JP4428176B2

JP4428176B2 - ノズルプレート製造方法および液滴吐出ヘッドの製造方法

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Publication number: JP4428176B2
Application number: JP2004272893A
Authority: JP
Inventors: 克治荒川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006088345A

Description

本発明は記録を必要とする時にのみインク液滴を吐出するインクジェットヘッドなどの
液滴吐出ヘッドのノズルプレート製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、その製造方法で
得られた液滴吐出ヘッド及びその液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。

液滴吐出ヘッドは、一般にインクジェット記録装置のインクジェットヘッドとして普及
している。インクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置は、液滴を吐出するた
めの複数のノズル孔が形成されたノズルプレートを備えている。ノズルプレートにおいて
は、インクジェットヘッドの各ノズルのインク吐出特性を改善するために、ノズルプレー
トに径の異なる第１ノズル孔及び第２ノズル孔を形成して後端側から先端側に向けて階段
状に断面が小さくなったノズルを形成するようにしたものが提案されている（例えば特許
文献１参照）。この技術では、ノズル孔部での流路抵抗を左右するノズル孔の長さを調整
するため、ノズルプレートに階段状断面をする複数のノズル孔を形成した後、そのノズル
プレートのＳｉ基板との接合面とは反対側の面において、ノズル孔を含む領域のみを異方
性ウェットエッチングにより掘り下げることによりノズル孔長を調整するようにしている
。

しかしながら、ノズル孔が開口する吐出面が基板表面に対して深く一段下がった位置に
あると、インク滴の飛行が所望の飛行経路から曲がってしまったり、ノズル孔の目詰まり
の原因となる紙粉を吐出面から払拭するワイピング作業が難しくなるという問題があった
。

近年、ノズルプレート全体を所望の厚みに研磨して薄板化することで最初にノズル孔長
を所望の長さに調整し、その後、上記と同様にインク吐出特性の改善を可能としたノズル
孔をドライエッチングにより形成する技術（特許文献２参照）が提案されている。この技
術によれば、飛行経路の問題や、ワイピング作業時の問題を解決することが可能となって
いた。

特開平１１−２８８８２０号公報特開平９−５７９８１号公報

上記特許文献１の技術では、第１ノズル孔及び第２ノズル孔を形成するに際し、ノズル
プレート表面に酸化膜を形成し、酸化膜上にレジストを塗布してパターニングし、レジス
トをマスクとして酸化膜にハーフエッチングを施し、その後、同様の工程を繰り返すこと
で酸化膜を２段に形成する工程を経て第１ノズル孔及び第２ノズル孔を形成しており、製
造工程数が多く歩留まりが悪いという課題が残されていた。

また、上記特許文献２の技術によれば、製造工程の初期の段階でノズルプレート全体を
薄板化するために、以降の製造工程中に割れが発生し易く、これにより歩留まりが低下し
、コスト高になってしまうという問題があった。また、ノズル孔を形成するためのドライ
エッチング工程では、基板全体をチャンバー内に挿入し、内部を減圧に保った状態でドラ
イエッチングが行われているが、この際、加工形状が安定するようにチャンバー外から基
板裏面に向けてＨｅガス等を吹き付けて冷却する作業が行われている。このため、ノズル
孔貫通時に以下のような問題が発生していた。すなわち、ノズル孔貫通時に、Ｈｅガスが
貫通孔部分からチャンバー内にリークし、これによりチャンバー内の圧力が上昇してイン
ターロック機能により装置が停止し、エッチングが不可能になるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、吐出特性の向上を可能とした段状断面を
有するノズル孔を、Ｓｉ基板を薄型化した後に形成するに際し、工程数を低減しつつ、且
つ割れなどがなく安定して製造することが可能なノズルプレート製造方法、それを利用し
た液滴吐出ヘッドの製造方法、その方法で製造した液滴吐出ヘッド及びその液滴吐出ヘッ
ドを備えた液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る本発明に係るノズルプレート製造方法は、Ｓｉ基板と支持基板とを接合す
る工程と、Ｓｉ基板を研磨して所望の厚みに研削する工程と、Ｓｉ基板において支持基板
との接合面とは反対側の面に、スパッタにより酸化膜を形成する工程と、Ｓｉ基板にエッ
チングを施して、第１段目のノズル孔と、第１段目の孔に連通し、第１段目の孔の断面積
より断面積が大きい第２段目の孔とを備えたノズル孔を形成する工程と、支持基板をＳｉ
基板から剥離する工程とを備え、ノズル孔を形成する工程では、酸化膜をパターニングし
てＳｉ基板に第２段目の孔を形成するための第２のドライエッチングマスクを形成し、更
にその上にレジストをパターニングしてＳｉ基板に第１段目の孔を形成するための第１の
ドライエッチングマスクを形成し、第１のドライエッチングマスク及び第２のドライエッ
チングマスクをマスクとしたドライエッチング加工を順次行うことで、第１段目の孔及び
第２段目の孔を備えたノズル孔を形成するものである。
これにより、吐出特性の向上を可能とした段状断面を有するノズル孔を、Ｓｉ基板を薄
型化した後に形成するに際し、工程数を低減しつつ、且つ割れなどがなく安定して製造す
ることが可能となる。

