ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び基板剥離装置
【課題】ノズル基板の製造時、支持基板からの剥離において、ノズル基板のウェハ割れやクラック発生をできるだけ低減すること。
【解決手段】先端が小径で後端が大径のノズル孔をノズル基板となるシリコン基板１００の片面から途中までエッチングし、ノズル孔後端をシリコン基板１００の片面に開口させる工程と、シリコン基板１００のノズル孔後端側の面に、自己剥離層を有した両面接着シート１１０を介して支持基板１１２を貼り合せる工程と、シリコン基板１００のノズル孔先端側の面を薄板化してノズル孔先端側を開口させる工程と、両面接着シート１１０に光または熱を照射し、両面接着シート１００の自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、シリコン基板１００を外的な力で支持基板１１２から引き離す工程とを備える。
【解決手段】先端が小径で後端が大径のノズル孔をノズル基板となるシリコン基板１００の片面から途中までエッチングし、ノズル孔後端をシリコン基板１００の片面に開口させる工程と、シリコン基板１００のノズル孔後端側の面に、自己剥離層を有した両面接着シート１１０を介して支持基板１１２を貼り合せる工程と、シリコン基板１００のノズル孔先端側の面を薄板化してノズル孔先端側を開口させる工程と、両面接着シート１１０に光または熱を照射し、両面接着シート１００の自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、シリコン基板１００を外的な力で支持基板１１２から引き離す工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等の液滴吐出装置に用いられる液滴吐出ヘッドに関連し、それを構成するノズル基板の製造方法、ノズル基板の製造に使用する基板剥離装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出させるための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板等を備え、駆動部によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。
【０００３】
近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が一段と強まり、そのため高密度化並びに吐出性能の向上が強く要求されている。そのため、インクジェットヘッドのノズル部に関しては、インク吐出特性を改善するためにノズル部の流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように基板の厚さを調整することがしばしば実施される。例えば、ノズル部を構成するノズル基板を作製する場合において、予めシリコン基板にノズル孔の噴射口となる部分と導入口部分とを形成しておき、その後所望の厚さに研磨し、ノズル孔を開口形成している（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１５９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のノズル基板の製造時、ノズル基板は、両面接着テープを用いて支持基板に固定した状態で研磨が行われ、研磨終了後に、支持基板から剥離される。その際、ノズル基板の支持基板からの剥離は、ノズル基板のウェハ割れやクラック発生等ができるだけ生じないように実行されなければならない。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを構成するノズル基板の製造において、薄板化工程で支持基板に貼り合わせたノズル基板を薄板化後に剥離する際、接着界面での再密着による剥離性低下に起因する不良を防ぎ、ノズル基板の高生産性及び高歩留まりを実現することを目的とする。併せて、そのノズル基板を利用した液滴吐出ヘッドの製造方法、並びにそのノズル基板の製造に使用する基板剥離装置を提案することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、先端が小径で後端が大径のノズル孔をノズル基板の片面から途中までエッチングし、ノズル孔後端をノズル基板の片面に開口させる工程と、ノズル基板のノズル孔後端側の面に、自己剥離層を有した両面接着シートを介して支持基板を貼り合せる工程と、ノズル基板のノズル孔先端側の面を薄板化してノズル孔先端側を開口させる工程と、両面接着シートに光または熱を照射し、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、ノズル基板を外的な力で支持基板から引き離す工程と、を備えたものである。
このように、両面接着シートに光または熱を照射し、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、ノズル基板を外的な力で支持基板から引き離すようにすることで、剥離層界面での再密着による剥離性低下に起因するウェハ割れ、クラックといった不良の発生を防ぎ、生産性向上と歩留まり向上を同時に実現できる。また、ノズル長さの制御性にも優れ、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドが提供できる。
【０００７】
また、両面接着シートへの光または熱の照射とノズル基板を外的な力で引き離すのとは、同一の装置で行うことが好ましい。これにより、ノズル基板製造工程におけるノズル基板と支持基板との剥離作業が簡素化できる。
【０００８】
また、ノズル基板を支持基板から引き離す際に、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態を観察し、その成長状態に応じて光または熱の照射量若しくは外的な力を調整することが好ましい。これにより、ノズル基板に余分な外力を与えることなく、支持基板から安全に剥離することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記いずれかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するようにしたものである。これによれば、ノズル基板の加工時に基板の割れ等が低減するため、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成した液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００１０】
本発明に係る基板剥離装置は、ノズル基板を吸着するノズル基板吸着板と、ＵＶ照射部を備えノズル基板を支持する支持基板を吸着する支持基板吸着板とが対向配置され、ノズル基板吸着板と支持基板吸着板の少なくとも一方が、互いの対向面と直交する方向に移動可能となっているものである。この装置により、ノズル基板と支持基板との接合体の接合面にある両面接着シートをＵＶ照射しながら、それらを吸着して引き離すことにより、ノズル基板と支持基板とを容易に剥離できる。
【００１１】
また、ノズル基板吸着板は、ノズル基板を支持する吸着部が周囲にあり、吸着部の内側部分は吸着部より凹んだ形状となっていることが好ましい。このようにしておくことで、ノズル基板と支持基板とを引き離す際、ノズル基板がノズル基板吸着板の内側部の底部側にたわむため、両面接着シートの自己剥離層での気泡が成長しやすくなり剥離が促進される。
【００１２】
さらに、ノズル基板吸着板と支持基板吸着板との間に置かれたノズル基板と支持基板との接合体の接合面にある両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態をモニタするカメラと表示装置とを備えていることが好ましい。これによれば、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態を観察し、その成長状態に応じてＵＶ照射量や基板の引き離し力を調整できるため、ノズル基板に余分な外力を与えることなく安全に剥離することが可能となる。
なお、この課題を解決するための手段に記載した「ノズル基板」は、ノズル基板を製造するための各種基板やウェハを含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドのひとつであるインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１に示すインクジェットヘッドが組み立てられた状態の部分縦断面図である。以下、図１及び図２を用いて実施形態１に係るインクジェットヘッドの構造及び動作について説明する。なお、この構造のヘッドは、インク以外の液滴を吐出することもできるので、液滴吐出ヘッドと称することもできる。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２、ノズル基板１の４つの基板から構成されている。リザーバ基板２の一方の面にはノズル基板１が接合されており、リザーバ基板２の他方の面にはキャビティ基板３が接合されている。そして、キャビティ基板３のリザーバ基板２が接合された面の反対面には、電極基板４が接合されている。
