吐出ヘッドの製造方法
【課題】ばらつきが少ない安定した吐出特性が得られる吐出ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】本適用例の吐出ヘッドの製造方法は、液状体の流路をフォトリソグラフィ法により形成する流路形成工程を備え、露光工程において、複数の流路の設計上の基準寸法に対して、露光中心Ｅ0からの距離Ｌに応じた寸法補正が施された複数の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２を有するマスク２００を用いて、マザー基板１０３を一括露光した。
【解決手段】本適用例の吐出ヘッドの製造方法は、液状体の流路をフォトリソグラフィ法により形成する流路形成工程を備え、露光工程において、複数の流路の設計上の基準寸法に対して、露光中心Ｅ0からの距離Ｌに応じた寸法補正が施された複数の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２を有するマスク２００を用いて、マザー基板１０３を一括露光した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状体を液滴として吐出可能な吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出ヘッドの製造方法としては、液体を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面側に振動板を介して設けられた圧電素子と、該圧電素子を密封可能な空間を有する封止基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記液体噴射ヘッドの製造方法は、流路形成基板用ウェハに形成された位置決め孔と封止基板用ウェハに形成された位置決め孔とに位置決めピンを挿入して流路形成基板用ウェハと封止基板用ウェハとを位置決めした状態で接合する工程を備えている。
これにより、流路形成基板と封止基板とを高精度且つ容易に位置決めして接合することができるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記液体噴射ヘッドの製造方法では、個々の流路形成基板が流路形成基板用ウェハ上において、どのような精度で形成されているかについて言及されていない。
上記位置決めピンを用いて流路形成基板用ウェハと封止基板用ウェハとを位置決めした状態で接合したとしても、個々の流路形成基板における流路の寸法精度がばらつくと、不良が発生するおそれがあるという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の吐出ヘッドの製造方法は、圧力発生室と前記圧力発生室に液状体を導く液状体供給路とを含む流路と、前記圧力発生室に連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、複数の前記流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板に複数形成する流路形成工程を備え、前記流路形成工程は、前記マザー基板における前記流路基板の配置に基づいた複数の流路露光パターンを有するマスクを用いて前記マザー基板を一括露光する露光工程を含み、前記流路露光パターンは、前記流路の設計上の基準寸法に対して、前記マスクの露光中心からの距離に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする。
【０００８】
フォトリソグラフィ法において一括露光を行う場合、露光装置の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差によって、露光によりマスクから転写された流路露光パターンの寸法精度が影響を受ける。この方法によれば、マスクの露光中心からの距離に応じて複数の流路露光パターンの寸法補正が施されている。したがって、少なくとも露光時の光学系に起因する寸法のばらつきを低減して、精度よく複数の流路を形成することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路露光パターンは、前記マスクの前記露光中心からの距離と、前記露光中心に対する配置角度とに応じた寸法補正が施されていることを特徴とする。
一括露光を行う露光装置の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差は、必ずしも露光中心を基準として１次的（直線的）なばらつきを有するとは限らない。この方法によれば、マスク上の複数の流路露光パターンが、露光中心からの距離と、露光中心に対する配置角度とに応じた２次的（平面的）な寸法補正が施されているので、より高い精度で形成された複数の流路を有する吐出ヘッドを製造することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記複数の流路露光パターンは、前記マスク上の配置位置に応じて複数のグループに区分され、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて寸法補正が施されているとしてもよい。
マザー基板に露光される流路露光パターンの数が増えると、複数の流路露光パターンごとの寸法補正作業は、膨大になる。この方法によれば、複数の流路露光パターンを、マスク上の配置位置に応じて複数のグループに区分し、グループごとに寸法補正を施すので、寸法補正作業を軽減することができる。この場合、グループ分けは、露光装置の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差のばらつきを考慮して行うことが好ましい。これにより、寸法補正における適正な補正量を、グループ分けされた各流路露光パターンに適用することができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路露光パターンは、前記圧力発生室を形成するパターン部と、前記液状体供給路を形成するパターン部とを有し、前記寸法補正は、少なくとも前記液状体供給路を形成するパターン部に対して施されていることが望ましい。
圧力発生室に充填された液状体をアクチュエータにより加圧して複数のノズルから吐出する場合、圧力発生室に連通する液状体供給路の精度は、液状体の流動抵抗を左右するため、複数のノズルごとの液状体の吐出特性に影響する。この方法によれば、寸法精度よく液状体供給路を形成することができる。したがって、安定した吐出特性を有する吐出ヘッドを製造することができる。なお、吐出特性としては、液状体の吐出量、吐出速度などが挙げられる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記寸法補正は、複数の前記圧力発生室の前記液状体供給路を形成するパターン部ごとに施されていることが好ましい。
この方法によれば、複数のノズルごとに安定した吐出特性を有する吐出ヘッドを製造することができる。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記複数の圧力発生室を複数のグループに区分し、前記寸法補正は、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて施されているとしてもよい。
この方法によれば、１つの吐出ヘッドを単位とする複数の圧力発生室を複数のグループに分けて、グループごとの圧力発生室に連通する液状体供給路の寸法補正を行う。したがって、圧力発生室ごと、すなわち複数のノズルごとに寸法補正を行う場合に比べて、寸法補正作業を軽減することができる。この場合、グループ分けは、露光時の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差のばらつきを考慮して行うことが好ましい。これにより、寸法補正における適正な補正量を、グループ分けされた各液状体供給路を形成するパターン部に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００１５】
（実施形態１）
＜吐出ヘッド＞
まず、本実施形態の吐出ヘッドについて説明する。図１は、吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の吐出ヘッド１０は、複数のノズル４ａを有するノズル基板４と、複数の圧力発生室３ａを含む複数の流路が形成された流路基板３と、流路基板３の複数の圧力発生室３ａに対応して設けられた圧電素子６と、圧電素子６側に面して窪んだ封止室１ａを有する封止基板１と、圧電素子６を駆動する駆動回路１２０とを備えている。吐出ヘッド１０は、駆動回路１２０により圧電素子６が駆動されることにより、圧力発生室３ａを加圧して、圧力発生室３ａに充填された液状体を圧力発生室３ａに連通したノズル４ａから吐出するものである。
【００１７】
ノズル基板４は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍのガラス、セラミックス、シリコン単結晶基板またはステンレス鋼などからなる。本実施形態では、ステンレス鋼を用いた。複数のノズル４ａは、一定の方向に所定のピッチで穿孔されている。ノズル径は、およそ２７μｍである。
【００１８】
流路基板３は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、隔壁３ｂによって区画された略矩形状の複数の圧力発生室３ａが複数のノズル４ａの配列方向に並設されている。圧力発生室３ａの長手方向と直交する方向に連通部３ｃが形成され、連通部３ｃと各圧力発生室３ａとが、液状体供給路３ｅを介して連通されている。連通部３ｃは、後述する封止基板１のリザーバ部１ｂと連通して各圧力発生室３ａの共通リザーバ３ｄの一部を構成する。流路基板３のノズル基板４に面する側の一方の表面は、窒化膜３ｆで覆われている。
【００１９】
圧電素子６は、一対の電極６ｂ，６ｄと、一対の電極６ｂ，６ｄに挟まれた圧電体６ａとからなり、流路基板３の上記一方の表面に対して反対側の他方の表面に形成されるものである。まず、流路基板３の上記他方の表面に熱酸化により厚さおよそ１〜２μｍのシリコン酸化膜からなる弾性膜２ａを形成する。その上に、厚さが、およそ０．３〜０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などからなる絶縁体膜２ｂを積層形成する。絶縁体膜２ｂ上に、厚さが、およそ０．１〜０．２μｍの白金からなる導電膜を成膜してパターニングすることにより下電極６ｄを形成する。次に、厚さが、および０．５〜５μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層を形成し、さらに厚さ０．１μｍの白金からなる導電膜を成膜してパターニングすることにより、圧電体６ａと上電極６ｂとを形成する。すなわち、圧電素子６は、白金からなる下電極６ｄと、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体６ａと、白金からなる上電極６ｂとが順に弾性膜２ａ上に積層形成されたものである。弾性膜２ａは、圧力発生室３ａの一部を構成し振動板として機能する。すなわち、振動板としての弾性膜２ａと圧電素子６とにより圧力発生室３ａの体積を変動させるアクチュエータを構成するものである。
【００２０】
下電極６ｄは、圧電素子６の共通電極の機能を果たしている。その上に積層される圧電体６ａと上電極６ｂは、流路基板３に形成される複数の圧力発生室３ａに対応してパターニング形成されている。また、連通部３ｃと封止基板１のリザーバ部１ｂとに連通する連通部２ｃがパターニング形成され開口している。そして、上電極６ｂには、金などからなるリード電極６ｃが連通部２ｃ側に向かって延設されている。
【００２１】
封止基板１は、流路基板３の熱膨張率とほぼ同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、厚みおよそ４００μｍの面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いた。圧電素子６側に臨む一方の表面をエッチングして窪むように形成された封止室１ａと、厚み方向に貫通するリザーバ部１ｂと貫通孔１ｃとを有している。
【００２２】
封止基板１のリザーバ部１ｂが開口する他方の表面１ｄには、可撓性材料からなる封止膜５ａとリザーバ部１ｂに対応した開口部５ｃを有する固定板５ｂとにより構成されたコンプライアンス基板５が接合されている。
【００２３】
図２は、吐出ヘッドの構造を示す要部平面図である。図２に示すように、封止基板１の封止室１ａは、複数の圧電素子６が配列する領域を封止するように設けられている。封止基板１の貫通孔１ｃ内には、圧電素子６の上電極６ｂに接続したリード電極６ｃと共通電極である下電極６ｄの一部が露出している。圧力発生室３ａに繋がる液状体供給路３ｅは、開口部５ｃ（流路基板３の連通部３ｃ）側に延びている。液状体供給路３ｅは、圧力発生室３ａよりも狭い幅３ｇで形成されており、連通部３ｃから圧力発生室３ａに流入する液状体の流路抵抗を一定とする機能を有している。そのため、本実施形態では、液状体供給路３ｅの幅３ｇにおける設計上の基準寸法に対して、流路基板３の製造工程を考慮した寸法補正が施されている（詳細は吐出ヘッドの製造方法において説明する）。なお、圧力発生室３ａに繋がる液状体供給路３ｅは、１条に限定されず、複数条設ける構成としてもよい。
【００２４】
図３は、吐出ヘッドの構造を示す概略断面図である。詳しくは、図２のＡ−Ａ'線で切った断面図である。
【００２５】
図３に示すように、吐出ヘッド１０は、複数のノズル４ａからなる所謂２連のノズル列４ｂ（図４参照）を有しており、ノズル列４ｂに対して図２で示した構成を線対称な位置に備えている。また、封止基板１、流路基板３、ノズル基板４、コンプライアンス基板５の４つの基板を接合することに構成されている。ノズル基板４は、複数のノズル４ａが流路基板３の圧力発生室３ａに連通するように接合されている。封止基板１は、圧電素子６を封止すると共に、リザーバ部１ｂが流路基板３の連通部３ｃに連通して共通リザーバ３ｄを構成するように接着層１ｅを介して流路基板３に接合されている。
【００２６】
駆動回路１２０の各出力端子と貫通孔１ｃ内の圧電素子６の各リード電極６ｃおよび下電極６ｄとは、接続配線１２１を用いたワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００２７】