また、本発明に係るノズルプレート製造方法は、ドライエッチングが異方性ドライエッ
チングであるものである。
これにより、第１段目の孔及び第２段目の孔のそれぞれを垂直にエッチングすることが
可能となる。

また、本発明に係るノズルプレート製造方法は、酸化膜をＥＣＲスパッタ装置で形成す
るものである。
ＥＣＲスパッタ装置は、緻密で均一な膜厚の膜形成が可能であることから、酸化膜形成
にＥＣＲスパッタ装置を用いることにより、Ｓｉ基板上に緻密で均一な膜厚の酸化膜を形
成することができる。このため、ノズル孔を形成する際のドライエッチングに際し、ドラ
イエッチングマスクとして機能すべき酸化膜の膜厚が不均一に薄くなって、必要部分以外
のＳｉ基板表面をエッチングしてしまうといった不都合を防止できる。

また、本発明に係るノズルプレート製造方法は、Ｓｉ基板と支持基板との接合工程にお
いて、接合機能を有する樹脂層によって接合を行うものである。
Ｓｉ基板と支持基板との接合には、接合機能を有する樹脂層を用いることができる。

また、本発明に係るノズルプレート製造方法は、Ｓｉ基板と支持基板との接合工程にお
いて、Ｓｉ基板と支持基板との間に、光の照射によって剥離を生じる剥離層を介在させた
状態で接合するものである。
このように剥離層を介在させたことによって、Ｓｉ基板と支持基板との剥離性が良好と
なり、短時間で剥離を行うことが可能となる。

また、本発明に係るノズルプレート製造方法において、Ｓｉ基板は、ノズル孔が複数形
成されたノズル領域を複数有する基板であり、Ｓｉ基板は、この基板をノズル領域毎に個
々のチップに分割するための分割溝を備えており、分割溝は、ノズル孔の形成と同時にド
ライエッチングにより形成するものである。
これにより、Ｓｉ基板を個別のチップに切断するためのダイシングが不要となる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、複数のノズル孔と、ノズル孔の各々
に連通する独立した吐出室と、吐出室の一部を構成する振動板とを備え、振動板の変形を
利用してノズル孔より吐出室内の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
複数のノズル孔を有するノズルプレートを、上記の液滴吐出ヘッドのノズルプレート製造
方法で形成するものである。
このように、液滴吐出ヘッドを構成するノズルプレートを、上記液滴吐出ヘッドのノズ
ルプレート製造方法で製造するので、吐出特性の向上を可能とした段状断面を有するノズ
ル孔を、Ｓｉ基板を薄型化した後に形成するに際し、工程数を低減しつつ、且つ割れなど
がなく安定して製造することが可能となる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の液滴吐出ヘッドのノズルプレート製造方
法で製造されたノズルプレートと、ノズルプレートに形成された複数のノズル孔の各々に
連通する独立した吐出室と、吐出室の一部を構成する振動板とを備え、振動板の変形を利
用してノズル孔より吐出室内の液滴を吐出させるものである。
上記の液滴吐出ヘッドのノズルプレート製造方法で製造された、安定したインク吐出特
性を有するノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
上記の液滴吐出ヘッドのノズルプレート製造方法で製造された、安定したインク吐出特
性を有するノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドによって液滴の吐出を行う液滴吐出装
置を得ることができる。

図１は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例である静電型インクジェットヘッドの断面
側面図である。図２は、ノズルプレートの平面図である。なお、ここでは、３枚の基板を
重ねて積層した積層構造を有するインクジェットヘッドを基に説明する。