【００１５】
ノズル基板１はシリコン基板等から作製され、インクを吐出するノズル孔５が２列に複数個形成されている。各ノズル孔５は、径の異なる２段の円筒状に形成されている。すなわち、インク吐出面側に位置して先端がこのインク吐出面に開口する径の小さい第１ノズル孔５ａと、リザーバ基板２との接合面側に位置して導入口部分がその接合面に開口する径の大きい第２ノズル孔５ｂとから構成され、それらのノズル孔５ａ，５ｂが基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。これにより、インク滴の吐出方向をノズル孔５の中心軸方向に揃え、安定したインク吐出特性を発揮させることができ、インク滴の飛翔方向のばらつきや吐出量のばらつきを抑制することができる。
【００１６】
リザーバ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、後述する圧力室（吐出室ともいう）７に吐出液を供給するための液貯蔵室であるリザーバ１０が左右に２個形成されている。リザーバ１０の底面には、リザーバ１０から圧力室７へ吐出液を移送するための供給口９と、吐出液を導入するためのインク供給孔１１ａが形成されている。また、リザーバ基板２には、各々の圧力室７に連通し、圧力室７からノズル孔５に吐出液を移送するためのノズル連通孔６が形成されている。さらに、リザーバ基板２の中央部分には、リザーバ基板２を貫通し、後述するドライバＩＣを収容する空間となる開口が形成されている。
【００１７】
キャビティ基板３は、例えば単結晶シリコンからなり、圧力室７がノズル基板１のノズル孔５に対応して２列に複数個形成されている。圧力室７の底壁は可撓性を有し電極として作用する振動板８として形成されている。また、キャビティ基板３には、リザーバ基板２のインク供給孔１１ａに対応する位置にインク供給孔１１ｂが形成され、中央部分にはキャビティ基板３を貫通し、ドライバＩＣを収容する空間となる開口が形成されている。キャビティ基板３はさらに、各振動板８に電圧を印加するための共通電極１６も備える。なお、キャビティ基板３の全面には、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン）からなる絶縁膜３０２，３０６が成膜されている。これらは、振動板８の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、インク等の液滴によるキャビティ基板３のエッチングを防止する作用を果たす。
【００１８】
電極基板４は、例えばホウ珪酸ガラス等のガラスから形成されている。電極基板４にはガラス溝１２が例えば深さ０．３μｍで形成されている。この溝１２の内部には個別電極１７が、所定のギャップ１９を有して振動板８と対向するように、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を０．１μｍの厚さでスパッタすることにより形成されている。また、インク供給孔１１ｃが形成されていて、キャビティ基板３及びリザーバ基板２のそれら１１ｂ、１１ａと共にリザーバ１０へのインク供給孔１１を構成している。
電極基板４の中間部には、電極を駆動させるために使用されるドライバＩＣ１５を実装するための配線パターンが形成されており、この部分にドライバＩＣ１５が設置されている。このパターンはドライバＩＣ１５への入力配線２０と、接続部品であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）３０の実装部２１とを含む。なお、ＦＰＣ３０は、電極基板４の入力配線２０と接続されるＩＣ入力配線３２と、キャビティ基板３の共通電極１６に接続されるＣＯＭ配線３１とを備えている。
【００１９】
電極基板４とキャビティ基板３とが接合されることにより、個別電極１７と振動板８との間には振動板８の振動領域となるギャップ１９が形成される。上記の場合、このギャップ１９は約０．２μｍとなる。ギャップ１９は静電力を生じさせるための重要な空間であり、内部に異物が入らないように、その開口端部は封止材２３で封止されている。
【００２０】
上記のように構成したインクジェットヘッドは次のように動作する。個別電極１７に電荷を供給して、例えば正に帯電させると、振動板８は負に帯電し、個別電極１７と振動板８との間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板８は個別電極１７に引き寄せられて撓む。これによって、圧力室７の容積が増大する。そして、個別電極１７への電荷の供給を止めると、振動板８はその弾性力により元に戻り、その際、圧力室７の容積が急激に減少して、そのときの圧力により圧力室７のインクの一部が、ノズル連通孔６を介してノズル孔５からインク滴として吐出する。その後、振動板８が再び変位すると、インクがリザーバ１０から供給口９を通って圧力室７内に補給される。
【００２１】
次に、上記のように構成されたインクジェットヘッドで使用されているノズル基板の製造方法について説明する。図３〜図８は図１のインクジェットヘッドを構成するノズル基板の製造方法の一例を示す工程図であり、これに基づいて説明する。
（Ａ）まず、例えば２００μｍ程度の厚さのシリコン基板１００を用意し、シリコン基板１００の表面に膜厚１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１０２を均一に成膜する。
（Ｂ）次に、シリコン基板１００の片面にレジスト１０４をコーティングし、第２ノズル孔５ｂとなる部分をパターニングする。
【００２２】
（Ｃ）次に、シリコン基板１００の熱酸化膜１０２を、例えば緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングし、露出している熱酸化膜１０２を薄くする。
（Ｄ）次に、シリコン基板１００のレジスト１０４を硫酸洗浄などにより剥離する。
（Ｅ）次に、シリコン基板１００の第２ノズル孔５ｂとなる部分が形成される面側にレジスト１０６をコーティングし、第１ノズル孔５ａとなる部分をパターニングする。
【００２３】
（Ｆ）次に、シリコン基板１００を緩衝フッ酸水溶液でエッチングし、第１ノズル孔５ａとなる部分の熱酸化膜１０２を完全に除いて開口する。このとき、反対面側の熱酸化膜１０２もエッチングされ、完全に除去される。
（Ｇ）次に、シリコン基板１００のレジスト１０６を、硫酸洗浄などにより剥離する。
【００２４】
（Ｈ）次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、熱酸化膜１０２の開口部を、例えば深さ２５μｍまで垂直に異方性ドライエッチングし、第１ノズル孔５ａを形成する。この場合のエッチングガスとしては、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 はシリコン基板１００の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
【００２５】
（Ｉ）次に、第２ノズル孔５ｂとなる部分の熱酸化膜１０２のみがなくなるように、緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングする。
（Ｊ）次に、ＩＣＰドライエッチングにより、第２ノズル孔５ｂとなる部分の開口部を、深さ４０μｍまで垂直に異方性ドライエッチングし、第２ノズル孔５ｂを形成する。
【００２６】
（Ｋ）次に、シリコン基板１００の表面に残る熱酸化膜１０２をフッ酸水溶液で除去した後、シリコン基板１００の両面、第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの側面及び底面に、膜厚０．１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１０８を均一に成膜する。
【００２７】
（Ｌ）次に、シリコン基板１００の第２ノズル孔５ｂの形成面側に、自己剥離層１１０ａを有した両面接着シート１１０を介して、ガラス等の透明材料よりなる支持基板１１２を貼り付ける。両面接着シート１１０はその両面が接着面となっており、少なくともその一面に自己剥離層１１０ａを持ったシート（自己剥離型シート）である。この自己剥離層１１０ａは紫外線または熱などの刺激によって接着力が低下するようになっている。
【００２８】