このような吐出ヘッド１０は、封止膜５ａと固定板５ｂとからなるコンプライアンス基板５の一部に配管（図示省略）が接続され、リザーバ部１ｂに配管を通じて液状体が導入される。導入された液状体は、連通部２ｃ、連通部３ｃ、液状体供給路３ｅを経由して各圧力発生室３ａに充填される。駆動回路１２０から圧電素子６に駆動電圧が印加されると、圧電素子６が撓むことにより圧力発生室３ａの体積が変化し、充填された液状体に圧力が加わってノズル４ａから液状体が液滴として吐出される。液状体供給路３ｅの幅３ｇの寸法に対して、流路基板３の製造工程を考慮した寸法補正が施されているので、液状体の流路抵抗が、各圧力発生室３ａごとにほぼ一定となっている。したがって、安定した液滴の吐出特性（吐出量、吐出速度など）が得られる。
【００２８】
＜吐出ヘッドの製造方法＞
次に、本実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法について図を参照して説明する。図４は積層構造における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図、図５は吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャート、図６〜図９は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図である。
【００２９】
図４に示すように、上記吐出ヘッド１０は、積層構造体１００に面付けされた状態で製造される。積層構造体１００は、複数の封止基板１が面付けされたマザー基板１０１と、複数の流路基板３が面付けされたマザー基板１０３と、２連のノズル列４ｂを有する複数のノズル基板４と、複数のコンプライアンス基板５（図示の都合上背面側となるので省略した）とが積層されたものである。本実施形態では、積層構造体１００に合計２２個の吐出ヘッド１０（Ｈ１〜Ｈ２２）が格子状に面付けされている。各マザー基板１０１，１０３には、平面的な方向を規定するオリフラが設けられている。この場合、各マザー基板１０１，１０３は、シリコン単結晶基板（ウェハ）からなるため、オリフラは結晶方位に基づいて設けられている。
【００３０】
各吐出ヘッド１０は、積層構造体１００において区画領域１０２により区画形成されている。区画領域１０２には、Ｘ方向とＹ方向とに仮想の切断予定ライン４０が設けられている。この切断予定ライン４０に沿って、例えば、回転するブレードを走らせるダイシング法や、レーザ光を照射するレーザスクライブ法を用いて、積層構造体１００を切断し、面付けされた個々の吐出ヘッド１０を取り出す。
【００３１】
図５に示すように、本実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法は、アクチュエータ形成工程（ステップＳ１）と、封止基板接合工程（ステップＳ２）と、流路形成工程（ステップＳ３）と、ノズル基板接合工程（ステップＳ４）と、コンプライアンス基板接合工程（ステップＳ５）と、分断工程（ステップＳ６）とを備えている。
【００３２】
図５のステップＳ１は、アクチュエータ形成工程である。ステップＳ１では、図６（ａ）に示すように、まず、シリコン単結晶基板（ウェハ）であるマザー基板１０３を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に二酸化シリコン膜（弾性膜２ａ）を形成する。なお、本実施形態では、マザー基板１０３として、厚みが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いウェハを用いた。
【００３３】
次に、図６（ｂ）に示すように、二酸化シリコン膜（弾性膜２ａ）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜２ｂを形成する。具体的には、スパッタ法などによりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなる絶縁体膜２ｂを形成する。
【００３４】
次に、図６（ｃ）に示すように、白金を絶縁体膜２ｂ上に積層することにより導電膜を形成した後、この導電膜をフォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングして下電極６ｄを形成する。
【００３５】
次に、図６（ｄ）に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などからなる圧電体層と、白金からなる導電膜とを下電極６ｄが形成された表面に積層形成する。続いて、各圧力発生室３ａに対向する領域に対応させてパターニングして圧電体６ａ、上電極６ｂを形成する。圧電素子６を構成する圧電体６ａの材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスまたはイットリウムなどの金属を添加したリラクサ強誘電体などが用いられる。また、圧電体層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散した所謂ゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層を得る、所謂ゾル−ゲル法を用いて圧電体層を形成した。
【００３６】
次に、図６（ｅ）に示すように、マザー基板１０３の複数の圧電素子６が形成された表面に、例えば、金（Ａｕ）などからなる金属層９１を形成し、その後、フォトリソグラフィ法により金属層９１を圧電素子６ごとにパターニングすることによってリード電極６ｃを形成する。また、同時にマザー基板１０３の所定位置に金属層９１を残留させることで、後の工程で位置決め用に用いられるアライメントマーク９２を形成する。アライメントマーク９２を形成する位置は、特に限定されないが、本実施形態では、吐出ヘッド１０が区画形成される領域以外の位置に設けた。また、アライメントマーク９２は、位置決め用に２つ以上設けるのが好ましい。なお、上記パターニングにおけるマザー基板１０３の位置決めは、前述したオリフラを基準としている。そして、ステップＳ２へ進む。
【００３７】
図５のステップＳ２は、封止基板接合工程である。ステップＳ２では、図７（ｆ）に示すように、マザー基板１０３の圧電素子６側に、シリコン単結晶基板（ウェハ）であり複数の封止基板１が形成されたマザー基板１０１を接着層１ｅを介して接合する。これにより、各圧電素子６は、封止室１ａ内に収容され封止される。なお、マザー基板１０１は、４００μｍ程度の厚さを有するため、マザー基板１０１とマザー基板１０３とが接合された積層構造体１００の剛性は著しく向上することになる。なお、マザー基板１０１における複数の封止基板１の形成方法は、フォトリソグラフィによる異方性エッチング法やドライエッチング法を用いることができる。
【００３８】
次いで、図７（ｇ）に示すように、マザー基板１０３をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ酸と硝酸の混合液に浸漬することによってウェットエッチングする。本実施形態では、厚みがおよそ７０μｍになるようにマザー基板１０３をエッチング加工した。そして、ステップＳ３へ進む。
【００３９】
図５のステップＳ３は、流路形成工程である。ステップＳ３では、マザー基板１０３を異方性エッチングすることにより、圧力発生室３ａ、連通部３ｃおよび液状体供給路３ｅを形成する。詳しくは、まず図７（ｈ）に示すように、マザー基板１０３の一方の面に亘って、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる窒化膜３ｆを新たに形成する。窒化膜３ｆは、例えば、スパッタリング法などにより形成することができる。次に、図８（ｉ）に示すように、窒化膜３ｆ上に亘って感光性樹脂をスピンコートなどの方法により塗布して、フォトレジスト１１０を形成する。
【００４０】
続いて、図８（ｊ）に示すように、流路露光パターンを有するマスク２００を用いて、フォトレジスト１１０を露光する。マスク２００には位置決め用のアライメントマーク２０１が形成されている。まず、このアライメントマーク２０１とマザー基板１０３に形成したアライメントマーク９２とを光学系２１０により観察することにより、位置決めを行う。光学系２１０は、ＣＣＤなどの撮像素子を備えたカメラと拡大用の光学レンズとを備えている。
【００４１】
次に、マスク２００とマザー基板１０３とを所定の間隔をおいた状態で、露光を行う。図１０は、露光装置の構成を示す概略図である。図１０に示すように、露光装置３００は、一括露光装置と呼ばれるものであって、露光光源３０１と、光学レンズ３０２と、ミラー３０３と、ワークＷを吸着して載置するテーブル３０４とを備えている。
【００４２】
露光光源３０１は、例えば、超高圧水銀灯などである。露光光源３０１から発した露光光は、光学レンズ３０２により光軸に対して略平行光に変換されてミラー３０３に入射する。ミラー３０３は、入射した露光光がマスク２００の露光面に対して垂直に入射するように配置されている。ミラー３０３によって反射した露光光は、テーブル３０４に載置されたワークＷにマスク２００を介して入射する。ワークＷの表面には感光性樹脂材料からなる所謂フォトレジストが塗布されており、マスク２００を介して入射した露光光により、露光される。
【００４３】
マスク２００には、上記フォトレジストの露光タイプ（ポジ型またはネガ型）に対応した所望の露光パターンが形成されている。露光によって、上記フォトレジストが感光して所望の露光パターンが転写される。以降、本実施形態では、ポジ型のフォトレジストを用いた場合を例にして説明する。
【００４４】
露光光源３０１は、厳密には点光源と言えず、光学レンズ３０２により変換された露光光は、必ずしも光軸に対してコリメイトした平行光とは言い切れない。また、露光光は必ずしも単一波長ではないため、光学レンズ３０２の色収差などの特性により、マスク２００の露光面の平面的な位置（座標）によっては、露光光の入射角度が露光面に対して垂直な９０度からわずかにずれていることがある。
【００４５】
図１１（ａ）はマスクにおける流路露光パターンの配置を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部詳細図である。
【００４６】
図１１（ａ）に示すように、マスク２００は、方形のブランクス（透明なマスク基材）の点Ｅ0を基準として、２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２が区画形成されている。また、点Ｅ0を基準としてＹ軸に沿った位置に２つのアライメントマーク２０１が設けられている。これらの流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２、アライメントマーク２０１を形成する方法としては、ブランクスの表面にＣｒなどの金属薄膜を形成して、これをパターニングする方法、あるいはブランクスの表面に描画装置を用いて、直接、所望の露光パターンを描画する方法が挙げられる。
【００４７】
１つの流路露光パターンは、破線で示した略矩形状の範囲に形成されており、各流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２ごとに、マスク２００上における座標中心が与えられている。例えば、流路露光パターンＣ１８の座標中心は、Ｅ18である。
【００４８】
マスク２００は、露光装置３００にセットされる場合、露光面における露光光の中心（以降、露光中心と呼ぶ）とブランクスの点Ｅ0とが合致するように位置決めされる。ワークＷは、位置決めされたマスク２００に対して、テーブル３０４をＸ軸、Ｙ軸によって規定される平面内で移動させることにより位置決めされる。よって、以降、ブランクスの点Ｅ0を露光中心Ｅ0として説明する。
【００４９】
図１１（ｂ）に示すように、流路露光パターンＣ１８における露光パターンは、圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ1〜Ｃａ180と、連通部３ｃを形成するパターン部３ｃ18と、これらを結ぶ液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ1〜Ｃｅ180とを有している。これらのパターン部は、いずれも露光光が透過するように開口している。本実施形態の吐出ヘッド１０は、前述したように２連のノズル列４ｂを有しているので、実際の流路露光パターンＣ１８は、図１１（ｂ）に示した各パターン部を図面上でほぼ左右対称な状態で一対備えている。
【００５０】
圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ1〜Ｃａ180は、Ｘ軸方向の長さがおよそ１ｍｍ、Ｙ軸方向の幅ｄａがおよそ１００μｍである。また、そのＹ軸方向における配置ピッチは、複数のノズル４ａの配置ピッチと等しく、およそ１４１μｍである。
【００５１】
液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ1〜Ｃｅ180は、Ｘ軸方向の長さがおよそ３００μｍ、Ｙ軸方向の幅ｄｇがおよそ２０μｍである。
【００５２】
図１２は、流路露光パターンの露光状態を示す概略断面図である。図１２に示すように、マスク２００とマザー基板１０３とを所定の位置および間隔を置いて対向させた状態で露光すると、フォトレジスト１１０に感光転写された流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の幅ｄは、ばらつき±Δｄを有することが予測される。ばらつきの要因は、前述したように露光光の光軸に対するコリメイトや、光学レンズ３０２の色収差などに起因する。そこで、設計上の基準寸法に基づいて流路露光パターンを形成した試験マスクを用いて露光し、現像することによって、転写された流路露光パターンの寸法を計測した。
【００５３】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、ノズル別液状体供給路幅を示すグラフである。詳しくは、２つのノズル列４ｂの一方をＡ列、他方をＢ列として計測した結果である。
【００５４】
前述したように、液状体供給路３ｅは、圧力発生室３ａに流入する液状体の流路抵抗を一定とする機能を有している。それゆえに、本実施形態では、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２において、ノズル別の液状体供給路３ｅを形成するパターン部Ｃｅ1〜Ｃｅ180の幅ｄｇを、設計上の基準寸法を「１」として正規化し、且つ、これをノズル列Ａ，Ｂに分けて多項式にしたがって近似した。得られたグラフは、同図（ａ）に示すように右肩上がりの傾向を有するもの、同図（ｂ）に示すようにほぼフラットな傾向を有するもの、同図（ｃ）に示すように右肩下がりの傾向を有するものの３つのタイプに層別できた。なお、ノズルＮｏは、ノズル列Ａ，Ｂごとにオリフラに近い方から順に１〜１８０の番号が与えられている。
【００５５】
また、これら３タイプの幅ｄｇのばらつき傾向と、流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の試験マスクにおける位置との関係を調べると、相関があることが判明した。