３枚の積層基板のうち、中間のキャビティ基板１は、Ｓｉからなり、底壁を振動板２と
する複数の凹部状の独立した吐出室３と、各吐出室３にインクを供給するための凹部状の
リザーバ４と、リザーバ４と各吐出室３とを結ぶ細溝状のオリフィス５とが形成されてい
る。キャビティ基板１全面には、熱酸化によるＳｉＯ₂ 膜６が絶縁膜として施されている
。この絶縁膜６は、インクジェット駆動時の絶縁破壊やショートを防止するためのもので
ある。

キャビティ基板１の上面には、他の領域より例えば約３μｍ程度凹んだクレータと呼ば
れる凹部１１と、凹部１１の底面に先端が開口し後端が各吐出室３に連通する複数のノズ
ル孔１２とが形成されたＳｉからなるノズルプレート１０が接合されている。凹部１１は
、図２に示すようにほぼ矩形状を成し、その底面に複数のノズル孔１２の先端開口１３が
列状に配置された構成となっており、凹部１１の底面がインク吐出面１４となっている。
ノズル孔１２は、段状断面をしたノズルである。すなわち、第１段目の孔１２ａとこの第
１段目の孔１２ａに連通し、第１段目の孔１２ａの断面積より断面積が大きい第２段目の
孔１２ｂとからノズル孔１２が構成されている。従って、ノズル孔１２の軸線方向に沿っ
て切断した断面形状は、後端側から液滴が吐出される先端側に向けて断面が階段状に小さ
くなっている。

キャビティ基板１の下面には、ガラス基板２０が接合されており、ガラス基板２０にお
いて振動板２と対向する部分には個別電極２１が形成されている。また、キャビティ基板
１とガラス基板２０とには、リザーバ４の底面から両基板を貫通するインク供給路２２が
形成されており、このインク供給路２２を介して、外部のインク供給源からインクがリザ
ーバ４に供給可能となっている。

このように構成されたインクジェットヘッドにおいて、キャビティ基板１に形成した各
吐出室３の底面を規定している振動板２は、共通電極として機能する。インク滴の吐出動
作の際には、このキャビティ基板１と、各振動板２に対峙している個別電極２１との間に
駆動制御回路３０によりパルス電圧を印加する。これにより、電圧が印加された個別電極
２１に対峙している振動板２が静電気力によって振動し、これに伴って吐出室３の容積変
化が起こり、ノズル孔１２からインク滴が吐出される。

以下、ノズルプレートの製造方法について説明する。図３及び図４は、本発明の一実施
の形態のノズルプレートの製造方法を示す図で、図２のＡ−Ａ断面に相当する。

（Ａ）まず、厚さ５２５μｍのＳｉ基板１０１を用意し、Ｓｉ基板１０１のインク吐出面
１０２側にノズルクレータ１１を形成する。このノズルクレータ１１は、Ｓｉ基板１０１
のインク吐出面１０２側にレジストをコーティングし、ノズルクレータ１１に対応する形
状にパターニングし、レジストをエッチングマスクとしてＳｉ基板１０１をエッチングす
ることにより形成される。
（Ｂ）続いて、Ｓｉ基板１０１のインク吐出面１０２側に、例えばレジスト等の接合機能
を有する樹脂層１０３をコーティングし、樹脂層１０３が乾く前にＳｉ基板１０１と支持
基板１０４とを重ね合せ、樹脂層１０３により接合する。支持基板１０４は、本例ではノ
ズルクレータ１１の矩形状のパターンに対してノズル孔１２を列状にアライメントする構
成上、ガラス基板などの透明基板を用いているが、ノズルクレータ１１は本発明に必須の
構成ではないことからノズルクレータ１１を形成しない場合には、Ｓｉ基板１０１などの
他の材料の基板を使用するようにしても良い。
（Ｃ）Ｓｉ基板１０１においてインク吐出面１０２と反対の面を研削し、所定の厚み例え
ば９０μｍに加工する。そして更に、研削加工時に研削面に発生する破砕層をスピンエッ
チング等により除去し、例えば６０μｍの厚みに加工する。

