JP2001010064A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オリフィス板に正しい形状の多数のインク吐出
ノズルを短時間で一括して均一に空けるインクジェット
プリンタヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】基板４６の裏面に連通防止用のフィルムを
貼ってからヘリコン波エッチング装置のウエハ固定用ス
テージ６２に載置する。低温サーキュレータ６５により
不凍液を支持台６３からウエハ固定用ステージ６２内に
循環させると共に、冷媒送入ポンプ６７により熱伝導を
促進するための冷媒ガス６６をウエハ固定用ステージ６
２と基板４６との間に生じている微細な隙間ｈに送入す
る。これにより、ヘリコン波ドライエッチングの際の基
板４６の温度上昇を効果的に抑制する。上記の基板裏面
の連通防止用のフィルムはインク吐出ノズル４４が貫通
したとき冷媒ガス６６がインク吐出ノズル４４から上方
に吹き出すことを防止して基板の冷却を維持するから、
このままオーバーエッチングを行って空けた孔を所望の
正しい形状に仕上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リントヘッドのオリフィス板に正しい形状のインク吐出
ノズルを短時間で一括形成できる製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、インクを加熱し気泡を発生させてその圧力
でインク滴を飛ばすサーマル方式や、ピエゾ抵抗素子
（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方
式等がある。これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出し印字を行うから、粉末状
の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場
合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によっ
てカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるの
で高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が
無くコストパフォーマンスに優れており、このため特に
パーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方
式である。

【０００３】上記のサーマル方式には、インク滴の吐出
方向により二通りの構成がある。一つは発熱素子の発熱
面に平行な方向へインク滴を吐出する構成のサイドシュ
ータ型と呼称されるものであり、他の一つは発熱素子の
発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のルーフ
シュータ型と呼称されるものである。

【０００４】図１５(a) は、そのようなルーフシュータ
型のインクジェットプリンタヘッドを備えたプリンタの
構成を模式的に示す斜視図であり、同図(b) は、そのイ
ンクジェットプリンタヘッドのインク吐出面を模式的に
示す平面図、同図(c) は、そのＤ−Ｄ′断面矢視図、同
図(c) は、このインクジェットプリンタヘッドが製造さ
れるシリコンウエハを示す図である。

【０００５】先ず、同図(a) に示すプリンタ１は、家庭
で個人的に使用される小型のプリンタであり、キャリッ
ジ２に印字を実行するインクジェットプリンタヘッド３
とインクを収容しているインクカートリッジ４が取り付
けられている。キャリッジ２は、一方ではガイドレール
５により滑動自在に支持され、他方では歯付き駆動ベル
ト６に固着している。これにより、インクジェットプリ
ンタヘッド３及びインクタンク４は、図の両方向矢印Ｂ
で示す印字の主走査方向に往復駆動される。このインク
ジェットプリンタヘッド３とプリンタ１本体の不図示の
制御装置との間にフレキシブル通信ケーブル７が接続さ
れ、このフレキシブル通信ケーブル７を介して制御装置
から印字データと制御信号がインクジェットプリンタヘ
ッド３に送出される。

【０００６】このインクジェットプリンタヘッド３に対
向し、インクジェットプリンタヘッド３の上記主走査方
向に延在して、装置本体のフレーム８の下端部にプラテ
ン９が配設されている。このプラテン９に接して用紙１
０が給紙ローラ１１と排紙ローラ１２により図の矢印Ｃ
で示す印字副走査方向に間欠搬送される。この用紙１０
の間欠搬送の停止期間中に、インクジェットプリンタヘ
ッド３は、モータ１３により歯付き駆動ベルト６及びキ
ャリッジ２を介して駆動されながら、用紙１０に近接し
た状態でインク滴を噴射して紙面に印字する。この用紙
１０の間欠搬送とインクジェットプリンタヘッド３によ
る往復移動時の印字との繰り返しによって用紙１０の全
面に印字を行う。

