專(zhuān)利名稱(chēng)：液滴噴出頭、液滴噴出裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液滴噴出頭的制造方法、以及具有液滴噴出頭的液滴噴出裝置等。
背景技術(shù)：
液滴噴出方式(作為代表性的方式，有為了噴出墨水并進(jìn)行打印而使用的噴墨法)無(wú)論家庭用途、工業(yè)用途，在任意領(lǐng)域的印刷(打印)中使用。液滴噴出方式是把微細(xì)加工元件即具有多個(gè)噴嘴的液滴噴出頭與對(duì)象物之間相對(duì)移動(dòng)，在對(duì)象物的給定位置噴出液體的方式。近年，在制作使用液晶(Liquid Crystal)的顯示裝置時(shí)的濾色器、使用有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光(Organic Electroluminescence以下稱(chēng)作OEL)元件的顯示基板、DNA等生物體分子的微型陣列等的制造中使用。
作為實(shí)現(xiàn)液滴噴出方式的噴出頭，有存儲(chǔ)噴出液體的噴出室的至少一面的壁(這里為底壁。該壁與其它壁一體形成，但是以下把該壁稱(chēng)作振動(dòng)板)撓曲，形狀變化，使振動(dòng)板撓曲，提高噴出室內(nèi)的壓力，從與噴出室連通的噴嘴噴出液滴的噴出頭。而且，作為制造這樣的液滴噴出頭時(shí)的材料，例如使用玻璃基板、硅基板。而且，在各基板上進(jìn)行構(gòu)件形成，層疊，接合，進(jìn)行制造(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
液滴噴出頭的噴嘴存在越來(lái)越高密度化的傾向，但是如果噴嘴間隔變窄，噴出室也變窄。因此，某噴出室的振動(dòng)對(duì)相鄰的噴出室內(nèi)的液體帶來(lái)影響。如果要抑制該影響，就有必要降低噴出室的高度。因此，以往提出在獨(dú)立的基板上(以下稱(chēng)作存儲(chǔ)基板)形成與成為噴出室的構(gòu)件在相同的基板上形成的稱(chēng)作存儲(chǔ)部的成為公共液室的部分，并在形成成為噴出室的部分的基板上層疊的構(gòu)造，正在實(shí)現(xiàn)。
特開(kāi)2003-170604號(hào)公報(bào)在制造上述的構(gòu)造的液滴噴出頭時(shí)，向存儲(chǔ)基板的構(gòu)件形成使用干蝕刻法，但是只用干蝕刻法時(shí)，如果考慮加工時(shí)間、一次能進(jìn)行的基板的個(gè)數(shù)等，則在提高生產(chǎn)能力這方面上存在界限。此外，在存儲(chǔ)基板上形成通孔(孔)，但是如果在基板上有通孔，就無(wú)法確保充滿(mǎn)固定搭載基板的支撐臺(tái)的基板冷卻用氣體的密封。因此必須準(zhǔn)備支撐基板。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，解決以上的問(wèn)題，通過(guò)進(jìn)一步高效制作精度高的存儲(chǔ)基板，取得實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力的改善、成品率高的液滴噴出頭、液滴噴出裝置及其制造方法。
本發(fā)明的液滴噴出頭至少包括噴嘴基板，具有多個(gè)把液體作為液滴噴出的噴嘴孔；腔基板，具有對(duì)液體加壓的振動(dòng)板，并且具有多個(gè)與噴嘴孔一起成為噴出室的一部分的第一凹部；存儲(chǔ)基板，在底面上具有與各噴出室連通的多個(gè)供給口，并且具有成為存儲(chǔ)對(duì)多個(gè)第一凹部供給的液體的存儲(chǔ)部的第二凹部；分別使多個(gè)噴出室和多個(gè)噴嘴孔連通的多個(gè)噴嘴連通孔；以及在與腔基板的接觸面一側(cè)成為噴出室的一部分的多個(gè)第三凹部；腔基板和存儲(chǔ)基板接合，由第一凹部和第三凹部形成噴出室。
根據(jù)本發(fā)明，在存儲(chǔ)基板上設(shè)置成為噴出室的一部分的第三凹部，所以能在腔基板上形成的第一凹部的容積上加上第三凹部的容積，能擴(kuò)大噴出室的容積。據(jù)此，能降低液滴噴出頭全體的流道阻力，噴嘴的密度提高，能取得噴出特性更良好的液滴噴出頭。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板以硅為材料。
根據(jù)本發(fā)明，能使用蝕刻等、半導(dǎo)體制造工藝、MEMS(Micro ElectroMechanical System)中的微細(xì)加工技術(shù)制造存儲(chǔ)基板。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板是表面為(100)面方位的單晶硅基板。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)存儲(chǔ)基板使用表面為(100)面方位的硅基板，所以在形成成為存儲(chǔ)部的第二凹部的濕蝕刻步驟中，偏差少，能均勻地對(duì)基板表面進(jìn)行平均的蝕刻，能把對(duì)各噴出室供給液體的供給口的孔的長(zhǎng)度分別控制在相同的長(zhǎng)度。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的第三凹部相對(duì)于第一凹部，高度為0.8～1.0倍，寬度為0.3～0.5倍。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)適當(dāng)?shù)卮_定第一凹部和第三凹部的高度以及寬度的關(guān)系，不產(chǎn)生串?dāng)_，能擴(kuò)大容積，降低流道阻力，并且能提高噴出性能。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，噴嘴連通孔與第三凹部連通，形成多級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)檫B通形成噴嘴連通孔與第三凹部，所以不損害噴出室中的液體流，能降低流道阻力。在不連續(xù)時(shí)，通過(guò)調(diào)整分隔的部分的高度，能進(jìn)行噴出性能的控制。
此外，本發(fā)明的液滴噴出裝置搭載所述的液滴噴出頭。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在存儲(chǔ)基板上形成的第三凹部，擴(kuò)大噴出室的容積，所以能取得基于噴出特性好的液滴噴出頭的液滴噴出裝置。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法在基板上通過(guò)濕蝕刻，加工形成成為存儲(chǔ)對(duì)多個(gè)具有把液體加壓的振動(dòng)板的噴出室供給液體的存儲(chǔ)部的凹部；在基板上通過(guò)干蝕刻，加工形成成為各噴出室和存儲(chǔ)部之間的流道的供給口、成為各噴出室和把液體作為液滴噴出的各噴嘴之間的流道的噴嘴連通孔以及成為各噴出室的一部分的多個(gè)凹部，并制作存儲(chǔ)基板。
