液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】保護基板を効率よく製造することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドの製造方法は、光透過性を有する第１基板１６０の第１面１６２に、感光性を有する第１膜１１０を成膜する工程と、第１面１６２とは反対側の第１基板の第２面１６４に、感光性を有する第２膜１１２を成膜する工程と、ハーフトーンマスクを用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する工程と、現像された第１膜１１０および第２膜１１２をマスクとして、第１基板１６０をエッチングすることにより、第１基板１６０に貫通孔を形成し、かつ第１基板１６０の第１面１６２に凹部を形成する工程と、を含む。
【解決手段】液体噴射ヘッドの製造方法は、光透過性を有する第１基板１６０の第１面１６２に、感光性を有する第１膜１１０を成膜する工程と、第１面１６２とは反対側の第１基板の第２面１６４に、感光性を有する第２膜１１２を成膜する工程と、ハーフトーンマスクを用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する工程と、現像された第１膜１１０および第２膜１１２をマスクとして、第１基板１６０をエッチングすることにより、第１基板１６０に貫通孔を形成し、かつ第１基板１６０の第１面１６２に凹部を形成する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出するための液体噴射ヘッドとして、例えばインクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドが知られている。インクジェット式記録ヘッドは、一般的に、ノズル孔が形成されたノズル板と、ノズル孔に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、圧電素子等を含んで構成されたアクチュエーターと、を備えている。インクジェット式記録ヘッドは、アクチュエーターにより圧力発生室に圧力変化を生じさせることによって、インク滴をノズル孔から吐出する。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドでは、上述した部材に加え、圧電素子等を封止するための保護基板を備えたものが知られている。保護基板を備えた液体噴射ヘッドは、当該保護基板によって、例えば、圧電素子等を保護することができるため、信頼性が高く、取り扱いも容易である。例えば、特許文献１に開示された液体噴射ヘッドは、インクの流路となる貫通孔が形成された保護基板を備えている。
【０００４】
保護基板の製造方法として、特許文献１には、保護基板用のウエハーの表裏両面に酸化シリコン膜を形成する工程と、この酸化シリコン膜をパターニングしてマスクを形成する工程と、当該マスクを用いてウエハーをエッチングして貫通孔を形成する工程と、を含む製造方法が記載されている。
【０００５】
ここで、酸化シリコン膜をパターニングしてマスクを形成する工程では、例えば、まず、ウエハーの表面に形成された酸化シリコン膜を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。次に、ウエハーの裏面に形成された酸化シリコン膜を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。以上の工程により、マスクを形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１８１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した工程では、フォトリソグラフィー工程を表裏両面に対してそれぞれ行わなければならず、また、アライメントずれが発生する場合があり、保護基板を効率よく形成することができないという問題があった。
【０００８】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、保護基板を効率よく製造することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを、前記凹部に前記圧電素子が収容されるように接着して前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む。
【００１０】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１基板を加工して保護基板を製造する工程において、第１膜および第２膜を一括して露光することができるため、従来よりもフォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。したがって、保護基板を効率よく製造することができる。
【００１１】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１膜は、感光性接着剤であり、
前記圧電素子を封止する工程では、前記第１膜を介して、前記第１基板と前記第２基板とが接着されてもよい。
【００１２】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１膜が、第１基板をエッチングするためのマスクとしての機能と、第１基板と第２基板とを接着するための接着剤としての機能とを有している。そのため、第１膜を形成することで、例えば、第１基板をエッチングするためのマスクを形成する工程、および接着剤を成膜・パターニングする工程を省くことができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００１３】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記ハーフトーンマスクは、
光透過性を有する第３基板と、
前記第３基板の表面に形成された遮光性を有する第３膜と、
を有し、
前記第３膜は、
開口部と、
露光機の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部と、
を有し、
前記開口部を通過した光が、前記第１光として照射され、
前記スリット部を通過した光が、前記第２光として照射されてもよい。
【００１４】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１膜および第２膜を一括して露光することができる。
【００１５】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第２基板に流路を形成する工程と、
前記流路に連通するノズル孔が形成されたノズル板を設ける工程と、
をさらに含んでいてもよい。
【００１６】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記凹部に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を介して、前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを接着して、前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む。
【００１７】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１基板を加工して保護基板を製造する工程において、第１膜および第２膜を一括して露光することができるため、従来よりもフォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。したがって、保護基板を効率よく製造することができる。さらに、第１基板の第１面に凹部を形成し、凹部に接着剤を塗布することができる。これにより、接着剤の広がりを制御することができ、より確実に接着剤を所望の領域に形成することができる。
【００１８】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記接着剤を塗布する工程は、液滴吐出法を用いて行われてもよい。
【００１９】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、容易に接着剤を所望の領域に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図４】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図１４】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１５】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１７】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１８】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２２】
１． 第１実施形態
１．１． 液体噴射ヘッドの構成
まず、第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１００を模式的に示す分解斜視図である。図２は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す平面図である。図３は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図１では、便宜上、接続配線７２の図示を省略している。図２では、便宜上、駆動回路７０、接続配線７２、およびコンプライアンス基板８０の図示を省略している。
【００２３】
液体噴射ヘッド１００は、図１〜図３に示すように、ノズル板２０と、流路形成基板３０と、振動板４０，４２と、圧電素子５０と、保護基板６０と、駆動回路７０と、コンプライアンス基板８０と、を含むことができる。
【００２４】
ノズル板２０は、ノズル孔２２を有する。ノズル孔２２からは、インクが吐出される。ノズル板２０には、例えば、複数のノズル孔２２が設けられている。図１に示す例では、複数のノズル孔２２は、一列に並んで形成されている。ノズル板２０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が挙げられる。
【００２５】
流路形成基板３０は、ノズル板２０上に設けられている。流路形成基板３０の材質としては、例えば、シリコンが挙げられる。流路形成基板３０がノズル板２０と振動板４０との間の空間を区画することにより、リザーバー（液体貯留部）３４と、リザーバー３４と連通する供給口３６と、供給口３６と連通する圧力発生室３２と、が設けられている。図示の例では、リザーバー３４と、供給口３６と、圧力発生室３２と、が区別されているが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。例えば、供給口３６は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。
【００２６】
リザーバー３４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、振動板４０，４２に設けられた貫通孔３８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー３４内のインクは、供給口３６を介して、圧力発生室３２に供給される。圧力発生室３２は、振動板４０，４２の変形により容積が変化する。圧力発生室３２はノズル孔２２と連通しており、圧力発生室３２の容積が変化することによって、ノズル孔２２からインク等が吐出される。