【０００７】上記のようなプリンタは、旧来はモノクロ
プリンタが主流であったが、昨今ではフルカラープリン
タがむしろ主流である。フルカラープリンタに用いられ
る上記のインクジェットプリンタヘッド３は、同図(b)
に示すように、およそ１０×１５ｍｍの大きさのチップ
基板１４の上に積層されたオリフィス板１５に、４色の
インクを吐出するための互いに平行する四列のノズル列
１６が形成されている。各ノズル列１６には例えば１２
８個のオリフィス、つまりインク吐出ノズル１７が一列
に配置されている。

【０００８】このインクジェットプリンタヘッドの製法
としては、シリコンＬＳＩ形成技術と薄膜形成技術を利
用して、複数の発熱素子とそれらを個々に駆動する駆動
回路とインク吐出ノズルとを一括してモノリシックに形
成する方法がある。この方法によれば、同図(b) に示す
１０×１５ｍｍの大きさのチップ基板１４の上に、同図
(c) に示すように、上記１２８個のインク吐出ノズル１
７に対応する発熱素子１８と駆動回路１９とを形成した
解像度３６０ｄｐｉ（ドット／インチ）のインクジェッ
トプリンタヘッド３を作成することができる。また解像
度が７２０ｄｐｉの場合であれば２５６個の発熱素子と
駆動回路とインク吐出ノズルを形成することになる。

【０００９】このようなインクジェットプリンタヘッド
３は、同図(d) に示すシリコンウエハ２１上に多数一括
形成することによって製造される。シリコンウエハ２１
上に所定の数だけ個々に区画された各チップ基板１４に
は、上記のインク吐出ノズル１７や発熱素子１８、駆動
回路１９などの他に、発熱素子１８を個別に駆動する個
別配線電極２２及び共通電極２３、これらへの配線端子
２４及び給電端子２５、インク流路２６を形成するため
の隔壁２７、インク流路２６に外部のインクカートリッ
ジ４から供給されるインクを受け取るインク受給孔２８
及び共通インク供給溝２９等が形成されている。

【００１０】このようにシリコンウエハ２１の状態で各
部を形成されたインクジェットプリンタヘッド３は、最
後に、ダイシングソーなどを用いてスクライブラインに
沿ってカッテングされ、個別に分割されて、実装基板に
ダイスボンデングされ、端子接続されて、実用単位のイ
ンクジェットプリンタヘッド３が完成する。

【００１１】このインクジェットプリンタヘッド３は、
印字に際しては発熱素子１８が印字情報に応じて選択的
に通電され、瞬時に発熱して膜沸騰現象を発生させ、そ
の発熱抵素子１８に対応するインク吐出ノズル１７から
インク滴が吐出される。このようなインクジェットプリ
ンタヘッド３ではインク滴はインク吐出ノズル１７の径
に対応する大きさの略球形で吐出され、紙面上に略その
倍の径の大きさとなって印字される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、各チップ基
板１４上のオリフィス板１５に上記のインク吐出ノズル
１７を孔空けするには、オリフィス板１５にＡｌ、Ｎｉ
又はＣｕなどの金属膜を積層した後、これをパターン化
し、このパターン化した金属膜をマスクにして、通常の
ドライエッチング装置によるか又はエキシマレーザなど
によって、オリフィス板１５を選択的にエッチングす
る。

【００１３】しかしながら、インク吐出ノズル１７は所
定の位置に所定の大きさ及び形状で正確に形成されるこ
とが要求されるが、厚いオリフィス板１５に多数のイン
ク吐出ノズル１７を一括して適正に明けることは難しい
ため、従来は、適数個づつに分割して孔空けを行ってい
た。このためインク吐出ノズル１７の孔空けに時間がか
かるという問題を有していた。

