專利名稱：液滴噴頭的制造方法、液滴噴頭及液滴噴出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液滴噴頭的制造方法、液滴噴頭及液滴噴出裝置，特別涉及能夠制造出成品率高、噴出性能好的液滴噴頭的液滴噴頭的制造方法，及用這種制造方法制造的液滴噴頭以及搭載了這種液滴噴頭的液滴噴出裝置。
背景技術(shù)：
噴墨記錄裝置，具有能高速打字、記錄時(shí)噪音極小、油墨的自由度高、能夠使用廉價(jià)的普通記錄紙等許多優(yōu)點(diǎn)。近年來，噴墨記錄裝置中的主流裝置是僅在需要記錄時(shí)才噴出油墨液滴的所謂油墨·接通·需求(demand)式的噴墨記錄裝置。這種油墨·接通·需求式的噴墨記錄裝置，具有無需回收記錄中未用油墨液滴等的優(yōu)點(diǎn)。
這種油墨·接通·需求式的噴墨記錄裝置中，作為使油墨液滴噴出的方法，有驅(qū)動(dòng)手段利用靜電作用的所謂靜電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置。而且驅(qū)動(dòng)手段有利用壓電元件的所謂壓電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置，或利用發(fā)熱元件等的所謂氣泡噴射(注冊商標(biāo))方式的噴墨記錄裝置等。
這種噴墨記錄裝置一般是從噴墨頭的噴嘴噴出油墨液滴的。在噴墨頭上的設(shè)置噴嘴的方式有從噴墨頭的側(cè)面噴出油墨液滴的側(cè)面噴射型，和從噴墨頭的表面噴出油墨液滴的面噴射型。
對于面噴出型的噴墨頭而言，調(diào)整噴嘴孔部分的通路阻力，最好通過調(diào)整噴嘴板的厚度，使噴嘴的長度達(dá)到最佳。
對于以往的面噴出型噴墨頭用噴嘴板的制造方法而言，將硅基板研磨至所需厚度之后，通過干式蝕刻法從硅基板的兩面形成第一噴嘴孔，和與此第一噴嘴孔連通的第二噴嘴孔(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
而且在以往的面噴出型噴射裝置(液滴噴頭)的噴嘴形成方法中，借助于采用ICP放電的各向異性的干式蝕刻法，在硅基板的一面上分兩級形成內(nèi)徑不同的第一噴嘴孔和第二噴嘴孔之后，再利用各向異性的濕式蝕刻法將反面蝕刻，以這種方式調(diào)整噴嘴的長度(例如參見專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開平9-57981號公報(bào)(圖1、圖2)專利文獻(xiàn)2特開平11-28820號公報(bào)(圖1～圖4)在以往的噴墨頭用噴嘴板的制造方法(例如參見專利文獻(xiàn)1)中，通過干式蝕刻法形成第一噴嘴孔和第二噴嘴孔之前，由于要將硅基板研磨為薄，所以制造工序中存在硅基板或者破裂或者產(chǎn)生缺陷的問題。而且因此存在使成品率降低，制造成本升高的問題。
此外，對于這種噴墨頭用噴嘴板的制造方法而言，在干式蝕刻加工時(shí)，為使加工形狀穩(wěn)定而用氦氣等對噴嘴板加工面的反面進(jìn)行冷卻，但是存在噴嘴貫通時(shí)因氦氣等在加工面?zhèn)鹊刃孤┒荒芪g刻的問題。
而且雖然一般需要在噴嘴內(nèi)壁上形成由硅氧化膜等構(gòu)成的耐油墨保護(hù)膜，但是在這種噴嘴板的制造方法中一旦要采用熱氧化形成耐油墨保護(hù)膜，由于硅基板薄在自重下變形，所以存在不能安裝在熱氧化裝置上等問題。此外，一旦用熱負(fù)荷小的CVD法、濺射法等代替熱氧化法形成耐油墨保護(hù)膜，就會存在不能在噴嘴內(nèi)壁上均勻地形成耐油墨保護(hù)膜的問題。
而且以往的噴射裝置的噴嘴形成方法(例如參見專利文獻(xiàn)2)中，由于第一噴嘴孔開口的噴出面在距離基板表面的深處下降的位置形成，所以有油墨液滴在飛行中彎曲的問題。而且對于這種結(jié)構(gòu)而言，還有難于用橡膠片或氈片從噴出面除去造成噴嘴堵塞原因的紙粉、油墨等的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種制造中硅基板不會產(chǎn)生裂紋或缺陷，而且成品率也高的液滴噴頭的制造方法，以及利用這種液滴噴頭的制造方法制造的噴出性能強(qiáng)的液滴噴頭，和搭載有這種噴頭的因子性能高的液滴噴出裝置。
本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中具有對硅基板的一面進(jìn)行蝕刻，形成作為噴嘴的凹部的工序；在作為硅基板的噴嘴的凹部的形成面上粘合支持基板的工序；從硅基板的粘合了支持基板面的反面將硅基板薄板化的工序；和使硅基板薄板化后，將支持基板與硅基板剝離的工序。