シリコン基板１００と支持基板１１２の貼り付けは、減圧環境下（１０Ｐａ以下）、例えば真空中で行う。こうすることによって、接着界面に気泡が残らず、きれいな接着が可能になる。接着界面に気泡が残ると、研磨加工で薄板化されるシリコン基板１００の板厚がばらつく原因となるからである。
【００２９】
（Ｍ）次に、シリコン基板１００のインク吐出側の面をグラインダーによって研削加工し、第１ノズル孔５ａの先端が開口するまでシリコン基板１００を薄くする。さらにポリッシャーによってインク吐出側の面を研磨し、第１ノズル孔５ａの先端部の開口を行う。このとき、第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの内壁は、ノズル内の研磨材の水洗除去工程などによって洗浄する。
【００３０】
（Ｎ）次に、シリコン基板１００のインク吐出側の面に、スパッタ装置でＳｉＯ2 膜１１４を０．１μｍの厚みで成膜する。ここで、ＳｉＯ2 膜１１４の成膜は、両面接着シート１１０が劣化しない温度（２００℃程度）以下で実施できればよく、スパッタリングに限るものではない。ただし、耐インク性等を考慮すると緻密な膜を形成する必要があり、ＥＣＲスパッタ装置等の常温で緻密な膜を成膜できる装置を使用することが望ましい。
（Ｏ）続いて、シリコン基板１００のインク吐出側の面にさらに撥インク処理を施す。この場合、Ｆ原子を含む撥インク性を持った材料を蒸着やディッピングで成膜し、撥インク層１１６を形成する。このときは、第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの内壁も、撥インク処理される。
【００３１】
（Ｐ）次に、撥インク処理されたインク吐出側の面に、片面粘着テープ１２０をサポートテープとして貼り付ける。
（Ｑ）〜（Ｒ）次に、支持基板１１２側から両面接着シート１１０に向けてＵＶ光を照射する。こうして、シリコン基板１００と支持基板１１２との間の両面接着シート１１０の自己剥離層１１０ａに気泡１２２を発生成長させ、界面の密着性を徐々に低下させる。なお、ＵＶ光に代えて、１００〜２００℃の熱エネルギーを照射するようにしてもよい。
（Ｓ）〜（Ｔ）さらに、ＵＶ光を照射しながら、シリコン基板１００から支持基板１１２を引き離すような外力を与えて、シリコン基板１００と支持基板１１２を引き離す。
【００３２】
（Ｕ）〜（Ｖ）次に、シリコン基板１００から両面接着シート１１０を剥離する。
（Ｗ）さらに、アルゴンプラズマアッシングもしくは酸素プラズマ処理によって、シリコン基板１００の第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの内壁に形成されていた余剰の撥インク層１１６を除去する。
（Ｘ）〜（Ｙ）最後に、シリコン基板１００から片面粘着テープ１２０を剥離して、ノズル基板１が完成する。
【００３３】
以上の工程を経ることにより、シリコン基板１００から、ノズル長さの制御性に優れ、高安定なインク吐出特性を有するインクジェットヘッド用のノズル基板が得られる。また、上記工程（Ｑ）〜（Ｔ）に示したように、両面接着シート１１０にＵＶ光等を照射し、自己剥離層１１０ａでの気泡の発生成長による界面剥離を生じさせるとともに、併せてシリコン基板１００と支持基板１１２とを引き離すための外力を加えることで、剥離層界面での再密着による剥離性低下に起因するウェハ割れ、クラックといった不良の発生を防ぎ、生産性向上と歩留まり向上が同時に実現できる。
【００３４】
次に、上記（Ｑ）〜（Ｔ）の工程を、基板剥離装置を使用して行う場合の例を説明する。図９は本発明の実施の形態に係る基板剥離装置を利用したノズル基板（この例ではノズル基板となるシリコン基板１００）の剥離工程説明図である。まず、ここで使用する基板剥離装置について説明する。
【００３５】
図９の基板剥離装置は、支持基板吸着板２００、ノズル基板吸着板２１０、それらを支持する柱（一部表示）、該柱の少なくとも一方を直線往復運動させるための駆動制御機構（図示せず）を備えている。支持基板吸着板２００とノズル基板吸着板２１０とは対向して配置されており、基板を真空吸着する溝乃至孔２０２，２１２がそれぞれ設けられていて、それらは独立した真空引き経路につながれている。
支持基板吸着板２００は、内部にＵＶ照射装置２０４を装備し、外周にノズル基板となるウェハを真空吸着するための溝２０２を備えた吸着部が形成されており、その溝２０２は支持基板吸着板２００を支持する柱内部に集約されている。なお、この柱は、支持基板吸着板２００とノズル基板吸着板２１０との距離を可変させる機構を備えているものとする。一方、ノズル基板吸着板２１０は、真空吸着するための孔２１２が表面に複数形成された吸着部を有しており、それらの孔２１２はすべてノズル基板吸着板２１０を支持する柱の内部に集約されている。
【００３６】
以下、この装置を利用したノズル基板の剥離方法を図９に沿って説明する。
（Ａ）まず、ノズル基板吸着板２１０へ、ノズル基板となるシリコン基板１００が接する様にセットし、真空吸着させる。次に、支持基板吸着板２００を支持基板１１２に接するまで降下させ、真空吸着させる。
（Ｂ）次に、支持基板吸着板２００の内部に設置されたＵＶ照射装置２０４により紫外線を支持基板１１２の全面に照射する。紫外線は透明の支持基板１１２を介して両面接着シート１１０に照射される。これにより、シリコン基板１００と支持基板１１２との界面の両面接着テープ１１０の自己剥離層１１０ａ内にて分解ガスが生成され、接着界面に気泡１２２が発生成長し、その気泡圧力により互いの基板を引き離す力が働く。この際、紫外線の照射量は気泡の成長に合わせ任意に可変可能とする。そのために、ノズル基板となるシリコン基板１００と支持基板１１２との接合体が吸着板２００，２１０に吸着されている時に、両面接着シート１１０の自己剥離層１１０ａでの気泡の成長状態をモニタするためのカメラと表示装置とを備えておくのが好ましい。
（Ｃ）気泡が一定の成長に達した時点で、支持基板吸着板２００をノズル基板吸着板２１０から引き離す方向に徐々に移動させ、気泡成長に伴う気泡圧力を逃がすとともに、シリコン基板１００と支持基板１１２とを接着界面にて剥離する。この際、支持基板吸着板２００の移動速度は気泡の成長に合わせ、前述の駆動制御機構により任意に調整できるようにしておくのが好ましい。
【００３７】
図１０は、本発明の別の実施形態に係る基板剥離装置を利用したノズル基板の剥離工程説明図である。ここで使用する基板剥離装置は、基本的には図９に示した装置と同じである。図９の装置との相違点はノズル基板吸着板２１０Ａにあり、ノズル基板を吸着する吸着部が表面の周囲のみに形成されていて、該吸着部の内側部２１４はその吸着部より凹んだ形状となっている点である。
【００３８】
以下、この装置を利用したノズル基板の剥離方法を図１０に沿って説明する。
（Ａ）まず、ノズル基板吸着板２１０Ａへ、ノズル基板となるシリコン基板１００が接する様にセットし、真空吸着させる。次に、支持基板吸着板２００を支持基板１１２に接するまで降下させ、真空吸着させる。
（Ｂ）次に、支持基板吸着板２００の内部に設置されたＵＶ照射装置２０４により紫外線を支持基板１１２の全面に照射する。紫外線は透明の支持基板１１２を介して両面接着シート１１０に照射される。これにより、シリコン基板１００と支持基板１１２との界面の両面接着テープ１１０の自己剥離層１１０ａ内にて分解ガスが生成され、接着界面に気泡１２２が発生成長し、その気泡圧力により互いの基板を引き離す力が働く。そして、気泡の成長に伴い厚みの薄いシリコン基板１００は気泡圧力を緩和する方向（内側部２１４の底部方向）に変形し（たわみ）ながら、徐々に支持基板１１２から離れる。
この際、紫外線の照射量は気泡の成長に合わせ任意に可変可能とする。そのために、ノズル基板となるシリコン基板１００と支持基板１１２との接合体が吸着板２００，２１０Ａに吸着されている時に、両面接着シート１１０の自己剥離層１１０ａでの気泡の成長状態をモニタするためのカメラと表示装置とを備えておくのが好ましい。
（Ｃ）気泡が一定の成長に達し、十分に基板１００，１１２との間の距離が離れた時点で、支持基板吸着板２００をノズル基板吸着板２１０Ａから引き離す方向に徐々に移動させ、気泡成長に伴う気泡圧力を逃がすとともに、シリコン基板１００と支持基板１１２とを接着界面にて剥離する。この際、支持基板吸着板２００の移動速度は気泡の成長に合わせ、前述の駆動制御機構により任意に調整できるようにしておくのが好ましい。
【００３９】
図９及び図１０の基板剥離装置を用いた方法によれば、両面接着シート１１０へのＵＶ光の照射と、シリコン基板１００（ノズル基板と呼んでも同じ）を外的な力で支持基板１１２から引き離すのとを、同一の装置で行うことができ、ノズル基板の製造の簡素化がはかれる。しかも、ノズル基板となるシリコン基板１００と支持基板１１２の剥離を、きわめて効率的かつ歩留まりよく行うことが可能となる。