【００１４】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
オリフィス板に正しい形状の多数のインク吐出ノズルを
短時間で一括して適正且つ均一に空けるインクジェット
プリンタヘッドの製造方法を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１記載の発
明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、イン
クに圧力を加えて該インクを複数の吐出ノズルより記録
媒体に噴射させて記録を行うインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法において、基板の表面に複数のインク流
路を区画する隔壁と上記インク流路毎に設けられた圧力
エネルギー発生素子とを設置する工程と、上記基板の裏
面と上記表面間を貫通するインク供給路を形成する工程
と、上記基板の裏面から上記インク供給路を介して上記
インク流路に至る流通経路を遮蔽する工程と、上記基板
の表面上に上記吐出ノズルを形成すべきオリフィス板を
設置する工程と、上記基板の裏面を冷却媒体ガスを介在
させつつ冷却しながら上記オリフィス板に上記複数の吐
出ノズルを所定位置にドライエッチングにより一括形成
する工程と、上記流通経路の遮蔽を解除する工程とを有
して構成される。

【００１６】上記流通経路の遮蔽工程は、例えば請求項
２記載のように、上記基板裏面に遮蔽シートを貼着して
行うことが好ましく、また、例えば請求項３記載のよう
に、上記流通経路内に溶剤または水により容易に溶解さ
れる可溶性樹脂を充填して行っても良い。この場合、上
記可溶性樹脂は、例えば請求項４記載のように、上記圧
力エネルギー発生素子を被覆しているものであることが
好ましい。

【００１７】次に、請求項５記載の発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、インクに圧力を加えて
該インクを複数の吐出ノズルより記録媒体に噴射させて
記録を行うインクジェットプリンタヘッドの製造方法に
おいて、基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁
と上記インク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素
子とを設置する工程と、上記基板の表面上にインク供給
溝を形成する工程と、上記基板の表面上に上記吐出ノズ
ルを形成すべきオリフィス板を設置する工程と、上記基
板の裏面を冷却媒体ガスを介在させつつ冷却しながら上
記オリフィス板に上記複数の吐出ノズルを所定位置にド
ライエッチングにより一括形成する工程と、上記基板の
裏面側に上記インク供給溝に連通するインク受給孔を形
成する工程とを有して構成される。

【００１８】更に、請求項６記載の発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、インクに圧力を加えて
該インクを複数の吐出ノズルより記録媒体に噴射させて
記録を行うインクジェットプリンタヘッドの製造方法に
おいて、基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁
と該インク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子
とを設置する工程と、上記基板の裏面から上記表面に貫
通するインク供給路を形成する工程と、上記基板の表面
上に上記吐出ノズルを形成すべきオリフィス板を設置す
る工程と、上記基板の裏面側への冷却媒体ガスの供給を
開始し、該ガスを介在させつつ上記基板を該冷却しなが
ら上記オリフィス板に上記複数の吐出ノズルを所定位置
に形成するためのドライエッチングを開始し、上記吐出
ノズルが貫通した実質的直後に上記冷却媒体ガスの供給
を停止し、この後、所定時間後にドライエッチングを終
了するドライエッチング工程とを有して構成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a),(b),(c) は、第１の
実施の形態におけるモノリシック型インクジェットプリ
ンタヘッドの製造方法を工程順に示す図であり、それぞ
れ一連の工程においてシリコンウエハのチップ基板上に
形成されていく状態の概略の平面図と断面図を模式的に
示している。尚、これらの図には、説明の便宜上、いず
れもフルカラー用のインクジェットプリンタヘッドの１
個の印字ヘッド（モノクロ用インクジェットプリンタヘ
ッドの構成と同じ）のみを示しているが、実際には後述
するように、このような印字ヘッドが複数個（通常は４
個）連なった形状のものが、１個のチップ基板上に形成
される。また、同図(c) には３６個のオリフィスとして
のインク吐出ノズル４４を示しているが、実際には６４
個、１２８個、２５６個等、設計上の方針によって多数
形成されるものである。