由于通過對硅基板的一面進(jìn)行蝕刻形成作為噴嘴的凹部，將支持基板粘合在作為噴嘴的凹部的形成面上，從粘合了支持基板的反面將硅基板薄板化，所以當(dāng)形成作為噴嘴的凹部時(shí)，能夠使用厚的硅基板，因而能夠防止硅基板產(chǎn)生裂紋或缺陷。而且在這種液滴噴頭的制造方法中，沒有對薄板化的硅基板進(jìn)行加工的工序，所以能有效地防止硅基板產(chǎn)生裂紋或缺陷。
此外，例如如果要在厚的硅基板上以非貫通狀態(tài)形成作為噴嘴的凹部，則能夠防止因氦氣等在加工面?zhèn)刃孤┒荒芪g刻的問題。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，在形成成為噴嘴的凹部的工序中，形成成為第一噴嘴孔的凹部，和與第一噴嘴孔連通、并比第一噴嘴孔直徑大的成為第二噴嘴孔的凹部。
例如通過在噴出面?zhèn)刃纬沙蔀榈谝粐娮炜椎陌疾?，和在噴出室?cè)形成與第一噴嘴孔連通、并比第一噴嘴孔直徑大的成為第二噴嘴孔的凹部，能夠形成兩級噴嘴，因而能夠提高液滴噴出時(shí)的直進(jìn)性。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，通過干式蝕刻法形成成為噴嘴的凹部。
若用干式蝕刻法形成作為噴嘴的凹部，則能夠在短時(shí)間內(nèi)形成高精度的噴嘴。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中將支持基板粘合在所述硅基板上之前，通過熱氧化法在硅基板上形成硅氧化膜。
由于在將支持基板粘合在所述硅基板上之前，通過熱氧化法在硅基板上形成硅氧化膜，所以能夠在噴嘴內(nèi)壁上形成均勻的硅氧化膜，獲得噴出性能高的液滴噴頭。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中在將硅基板薄板化的工序中，通過干式蝕刻法使噴嘴與硅基板貫通。
例如若采用研磨法對硅基板進(jìn)行薄板化，在硅基板薄板化工序的最后通過干式蝕刻法將噴嘴貫通，則能夠防止劃傷噴嘴的周邊部分。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中在硅基板薄板化的工序中，通過CMP法將噴嘴與硅基板貫通。
例如若采用研磨法對硅基板進(jìn)行薄板化，在硅基板薄板化工序的最后利用CMP法(Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機(jī)械研磨法)將噴嘴貫通，則能夠防止劃傷噴嘴的周邊部分。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，在將硅基板薄板化后，具有在硅基板被薄板化的側(cè)面上形成耐油墨保護(hù)膜和疏油墨膜的工序。
通過在硅基板被薄板化的側(cè)面(噴出面)形成耐油墨保護(hù)膜和疏油墨膜，能夠保護(hù)液滴噴頭、防止因油墨等液滴造成的腐蝕，提高被噴出液滴的直進(jìn)性。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法中，通過常溫濺射法形成耐油墨保護(hù)膜。
若采用常溫濺射法形成耐油墨保護(hù)膜，則例如即使在用耐熱性差的樹脂將硅基板與支持基板粘合的情況下，也能防止樹脂層劣化。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，具有在硅基板的耐油墨保護(hù)膜及疏油墨膜的形成面上粘合第二支持基板或帶子的工序；和當(dāng)該第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，將支持基板剝離的工序。
由于將第二支持基板或帶子粘合在最初被粘合的支持基板的反面上，將最初被粘合的支持基板剝離，所以能夠在不損壞硅基板的情況下例如對以下所示的噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理，或?qū)⒐杌迮c腔室基板接合。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中在第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，對噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理。
若通過對噴嘴內(nèi)壁等離子體處理而除去疏油墨膜，則能夠提高油墨的噴出性能。而且若在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下對噴嘴的內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理，則能夠在不除去噴出面的疏油墨膜的情況下僅僅除去噴嘴內(nèi)的疏油墨膜。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中具有在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，將該硅基板與形成了成為噴出室的凹部的腔室基板接合的工序；和將第二基板或帶子與接合在該腔室基板上的硅基板進(jìn)行剝離的工序。