根據(jù)本發(fā)明，在制作液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板時(shí)，通過(guò)濕蝕刻在基板上形成成為存儲(chǔ)部的凹部，用干蝕刻形成其他部分，所以能縮短成為蝕刻面積大的存儲(chǔ)部的部分的加工時(shí)間。此外，也能一度對(duì)多個(gè)基板(晶片)進(jìn)行濕蝕刻，所以能進(jìn)一步縮短步驟時(shí)間，提高生產(chǎn)能力。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法在基板上通過(guò)干蝕刻，加工形成成為多個(gè)具有把液體加壓的振動(dòng)板的噴出室和存儲(chǔ)對(duì)多個(gè)噴出室供給的液體的存儲(chǔ)部之間的流道的供給口以及成為各噴出室的一部分的多個(gè)凹部；用基于激光的加工，將成為各噴出室和各噴嘴之間的流道的噴嘴連通孔的部分形成引導(dǎo)孔后，通過(guò)濕蝕刻在基板上加工形成噴嘴連通孔和成為存儲(chǔ)部的凹部，并制作存儲(chǔ)基板，其中，各噴嘴將液體作為液滴噴出。
根據(jù)本發(fā)明，形成基于激光加工的引導(dǎo)孔，使與噴嘴連通孔對(duì)應(yīng)的部分貫通，用濕蝕刻形成該部分和成為存儲(chǔ)部的凹部，所以與用干蝕刻形成噴嘴連通孔時(shí)相比，能縮短步驟時(shí)間，抑制成本。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法以氧化硅為蝕刻掩模，除去進(jìn)行最深蝕刻的部位的蝕刻掩模，并進(jìn)行干蝕刻，除去進(jìn)行其次深的蝕刻的部位的蝕刻掩模，并進(jìn)行干蝕刻，按照蝕刻從深到淺的順序重復(fù)進(jìn)行干蝕刻，使蝕刻深度不同，并在基板上進(jìn)行多級(jí)的形成加工。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)濕熱氧化等，形成基于氧化硅的蝕刻掩模，對(duì)于一度形成的蝕刻掩模，通過(guò)構(gòu)圖等除去在各步驟中進(jìn)行蝕刻的部分，進(jìn)行蝕刻，所以用少的步驟就能制造基于不同深度的多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)基板。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法對(duì)抗蝕劑掩模，除去進(jìn)行最深蝕刻的部位的抗蝕劑掩模，并進(jìn)行干蝕刻，除去進(jìn)行其次深的蝕刻的部位的抗蝕劑掩模，并進(jìn)行干蝕刻，按照蝕刻從深到淺的順序重復(fù)進(jìn)行干蝕刻，使蝕刻深度不同，在基板上進(jìn)行多級(jí)的形成加工。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于一度形成的抗蝕劑掩模，通過(guò)構(gòu)圖等除去在各步驟中進(jìn)行蝕刻的部分，并進(jìn)行蝕刻，所以用少的步驟就能制造基于不同深度的多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)基板。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法用非接觸型的曝光裝置進(jìn)行在基板上形成抗蝕劑掩模時(shí)的抗蝕劑的曝光。
根據(jù)本發(fā)明，與使曝光用的掩模與基板緊貼，進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)相比，能減少對(duì)抗蝕劑的物理?yè)p傷。特別是在本發(fā)明中，對(duì)同一抗蝕劑掩模進(jìn)行多次構(gòu)圖，所以在使掩模緊貼時(shí)，物理?yè)p傷積蓄下去，但是這時(shí)不用擔(dān)心。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法中，以鏡面投影式光刻機(jī)作為非接觸型的曝光裝置。
根據(jù)本發(fā)明，用鏡面投影式光刻機(jī)進(jìn)行曝光，所以能用廉價(jià)的裝置進(jìn)行曝光，降低制造成本。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法中，以逐次移動(dòng)式曝光裝置作為非接觸型的曝光裝置。
根據(jù)本發(fā)明，使用能進(jìn)行縮小曝光的逐次移動(dòng)式曝光裝置進(jìn)行曝光，所以能以高精度進(jìn)行對(duì)位、構(gòu)圖。尤其是因?yàn)檫M(jìn)行多次構(gòu)圖，所以能抑制各構(gòu)圖之間能產(chǎn)生的位置偏移。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法中，在干蝕刻步驟的基板上，在與固定搭載基板的支撐臺(tái)相對(duì)的面上形成防止對(duì)所述支撐臺(tái)具有的凹部輸送的基板冷卻用氣體的泄漏的膜后，使基板貫通，形成噴嘴連通孔。
根據(jù)本發(fā)明，在基板上形成防止基板冷卻用氣體的泄漏的膜后，使基板貫通，所以不用準(zhǔn)備防止泄漏的構(gòu)件，就能防止基板冷卻用氣體從貫通的孔泄漏。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法中，用硅基板的熱氧化形成防止基板冷卻用氣體的泄漏的膜。
根據(jù)本發(fā)明，同時(shí)用熱氧化形成完成作為蝕刻掩模的任務(wù)的氧化膜、完成蝕刻停止以及防止基板冷卻用氣體的泄漏的任務(wù)的氧化膜，所以沒(méi)必要重新形成防止基板冷卻用氣體的泄漏的膜，能抑制步驟數(shù)量和成本。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法在制作存儲(chǔ)基板后，研削或研磨存儲(chǔ)基板，使其變?yōu)樗璧暮穸取?br> 根據(jù)本發(fā)明，即使是口徑大型化的硅基板，也能使用能穩(wěn)定處理等的厚度的硅基板，消除制作時(shí)的硅基板加工的處理等引起的破裂，能提高成品率。此外，沒(méi)必要從開(kāi)始就把硅基板加工為與存儲(chǔ)基板一致的厚度，所以能使用廉價(jià)的規(guī)格品的硅基板制作存儲(chǔ)基板，能抑制材料成本。該方法是能應(yīng)對(duì)液滴噴出頭(存儲(chǔ)基板)的進(jìn)一步薄型化的方法，能容易進(jìn)行規(guī)格變更等。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭的制造方法將用所述的方法制作的存儲(chǔ)基板、具有用于使振動(dòng)板工作的電極的電極基板、具有成為多個(gè)噴出室的凹部的腔基板、和具有多個(gè)噴嘴的噴嘴基板按照電極基板、腔基板、存儲(chǔ)基板、和噴嘴基板的順序?qū)盈B，并接合。
根據(jù)本發(fā)明，將用所述的方法制作的存儲(chǔ)基板與電極基板、腔基板、存儲(chǔ)基板、和噴嘴基板接合，制造液滴噴出頭，所以在制造存儲(chǔ)基板時(shí)，不僅是干蝕刻，還并用濕蝕刻，能縮短步驟時(shí)間，進(jìn)一步減少步驟，抑制成本，制造4層構(gòu)造的液滴噴出頭。
此外，本發(fā)明的液滴噴出裝置的制造方法應(yīng)用所述的液滴噴出頭的制造方法，來(lái)制造液滴噴出裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在制造存儲(chǔ)基板時(shí)，并用濕蝕刻，能縮短步驟時(shí)間，步驟減少，能制造基于抑制成本的液滴噴出頭的液滴噴出裝置。


下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖。
圖1是分解表示實(shí)施例1的液滴噴出頭的圖。
圖2是液滴噴出頭的剖視圖。
圖3是表示噴出室第一凹部12a和噴出室第二凹部12b的關(guān)系的圖。
圖4是表示實(shí)施例1的存儲(chǔ)基板4的制造步驟(其1)的圖。
圖5是表示實(shí)施例1的存儲(chǔ)基板4的制造步驟(其2)的圖。