【００２０】図２(a),(b),(c) は、上段に図１(a),(b),
(c) の平面図をそれぞれ拡大して詳細に示しており、中
段に上段のＥ−Ｅ′断面矢視図（同図(a) 参照）、下段
に上段のＦ−Ｆ′断面矢視図（同図(a) 参照）を示して
いる。また、同図(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、
それぞれ図１(a),(b),(c) の下に示す断面図と同一のも
のである。尚、図２(a),(b),(c) には、図示する上での
便宜上、６４個、１２８個又は２５６個のインク吐出ノ
ズルを、５個のインク吐出ノズル４４で代表させて示し
ている。

【００２１】最初に、基本的な製造方法について説明す
る。先ず、工程１として、４インチ以上のシリコン基板
にＬＳＩ形成処理により駆動回路とその端子を形成する
と共に、厚さ１〜２μｍの酸化膜（Ｓi Ｏ₂ ）を形成
し、次に、工程２として、薄膜形成技術を用いて、タン
タル（Ｔａ）−シリコン（Ｓｉ）−酸素（Ｏ）からなる
発熱抵抗体膜の層と、Ｔｉ−Ｗ等の密着層を介在させて
Ａｕなどによる電極膜を順次積層形成する。そして、電
極膜と発熱抵抗体膜をフォトリソグラフィー技術によっ
て夫々パターニングし、ストライプ状の発熱抵抗体膜上
の発熱部とする領域の両側に配線電極を形成する。この
工程で発熱部の位置が決められる。

【００２２】図１(a) 及び図２(a) は、上記の工程１及
び工程２が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、チップ基板３０には酸化膜からなる絶縁層の下に駆
動回路３１及び駆動回路端子３２（図１(a) 参照）が形
成され、絶縁層の上には、発熱抵抗体層が複数条にパタ
ーン化され、その発熱部３３となる両端に共通電極３４
と個別配線電極３６が形成されて共通電極３４、発熱部
３３、及び個別配線電極３６からなる複数条の発熱素子
が所定の間隔で平行に並設形成され、発熱部列３３′及
び個別配線電極列３６′を形成している。また、上記の
共通電極３４には共通電極給電端子３５が形成されてい
る（図１(a) 参照）。

【００２３】続いて、工程３として、個々の発熱部３３
に対応するインク加圧室とこれらへのインク流路を形成
すべく感光性ポリイミドなどの有機材料からなる隔壁部
材をコーティングにより高さ２０μｍ程度に形成し、こ
れをフォトリソ技術によりパターン化した後に、３００
℃〜４００℃の熱を３０分〜６０分加えるキュア（乾燥
硬化、焼成）を行い、高さ１０μｍ程度の上記感光性ポ
リイミドによる隔壁をチップ基板３０上に形成・固着さ
せる。更に、工程４として、ウェットエッチングまたは
サンドブラスト法などにより上記チップ基板３０の面に
共通インク供給溝を穿設し、更にこの共通インク供給溝
に連通しチップ基板３０の下面に開口するインク受給孔
を形成する。

【００２４】図１(b) 及び図２(b) は、上述の工程３及
び工程４が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、共通電極３４に取り囲まれるようにして共通インク
供給溝３７及びインク受給孔３８が形成されている。そ
して、共通インク供給溝３７の左側に位置する共通電極
３４部分にはインクシール隔壁３９−１が形成され、右
方の個別配線電極３６が配設されている部分にはインク
シール隔壁３９−２が形成され、このインクシール隔壁
３９−２から各発熱部３３と発熱部３３の間に延び出す
区画隔壁３９−３が形成されている。

【００２５】上記の個別配線電極３６上のインクシール
隔壁３９−２を櫛の胴とすれば、各発熱部３３と発熱部
３３との間に延び出す区画隔壁３９−３は櫛の歯に相当
する形状をなしている。これにより、この櫛の歯状の区
画隔壁３９−３を仕切り壁として、その歯と歯の間の付
け根部分に発熱部３３が位置する微細なインク加圧室４
１が、発熱部３３の数だけ形成される。