由于在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，將該硅基板與腔室基板接合，所以薄板化的硅基板被第二支持基板或帶子所支持，能夠防止硅基板破損。
本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中具有通過對硅基板的一面蝕刻形成成為噴嘴的凹部的工序；在形成了成為硅基板的噴嘴的凹部的面上粘合支持基板的工序；從硅基板的粘合了支持基板面的反面將硅基板薄板化的工序；在硅基板被薄板化的側(cè)面上，粘合第二支持基板或帶子的工序；和在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，將支持基板與硅基板剝離的工序。
例如，若要將粘合了第二支持基板或帶子的硅基板與腔室基板接合，則能防止硅基板產(chǎn)生破裂或缺陷。其他的效果與上述的液滴噴頭制造方法的效果相同。
而且本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，對噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理。
若對噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理并除去疏油墨膜，則能提高油墨的噴出性能。而且若在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，對噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理，則能在不除去噴出面的疏油墨膜的情況下僅僅除去噴嘴內(nèi)壁的疏油墨膜。
本發(fā)明涉及的液滴噴頭的制造方法，其中具有在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，將該硅基板與形成了成為噴出室的凹部的腔室基板接合的工序；和將第二支持基板或帶子與被接合在該腔室基板上的硅基板剝離的工序。
由于在第二支持基板或帶子被粘合在硅基板上的狀態(tài)下，將該硅基板與腔室基板接合，所以被薄板化的硅基板可以被第二支持基板或帶子支持，能夠防止硅基板產(chǎn)生破損。
本發(fā)明涉及的液滴噴頭，是利用上述任何一種液滴噴頭的制造方法制造的。
若采用上述的液滴噴頭的制造方法，則能夠得到一種硅基板不會產(chǎn)生裂紋和缺陷、噴出性能高的液滴噴頭。
本發(fā)明涉及的液滴噴出裝置，其中搭載有上述的液滴噴頭。
通過搭載上述的液滴噴頭，能夠得到一種印字性能等強(qiáng)的液滴噴出裝置。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1涉及的液滴噴頭的縱剖面圖。
圖2是從液滴噴出面一側(cè)觀察噴嘴基板的俯視圖。
圖3是表示實(shí)施方式1涉及的噴嘴基板的制造工序的縱剖面圖。
圖4是表示圖3的制造工序的后續(xù)工序的縱剖面圖。
圖5是表示圖4的制造工序的后續(xù)工序的縱剖面圖。
圖6是表示圖5的制造工序的后續(xù)工序的縱剖面圖。
圖7是表示圖6的制造工序的后續(xù)工序的縱剖面圖。
圖8是表示接合了腔室基板和電極基板的接合基板的制造工序的縱剖面圖。
圖9是表示圖8的制造工序的后續(xù)工序的縱剖面圖。
圖10是表示搭載了用實(shí)施方式1的制造方法得到的液滴噴頭的液滴噴出裝置一例的立體圖。
圖中1…液滴噴頭，2…腔室基板，3…電極基板，4…噴嘴基板，6…第一噴嘴孔，7…第二噴嘴孔，8…噴嘴，10…液滴噴出面，11…接合面，12…振動(dòng)板，13…噴出室，14…儲槽，15小孔，16…絕緣膜，17…電極，18…油墨供給孔，21…驅(qū)動(dòng)電路，100…液滴噴出裝置具體實(shí)施方式
實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1涉及的液滴噴頭的縱剖面圖。其中在圖1中示意表示了驅(qū)動(dòng)電路21的部分。而且在圖1中，以液滴噴出裝置為例，示出了以靜電驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)的面噴墨型液滴噴頭。