【００４０】
次に、上記のようにして作製されたノズル基板１を用いたインクジェットヘッドの製造方法を簡単に説明しておく。図１１〜図１３は図１、２に示したインクジェットヘッドの製造工程の一例を示す工程図であり、これに基づいて説明する。
（ａ）例えば、厚さ２００μｍ程度の単結晶シリコン基板３００を用意し、そのシリコン基板３００の片側表面に、プラズマＣＶＤ等により厚さ０．１μｍ程度のＴＥＯＳ絶縁膜３０２を成膜する。
（ｂ）上記シリコン基板３００と、ガラス基板に個別電極１７やインク供給孔１１ｃ等が形成された電極基板４とを陽極接合する。
（ｃ）電極基板４と接合されたシリコン基板３００をグラインダーやポリッシャーなどによって研削して薄くし、さらにその表面の加工変質層をウェットエッチングにより除去して、シリコン基板３００の厚さを３０μｍ程度にする。
【００４１】
（ｄ）次に、薄板化されたシリコン基板３００の表面に、エッチングマスクとなるＴＥＯＳ膜３０６を、プラズマＣＶＤによって厚さ約０．８μｍに成膜する。
【００４２】
（ｅ）次に、ＴＥＯＳ膜３０６の表面にレジスト（図示せず）を形成し、フォトリソグラフィーによってレジストをパターニングして、ＴＥＯＳ膜３０６をエッチングすることにより、圧力室７、インク供給孔１１ｂ、ドライバＩＣ収容用開口部２２、ＦＰＣ接続用開口部（図示せず）などとなる部分を開口する。
【００４３】
（ｆ）次に、上記所定部分が開口されたシリコン基板３００を水酸化カリウム水溶液でエッチングすることにより、圧力室７、インク供給孔１１ｂ、ドライバＩＣ収容用開口部２２及びＦＰＣ接続用開口部を形成する。なお、シリコン基板３００の所定深さ位置に、予めボロンをドープしたボロンドープ層等を形成しておき、それをエッチングストップ層として利用することが好ましい。こうすることで、エッチングがそのエッチングストップ層に来たとき、自然にエッチングの進行を停止させることができるからである。エッチングストップ層の利用により、圧力室７の一部を構成する振動板８の厚みを、高精度に維持した状態で形成できる。
【００４４】
なお、上記のエッチング工程では、最初は、濃度３５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を用いて、次いで残りの例えば５μｍ程度を濃度３ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行うのが良い。これにより、エッチングストップが十分に働き、面荒れの少ない振動板８を高精度の厚さに形成することができるからである。
【００４５】
（ｇ）次に、圧力室７などが形成されたシリコン基板３００上にシリコンマスク３０８をセットし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングにより、ドライバＩＣ収容用開口部２２を形成する。
【００４６】
（ｈ）次に、シリコンマスク３０８とは別のシリコンマスク３１０をシリコン基板３００上にセットし、同じくＲＩＥドライエッチングにより、共通電極１６を形成するための開口部１６ａを形成する。
【００４７】
（ｉ）次に、シリコンマスク３１０を用いて、開口部１６ａに、例えば白金（Ｐｔ）をスパッタリングして共通電極１６を形成する。
【００４８】
（ｊ）続いて、電極基板４の個別電極１７とキャビティ基板３とにより形成されたギャップ１９の開口端部を封止材２３で封止する。
以上のようにして、個別電極１７がパターン形成された電極基板４と、所定の形状を有したキャビティ基板３との積層体を作製することができる。
【００４９】
（ｋ）その後、予めノズル連通孔６、リザーバ１０及び供給口９となる部分が形成されたリザーバ基板２を、上記のようにして作製された積層体のキャビティ基板３上に接着剤により接着する。このとき、リザーバ基板２とキャビティ基板３とは、ＴＥＯＳ膜３０６を介して接合される。
【００５０】
（ｌ）ついで、ドライバＩＣ１５をキャビティ基板３のドライバＩＣ収容用開口部２２から電極基板４に実装する。そして電極基板４の個別電極１７及びリード部（図示せず）に接続し、さらにＦＰＣ（図示せず）のＩＣ入力配線をリード部の端部（ＦＰＣ実装部）に、またそのＦＰＣのＣＯＭ配線を共通電極１６に、導電性接着剤を用いて接続する。
【００５１】
（ｍ）最後に、予めノズル孔５が形成されたノズル基板１をリザーバ基板２上に接着剤により接着する。そして、ダイシングにより個々のヘッドに分離すれば、図１、２に示したインクジェットヘッドが完成する。
【００５２】
以上のようにして製造されたインクジェットヘッドは、前述したように、ノズル基板の生産性向上と歩留まり向上のため、同様の生産性向上と歩留まり向上が実現される。また、ノズル孔５が高精度に形成できるので、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドが実現される。
【００５３】
なお、実施の形態１では液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドについて説明したが、液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッドに限定されるものではなく、液滴を種々変更することによって、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図。
【図２】図１のインクジェットヘッドの部分縦断面図。
【図３】図１のインクジェットヘッドを構成するノズル基板の製造工程図。
【図４】図３の続きを示す製造工程図。
【図５】図４の続きを示す製造工程図。
【図６】図５の続きを示す製造工程図。
【図７】図６の続きを示す製造工程図。
【図８】図７の続きを示す製造工程図。
【図９】本発明の実施の形態に係る基板剥離装置を利用したノズル基板の剥離工程説明図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る別の基板剥離装置を利用したノズル基板の剥離工程説明図。
【図１１】図１のインクジェットヘッドの製造工程図。
【図１２】図１１の続きを示す製造工程図。
【図１３】図１２の続きを示す製造工程図。
【符号の説明】
【００５５】
１ ノズル基板、２ リザーバ基板、３ キャビティ基板、４ 電極基板、５ ノズル孔、５ａ 第１ノズル孔、５ｂ 第２ノズル孔、７ 圧力室、８ 振動板、９ 供給口、１０ リザーバ、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ インク供給孔、１２ ガラス溝、１５ ドライバＩＣ、１６ 共通電極、１７ 個別電極、１９ ギャップ、２３ 封止材、１００ シリコン基板、１０８ 熱酸化膜、１１０ 両面接着シート、１１０ａ 自己剥離層、１１２ 支持基板、１１４ ＳｉＯ2 膜、１１６ 撥インク層、１２０ 片面粘着テープ、１２２ 気泡、２００ 支持基板吸着板、２０２ 真空吸着用の溝、２０４ ＵＶ照射装置、２１０，２１０Ａ ノズル基板吸着板、２１２ 真空吸着用の孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等の液滴吐出装置に用いられる液滴吐出ヘッドに関連し、それを構成するノズル基板の製造方法、ノズル基板の製造に使用する基板剥離装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出させるための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板等を備え、駆動部によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。
【０００３】