【００２６】この後、工程５として、ポリイミドからな
る厚さ１０〜３０μｍのフィルムのオリフィス板を、上
記積層構造の最上層つまり隔壁３９（３９−１、３９−
２、３９−３）の上に張り付けて２９０〜３００℃で加
熱しながら加圧してそのオリフィス板を固着させる。続
いてＮｉ、Ｃｕ又はＡｌなどの厚さ０．６〜１μｍ程度
の金属膜を形成する。

【００２７】更に、工程６として、オリフィス板の上の
金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチ
ングするマスクを形成し、続いて、オリフィス板を詳し
くは後述するヘリコン波エッチング装置により上記の金
属膜マスクに従って３１μｍφ〜１５μｍφの孔空けを
して多数のインク吐出ノズルを一括形成する。

【００２８】図１(c) 及び図２(c) は、上述した工程５
と工程６が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、オリフィス板４２が共通給電端子３５及び駆動回路
端子３２の部分を除く全領域を覆っており、区画隔壁３
９−３によって形成されている高さ１０μｍのインク加
圧室４１が共通インク供給溝３７方向に開口を向けてい
る。そして、これらインク加圧室４１の開口と共通イン
ク供給溝３７とを連通させる高さ１０μｍのインク流路
４３が形成されている。

【００２９】そして、オリフィス板４２には、発熱部３
３に対向する部分にオリフィス、つまりインク吐出ノズ
ル４４が形成されている。これにより、６４個、１２８
個又は２５６個のインク吐出ノズル４４を１列に備えた
モノカラーインクジェットプリンタヘッド４５が完成す
る。

【００３０】上記のように１列のインク吐出ノズル４４
を備えたモノカラーインクジェットプリンタヘッド４５
は、モノクロ用のインクジェットプリンタヘッドの構成
であるが、通常フルカラー印字においては、減法混色の
三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の３色に、文字や画像の黒部分に専用されるブラ
ック（Ｂｋ）を加えて合計４色のインクを必要とする。
したがって最低でも４列のノズル列が必要である。

【００３１】図３(a) は、上記のモノカラーインクジェ
ットプリンタヘッド４５を４列並べてフルカラーインク
ジェットプリンタヘッドを構成した状態を示す図であ
り、同図(b) は、そのフルカラーインクジェットプリン
タヘッドがシリコンウエハ上に多数形成された状態を示
す図である。上述した製造方法によれば、図３(b) に示
すように、図１(a),(b),(c) に示したチップ基板３０よ
りも大きく設定したチップ基板４６をシリコンウエハ４
７上に多数形成し、そのチップ基板４６に、図１(c) に
示したモノカラーインクジェットプリンタヘッド４５を
４列にモノリシックに構成して、図３(a) に示すように
フルカラーのインクジェットプリンタヘッド４８を製造
することは可能であり、各ノズル列４９の位置関係も今
日の半導体の製造技術により正確に配置することが可能
である。

【００３２】そして、上述した製造工程により、シリコ
ンウエハ４７の状態で処理した後、最後にダイシングソ
ーなどを用いてシリコンウエハ４７をスクライブライン
に沿ってカッテングし、チップ基板４６毎に個別に分割
して、図３(a) に示すフルカラーインクジェットプリン
タヘッド４８が出来上がる。これを実装基板にダイスボ
ンデングし、端子接続して、実用単位のフルカラーイン
クジェットプリンタヘッド４８が完成する。

【００３３】次に、上述したインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法の工程６において概略説明したヘリコン
波エッチング装置によるインク吐出ノズルの孔空けにつ
いて更に詳しく説明する。本例においてヘリコン波ドラ
イエッチング装置を用いるのは、ヘリコン波ドライエッ
チング装置は高速ドライエッチングが可能であり作業能
率が上がるからである。尚、ヘリコン波は、固体プラズ
マの中を伝搬する電磁波の一種で、別名ホイスラー
（笛）波とも呼ばれ、高密度プラズマを発生させるもの
である。