本實(shí)施方式1涉及的液滴噴頭1，主要由腔室(cavity)基板2、電極基板3及噴嘴基板4接合而成。噴嘴基板4由硅制成，例如形成具有圓筒狀的第一噴嘴孔6，和與第一噴嘴孔6連通并比第一噴嘴孔6直徑大的圓筒狀第二噴嘴孔7的噴嘴8。第一噴嘴孔6形成得在液滴噴出面(與腔室基板2的接合面11的反面)上開口，而第二噴嘴孔7形成得在與腔室基板2的接合面11上開口。
另外，噴嘴基板4最好使用單晶硅，以便容易進(jìn)行后述的所定的加工。
腔室基板2例如由單晶硅制成，形成有多個(gè)底壁是振動(dòng)板12的成為噴出室13的凹部。其中多個(gè)噴出室13形成得從圖1的紙面前方向里側(cè)平行地排列。而且在腔室基板2上形成有向各噴出室13供給油墨等液滴用儲槽14的凹部，和將此儲槽14與各噴出室13連通的細(xì)溝狀的成為節(jié)流孔(orifice)15的凹部。在圖1所示的液滴噴頭1中，儲槽14由單一凹部形成，節(jié)流孔15對于每個(gè)噴出室各形成一個(gè)。其中節(jié)流孔15也可以在噴嘴基板4的接合面11上形成。
此外，在腔室基板2的全面上，例如用CVD法或熱氧化法形成由氧化硅等構(gòu)成的絕緣膜16(后述的液滴保護(hù)膜24等)。這種絕緣膜16能夠防止液滴噴頭1驅(qū)動(dòng)時(shí)的絕緣破壞和沖擊，而且還能夠防止噴出室13和儲槽14內(nèi)部的液滴對腔室基板2的蝕刻。
在腔室基板2的振動(dòng)板12側(cè)，接合了例如由硼酸玻璃制成的電極基板3。在電極基板3上形成有與振動(dòng)板12相對向的多個(gè)電極17。這種電極17采用例如濺射ITO(銦錫氧化物)的方式形成。而且在電極基板3上還形成有與儲槽14連通的油墨供給孔18。這種油墨供給孔18與被設(shè)置在儲槽14底壁上的孔連通，以便從外部向儲槽14供給油墨等液滴。
另外，當(dāng)腔室基板2由單晶硅制成，而且電極基板3由硼酸玻璃制成的情況下，能夠利用陽極接合而進(jìn)行腔室基板2與電極基板3的接合。
在此說明圖1所示的液滴噴頭1的動(dòng)作。將驅(qū)動(dòng)電路21連接在腔室基板2和每個(gè)電極17上。一旦由驅(qū)動(dòng)電路21在腔室基板2與電極17之間施加脈沖電壓，振動(dòng)板12就會向電極17側(cè)彎曲，滯留在儲槽14內(nèi)部的油墨等液滴就會流入噴出室13。而且一旦在腔室基板2與電極17之間沒有施加的電壓，則振動(dòng)板就會恢復(fù)到原來的位置上，噴出室13的內(nèi)部壓力增高，可以從噴嘴8噴出油墨等的液滴。
另外，在本實(shí)施方式1中，雖然示出了靜電驅(qū)動(dòng)方式的液滴噴頭作為液滴噴頭的實(shí)例，但是本實(shí)施方式1中所示的噴嘴板4的制造方法，也能適用于壓電驅(qū)動(dòng)方式和氣泡噴射(注冊商標(biāo))方式等液滴噴頭。
圖2是從液滴噴出面10側(cè)觀察噴嘴基板4時(shí)的俯視圖。如圖2所示，第一噴嘴孔6在噴嘴基板4的液滴噴出面10側(cè)上開有多個(gè)開口。而且第二噴嘴孔7形成在圖2的每個(gè)噴嘴孔6的紙面里側(cè)。而且腔室基板2的噴出室13，形成在各第一噴嘴孔6(噴嘴8)上，每個(gè)噴出室13都是沿著圖2中A-A直線方向細(xì)長的。
本實(shí)施方式1中，以下主要說明噴嘴基板4的制造方法。其中本實(shí)施方式1涉及的液滴噴頭1，決定使第一噴嘴孔6與第二噴嘴孔7的中心以高精度一致。這樣能夠提高從噴嘴8噴出液滴時(shí)液滴的直進(jìn)性。
圖3至圖9是表示本實(shí)施方式1涉及的液滴噴頭制造工序的縱剖面圖。圖3至圖7主要表示噴嘴基板4的制造工序，圖8和圖9表示將腔室基板2與電極基板3接合的接合基板5的制造工序。而且圖3至圖7還表示沿著圖2的A-A直線的縱剖面中的噴嘴8的周邊部分。以下說明，最初采用圖3至圖7的由硅基板30制造噴嘴基板4，將這種噴嘴基板4接合在接合基板上后制成液滴噴頭的工序。
首先準(zhǔn)備例如厚度25微米的硅基板30，使硅氧化膜31在此硅基板30的全部面上均勻成膜(圖3(A))。這種硅氧化膜31，例如通過熱氧化裝置，在1075℃、氧氣和水蒸汽的混合氣氛中熱氧化4小時(shí)的方式形成。
然后在硅基板30的一面上涂布抗蝕劑32，將成為第二噴嘴孔7的部分7a圖案化，除去成為第二噴嘴孔7的部分7a的抗蝕劑(圖3(B))。而且涂布抗蝕劑32的面后來將變成噴嘴基板4的接合面11。
而且采用將例如氫氟酸水溶液和氟化銨水溶液按照1∶6混合的緩沖液氫氟酸水溶液半蝕刻硅氧化膜31，將成為第二噴嘴孔7的部分7a的硅氧化膜31減薄(圖3(C))。而且此時(shí)沒有形成抗蝕劑32的面上的硅氧化膜31也將變薄。
此后剝離在硅氧化膜31一面上形成的抗蝕劑32(圖3(D))。
進(jìn)而，在成為再度接合面11的面上涂布抗蝕劑33，將成為第一噴嘴孔6的部分6a半蝕刻，除去成為第一噴嘴孔6的部分6a的抗蝕劑33(圖4(E))。