【００５６】
図１１（ａ）において、マザー基板１０３のオリフラの反対側に配列する６つの流路露光パターンＣ３，Ｃ６，Ｃ９，Ｃ１２，Ｃ１５，Ｃ１８における幅ｄｇの計測結果は、図１３（ａ）に示すような右肩上がりの傾向を示した。露光中心Ｅ0を通過するＸ軸上に配置された６つの流路露光パターンＣ４，Ｃ７，Ｃ１０，Ｃ１３，Ｃ１６，Ｃ１９における幅ｄｇの計測結果は、図１３（ｂ）に示すようになフラットな傾向を示した。オリフラ側に配列する６つの流路露光パターンＣ５，Ｃ８，Ｃ１１，Ｃ１４，Ｃ１７，Ｃ２０における幅ｄｇの計測結果は、図１３（ｃ）に示すような右肩下がりの傾向を示した。また、流路露光パターンＣ１，Ｃ２１の幅ｄｇの計測結果は、図１３（ａ）と（ｂ）の間の傾向を示し、流路露光パターンＣ２，Ｃ２２の幅ｄｇの計測結果は、図１３（ｂ）と（ｃ）の間の傾向を示した。すなわち、一括露光による露光装置３００の光学系の影響を受けて、露光中心Ｅ0からの距離Ｌが長くなるに従って、幅ｄｇの寸法が大きくなる傾向がある。
【００５７】
そこで、本実施形態では、各流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の座標中心Ｅn（ｎは１〜２２）の露光中心Ｅ0からの距離Ｌと、露光中心Ｅ0に対する配置角度θとに応じて、ノズル別の幅ｄｇの寸法が図１３（ｂ）に示すようにフラットな傾向となるように寸法補正したマスク２００を用意した。具体的には、幅ｄｇを正規化したときに、基準値「１」となるように、基準値「１」を超える場合には、マイナス補正し、基準値「１」を下回る場合には、プラス補正を施した。
【００５８】
２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２において、各ノズル列Ａ，ＢのノズルＮｏごとに幅ｄｇの寸法補正を施すことが最も好ましいが、寸法補正作業に膨大な時間を要することが考えられる。したがって、幅ｄｇのばらつき傾向を考慮して、２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２をマスク２００における配置に対応して５つのグループに区分してもよい。
【００５９】
すなわち、右肩上がりの傾向を有する６つの流路露光パターンＣ３，Ｃ６，Ｃ９，Ｃ１２，Ｃ１５，Ｃ１８のグループ１と、フラットな傾向を有する６つの流路露光パターンＣ４，Ｃ７，Ｃ１０，Ｃ１３，Ｃ１６，Ｃ１９のグループ２と、右肩下がりの傾向を有する６つの流路露光パターンＣ５，Ｃ８，Ｃ１１，Ｃ１４，Ｃ１７，Ｃ２０のグループ３と、中間的な傾向を有する２つの流路露光パターンＣ１，Ｃ２１のグループ４と、同じく中間的な傾向を有する流路露光パターンＣ２，Ｃ２２のグループ５とに区分する。
【００６０】
各グループ１〜５において、代表的な寸法補正を施した流路露光パターンをそのグループごとの流路露光パターン数に基づいて繰り返し配置すればよい。ただし、プラスマイナスの補正量は、ノズルＮｏごとに設定する。
【００６１】
さらには、ノズル列Ａ，Ｂにおいて、幅ｄｇのばらつき傾向を考慮して、１８０個のノズルＮｏを複数のグループに区分して補正量を設定してもよい。例えば、１８０個のノズルＮｏを３０個ずつに分けて補正量を設定する。このようにすれば、寸法補正作業の負荷をより軽減することが可能である。
【００６２】
本実施形態では、液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅn（ｎは１〜１８０）に着目して寸法補正を施したが、圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａn（ｎは１〜１８０）についても同様に寸法補正を施してもよい。
【００６３】
次に、図８（ｋ）に示すように、上記のように寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスク２００を用いて露光する。続いて、露光されたフォトレジスト１１０を現像することにより、図９（ｌ）に示すように流路露光パターンが転写されたフォトレジスト１１０が得られる。そして、マザー基板１０３の表面を覆う窒化膜３ｆをエッチングすることにより、流路露光パターンが転写された窒化膜３ｆが得られる。このパターニングされた窒化膜３ｆをマスクとしてシリコン単結晶基板であるマザー基板１０３を異方性エッチングする。これにより、結晶面に沿ってエッチングが進行するため、図９（ｍ）に示すような断面形状を有する複数の流路としての圧力発生室３ａ、共通リザーバ３ｄ、液状体供給路３ｅを形成することができる。そして、ステップＳ４へ進む。
【００６４】
図５のステップＳ４は、ノズル基板接合工程である。ステップＳ４では、図９（ｎ）に示すように、複数の流路が形成されたマザー基板１０３の表面に、ノズル基板４を接合する。マザー基板１０３には、２２個分の吐出ヘッド１０に対応する流路基板３が形成されているので、２２個のノズル基板４をそれぞれ接合する。接合方法としては、例えば、エポキシ系の接着剤を用いて熱圧着する方法などが挙げられる。ノズル基板４は複数のノズル４ａを有し、各ノズル４ａが各圧力発生室３ａのそれぞれに連通するように位置決めして接合する。マザー基板１０３とノズル基板４との接合により、複数の流路としての圧力発生室３ａ、共通リザーバ３ｄ、液状体供給路３ｅが完成する。そして、ステップＳ５へ進む。
【００６５】
図５のステップＳ５は、コンプライアンス基板接合工程である。ステップＳ５では、図３に示すように、コンプライアンス基板５をリザーバ部１ｂが形成された封止基板１の表面１ｄに接合する。コンプライアンス基板５は、封止膜５ａを接合側として、リザーバ部１ｂと開口部５ｃとが合致するように位置決めして封止基板１に接合する。接合方法としては、ノズル基板接合工程と同様にエポキシ系の接着剤を用いて熱圧着する方法などが挙げられる。以上の製造工程を経ることにより、図４に示した複数の吐出ヘッド１０が面付けされた積層構造体１００ができあがる。そして、ステップＳ６へ進む。
【００６６】
図５のステップＳ６は、分断工程である。ステップＳ６では、図４に示すように、積層構造体１００のＸ方向とＹ方向とに設けられた仮想の切断予定ライン４０に沿って、例えば、回転するブレードを走らせるダイシング法や、レーザ光を照射するレーザスクライブ法を用いて、積層構造体１００を切断し、面付けされた個々の吐出ヘッド１０を取り出す。
【００６７】
上記吐出ヘッド１０の製造方法によれば、ステップＳ３の流路形成工程では、露光中心Ｅ0からの距離Ｌと、露光中心Ｅ0に対する座標中心Ｅn（ｎは１〜２２）の配置角度θとに応じて寸法補正が施された流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２を有するマスク２００を用いて、複数の流路を形成するための露光を行う。寸法補正は、少なくとも液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅn（ｎは１〜１８０）に対して施されている。
したがって、高い寸法精度で液状体供給路３ｅを形成することができる。また、液状体供給路３ｅの幅ｄｇの寸法ばらつき傾向が、ノズル列Ａ，Ｂごとにフラットな状態に近づく。ゆえに、複数のノズル４ａから吐出される液状体の吐出特性（例えば、液滴の吐出量や吐出速度など）がノズル４ａごとに安定する。すなわち、ばらつきが少ない安定した吐出特性を有する吐出ヘッド１０を製造することができる。
【００６８】
（実施形態２）
＜他の吐出ヘッド＞
次に、本実施形態の他の吐出ヘッドについて図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、実施形態２の吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図である。また図１５は、図１４のＢ−Ｂ’線で切った概略断面図である。
【００６９】
図１４に示すように、本実施形態の吐出ヘッド５０は、電極６１を有する第１の基板５１と、振動板部５５を有する流路基板としての第２の基板５２と、液状体が吐出される複数のノズル５４を有するノズル基板としての第３の基板５３とで構成されている。
【００７０】
第１の基板５１は、第２の基板５２に設けられた各圧力発生室５６の振動板部５５に所定の間隔を置いて対向配置された複数の電極６１と、電極６１を底面に形成した振動室５９となる凹部５１ａと、凹部５１ａの底面に形成された電極６１に繋がるリード部６２および端子部６３と、外部に連通して液状体をリザーバ５８に供給するための液状体取入口を含む貫通孔６４とを有している。
【００７１】
第２の基板５２は、液状体が充填される圧力発生室５６となる複数の凹部５２ａと、複数の凹部５２ａに液状体を供給するための共通キャビティであるリザーバ５８となる凹部５２ｃと、各凹部５２ａと凹部５２ｃとに連通する液状体供給路５７となる凹部５２ｂとを有している。すなわち、凹部５２ａ、凹部５２ｂ、凹部５２ｃは、液状体の複数の流路を構成するものである。
【００７２】
第３の基板５３は、第２の基板５２の複数の圧力発生室５６に連通するように形成された複数のノズル５４を有している。
【００７３】
また、図１５に示すように、第１の基板５１と第２の基板５２が接合された状態では、凹部５１ａによって形成された室としての振動室５９内に電極６１が略閉塞状態に配置されると共に、電極６１と振動板部５５とが所定の間隔（ギャップ）をおいて対向配置された状態にある。これら電極６１と振動板部５５とにより、静電気力で振動板部５５を駆動させるアクチュエータとしての電気機械変換素子６５が構成されており、この電気機械変換素子６５が第１の基板５１と第２の基板５２の下部とにより構築されている。
【００７４】
振動室５９は、第１の基板５１と第２の基板５２を前述のように接合した後に、第２の基板５２端部で且つ電極６１に繋がる端子部６３の上部にてエポキシ樹脂などの封止材６６により、外部から気密封止されている。このとき振動室５９の振動板部５５と電極６１との間隔は、０．１８〜０．２μｍ程度に保持されている。
【００７５】
そして、第２の基板５２と第３の基板５３は、圧力発生室５６とノズル５４とが対応するように接合されている。これにより液状体を供給するための流路となるリザーバ５８と、リザーバ５８に連通する複数の圧力発生室５６とがそれぞれ区画され、圧力発生室５６ごとにノズル５４が連通している。なお、第２の基板５２に形成された液状体供給路５７を構成する凹部５２ｂに対応して第３の基板５３にも液状体供給路５７を構成する凹部５３ａが形成されている。この凹部５３ａは、液状体供給路５７を通過する流体の量や圧力などを考慮して形成されるものであり、必ずしも設ける必要はない。また、本実施形態の吐出ヘッド５０は、ノズル５４が第３の基板５３を貫通し圧力発生室５６と連通して液状体を吐出する所謂フェイスジェット方式であるが、圧力発生室５６と連通して第２の基板５２の端部にノズル孔または溝を形成して吐出ヘッド５０の側端面（図１５における左側面）に形成されたノズルから液状体を吐出するエッジジェット方式であってもよい。
【００７６】
また、吐出ヘッド５０は、第１の基板５１としてホウ珪酸ガラスを用い、第２の基板５２としてシリコン単結晶基板を用いているが、第１の基板５１は、低膨張ガラスやシリコン単結晶基板でも製造可能である。ノズル５４を有する第３の基板５３は、低膨張ガラス、プラスチック、ステンレスなどの金属、シリコンなどの薄板を用いることができる。
【００７７】
さらに吐出ヘッド５０の駆動時に、振動板部５５と電極６１との短絡を防止するために第２の基板５２であるシリコン単結晶基板の下面にＳｉＯ2からなる絶縁層５２ｄ（図１４に示す）が形成されている。また吐出ヘッド５０の駆動のために第２の基板５２であるシリコン単結晶基板の上面に共通電極６７（図１５に示す）が形成されている。
【００７８】
このような構成の吐出ヘッド５０の共通電極６７と各電極６１に繋がる端子部６３との間に、吐出ヘッド５０を駆動するためのドライバＩＣ７０が実装されたＦＰＣなどの回路基板を接続すれば、この吐出ヘッド５０を駆動することができる。
【００７９】
また、貫通孔６４に液状体を貯留したタンクに繋がる配管を接続すればリザーバ５８および各圧力発生室５６に液状体を充填することができる。本実施形態で使用する液状体は、水、アルコール、トルエンなどの主溶媒にエチレングリコールなどの界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散して調整されたものである。また、吐出ヘッド５０にヒータなどの加熱機構を備えればホットメルトタイプの液状体も使用することが可能である。
【００８０】
＜吐出ヘッド５０の製造方法＞
本実施形態の吐出ヘッド５０の製造方法は、第１のマザー基板に複数の第１の基板５１を形成する電極形成工程と、第２のマザー基板に複数の流路となる各凹部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを形成する流路形成工程と、を備えている。第２のマザー基板から個々の流路基板である第２の基板５２を取り出す工程を備えている。また、第１のマザー基板と第２の基板５２とを接合する接合工程と、電極６１の端子部６３の取り出し口を封止する気密封止工程と、貫通孔６４を形成する貫通孔形成工程と、を備えている。さらに、ノズル基板としての第３の基板５３を接合するノズル基板接合工程と、第１のマザー基板に第２の基板５２および第３の基板５３が接合された積層構造体を切断する切断工程と、駆動用のドライバＩＣ７０を実装するヘッド組立工程と、を備えている。
【００８１】
図１６（ａ）〜（ｉ）は、実施形態２の吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図である。
【００８２】
まず、電極形成工程では、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホウ珪酸ガラスからなる第１のマザー基板を用いる。第１のマザー基板における複数の第１の基板５１の面付け状態は、例えば、上記実施形態１の図４と同様である。電極６１とこれに繋がるリード部６２および端子部６３を形成する凹部５１ａを、深さおよそ０．２８μｍエッチングして区画形成する。
【００８３】
このエッチング方法としては、エッチングされる凹部５１ａ以外の第１のマザー基板の面をＣｕ−Ａｕでマスクするようにパターニングしておき、フッ化アンモニウムと過酸化水素水の混合液にて常温でエッチングする方法が挙げられる。なお、第２のマザー基板であるシリコン単結晶基板において、振動室５９となる凹部５１ａを電極６１に対向する面に異方性エッチングによって形成してもよい。
【００８４】
また、第１のマザー基板をエッチングする際に、第１のマザー基板と第２の基板５２とを接合するときの位置決め用の凹部（図示せず）を、第１のマザー基板のエッチング面またはその反対面に同時にエッチングして形成してもよい。または、位置決め用の凹部の代わりに位置決め用の貫通孔を形成してもよい。