圖6是表示干蝕刻裝置的一例的圖。
圖7是表示實(shí)施例2的存儲(chǔ)基板4的制造步驟(其1)的圖。
圖8是表示實(shí)施例2的存儲(chǔ)基板4的制造步驟(其2)的圖。
圖9是表示非接觸型的曝光裝置的概略的圖。
圖10是表示實(shí)施例3的存儲(chǔ)基板4的制造步驟的圖。
圖11是表示實(shí)施例4的存儲(chǔ)基板4的制造步驟(其1)的圖。
圖12是表示實(shí)施例4的存儲(chǔ)基板4的制造步驟(其2)的圖。
圖13是硅基板101和支撐基板110的接合、剝離步驟的圖。
圖14是使用液滴噴出頭的液滴噴出裝置的外觀圖。
圖15是表示液滴噴出裝置的主要構(gòu)成部件的一例的圖。
符號(hào)的說(shuō)明。
1-液滴噴出頭；2-電極基板；3-腔基板；4-存儲(chǔ)基板；5-噴嘴基板；6-凹部；7-個(gè)別電極；8-引導(dǎo)部；9-端子部；10-液體供給孔；10a、10b、10c-通孔；11-振動(dòng)板；12-噴出室；12a-噴出室第一凹部；12b-噴出室第二凹部；13-存儲(chǔ)部；13a-存儲(chǔ)凹部；14-供給口；15-噴嘴連通孔；16-噴嘴孔；17-密封材料；18-絕緣膜；19-公共電極端子；41-硅基板；42、43-蝕刻掩模；44-液體保護(hù)膜；50-干蝕刻裝置；51-室；52-陰極；53-陽(yáng)極；54-供給管；55-排氣管；56-凹部；57-氣體供給部件；58-電力供給部件；71-硅基板；72-抗蝕劑掩模；73、74-蝕刻掩模；75-液體保護(hù)膜；80-曝光裝置；81-光源；82-反射鏡部；83-聚光透鏡部；84-曝光用掩模；85-光學(xué)系統(tǒng)部件；86-支撐基板；91-蝕刻掩模；92-引導(dǎo)孔；93-液體保護(hù)膜；101-硅基板；102、103-蝕刻掩模；104-液體保護(hù)膜；110-支撐基板；111-UV硬化型接合層；112-兩面膠帶；113-輥；114-真空吸附夾具；120-打印機(jī)；121-磁鼓；122-液滴噴出頭；123-壓紙輥；124-進(jìn)給絲杠；125-皮帶；126-電機(jī)；127-打印控制部件；130-打印紙。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1是分解表示本發(fā)明實(shí)施例1的液滴噴出頭的圖。此外，圖2是液滴噴出頭的剖視圖。圖1和圖2表示液滴噴出頭的一部分(須指出的是，圖示構(gòu)成構(gòu)件，為了容易觀察，包含圖1、圖2，在以下的各附圖中，有時(shí)各構(gòu)成構(gòu)件的尺寸關(guān)系與實(shí)際不同。此外圖的上方為上，下方為下，進(jìn)行說(shuō)明)。
如圖1所示，從下按順序?qū)盈B電極基板2、腔基板3、存儲(chǔ)基板4以及噴嘴基板5等4個(gè)基板，構(gòu)成本實(shí)施例的液滴噴出頭。這里，電極基板2和腔基板3由陽(yáng)極接合而接合。此外，腔基板3和存儲(chǔ)基板4、存儲(chǔ)基板4和噴嘴基板5使用環(huán)氧樹(shù)脂等接合劑接合。
電極基板2以厚度約1mm的例如硼硅酸類(lèi)的耐熱硬質(zhì)玻璃等的基板作為主要材料。在本實(shí)施例中，為玻璃基板，但是也能把單晶硅作為基板。在電極基板2的表面，按照成為后面描述的腔基板3的噴出室12的噴出室第一凹部12a(第一凹部)，形成具有例如深度約0.3μm的多個(gè)凹部6。然后在凹部6的內(nèi)側(cè)(特別是底部)，與各噴出室12(振動(dòng)板11)相對(duì)設(shè)置成為固定電極的個(gè)別電極7，進(jìn)一步一體設(shè)置引導(dǎo)部8和端子部9(以下只要沒(méi)必要區(qū)別，就把它們合稱(chēng)為個(gè)別電極7)。在振動(dòng)板11和個(gè)別電極7之間由凹部6形成振動(dòng)板11能撓曲(變位)的一定間隙(空隙)。例如通過(guò)濺射法，在凹部6的內(nèi)側(cè)以0.1μm的厚度形成ITO(Indium TinOxide氧化銦錫)膜，從而形成個(gè)別電極7。在電極基板2上，還設(shè)置成為在別處也取入從外部的容器(未圖示)供給的液體的流道的液體供給孔10的一部分的通孔10a。
腔基板3把單晶硅基板(以下稱(chēng)作硅基板)作為主要材料。在腔基板3上形成成為噴出室12的噴出室第一凹部12a(底壁成為可動(dòng)電極的振動(dòng)板11)。在腔基板3的下表面(與電極基板2相對(duì)的面)上，使用等離子體CVD(Chemical Vapor Deposition也稱(chēng)作TEOS-pCVD)法，形成0.1μm的用于把振動(dòng)板11和個(gè)別電極7之間電絕緣的TEOS膜(這里，指使用Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷(硅酸乙基)形成的SiO2膜)即絕緣膜18。這里，絕緣膜18為T(mén)EOS膜，但是例如可以使用Al2O3(氧化鋁)等。這里，在腔基板3上設(shè)置成為液體供給孔10的通孔10b(與通孔10a、通孔10c連通)。此外，密封材料17把間隙與外界氣體遮斷，用于防止水分、異物進(jìn)入間隙。進(jìn)一步具有成為從外部的電力供給部件(未圖示)對(duì)基板(振動(dòng)板11)供給與個(gè)別電極7相反極性的電荷時(shí)的端子的公共電極端子19。
存儲(chǔ)基板4把硅基板作為主要材料。在本實(shí)施例中，使用表面為(100)面方位的硅基板。在存儲(chǔ)基板4上形成成為對(duì)各噴出室12供給液體的存儲(chǔ)部(公共液室)13的存儲(chǔ)凹部13a(第二凹部)。此外，在存儲(chǔ)凹部13a的底面設(shè)置成為液體供給孔10的通孔10c(與通孔10a、通孔10b連通)。此外，與各噴出室12的位置匹配形成用于從存儲(chǔ)部13向各噴出室12供給液體的供給口14。這里，關(guān)于一個(gè)噴出室12，設(shè)置3個(gè)供給口14，但是可以使供給口14為一個(gè)，按照該部分把噴出室第二凹部12b變長(zhǎng)。進(jìn)一步在各噴出室12和噴嘴基板5上設(shè)置的噴嘴孔16之間，與各噴嘴孔16(各噴出室12)匹配，設(shè)置成為把由噴出室12加壓的液體向噴嘴孔16輸送的流道的多個(gè)噴嘴連通孔15。
而且，本實(shí)施例的存儲(chǔ)基板4在與腔基板3的接合面一側(cè)，具有形成在腔基板3上的噴出室第一凹部12a、和構(gòu)成噴出室12的一部分的噴出室第二凹部12b(第三凹部)。這里，為了分隔噴出室第二凹部12b和噴嘴連通孔15，剩下硅基板的一部分，但是在本實(shí)施例中，為了使液體流良好，進(jìn)一步降低流道阻力，把分隔噴出室第二凹部12b和噴嘴連通孔15連通，一體形成。
關(guān)于噴嘴基板5，也把硅基板作為主要材料。在噴嘴基板5上形成多個(gè)噴嘴孔16。各噴嘴孔16把從各噴嘴連通孔15輸送的液體作為液滴向外部噴出。如果以多級(jí)形成噴嘴孔16，就能期待噴出液滴時(shí)的直線(xiàn)前進(jìn)性的提高。在本實(shí)施例中，以2級(jí)形成噴嘴孔16。在本實(shí)施例中，雖然未特別表示，但是可以設(shè)置用于緩沖由振動(dòng)板11對(duì)存儲(chǔ)部13一側(cè)的液體作用的壓力的隔板。