近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が一段と強まり、そのため高密度化並びに吐出性能の向上が強く要求されている。そのため、インクジェットヘッドのノズル部に関しては、インク吐出特性を改善するためにノズル部の流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように基板の厚さを調整することがしばしば実施される。例えば、ノズル部を構成するノズル基板を作製する場合において、予めシリコン基板にノズル孔の噴射口となる部分と導入口部分とを形成しておき、その後所望の厚さに研磨し、ノズル孔を開口形成している（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１５９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のノズル基板の製造時、ノズル基板は、両面接着テープを用いて支持基板に固定した状態で研磨が行われ、研磨終了後に、支持基板から剥離される。その際、ノズル基板の支持基板からの剥離は、ノズル基板のウェハ割れやクラック発生等ができるだけ生じないように実行されなければならない。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを構成するノズル基板の製造において、薄板化工程で支持基板に貼り合わせたノズル基板を薄板化後に剥離する際、接着界面での再密着による剥離性低下に起因する不良を防ぎ、ノズル基板の高生産性及び高歩留まりを実現することを目的とする。併せて、そのノズル基板を利用した液滴吐出ヘッドの製造方法、並びにそのノズル基板の製造に使用する基板剥離装置を提案することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るノズル基板の製造方法は、先端が小径で後端が大径のノズル孔をノズル基板の片面から途中までエッチングし、ノズル孔後端をノズル基板の片面に開口させる工程と、ノズル基板のノズル孔後端側の面に、自己剥離層を有した両面接着シートを介して支持基板を貼り合せる工程と、ノズル基板のノズル孔先端側の面を薄板化してノズル孔先端側を開口させる工程と、両面接着シートに光または熱を照射し、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、ノズル基板を外的な力で支持基板から引き離す工程と、を備えたものである。
このように、両面接着シートに光または熱を照射し、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、ノズル基板を外的な力で支持基板から引き離すようにすることで、剥離層界面での再密着による剥離性低下に起因するウェハ割れ、クラックといった不良の発生を防ぎ、生産性向上と歩留まり向上を同時に実現できる。また、ノズル長さの制御性にも優れ、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドが提供できる。
【０００７】
また、両面接着シートへの光または熱の照射とノズル基板を外的な力で引き離すのとは、同一の装置で行うことが好ましい。これにより、ノズル基板製造工程におけるノズル基板と支持基板との剥離作業が簡素化できる。
【０００８】
また、ノズル基板を支持基板から引き離す際に、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態を観察し、その成長状態に応じて光または熱の照射量若しくは外的な力を調整することが好ましい。これにより、ノズル基板に余分な外力を与えることなく、支持基板から安全に剥離することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記いずれかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するようにしたものである。これによれば、ノズル基板の加工時に基板の割れ等が低減するため、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成した液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００１０】
本発明に係る基板剥離装置は、ノズル基板を吸着するノズル基板吸着板と、ＵＶ照射部を備えノズル基板を支持する支持基板を吸着する支持基板吸着板とが対向配置され、ノズル基板吸着板と支持基板吸着板の少なくとも一方が、互いの対向面と直交する方向に移動可能となっているものである。この装置により、ノズル基板と支持基板との接合体の接合面にある両面接着シートをＵＶ照射しながら、それらを吸着して引き離すことにより、ノズル基板と支持基板とを容易に剥離できる。
【００１１】
また、ノズル基板吸着板は、ノズル基板を支持する吸着部が周囲にあり、吸着部の内側部分は吸着部より凹んだ形状となっていることが好ましい。このようにしておくことで、ノズル基板と支持基板とを引き離す際、ノズル基板がノズル基板吸着板の内側部の底部側にたわむため、両面接着シートの自己剥離層での気泡が成長しやすくなり剥離が促進される。
【００１２】
さらに、ノズル基板吸着板と支持基板吸着板との間に置かれたノズル基板と支持基板との接合体の接合面にある両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態をモニタするカメラと表示装置とを備えていることが好ましい。これによれば、両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態を観察し、その成長状態に応じてＵＶ照射量や基板の引き離し力を調整できるため、ノズル基板に余分な外力を与えることなく安全に剥離することが可能となる。
なお、この課題を解決するための手段に記載した「ノズル基板」は、ノズル基板を製造するための各種基板やウェハを含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドのひとつであるインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１に示すインクジェットヘッドが組み立てられた状態の部分縦断面図である。以下、図１及び図２を用いて実施形態１に係るインクジェットヘッドの構造及び動作について説明する。なお、この構造のヘッドは、インク以外の液滴を吐出することもできるので、液滴吐出ヘッドと称することもできる。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２、ノズル基板１の４つの基板から構成されている。リザーバ基板２の一方の面にはノズル基板１が接合されており、リザーバ基板２の他方の面にはキャビティ基板３が接合されている。そして、キャビティ基板３のリザーバ基板２が接合された面の反対面には、電極基板４が接合されている。
【００１５】
ノズル基板１はシリコン基板等から作製され、インクを吐出するノズル孔５が２列に複数個形成されている。各ノズル孔５は、径の異なる２段の円筒状に形成されている。すなわち、インク吐出面側に位置して先端がこのインク吐出面に開口する径の小さい第１ノズル孔５ａと、リザーバ基板２との接合面側に位置して導入口部分がその接合面に開口する径の大きい第２ノズル孔５ｂとから構成され、それらのノズル孔５ａ，５ｂが基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。これにより、インク滴の吐出方向をノズル孔５の中心軸方向に揃え、安定したインク吐出特性を発揮させることができ、インク滴の飛翔方向のばらつきや吐出量のばらつきを抑制することができる。
【００１６】
リザーバ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、後述する圧力室（吐出室ともいう）７に吐出液を供給するための液貯蔵室であるリザーバ１０が左右に２個形成されている。リザーバ１０の底面には、リザーバ１０から圧力室７へ吐出液を移送するための供給口９と、吐出液を導入するためのインク供給孔１１ａが形成されている。また、リザーバ基板２には、各々の圧力室７に連通し、圧力室７からノズル孔５に吐出液を移送するためのノズル連通孔６が形成されている。さらに、リザーバ基板２の中央部分には、リザーバ基板２を貫通し、後述するドライバＩＣを収容する空間となる開口が形成されている。
【００１７】
キャビティ基板３は、例えば単結晶シリコンからなり、圧力室７がノズル基板１のノズル孔５に対応して２列に複数個形成されている。圧力室７の底壁は可撓性を有し電極として作用する振動板８として形成されている。また、キャビティ基板３には、リザーバ基板２のインク供給孔１１ａに対応する位置にインク供給孔１１ｂが形成され、中央部分にはキャビティ基板３を貫通し、ドライバＩＣを収容する空間となる開口が形成されている。キャビティ基板３はさらに、各振動板８に電圧を印加するための共通電極１６も備える。なお、キャビティ基板３の全面には、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン）からなる絶縁膜３０２，３０６が成膜されている。これらは、振動板８の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、インク等の液滴によるキャビティ基板３のエッチングを防止する作用を果たす。
【００１８】
電極基板４は、例えばホウ珪酸ガラス等のガラスから形成されている。電極基板４にはガラス溝１２が例えば深さ０．３μｍで形成されている。この溝１２の内部には個別電極１７が、所定のギャップ１９を有して振動板８と対向するように、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を０．１μｍの厚さでスパッタすることにより形成されている。また、インク供給孔１１ｃが形成されていて、キャビティ基板３及びリザーバ基板２のそれら１１ｂ、１１ａと共にリザーバ１０へのインク供給孔１１を構成している。