【００８５】
次に電極材料としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜を真空蒸着法または真空スパッタ法などで第１のマザー基板の凹部５１ａが形成された表面に厚みがおよそ０．１μｍとなるように成膜する。そして成膜されたＩＴＯ薄膜表面に感光性樹脂であるフォトレジストをコーティングし、電極６１と同じパターンを有するフォトマスクを用いて露光、現像、エッチングして図１４に示したような電極６１、リード部６２および端子部６３を形成する。
【００８６】
ＩＴＯ薄膜のエッチングは、例えば、王水または塩化鉄の塩酸溶液によりエッチングする方法が挙げられる。エッチング後フォトレジストは第１のマザー基板より無機アルカリ溶液などを用いて剥離され、図１６（ｃ）に示すように凹部５１ａの底面に電極６１、端子部６３が区画形成された断面構造を持つ第１のマザー基板（複数の第１の基板５１）が形成される。当然ながら、これらの凹部５１ａ、電極６１、リード部６２および端子部６３は、複数のノズル５４に対応して複数形成される。
【００８７】
次に流路形成工程では、電気機械変換素子６５を構成する振動板部５５と、振動板部５５が底面をなす圧力発生室５６を構成する凹部５２ａと、共通キャビティであるリザーバ５８を構成する凹部５２ｃと、凹部５２ａと凹部５２ｃに連通する液状体供給路５７を構成する凹部５２ｂとを、第２のマザー基板に異方性エッチングして区画形成する工程と、これらの凹部５２ａ，５２ｂ，５２ｃが形成された第２のマザー基板に共通電極６７を形成する工程とで構成されている。
【００８８】
第２のマザー基板は、シリコン単結晶基板を両面研磨して厚み１８０μｍに加工したものである。また大気中にて１１００℃で１時間加熱することにより熱酸化し、全面にＳｉＯ2の酸化膜を約０．１μｍの厚みで形成する。この酸化膜は、図１４に示す絶縁層５２ｄとして機能する。
【００８９】
第２のマザー基板は、第１のマザー基板と同様にフォトリソグラフィ方式で複数の流路（第２の基板５２）が形成される。露光工程では、フォトレジストが露光面に塗布された第２のマザー基板に対して、上記実施形態１と同様に、露光装置３００と、寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスクとを用いて一括露光する。エッチング工程では、フォトレジストが現像された第２のマザー基板をＫＯＨ水溶液に浸漬して行われる。これによって形成された振動板部５５の厚みは、およそ２μｍである。少なくとも液状体供給路５７となる凹部５２ｂが精度よく形成され、凹部５２ｂの幅の寸法ばらつきが低減される。
【００９０】
共通電極６７は、液状体の流路である凹部５２ａ，５２ｂ，５２ｃが形成された第２のマザー基板に、これらの流路をマスキングして、第１のマザー基板に形成された端子部６３と相対する位置に、Ｐｔ（白金）を真空蒸着法または真空スパッタ法などで成膜する。
【００９１】
次に、流路基板である第２の基板５２が複数形成された第２のマザー基板を切断して個々の第２の基板５２を取り出す。
【００９２】
接合工程では、図１６（ｄ）に示すように、電極６１を有する第１のマザー基板と振動板部５５を有する第２の基板５２とを、電極６１が振動板部５５と所定の間隔を置いて対向するように位置決めし、振動板部５５と面する振動室５９内に略閉塞された状態に陽極接合する。
【００９３】
この陽極接合は、第２の基板５２をプラス電極、第１のマザー基板をマイナス電極に接続して、３００〜４００℃の温度で、５分間程度７００〜９００Ｖ印加する。これにより第２の基板５２と第１のマザー基板を完全に密着させた接合を行うことができる。これにより高精度に振動室５９の電極６１と振動板部５５とを所定の間隔を置いて接合し、基板材料の強度にほぼ等しい接合強度と気密性を得ることができる。なお、第１のマザー基板と第２の基板５２とを完全に密着させると共に、振動板部５５を電極６１との間隔を任意所定の寸法に保持し、接合することができれば、接着剤により貼り合わせる方法でもよい。
【００９４】
気密封止工程では、図１６（ｅ）に示すように、接合された第１のマザー基板と第２の基板５２をエポキシ樹脂を用いて気密封止する。図１６（ｄ）に示すように、振動室５９を構成する凹部５１ａは、第１のマザー基板の端子部６３の上方に第２の基板５２の端部が位置決めされることにより開口部６８を有している。気密封止工程は、エポキシ系熱硬化型樹脂である封止材６６を用い、端子部６３を後の駆動回路接続に必要な長さだけ残して、この開口部６８を気密封止する。本実施形態では、封止材６６としてエポキシ系熱硬化型樹脂を用いたが、気密性を確保できれば、アクリル系光硬化型樹脂やシリコン系封着材などを用いてもよい。
【００９５】
貫通孔形成工程では、第２の基板５２に形成されたリザーバ５８である凹部５２ｃに液状体を導くための液状体取入口として、接合された第１のマザー基板と第２の基板５２とを貫通する貫通孔６４を形成する。貫通孔６４を形成する方法としては、例えば、ダイヤモンドドリルを用いて穿孔する方法が挙げられる。その場合、図１６（ｆ）に示すように、まず第１のマザー基板側から貫通しないように孔６４ａを穿孔する。その後、第２の基板５２側から再び穿孔して、図１６（ｇ）に示すように貫通孔６４を形成することが好ましい。これにより、穿孔時に発生するバリなどが複数の流路を有する第２の基板５２側に残ることを低減することができる。
【００９６】
ノズル基板接合工程では、図１６（ｈ）に示すように、複数のノズル５４が形成されたノズル基板としての第３の基板５３を第２の基板５２に接合する。これにより、圧力発生室５６と、リザーバ５８と、圧力発生室５６に繋がる液状体供給路５７とで構成される液状体の流路を完成させる。第３の基板５３と第２の基板５２との接合は、エポキシ系熱硬化型樹脂で加熱圧着する。
【００９７】
切断工程では、第１のマザー基板と第２の基板５２および第３の基板５３の３層構造となった積層構造体を所定の位置でダイシングにより切断し、個々の吐出ヘッド５０を取り出す。
【００９８】
ヘッド組立工程では、図１６（ｉ）に示すように、１つの吐出ヘッド５０に備えられた共通電極６７と電極６１に繋がる端子部６３との間に、電気機械変換素子６５を駆動するためのドライバＩＣ７０を実装したＦＰＣなどの回路基板をＡＣＦ（異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film））などを用いて接続する。
【００９９】
上記吐出ヘッド５０の製造方法によれば、複数の流路を有する第２の基板５２が、寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスクを用いて一括露光することにより形成される。したがって、少なくとも液状体供給路５７を構成する凹部５２ｂが精度よく形成されると共に、凹部５２ｂの幅の寸法ばらつきが低減される。ゆえに、複数のノズル５４ごとに安定した吐出特性を有する静電方式のアクチュエータを備えた吐出ヘッド５０を製造することができる。
【０１００】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１０１】
（変形例１）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の寸法補正の方法は、これに限定されない。例えば、露光装置３００の光学系において、露光光の光軸に対するコリメイトや色収差が、露光中心Ｅ0を中心として外周に向かって１次的（直線的）なばらつき傾向を示すならば、露光中心Ｅ0から各流路露光パターンの座標中心Ｅn（ｎは１〜２２）までの距離Ｌに応じて補正量を定め、寸法補正を施してもよい。また、寸法補正は、個々の流路露光パターンの寸法補正だけでなく、流路露光パターン間の相対的な位置の補正を含んでいてもよい。
【０１０２】
（変形例２）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の寸法補正の方法は、流路露光パターンのみに適用することに限定されない。例えば、圧電素子６を構成する圧電体６ａや上電極６ｂのパターニングなどにも適用することができる。精度よく位置および形状が形成された圧電素子６を有する吐出ヘッド１０を製造することができる。
【０１０３】
（変形例３）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、製造工程の順番は、これに限定されない。例えば、マザー基板１０３にアクチュエータとしての圧電素子６や弾性膜２ａ、複数の流路を形成した後に、マザー基板１０１（封止基板１）とマザー基板１０３とを接合してもよい。
【０１０４】
（変形例４）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、露光装置３００の構成は、これに限定されない。例えば、光学系の色収差を改善するために、複数の光学レンズを組み合わせることが考えられる。そのような場合においても、試験マスクを用いて露光し、転写された流路露光パターンを計測することによって、その位置や寸法のばらつきを入手する。そのばらつきを分析することにより、光学系の露光精度における傾向を掴むことができる。また、その傾向に則って露光中心Ｅ0を基準する流路露光パターンの位置や寸法を補正することが望ましい。
【０１０５】
（変形例５）上記実施形態２の吐出ヘッド５０の製造方法において、製造工程の順番は、これに限定されない。例えば、第１のマザー基板（複数の第１の基板５１）と第２のマザー基板（複数の第２の基板５２）と第３の基板５３とを接合してから、切断して個々の吐出ヘッド５０を取り出し、開口部６８を気密封止してもよい。
【０１０６】
（変形例６）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法を適用可能な吐出ヘッドは、上記実施形態２の静電方式のアクチュエータを備えた吐出ヘッド５０に限定されない。例えば、アクチュエータとして電気熱変換素子を備えた吐出ヘッドの製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施形態１の吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図。
【図２】実施形態１の吐出ヘッドの構造を示す要部平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ’線で切った吐出ヘッドの構造を示す要部断面図。
【図４】積層構造体における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図。
【図５】吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャート。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図７】（ｆ）〜（ｈ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図８】（ｉ）〜（ｋ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図９】（ｌ）〜（ｎ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図１０】露光装置の構成を示す概略図。
【図１１】（ａ）はマスクにおける流路露光パターンの配置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部詳細図。
【図１２】流路露光パターンの露光状態を示す概略断面図。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）はノズル別液状体供給路幅を示すグラフ。
【図１４】実施形態２の吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ’線で切った吐出ヘッドの構造を示す要部断面図。
【図１６】（ａ）〜（ｉ）は実施形態２の吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【符号の説明】
【０１０８】
３…流路基板、３ａ…圧力発生室、３ｅ…液状体供給路、４ａ…ノズル、１０，５０…吐出ヘッド、５２…流路基板としての第２の基板、５３…ノズル基板としての第３の基板、５４…ノズル、５６…圧力発生室、５７…液状体供給路、１０３…マザー基板、２００…マスク、Ｃ１〜Ｃ２２…流路露光パターン、Ｃａn…圧力発生室を形成するパターン部、Ｃｅn…液状体供給路を形成するパターン部、Ｅ0…露光中心、Ｌ…距離、θ…配置角度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状体を液滴として吐出可能な吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出ヘッドの製造方法としては、液体を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面側に振動板を介して設けられた圧電素子と、該圧電素子を密封可能な空間を有する封止基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記液体噴射ヘッドの製造方法は、流路形成基板用ウェハに形成された位置決め孔と封止基板用ウェハに形成された位置決め孔とに位置決めピンを挿入して流路形成基板用ウェハと封止基板用ウェハとを位置決めした状態で接合する工程を備えている。
これにより、流路形成基板と封止基板とを高精度且つ容易に位置決めして接合することができるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記液体噴射ヘッドの製造方法では、個々の流路形成基板が流路形成基板用ウェハ上において、どのような精度で形成されているかについて言及されていない。
上記位置決めピンを用いて流路形成基板用ウェハと封止基板用ウェハとを位置決めした状態で接合したとしても、個々の流路形成基板における流路の寸法精度がばらつくと、不良が発生するおそれがあるという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の吐出ヘッドの製造方法は、圧力発生室と前記圧力発生室に液状体を導く液状体供給路とを含む流路と、前記圧力発生室に連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、複数の前記流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板に複数形成する流路形成工程を備え、前記流路形成工程は、前記マザー基板における前記流路基板の配置に基づいた複数の流路露光パターンを有するマスクを用いて前記マザー基板を一括露光する露光工程を含み、前記流路露光パターンは、前記流路の設計上の基準寸法に対して、前記マスクの露光中心からの距離に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする。