（Ｄ）Ｓｉ基板１０１の表面にＥＣＲスパッタ装置を用いて酸化膜としてのＳｉＯ₂ 膜１
０５を成膜する。ＥＣＲスパッタ装置は常温での成膜が可能であることから、例えば３５
０℃以上の高温で成膜を行うＣＶＤ装置を用いた場合のように、レジスト等の樹脂層１０
３を分解してしまうことがない。ここで、ＳｉＯ₂ 膜１０５の成膜には、一般に緻密で膜
質が良い成膜が可能なＥＣＲスパッタ装置を用いることが望ましいが、ＥＣＲスパッタ装
置に限られたものではなく、平行平板タイプのスパッタ装置を用いてもよい。要は、レジ
スト等の樹脂層１０３を分解してしまうことのない温度でＳｉＯ₂ 膜１０５を成膜できれ
ば他の方法で成膜しても良い。
（Ｅ）研削した面の表面にレジスト１０６をコーティングし、ノズル孔１２の第２段目の
孔１２ｂを形成するためのパターン１０７を形成する。

（Ｆ）パターン１０７が形成されたレジスト１０６をエッチングマスクとして、ＲＥＩド
ライエッチング装置によりドライエッチングを行い、ＳｉＯ₂ 膜１０５の第２段目の孔１
２ｂに対応する部分１０８を開口してＳｉ基板表面を露出させる。この第２段目の孔１２
ｂに対応する部分１０８が開口されたＳｉＯ₂ 膜１０５は、以下の工程で詳述するが、Ｓ
ｉ基板１０１に第２段目の孔１２ｂを形成する際のドライエッチングマスク（第２のドラ
イエッチングマスク）となる。そして、レジスト１０６をＯ₂ プラズマアッシングにより
除去する。なお、緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６
）でウェットエッチングして、第２段目の孔１２ｂとなる部分１０８のＳｉＯ₂ 膜１０５
を開口するようにしても良い。

（Ｇ）Ｓｉ基板１０１のＳｉＯ₂ 膜１０５を形成した側の表面に例えば膜厚１μｍのレジ
スト１２１をコーティングし、第１段目の孔１２ａを形成するための部分１０９をパター
ニングする。この第１段目の孔１２ａとなる部分１０９がパターニングされたレジスト１
２１は、以下の工程で詳述するが、Ｓｉ基板１０１に第１段目の孔１２ｂを形成する際の
ドライエッチングマスク（第１のドライエッチングマスク）となる。
（Ｈ）第１段目の孔１２ａとなる部分１０９が形成されたレジスト１２１をドライエッチ
ングマスクとしてＳｉ基板１０１に対して異方性ドライエッチングを施す。これにより、
第１段目の孔１２ａとなる部分１０９に対応した形状でＳｉ基板１０１の表面が垂直にエ
ッチングされ、例えば深さ２０μｍの第１段目の孔１２ａに対応した溝１１２ａが形成さ
れる。ここでの異方性ドライエッチングはＩＣＰ放電を用いたＩＣＰドライエッチング装
置を使用でき、第１段目の孔１２ａに対応した溝１１２ａは円筒形状になる。この場合の
エッチングガスとしては、例えば、Ｃ₄Ｆ₈、ＳＦ₆ を使用し、これらのエッチングガスを
交互に使用すればよい。ここで、Ｃ₄Ｆ₈は形成される溝１１２ａの側面にエッチングが進
行しないように溝側面を保護するために使用し、ＳＦ₆ はＳｉ基板１０１の垂直方向のエ
ッチングを促進させるために使用する。なお、このドライエッチングの際には、従来と同
様に加工形状が安定するように、支持基板１０４の接合面と反対側の面からＨｅガスが吹
き付けられて冷却が行われている。

（Ｉ）レジスト１２１をＯ₂ プラズマアッシングで除去する。これにより、次の（Ｊ）の
ドライエッチング工程においてドライエッチングマスクとなるＳｉＯ₂ 膜１０５が表面に
現れる。このドライエッチングマスクは、上記（Ｆ）の工程で形成されたものであり、第
２段目の孔１２ｂに対応する部分１０８が開口されたものである。
（Ｊ）そのＳｉＯ₂ 膜１０５をドライエッチングマスクとしてＳｉ基板１０１に対して異
方性ドライエッチングを施す。これにより、第１段目の孔１２ａに対応した溝１１２ａの
エッチングが垂直に進行して第１段目の孔１２ａが形成されると共に、例えば深さ４０μ
ｍの円筒状の第２段目の孔１２ｂが形成され、Ｓｉ基板１０１を貫通したノズル孔１２が
形成される。この場合のドライエッチングも、ＩＣＰ放電によるＩＣＰドライエッチング
装置を使用する。ここで、ノズル孔１２の先端開口１３を精度良く形成する観点から、樹
脂層１０３には、耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成されているのが好
ましい。この構成とすることにより、Ｓｉ基板１０１をドライエッチングしてノズル孔１
２を形成する際に、樹脂層１０３がエッチングの停止層として機能し、ノズル孔１２の先
端開口１３を精度良く形成することが可能となる。