電極基板４の中間部には、電極を駆動させるために使用されるドライバＩＣ１５を実装するための配線パターンが形成されており、この部分にドライバＩＣ１５が設置されている。このパターンはドライバＩＣ１５への入力配線２０と、接続部品であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）３０の実装部２１とを含む。なお、ＦＰＣ３０は、電極基板４の入力配線２０と接続されるＩＣ入力配線３２と、キャビティ基板３の共通電極１６に接続されるＣＯＭ配線３１とを備えている。
【００１９】
電極基板４とキャビティ基板３とが接合されることにより、個別電極１７と振動板８との間には振動板８の振動領域となるギャップ１９が形成される。上記の場合、このギャップ１９は約０．２μｍとなる。ギャップ１９は静電力を生じさせるための重要な空間であり、内部に異物が入らないように、その開口端部は封止材２３で封止されている。
【００２０】
上記のように構成したインクジェットヘッドは次のように動作する。個別電極１７に電荷を供給して、例えば正に帯電させると、振動板８は負に帯電し、個別電極１７と振動板８との間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板８は個別電極１７に引き寄せられて撓む。これによって、圧力室７の容積が増大する。そして、個別電極１７への電荷の供給を止めると、振動板８はその弾性力により元に戻り、その際、圧力室７の容積が急激に減少して、そのときの圧力により圧力室７のインクの一部が、ノズル連通孔６を介してノズル孔５からインク滴として吐出する。その後、振動板８が再び変位すると、インクがリザーバ１０から供給口９を通って圧力室７内に補給される。
【００２１】
次に、上記のように構成されたインクジェットヘッドで使用されているノズル基板の製造方法について説明する。図３〜図８は図１のインクジェットヘッドを構成するノズル基板の製造方法の一例を示す工程図であり、これに基づいて説明する。
（Ａ）まず、例えば２００μｍ程度の厚さのシリコン基板１００を用意し、シリコン基板１００の表面に膜厚１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１０２を均一に成膜する。
（Ｂ）次に、シリコン基板１００の片面にレジスト１０４をコーティングし、第２ノズル孔５ｂとなる部分をパターニングする。
【００２２】
（Ｃ）次に、シリコン基板１００の熱酸化膜１０２を、例えば緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングし、露出している熱酸化膜１０２を薄くする。
（Ｄ）次に、シリコン基板１００のレジスト１０４を硫酸洗浄などにより剥離する。
（Ｅ）次に、シリコン基板１００の第２ノズル孔５ｂとなる部分が形成される面側にレジスト１０６をコーティングし、第１ノズル孔５ａとなる部分をパターニングする。
【００２３】
（Ｆ）次に、シリコン基板１００を緩衝フッ酸水溶液でエッチングし、第１ノズル孔５ａとなる部分の熱酸化膜１０２を完全に除いて開口する。このとき、反対面側の熱酸化膜１０２もエッチングされ、完全に除去される。
（Ｇ）次に、シリコン基板１００のレジスト１０６を、硫酸洗浄などにより剥離する。
【００２４】
（Ｈ）次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、熱酸化膜１０２の開口部を、例えば深さ２５μｍまで垂直に異方性ドライエッチングし、第１ノズル孔５ａを形成する。この場合のエッチングガスとしては、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 はシリコン基板１００の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
【００２５】
（Ｉ）次に、第２ノズル孔５ｂとなる部分の熱酸化膜１０２のみがなくなるように、緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングする。
（Ｊ）次に、ＩＣＰドライエッチングにより、第２ノズル孔５ｂとなる部分の開口部を、深さ４０μｍまで垂直に異方性ドライエッチングし、第２ノズル孔５ｂを形成する。
【００２６】
（Ｋ）次に、シリコン基板１００の表面に残る熱酸化膜１０２をフッ酸水溶液で除去した後、シリコン基板１００の両面、第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの側面及び底面に、膜厚０．１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１０８を均一に成膜する。
【００２７】
（Ｌ）次に、シリコン基板１００の第２ノズル孔５ｂの形成面側に、自己剥離層１１０ａを有した両面接着シート１１０を介して、ガラス等の透明材料よりなる支持基板１１２を貼り付ける。両面接着シート１１０はその両面が接着面となっており、少なくともその一面に自己剥離層１１０ａを持ったシート（自己剥離型シート）である。この自己剥離層１１０ａは紫外線または熱などの刺激によって接着力が低下するようになっている。
【００２８】
シリコン基板１００と支持基板１１２の貼り付けは、減圧環境下（１０Ｐａ以下）、例えば真空中で行う。こうすることによって、接着界面に気泡が残らず、きれいな接着が可能になる。接着界面に気泡が残ると、研磨加工で薄板化されるシリコン基板１００の板厚がばらつく原因となるからである。
【００２９】
（Ｍ）次に、シリコン基板１００のインク吐出側の面をグラインダーによって研削加工し、第１ノズル孔５ａの先端が開口するまでシリコン基板１００を薄くする。さらにポリッシャーによってインク吐出側の面を研磨し、第１ノズル孔５ａの先端部の開口を行う。このとき、第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの内壁は、ノズル内の研磨材の水洗除去工程などによって洗浄する。
【００３０】
（Ｎ）次に、シリコン基板１００のインク吐出側の面に、スパッタ装置でＳｉＯ2 膜１１４を０．１μｍの厚みで成膜する。ここで、ＳｉＯ2 膜１１４の成膜は、両面接着シート１１０が劣化しない温度（２００℃程度）以下で実施できればよく、スパッタリングに限るものではない。ただし、耐インク性等を考慮すると緻密な膜を形成する必要があり、ＥＣＲスパッタ装置等の常温で緻密な膜を成膜できる装置を使用することが望ましい。
（Ｏ）続いて、シリコン基板１００のインク吐出側の面にさらに撥インク処理を施す。この場合、Ｆ原子を含む撥インク性を持った材料を蒸着やディッピングで成膜し、撥インク層１１６を形成する。このときは、第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの内壁も、撥インク処理される。
【００３１】
（Ｐ）次に、撥インク処理されたインク吐出側の面に、片面粘着テープ１２０をサポートテープとして貼り付ける。
（Ｑ）〜（Ｒ）次に、支持基板１１２側から両面接着シート１１０に向けてＵＶ光を照射する。こうして、シリコン基板１００と支持基板１１２との間の両面接着シート１１０の自己剥離層１１０ａに気泡１２２を発生成長させ、界面の密着性を徐々に低下させる。なお、ＵＶ光に代えて、１００〜２００℃の熱エネルギーを照射するようにしてもよい。
（Ｓ）〜（Ｔ）さらに、ＵＶ光を照射しながら、シリコン基板１００から支持基板１１２を引き離すような外力を与えて、シリコン基板１００と支持基板１１２を引き離す。
【００３２】
（Ｕ）〜（Ｖ）次に、シリコン基板１００から両面接着シート１１０を剥離する。
（Ｗ）さらに、アルゴンプラズマアッシングもしくは酸素プラズマ処理によって、シリコン基板１００の第１ノズル孔５ａ及び第２ノズル孔５ｂの内壁に形成されていた余剰の撥インク層１１６を除去する。
（Ｘ）〜（Ｙ）最後に、シリコン基板１００から片面粘着テープ１２０を剥離して、ノズル基板１が完成する。
【００３３】
以上の工程を経ることにより、シリコン基板１００から、ノズル長さの制御性に優れ、高安定なインク吐出特性を有するインクジェットヘッド用のノズル基板が得られる。また、上記工程（Ｑ）〜（Ｔ）に示したように、両面接着シート１１０にＵＶ光等を照射し、自己剥離層１１０ａでの気泡の発生成長による界面剥離を生じさせるとともに、併せてシリコン基板１００と支持基板１１２とを引き離すための外力を加えることで、剥離層界面での再密着による剥離性低下に起因するウェハ割れ、クラックといった不良の発生を防ぎ、生産性向上と歩留まり向上が同時に実現できる。
【００３４】