【００３４】図４(a) は、上記のドライエッチングのた
めの前工程を行った製造途上のインクジェットプリント
ヘッド４８（但し、以下、圧力エネルギー発生素子につ
いては、１個の発熱部３３及びその近傍部分のみを切り
出して示している）を示す図であり、同図(b) は、その
インクジェットプリントヘッド４８に対して、ヘリコン
波ドライエッチング装置でドライエッチングを行ってい
る状態を示す図である。尚、同図(a) には、チップ基板
４６上の構成において、図１(a),(b),(c) 及び図２(a),
(b),(c) と同一の構成部分には図１(a),(b),(c) 及び図
２(a),(b),(c)と同一の番号を付与して示している。

【００３５】同図(a) に示すように、オリフィス板４２
は、接着材５１ａ、ポリイミドフィルム５２、接着材５
１ｂの３層で構成されている。接着材５１ａ及び５１ｂ
の材料は、例えば熱可塑性ポリイミドやエポキシ系接着
材などであり、厚さ約３０μｍのポリイミドフィルム５
２の表裏に厚さ２〜５μｍ程度にコーテングされてい
る。このような接着材５１ａまたは５１ｂのような熱可
塑材料はガラス転移点以上の温度になると急激に弾性率
が低下して粘着性が増加し接着効果を発揮する。

【００３６】但し、この性質は、隔壁３９（３９−１、
３９−２、３９−３）に接着されるオリフィス板４２の
裏面の接着材５１ｂに要求されている性質であって、オ
リフィス板４２の表面には必要のない性質である。それ
にも拘らず、オリフィス板４２の裏面の接着材５１ｂだ
けでなく表面にも接着材５１ａが設けられるているの
は、もし裏面の接着材５１ｂだけであるとポリイミドフ
ィルム５２が製造工程の処理作業中に捲き上がって具合
が悪いからであり、同図(a) のように接着材５１ａと５
１ｂによって表裏両面に同一の熱膨張特性を持たせるこ
とによりポリイミドフィルム５２が製造工程の処理作業
中に捲き上がる不具合を防止しているものである。

【００３７】このようなオリフィス板４２を、上記接着
材５１ｂの面をチップ基板４６に向けて隔壁３９（３９
−１、３９−２、３９−３）の上に載置して、インク加
圧室４１やインク流路４３に蓋を形成し、このオリフィ
ス板４２を隔壁３９に均一に固定接着するために、数１
０分の間、２００〜２５０℃に加熱し、数Ｋｇ／ｃｍ ²
の圧力を加えて固定する。

【００３８】続いて、マスク材としてＮｉ、Ｃｕ又はＡ
ｌなどの厚さ０．５〜１μｍ程度の金属膜５３を形成
し、これに図１(c) 又は図２(c) に示したインク吐出ノ
ズル４４に対応するパターン５４を形成して、オリフィ
ス板４２を選択的にエッチングする為のマスクを形成す
る。本例のように、オリフィス板４２にインク吐出ノズ
ル４４を孔空けするのにヘリコン波ドライエッチング装
置を用いる場合は、上記のようにＮｉ、Ｃｕ又はＡｌな
どの金属膜３５をマスクに使うことでポリイミドフィル
ム５２と金属膜５３との選択比が概略５０〜１００程度
得られる。従って、約３０μｍのポリイミドフィルム５
２のエッチングには１μｍ以下の金属膜５３のマスクで
も十分に可能である。

【００３９】上記の金属マスク形成後、チップ基板４
６、つまり図３(b) に示したシリコンウエハ４７を、ヘ
リコン波エッチング装置に入れて、図４(b) に示すよう
に、ドライエッチングによるインク吐出ノズル４４の孔
空けを行う。ヘリコン波エッチング装置によるドライエ
ッチングのプロセスガスとしては酸素が用いられる。処
理用酸素Ｏ₂はヘリコン波エッチング装置内で、図４(b)
に示すように、酸素プラズマ５５となり、酸素イオン
５６、酸素ラジカル原子５７となって金属マスク面に吹
き付けられ、パターン５４に従ってインク吐出ノズル４
４を穿設する。