圖3是表示噴出室第一凹部12a和噴出室第二凹部12b的高度、寬度的關(guān)系的圖。圖3(a)所示的曲線(xiàn)圖是如圖3(b)所示，噴出室第一凹部12a的高度(深度)為36μm，寬度為30μm時(shí)的噴出室第二凹部12b的高度h和寬度d的多個(gè)組合中，測(cè)定串?dāng)_(CT)量和流道阻力比率。CT量為1是理想的(不發(fā)生串?dāng)_)，這里把0.95以上作為允許值。關(guān)于流道阻力比率，把沒(méi)有噴出室第二凹部12b，只有噴出室第一凹部12a時(shí)的流道阻力為R比＝1，表示該比率。R比的值越小，與只有噴出室第一凹部12a時(shí)相比，流道阻力越低。如果從圖3考慮，則h＝4.5μm時(shí)，不太觀察到流道阻力降低的效果。能觀察到在維持CT量的允許范圍的同時(shí)，流道阻力降低的效果的是d約為10～15μm(噴出室第一凹部12a的約0.3～0.5倍)的范圍，h約為28～36μm(噴出室第一凹部12a的約0.8～1.0倍)的范圍的時(shí)候。因此，能推測(cè)出在設(shè)置噴出室第二凹部12b時(shí)，寬度為噴出室第一凹部12a的約0.3～0.5倍，高度約為噴出室第一凹部12a的約0.8～1.0倍時(shí)更能提高噴出性能。
圖4和圖5是表示實(shí)施例1的液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板4的制造步驟的圖。根據(jù)圖4和圖5，說(shuō)明存儲(chǔ)基板4的制造方法。須指出的是，實(shí)際上以晶片單位同時(shí)形成多個(gè)存儲(chǔ)基板4，但是在圖4和圖5中只表示其一部分。
例如在厚度約180μm，表面為(100)面方位的硅基板41(以下稱(chēng)作硅基板41)全面上，通過(guò)熱氧化(這里是指濕熱氧化)，形成基于氧化硅的蝕刻掩模42。這里，如后所述，在本實(shí)施例中，蝕刻掩模42實(shí)現(xiàn)掩模的作用，也實(shí)現(xiàn)作為蝕刻停止膜、泄漏防止膜的作用。
在硅基板41中，在成為與腔基板3的接合面(以下稱(chēng)作C面)的一側(cè)的表面進(jìn)行構(gòu)圖，通過(guò)用氟酸系溶液等蝕刻，在硅基板41上，除去與噴嘴連通孔15、噴出室第二凹部12b、通孔10c(液體供給孔10)以及供給口14對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模42(圖4(a))。
這里，完全除去與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模42，使硅基板41表面露出，但是關(guān)于與供給口14、通孔10c以及噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，進(jìn)行半蝕刻，從而剩下蝕刻掩模42的一部分。進(jìn)一步，關(guān)于與進(jìn)行半蝕刻的供給口14、通孔10c以及噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，使與供給口14以及液體供給孔10對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模比與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模還薄。此外，關(guān)于通孔10c，關(guān)于不是孔的整個(gè)面，成為周緣的部分，進(jìn)行蝕刻。
圖6是表示干蝕刻裝置的一例的圖。在圖6中，在干蝕刻裝置50的室51內(nèi)具有夾具機(jī)構(gòu)，成為固定搭載硅基板41的支撐臺(tái)(臺(tái))，進(jìn)一步設(shè)置接收來(lái)自電力供給部件58的電力供給，而成為電極的陰極52。此外，也設(shè)置成為陰極52的對(duì)置電極的陽(yáng)極53。此外，從供給管54向室51內(nèi)供給用于進(jìn)行蝕刻的處理氣體，通過(guò)泵(未圖示)的吸引力，從排氣管55進(jìn)行排氣，據(jù)此把室51內(nèi)保持給定的壓力。
這里，陰極52具有凹部56，例如從氣體供給部件57輸送的氦等基板冷卻用氣體充滿(mǎn)凹部，防止硅基板41加熱過(guò)度。如果硅基板41加熱等，有時(shí)對(duì)蝕刻速度、硅基板41的氧化進(jìn)行等變性產(chǎn)生影響。此外，用抗蝕劑形成掩模時(shí)，有時(shí)抗蝕劑烤焦。因此，用基板冷卻用氣體把硅基板41的溫度保持得很低。這時(shí)，硅基板41成為所謂的蓋子，防止基板冷卻用氣體泄漏到室51內(nèi)。
把硅基板41放入圖6的干蝕刻裝置50的室51內(nèi)。這時(shí)，在硅基板41中，成為與噴嘴基板5的接合面(以下稱(chēng)作N面)的一側(cè)和陰極52相對(duì)。在該狀態(tài)下，對(duì)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，從C面一側(cè)進(jìn)行利用ICP(Inductively Coupled Plasma)放電等的干蝕刻，形成約150μm的深度(高度)的孔(圖4(b))。這里，如果能蝕刻硅基板41，就不特別限定干蝕刻的種類(lèi)、處理氣體的種類(lèi)(例如6氟化硫(SF6))。
然后，進(jìn)行蝕刻掩模42的半蝕刻。這里，關(guān)于與供給口14以及液體供給孔10對(duì)應(yīng)的部分，全部除去，使硅基板41表面露出，關(guān)于與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，剩下蝕刻掩模42的一部分(圖4(c))。
然后，關(guān)于與噴嘴連通孔15、供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分，從C面一側(cè)進(jìn)行約25μm的ICP放電等干蝕刻(圖4(d))。這里，把與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分干蝕刻約175μm左右。
接著進(jìn)行蝕刻掩模42的半蝕刻，完全除去與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模42，使硅基板41露出(圖4(e))。然后，從C面一側(cè)進(jìn)行約25μm的ICP放電等干蝕刻(圖4(f))。據(jù)此，完全干蝕刻與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，貫通，但是關(guān)于蝕刻掩模42，選擇比高，不蝕刻而留下(進(jìn)行蝕刻停止)。把與供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分干蝕刻約50μm。進(jìn)一步，硅基板41的N面一側(cè)與陰極52相對(duì)，但是如果不采取任何措施，則由于硅基板41的貫通，基板冷卻用氣體從貫通的部分泄漏。這里，在本實(shí)施例中，即使硅基板41貫通，也不貫通到蝕刻掩模42，所以蝕刻掩模42在實(shí)現(xiàn)作為掩模的作用的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)作為防止對(duì)陰極52輸送的基板冷卻用氣體泄漏的泄漏防止膜的作用。
如果干蝕刻結(jié)束，就用氟酸系溶液把蝕刻掩模42蝕刻，剝離。對(duì)于剝離蝕刻掩模42后的硅基板41，再度通過(guò)熱氧化等，形成基于成膜的氧化硅的蝕刻掩模43(圖5(g))。這里，在以后的步驟中不進(jìn)行干蝕刻，所以即使不堵塞噴嘴連通孔15的貫通部分，也沒(méi)有問(wèn)題。然后，為了濕蝕刻成為存儲(chǔ)凹部13a(存儲(chǔ)部13)的部分，完全除去在N面一側(cè)成為存儲(chǔ)部13的部分的蝕刻掩模43(圖5(h))。