然后例如用氫氟酸水溶液和氟化銨水溶液按照1∶6混合的緩沖液氫氟酸水溶液、半蝕刻硅氧化膜31，除去將成為第一噴嘴孔6的部分6a的硅氧化膜31(圖4(F))。而且此時(shí)沒有形成抗蝕劑33的面上的硅氧化膜31也全部被除去。
此后剝離在圖4(E)工序中形成的抗蝕劑33(圖4(G))。
進(jìn)而利用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)放電的干蝕蝕刻法，從成為第一噴嘴孔6的部分6a進(jìn)行各向異性蝕刻，例如形成深度25微米的凹部6b(圖4(H))。而且這種凹部6b是成為第一噴嘴孔6的凹部6c的前身(參照圖5(J))。作為這種各向異性蝕刻用蝕刻氣體，可以交替使用C4F8和SF6。此時(shí)使用C4F8的目的是保護(hù)凹部6b的側(cè)面、使得蝕刻不向凹部6b的側(cè)面方向進(jìn)行，而使用SF6的目的是促進(jìn)蝕刻朝著凹部6b的垂直方向進(jìn)行。
然后將硅氧化膜31半蝕刻，除去成為第二噴嘴孔7的部分7a的硅氧化膜31(圖5(I))。此時(shí)硅氧化膜31的其他部分也將變薄。
而且再次采用ICP放電的干式蝕刻法，從成為第二噴嘴孔7的部分7a(包括凹部6b)進(jìn)行各向異性干式蝕刻、例如僅達(dá)40微米深處，形成成為第一噴嘴孔6的凹部6c和成為第二噴嘴孔7的部分7b(圖5(J))。
此后例如用氫氟酸水溶液將在硅基板30上殘留的硅氧化膜31全部除去后，在硅基板30的全部表面上使厚度例如0.1微米的硅氧化膜34均勻成膜(圖5(K))。這種硅氧化膜34，例如可以采用熱氧化裝置在1000℃溫度下和氧氣氣氛中進(jìn)行2小時(shí)熱氧化的方式形成。其中在圖5(K)中由于是采用熱氧化法使硅氧化膜34成膜，所以在成為第一噴嘴孔6的凹部6c及成為第二噴嘴孔7的凹部7b的內(nèi)壁上也能均勻形成硅氧化膜34。
接著，例如在由玻璃等透明材料制成的第一支持基板40的一面上旋涂剝離層41，并在其上旋涂樹脂層42。而且將旋涂了第一支持基板40的剝離層41和樹脂層42的一面，與硅基板30的形成了成為第二噴嘴孔7的凹部7b等的一面相對(面對面)，通過使樹脂層42固化將第一支持基板40與硅基板30貼合(圖6(L))。而且在圖6和圖7中，硅基板的朝向從圖3至圖5上下相反。
以下說明圖6(L)的工序中的剝離層41和樹脂層42。
剝離層41，是經(jīng)過激光等光照射將使剝離層41和硅基板31的界面上產(chǎn)生剝離(叫作層內(nèi)剝離或界面剝離)的層(參見圖7(P))。也就是說，剝離層41，通過接受一定強(qiáng)度的光后能使構(gòu)成剝離層41的材料原子或分子之間的結(jié)合力消失或減弱，從而產(chǎn)生燒蝕(ablation，切除或除去)。剝離層41一旦接受一定強(qiáng)度的光，則構(gòu)成剝離層41的材料成分因變成氣體而引起剝離。由此，在以后圖7(P)的工序中能將第一支持基板40從被薄板化的硅基板30(噴嘴基板4)上取出。
另外，第一支持基板40最好采用透過光的玻璃等制成的。由此，當(dāng)將第一支持基板40與硅基板30剝離時(shí)，能夠從第一支持基板40的背面(硅基板30接合面的反面)對剝離層41照射光，賦予充分的剝離能量。
構(gòu)成剝離層41的材料，只要是具有上述功能的就無特別限定，例如可以舉出非晶形硅(a-Si、無定形硅)、氧化硅、硅酸化合物，或氮化硅、氮化鋁、氮化鈦等氮化物陶瓷，由光線照射而切斷原子間價(jià)鍵的有機(jī)高分子材料，或者鋁、鋰、鈦、錳、銦、錫、釔、鑭、鈰、釹、鐠、釓、釤等金屬，或者至少含有上述一種以上金屬的合金等。這些材料中作為剝離層41的構(gòu)成材料，優(yōu)選采用非晶形硅，更優(yōu)選這些非晶形硅中還含有氫的。通過采用這種材料，當(dāng)剝離層41接受光的情況下可以釋放出氫，在剝離層41中產(chǎn)生內(nèi)壓，因而能夠促進(jìn)剝離。這種情況下剝離層41中的氫含量，優(yōu)選處于2重量％以上，更優(yōu)選處于2～20重量％范圍內(nèi)。
另外樹脂層42是吸收硅基板30上的凹凸，而且將硅基板30與第一支持基板40接合用的。作為樹脂層42的構(gòu)成材料，只要是具有使硅基板30與第一支持基板40接合的功能的、就無特別限制，例如可以采用熱固性粘接劑或光固化性粘接劑等固化性粘接劑。而且樹脂層42優(yōu)選以耐干式蝕刻性強(qiáng)的材料作為主要材料。
本實(shí)施方式1中雖然作為單獨(dú)層形成了剝離層41和樹脂層42，但是這些層例如也可以由一層構(gòu)成。這一點(diǎn)例如通過形成一種具有硅基板30與第一支持基板40接合功能，而且在光能或熱能作用下具有引起剝離功能的層的方式實(shí)現(xiàn)。其中關(guān)于具有這種功能的材料，可以參照特開2002-373871號公報(bào)中公開的那些。