【０００８】
フォトリソグラフィ法において一括露光を行う場合、露光装置の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差によって、露光によりマスクから転写された流路露光パターンの寸法精度が影響を受ける。この方法によれば、マスクの露光中心からの距離に応じて複数の流路露光パターンの寸法補正が施されている。したがって、少なくとも露光時の光学系に起因する寸法のばらつきを低減して、精度よく複数の流路を形成することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路露光パターンは、前記マスクの前記露光中心からの距離と、前記露光中心に対する配置角度とに応じた寸法補正が施されていることを特徴とする。
一括露光を行う露光装置の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差は、必ずしも露光中心を基準として１次的（直線的）なばらつきを有するとは限らない。この方法によれば、マスク上の複数の流路露光パターンが、露光中心からの距離と、露光中心に対する配置角度とに応じた２次的（平面的）な寸法補正が施されているので、より高い精度で形成された複数の流路を有する吐出ヘッドを製造することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記複数の流路露光パターンは、前記マスク上の配置位置に応じて複数のグループに区分され、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて寸法補正が施されているとしてもよい。
マザー基板に露光される流路露光パターンの数が増えると、複数の流路露光パターンごとの寸法補正作業は、膨大になる。この方法によれば、複数の流路露光パターンを、マスク上の配置位置に応じて複数のグループに区分し、グループごとに寸法補正を施すので、寸法補正作業を軽減することができる。この場合、グループ分けは、露光装置の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差のばらつきを考慮して行うことが好ましい。これにより、寸法補正における適正な補正量を、グループ分けされた各流路露光パターンに適用することができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路露光パターンは、前記圧力発生室を形成するパターン部と、前記液状体供給路を形成するパターン部とを有し、前記寸法補正は、少なくとも前記液状体供給路を形成するパターン部に対して施されていることが望ましい。
圧力発生室に充填された液状体をアクチュエータにより加圧して複数のノズルから吐出する場合、圧力発生室に連通する液状体供給路の精度は、液状体の流動抵抗を左右するため、複数のノズルごとの液状体の吐出特性に影響する。この方法によれば、寸法精度よく液状体供給路を形成することができる。したがって、安定した吐出特性を有する吐出ヘッドを製造することができる。なお、吐出特性としては、液状体の吐出量、吐出速度などが挙げられる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記寸法補正は、複数の前記圧力発生室の前記液状体供給路を形成するパターン部ごとに施されていることが好ましい。
この方法によれば、複数のノズルごとに安定した吐出特性を有する吐出ヘッドを製造することができる。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記複数の圧力発生室を複数のグループに区分し、前記寸法補正は、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて施されているとしてもよい。
この方法によれば、１つの吐出ヘッドを単位とする複数の圧力発生室を複数のグループに分けて、グループごとの圧力発生室に連通する液状体供給路の寸法補正を行う。したがって、圧力発生室ごと、すなわち複数のノズルごとに寸法補正を行う場合に比べて、寸法補正作業を軽減することができる。この場合、グループ分けは、露光時の光学系における露光光の光軸に対するコリメイトや色収差のばらつきを考慮して行うことが好ましい。これにより、寸法補正における適正な補正量を、グループ分けされた各液状体供給路を形成するパターン部に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００１５】
（実施形態１）
＜吐出ヘッド＞
まず、本実施形態の吐出ヘッドについて説明する。図１は、吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の吐出ヘッド１０は、複数のノズル４ａを有するノズル基板４と、複数の圧力発生室３ａを含む複数の流路が形成された流路基板３と、流路基板３の複数の圧力発生室３ａに対応して設けられた圧電素子６と、圧電素子６側に面して窪んだ封止室１ａを有する封止基板１と、圧電素子６を駆動する駆動回路１２０とを備えている。吐出ヘッド１０は、駆動回路１２０により圧電素子６が駆動されることにより、圧力発生室３ａを加圧して、圧力発生室３ａに充填された液状体を圧力発生室３ａに連通したノズル４ａから吐出するものである。
【００１７】
ノズル基板４は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍのガラス、セラミックス、シリコン単結晶基板またはステンレス鋼などからなる。本実施形態では、ステンレス鋼を用いた。複数のノズル４ａは、一定の方向に所定のピッチで穿孔されている。ノズル径は、およそ２７μｍである。
【００１８】
流路基板３は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、隔壁３ｂによって区画された略矩形状の複数の圧力発生室３ａが複数のノズル４ａの配列方向に並設されている。圧力発生室３ａの長手方向と直交する方向に連通部３ｃが形成され、連通部３ｃと各圧力発生室３ａとが、液状体供給路３ｅを介して連通されている。連通部３ｃは、後述する封止基板１のリザーバ部１ｂと連通して各圧力発生室３ａの共通リザーバ３ｄの一部を構成する。流路基板３のノズル基板４に面する側の一方の表面は、窒化膜３ｆで覆われている。
【００１９】
圧電素子６は、一対の電極６ｂ，６ｄと、一対の電極６ｂ，６ｄに挟まれた圧電体６ａとからなり、流路基板３の上記一方の表面に対して反対側の他方の表面に形成されるものである。まず、流路基板３の上記他方の表面に熱酸化により厚さおよそ１〜２μｍのシリコン酸化膜からなる弾性膜２ａを形成する。その上に、厚さが、およそ０．３〜０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などからなる絶縁体膜２ｂを積層形成する。絶縁体膜２ｂ上に、厚さが、およそ０．１〜０．２μｍの白金からなる導電膜を成膜してパターニングすることにより下電極６ｄを形成する。次に、厚さが、および０．５〜５μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層を形成し、さらに厚さ０．１μｍの白金からなる導電膜を成膜してパターニングすることにより、圧電体６ａと上電極６ｂとを形成する。すなわち、圧電素子６は、白金からなる下電極６ｄと、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体６ａと、白金からなる上電極６ｂとが順に弾性膜２ａ上に積層形成されたものである。弾性膜２ａは、圧力発生室３ａの一部を構成し振動板として機能する。すなわち、振動板としての弾性膜２ａと圧電素子６とにより圧力発生室３ａの体積を変動させるアクチュエータを構成するものである。
【００２０】
下電極６ｄは、圧電素子６の共通電極の機能を果たしている。その上に積層される圧電体６ａと上電極６ｂは、流路基板３に形成される複数の圧力発生室３ａに対応してパターニング形成されている。また、連通部３ｃと封止基板１のリザーバ部１ｂとに連通する連通部２ｃがパターニング形成され開口している。そして、上電極６ｂには、金などからなるリード電極６ｃが連通部２ｃ側に向かって延設されている。
【００２１】
封止基板１は、流路基板３の熱膨張率とほぼ同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、厚みおよそ４００μｍの面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いた。圧電素子６側に臨む一方の表面をエッチングして窪むように形成された封止室１ａと、厚み方向に貫通するリザーバ部１ｂと貫通孔１ｃとを有している。
【００２２】
封止基板１のリザーバ部１ｂが開口する他方の表面１ｄには、可撓性材料からなる封止膜５ａとリザーバ部１ｂに対応した開口部５ｃを有する固定板５ｂとにより構成されたコンプライアンス基板５が接合されている。
【００２３】
図２は、吐出ヘッドの構造を示す要部平面図である。図２に示すように、封止基板１の封止室１ａは、複数の圧電素子６が配列する領域を封止するように設けられている。封止基板１の貫通孔１ｃ内には、圧電素子６の上電極６ｂに接続したリード電極６ｃと共通電極である下電極６ｄの一部が露出している。圧力発生室３ａに繋がる液状体供給路３ｅは、開口部５ｃ（流路基板３の連通部３ｃ）側に延びている。液状体供給路３ｅは、圧力発生室３ａよりも狭い幅３ｇで形成されており、連通部３ｃから圧力発生室３ａに流入する液状体の流路抵抗を一定とする機能を有している。そのため、本実施形態では、液状体供給路３ｅの幅３ｇにおける設計上の基準寸法に対して、流路基板３の製造工程を考慮した寸法補正が施されている（詳細は吐出ヘッドの製造方法において説明する）。なお、圧力発生室３ａに繋がる液状体供給路３ｅは、１条に限定されず、複数条設ける構成としてもよい。
【００２４】
図３は、吐出ヘッドの構造を示す概略断面図である。詳しくは、図２のＡ−Ａ'線で切った断面図である。
【００２５】
図３に示すように、吐出ヘッド１０は、複数のノズル４ａからなる所謂２連のノズル列４ｂ（図４参照）を有しており、ノズル列４ｂに対して図２で示した構成を線対称な位置に備えている。また、封止基板１、流路基板３、ノズル基板４、コンプライアンス基板５の４つの基板を接合することに構成されている。ノズル基板４は、複数のノズル４ａが流路基板３の圧力発生室３ａに連通するように接合されている。封止基板１は、圧電素子６を封止すると共に、リザーバ部１ｂが流路基板３の連通部３ｃに連通して共通リザーバ３ｄを構成するように接着層１ｅを介して流路基板３に接合されている。
【００２６】
駆動回路１２０の各出力端子と貫通孔１ｃ内の圧電素子６の各リード電極６ｃおよび下電極６ｄとは、接続配線１２１を用いたワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００２７】
このような吐出ヘッド１０は、封止膜５ａと固定板５ｂとからなるコンプライアンス基板５の一部に配管（図示省略）が接続され、リザーバ部１ｂに配管を通じて液状体が導入される。導入された液状体は、連通部２ｃ、連通部３ｃ、液状体供給路３ｅを経由して各圧力発生室３ａに充填される。駆動回路１２０から圧電素子６に駆動電圧が印加されると、圧電素子６が撓むことにより圧力発生室３ａの体積が変化し、充填された液状体に圧力が加わってノズル４ａから液状体が液滴として吐出される。液状体供給路３ｅの幅３ｇの寸法に対して、流路基板３の製造工程を考慮した寸法補正が施されているので、液状体の流路抵抗が、各圧力発生室３ａごとにほぼ一定となっている。したがって、安定した液滴の吐出特性（吐出量、吐出速度など）が得られる。
【００２８】
＜吐出ヘッドの製造方法＞
次に、本実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法について図を参照して説明する。図４は積層構造における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図、図５は吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャート、図６〜図９は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図である。
【００２９】
図４に示すように、上記吐出ヘッド１０は、積層構造体１００に面付けされた状態で製造される。積層構造体１００は、複数の封止基板１が面付けされたマザー基板１０１と、複数の流路基板３が面付けされたマザー基板１０３と、２連のノズル列４ｂを有する複数のノズル基板４と、複数のコンプライアンス基板５（図示の都合上背面側となるので省略した）とが積層されたものである。本実施形態では、積層構造体１００に合計２２個の吐出ヘッド１０（Ｈ１〜Ｈ２２）が格子状に面付けされている。各マザー基板１０１，１０３には、平面的な方向を規定するオリフラが設けられている。この場合、各マザー基板１０１，１０３は、シリコン単結晶基板（ウェハ）からなるため、オリフラは結晶方位に基づいて設けられている。
【００３０】
各吐出ヘッド１０は、積層構造体１００において区画領域１０２により区画形成されている。区画領域１０２には、Ｘ方向とＹ方向とに仮想の切断予定ライン４０が設けられている。この切断予定ライン４０に沿って、例えば、回転するブレードを走らせるダイシング法や、レーザ光を照射するレーザスクライブ法を用いて、積層構造体１００を切断し、面付けされた個々の吐出ヘッド１０を取り出す。
【００３１】
図５に示すように、本実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法は、アクチュエータ形成工程（ステップＳ１）と、封止基板接合工程（ステップＳ２）と、流路形成工程（ステップＳ３）と、ノズル基板接合工程（ステップＳ４）と、コンプライアンス基板接合工程（ステップＳ５）と、分断工程（ステップＳ６）とを備えている。
【００３２】
図５のステップＳ１は、アクチュエータ形成工程である。ステップＳ１では、図６（ａ）に示すように、まず、シリコン単結晶基板（ウェハ）であるマザー基板１０３を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に二酸化シリコン膜（弾性膜２ａ）を形成する。なお、本実施形態では、マザー基板１０３として、厚みが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いウェハを用いた。
【００３３】