なお、逆に、樹脂層１０３に、耐ドライエッチング性の低い材料を主材料とした構成の
ものを使用した場合、Ｓｉ基板１０１と共に樹脂層１０３もエッチングされ、先端開口１
３の精度が得られない可能性が発生する。また、上記（Ｈ）工程で説明したように、ノズ
ル孔１２形成のためのドライエッチングの際には、支持基板１０４の接合面と反対側の面
からＨｅガスが吹き付けられて冷却が行われているが、本例ではＳｉ基板１０１に支持基
板１０４が接合されているので、Ｓｉ基板１０１が貫通してノズル孔１２が完成した際に
、従来のようにＨｅガスがリークしてしまうことが無く、エッチングが停止することが無
い。

（Ｋ）Ｓｉ基板表面のＳｉＯ₂ 膜１０５を、ＲＥＩドライエッチング装置によるドライエ
ッチング或いはフッ酸水溶液等のウェットエッチングで除去する。
（Ｌ）接合されたＳｉ基板１０１と支持基板１０４とを分離する。この分離は、樹脂層１
０３にレジストを使用している場合は、硫酸と過酸化水素水とを混合した硫酸過酸化水素
混合液内に全体を浸漬して樹脂層１０３を溶解することにより行う。そして、最後に、Ｓ
ｉＯ₂ 等の耐インク保護膜形成及び、インク吐出面１４への撥インク処理等を行い、ダイ
シング装置で切断することにより個片化し、ノズルプレート１０が完成する。

なお、上記では、ノズルプレート１０の個片化を、ダイシング装置で切断することによ
り行うようにしているが、ノズル孔１２を形成するのと同時にノズルプレート１０を個々
のチップに分割するための分割溝を形成するようにして、ノズルプレート１０を支持基板
１０４から分離することによって自然と個片化されるようにしてもよい。この場合の製造
工程を、次の図６〜図８によって説明する。

図６は、分割溝を有するノズルプレートの平面図である。Ｓｉ基板１０１は、段状断面
を有するノズル孔１２が複数形成されたノズル領域１１０を複数有しており、この各ノズ
ル領域１１０の囲むように、Ｓｉ基板１０１をノズル領域１１０毎に個々のチップに分割
するための分割溝４０が設けられる。

図７及び図８は、分割溝の形成工程を示す図で、図６のＡ’−Ａ’断面に相当する。な
お、図７及び図８中の（Ｅ）〜（Ｇ）の各工程は、基本的には図３〜図５の（Ｅ）〜（Ｇ
）の各工程にそれぞれ対応しており、以下、図３〜図５と異なる部分を中心に説明する。

（Ｅ）レジスト１０６に、ノズル孔１２の第２段目の孔１２ｂを形成するためのパターン
１０７を形成するのと同時に、分割溝４０を形成するためのパターン２００を形成する。
（Ｆ）パターン１０７及びパターン２００が形成されたレジスト１０６をエッチングマス
クとして、ＲＥＩドライエッチング装置によりドライエッチングを行い、ＳｉＯ₂ 膜１０
５の第２段目の孔１２ｂに対応する部分１０８及び分割溝となる部分２０１を開口してＳ
ｉ基板表面を露出させる。
（Ｇ）レジスト１２１に、第１段目の孔を形成するための部分１０９をパターニングする
のと同時に、分割溝４０を形成するための部分２０２をパターニングする。
（Ｈ）レジスト１２１をエッチングマスクとしてドライエッチングを行い、第１段目の孔
１２ａと同様の例えば深さ２０μｍの分割溝に対応した溝２０３を形成する。
（Ｉ）レジスト１２１をＯ₂ プラズマアッシングで除去する。