這里返回圖6的制造工序，將硅基板30與第一支持基板40接合后，從硅基板30的接合了第一支持基板40面的反面進(jìn)行研磨加工，將硅基板30薄板化至成為第一噴嘴孔6的凹部6c附近為止。而且通過采用以CF4或CHF3等作為蝕刻氣體的干式蝕刻法將成為第一噴嘴孔6的凹部6c端部的硅氧化膜34除去，使噴嘴8貫通(圖6(M))。其中當(dāng)貫通噴嘴8時(shí)也可以采用CMP裝置除去成為第一噴嘴孔6的凹部6c端部的硅氧化膜34，但是由于CMP加工后必須水洗除去噴嘴8內(nèi)部的研磨劑，所以優(yōu)選采用干式蝕刻法進(jìn)行。而且為將硅基板30薄板化，例如還可以以SF6作為蝕刻氣體進(jìn)行干式蝕刻。
其次在硅基板30的接合了第一支持基板40面的反面上，利用濺射裝置形成由氧化硅構(gòu)成的耐油墨保護(hù)膜35。在本實(shí)施方式1中，為形成耐油墨保護(hù)膜采用ECR(Electron Cyclotron Resonance)濺射裝置等常溫濺射裝置。這是因?yàn)槿舨捎肊CR濺射裝置形成致密的耐油墨保護(hù)膜，則能夠防止樹脂層42因熱而劣化的緣故。其中若采用樹脂層42不會劣化的溫度(大約200℃以下)，則也可以采用其他裝置和其他方法形成耐油墨保護(hù)膜35。
而且采用例如蒸鍍法或浸涂(浸漬)法在硅基板30的耐油墨保護(hù)膜35的表面上形成疏油墨膜36(圖6(N))，可以使用含有氟原子的疏油墨材料作為疏油墨膜的材料。在此階段硅基板309本身的加工結(jié)束，制成噴嘴基板4。
然后，與圖6(L)的工序同樣，例如在由玻璃等透明材料制成的第二支持基板50的一面上旋涂薄膜層51，再于其上旋涂樹脂層52。而且通過將旋涂了第二支持基板50的剝離層51和樹脂層52的面，與硅基板30的粘合了第一支持基板40的面的反面相對粘合，將樹脂層52固化，將第二支持基板50與硅基板30粘合在一起。然后，從第一支持基板40一側(cè)照射激光光線，將第一支持基板40與剝離層41的部分剝離，進(jìn)而緩緩地將樹脂層42與硅基板剝離。此時(shí)，將樹脂層42從硅基板30的外周部剝下。
接著通過等離子體處理，從第二噴嘴孔7一側(cè)除去附著在第一噴嘴孔6和第二噴嘴孔7的內(nèi)壁上的疏油墨膜36(圖7(P))。另外，附著在第一噴嘴孔6和第二噴嘴孔7的內(nèi)壁上的疏油墨膜36，是在上述的圖6(N)的工序中形成疏油墨膜36時(shí)形成的。這種等離子體處理時(shí)，由于疏油墨膜36由樹脂層52所保護(hù)，所以可以僅僅除去附著在第一噴嘴孔6和第二噴嘴孔7的內(nèi)壁上的疏油墨膜36。
然后在硅基板30(噴嘴基板4)的第二支持基板的粘合面的反面上轉(zhuǎn)印粘接劑等形成粘接劑層，將接合了電極基板3的腔室基板2，與硅基板30接合(圖7(Q))。
此后與圖7(P)的工序同樣，從第二支持基板50一側(cè)照射激光光線，將第二支持基板50與剝離層51的部分剝離，緩緩地將樹脂層52從硅基板30上剝下。此時(shí)與圖7(P)的工序同樣，應(yīng)當(dāng)從硅基板30的外周部分將樹脂層52剝下。
最后利用切片(切斷)法分離接合了例如腔室基板2、電極基板3和噴嘴基板4的接合基板，制成液滴噴頭1。
而且在從上記圖6(L)至圖7(Q)的工序中，也可以采用切片帶子等帶子代替第一支持基板40和第二支持基板50。但是由于經(jīng)過薄板化的硅基板30與僅有帶子的硅基板30之間的變形大，所以最好用真空吸附夾具等保持帶子的粘合面。
圖8和圖9是表示接合了腔室基板2和電極基板3的接合基板制造工序的縱剖面圖。以下簡要說明接合了腔室基板2和電極基板3的接合基板制造工序。另外，腔室基板2和電極基板3的制造方法，并不限于圖8和圖9所示的那些方法。
首先，使用例如以金·鉻的蝕刻掩膜、由氫氟酸，對由硼硅酸玻璃等構(gòu)成的玻璃基板進(jìn)行蝕刻，形成凹部19。而且該凹部19是其形狀比電極17稍大的溝槽狀，并形成多個(gè)。
而且在凹部19的內(nèi)部，例如用濺射法形成由ITO(銦錫氧化物)構(gòu)成的電極17。
然后用鉆頭等形成作為油墨供給孔18的孔部分18a，制成電極基板3(圖8(a))。
然后，將硅基板2a的兩面鏡面研磨至例如525微米厚度之后，利用等離子體CVD(化學(xué)氣相沉積)法在硅基板2a的一面上形成由TEOS(四乙基原硅酸酯)構(gòu)成的0.1微米厚的硅氧化膜22(圖8(b))。而且也可以在形成硅氧化膜22之前，形成終止蝕刻用的硼涂層。通過由硼涂層形成振動(dòng)板12，能夠形成厚度精度高的振動(dòng)板12。
接著將圖8(b)所示的硅基板2a與圖8(a)所示的電極基板3例如加熱至360℃，將陽極、陰極分別連接在硅基板2a和電極基板3上，施加800V左右的電壓進(jìn)行陽極接合圖8(c)。