接著浸漬在氫氧化鉀(KOH)水溶液中，形成深度約150μm的凹部13a(圖5(i))。這里，準(zhǔn)備多種氫氧化鉀濃度不同的氫氧化鉀水溶液，通過(guò)從濃度高的一方向低的一方按順序浸漬，實(shí)現(xiàn)蝕刻速度和表面粗糙的抑制的平衡。如果濕蝕刻結(jié)束，就用氟酸系溶液等把蝕刻掩模43蝕刻，剝離。這時(shí)，在與通孔10c對(duì)應(yīng)的部分中剩下的硅也能從硅基板41取得。進(jìn)一步，對(duì)于剝離蝕刻掩模43的硅基板41，例如通過(guò)干熱氧化，形成約0.1μm的液體保護(hù)膜44，存儲(chǔ)基板4完成(圖5(j))。
對(duì)于完成得存儲(chǔ)基板4，如圖1所示，按照電極基板2、腔基板3、存儲(chǔ)基板4、噴嘴基板5的順序?qū)盈B接合，進(jìn)行切片，把以晶片單位制造出的接合體分離為各液滴噴出頭(頭芯片)。由此完成液滴噴出頭。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例1，緩和伴隨著噴嘴孔16的高密度化的串?dāng)_現(xiàn)象，在為了降低流道阻力而設(shè)置的存儲(chǔ)基板4上設(shè)置成為噴出室12的一部分的噴出室第二凹部12b，所以腔基板3變薄，從而補(bǔ)充減少的噴出室第一凹部12a的容積，能擴(kuò)大噴出室12全體的容積。據(jù)此，能降低液滴噴出頭1全體的流道阻力，能取得噴嘴密度高，噴出特性良好的液滴噴出頭1。如果把噴出室第二凹部12b的高度以及寬度形成為高度(深度)為噴出室第一凹部12a的0.8～1.0倍，寬度為噴出室第一凹部12a的0.3～0.5倍，能使噴出性能提高。此外，連續(xù)多級(jí)形成噴嘴連通孔15和噴出室第二凹部12b，所以不阻礙噴出液體流，能降低流道阻力。與此相反，積極地設(shè)置基于硅的隔離，調(diào)整硅的高度，也能進(jìn)行流道阻力的控制。
存儲(chǔ)基板4把硅基板作為材料，所以能使用半導(dǎo)體制造工藝、MEMS等技術(shù)制造。表面為(100)面方位的單晶硅基板41作為存儲(chǔ)基板4的材料，在濕蝕刻步驟中，蝕刻量的偏差少，能均勻地對(duì)基板表面進(jìn)行平均的時(shí)刻，能分別以高精度控制對(duì)各噴出室12供給液體的供給口14的孔的長(zhǎng)度。
此外，在存儲(chǔ)基板4的制造中，用濕蝕刻進(jìn)行面積大、蝕刻量多的成為存儲(chǔ)部13的存儲(chǔ)凹部13a的蝕刻，所以能同時(shí)浸漬多個(gè)基板(晶片)，進(jìn)行處理，所以能抑制處理時(shí)間和成本。進(jìn)一步，在存儲(chǔ)基板4的制造中，例如一邊進(jìn)行半蝕刻等，一邊按照必要除去由熱氧化一度形成的單層的蝕刻掩模42，進(jìn)行干蝕刻，重復(fù)它，所以能用一度的蝕刻掩模42的形成制造基于不同深度的多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)基板4。把蝕刻掩模42作為掩模利用，并且作為泄漏防止膜利用，所以能防止充滿(mǎn)陰極52的基板冷卻用氣體的泄漏。此外，蝕刻掩模42也能實(shí)現(xiàn)作為干蝕刻的蝕刻停止膜的功能。蝕刻掩模42兼任掩模和泄漏防止膜，所以沒(méi)必要新形成泄漏防止膜，能抑制步驟數(shù)量和成本。
實(shí)施例2圖7和圖8是表示本發(fā)明實(shí)施例2的液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板4的制造步驟的圖。根據(jù)圖7和圖8，說(shuō)明實(shí)施例2的存儲(chǔ)基板4的制造方法。
圖9是表示非接觸型的曝光裝置的概略的圖。這里，為能縮小曝光的曝光裝置(逐次移動(dòng)式曝光裝置)80。在圖9的曝光裝置80中，從光源81發(fā)出的光由反射鏡部82反射，再由聚光透鏡部83聚光，通過(guò)用于把抗蝕劑掩模72構(gòu)圖的曝光用掩模84(刻線(xiàn))84，入射到光學(xué)系統(tǒng)部件85。光學(xué)系統(tǒng)部件85具有用于縮小的聚光透鏡(未圖示)，用任意的倍數(shù)縮小基于曝光用掩模84的構(gòu)圖形狀，投影到支撐基板86上搭載的硅基板71(晶片)上，能使基板上涂敷的抗蝕劑曝光。這時(shí)，在晶片上進(jìn)行數(shù)芯片單位的曝光(分步重復(fù))。這里，作為曝光裝置，使用逐次移動(dòng)式曝光裝置，但是也能把不伴隨著縮小，能以等倍曝光廉價(jià)地進(jìn)行曝光的鏡面投影式光刻機(jī)作為曝光裝置使用。此外，鏡面投影式光刻機(jī)根據(jù)晶片的尺寸等，能統(tǒng)一曝光，能縮短時(shí)間。
對(duì)于硅基板71的C面涂敷成為抗蝕劑掩模72的抗蝕劑?？刮g劑的涂敷例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂敷法進(jìn)行。通過(guò)所述的曝光裝置80把涂敷的抗蝕劑曝光，進(jìn)行構(gòu)圖，在硅基板71上形成除去與供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分的抗蝕劑掩模72(圖7(a))。然后，關(guān)于與供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分，從C面一側(cè)進(jìn)行約25μm的ICP放電等干蝕刻(圖7(b))。
進(jìn)一步把抗蝕劑掩模72構(gòu)圖，關(guān)于與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分(也在一部分中包含與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分)，使硅基板71表面露出(圖7(c))。然后，關(guān)于與噴出室第二凹部12b、供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分，從C面一側(cè)進(jìn)行約25μm的ICP放電等干蝕刻。據(jù)此，干蝕刻50μm與供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分(圖7(d))。進(jìn)行干蝕刻后，全面除去C面的抗蝕劑掩模72(圖7(e))。
對(duì)于除去抗蝕劑掩模72的硅基板71，通過(guò)熱氧化，形成基于整個(gè)面成膜的氧化硅的蝕刻掩模73。然后，在N面一側(cè)的表面進(jìn)行抗蝕劑構(gòu)圖，通過(guò)用氟酸系溶液等蝕刻，關(guān)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，除去蝕刻掩模73。這里，除去N面一側(cè)的蝕刻掩模73，但是可以除去C面一側(cè)的蝕刻掩模73(圖8(f))。然后，關(guān)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，從N面一側(cè)進(jìn)行ICP放電等干蝕刻，使與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分貫通。這里，在本實(shí)施例中，蝕刻掩模73成為蝕刻停止膜、泄漏防止膜，能防止基板冷卻用氣體的泄漏(圖8(g))。如果干蝕刻結(jié)束，就用氟酸系溶液等把蝕刻掩模73蝕刻，剝離(圖8(h))。