（Ｊ）ＳｉＯ₂ 膜１０５をエッチングマスクとしてドライエッチングを行う。これにより
、溝２０３のエッチングが進んでその先端が樹脂層１０３に到達し、Ｓｉ基板１０１を貫
通した分割溝４０が形成される。
（Ｋ）Ｓｉ基板表面のＳｉＯ₂ 膜１０５を、ＲＥＩドライエッチング装置によるドライエ
ッチング或いはフッ酸水溶液等のウェットエッチングで除去する。
（Ｌ）Ｓｉ基板１０１と支持基板１０４とを分離する。ここで、分割溝４０は、Ｓｉ基板
１０１を貫通しているので、Ｓｉ基板１０１と支持基板１０４とを分離することによりＳ
ｉ基板１０１はチップ化された状態となる。したがって、ダイシングによる切断が不要と
なっている。なお、この場合、ＳｉＯ₂ 等の耐インク保護膜形成及び、インク吐出面１４
への撥インク処理等は、チップ単位で行うことになる。

なお、上述の実施の形態では、Ｓｉ基板１０１と支持基板１０４との間に樹脂層１０３
のみを介在させて接合する場合を例に説明したが、更に剥離層を介在させるようにしても
よい。

図９は、Ｓｉ基板と支持基板とを樹脂層で接合する場合に更に剥離層を介在させた場合
の剥離工程の説明図である。
図９は、Ｓｉ基板１０１と支持基板１０４との間に樹脂層３０１及び剥離層３０２を介
在させて両基板を接合した後、Ｓｉ基板１０１に、第１段目の孔１２ａ及び第２段目の孔
１２ｂからなるノズル孔１２を形成した状態を示している。なお、剥離層３０２を介在さ
せる場合のＳｉ基板１０１と支持基板１０４との接合に際しては、樹脂層３０１で両基板
を接合するに先だって、支持基板１０４単体を例えばＣＶＤ装置に挿入して予め支持基板
１０４上に剥離層３０２を形成しておき、そして、支持基板１０４の剥離層側の面と、Ｓ
ｉ基板１０１とを樹脂層３０１によって接合する。

ここで、樹脂層１０３は、Ｓｉ基板１０１表面の凹凸を吸収しかつＳｉ基板１０１と支
持基板１０４とを接合するもので、Ｓｉ基板１０１と支持基板１０４とを接合する機能を
有しているものであれば特に限定されず、各種樹脂を用いることができる。具体的には、
例えば、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤等の硬化性接着剤等の樹脂を用いることができ
る。

また、剥離層３０２は、Ｓｉ基板１０１から支持基板１０４を剥離させるためのもので
、レーザ光等の光を受けて剥離層３０２の内部やＳｉ基板１０１と界面において剥離（「
層内剥離」または「界面剥離」ともいう）が生じる機能を有するものである。すなわち、
剥離層３０２は、一定の強度の光を受けることにより、構成材料の原子または分子におけ
る原子間または分子間の結合力が消失または減少し、アブレーション（ablation）等を生
じ、剥離を生じやすくするものである。剥離層３０２が分離に至る過程としては、一定の
強度の光を受けることにより、剥離層３０２の構成材料中の成分が気体となって放出され
分離に至る場合と、剥離層３０２が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離
に至る場合とがある。

剥離層３０２を構成する材料は、具体的には前述した機能を有するものであれば特に限
定はされないが、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合
物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化セラミックス、有機高分子材料（光の
照射によりこれらの原子間結合が切断されるもの）、金属、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、
Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、ＧｄもしくはＳｍ、またはこれらのう
ち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。

これらの中でも、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いるのが特に好ましく、この非晶質
シリコン中には、水素（Ｈ）が含有されているのが好ましい。これは、光を受けることに
より、水素が放出されて剥離層３０２に内圧が発生し、これが剥離を促進することができ
るためである。この場合、剥離層３０２中における水素の含有量は、２ａｔ％程度以上で
あることが好ましく、２〜２０ａｔ％であることがより好ましい。また、水素の含有量は
、剥離層３０２の成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧
力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入するパワー等の条件を適宜設定す
ることによって調整することができる。

このような樹脂層３０１と剥離層３０２とを介して接合されたＳｉ基板１０１と支持基
板１０４とを剥離する場合は、図９に示すように、支持基板１０４の裏面側から剥離エネ
ルギーを有するレーザ光などの光を照射する。これにより、剥離層３０２の内部やＳｉ基
板１０１との界面において剥離（「層内剥離」または「界面剥離」ともいう）が生じ、Ｓ
ｉ基板１０１を支持基板１０４から取り外すことができる。なお、樹脂層３０１について
は手で剥がし取る。