次に、図６（ｂ）に示すように、二酸化シリコン膜（弾性膜２ａ）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜２ｂを形成する。具体的には、スパッタ法などによりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなる絶縁体膜２ｂを形成する。
【００３４】
次に、図６（ｃ）に示すように、白金を絶縁体膜２ｂ上に積層することにより導電膜を形成した後、この導電膜をフォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングして下電極６ｄを形成する。
【００３５】
次に、図６（ｄ）に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などからなる圧電体層と、白金からなる導電膜とを下電極６ｄが形成された表面に積層形成する。続いて、各圧力発生室３ａに対向する領域に対応させてパターニングして圧電体６ａ、上電極６ｂを形成する。圧電素子６を構成する圧電体６ａの材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスまたはイットリウムなどの金属を添加したリラクサ強誘電体などが用いられる。また、圧電体層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散した所謂ゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層を得る、所謂ゾル−ゲル法を用いて圧電体層を形成した。
【００３６】
次に、図６（ｅ）に示すように、マザー基板１０３の複数の圧電素子６が形成された表面に、例えば、金（Ａｕ）などからなる金属層９１を形成し、その後、フォトリソグラフィ法により金属層９１を圧電素子６ごとにパターニングすることによってリード電極６ｃを形成する。また、同時にマザー基板１０３の所定位置に金属層９１を残留させることで、後の工程で位置決め用に用いられるアライメントマーク９２を形成する。アライメントマーク９２を形成する位置は、特に限定されないが、本実施形態では、吐出ヘッド１０が区画形成される領域以外の位置に設けた。また、アライメントマーク９２は、位置決め用に２つ以上設けるのが好ましい。なお、上記パターニングにおけるマザー基板１０３の位置決めは、前述したオリフラを基準としている。そして、ステップＳ２へ進む。
【００３７】
図５のステップＳ２は、封止基板接合工程である。ステップＳ２では、図７（ｆ）に示すように、マザー基板１０３の圧電素子６側に、シリコン単結晶基板（ウェハ）であり複数の封止基板１が形成されたマザー基板１０１を接着層１ｅを介して接合する。これにより、各圧電素子６は、封止室１ａ内に収容され封止される。なお、マザー基板１０１は、４００μｍ程度の厚さを有するため、マザー基板１０１とマザー基板１０３とが接合された積層構造体１００の剛性は著しく向上することになる。なお、マザー基板１０１における複数の封止基板１の形成方法は、フォトリソグラフィによる異方性エッチング法やドライエッチング法を用いることができる。
【００３８】
次いで、図７（ｇ）に示すように、マザー基板１０３をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ酸と硝酸の混合液に浸漬することによってウェットエッチングする。本実施形態では、厚みがおよそ７０μｍになるようにマザー基板１０３をエッチング加工した。そして、ステップＳ３へ進む。
【００３９】
図５のステップＳ３は、流路形成工程である。ステップＳ３では、マザー基板１０３を異方性エッチングすることにより、圧力発生室３ａ、連通部３ｃおよび液状体供給路３ｅを形成する。詳しくは、まず図７（ｈ）に示すように、マザー基板１０３の一方の面に亘って、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる窒化膜３ｆを新たに形成する。窒化膜３ｆは、例えば、スパッタリング法などにより形成することができる。次に、図８（ｉ）に示すように、窒化膜３ｆ上に亘って感光性樹脂をスピンコートなどの方法により塗布して、フォトレジスト１１０を形成する。
【００４０】
続いて、図８（ｊ）に示すように、流路露光パターンを有するマスク２００を用いて、フォトレジスト１１０を露光する。マスク２００には位置決め用のアライメントマーク２０１が形成されている。まず、このアライメントマーク２０１とマザー基板１０３に形成したアライメントマーク９２とを光学系２１０により観察することにより、位置決めを行う。光学系２１０は、ＣＣＤなどの撮像素子を備えたカメラと拡大用の光学レンズとを備えている。
【００４１】
次に、マスク２００とマザー基板１０３とを所定の間隔をおいた状態で、露光を行う。図１０は、露光装置の構成を示す概略図である。図１０に示すように、露光装置３００は、一括露光装置と呼ばれるものであって、露光光源３０１と、光学レンズ３０２と、ミラー３０３と、ワークＷを吸着して載置するテーブル３０４とを備えている。
【００４２】
露光光源３０１は、例えば、超高圧水銀灯などである。露光光源３０１から発した露光光は、光学レンズ３０２により光軸に対して略平行光に変換されてミラー３０３に入射する。ミラー３０３は、入射した露光光がマスク２００の露光面に対して垂直に入射するように配置されている。ミラー３０３によって反射した露光光は、テーブル３０４に載置されたワークＷにマスク２００を介して入射する。ワークＷの表面には感光性樹脂材料からなる所謂フォトレジストが塗布されており、マスク２００を介して入射した露光光により、露光される。
【００４３】
マスク２００には、上記フォトレジストの露光タイプ（ポジ型またはネガ型）に対応した所望の露光パターンが形成されている。露光によって、上記フォトレジストが感光して所望の露光パターンが転写される。以降、本実施形態では、ポジ型のフォトレジストを用いた場合を例にして説明する。
【００４４】
露光光源３０１は、厳密には点光源と言えず、光学レンズ３０２により変換された露光光は、必ずしも光軸に対してコリメイトした平行光とは言い切れない。また、露光光は必ずしも単一波長ではないため、光学レンズ３０２の色収差などの特性により、マスク２００の露光面の平面的な位置（座標）によっては、露光光の入射角度が露光面に対して垂直な９０度からわずかにずれていることがある。
【００４５】
図１１（ａ）はマスクにおける流路露光パターンの配置を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部詳細図である。
【００４６】
図１１（ａ）に示すように、マスク２００は、方形のブランクス（透明なマスク基材）の点Ｅ0を基準として、２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２が区画形成されている。また、点Ｅ0を基準としてＹ軸に沿った位置に２つのアライメントマーク２０１が設けられている。これらの流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２、アライメントマーク２０１を形成する方法としては、ブランクスの表面にＣｒなどの金属薄膜を形成して、これをパターニングする方法、あるいはブランクスの表面に描画装置を用いて、直接、所望の露光パターンを描画する方法が挙げられる。
【００４７】
１つの流路露光パターンは、破線で示した略矩形状の範囲に形成されており、各流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２ごとに、マスク２００上における座標中心が与えられている。例えば、流路露光パターンＣ１８の座標中心は、Ｅ18である。
【００４８】
マスク２００は、露光装置３００にセットされる場合、露光面における露光光の中心（以降、露光中心と呼ぶ）とブランクスの点Ｅ0とが合致するように位置決めされる。ワークＷは、位置決めされたマスク２００に対して、テーブル３０４をＸ軸、Ｙ軸によって規定される平面内で移動させることにより位置決めされる。よって、以降、ブランクスの点Ｅ0を露光中心Ｅ0として説明する。
【００４９】
図１１（ｂ）に示すように、流路露光パターンＣ１８における露光パターンは、圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ1〜Ｃａ180と、連通部３ｃを形成するパターン部３ｃ18と、これらを結ぶ液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ1〜Ｃｅ180とを有している。これらのパターン部は、いずれも露光光が透過するように開口している。本実施形態の吐出ヘッド１０は、前述したように２連のノズル列４ｂを有しているので、実際の流路露光パターンＣ１８は、図１１（ｂ）に示した各パターン部を図面上でほぼ左右対称な状態で一対備えている。
【００５０】
圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ1〜Ｃａ180は、Ｘ軸方向の長さがおよそ１ｍｍ、Ｙ軸方向の幅ｄａがおよそ１００μｍである。また、そのＹ軸方向における配置ピッチは、複数のノズル４ａの配置ピッチと等しく、およそ１４１μｍである。
【００５１】
液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ1〜Ｃｅ180は、Ｘ軸方向の長さがおよそ３００μｍ、Ｙ軸方向の幅ｄｇがおよそ２０μｍである。
【００５２】
図１２は、流路露光パターンの露光状態を示す概略断面図である。図１２に示すように、マスク２００とマザー基板１０３とを所定の位置および間隔を置いて対向させた状態で露光すると、フォトレジスト１１０に感光転写された流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の幅ｄは、ばらつき±Δｄを有することが予測される。ばらつきの要因は、前述したように露光光の光軸に対するコリメイトや、光学レンズ３０２の色収差などに起因する。そこで、設計上の基準寸法に基づいて流路露光パターンを形成した試験マスクを用いて露光し、現像することによって、転写された流路露光パターンの寸法を計測した。
【００５３】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、ノズル別液状体供給路幅を示すグラフである。詳しくは、２つのノズル列４ｂの一方をＡ列、他方をＢ列として計測した結果である。
【００５４】
前述したように、液状体供給路３ｅは、圧力発生室３ａに流入する液状体の流路抵抗を一定とする機能を有している。それゆえに、本実施形態では、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２において、ノズル別の液状体供給路３ｅを形成するパターン部Ｃｅ1〜Ｃｅ180の幅ｄｇを、設計上の基準寸法を「１」として正規化し、且つ、これをノズル列Ａ，Ｂに分けて多項式にしたがって近似した。得られたグラフは、同図（ａ）に示すように右肩上がりの傾向を有するもの、同図（ｂ）に示すようにほぼフラットな傾向を有するもの、同図（ｃ）に示すように右肩下がりの傾向を有するものの３つのタイプに層別できた。なお、ノズルＮｏは、ノズル列Ａ，Ｂごとにオリフラに近い方から順に１〜１８０の番号が与えられている。
【００５５】
また、これら３タイプの幅ｄｇのばらつき傾向と、流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の試験マスクにおける位置との関係を調べると、相関があることが判明した。
【００５６】
図１１（ａ）において、マザー基板１０３のオリフラの反対側に配列する６つの流路露光パターンＣ３，Ｃ６，Ｃ９，Ｃ１２，Ｃ１５，Ｃ１８における幅ｄｇの計測結果は、図１３（ａ）に示すような右肩上がりの傾向を示した。露光中心Ｅ0を通過するＸ軸上に配置された６つの流路露光パターンＣ４，Ｃ７，Ｃ１０，Ｃ１３，Ｃ１６，Ｃ１９における幅ｄｇの計測結果は、図１３（ｂ）に示すようになフラットな傾向を示した。オリフラ側に配列する６つの流路露光パターンＣ５，Ｃ８，Ｃ１１，Ｃ１４，Ｃ１７，Ｃ２０における幅ｄｇの計測結果は、図１３（ｃ）に示すような右肩下がりの傾向を示した。また、流路露光パターンＣ１，Ｃ２１の幅ｄｇの計測結果は、図１３（ａ）と（ｂ）の間の傾向を示し、流路露光パターンＣ２，Ｃ２２の幅ｄｇの計測結果は、図１３（ｂ）と（ｃ）の間の傾向を示した。すなわち、一括露光による露光装置３００の光学系の影響を受けて、露光中心Ｅ0からの距離Ｌが長くなるに従って、幅ｄｇの寸法が大きくなる傾向がある。
【００５７】
そこで、本実施形態では、各流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の座標中心Ｅn（ｎは１〜２２）の露光中心Ｅ0からの距離Ｌと、露光中心Ｅ0に対する配置角度θとに応じて、ノズル別の幅ｄｇの寸法が図１３（ｂ）に示すようにフラットな傾向となるように寸法補正したマスク２００を用意した。具体的には、幅ｄｇを正規化したときに、基準値「１」となるように、基準値「１」を超える場合には、マイナス補正し、基準値「１」を下回る場合には、プラス補正を施した。
【００５８】
２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２において、各ノズル列Ａ，ＢのノズルＮｏごとに幅ｄｇの寸法補正を施すことが最も好ましいが、寸法補正作業に膨大な時間を要することが考えられる。したがって、幅ｄｇのばらつき傾向を考慮して、２２個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２をマスク２００における配置に対応して５つのグループに区分してもよい。
【００５９】
すなわち、右肩上がりの傾向を有する６つの流路露光パターンＣ３，Ｃ６，Ｃ９，Ｃ１２，Ｃ１５，Ｃ１８のグループ１と、フラットな傾向を有する６つの流路露光パターンＣ４，Ｃ７，Ｃ１０，Ｃ１３，Ｃ１６，Ｃ１９のグループ２と、右肩下がりの傾向を有する６つの流路露光パターンＣ５，Ｃ８，Ｃ１１，Ｃ１４，Ｃ１７，Ｃ２０のグループ３と、中間的な傾向を有する２つの流路露光パターンＣ１，Ｃ２１のグループ４と、同じく中間的な傾向を有する流路露光パターンＣ２，Ｃ２２のグループ５とに区分する。
【００６０】
各グループ１〜５において、代表的な寸法補正を施した流路露光パターンをそのグループごとの流路露光パターン数に基づいて繰り返し配置すればよい。ただし、プラスマイナスの補正量は、ノズルＮｏごとに設定する。
【００６１】
さらには、ノズル列Ａ，Ｂにおいて、幅ｄｇのばらつき傾向を考慮して、１８０個のノズルＮｏを複数のグループに区分して補正量を設定してもよい。例えば、１８０個のノズルＮｏを３０個ずつに分けて補正量を設定する。このようにすれば、寸法補正作業の負荷をより軽減することが可能である。
【００６２】