對(duì)于剝離了蝕刻掩模73以后的硅基板71，再度通過(guò)熱氧化等，形成基于成膜的氧化硅的蝕刻掩模74。然后，濕蝕刻成為存儲(chǔ)凹部13a的部分，在N面一側(cè)完全除去成為存儲(chǔ)凹部13a的部分的蝕刻掩模74(圖8(i))。然后，浸漬在氫氧化鉀(KOH)水溶液中，形成深度約150μm的存儲(chǔ)凹部13a(圖8(j))。
如果濕蝕刻結(jié)束，就用氟酸系溶液等把蝕刻掩模74蝕刻，全面剝離。然后，通過(guò)干熱氧化，形成約0.1μm的液體保護(hù)膜75，存儲(chǔ)基板4完成(圖8(k))。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例2，按照必要把一度形成的基于抗蝕劑的抗蝕劑掩模72構(gòu)圖，一邊除去，一邊進(jìn)行干蝕刻，所以能用一度的抗蝕劑掩模72的形成來(lái)制造基于不同深度的多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)基板4。此外，進(jìn)行抗蝕劑掩模72的形成、構(gòu)圖時(shí)的曝光裝置為非接觸型，所以與使掩模與基板緊貼，進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)相比，能減少抗蝕劑掩模72的物理?yè)p傷。尤其在本實(shí)施例中，對(duì)于最初形成的抗蝕劑掩模72，進(jìn)行多次的構(gòu)圖，所以非接觸型的曝光裝置適合。這時(shí)，如果使用鏡面投影式光刻機(jī)那樣的曝光裝置，就能以低成本實(shí)現(xiàn)多次構(gòu)圖。此外，如果使用像逐次移動(dòng)式曝光裝置那樣微型的曝光裝置(逐次移動(dòng)式曝光裝置)，就能以高精度進(jìn)行對(duì)位(對(duì)齊)、構(gòu)圖形狀。特別適合在必須正確進(jìn)行多次構(gòu)圖的本實(shí)施例那樣的用途中使用。
實(shí)施例3圖10是表示本發(fā)明實(shí)施例3的液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板4的制造步驟的圖。根據(jù)圖10說(shuō)明存儲(chǔ)基板4的制造方法。這里，在本實(shí)施例，也進(jìn)行圖7(a)～(e)的步驟。在這些步驟中進(jìn)行與所述實(shí)施例2中說(shuō)明的處理相同的處理，所以省略說(shuō)明。
通過(guò)熱氧化，形成基于在整個(gè)面成膜的氧化硅的蝕刻掩模91。然后進(jìn)行抗蝕劑構(gòu)圖，用氟酸系溶液等蝕刻，從而關(guān)于與噴嘴連通孔15以及存儲(chǔ)凹部13a對(duì)應(yīng)的部分，除去蝕刻掩模91。這里，關(guān)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，進(jìn)行除去，從而相對(duì)于C面一側(cè)和N面一側(cè)，硅基板71露出。而關(guān)于與存儲(chǔ)凹部13a對(duì)應(yīng)的部分，局部留下蝕刻掩模91(圖10(f))。
關(guān)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，進(jìn)行激光加工，形成引導(dǎo)孔92。在該步驟中，沒(méi)必要形成最終的噴嘴連通孔15，形成使以后的步驟中進(jìn)行的濕蝕刻的蝕刻劑容易浸透的引導(dǎo)孔92即可(圖10(g))。這里，關(guān)于進(jìn)行加工時(shí)的激光器，如果能形成比噴嘴連通孔15還小的給定引導(dǎo)孔，就可以是YAG(釔鋁石榴石)激光器、受激準(zhǔn)分子激光器，未限定其種類(lèi)。而且，關(guān)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，用氫氧化鉀水溶液進(jìn)行濕蝕刻，除去與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分的硅。在該步驟中，可以進(jìn)行在以后進(jìn)行的濕蝕刻中能形成最終的噴嘴連通孔15程度的濕蝕刻即可(圖10(h))。
對(duì)蝕刻掩模91進(jìn)行半蝕刻，關(guān)于與存儲(chǔ)凹部13a對(duì)應(yīng)的部分，使硅基板61表面露出(圖10(i))。然后，浸漬在氫氧化鉀(KOH)水溶液中，關(guān)于與存儲(chǔ)凹部13a對(duì)應(yīng)的部分，形成深度約150μm的存儲(chǔ)凹部13a，并且形成噴嘴連通孔15(圖10(i))。
如果濕蝕刻結(jié)束，就用氟酸溶液系把蝕刻掩模91蝕刻，整個(gè)面剝離。然后通過(guò)干熱氧化，形成約0.1μm的液體保護(hù)膜93，存儲(chǔ)基板4完成(圖10(k))。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例3，通過(guò)激光加工，在與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分形成引導(dǎo)孔92，貫通，用濕蝕刻形成該部分和與成為存儲(chǔ)部13的存儲(chǔ)凹部13a對(duì)應(yīng)的部分，所以與用干蝕刻形成噴嘴連通孔15時(shí)相比，能縮短步驟時(shí)間，抑制成本。
實(shí)施例4圖11和圖12是表示本發(fā)明實(shí)施例4的液滴噴出頭的存儲(chǔ)基板4的制造步驟的圖。根據(jù)圖11，說(shuō)明存儲(chǔ)基板4的制造方法。這里，在上述的實(shí)施例中，使用厚度約180μm，表面為(100)面方位的硅基板41，但是在本實(shí)施例中，使用具有耐沖擊性的厚度約525μm，表面為(100)面方位的硅基板101，制造存儲(chǔ)基板4。在硅基板101整個(gè)面，通過(guò)熱氧化(這里，指濕熱氧化)，形成基于氧化硅的蝕刻掩模102。
為了濕蝕刻成為存儲(chǔ)凹部13a(存儲(chǔ)部13)的部分，在N面一側(cè)完全除去成為存儲(chǔ)部13的部分的蝕刻掩模102(圖11(a))。然后把硅基板101浸漬到氫氧化鉀(KOH)水溶液中，進(jìn)行濕蝕刻，在成為存儲(chǔ)部13的部分形成深度約495μm的凹部(圖11(b))。
接著用氟酸系溶液等把蝕刻掩模102蝕刻，剝離。對(duì)于剝離了蝕刻掩模102的硅基板101，再度通過(guò)熱氧化，形成基于成膜的氧化硅的蝕刻掩模103。在本實(shí)施例中，蝕刻掩模103實(shí)現(xiàn)掩模的功能，并且實(shí)現(xiàn)作為蝕刻停止膜、泄漏防止膜的功能。進(jìn)一步，對(duì)C面一側(cè)的表面進(jìn)行構(gòu)圖，用氟酸系溶液等蝕刻，從而在硅基板101，除去與噴嘴連通孔15、噴出室第二凹部12b、通孔10c(液體供給孔10)以及供給口14對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模103(圖11(c))。
這里，與所述的實(shí)施例同樣，完全除去與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模103，使硅基板101表面露出，但是關(guān)于與供給口14、通孔10c以及噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，進(jìn)行半蝕刻，從而留下蝕刻掩模103的一部分。關(guān)于與進(jìn)行半蝕刻的供給口14、通孔10c以及噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，使與供給口14以及液體供給孔10對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模比與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分的蝕刻掩模薄。此外，關(guān)于通孔10c，不是孔的整個(gè)面，對(duì)于成為周緣的部分進(jìn)行蝕刻。