【００２７】
なお、リザーバー３４および供給口３６は、圧力発生室３２と連通していれば、流路形成基板３０とは別の部材（図示せず）に設けられていてもよい。
【００２８】
振動板４０，４２は、流路形成基板３０上に形成されている。振動板４０，４２は、可撓性を有し、圧電体層５４の動作によって変形（屈曲）することができる。これにより、圧力発生室３２の容積を変化させることができる。図示の例では、振動板４０，４２は、２層であるが、その層数は特に限定されない。振動板４０の材質は、例えば、酸化シリコンであり、振動板４２の材質は、例えば、酸化ジルコニウムである。
【００２９】
なお、図示はしないが、振動板４０，４２を設けずに、第１電極５２が振動板であってもよい。すなわち、第１電極５２が、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体層５４の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。
【００３０】
圧電素子５０は、流路形成基板３０上に設けられている。圧電素子５０は、駆動回路７０に電気的に接続され、駆動回路７０の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。振動板４０，４２は、圧電体層５４の動作によって変形し、圧力発生室３２の内部圧力を適宜変化させることができる。
【００３１】
圧電素子５０は、第１電極５２と、圧電体層５４と、第２電極５６と、を有している。
【００３２】
第１電極５２は、振動板４２上に形成されている。第１電極５２の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第１電極５２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、第１電極５２の平面形状は、第２電極５６が対向して配置されたときに両者の間に圧電体層５４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形である。
【００３３】
第１電極５２の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などである。第１電極５２は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００３４】
第１電極５２の機能の一つとしては、第２電極５６と一対になって、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体層５４の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。第１電極５２は、図示の例では、複数の圧電素子５０の共通電極である。第１電極５２は、例えば、配線（図示しない）を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。
【００３５】
圧電体層５４は、第１電極５２上に形成されている。圧電体層５４は、図示の例では、第１電極５２上および振動板４２上に形成されている。圧電体層５４の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。
【００３６】
圧電体層５４は、圧電材料によって形成される。そのため、圧電体層５４は、第１電極５２および第２電極５６によって電圧が印加されることで変形することができる。この変形により振動板４０，４２は、変形（屈曲）することができる。これにより、圧力発生室（流路）３２に圧力変化を生じさせることができる。
【００３７】
圧電体層５４の材質は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（例えば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）などが挙げられる。
【００３８】
第２電極５６は、圧電体層５４上に形成されている。第２電極５６は、第１電極５２に対向して配置されている。第２電極５６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。第２電極５６の平面形状は、第１電極５２に対向して配置されたときに両者の間に圧電体層５４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形である。第２電極５６の材質は、例えば、第１電極５２の材質として列挙した上記材料である。
【００３９】
第２電極５６の機能の一つとしては、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体層５４の上方に形成された上部電極）となることが挙げられる。第２電極５６は、配線５８および接続配線７２を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。
【００４０】
保護基板６０は、流路形成基板３０の上方に設けられている。図示の例では、保護基板６０は、振動板４２上、および配線５８上に接着剤１０を介して接合されている。さらに、保護基板６０は、図示はしないが、第１電極５２上に接着剤１０を介して接合されている。
【００４１】
保護基板６０の材質は、光透過性を有していれば特に限定されず、例えば、ケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス等である。保護基板６０が光透過性を有していることにより、保護基板６０を流路形成基板３０の上方に設けた後であっても、圧電素子５０を容易に確認することができる。
【００４２】
保護基板６０には、保護基板６０を厚さ方向に貫通する貫通孔６４，６６が形成されている。
【００４３】
貫通孔６４は、配線５８の端部が露出するように形成されている。露出した配線５８の端部は、貫通孔６４内を通る接続配線７２を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。また、貫通孔６４は、第１電極５２の端部が露出するように形成されている。露出した第１電極５２の端部は、貫通孔６４を通る配線（図示しない）を介して、駆動回路７０と電気的に接続されていてもよい。
【００４４】
貫通孔６６は、流路形成基板３０のリザーバー３４と連通している。すなわち、貫通孔６６は、液体の流路であり、リザーバー３４とともに、インクを一時貯留する液体貯留部を構成している。保護基板６０には、インク導入路（図示しない）が形成されており、このインク導入路から貫通孔６６にインクが供給される。
【００４５】
また、保護基板６０には、圧電素子５０を収容するための凹部６２が形成されている。すなわち、保護基板６０は、圧電素子５０を封止するための封止板として機能することができる。凹部６２の深さは、圧電素子５０を収容できる大きさであれば限定されず、例えば、２〜５μｍ程度である。保護基板６０が圧電素子５０を保護しているため、液体噴射ヘッド１００は、信頼性が高く、取り扱いが容易である。
【００４６】
駆動回路７０は、保護基板６０上に設けられている。駆動回路７０は、圧電素子５０を駆動することができる。具体的には、駆動回路７０は、第１電極５２および第２電極５６との間に電圧を印加して（駆動信号を与えて）、圧電素子５０を駆動することができる。
【００４７】
コンプライアンス基板８０は、保護基板６０上に設けられている。コンプライアンス基板８０は、封止膜８２と、固定板８４と、を有している。封止膜８２は、可撓性を有している。封止膜８２は、貫通孔６６の一方側の開口を封止している。封止膜８２としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムを用いることができる。固定板８４は、封止膜８２を固定している。固定板８４の材質は、例えば、ステンレス鋼である。
【００４８】
なお、上記の例では、液体噴射ヘッド１００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本実施形態の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００４９】
１．２． 液体噴射ヘッドの製造方法
次に、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４〜図１２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５０】
まず、保護基板６０の製造方法について説明する。
【００５１】
図４に示すように、光透過性を有する第１基板１６０の第１面１６２に、感光性を有する第１膜１１０を成膜する。第１基板１６０は、後述する工程で凹部６２、貫通孔６４，６６が形成され、保護基板６０となる。したがって、第１基板１６０の材質は、上述した保護基板６０の材質と同じである。第１基板１６０の形状は、例えば、板状である。第１膜１１０は、例えば、感光性接着剤である。第１膜１１０は、例えば、紫外線を照射することで現像液に対する溶解性が変化し、熱により硬化することができる。また、第１膜１１０は、後述する第１基板１６０をエッチングする工程で用いられるエッチング液に対して強い耐性を有していることが望ましい。第１膜１１０の材質は、例えば、感光剤が添加されたエポキシ樹脂や感光剤が添加されたポリイミド樹脂である。
【００５２】
第１膜１１０の成膜は、例えば、スピンコート法により行われる。また、第１膜１１０を成膜した後に、熱処理を行ってもよい。なお、上述した第１膜１１０の材質からなるシートを第１基板１６０の第１面１６２に貼り付けることによって、第１面１６２に第１膜１１０を成膜してもよい。
【００５３】
図５に示すように、第１基板１６０の第１面１６２とは反対側の第１基板１６０の第２面１６４に、感光性を有する第２膜１１２を成膜する。第２膜１１２は、例えば、公知のフォトレジストである。
【００５４】
第２膜１１２の成膜は、第１膜１１０と同様に行われる。また、第２膜１１２を成膜した後に、熱処理（プリベーク）を行ってもよい。これにより、第２膜１１２を固化させることができる。
【００５５】
図６に示すように、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。さらに、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第４部分１１０ｃと、第２膜１１２の第５部分１１２ｃとをともに感光させる第３光Ｌ３を照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。
【００５６】
ハーフトーンマスク１は、図６に示すように、光透過性を有する第３基板２と、第３基板２の表面に形成された遮光性を有する第３膜３と、を有している。第３膜３は、開口部３ａ，３ｃと、露光機（図示しない）の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部３ｂと、を有している。開口部３ａを通過した光が第１光Ｌ１として照射され、スリット部３ｂを通過した光が第２光Ｌ２として照射される。また、開口部３ｃと通過した光が第３光Ｌ３として照射される。なお、第１光Ｌ１と第３光Ｌ３とは、ともに開口部３ａ，３ｃを通過する光であり、第１光Ｌ１の光量と第３光Ｌ３の光量は、例えば、同じである。
【００５７】
第３基板２の材質は、光透過性を有していれば限定されず、例えば、ケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス等である。
【００５８】