なお、上述したようにＳｉ基板１０１と支持基板１０４とを剥離層３０２を介して接合
する場合の支持基板１０４には、その裏面側から照射される光を剥離層３０２に確実に到
達させる必要上、光透過性を有するものを使用し、例えば、ガラス基板が用いられる。

また、上記では、樹脂層３０１と剥離層３０２とを別々の層としているが、これらを１
つの層にまとめてもよい。すなわち、Ｓｉ基板１０１と支持基板１０４とを接合する層と
して、接着力（接合力）を有しかつ光や熱エネルギー等によって剥離を引き起こす作用（
接合力を低下させる作用）を有するものを用いてもよい。この場合、例えば、特開２００
２−３７３８７１号公報に記載の技術を適用することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ノズルプレートとなるＳｉ基板１０１を支持基板１０４に貼り合わせてからＳｉ基
板１０１を薄板化するため、予めＳｉ基板１０１を薄板化してからノズル加工をする場合
に比べて製造工程中の基板の割れを防止することができる。
（２）ノズルプレート１０に形成するノズル孔１２を段状断面を有する構成としたため、
吐出室３側からノズル孔１２に伝わる圧力の方向をノズル軸線方向に揃える作用が大きい
ノズルとすることができる。このため、安定したインク吐出特性を得ることが可能となり
、インク滴の飛翔方向のばらつきを無くし、インク滴の飛び散りを無くし、インク滴の量
のばらつきを抑制することが可能なノズルプレート１０を得ることができる。
（３）ノズル加工に際し、支持基板１０４を貼り合わせた状態でドライエッチングを行う
ため、貫通したノズル孔１２から冷却ガスのＨｅガスがリークしてエッチングが不可能に
なるのを防止できる。
（４）Ｓｉ基板１０１上に、段状断面を有するノズル孔１２を形成するに際し、Ｓｉ基板
１０１上に酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）１０５によるドライエッチングマスクと、レジスト１０
６によるドライエッチングマスクとを組み合わせて形成するようにしており、従来のよう
に酸化膜を２段に形成した後、段状断面を有するノズル孔を形成する場合に比べ、工程数
を低減することが可能となっている。すなわち、従来においてＳｉ基板に第１ノズル孔（
第１段目の孔）を形成するためのエッチングマスクを酸化膜に形成するためのレジストパ
ターンを、本例ではＳｉ基板に第１段目の孔そのものを形成するパターンとして使用でき
るため、Ｓｉ基板に第１段目の孔を形成するためのエッチングマスクを酸化膜に形成する
工程を省くことができ、工程数を削減することができる。このように、本例では、第１段
目の孔１２ａを形成するためのドライエッチングマスクを、従来の酸化膜に代えてレジス
トによって形成することになるが、レジスト１２１は、酸化膜に比べて耐エッチング性が
低いことから、ドライエッチングの際にＳｉ基板１０１と同様に徐々にエッチングされて
しまう。しかしながら、第１段目の孔１２ａの深さはここでは２０μｍ程度であり、レジ
スト１２１を、Ｓｉ基板１０１にこの深さを形成するに耐えられる膜厚（ここでは１μｍ
）としているので、不都合無く第１段目の孔１２ａを形成できるようになっている。
（５）樹脂層１０３は、材料の違いによる線膨張係数の違いにより加工時にこれらの基板
間に生じる応力を緩和するため、製造工程時の温度変化による割れも防止することができ
る。

以上説明したように、本発明によれば、吐出特性の向上を可能とした段状断面を有する
ノズル孔１２を、Ｓｉ基板１０１を薄型化した後に形成するに際し、工程数を低減しつつ
、且つ割れなどがなく安定して製造することが可能となる。

また、ノズル孔１２を形成する際のドライエッチングに、異方性ドライエッチングを用
いているので、Ｓｉ基板１０１の表面を垂直にエッチングして第１段目の孔１２ａ及び第
２段目の孔１２ｂを形成することができる。

また、ＳｉＯ₂ 膜（酸化膜）をＥＣＲスパッタ装置で形成するようにしているので、Ｓ
ｉ基板１０１上に緻密で膜厚が均一なＳｉＯ₂ 膜（酸化膜）を形成することができる。こ
のため、ノズル孔１２を形成する際のドライエッチングに際し、ドライエッチングマスク
として機能すべきＳｉＯ₂ 膜の膜厚が不均一に薄くなって、必要部分以外のＳｉ基板１０
１表面をエッチングしてしまうといった不都合を防止できる。