本実施形態では、液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅn（ｎは１〜１８０）に着目して寸法補正を施したが、圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａn（ｎは１〜１８０）についても同様に寸法補正を施してもよい。
【００６３】
次に、図８（ｋ）に示すように、上記のように寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスク２００を用いて露光する。続いて、露光されたフォトレジスト１１０を現像することにより、図９（ｌ）に示すように流路露光パターンが転写されたフォトレジスト１１０が得られる。そして、マザー基板１０３の表面を覆う窒化膜３ｆをエッチングすることにより、流路露光パターンが転写された窒化膜３ｆが得られる。このパターニングされた窒化膜３ｆをマスクとしてシリコン単結晶基板であるマザー基板１０３を異方性エッチングする。これにより、結晶面に沿ってエッチングが進行するため、図９（ｍ）に示すような断面形状を有する複数の流路としての圧力発生室３ａ、共通リザーバ３ｄ、液状体供給路３ｅを形成することができる。そして、ステップＳ４へ進む。
【００６４】
図５のステップＳ４は、ノズル基板接合工程である。ステップＳ４では、図９（ｎ）に示すように、複数の流路が形成されたマザー基板１０３の表面に、ノズル基板４を接合する。マザー基板１０３には、２２個分の吐出ヘッド１０に対応する流路基板３が形成されているので、２２個のノズル基板４をそれぞれ接合する。接合方法としては、例えば、エポキシ系の接着剤を用いて熱圧着する方法などが挙げられる。ノズル基板４は複数のノズル４ａを有し、各ノズル４ａが各圧力発生室３ａのそれぞれに連通するように位置決めして接合する。マザー基板１０３とノズル基板４との接合により、複数の流路としての圧力発生室３ａ、共通リザーバ３ｄ、液状体供給路３ｅが完成する。そして、ステップＳ５へ進む。
【００６５】
図５のステップＳ５は、コンプライアンス基板接合工程である。ステップＳ５では、図３に示すように、コンプライアンス基板５をリザーバ部１ｂが形成された封止基板１の表面１ｄに接合する。コンプライアンス基板５は、封止膜５ａを接合側として、リザーバ部１ｂと開口部５ｃとが合致するように位置決めして封止基板１に接合する。接合方法としては、ノズル基板接合工程と同様にエポキシ系の接着剤を用いて熱圧着する方法などが挙げられる。以上の製造工程を経ることにより、図４に示した複数の吐出ヘッド１０が面付けされた積層構造体１００ができあがる。そして、ステップＳ６へ進む。
【００６６】
図５のステップＳ６は、分断工程である。ステップＳ６では、図４に示すように、積層構造体１００のＸ方向とＹ方向とに設けられた仮想の切断予定ライン４０に沿って、例えば、回転するブレードを走らせるダイシング法や、レーザ光を照射するレーザスクライブ法を用いて、積層構造体１００を切断し、面付けされた個々の吐出ヘッド１０を取り出す。
【００６７】
上記吐出ヘッド１０の製造方法によれば、ステップＳ３の流路形成工程では、露光中心Ｅ0からの距離Ｌと、露光中心Ｅ0に対する座標中心Ｅn（ｎは１〜２２）の配置角度θとに応じて寸法補正が施された流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２を有するマスク２００を用いて、複数の流路を形成するための露光を行う。寸法補正は、少なくとも液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅn（ｎは１〜１８０）に対して施されている。
したがって、高い寸法精度で液状体供給路３ｅを形成することができる。また、液状体供給路３ｅの幅ｄｇの寸法ばらつき傾向が、ノズル列Ａ，Ｂごとにフラットな状態に近づく。ゆえに、複数のノズル４ａから吐出される液状体の吐出特性（例えば、液滴の吐出量や吐出速度など）がノズル４ａごとに安定する。すなわち、ばらつきが少ない安定した吐出特性を有する吐出ヘッド１０を製造することができる。
【００６８】
（実施形態２）
＜他の吐出ヘッド＞
次に、本実施形態の他の吐出ヘッドについて図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、実施形態２の吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図である。また図１５は、図１４のＢ−Ｂ’線で切った概略断面図である。
【００６９】
図１４に示すように、本実施形態の吐出ヘッド５０は、電極６１を有する第１の基板５１と、振動板部５５を有する流路基板としての第２の基板５２と、液状体が吐出される複数のノズル５４を有するノズル基板としての第３の基板５３とで構成されている。
【００７０】
第１の基板５１は、第２の基板５２に設けられた各圧力発生室５６の振動板部５５に所定の間隔を置いて対向配置された複数の電極６１と、電極６１を底面に形成した振動室５９となる凹部５１ａと、凹部５１ａの底面に形成された電極６１に繋がるリード部６２および端子部６３と、外部に連通して液状体をリザーバ５８に供給するための液状体取入口を含む貫通孔６４とを有している。
【００７１】
第２の基板５２は、液状体が充填される圧力発生室５６となる複数の凹部５２ａと、複数の凹部５２ａに液状体を供給するための共通キャビティであるリザーバ５８となる凹部５２ｃと、各凹部５２ａと凹部５２ｃとに連通する液状体供給路５７となる凹部５２ｂとを有している。すなわち、凹部５２ａ、凹部５２ｂ、凹部５２ｃは、液状体の複数の流路を構成するものである。
【００７２】
第３の基板５３は、第２の基板５２の複数の圧力発生室５６に連通するように形成された複数のノズル５４を有している。
【００７３】
また、図１５に示すように、第１の基板５１と第２の基板５２が接合された状態では、凹部５１ａによって形成された室としての振動室５９内に電極６１が略閉塞状態に配置されると共に、電極６１と振動板部５５とが所定の間隔（ギャップ）をおいて対向配置された状態にある。これら電極６１と振動板部５５とにより、静電気力で振動板部５５を駆動させるアクチュエータとしての電気機械変換素子６５が構成されており、この電気機械変換素子６５が第１の基板５１と第２の基板５２の下部とにより構築されている。
【００７４】
振動室５９は、第１の基板５１と第２の基板５２を前述のように接合した後に、第２の基板５２端部で且つ電極６１に繋がる端子部６３の上部にてエポキシ樹脂などの封止材６６により、外部から気密封止されている。このとき振動室５９の振動板部５５と電極６１との間隔は、０．１８〜０．２μｍ程度に保持されている。
【００７５】
そして、第２の基板５２と第３の基板５３は、圧力発生室５６とノズル５４とが対応するように接合されている。これにより液状体を供給するための流路となるリザーバ５８と、リザーバ５８に連通する複数の圧力発生室５６とがそれぞれ区画され、圧力発生室５６ごとにノズル５４が連通している。なお、第２の基板５２に形成された液状体供給路５７を構成する凹部５２ｂに対応して第３の基板５３にも液状体供給路５７を構成する凹部５３ａが形成されている。この凹部５３ａは、液状体供給路５７を通過する流体の量や圧力などを考慮して形成されるものであり、必ずしも設ける必要はない。また、本実施形態の吐出ヘッド５０は、ノズル５４が第３の基板５３を貫通し圧力発生室５６と連通して液状体を吐出する所謂フェイスジェット方式であるが、圧力発生室５６と連通して第２の基板５２の端部にノズル孔または溝を形成して吐出ヘッド５０の側端面（図１５における左側面）に形成されたノズルから液状体を吐出するエッジジェット方式であってもよい。
【００７６】
また、吐出ヘッド５０は、第１の基板５１としてホウ珪酸ガラスを用い、第２の基板５２としてシリコン単結晶基板を用いているが、第１の基板５１は、低膨張ガラスやシリコン単結晶基板でも製造可能である。ノズル５４を有する第３の基板５３は、低膨張ガラス、プラスチック、ステンレスなどの金属、シリコンなどの薄板を用いることができる。
【００７７】
さらに吐出ヘッド５０の駆動時に、振動板部５５と電極６１との短絡を防止するために第２の基板５２であるシリコン単結晶基板の下面にＳｉＯ2からなる絶縁層５２ｄ（図１４に示す）が形成されている。また吐出ヘッド５０の駆動のために第２の基板５２であるシリコン単結晶基板の上面に共通電極６７（図１５に示す）が形成されている。
【００７８】
このような構成の吐出ヘッド５０の共通電極６７と各電極６１に繋がる端子部６３との間に、吐出ヘッド５０を駆動するためのドライバＩＣ７０が実装されたＦＰＣなどの回路基板を接続すれば、この吐出ヘッド５０を駆動することができる。
【００７９】
また、貫通孔６４に液状体を貯留したタンクに繋がる配管を接続すればリザーバ５８および各圧力発生室５６に液状体を充填することができる。本実施形態で使用する液状体は、水、アルコール、トルエンなどの主溶媒にエチレングリコールなどの界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散して調整されたものである。また、吐出ヘッド５０にヒータなどの加熱機構を備えればホットメルトタイプの液状体も使用することが可能である。
【００８０】
＜吐出ヘッド５０の製造方法＞
本実施形態の吐出ヘッド５０の製造方法は、第１のマザー基板に複数の第１の基板５１を形成する電極形成工程と、第２のマザー基板に複数の流路となる各凹部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを形成する流路形成工程と、を備えている。第２のマザー基板から個々の流路基板である第２の基板５２を取り出す工程を備えている。また、第１のマザー基板と第２の基板５２とを接合する接合工程と、電極６１の端子部６３の取り出し口を封止する気密封止工程と、貫通孔６４を形成する貫通孔形成工程と、を備えている。さらに、ノズル基板としての第３の基板５３を接合するノズル基板接合工程と、第１のマザー基板に第２の基板５２および第３の基板５３が接合された積層構造体を切断する切断工程と、駆動用のドライバＩＣ７０を実装するヘッド組立工程と、を備えている。
【００８１】
図１６（ａ）〜（ｉ）は、実施形態２の吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図である。
【００８２】
まず、電極形成工程では、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホウ珪酸ガラスからなる第１のマザー基板を用いる。第１のマザー基板における複数の第１の基板５１の面付け状態は、例えば、上記実施形態１の図４と同様である。電極６１とこれに繋がるリード部６２および端子部６３を形成する凹部５１ａを、深さおよそ０．２８μｍエッチングして区画形成する。
【００８３】
このエッチング方法としては、エッチングされる凹部５１ａ以外の第１のマザー基板の面をＣｕ−Ａｕでマスクするようにパターニングしておき、フッ化アンモニウムと過酸化水素水の混合液にて常温でエッチングする方法が挙げられる。なお、第２のマザー基板であるシリコン単結晶基板において、振動室５９となる凹部５１ａを電極６１に対向する面に異方性エッチングによって形成してもよい。
【００８４】
また、第１のマザー基板をエッチングする際に、第１のマザー基板と第２の基板５２とを接合するときの位置決め用の凹部（図示せず）を、第１のマザー基板のエッチング面またはその反対面に同時にエッチングして形成してもよい。または、位置決め用の凹部の代わりに位置決め用の貫通孔を形成してもよい。
【００８５】
次に電極材料としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜を真空蒸着法または真空スパッタ法などで第１のマザー基板の凹部５１ａが形成された表面に厚みがおよそ０．１μｍとなるように成膜する。そして成膜されたＩＴＯ薄膜表面に感光性樹脂であるフォトレジストをコーティングし、電極６１と同じパターンを有するフォトマスクを用いて露光、現像、エッチングして図１４に示したような電極６１、リード部６２および端子部６３を形成する。
【００８６】
ＩＴＯ薄膜のエッチングは、例えば、王水または塩化鉄の塩酸溶液によりエッチングする方法が挙げられる。エッチング後フォトレジストは第１のマザー基板より無機アルカリ溶液などを用いて剥離され、図１６（ｃ）に示すように凹部５１ａの底面に電極６１、端子部６３が区画形成された断面構造を持つ第１のマザー基板（複数の第１の基板５１）が形成される。当然ながら、これらの凹部５１ａ、電極６１、リード部６２および端子部６３は、複数のノズル５４に対応して複数形成される。
【００８７】
次に流路形成工程では、電気機械変換素子６５を構成する振動板部５５と、振動板部５５が底面をなす圧力発生室５６を構成する凹部５２ａと、共通キャビティであるリザーバ５８を構成する凹部５２ｃと、凹部５２ａと凹部５２ｃに連通する液状体供給路５７を構成する凹部５２ｂとを、第２のマザー基板に異方性エッチングして区画形成する工程と、これらの凹部５２ａ，５２ｂ，５２ｃが形成された第２のマザー基板に共通電極６７を形成する工程とで構成されている。
【００８８】
第２のマザー基板は、シリコン単結晶基板を両面研磨して厚み１８０μｍに加工したものである。また大気中にて１１００℃で１時間加熱することにより熱酸化し、全面にＳｉＯ2の酸化膜を約０．１μｍの厚みで形成する。この酸化膜は、図１４に示す絶縁層５２ｄとして機能する。
【００８９】
第２のマザー基板は、第１のマザー基板と同様にフォトリソグラフィ方式で複数の流路（第２の基板５２）が形成される。露光工程では、フォトレジストが露光面に塗布された第２のマザー基板に対して、上記実施形態１と同様に、露光装置３００と、寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスクとを用いて一括露光する。エッチング工程では、フォトレジストが現像された第２のマザー基板をＫＯＨ水溶液に浸漬して行われる。これによって形成された振動板部５５の厚みは、およそ２μｍである。少なくとも液状体供給路５７となる凹部５２ｂが精度よく形成され、凹部５２ｂの幅の寸法ばらつきが低減される。
【００９０】
共通電極６７は、液状体の流路である凹部５２ａ，５２ｂ，５２ｃが形成された第２のマザー基板に、これらの流路をマスキングして、第１のマザー基板に形成された端子部６３と相対する位置に、Ｐｔ（白金）を真空蒸着法または真空スパッタ法などで成膜する。
【００９１】
次に、流路基板である第２の基板５２が複数形成された第２のマザー基板を切断して個々の第２の基板５２を取り出す。
【００９２】
接合工程では、図１６（ｄ）に示すように、電極６１を有する第１のマザー基板と振動板部５５を有する第２の基板５２とを、電極６１が振動板部５５と所定の間隔を置いて対向するように位置決めし、振動板部５５と面する振動室５９内に略閉塞された状態に陽極接合する。