次に、上記（Ｑ）〜（Ｔ）の工程を、基板剥離装置を使用して行う場合の例を説明する。図９は本発明の実施の形態に係る基板剥離装置を利用したノズル基板（この例ではノズル基板となるシリコン基板１００）の剥離工程説明図である。まず、ここで使用する基板剥離装置について説明する。
【００３５】
図９の基板剥離装置は、支持基板吸着板２００、ノズル基板吸着板２１０、それらを支持する柱（一部表示）、該柱の少なくとも一方を直線往復運動させるための駆動制御機構（図示せず）を備えている。支持基板吸着板２００とノズル基板吸着板２１０とは対向して配置されており、基板を真空吸着する溝乃至孔２０２，２１２がそれぞれ設けられていて、それらは独立した真空引き経路につながれている。
支持基板吸着板２００は、内部にＵＶ照射装置２０４を装備し、外周にノズル基板となるウェハを真空吸着するための溝２０２を備えた吸着部が形成されており、その溝２０２は支持基板吸着板２００を支持する柱内部に集約されている。なお、この柱は、支持基板吸着板２００とノズル基板吸着板２１０との距離を可変させる機構を備えているものとする。一方、ノズル基板吸着板２１０は、真空吸着するための孔２１２が表面に複数形成された吸着部を有しており、それらの孔２１２はすべてノズル基板吸着板２１０を支持する柱の内部に集約されている。
【００３６】
以下、この装置を利用したノズル基板の剥離方法を図９に沿って説明する。
（Ａ）まず、ノズル基板吸着板２１０へ、ノズル基板となるシリコン基板１００が接する様にセットし、真空吸着させる。次に、支持基板吸着板２００を支持基板１１２に接するまで降下させ、真空吸着させる。
（Ｂ）次に、支持基板吸着板２００の内部に設置されたＵＶ照射装置２０４により紫外線を支持基板１１２の全面に照射する。紫外線は透明の支持基板１１２を介して両面接着シート１１０に照射される。これにより、シリコン基板１００と支持基板１１２との界面の両面接着テープ１１０の自己剥離層１１０ａ内にて分解ガスが生成され、接着界面に気泡１２２が発生成長し、その気泡圧力により互いの基板を引き離す力が働く。この際、紫外線の照射量は気泡の成長に合わせ任意に可変可能とする。そのために、ノズル基板となるシリコン基板１００と支持基板１１２との接合体が吸着板２００，２１０に吸着されている時に、両面接着シート１１０の自己剥離層１１０ａでの気泡の成長状態をモニタするためのカメラと表示装置とを備えておくのが好ましい。
（Ｃ）気泡が一定の成長に達した時点で、支持基板吸着板２００をノズル基板吸着板２１０から引き離す方向に徐々に移動させ、気泡成長に伴う気泡圧力を逃がすとともに、シリコン基板１００と支持基板１１２とを接着界面にて剥離する。この際、支持基板吸着板２００の移動速度は気泡の成長に合わせ、前述の駆動制御機構により任意に調整できるようにしておくのが好ましい。
【００３７】
図１０は、本発明の別の実施形態に係る基板剥離装置を利用したノズル基板の剥離工程説明図である。ここで使用する基板剥離装置は、基本的には図９に示した装置と同じである。図９の装置との相違点はノズル基板吸着板２１０Ａにあり、ノズル基板を吸着する吸着部が表面の周囲のみに形成されていて、該吸着部の内側部２１４はその吸着部より凹んだ形状となっている点である。
【００３８】
以下、この装置を利用したノズル基板の剥離方法を図１０に沿って説明する。
（Ａ）まず、ノズル基板吸着板２１０Ａへ、ノズル基板となるシリコン基板１００が接する様にセットし、真空吸着させる。次に、支持基板吸着板２００を支持基板１１２に接するまで降下させ、真空吸着させる。
（Ｂ）次に、支持基板吸着板２００の内部に設置されたＵＶ照射装置２０４により紫外線を支持基板１１２の全面に照射する。紫外線は透明の支持基板１１２を介して両面接着シート１１０に照射される。これにより、シリコン基板１００と支持基板１１２との界面の両面接着テープ１１０の自己剥離層１１０ａ内にて分解ガスが生成され、接着界面に気泡１２２が発生成長し、その気泡圧力により互いの基板を引き離す力が働く。そして、気泡の成長に伴い厚みの薄いシリコン基板１００は気泡圧力を緩和する方向（内側部２１４の底部方向）に変形し（たわみ）ながら、徐々に支持基板１１２から離れる。
この際、紫外線の照射量は気泡の成長に合わせ任意に可変可能とする。そのために、ノズル基板となるシリコン基板１００と支持基板１１２との接合体が吸着板２００，２１０Ａに吸着されている時に、両面接着シート１１０の自己剥離層１１０ａでの気泡の成長状態をモニタするためのカメラと表示装置とを備えておくのが好ましい。
（Ｃ）気泡が一定の成長に達し、十分に基板１００，１１２との間の距離が離れた時点で、支持基板吸着板２００をノズル基板吸着板２１０Ａから引き離す方向に徐々に移動させ、気泡成長に伴う気泡圧力を逃がすとともに、シリコン基板１００と支持基板１１２とを接着界面にて剥離する。この際、支持基板吸着板２００の移動速度は気泡の成長に合わせ、前述の駆動制御機構により任意に調整できるようにしておくのが好ましい。
【００３９】
図９及び図１０の基板剥離装置を用いた方法によれば、両面接着シート１１０へのＵＶ光の照射と、シリコン基板１００（ノズル基板と呼んでも同じ）を外的な力で支持基板１１２から引き離すのとを、同一の装置で行うことができ、ノズル基板の製造の簡素化がはかれる。しかも、ノズル基板となるシリコン基板１００と支持基板１１２の剥離を、きわめて効率的かつ歩留まりよく行うことが可能となる。
【００４０】
次に、上記のようにして作製されたノズル基板１を用いたインクジェットヘッドの製造方法を簡単に説明しておく。図１１〜図１３は図１、２に示したインクジェットヘッドの製造工程の一例を示す工程図であり、これに基づいて説明する。
（ａ）例えば、厚さ２００μｍ程度の単結晶シリコン基板３００を用意し、そのシリコン基板３００の片側表面に、プラズマＣＶＤ等により厚さ０．１μｍ程度のＴＥＯＳ絶縁膜３０２を成膜する。
（ｂ）上記シリコン基板３００と、ガラス基板に個別電極１７やインク供給孔１１ｃ等が形成された電極基板４とを陽極接合する。
（ｃ）電極基板４と接合されたシリコン基板３００をグラインダーやポリッシャーなどによって研削して薄くし、さらにその表面の加工変質層をウェットエッチングにより除去して、シリコン基板３００の厚さを３０μｍ程度にする。
【００４１】
（ｄ）次に、薄板化されたシリコン基板３００の表面に、エッチングマスクとなるＴＥＯＳ膜３０６を、プラズマＣＶＤによって厚さ約０．８μｍに成膜する。
【００４２】
（ｅ）次に、ＴＥＯＳ膜３０６の表面にレジスト（図示せず）を形成し、フォトリソグラフィーによってレジストをパターニングして、ＴＥＯＳ膜３０６をエッチングすることにより、圧力室７、インク供給孔１１ｂ、ドライバＩＣ収容用開口部２２、ＦＰＣ接続用開口部（図示せず）などとなる部分を開口する。
【００４３】
（ｆ）次に、上記所定部分が開口されたシリコン基板３００を水酸化カリウム水溶液でエッチングすることにより、圧力室７、インク供給孔１１ｂ、ドライバＩＣ収容用開口部２２及びＦＰＣ接続用開口部を形成する。なお、シリコン基板３００の所定深さ位置に、予めボロンをドープしたボロンドープ層等を形成しておき、それをエッチングストップ層として利用することが好ましい。こうすることで、エッチングがそのエッチングストップ層に来たとき、自然にエッチングの進行を停止させることができるからである。エッチングストップ層の利用により、圧力室７の一部を構成する振動板８の厚みを、高精度に維持した状態で形成できる。
【００４４】
なお、上記のエッチング工程では、最初は、濃度３５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を用いて、次いで残りの例えば５μｍ程度を濃度３ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行うのが良い。これにより、エッチングストップが十分に働き、面荒れの少ない振動板８を高精度の厚さに形成することができるからである。
【００４５】
（ｇ）次に、圧力室７などが形成されたシリコン基板３００上にシリコンマスク３０８をセットし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングにより、ドライバＩＣ収容用開口部２２を形成する。
【００４６】
（ｈ）次に、シリコンマスク３０８とは別のシリコンマスク３１０をシリコン基板３００上にセットし、同じくＲＩＥドライエッチングにより、共通電極１６を形成するための開口部１６ａを形成する。
【００４７】
（ｉ）次に、シリコンマスク３１０を用いて、開口部１６ａに、例えば白金（Ｐｔ）をスパッタリングして共通電極１６を形成する。
【００４８】
（ｊ）続いて、電極基板４の個別電極１７とキャビティ基板３とにより形成されたギャップ１９の開口端部を封止材２３で封止する。
以上のようにして、個別電極１７がパターン形成された電極基板４と、所定の形状を有したキャビティ基板３との積層体を作製することができる。
【００４９】