開口部３ａ，３ｃは、例えば、第３膜３に形成された貫通孔である。開口部３ａは、図３に示す貫通孔６４に対応する位置および形状に形成されている。開口部３ｃは、図３に示す貫通孔６６に対応する位置および形状に形成されている。スリット部３ｂには、露光機（図示しない）の解像度より小さいスリットが形成されている。これにより、スリット部３ｂが露光機からの光Ｌの一部を遮るため、光量が開口部３ａ、３ｃより少なくなり、中間露光ができる。図示の例では、スリット部３ｂには、複数のスリットが形成されている。スリット部３ｂは、図３に示す凹部６２に対応する位置および形状に形成されている。第３膜３の材質は、例えば、遮光性を有していれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ等の金属である。
【００５９】
露光機からの光（例えば紫外線）Ｌは、開口部３ａを通過し、第１光Ｌ１として、第１膜１１０の第１部分１１０ａを照射する。そして、第１光Ｌ１は、第１基板１６０を透過し、第２膜１１２の第２部分１１２ａを照射する。そのため、第１光Ｌ１によって、第１部分１１０ａおよび第２部分１１２ａが、感光する。第１光Ｌ１は、第１面１６２の垂線に沿って下方に向かって第１膜１１０に入射する。そのため、第１部分１１０ａの直下に第２部分１１２ａが位置する。すなわち、第１部分１１０ａと第２部分１１２ａとは、第１基板１６０を挟んで対向している。
【００６０】
また、光Ｌは、スリット部３ｂを通過し、第２光Ｌ２として、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを照射する。第２光Ｌ２は、光量が少ないため、第２膜１１２では、第２膜１１２を感光させるために必要な光量が得られない。そのため、第２光Ｌ２によって、第３部分１１０ｂが感光し、第２膜１１２は感光しない。
【００６１】
また、光Ｌは、開口部３ｃを通過し、第３光Ｌ３として、第１膜１１０の第４部分１１０ｃを照射する。そして、第３光Ｌ３は、第１基板１６０を透過し、第２膜１１２の第５部分１１２ｃを照射する。そのため、第３光Ｌ３によって、第４部分１１０ｃおよび第５部分１１２ｃが、感光する。第３光Ｌ３は、第１面１６２の垂線に沿って下方に向かって第１膜１１０および第２膜１１２に入射する。そのため、第４部分１１０ｃの直下に第５部分１１２ｃが位置する。すなわち、第４部分１１０ｃと第５部分１１２ｃとは、第１基板１６０を挟んで対向している。
【００６２】
このように、ハーフトーンマスク１を用いることにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、第３部分１１０ｂ、第４部分１１０ｃ、第５部分１１２ｃを一括して露光することができる。すなわち、第１膜１１０と第２膜１１２を一括して露光することができる。第１膜１１０および第２膜１１２を露光した後に、熱処理（ポストベーク）を行ってもよい。
【００６３】
なお、ハーフトーンマスク１は、上述した構成に限定されない。例えば、全遮光膜（例えば、クロム層）および半遮光膜（例えば、酸化クロム層）を用いたハーフトーンマスクであってもよい。すなわち、スリット部３ｂに変えて、反遮光膜を設けたハーフトーンマスクを用いてもよい。
【００６４】
図７に示すように、露光された第１膜１１０および第２膜１１２を現像することにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、および第３部分１１０ｂを除去する。さらに、第４部分１１０ｃおよび第５部分１１２ｃを除去する。
【００６５】
現像は、露光された第１膜１１０および第２膜１１２を現像液に浸すことにより行われる。これにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、第３部分１１０ｂ、第４部分１１０ｃ、および第５部分１１２ｃを一括して除去することができる。現像液は、例えば、有機アルカリであるＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide)水溶液である。本工程により、第１部分１１０ａが除去されて第１面１６２の第１領域１６２ａが露出し、第２部分１１２ａが除去されて第２面１６４の第２領域１６４ａが露出し、第３部分１１０ｂが除去されて第１面１６２の第３領域１６２ｂが露出し、第４部分１１０ｃが除去されて第１面１６２の第４領域１６２ｃが露出し、第５部分１１２ｃが除去されて第２面１６４の第５領域１６４ｃが露出する。
【００６６】
図８に示すように、現像された第１膜１１０および第２膜１１２をマスクとして、第１基板１６０をエッチングすることにより、第１基板１６０に貫通孔６４，６６を形成し、かつ第１基板１６０の第１面１６２に凹部６２を形成する。
【００６７】
エッチングは、第１基板１６０をエッチング液に浸すことにより行われる。エッチング液は、例えば、フッ化水素酸である。このエッチングでは、第１基板１６０が、第１面１６２の第１領域１６２ａおよび第２面１６４の第２領域１６４ａからエッチングされ、貫通孔６４が形成される。また、第１基板１６０が、第１面１６２の第３領域１６２ｂからエッチングされ、凹部６２が形成される。また、第１基板１６０が、第１面１６２の第４領域１６２ｃ、および第２面１６４の第５領域１６４ｃからエッチングされ、貫通孔６６が形成される。
【００６８】
なお、凹部６２の深さは、例えば、以下のようにして調整できる。まず、第１基板１６０をエッチング液に浸す。そして、凹部６２が所望の深さになったときに、凹部６２をエッチング液に対して耐性のある膜（図示しない）で覆う。その後、第２領域１６４ａおよび第５領域１６４ｃからエッチングを進め、貫通孔６４，６６を形成する。
【００６９】
図９に示すように、第２膜１１２を除去する。なお、第１膜１１０は、後述する工程において、接着剤１０として用いられるため、本工程において、除去しない。
【００７０】
以上の工程により、保護基板６０を製造することができる。
【００７１】
図１０に示すように、第２基板１３０上に振動板４０，４２、および圧電素子５０を形成する。第２基板１３０は、後述する工程において、液体の流路３２，３４，３６が形成され、流路形成基板３０となる。
【００７２】
振動板４０は、例えば、シリコンからなる第２基板１３０を熱酸化処理することにより形成される。振動板４２は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。
【００７３】
圧電素子５０の製造方法について説明する。
【００７４】
まず、振動板４２上に第１電極５２を、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより導電層（図示せず）を成膜し、該導電層をパターニングすることによって形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。
【００７５】
次に、第１電極５２上に、圧電体層（図示しない）を成膜する。圧電体層は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法により成膜される。より具体的には、圧電体の前駆体層をスピンコートで成膜し、酸素雰囲気中で７５０℃程度で焼成することにより、前駆体層を結晶化させる。この成膜・焼成工程を複数回繰り返すことにより、所望の膜厚を有する圧電体層を得ることができる。
【００７６】
次に、圧電体層上に第２電極層を成膜する。第２電極層は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により成膜される。次に、圧電体層上に、所望の形状を有するレジストを形成し、第２電極層および圧電体層をエッチングする。これにより、圧電体層５４、および第２電極５６が形成される。
【００７７】
以上の工程により、圧電素子５０を製造することができる。
【００７８】
次に、第２電極５６上、圧電体層５４の側方、振動板４２上にわたって配線５８を形成する。配線５８は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより導電層（図示せず）を成膜し、該導電層をパターニングすることによって形成される。
【００７９】
図１１に示すように、第２基板１３０に圧力発生室３２、供給口３６、およびリザーバー３４を形成する。すなわち、第２基板１３０に流路を形成する。
【００８０】
圧力発生室３２、リザーバー３４、供給口３６の形成は、例えば、高濃度アルカリ水溶液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）により行われる。エッチングは、第２基板１３０の所定の領域を、その厚さ方向に振動板４０が露出するまでエッチング除去することにより行われる。このとき、例えば、振動板４０をエッチングストッパーとして用いてもよい。
【００８１】
図１２に示すように、第２基板１３０の下に、圧力発生室（流路）３２に連通するノズル孔２２が形成されたノズル板２０を設ける。
【００８２】
具体的には、ノズル孔２２が形成されたノズル板２０を、ノズル孔２２が圧力発生室３２に対応するように位置合わせし、その状態で接合する。ノズル板２０の接合は、例えば接着剤による接着法や、融着法などを用いることができる。ノズル孔２２は、例えば、プレス加工等により形成することができる。
【００８３】
図３に示すように、第１基板１６０と、圧電素子５０が形成された第２基板１３０とを、凹部６２に圧電素子５０が収容されるように接着して圧電素子５０を封止する。本工程では、第１膜１１０（接着剤１０）を介して、第１基板１６０（保護基板６０）と第２基板１３０（流路形成基板３０）とが接着される。
【００８４】
なお、ここでは、図１２に示すノズル板２０を設けてから、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着したが、圧電素子５０を第２基板１３０に形成した後に、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着し、その後、第２基板１３０に圧力発生室３２、供給口３６、リザーバー３４を形成し、ノズル板２０を設けてもよい。
【００８５】
第１基板１６０と第２基板１３０とは、圧電素子５０が凹部６２に収容され、配線５８の端部が貫通孔６４内で露出し、貫通孔６６とリザーバー３４とが連通するように接着される。接着は、接着剤１０を用いて行われる。本工程では、接着剤１０を介して、保護基板６０を、振動板４２上、配線５８上、第１電極５２上に接着する。接着剤１０の硬化は、例えば、熱処理により行われる。
【００８６】
次に、保護基板６０上に駆動回路７０を接合する。
【００８７】
次に、貫通孔６４を通る接続配線７２を介して、圧電素子５０と駆動回路７０とを電気的に接続する。本工程は、例えば、ワイヤーボンディング等により行われる。具体的には、例えば、まず、接続配線７２の一方の端を駆動回路７０に接続する。そして、接続配線７２を貫通孔６４に挿し込み、配線５８の端部に接続する。このようにして、圧電素子５０と駆動回路７０とを電気的に接続する。
【００８８】
次に、保護基板６０上にコンプライアンス基板８０を接合する。
【００８９】
以上の工程により、液体噴射ヘッド１００を製造することができる。
【００９０】
液体噴射ヘッド１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９１】
液体噴射ヘッド１００の製造方法では、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。これにより、保護基板６０を製造する工程において、第１膜１１０および第２膜１１２を一括して露光することができるため、従来よりもフォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。したがって、保護基板６０を効率よく製造することができる。
【００９２】