【００４０】ところで、上記のオリフィス板４２上面の
接着材５１ａは、通常のドライエッチング装置による孔
空けや、エキシマレーザなどによる孔空けでは、さした
る問題とはならない。しかし、本発明の如く孔空け作業
を高速に行うべくヘリコン波エッチング装置を用いる場
合、ヘリコン波エッチングは大イオン電流を用いるた
め、工作対象物の温度上昇が他のエッチング方法を採用
した場合よりも格段に大きく、その結果、次の様な不具
合が発生する。

【００４１】図５(a) は、ヘリコン波エッチング装置に
より通常に孔空けを行った場合の不具合を示す図であ
り、同図(b) は、同図(a) の不具合の孔とその周辺を示
す平面図である。図５(a),(b) に示すように、ヘリコン
波エッチング装置により通常に孔空けを行った場合に
は、オリフィス板４２の表面に皺５８が発生し、その結
果、インク吐出ノズル４４内にエッチング残渣が残った
り、吐出口４４′の形状が歪んだ状態で仕上がってしま
う。このため、印字の際に、本来吐出されるべき方向、
すなわちオリフィス板４２の面に垂直な方向とは異なる
方向にインクが吐出されるという不具合や、着弾ドット
の周囲にサテライトと呼ばれる微細な不要ドットが着弾
する不具合が発生する。

【００４２】上記のオリフィス板４２の表面に発生する
皺の原因としては、Ａｌ、Ｃｕ又はＮｉなどの金属マス
クと接着材５１ａとの熱膨張係数の差が大きいことが上
げられる。しかし、前述したように、オリフィス板４２
表面の接着材５１ａは、作業工程中におけるオリフィス
板４２の捲き上がりを防止するためのものであるため省
くことはできない。

【００４３】そこで、本発明のヘリコン波エッチング装
置によるオリフィス板４２へのインク吐出ノズル４４の
孔空け方法では、接着材５１ａとして用いる熱可塑ポリ
イミドのガラス転移点Ｔｇが約２００℃であることに注
目して、シリコンウエハ２９を２００℃以下に冷却しな
がらエッチングを行う。

【００４４】図６(a) は、ヘリコン波エッチング装置を
模式的に示す図であり、同図(b) はそのウエハ固定用ス
テージの平面図、同図(c) は同図(a) の部分拡大図であ
る。同図(a) に示すように、ヘリコン波エッチング装置
は、プロセスチャンバー（処理室）６１を中心に、この
処理室６１内に突設されるウエハ固定用ステージ６２を
備えている。図３(b) に示したシリコンウエハ４７は、
図６(a) の矢印Ｇで示すように装置左方から搬入され
て、上記のウエハ固定用ステージ６２上に載置される。

【００４５】上記シリコンウエハ４７は、メカチャック
法（機構的に行う固定方法）又は静電チャック法（静電
的に行う固定方法）で固定される。ウエハ固定用ステー
ジ６２は、支持台６３上に、支持台６３と一体に構成さ
れ、この支持台６３を介して、例えば１３．５６ＭＨｚ
のＲＦ（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）バ
イアスが接地側交流電源６４から印加される。

【００４６】また、このウエハ固定用ステージ６２に
は、低温サーキュレータ６５による不凍液が支持台６３
を介して循環している。さらに、本発明の特徴であるウ
エハ固定用ステージ６２とシリコンウエハ４７との間に
生じている微細な隙間ｈに、熱伝導を促進するためのＨ
ｅガスなどの冷媒ガス６６を、冷媒送入ポンプ６７か
ら、支持台６３及びウエハ固定用ステージ６２内に配設
された冷媒送入路６８を介し、ウエハ固定用ステージ６
２のウエハ支持面に開口する冷媒吹き出し口６９から送
入して、シリコンウエハ４７の低温サーキュレータ６５
による冷却を促進させる。