將硅基板2a與電極基板3陽極接合后，通過用氫氧化鉀水溶液等蝕刻圖3(c)工序中得到的接合基板，將硅基板2a的全體薄層化至例如140微米厚度(圖8(d))。
然后利用等離子體CVD法在硅基板2a的上面(接合了電極基板3的面的反面)的全面上形成例如厚度1.5微米的TEOS膜。
而且將在此TEOS膜上形成成為噴出室13的凹部13a、成為儲槽14的凹部14a和成為小孔15的凹部15a等部分用的抗蝕劑圖案化，蝕刻除去此部分的TEOS膜。
其后通過用氫氧化鉀水溶液蝕刻硅基板2a，形成成為噴出室13的凹部13a、成為儲槽14的凹部14a和成為小孔15的凹部15a(圖9(e))。此時(shí)，形成電極的部分23也事先蝕刻成薄板化。而且在圖9(e)的濕法蝕刻工序中，例如開始使用35重量％的氫氧化鉀水溶液，然后可以使用3重量％的氫氧化鉀水溶液。這樣能夠抑制振動(dòng)板12的表面粗化。
硅基板2a的蝕刻結(jié)束后，利用氫氟酸水溶液蝕刻接合基板，除去在接合基板上形成的TEOS膜。而且對將成為油墨供給孔18的孔部分18a實(shí)施激光加工，使油墨供給孔18將電極基板3貫通。
接著在形成了將成為硅基板2a的噴出室13的凹部13a等的面上，例如采用CVD法形成由TEOS等構(gòu)成的、例如厚度0.1微米的液滴保護(hù)膜24(圖9(g))。
然后通過RIE(活性離子蝕刻)等將電極取出部分23接通。而且對硅基板2a進(jìn)行機(jī)械加工或激光加工，將油墨供給孔18貫通至成為儲槽14的凹部14a為止。這樣制成將腔室基板2與電極基板3接合的接合基板5。
而且在電極取出部分23上也可以涂布使振動(dòng)板12與電極17之間的空間密封用的密封劑(未圖示)。
本實(shí)施方式1中，將硅基板30的一面蝕刻而形成成為噴嘴8的凹部，在成為噴嘴8的凹部的形成面上粘合第一支持基板40，從粘合了第一支持基板40的面的反面將硅基板30薄板化，所以在形成成為噴嘴8的凹部時(shí)能夠使用厚的硅基板30。因而能夠防止硅基板30產(chǎn)生裂紋或缺陷。而且由于沒有對薄板化后的硅基板30進(jìn)行加工的工序，所以能夠有效地防止在硅基板30上產(chǎn)生裂紋或缺陷。
此外，由于在厚的硅基板30上以非貫通狀態(tài)形成成為噴嘴8的凹部，所以能夠防止因氦氣泄漏到加工面?zhèn)葘?dǎo)致的不能蝕刻的情況。
而且由于在硅基板30上粘合第二支持基板50，對已薄板化的硅基板30與腔室基板2進(jìn)行接合等，所以能夠防止硅基板30產(chǎn)生裂紋或缺陷。
實(shí)施方式2圖10是表示搭載了實(shí)施方式1的制造方法得到的液滴噴頭的液滴噴出裝置的一例的立體圖。圖10所示的液滴噴出裝置100是一般的噴墨打印機(jī)。
實(shí)施方式1中得到的液滴噴頭1，如上所述由于沒有裂紋和缺陷，所以液滴噴出裝置100是噴出性能優(yōu)良的裝置。
而且，用實(shí)施方式1的制造方法得到的液滴噴頭1，除圖10所示的噴墨打印機(jī)以外，在對液滴作出各種變更的情況下，也能用于制造液晶顯示器的濾色片、形成有機(jī)EL顯示裝置的發(fā)光部分、生物體液體的噴出等。
而且用實(shí)施方式1的制造方法得到的液滴噴頭1，也能夠在壓電驅(qū)動(dòng)方式的液滴噴出裝置和氣泡噴射(注冊商標(biāo))方式的液滴噴出裝置中使用。
另外，本發(fā)明的液滴噴頭的制造方法、液滴噴頭及液滴噴出裝置，并不限于本發(fā)明的實(shí)施方式，可以在本發(fā)明思想的范圍內(nèi)作出各種變更。例如僅用第一支持基板40而不使用第二支持基板50的情況下，也能制造噴嘴基板4。
權(quán)利要求
1.一種液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中具有通過對硅基板的一面進(jìn)行蝕刻，形成成為噴嘴的凹部的工序；在形成有成為所述硅基板的所述噴嘴的凹部的面上粘合支持基板的工序；從所述硅基板的粘合了所述支持基板面的反面，將所述硅基板薄板化的工序；和將所述硅基板薄板化后，將所述支持基板與所述硅基板剝離的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在形成成為所述噴嘴的凹部的工序中，形成成為第一噴嘴孔的凹部，和與所述第一噴嘴孔連通，比所述第一噴嘴孔直徑大的成為第二噴嘴孔的凹部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中，通過干式蝕刻法形成成為所述噴嘴的凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)中所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