液体噴射ヘッド１００の製造方法では、圧電素子５０を封止する工程において、第１膜１１０を介して、第１基板１６０と第２基板１３０とが接着される。すなわち、第１膜１１０は、第１基板１６０をエッチングするためのマスクとしての機能と、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着するための接着剤１０としての機能とを有している。そのため、第１膜１１０を形成することで、例えば、第１基板１６０をエッチングするためのマスクを形成する工程、および接着剤１０を成膜・パターニングする工程を省くことができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００９３】
液体噴射ヘッド１００の製造方法では、ハーフトーンマスク１は、光透過性を有する第３基板２と、第３基板２の表面に形成された遮光性を有する第３膜３と、を有し、第３膜３は、開口部３ａと、露光機の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部３ｂと、を有し、開口部３ａを通過した光が第１光Ｌ１として照射され、スリット部３ｂを通過した光が第２光Ｌ２として照射される。これにより、第１膜１１０および第２膜１１２を一括して露光することができる。したがって、例えば、製造工程を簡略化することができる。
【００９４】
１．３． 液体噴射ヘッドの製造方法の変形例
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の製造方法の変形例について説明する。以下、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００９５】
上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法では、第１膜１１０が感光性を有する接着剤であったが、第１膜１１０は、接着剤でなくてもよい。第１膜１１０は、例えば、第２膜１１２と同様の材質であってもよい。すなわち、第１膜１１０は、公知のフォトレジストであってもよい。
【００９６】
これにより、図９に示す、第２膜１１２を除去する工程では、図示はしないが、第１膜１１０も除去される。そして、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着する工程（図３参照）では、第１基板１６０の所定の領域に接着剤１０を形成し、その後、この接着剤１０を介して、第１基板１６０と第２基板１３０とが接着される。
【００９７】
２． 第２実施形態
２．１． 液体噴射ヘッドの構成
次に、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００を模式的に示す平面図である。図１４は、液体噴射ヘッド２００を模式的に示す断面図である。なお、図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。以下、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００において、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
液体噴射ヘッド２００では、保護基板６０に複数の凹部２６０が設けられている。凹部２６０の深さは、例えば、１〜３μｍ程度である。この凹部２６０には、接着剤１０が埋め込まれている。保護基板６０は、この接着剤１０を介して、流路形成基板３０と接着されている。接着剤１０は、例えば、振動板４２上、配線５８上、第１電極５２上に位置している。接着剤１０の高さは、例えば、圧電素子５０の高さよりも大きく、例えば、３〜１０μｍ程度である。これにより、保護基板６０に凹部６２（図３参照）を設けることなく、圧電素子５０を封止することができる。
【００９９】
圧電素子５０は、接着剤１０と保護基板６０とによって囲まれた空間２６２に配置されている。圧電素子５０は、図１３に示すように、平面視において、周囲を接着剤１０に囲まれている。
【０１００】
２．２． 液体噴射ヘッドの製造方法
次に、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１５〜図１８は、液体噴射ヘッド２００の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１０１】
図１５に示すように、光透過性を有する第１基板１６０の第１面１６２に、感光性を有する第１膜１１０を成膜する。次に、第１基板１６０の第１面１６２とは反対側の第１基板１６０の第２面１６４に、感光性を有する第２膜１１２を成膜する。第１膜１１０および第２膜１１２は、例えば、公知のフォトレジストである。
【０１０２】
図１６に示すように、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。さらに、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第４部分１１０ｃと、第２膜１１２の第５部分１１２ｃとをともに感光させる第３光を照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。
【０１０３】
ハーフトーンマスク１のスリット部３ｂは、図１４に示す凹部２６０に対応する位置および形状に形成されている。
【０１０４】
次に、露光された第１膜１１０および第２膜１１２を現像することにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、および第３部分１１０ｂを除去する。さらに、第４部分１１０ｃおよび第５部分１１２ｃを除去する。
【０１０５】
図１７に示すように、現像された第１膜１１０および第２膜１１２をマスクとして、第１基板１６０をエッチングすることにより、第１基板１６０に貫通孔６４，６６を形成し、かつ第１基板１６０の第１面１６２に凹部２６０を形成する。
【０１０６】
次に、第１膜１１０および第２膜１１２を除去する。
【０１０７】
次に、第２基板１３０上に圧電素子５０を形成する工程、第２基板１３０に圧力発生室３２、供給口３６、およびリザーバー３４を形成する工程、ノズル孔２２が形成されたノズル板２０を設ける工程を、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法と同様に行う。
【０１０８】
図１８に示すように、凹部２６０に接着剤１０を塗布する。接着剤１０の塗布は、例えば、液滴吐出法を用いて行われる。液滴吐出法としては、例えば、ディスペンサを用いる方法や、インクジェット法が挙げられる。液滴吐出法は、接着剤１０を液滴として、凹部２６０に供給する。液滴吐出法によれば、接着剤１０の形状を液滴の単位で制御できる。さらに、マスクを用いることなく、接着剤１０を所望の領域に塗布することができる。
【０１０９】
本工程では、凹部２６０に接着剤１０を塗布することにより、接着剤１０の広がりを制御することができ、より確実に接着剤を所望の領域に形成することができる。接着剤１０としては、例えば、熱によって硬化する熱硬化型の接着剤、または、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。
【０１１０】
図１４に示すように、接着剤１０を介して、第１基板１６０と、圧電素子５０が形成された第２基板１３０とを接着して、圧電素子５０を封止する。
【０１１１】
接着は、接着剤１０を用いて行われる。本工程では、接着剤１０を介して、保護基板６０を、振動板４２上、配線５８上、第１電極５２上に接着する。接着剤１０の硬化は、例えば、熱処理、または紫外線を照射することにより行われる。
【０１１２】
次に、保護基板６０上に駆動回路７０およびコンプライアンス基板８０を接合する工程、貫通孔６４を通る接続配線７２を介して、圧電素子５０と駆動回路７０とを電気的に接続する工程を、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法と同様に行う。
【０１１３】
以上の工程により、液体噴射ヘッド２００を製造することができる。
【０１１４】
液体噴射ヘッド２００の製造方法は、以下の特徴を有する。
【０１１５】
液体噴射ヘッド２００の製造方法では、第１基板１６０の第１面１６２に凹部２６０を形成し、凹部２６０に接着剤１０を塗布する。これにより、接着剤１０の広がりを制御することができ、より確実に接着剤を所望の領域に形成することができる。
【０１１６】
液体噴射ヘッド２００の製造方法では、接着剤１０を塗布する工程が、液滴吐出法を用いて行われる。液滴吐出法によれば、接着剤１０の形状を液滴の単位で制御できる。さらに、マスクを用いることなく、接着剤１０を所望の領域に塗布することができる。したがって、容易に接着剤１０を所望の領域に塗布することができる。
【０１１７】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１１８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１９】
Ｌ 光、Ｌ１ 第１光、Ｌ２ 第２光、Ｌ３ 第３光、１ ハーフトーンマスク、
２ 第３基板、３ 第３膜、３ａ，３ｃ 開口部、３ｂ スリット部、１０ 接着剤、
２０ ノズル板、２２ ノズル孔、３０ 流路形成基板、３２ 圧力発生室、
３４ リザーバー、３６ 供給口、４０，４２ 振動板、５０ 圧電素子、
５２ 第１電極、５４ 圧電体層、５６ 第２電極、５８ 配線、６０ 保護基板、
６２ 凹部、６４，６６ 貫通孔、７０ 駆動回路、７２ 接続配線、
８０ コンプライアンス基板、８２ 封止膜、８４ 固定板、１００ 液体噴射ヘッド、１１０ 第１膜、１１０ａ 第１部分、１１０ｂ 第３部分、１１０ｃ 第４部分、
１１２ 第２膜、１１２ａ 第２部分、１１２ｃ 第５部分、１３０ 第２基板、
１６０ 第１基板、１６２ 第１面、１６２ａ 第１領域、１６４ａ 第２領域、
１６２ｂ 第３領域、１６２ｃ 第４領域、１６４ｃ 第５領域、１６４ 第２面、
２００ 液体噴射ヘッド、２６０ 凹部、２６２ 空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出するための液体噴射ヘッドとして、例えばインクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドが知られている。インクジェット式記録ヘッドは、一般的に、ノズル孔が形成されたノズル板と、ノズル孔に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、圧電素子等を含んで構成されたアクチュエーターと、を備えている。インクジェット式記録ヘッドは、アクチュエーターにより圧力発生室に圧力変化を生じさせることによって、インク滴をノズル孔から吐出する。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドでは、上述した部材に加え、圧電素子等を封止するための保護基板を備えたものが知られている。保護基板を備えた液体噴射ヘッドは、当該保護基板によって、例えば、圧電素子等を保護することができるため、信頼性が高く、取り扱いも容易である。例えば、特許文献１に開示された液体噴射ヘッドは、インクの流路となる貫通孔が形成された保護基板を備えている。
【０００４】
保護基板の製造方法として、特許文献１には、保護基板用のウエハーの表裏両面に酸化シリコン膜を形成する工程と、この酸化シリコン膜をパターニングしてマスクを形成する工程と、当該マスクを用いてウエハーをエッチングして貫通孔を形成する工程と、を含む製造方法が記載されている。
【０００５】