（ｋ）その後、予めノズル連通孔６、リザーバ１０及び供給口９となる部分が形成されたリザーバ基板２を、上記のようにして作製された積層体のキャビティ基板３上に接着剤により接着する。このとき、リザーバ基板２とキャビティ基板３とは、ＴＥＯＳ膜３０６を介して接合される。
【００５０】
（ｌ）ついで、ドライバＩＣ１５をキャビティ基板３のドライバＩＣ収容用開口部２２から電極基板４に実装する。そして電極基板４の個別電極１７及びリード部（図示せず）に接続し、さらにＦＰＣ（図示せず）のＩＣ入力配線をリード部の端部（ＦＰＣ実装部）に、またそのＦＰＣのＣＯＭ配線を共通電極１６に、導電性接着剤を用いて接続する。
【００５１】
（ｍ）最後に、予めノズル孔５が形成されたノズル基板１をリザーバ基板２上に接着剤により接着する。そして、ダイシングにより個々のヘッドに分離すれば、図１、２に示したインクジェットヘッドが完成する。
【００５２】
以上のようにして製造されたインクジェットヘッドは、前述したように、ノズル基板の生産性向上と歩留まり向上のため、同様の生産性向上と歩留まり向上が実現される。また、ノズル孔５が高精度に形成できるので、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドが実現される。
【００５３】
なお、実施の形態１では液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドについて説明したが、液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッドに限定されるものではなく、液滴を種々変更することによって、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図。
【図２】図１のインクジェットヘッドの部分縦断面図。
【図３】図１のインクジェットヘッドを構成するノズル基板の製造工程図。
【図４】図３の続きを示す製造工程図。
【図５】図４の続きを示す製造工程図。
【図６】図５の続きを示す製造工程図。
【図７】図６の続きを示す製造工程図。
【図８】図７の続きを示す製造工程図。
【図９】本発明の実施の形態に係る基板剥離装置を利用したノズル基板の剥離工程説明図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る別の基板剥離装置を利用したノズル基板の剥離工程説明図。
【図１１】図１のインクジェットヘッドの製造工程図。
【図１２】図１１の続きを示す製造工程図。
【図１３】図１２の続きを示す製造工程図。
【符号の説明】
【００５５】
１ ノズル基板、２ リザーバ基板、３ キャビティ基板、４ 電極基板、５ ノズル孔、５ａ 第１ノズル孔、５ｂ 第２ノズル孔、７ 圧力室、８ 振動板、９ 供給口、１０ リザーバ、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ インク供給孔、１２ ガラス溝、１５ ドライバＩＣ、１６ 共通電極、１７ 個別電極、１９ ギャップ、２３ 封止材、１００ シリコン基板、１０８ 熱酸化膜、１１０ 両面接着シート、１１０ａ 自己剥離層、１１２ 支持基板、１１４ ＳｉＯ2 膜、１１６ 撥インク層、１２０ 片面粘着テープ、１２２ 気泡、２００ 支持基板吸着板、２０２ 真空吸着用の溝、２０４ ＵＶ照射装置、２１０，２１０Ａ ノズル基板吸着板、２１２ 真空吸着用の孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が小径で後端が大径のノズル孔をノズル基板の片面から途中までエッチングし、前記ノズル孔後端を前記ノズル基板の前記片面に開口させる工程と、
前記ノズル基板の前記ノズル孔後端側の面に、自己剥離層を有した両面接着シートを介して支持基板を貼り合せる工程と、
前記ノズル基板の前記ノズル孔先端側の面を薄板化して前記ノズル孔先端側を開口させる工程と、
前記両面接着シートに光または熱を照射し、前記両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、前記ノズル基板を外的な力で前記支持基板から引き離す工程と、
を備えたことを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項２】
前記両面接着シートへの光または熱の照射と前記ノズル基板を外的な力で引き離すのとを同一の装置で行うことを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。
【請求項３】
前記ノズル基板を前記支持基板から引き離す際に、前記両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態を観察し、その成長状態に応じて前記光または熱の照射量若しくは前記外的な力を調整することを特徴とする請求項１または２記載のノズル基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
ノズル基板を吸着するノズル基板吸着板と、ＵＶ照射部を備え前記ノズル基板を支持する支持基板を吸着する支持基板吸着板とが対向配置され、前記ノズル基板吸着板と前記支持基板吸着板の少なくとも一方が、互いの対向面と直交する方向に移動可能となっていることを特徴とする基板剥離装置。
【請求項６】
前記ノズル基板吸着板は、前記ノズル基板を吸着する吸着部が周囲に形成されており、前記吸着部の内側部分は前記吸着部より凹んだ形状となっていることを特徴とする請求項５記載の基板剥離装置。
【請求項７】
前記ノズル基板吸着板と前記支持基板吸着板との間に置かれた前記ノズル基板と前記支持基板との接合体の接合面にある両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態をモニタするカメラと表示装置とを備えていることを特徴とする請求項５または６記載の基板剥離装置。
【請求項１】
先端が小径で後端が大径のノズル孔をノズル基板の片面から途中までエッチングし、前記ノズル孔後端を前記ノズル基板の前記片面に開口させる工程と、
前記ノズル基板の前記ノズル孔後端側の面に、自己剥離層を有した両面接着シートを介して支持基板を貼り合せる工程と、
前記ノズル基板の前記ノズル孔先端側の面を薄板化して前記ノズル孔先端側を開口させる工程と、
前記両面接着シートに光または熱を照射し、前記両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長による界面剥離を発生させながら、前記ノズル基板を外的な力で前記支持基板から引き離す工程と、
を備えたことを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項２】
前記両面接着シートへの光または熱の照射と前記ノズル基板を外的な力で引き離すのとを同一の装置で行うことを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。
【請求項３】
前記ノズル基板を前記支持基板から引き離す際に、前記両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態を観察し、その成長状態に応じて前記光または熱の照射量若しくは前記外的な力を調整することを特徴とする請求項１または２記載のノズル基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
ノズル基板を吸着するノズル基板吸着板と、ＵＶ照射部を備え前記ノズル基板を支持する支持基板を吸着する支持基板吸着板とが対向配置され、前記ノズル基板吸着板と前記支持基板吸着板の少なくとも一方が、互いの対向面と直交する方向に移動可能となっていることを特徴とする基板剥離装置。
【請求項６】
前記ノズル基板吸着板は、前記ノズル基板を吸着する吸着部が周囲に形成されており、前記吸着部の内側部分は前記吸着部より凹んだ形状となっていることを特徴とする請求項５記載の基板剥離装置。
【請求項７】
前記ノズル基板吸着板と前記支持基板吸着板との間に置かれた前記ノズル基板と前記支持基板との接合体の接合面にある両面接着シートの自己剥離層での気泡の成長状態をモニタするカメラと表示装置とを備えていることを特徴とする請求項５または６記載の基板剥離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−６５０１（Ｐ２００９−６５０１Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７７１２（Ｐ２００７−１６７７１２）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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