然后，把硅基板101放入圖6的干蝕刻裝置50的室51內(nèi)，從C面一側(cè)進(jìn)行干蝕刻，對(duì)于與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分，形成約150μm的深度(高度)的孔(圖11(d))。
然后進(jìn)行蝕刻掩模103的半蝕刻。這里，關(guān)于與供給口14以及液體供給孔10對(duì)應(yīng)的部分，全部除去，使硅基板101表面露出，關(guān)于與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，留下蝕刻掩模103的一部分。然后，關(guān)于與噴嘴連通孔15、供給口14以及通孔10c對(duì)應(yīng)的部分，從C面一側(cè)進(jìn)行約25μm的ICP放電等干蝕刻(圖12(e))。這里，把與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分約干蝕刻175μm左右。
進(jìn)行蝕刻掩模103的半蝕刻，完全除去與噴出室第二凹部12b對(duì)應(yīng)的部分，使硅基板101露出。然后，從C面一側(cè)進(jìn)行約25μm的ICP放電等干蝕刻(圖12(f))。雖然蝕刻掩模103留下，但是據(jù)此，與供給口14以及液體供給孔10的周緣對(duì)應(yīng)的部分被完全干蝕刻，貫通。此外，與噴嘴連通孔15對(duì)應(yīng)的部分被干蝕刻200μm。此外，如上所述，蝕刻掩模103也實(shí)現(xiàn)作為泄漏防止膜的功能。
如果干蝕刻結(jié)束，就用氟酸系溶液等把蝕刻掩模103蝕刻，剝離。對(duì)于剝離蝕刻掩模103后的硅基板101，例如通過(guò)干熱氧化，形成約0.1μm的液體保護(hù)膜104(圖12(g))。然后通過(guò)兩面膠帶，把硅基板101固定在支撐基板110上，把硅基板101研磨或研削到給定的厚度(圖12(h))。在本實(shí)施例中，通過(guò)研磨變?yōu)榻o定的厚度。
圖13是表示硅基板101和支撐基板110的接合、剝離步驟的圖。在本實(shí)施例中，作為支撐基板110，使用厚度約1mm的硼硅酸類(lèi)的耐熱硬質(zhì)玻璃基板。此外，使用在兩面具有通過(guò)紫外線(xiàn)照射，接合強(qiáng)度(粘接強(qiáng)度)減弱的UV硬化型接合層111的兩面膠帶112。首先在硅基板101上粘貼兩面膠帶112。它可以在通常的氣氛中進(jìn)行。這時(shí)，使用輥113，從而在硅基板101和兩面膠帶112之間不夾入空氣(圖13(a))。接著在真空室內(nèi)的真空中，從兩面膠帶112的、與粘貼硅基板101的面相反的面開(kāi)始，與支撐基板110接合(圖13(b))。關(guān)于研磨裝置、方法，雖然未特別限定，但是通過(guò)CMP研磨，把硅基板101研磨約345μm。在研磨后進(jìn)行基板的洗凈。
關(guān)于結(jié)束研磨、洗凈的基板，把硅基板101(存儲(chǔ)基板4)一側(cè)安放在真空吸附夾具114上，并固定(圖13(c))。然后在氮?dú)?N2)氣氛中從支撐基板110一側(cè)對(duì)兩面膠帶112照射紫外線(xiàn)(UV)，減弱接合強(qiáng)度，剝離支撐基板97以及兩面膠帶112和硅基板101(存儲(chǔ)基板4)。
用以上的步驟完成存儲(chǔ)基板4(圖12(i))。關(guān)于完成的存儲(chǔ)基板4，與上述的實(shí)施例同樣，按照電極基板2、腔基板3、存儲(chǔ)基板4、噴嘴基板5的順序?qū)盈B，接合，進(jìn)行切片，把以晶片單位制造的接合體分離為各液滴噴出頭(頭芯片)。據(jù)此，液滴噴出頭完成。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例4，使用比要制造的存儲(chǔ)基板4還厚很多的硅基板101，在與存儲(chǔ)部13、噴嘴連通孔15、噴出室第二凹部12b、通孔10c(液體供給孔10)以及供給口14對(duì)應(yīng)的部分形成凹部、孔，在厚的狀態(tài)下，在由支撐基板110支撐的狀態(tài)下，研磨硅基板101，制作存儲(chǔ)基板4，所以即使是為了謀求大批量生產(chǎn)，使口徑大型化的硅基板，也能穩(wěn)定搬送，沒(méi)有破裂，使制作時(shí)的硅基板加工的處理變得容易。此外，沒(méi)必要從開(kāi)始就使硅基板101的厚度與存儲(chǔ)基板4的厚度一致，所以能使用廉價(jià)的規(guī)格品的硅基板制作存儲(chǔ)基板4，能抑制材料成本，能用與液滴噴出頭(存儲(chǔ)基板)的進(jìn)一步薄型化對(duì)應(yīng)的方法制作存儲(chǔ)基板。
實(shí)施例5在上述的實(shí)施例中，把制作存儲(chǔ)基板時(shí)的蝕刻掩模兼任泄漏防止膜。本發(fā)明并不局限于此，把與蝕刻掩模不同的膜為了防止泄漏而賦予硅基板，在硅基板上即使形成通孔，基板冷卻用氣體也不泄漏。
實(shí)施例6圖14是表示使用上述實(shí)施例中制造的液滴噴出頭的液滴噴出裝置的外觀圖。此外，圖15是表示液滴噴出裝置的主要構(gòu)成部件的一例的圖。圖14和圖15的液滴噴出裝置以基于液滴噴出方式(噴墨方式)的印刷為目的。此外，是所謂的串聯(lián)型的裝置。在圖15中，只要由支撐被印刷無(wú)的打印紙130的磁鼓121、對(duì)打印紙130噴出墨水并且進(jìn)行記錄的液滴噴出頭122構(gòu)成。此外，雖然未圖示，但是具有用于對(duì)液滴噴出頭122供給墨水的墨水供給部件。打印紙130通過(guò)與磁鼓121的軸向平行設(shè)置的壓紙輥123，壓在磁鼓121上，保持。而且，進(jìn)給絲杠124與磁鼓121的軸向平行設(shè)置，保持液滴噴出頭122。進(jìn)給絲杠124旋轉(zhuǎn)，從而液滴噴出頭122向磁鼓121的軸向移動(dòng)。
而磁鼓121通過(guò)皮帶125由電機(jī)126旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。此外，打印控制部件127根據(jù)打印數(shù)據(jù)和控制信號(hào)使進(jìn)給絲杠124、電機(jī)126旋轉(zhuǎn)，此外雖然未圖示，但是使振蕩驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，使振動(dòng)板4振動(dòng)，一邊進(jìn)行控制，一邊使打印紙130進(jìn)行打印。
這里，以液體為墨水，對(duì)打印紙130噴出，但是從液滴噴出頭噴出的液體并不局限于墨水。例如在對(duì)成為濾色器的基板噴出的用途中，從裝置中設(shè)置的液滴噴出頭噴出包含濾色器用顏料的液體，對(duì)使用有機(jī)化合物等場(chǎng)致發(fā)光元件的顯示面板(OLED等)的基板噴出的用途中，從裝置中設(shè)置的液滴噴出頭噴出包含成為發(fā)光元件的化合物的液體，在基板上進(jìn)行電布線(xiàn)的用途中，從裝置中設(shè)置的液滴噴出頭噴出包含導(dǎo)電性金屬的液體。此外，以液滴噴出頭為分配器，在對(duì)成為生物體分子的微型陣列的基板噴出的用途中，噴出包含DNA(deoxyribo Nucleic Acids脫氧核糖核酸)、其他核酸(例如Ribo Nucleic Acid核糖核酸、Peptide Nucleic Acids肽核酸等)蛋白質(zhì)的探針的液體。此外也能在布等的染料的噴出等中使用。