ここで、酸化シリコン膜をパターニングしてマスクを形成する工程では、例えば、まず、ウエハーの表面に形成された酸化シリコン膜を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。次に、ウエハーの裏面に形成された酸化シリコン膜を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。以上の工程により、マスクを形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１８１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した工程では、フォトリソグラフィー工程を表裏両面に対してそれぞれ行わなければならず、また、アライメントずれが発生する場合があり、保護基板を効率よく形成することができないという問題があった。
【０００８】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、保護基板を効率よく製造することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを、前記凹部に前記圧電素子が収容されるように接着して前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む。
【００１０】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１基板を加工して保護基板を製造する工程において、第１膜および第２膜を一括して露光することができるため、従来よりもフォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。したがって、保護基板を効率よく製造することができる。
【００１１】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１膜は、感光性接着剤であり、
前記圧電素子を封止する工程では、前記第１膜を介して、前記第１基板と前記第２基板とが接着されてもよい。
【００１２】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１膜が、第１基板をエッチングするためのマスクとしての機能と、第１基板と第２基板とを接着するための接着剤としての機能とを有している。そのため、第１膜を形成することで、例えば、第１基板をエッチングするためのマスクを形成する工程、および接着剤を成膜・パターニングする工程を省くことができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００１３】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記ハーフトーンマスクは、
光透過性を有する第３基板と、
前記第３基板の表面に形成された遮光性を有する第３膜と、
を有し、
前記第３膜は、
開口部と、
露光機の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部と、
を有し、
前記開口部を通過した光が、前記第１光として照射され、
前記スリット部を通過した光が、前記第２光として照射されてもよい。
【００１４】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１膜および第２膜を一括して露光することができる。
【００１５】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第２基板に流路を形成する工程と、
前記流路に連通するノズル孔が形成されたノズル板を設ける工程と、
をさらに含んでいてもよい。
【００１６】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記凹部に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を介して、前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを接着して、前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む。
【００１７】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１基板を加工して保護基板を製造する工程において、第１膜および第２膜を一括して露光することができるため、従来よりもフォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。したがって、保護基板を効率よく製造することができる。さらに、第１基板の第１面に凹部を形成し、凹部に接着剤を塗布することができる。これにより、接着剤の広がりを制御することができ、より確実に接着剤を所望の領域に形成することができる。
【００１８】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記接着剤を塗布する工程は、液滴吐出法を用いて行われてもよい。
【００１９】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、容易に接着剤を所望の領域に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図４】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図１４】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１５】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１７】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１８】第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２２】
１． 第１実施形態
１．１． 液体噴射ヘッドの構成
まず、第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１００を模式的に示す分解斜視図である。図２は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す平面図である。図３は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図１では、便宜上、接続配線７２の図示を省略している。図２では、便宜上、駆動回路７０、接続配線７２、およびコンプライアンス基板８０の図示を省略している。
【００２３】
液体噴射ヘッド１００は、図１〜図３に示すように、ノズル板２０と、流路形成基板３０と、振動板４０，４２と、圧電素子５０と、保護基板６０と、駆動回路７０と、コンプライアンス基板８０と、を含むことができる。
【００２４】
ノズル板２０は、ノズル孔２２を有する。ノズル孔２２からは、インクが吐出される。ノズル板２０には、例えば、複数のノズル孔２２が設けられている。図１に示す例では、複数のノズル孔２２は、一列に並んで形成されている。ノズル板２０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が挙げられる。
【００２５】
流路形成基板３０は、ノズル板２０上に設けられている。流路形成基板３０の材質としては、例えば、シリコンが挙げられる。流路形成基板３０がノズル板２０と振動板４０との間の空間を区画することにより、リザーバー（液体貯留部）３４と、リザーバー３４と連通する供給口３６と、供給口３６と連通する圧力発生室３２と、が設けられている。図示の例では、リザーバー３４と、供給口３６と、圧力発生室３２と、が区別されているが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。例えば、供給口３６は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。
【００２６】
リザーバー３４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、振動板４０，４２に設けられた貫通孔３８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー３４内のインクは、供給口３６を介して、圧力発生室３２に供給される。圧力発生室３２は、振動板４０，４２の変形により容積が変化する。圧力発生室３２はノズル孔２２と連通しており、圧力発生室３２の容積が変化することによって、ノズル孔２２からインク等が吐出される。
【００２７】
なお、リザーバー３４および供給口３６は、圧力発生室３２と連通していれば、流路形成基板３０とは別の部材（図示せず）に設けられていてもよい。
【００２８】
振動板４０，４２は、流路形成基板３０上に形成されている。振動板４０，４２は、可撓性を有し、圧電体層５４の動作によって変形（屈曲）することができる。これにより、圧力発生室３２の容積を変化させることができる。図示の例では、振動板４０，４２は、２層であるが、その層数は特に限定されない。振動板４０の材質は、例えば、酸化シリコンであり、振動板４２の材質は、例えば、酸化ジルコニウムである。
【００２９】
なお、図示はしないが、振動板４０，４２を設けずに、第１電極５２が振動板であってもよい。すなわち、第１電極５２が、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体層５４の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。
【００３０】
圧電素子５０は、流路形成基板３０上に設けられている。圧電素子５０は、駆動回路７０に電気的に接続され、駆動回路７０の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。振動板４０，４２は、圧電体層５４の動作によって変形し、圧力発生室３２の内部圧力を適宜変化させることができる。
【００３１】
圧電素子５０は、第１電極５２と、圧電体層５４と、第２電極５６と、を有している。
【００３２】
第１電極５２は、振動板４２上に形成されている。第１電極５２の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第１電極５２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、第１電極５２の平面形状は、第２電極５６が対向して配置されたときに両者の間に圧電体層５４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形である。
【００３３】
第１電極５２の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などである。第１電極５２は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００３４】
第１電極５２の機能の一つとしては、第２電極５６と一対になって、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体層５４の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。第１電極５２は、図示の例では、複数の圧電素子５０の共通電極である。第１電極５２は、例えば、配線（図示しない）を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。
【００３５】
圧電体層５４は、第１電極５２上に形成されている。圧電体層５４は、図示の例では、第１電極５２上および振動板４２上に形成されている。圧電体層５４の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。
【００３６】
圧電体層５４は、圧電材料によって形成される。そのため、圧電体層５４は、第１電極５２および第２電極５６によって電圧が印加されることで変形することができる。この変形により振動板４０，４２は、変形（屈曲）することができる。これにより、圧力発生室（流路）３２に圧力変化を生じさせることができる。