在將所述支持基板在所述硅基板上粘合之前，通過熱氧化法在所述硅基板上形成硅氧化膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)中所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在將所述硅基板薄板化的工序中，通過干式蝕刻法使所述噴嘴與硅基板貫通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)中所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在將所述硅基板薄板化的工序中，通過CMP法使所述噴嘴與硅基板貫通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)中所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在將所述硅基板薄板化后，具有在所述硅基板的被薄板化的側(cè)面上形成耐油墨保護(hù)膜和疏油墨膜的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中通過常溫濺射法形成所述耐油墨保護(hù)膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中具有在所述硅基板的耐油墨保護(hù)膜及疏油墨膜的形成面上粘合第二支持基板或帶子的工序；和當(dāng)所述第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，將所述支持基板剝離的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在所述第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，對所述噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中具有在所述第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，將該硅基板與形成了成為噴出室的凹部的腔室基板進(jìn)行接合的工序；和將所述第二基板或帶子與接合在該腔室基板上的硅基板進(jìn)行剝離的工序。
12.一種液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中具有通過對硅基板的一面蝕刻，形成成為噴嘴的凹部的工序；在形成了成為所述硅基板的所述噴嘴的凹部的面上粘合第一支持基板的工序；從所述硅基板的粘合了所述第一支持基板面的反面，將所述硅基板薄板化的工序；在所述硅基板的被薄板化側(cè)的面上，粘合第二支持基板或帶子的工序；和在所述第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，剝離所述第一支持基板與所述硅基板的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，其中在所述第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，對所述噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行等離子體處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于其中具有在所述第二支持基板或帶子被粘合在所述硅基板上的狀態(tài)下，將該硅基板與形成了成為噴出室的凹部的腔室基板進(jìn)行接合的工序；和將所述第二支持基板或帶子與被接合在該腔室基板上的硅基板進(jìn)行剝離的工序。
15.一種液滴噴頭，其特征在于是利用權(quán)利要求1～14的任一項(xiàng)中所述的液滴噴頭的制造方法制造的。
16.一種液滴噴出裝置，其特征在于，其中搭載有權(quán)利要求15所述的液滴噴頭。
全文摘要
提供一種制造中硅基板不會產(chǎn)生裂紋或缺陷，而且成品率也高的液滴噴頭的制造方法。本發(fā)明的液滴噴頭的制造方法，具有對硅基板(30)的一面蝕刻，形成成為噴嘴(8)的凹部的工序；在形成有成為硅基板(30)的噴嘴(8)的凹部的面上粘合支持基板(40)的工序；從硅基板(30)的粘合了支持基板(40)面的反面將硅基板(30)薄板化的工序；和在硅基板薄板化后將支持基板(40)與硅基板(30)剝離的工序。
文檔編號C23F1/24GK1785674SQ20051013104
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者荒川克治, 松本康享 申請人:精工愛普生株式會社