【００９３】
この陽極接合は、第２の基板５２をプラス電極、第１のマザー基板をマイナス電極に接続して、３００〜４００℃の温度で、５分間程度７００〜９００Ｖ印加する。これにより第２の基板５２と第１のマザー基板を完全に密着させた接合を行うことができる。これにより高精度に振動室５９の電極６１と振動板部５５とを所定の間隔を置いて接合し、基板材料の強度にほぼ等しい接合強度と気密性を得ることができる。なお、第１のマザー基板と第２の基板５２とを完全に密着させると共に、振動板部５５を電極６１との間隔を任意所定の寸法に保持し、接合することができれば、接着剤により貼り合わせる方法でもよい。
【００９４】
気密封止工程では、図１６（ｅ）に示すように、接合された第１のマザー基板と第２の基板５２をエポキシ樹脂を用いて気密封止する。図１６（ｄ）に示すように、振動室５９を構成する凹部５１ａは、第１のマザー基板の端子部６３の上方に第２の基板５２の端部が位置決めされることにより開口部６８を有している。気密封止工程は、エポキシ系熱硬化型樹脂である封止材６６を用い、端子部６３を後の駆動回路接続に必要な長さだけ残して、この開口部６８を気密封止する。本実施形態では、封止材６６としてエポキシ系熱硬化型樹脂を用いたが、気密性を確保できれば、アクリル系光硬化型樹脂やシリコン系封着材などを用いてもよい。
【００９５】
貫通孔形成工程では、第２の基板５２に形成されたリザーバ５８である凹部５２ｃに液状体を導くための液状体取入口として、接合された第１のマザー基板と第２の基板５２とを貫通する貫通孔６４を形成する。貫通孔６４を形成する方法としては、例えば、ダイヤモンドドリルを用いて穿孔する方法が挙げられる。その場合、図１６（ｆ）に示すように、まず第１のマザー基板側から貫通しないように孔６４ａを穿孔する。その後、第２の基板５２側から再び穿孔して、図１６（ｇ）に示すように貫通孔６４を形成することが好ましい。これにより、穿孔時に発生するバリなどが複数の流路を有する第２の基板５２側に残ることを低減することができる。
【００９６】
ノズル基板接合工程では、図１６（ｈ）に示すように、複数のノズル５４が形成されたノズル基板としての第３の基板５３を第２の基板５２に接合する。これにより、圧力発生室５６と、リザーバ５８と、圧力発生室５６に繋がる液状体供給路５７とで構成される液状体の流路を完成させる。第３の基板５３と第２の基板５２との接合は、エポキシ系熱硬化型樹脂で加熱圧着する。
【００９７】
切断工程では、第１のマザー基板と第２の基板５２および第３の基板５３の３層構造となった積層構造体を所定の位置でダイシングにより切断し、個々の吐出ヘッド５０を取り出す。
【００９８】
ヘッド組立工程では、図１６（ｉ）に示すように、１つの吐出ヘッド５０に備えられた共通電極６７と電極６１に繋がる端子部６３との間に、電気機械変換素子６５を駆動するためのドライバＩＣ７０を実装したＦＰＣなどの回路基板をＡＣＦ（異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film））などを用いて接続する。
【００９９】
上記吐出ヘッド５０の製造方法によれば、複数の流路を有する第２の基板５２が、寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスクを用いて一括露光することにより形成される。したがって、少なくとも液状体供給路５７を構成する凹部５２ｂが精度よく形成されると共に、凹部５２ｂの幅の寸法ばらつきが低減される。ゆえに、複数のノズル５４ごとに安定した吐出特性を有する静電方式のアクチュエータを備えた吐出ヘッド５０を製造することができる。
【０１００】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１０１】
（変形例１）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の寸法補正の方法は、これに限定されない。例えば、露光装置３００の光学系において、露光光の光軸に対するコリメイトや色収差が、露光中心Ｅ0を中心として外周に向かって１次的（直線的）なばらつき傾向を示すならば、露光中心Ｅ0から各流路露光パターンの座標中心Ｅn（ｎは１〜２２）までの距離Ｌに応じて補正量を定め、寸法補正を施してもよい。また、寸法補正は、個々の流路露光パターンの寸法補正だけでなく、流路露光パターン間の相対的な位置の補正を含んでいてもよい。
【０１０２】
（変形例２）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、流路露光パターンＣ１〜Ｃ２２の寸法補正の方法は、流路露光パターンのみに適用することに限定されない。例えば、圧電素子６を構成する圧電体６ａや上電極６ｂのパターニングなどにも適用することができる。精度よく位置および形状が形成された圧電素子６を有する吐出ヘッド１０を製造することができる。
【０１０３】
（変形例３）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、製造工程の順番は、これに限定されない。例えば、マザー基板１０３にアクチュエータとしての圧電素子６や弾性膜２ａ、複数の流路を形成した後に、マザー基板１０１（封止基板１）とマザー基板１０３とを接合してもよい。
【０１０４】
（変形例４）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法において、露光装置３００の構成は、これに限定されない。例えば、光学系の色収差を改善するために、複数の光学レンズを組み合わせることが考えられる。そのような場合においても、試験マスクを用いて露光し、転写された流路露光パターンを計測することによって、その位置や寸法のばらつきを入手する。そのばらつきを分析することにより、光学系の露光精度における傾向を掴むことができる。また、その傾向に則って露光中心Ｅ0を基準する流路露光パターンの位置や寸法を補正することが望ましい。
【０１０５】
（変形例５）上記実施形態２の吐出ヘッド５０の製造方法において、製造工程の順番は、これに限定されない。例えば、第１のマザー基板（複数の第１の基板５１）と第２のマザー基板（複数の第２の基板５２）と第３の基板５３とを接合してから、切断して個々の吐出ヘッド５０を取り出し、開口部６８を気密封止してもよい。
【０１０６】
（変形例６）上記実施形態１の吐出ヘッド１０の製造方法を適用可能な吐出ヘッドは、上記実施形態２の静電方式のアクチュエータを備えた吐出ヘッド５０に限定されない。例えば、アクチュエータとして電気熱変換素子を備えた吐出ヘッドの製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施形態１の吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図。
【図２】実施形態１の吐出ヘッドの構造を示す要部平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ’線で切った吐出ヘッドの構造を示す要部断面図。
【図４】積層構造体における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図。
【図５】吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャート。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図７】（ｆ）〜（ｈ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図８】（ｉ）〜（ｋ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図９】（ｌ）〜（ｎ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【図１０】露光装置の構成を示す概略図。
【図１１】（ａ）はマスクにおける流路露光パターンの配置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部詳細図。
【図１２】流路露光パターンの露光状態を示す概略断面図。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）はノズル別液状体供給路幅を示すグラフ。
【図１４】実施形態２の吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ’線で切った吐出ヘッドの構造を示す要部断面図。
【図１６】（ａ）〜（ｉ）は実施形態２の吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。
【符号の説明】
【０１０８】
３…流路基板、３ａ…圧力発生室、３ｅ…液状体供給路、４ａ…ノズル、１０，５０…吐出ヘッド、５２…流路基板としての第２の基板、５３…ノズル基板としての第３の基板、５４…ノズル、５６…圧力発生室、５７…液状体供給路、１０３…マザー基板、２００…マスク、Ｃ１〜Ｃ２２…流路露光パターン、Ｃａn…圧力発生室を形成するパターン部、Ｃｅn…液状体供給路を形成するパターン部、Ｅ0…露光中心、Ｌ…距離、θ…配置角度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室と前記圧力発生室に液状体を導く液状体供給路とを含む流路と、前記圧力発生室に連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、
複数の前記流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板に複数形成する流路形成工程を備え、
前記流路形成工程は、前記マザー基板における前記流路基板の配置に基づいた複数の流路露光パターンを有するマスクを用いて前記マザー基板を一括露光する露光工程を含み、
前記流路露光パターンは、前記流路の設計上の基準寸法に対して、前記マスクの露光中心からの距離に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記流路露光パターンは、前記マスクの前記露光中心からの距離と、前記露光中心に対する配置角度とに応じた寸法補正が施されていることを特徴とする請求項１に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記複数の流路露光パターンは、前記マスク上の配置位置に応じて複数のグループに区分され、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて寸法補正が施されていることを特徴とする請求項２に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記流路露光パターンは、前記圧力発生室を形成するパターン部と、前記液状体供給路を形成するパターン部とを有し、
前記寸法補正は、少なくとも前記液状体供給路を形成するパターン部に対して施されていることを特徴とする請求項３に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記寸法補正は、複数の前記圧力発生室の前記液状体供給路を形成するパターン部ごとに施されていることを特徴とする請求項４に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記複数の前記圧力発生室を複数のグループに区分し、
前記寸法補正は、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて施されていることを特徴とする請求項５に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
圧力発生室と前記圧力発生室に液状体を導く液状体供給路とを含む流路と、前記圧力発生室に連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、
複数の前記流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板に複数形成する流路形成工程を備え、
前記流路形成工程は、前記マザー基板における前記流路基板の配置に基づいた複数の流路露光パターンを有するマスクを用いて前記マザー基板を一括露光する露光工程を含み、
前記流路露光パターンは、前記流路の設計上の基準寸法に対して、前記マスクの露光中心からの距離に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記流路露光パターンは、前記マスクの前記露光中心からの距離と、前記露光中心に対する配置角度とに応じた寸法補正が施されていることを特徴とする請求項１に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記複数の流路露光パターンは、前記マスク上の配置位置に応じて複数のグループに区分され、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて寸法補正が施されていることを特徴とする請求項２に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記流路露光パターンは、前記圧力発生室を形成するパターン部と、前記液状体供給路を形成するパターン部とを有し、
前記寸法補正は、少なくとも前記液状体供給路を形成するパターン部に対して施されていることを特徴とする請求項３に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記寸法補正は、複数の前記圧力発生室の前記液状体供給路を形成するパターン部ごとに施されていることを特徴とする請求項４に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記複数の前記圧力発生室を複数のグループに区分し、
前記寸法補正は、前記グループごとに与えられた補正量に基づいて施されていることを特徴とする請求項５に記載の吐出ヘッドの製造方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１５４５０１（Ｐ２００９−１５４５０１Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３８５８８（Ｐ２００７−３３８５８８）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【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７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]