【００３７】
圧電体層５４の材質は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（例えば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）などが挙げられる。
【００３８】
第２電極５６は、圧電体層５４上に形成されている。第２電極５６は、第１電極５２に対向して配置されている。第２電極５６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。第２電極５６の平面形状は、第１電極５２に対向して配置されたときに両者の間に圧電体層５４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形である。第２電極５６の材質は、例えば、第１電極５２の材質として列挙した上記材料である。
【００３９】
第２電極５６の機能の一つとしては、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体層５４の上方に形成された上部電極）となることが挙げられる。第２電極５６は、配線５８および接続配線７２を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。
【００４０】
保護基板６０は、流路形成基板３０の上方に設けられている。図示の例では、保護基板６０は、振動板４２上、および配線５８上に接着剤１０を介して接合されている。さらに、保護基板６０は、図示はしないが、第１電極５２上に接着剤１０を介して接合されている。
【００４１】
保護基板６０の材質は、光透過性を有していれば特に限定されず、例えば、ケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス等である。保護基板６０が光透過性を有していることにより、保護基板６０を流路形成基板３０の上方に設けた後であっても、圧電素子５０を容易に確認することができる。
【００４２】
保護基板６０には、保護基板６０を厚さ方向に貫通する貫通孔６４，６６が形成されている。
【００４３】
貫通孔６４は、配線５８の端部が露出するように形成されている。露出した配線５８の端部は、貫通孔６４内を通る接続配線７２を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。また、貫通孔６４は、第１電極５２の端部が露出するように形成されている。露出した第１電極５２の端部は、貫通孔６４を通る配線（図示しない）を介して、駆動回路７０と電気的に接続されていてもよい。
【００４４】
貫通孔６６は、流路形成基板３０のリザーバー３４と連通している。すなわち、貫通孔６６は、液体の流路であり、リザーバー３４とともに、インクを一時貯留する液体貯留部を構成している。保護基板６０には、インク導入路（図示しない）が形成されており、このインク導入路から貫通孔６６にインクが供給される。
【００４５】
また、保護基板６０には、圧電素子５０を収容するための凹部６２が形成されている。すなわち、保護基板６０は、圧電素子５０を封止するための封止板として機能することができる。凹部６２の深さは、圧電素子５０を収容できる大きさであれば限定されず、例えば、２〜５μｍ程度である。保護基板６０が圧電素子５０を保護しているため、液体噴射ヘッド１００は、信頼性が高く、取り扱いが容易である。
【００４６】
駆動回路７０は、保護基板６０上に設けられている。駆動回路７０は、圧電素子５０を駆動することができる。具体的には、駆動回路７０は、第１電極５２および第２電極５６との間に電圧を印加して（駆動信号を与えて）、圧電素子５０を駆動することができる。
【００４７】
コンプライアンス基板８０は、保護基板６０上に設けられている。コンプライアンス基板８０は、封止膜８２と、固定板８４と、を有している。封止膜８２は、可撓性を有している。封止膜８２は、貫通孔６６の一方側の開口を封止している。封止膜８２としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムを用いることができる。固定板８４は、封止膜８２を固定している。固定板８４の材質は、例えば、ステンレス鋼である。
【００４８】
なお、上記の例では、液体噴射ヘッド１００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本実施形態の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００４９】
１．２． 液体噴射ヘッドの製造方法
次に、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４〜図１２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５０】
まず、保護基板６０の製造方法について説明する。
【００５１】
図４に示すように、光透過性を有する第１基板１６０の第１面１６２に、感光性を有する第１膜１１０を成膜する。第１基板１６０は、後述する工程で凹部６２、貫通孔６４，６６が形成され、保護基板６０となる。したがって、第１基板１６０の材質は、上述した保護基板６０の材質と同じである。第１基板１６０の形状は、例えば、板状である。第１膜１１０は、例えば、感光性接着剤である。第１膜１１０は、例えば、紫外線を照射することで現像液に対する溶解性が変化し、熱により硬化することができる。また、第１膜１１０は、後述する第１基板１６０をエッチングする工程で用いられるエッチング液に対して強い耐性を有していることが望ましい。第１膜１１０の材質は、例えば、感光剤が添加されたエポキシ樹脂や感光剤が添加されたポリイミド樹脂である。
【００５２】
第１膜１１０の成膜は、例えば、スピンコート法により行われる。また、第１膜１１０を成膜した後に、熱処理を行ってもよい。なお、上述した第１膜１１０の材質からなるシートを第１基板１６０の第１面１６２に貼り付けることによって、第１面１６２に第１膜１１０を成膜してもよい。
【００５３】
図５に示すように、第１基板１６０の第１面１６２とは反対側の第１基板１６０の第２面１６４に、感光性を有する第２膜１１２を成膜する。第２膜１１２は、例えば、公知のフォトレジストである。
【００５４】
第２膜１１２の成膜は、第１膜１１０と同様に行われる。また、第２膜１１２を成膜した後に、熱処理（プリベーク）を行ってもよい。これにより、第２膜１１２を固化させることができる。
【００５５】
図６に示すように、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。さらに、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第４部分１１０ｃと、第２膜１１２の第５部分１１２ｃとをともに感光させる第３光Ｌ３を照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。
【００５６】
ハーフトーンマスク１は、図６に示すように、光透過性を有する第３基板２と、第３基板２の表面に形成された遮光性を有する第３膜３と、を有している。第３膜３は、開口部３ａ，３ｃと、露光機（図示しない）の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部３ｂと、を有している。開口部３ａを通過した光が第１光Ｌ１として照射され、スリット部３ｂを通過した光が第２光Ｌ２として照射される。また、開口部３ｃと通過した光が第３光Ｌ３として照射される。なお、第１光Ｌ１と第３光Ｌ３とは、ともに開口部３ａ，３ｃを通過する光であり、第１光Ｌ１の光量と第３光Ｌ３の光量は、例えば、同じである。
【００５７】
第３基板２の材質は、光透過性を有していれば限定されず、例えば、ケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス等である。
【００５８】
開口部３ａ，３ｃは、例えば、第３膜３に形成された貫通孔である。開口部３ａは、図３に示す貫通孔６４に対応する位置および形状に形成されている。開口部３ｃは、図３に示す貫通孔６６に対応する位置および形状に形成されている。スリット部３ｂには、露光機（図示しない）の解像度より小さいスリットが形成されている。これにより、スリット部３ｂが露光機からの光Ｌの一部を遮るため、光量が開口部３ａ、３ｃより少なくなり、中間露光ができる。図示の例では、スリット部３ｂには、複数のスリットが形成されている。スリット部３ｂは、図３に示す凹部６２に対応する位置および形状に形成されている。第３膜３の材質は、例えば、遮光性を有していれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ等の金属である。
【００５９】
露光機からの光（例えば紫外線）Ｌは、開口部３ａを通過し、第１光Ｌ１として、第１膜１１０の第１部分１１０ａを照射する。そして、第１光Ｌ１は、第１基板１６０を透過し、第２膜１１２の第２部分１１２ａを照射する。そのため、第１光Ｌ１によって、第１部分１１０ａおよび第２部分１１２ａが、感光する。第１光Ｌ１は、第１面１６２の垂線に沿って下方に向かって第１膜１１０に入射する。そのため、第１部分１１０ａの直下に第２部分１１２ａが位置する。すなわち、第１部分１１０ａと第２部分１１２ａとは、第１基板１６０を挟んで対向している。
【００６０】
また、光Ｌは、スリット部３ｂを通過し、第２光Ｌ２として、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを照射する。第２光Ｌ２は、光量が少ないため、第２膜１１２では、第２膜１１２を感光させるために必要な光量が得られない。そのため、第２光Ｌ２によって、第３部分１１０ｂが感光し、第２膜１１２は感光しない。
【００６１】
また、光Ｌは、開口部３ｃを通過し、第３光Ｌ３として、第１膜１１０の第４部分１１０ｃを照射する。そして、第３光Ｌ３は、第１基板１６０を透過し、第２膜１１２の第５部分１１２ｃを照射する。そのため、第３光Ｌ３によって、第４部分１１０ｃおよび第５部分１１２ｃが、感光する。第３光Ｌ３は、第１面１６２の垂線に沿って下方に向かって第１膜１１０および第２膜１１２に入射する。そのため、第４部分１１０ｃの直下に第５部分１１２ｃが位置する。すなわち、第４部分１１０ｃと第５部分１１２ｃとは、第１基板１６０を挟んで対向している。
【００６２】
このように、ハーフトーンマスク１を用いることにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、第３部分１１０ｂ、第４部分１１０ｃ、第５部分１１２ｃを一括して露光することができる。すなわち、第１膜１１０と第２膜１１２を一括して露光することができる。第１膜１１０および第２膜１１２を露光した後に、熱処理（ポストベーク）を行ってもよい。
【００６３】
なお、ハーフトーンマスク１は、上述した構成に限定されない。例えば、全遮光膜（例えば、クロム層）および半遮光膜（例えば、酸化クロム層）を用いたハーフトーンマスクであってもよい。すなわち、スリット部３ｂに変えて、反遮光膜を設けたハーフトーンマスクを用いてもよい。
【００６４】
図７に示すように、露光された第１膜１１０および第２膜１１２を現像することにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、および第３部分１１０ｂを除去する。さらに、第４部分１１０ｃおよび第５部分１１２ｃを除去する。
【００６５】