なお、ノズルプレート１０となるＳｉ基板１０１と支持基板１０４との剥離は、接合機
能を有する樹脂層１０３としてレジストを用いた場合、硫酸過酸化水素混合液などにより
容易に行える。また、図９に示したように樹脂層３０１と剥離層３０２とを介在させて接
合した場合には、単に樹脂層３０１だけを介在させた場合に比べ、Ｓｉ基板と支持基板と
の剥離性が良好となり、レーザなどの光照射によって容易に剥離することができる。また
、光照射による剥離の場合、硫酸過酸化水素混合液を用いた方法に比べて短時間に剥離す
ることが可能である。

また、本実施の形態では、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッド
について説明したが、これに限られず、液体、気体を噴射・噴霧するためのノズルを備え
た液滴吐出装置のノズルについて、本発明を適用することができる。また、液滴を吐出さ
せる駆動方式として、本例では静電駆動式の例で説明したが、これに限られず、圧電駆動
式、サーマル式などの全ての駆動方式のものに対して本発明を適用できる。

インクジェットヘッドの断面側面図。本発明の一実施の形態のノズルプレートの平面図。本発明の一実施の形態のノズルプレート製造方法を示す図（その１）。本発明の一実施の形態のノズルプレート製造方法を示す図（その２）。本発明の一実施の形態のノズルプレート製造方法を示す図（その３）。分割溝を有するノズルプレートの平面図。分割溝の製造工程を示す図（その１）。分割溝の製造工程を示す図（その２）。Ｓｉ基板と支持基板間に剥離層を介在させた場合の剥離工程の説明図。

符号の説明

２振動板、３吐出室、１０ノズルプレート、１２ノズル孔、１２ａ第１段目
のノズル孔、１２ｂ第２段目のノズル孔、４０分割溝、１０１Ｓｉ基板、１０３
樹脂層、１０４支持基板、１０５ＳｉＯ₂ 膜（酸化膜）、１１０ノズル領域、１２
１レジスト、３０１樹脂層、３０２剥離層。

Claims

Ｓｉ基板と支持基板とを接合する工程と、
前記Ｓｉ基板を研磨して所望の厚みに研削する工程と、
前記Ｓｉ基板において前記支持基板との接合面とは反対側の面に、スパッタにより酸化膜を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板にエッチングを施して、第１段目のノズル孔と、前記第１段目の孔に連通し、前記第１段目の孔の断面積より断面積が大きい第２段目の孔とを備えたノズル孔を形成する工程と、
前記支持基板を前記Ｓｉ基板から剥離する工程とを備え、
前記ノズル孔を形成する工程では、前記酸化膜をパターニングして前記Ｓｉ基板に前記第２段目の孔を形成するための第２のドライエッチングマスクを形成し、更にその上にレジストをパターニングして前記Ｓｉ基板に前記第１段目の孔を形成するための第１のドライエッチングマスクを形成し、前記第１のドライエッチングマスク及び前記第２のドライエッチングマスクをマスクとしたドライエッチング加工を順次行うことで、前記第１段目の孔及び前記第２段目の孔を備えたノズル孔を形成することを特徴とするノズルプレート製造方法。
前記ドライエッチングが異方性ドライエッチングであることを特徴とする請求項１記載のノズルプレート製造方法。
前記酸化膜をＥＣＲスパッタ装置で形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズルプレート製造方法。
Ｓｉ基板と支持基板との接合工程では、接合機能を有する樹脂層によって接合を行うこと特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のノズルプレート製造方法。
Ｓｉ基板と支持基板との接合工程では、Ｓｉ基板と支持基板との間に、光の照射によって剥離を生じる剥離層を介在させた状態で接合することを特徴とする請求項４記載のノズルプレート製造方法。
前記Ｓｉ基板は、ノズル孔が複数形成されたノズル領域を複数有する基板であり、
前記Ｓｉ基板は、該基板を前記ノズル領域毎に個々のチップに分割するための分割溝を備えており、
前記分割溝は、ノズル孔の形成と同時にドライエッチングにより形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のノズルプレート製造方法。
複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する独立した吐出室と、該吐出室の一部を構成する振動板とを備え、該振動板の変形を利用して前記ノズル孔より前記吐出室内の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記複数のノズル孔を有するノズルプレートを、請求項１記載のノズルプレート製造方法で形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。