權(quán)利要求
1.一種液滴噴出頭，至少包括噴嘴基板，具有多個(gè)將液體作為液滴噴出的噴嘴孔；腔基板，具有對(duì)所述液體進(jìn)行加壓的振動(dòng)板，并且具有多個(gè)與所述噴嘴孔一起成為噴出室的一部分的第一凹部；存儲(chǔ)基板，在底面上具有與各噴出室連通的多個(gè)供給口，并且具有成為存儲(chǔ)對(duì)多個(gè)所述第一凹部供給的所述液體的存儲(chǔ)部的第二凹部；分別使所述多個(gè)噴出室和所述多個(gè)噴嘴孔連通的多個(gè)噴嘴連通孔；以及在與所述腔基板的接觸面一側(cè)成為所述噴出室的一部分的多個(gè)第三凹部；所述腔基板和所述存儲(chǔ)基板接合，由第一凹部和第三凹部形成噴出室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出頭，其特征在于所述存儲(chǔ)基板以硅為材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液滴噴出頭，其特征在于所述存儲(chǔ)基板是表面為(100)面方位的單晶硅基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于所述第三凹部相對(duì)于所述第一凹部，高度為0.8～1.0倍，寬度為0.3～0.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于所述噴嘴連通孔與所述第三凹部連通，形成多級(jí)。
6.一種液滴噴出裝置，搭載權(quán)利要求1～5中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭。
7.一種液滴噴出頭的制造方法，在基板上通過(guò)濕蝕刻，加工形成成為存儲(chǔ)部的凹部，所述存儲(chǔ)部存儲(chǔ)對(duì)具有振動(dòng)板的多個(gè)噴出室供給的液體，所述振動(dòng)板對(duì)液體進(jìn)行加壓；在所述基板上通過(guò)干蝕刻，加工形成成為各所述噴出室和存儲(chǔ)部之間的流道的供給口、成為所述各噴出室和將液體作為液滴噴出的各噴嘴之間的流道的噴嘴連通孔以及成為所述各噴出室的一部分的多個(gè)凹部，并制作存儲(chǔ)基板。
8.一種液滴噴出頭的制造方法，其特征在于在基板上通過(guò)干蝕刻，加工形成成為多個(gè)具有振動(dòng)板的噴出室和存儲(chǔ)對(duì)該多個(gè)噴出室供給的液體的存儲(chǔ)部之間的流道的供給口以及成為所述各噴出室的一部分的凹部，所述振動(dòng)板對(duì)液體進(jìn)行加壓；用基于激光的加工，將成為所述各噴出室和各噴嘴之間的流道的噴嘴連通孔的部分形成引導(dǎo)孔后，通過(guò)濕蝕刻在所述基板上加工形成所述噴嘴連通孔和成為所述存儲(chǔ)部的凹部，并制作存儲(chǔ)基板，其中，各噴嘴將液體作為液滴噴出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于以氧化硅為蝕刻掩模，除去進(jìn)行最深蝕刻的部位的所述蝕刻掩模，并進(jìn)行所述干蝕刻，除去進(jìn)行其次深的蝕刻的部位的所述蝕刻掩模，并進(jìn)行所述干蝕刻，按照蝕刻從深到淺的順序重復(fù)進(jìn)行所述干蝕刻，使蝕刻深度不同，并在所述基板上進(jìn)行多級(jí)的形成加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于對(duì)抗蝕劑掩模，除去進(jìn)行最深蝕刻的部位的所述抗蝕劑掩模，并進(jìn)行所述干蝕刻，除去進(jìn)行其次深的蝕刻的部位的所述抗蝕劑掩模，并進(jìn)行所述干蝕刻，按照蝕刻從深到淺的順序重復(fù)進(jìn)行所述干蝕刻，使蝕刻深度不同，并在所述基板上進(jìn)行多級(jí)的形成加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于用非接觸型的曝光裝置來(lái)進(jìn)行在所述基板上形成所述抗蝕劑掩模時(shí)的抗蝕劑的曝光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于以鏡面投影式光刻機(jī)作為所述非接觸型的曝光裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于以逐次移動(dòng)式曝光裝置作為所述非接觸型的曝光裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求7～13中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于在所述基板上，在與固定搭載所述基板的支撐臺(tái)相對(duì)的面上形成防止對(duì)所述支撐臺(tái)具有的凹部輸送的基板冷卻用氣體的泄漏的膜后，使所述基板貫通，并形成所述噴嘴連通孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于用使硅基板熱氧化的膜來(lái)形成防止所述基板冷卻用氣體的泄漏的膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求7～15中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭的制造方法，其特征在于制作所述存儲(chǔ)基板后，研削或研磨所述存儲(chǔ)基板，而使其變?yōu)樗璧暮穸取?br> 17.一種液滴噴出頭的制造方法，將用權(quán)利要求7～16中的任意一項(xiàng)所述的方法來(lái)制作的存儲(chǔ)基板、具有用于使所述振動(dòng)板工作的電極的電極基板、具有成為所述多個(gè)噴出室的凹部的腔基板、以及具有所述多個(gè)噴嘴的噴嘴基板按照電極基板、腔基板、所述存儲(chǔ)基板、以及所述噴嘴基板的順序?qū)盈B，并接合。
18.一種液滴噴出裝置的制造方法，應(yīng)用權(quán)利要求7～16中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭的制造方法，來(lái)制造液滴噴出裝置。
全文摘要
至少包括具有多個(gè)噴出液滴的噴嘴孔16的噴嘴基板5；具有振動(dòng)板11，并具有多個(gè)與噴嘴孔16一起成為噴出室12的一部分的噴出室第一凹部12a的腔基板3；在底面上具有與各噴出室12連通的多個(gè)供給口14，且具有成為存儲(chǔ)對(duì)多個(gè)噴出室第一凹部12a供給的液體的存儲(chǔ)部13的存儲(chǔ)凹部13a、分別使多個(gè)噴出室12和多個(gè)噴嘴孔16連通的多個(gè)噴嘴連通孔15、在與腔基板3的接觸面一側(cè)成為噴出室12的一部分的多個(gè)噴出室第二凹部12b的存儲(chǔ)基板4；腔基板3和存儲(chǔ)基板4接合，由噴出室第一凹部12a和噴出室第二凹部12b形成噴出室12。高效制作精度高的存儲(chǔ)基板，取得實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力的改善、高成品率的液滴噴出頭及其制造方法。
文檔編號(hào)B41J2/045GK1899825SQ2006101060
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者大谷和史 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社