現像は、露光された第１膜１１０および第２膜１１２を現像液に浸すことにより行われる。これにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、第３部分１１０ｂ、第４部分１１０ｃ、および第５部分１１２ｃを一括して除去することができる。現像液は、例えば、有機アルカリであるＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide)水溶液である。本工程により、第１部分１１０ａが除去されて第１面１６２の第１領域１６２ａが露出し、第２部分１１２ａが除去されて第２面１６４の第２領域１６４ａが露出し、第３部分１１０ｂが除去されて第１面１６２の第３領域１６２ｂが露出し、第４部分１１０ｃが除去されて第１面１６２の第４領域１６２ｃが露出し、第５部分１１２ｃが除去されて第２面１６４の第５領域１６４ｃが露出する。
【００６６】
図８に示すように、現像された第１膜１１０および第２膜１１２をマスクとして、第１基板１６０をエッチングすることにより、第１基板１６０に貫通孔６４，６６を形成し、かつ第１基板１６０の第１面１６２に凹部６２を形成する。
【００６７】
エッチングは、第１基板１６０をエッチング液に浸すことにより行われる。エッチング液は、例えば、フッ化水素酸である。このエッチングでは、第１基板１６０が、第１面１６２の第１領域１６２ａおよび第２面１６４の第２領域１６４ａからエッチングされ、貫通孔６４が形成される。また、第１基板１６０が、第１面１６２の第３領域１６２ｂからエッチングされ、凹部６２が形成される。また、第１基板１６０が、第１面１６２の第４領域１６２ｃ、および第２面１６４の第５領域１６４ｃからエッチングされ、貫通孔６６が形成される。
【００６８】
なお、凹部６２の深さは、例えば、以下のようにして調整できる。まず、第１基板１６０をエッチング液に浸す。そして、凹部６２が所望の深さになったときに、凹部６２をエッチング液に対して耐性のある膜（図示しない）で覆う。その後、第２領域１６４ａおよび第５領域１６４ｃからエッチングを進め、貫通孔６４，６６を形成する。
【００６９】
図９に示すように、第２膜１１２を除去する。なお、第１膜１１０は、後述する工程において、接着剤１０として用いられるため、本工程において、除去しない。
【００７０】
以上の工程により、保護基板６０を製造することができる。
【００７１】
図１０に示すように、第２基板１３０上に振動板４０，４２、および圧電素子５０を形成する。第２基板１３０は、後述する工程において、液体の流路３２，３４，３６が形成され、流路形成基板３０となる。
【００７２】
振動板４０は、例えば、シリコンからなる第２基板１３０を熱酸化処理することにより形成される。振動板４２は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。
【００７３】
圧電素子５０の製造方法について説明する。
【００７４】
まず、振動板４２上に第１電極５２を、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより導電層（図示せず）を成膜し、該導電層をパターニングすることによって形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。
【００７５】
次に、第１電極５２上に、圧電体層（図示しない）を成膜する。圧電体層は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法により成膜される。より具体的には、圧電体の前駆体層をスピンコートで成膜し、酸素雰囲気中で７５０℃程度で焼成することにより、前駆体層を結晶化させる。この成膜・焼成工程を複数回繰り返すことにより、所望の膜厚を有する圧電体層を得ることができる。
【００７６】
次に、圧電体層上に第２電極層を成膜する。第２電極層は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により成膜される。次に、圧電体層上に、所望の形状を有するレジストを形成し、第２電極層および圧電体層をエッチングする。これにより、圧電体層５４、および第２電極５６が形成される。
【００７７】
以上の工程により、圧電素子５０を製造することができる。
【００７８】
次に、第２電極５６上、圧電体層５４の側方、振動板４２上にわたって配線５８を形成する。配線５８は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより導電層（図示せず）を成膜し、該導電層をパターニングすることによって形成される。
【００７９】
図１１に示すように、第２基板１３０に圧力発生室３２、供給口３６、およびリザーバー３４を形成する。すなわち、第２基板１３０に流路を形成する。
【００８０】
圧力発生室３２、リザーバー３４、供給口３６の形成は、例えば、高濃度アルカリ水溶液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）により行われる。エッチングは、第２基板１３０の所定の領域を、その厚さ方向に振動板４０が露出するまでエッチング除去することにより行われる。このとき、例えば、振動板４０をエッチングストッパーとして用いてもよい。
【００８１】
図１２に示すように、第２基板１３０の下に、圧力発生室（流路）３２に連通するノズル孔２２が形成されたノズル板２０を設ける。
【００８２】
具体的には、ノズル孔２２が形成されたノズル板２０を、ノズル孔２２が圧力発生室３２に対応するように位置合わせし、その状態で接合する。ノズル板２０の接合は、例えば接着剤による接着法や、融着法などを用いることができる。ノズル孔２２は、例えば、プレス加工等により形成することができる。
【００８３】
図３に示すように、第１基板１６０と、圧電素子５０が形成された第２基板１３０とを、凹部６２に圧電素子５０が収容されるように接着して圧電素子５０を封止する。本工程では、第１膜１１０（接着剤１０）を介して、第１基板１６０（保護基板６０）と第２基板１３０（流路形成基板３０）とが接着される。
【００８４】
なお、ここでは、図１２に示すノズル板２０を設けてから、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着したが、圧電素子５０を第２基板１３０に形成した後に、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着し、その後、第２基板１３０に圧力発生室３２、供給口３６、リザーバー３４を形成し、ノズル板２０を設けてもよい。
【００８５】
第１基板１６０と第２基板１３０とは、圧電素子５０が凹部６２に収容され、配線５８の端部が貫通孔６４内で露出し、貫通孔６６とリザーバー３４とが連通するように接着される。接着は、接着剤１０を用いて行われる。本工程では、接着剤１０を介して、保護基板６０を、振動板４２上、配線５８上、第１電極５２上に接着する。接着剤１０の硬化は、例えば、熱処理により行われる。
【００８６】
次に、保護基板６０上に駆動回路７０を接合する。
【００８７】
次に、貫通孔６４を通る接続配線７２を介して、圧電素子５０と駆動回路７０とを電気的に接続する。本工程は、例えば、ワイヤーボンディング等により行われる。具体的には、例えば、まず、接続配線７２の一方の端を駆動回路７０に接続する。そして、接続配線７２を貫通孔６４に挿し込み、配線５８の端部に接続する。このようにして、圧電素子５０と駆動回路７０とを電気的に接続する。
【００８８】
次に、保護基板６０上にコンプライアンス基板８０を接合する。
【００８９】
以上の工程により、液体噴射ヘッド１００を製造することができる。
【００９０】
液体噴射ヘッド１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９１】
液体噴射ヘッド１００の製造方法では、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。これにより、保護基板６０を製造する工程において、第１膜１１０および第２膜１１２を一括して露光することができるため、従来よりもフォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。したがって、保護基板６０を効率よく製造することができる。
【００９２】
液体噴射ヘッド１００の製造方法では、圧電素子５０を封止する工程において、第１膜１１０を介して、第１基板１６０と第２基板１３０とが接着される。すなわち、第１膜１１０は、第１基板１６０をエッチングするためのマスクとしての機能と、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着するための接着剤１０としての機能とを有している。そのため、第１膜１１０を形成することで、例えば、第１基板１６０をエッチングするためのマスクを形成する工程、および接着剤１０を成膜・パターニングする工程を省くことができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００９３】
液体噴射ヘッド１００の製造方法では、ハーフトーンマスク１は、光透過性を有する第３基板２と、第３基板２の表面に形成された遮光性を有する第３膜３と、を有し、第３膜３は、開口部３ａと、露光機の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部３ｂと、を有し、開口部３ａを通過した光が第１光Ｌ１として照射され、スリット部３ｂを通過した光が第２光Ｌ２として照射される。これにより、第１膜１１０および第２膜１１２を一括して露光することができる。したがって、例えば、製造工程を簡略化することができる。
【００９４】
１．３． 液体噴射ヘッドの製造方法の変形例
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の製造方法の変形例について説明する。以下、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００９５】
上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法では、第１膜１１０が感光性を有する接着剤であったが、第１膜１１０は、接着剤でなくてもよい。第１膜１１０は、例えば、第２膜１１２と同様の材質であってもよい。すなわち、第１膜１１０は、公知のフォトレジストであってもよい。
【００９６】
これにより、図９に示す、第２膜１１２を除去する工程では、図示はしないが、第１膜１１０も除去される。そして、第１基板１６０と第２基板１３０とを接着する工程（図３参照）では、第１基板１６０の所定の領域に接着剤１０を形成し、その後、この接着剤１０を介して、第１基板１６０と第２基板１３０とが接着される。
【００９７】
２． 第２実施形態
２．１． 液体噴射ヘッドの構成
次に、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００を模式的に示す平面図である。図１４は、液体噴射ヘッド２００を模式的に示す断面図である。なお、図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。以下、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００において、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
液体噴射ヘッド２００では、保護基板６０に複数の凹部２６０が設けられている。凹部２６０の深さは、例えば、１〜３μｍ程度である。この凹部２６０には、接着剤１０が埋め込まれている。保護基板６０は、この接着剤１０を介して、流路形成基板３０と接着されている。接着剤１０は、例えば、振動板４２上、配線５８上、第１電極５２上に位置している。接着剤１０の高さは、例えば、圧電素子５０の高さよりも大きく、例えば、３〜１０μｍ程度である。これにより、保護基板６０に凹部６２（図３参照）を設けることなく、圧電素子５０を封止することができる。
【００９９】
圧電素子５０は、接着剤１０と保護基板６０とによって囲まれた空間２６２に配置されている。圧電素子５０は、図１３に示すように、平面視において、周囲を接着剤１０に囲まれている。
【０１００】
２．２． 液体噴射ヘッドの製造方法
次に、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１５〜図１８は、液体噴射ヘッド２００の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１０１】
図１５に示すように、光透過性を有する第１基板１６０の第１面１６２に、感光性を有する第１膜１１０を成膜する。次に、第１基板１６０の第１面１６２とは反対側の第１基板１６０の第２面１６４に、感光性を有する第２膜１１２を成膜する。第１膜１１０および第２膜１１２は、例えば、公知のフォトレジストである。
【０１０２】
図１６に示すように、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第１部分１１０ａおよび第２膜１１２の第２部分１１２ａをともに感光させる第１光Ｌ１と、第１膜１１０の第３部分１１０ｂを感光させる第２光Ｌ２とを照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。さらに、ハーフトーンマスク１を用いて、第１膜１１０の第４部分１１０ｃと、第２膜１１２の第５部分１１２ｃとをともに感光させる第３光を照射し、第１膜１１０および第２膜１１２を露光する。
【０１０３】
ハーフトーンマスク１のスリット部３ｂは、図１４に示す凹部２６０に対応する位置および形状に形成されている。
【０１０４】
次に、露光された第１膜１１０および第２膜１１２を現像することにより、第１部分１１０ａ、第２部分１１２ａ、および第３部分１１０ｂを除去する。さらに、第４部分１１０ｃおよび第５部分１１２ｃを除去する。
【０１０５】
図１７に示すように、現像された第１膜１１０および第２膜１１２をマスクとして、第１基板１６０をエッチングすることにより、第１基板１６０に貫通孔６４，６６を形成し、かつ第１基板１６０の第１面１６２に凹部２６０を形成する。
【０１０６】
次に、第１膜１１０および第２膜１１２を除去する。
【０１０７】
次に、第２基板１３０上に圧電素子５０を形成する工程、第２基板１３０に圧力発生室３２、供給口３６、およびリザーバー３４を形成する工程、ノズル孔２２が形成されたノズル板２０を設ける工程を、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法と同様に行う。
【０１０８】
図１８に示すように、凹部２６０に接着剤１０を塗布する。接着剤１０の塗布は、例えば、液滴吐出法を用いて行われる。液滴吐出法としては、例えば、ディスペンサを用いる方法や、インクジェット法が挙げられる。液滴吐出法は、接着剤１０を液滴として、凹部２６０に供給する。液滴吐出法によれば、接着剤１０の形状を液滴の単位で制御できる。さらに、マスクを用いることなく、接着剤１０を所望の領域に塗布することができる。
【０１０９】
本工程では、凹部２６０に接着剤１０を塗布することにより、接着剤１０の広がりを制御することができ、より確実に接着剤を所望の領域に形成することができる。接着剤１０としては、例えば、熱によって硬化する熱硬化型の接着剤、または、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。
【０１１０】
図１４に示すように、接着剤１０を介して、第１基板１６０と、圧電素子５０が形成された第２基板１３０とを接着して、圧電素子５０を封止する。
【０１１１】
接着は、接着剤１０を用いて行われる。本工程では、接着剤１０を介して、保護基板６０を、振動板４２上、配線５８上、第１電極５２上に接着する。接着剤１０の硬化は、例えば、熱処理、または紫外線を照射することにより行われる。
【０１１２】
次に、保護基板６０上に駆動回路７０およびコンプライアンス基板８０を接合する工程、貫通孔６４を通る接続配線７２を介して、圧電素子５０と駆動回路７０とを電気的に接続する工程を、上述した液体噴射ヘッド１００の製造方法と同様に行う。
【０１１３】
以上の工程により、液体噴射ヘッド２００を製造することができる。
【０１１４】
液体噴射ヘッド２００の製造方法は、以下の特徴を有する。
【０１１５】
液体噴射ヘッド２００の製造方法では、第１基板１６０の第１面１６２に凹部２６０を形成し、凹部２６０に接着剤１０を塗布する。これにより、接着剤１０の広がりを制御することができ、より確実に接着剤を所望の領域に形成することができる。
【０１１６】
液体噴射ヘッド２００の製造方法では、接着剤１０を塗布する工程が、液滴吐出法を用いて行われる。液滴吐出法によれば、接着剤１０の形状を液滴の単位で制御できる。さらに、マスクを用いることなく、接着剤１０を所望の領域に塗布することができる。したがって、容易に接着剤１０を所望の領域に塗布することができる。
【０１１７】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１１８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１９】
Ｌ 光、Ｌ１ 第１光、Ｌ２ 第２光、Ｌ３ 第３光、１ ハーフトーンマスク、
２ 第３基板、３ 第３膜、３ａ，３ｃ 開口部、３ｂ スリット部、１０ 接着剤、
２０ ノズル板、２２ ノズル孔、３０ 流路形成基板、３２ 圧力発生室、
３４ リザーバー、３６ 供給口、４０，４２ 振動板、５０ 圧電素子、
５２ 第１電極、５４ 圧電体層、５６ 第２電極、５８ 配線、６０ 保護基板、
６２ 凹部、６４，６６ 貫通孔、７０ 駆動回路、７２ 接続配線、
８０ コンプライアンス基板、８２ 封止膜、８４ 固定板、１００ 液体噴射ヘッド、１１０ 第１膜、１１０ａ 第１部分、１１０ｂ 第３部分、１１０ｃ 第４部分、
１１２ 第２膜、１１２ａ 第２部分、１１２ｃ 第５部分、１３０ 第２基板、
１６０ 第１基板、１６２ 第１面、１６２ａ 第１領域、１６４ａ 第２領域、
１６２ｂ 第３領域、１６２ｃ 第４領域、１６４ｃ 第５領域、１６４ 第２面、
２００ 液体噴射ヘッド、２６０ 凹部、２６２ 空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを、前記凹部に前記圧電素子が収容されるように接着して前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１膜は、感光性接着剤であり、
前記圧電素子を封止する工程では、前記第１膜を介して、前記第１基板と前記第２基板とが接着される、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ハーフトーンマスクは、
光透過性を有する第３基板と、
前記第３基板の表面に形成された遮光性を有する第３膜と、
を有し、
前記第３膜は、
開口部と、
露光機の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部と、
を有し、
前記開口部を通過した光が、前記第１光として照射され、
前記スリット部を通過した光が、前記第２光として照射される、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２基板に流路を形成する工程と、
前記流路に連通するノズル孔が形成されたノズル板を設ける工程と、
をさらに含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記凹部に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を介して、前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを接着して、前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記接着剤を塗布する工程は、液滴吐出法を用いて行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを、前記凹部に前記圧電素子が収容されるように接着して前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１膜は、感光性接着剤であり、
前記圧電素子を封止する工程では、前記第１膜を介して、前記第１基板と前記第２基板とが接着される、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ハーフトーンマスクは、
光透過性を有する第３基板と、
前記第３基板の表面に形成された遮光性を有する第３膜と、
を有し、
前記第３膜は、
開口部と、
露光機の解像度より小さいスリットが形成されたスリット部と、
を有し、
前記開口部を通過した光が、前記第１光として照射され、
前記スリット部を通過した光が、前記第２光として照射される、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２基板に流路を形成する工程と、
前記流路に連通するノズル孔が形成されたノズル板を設ける工程と、
をさらに含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
光透過性を有する第１基板の第１面に、感光性を有する第１膜を成膜する工程と、
前記第１面とは反対側の前記第１基板の第２面に、感光性を有する第２膜を成膜する工程と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記第１膜の第１部分および前記第２膜の第２部分をともに感光させる第１光と、前記第１膜の第３部分を感光させる第２光とを照射し、前記第１膜および前記第２膜を露光する工程と、
露光された前記第１膜および前記第２膜を現像することにより、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分を除去する工程と、
現像された前記第１膜および前記第２膜をマスクとして、前記第１基板をエッチングすることにより、前記第１基板に貫通孔を形成し、かつ前記第１基板の前記第１面に凹部を形成する工程と、
前記凹部に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を介して、前記第１基板と、圧電素子が形成された第２基板とを接着して、前記圧電素子を封止する工程と、
前記貫通孔を通る接続配線を介して、前記圧電素子と駆動回路とを電気的に接続する工程と、
を含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記接着剤を塗布する工程は、液滴吐出法を用いて行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【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１７】
【図１８】
【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１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１８７８９１（Ｐ２０１２−１８７８９１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５１７６（Ｐ２０１１−５５１７６）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【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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