【００４７】つまり、ヘリコン波エッチング装置のウエ
ハ固定用ステージ６２を循環不凍液で−１０℃以下に冷
却し、且つ、ウエハ固定用ステージ６２とシリコンウエ
ハ４７間に冷媒ガス６６を介在させることにより、ヘリ
コン波ドライエッチングの際のシリコンウェハ４７の温
度上昇を効果的に抑制するようにしている。

【００４８】また、上記の処理室６１の周囲には、酸素
（Ｏ₂）プラズマ５５を処理室６１内に閉じ込めるため
のマグネット（磁石）７１が配設され、処理室６１の上
部中央にはソースチャンバー（源流室）７２が配置され
る。源流室７２の周囲には上下二段にアンテナ７３が配
設され、その外側には、プラズマを封じ込めるために、
内外二重にインナーコイル（内コイル）７４とアウター
コイル（外コイル）７５が配置されている。

【００４９】この源流室７２の上部には、パイプライン
７６が開口し、ここからプロセスガス（処理用酸素）が
供給される。また、二段のアンテナ７３にはソースパワ
ーサプライ（源流電源）７７から、例えば上記接地側交
流電源６４のサイクルに対応する１３．５６ＭＨｚの電
圧が印加される。

【００５０】この構成により、源流室７２内においてパ
イプライン７６から供給される処理用酸素がアンテナ７
３によってプラズマ化され、内コイル７４及び外コイル
７５によって処理室６１に送り込まれる。この酸素プラ
ズマ５５を、処理室６１内で、支持台６３及びウエハ固
定用ステージ６２を介してシリコンウエハ４７（つまり
インクジェットプリンタヘッド４８のチップ基板４６、
以下、実際にはシリコンウエハ４７の状態での処理であ
るが、チップ基板４６として説明する）に印加されてい
るＲＦバイアス電圧で吸引・加速する。

【００５１】処理室６１の周囲壁面に配設されている磁
石７１が上記酸素プラズマ５５の電子が壁面で消滅する
のを防止する。これにより、酸素プラズマ５５は、均一
な分布となってチップ基板４６に降り注ぎ、金属膜５３
のマスクのパターン５４で露出しているオリフィス板４
２表面に激突し、エッチングする。処理後のプロセスガ
スは、図６(a) の矢印Ｊで示すように装置右方に排出さ
れる。

【００５２】ヘリコン波エッチングは、ＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）のように電極配置が平行平板型では
ないが、それと同じように、酸素プラズマ５５に対して
チップ基板４６の電位が、酸素イオンを引き込む方向に
ある。これにより、工作物（オリフィス板４７）を酸素
イオン５６スバッタするのと同時に、ラジカル原子５７
を利用して化学エッチングもしている。

【００５３】例えば、工作物がポリイミドの場合、その
主成分は、炭素であるため、ＣｘＨｙ＋Ｏ→ＣＯ₂↑＋
Ｈ₂Ｏ↑の化学反応によるエッチングを行っている。よ
って、上記のヘリコン波エッチングは、スパッタ（物理
的エッチング）＋ラジカル反応（化学的エッチング）を
使って、孔加工のような異方性エッチングを高い選択比
で行うことができる。

【００５４】ところで、このようにチップ基板４６を充
分に冷却しながエッチングするにも拘らず、上記の冷却
方法だけでは、図５(a),(b) に示したような不具合が発
生する。その理由を調べていくと次のようなことが判明
した。

【００５５】図７は、チップ基板４６を冷却しながらエ
ッチングしても発生する不具合の原因を説明する図であ
る。すなわち、同図に示すように、チップ基板４６の裏
面には、インク受給孔３８が開口しているため、上記の
ヘリコン波ドライエッチングでインク吐出ノズル４４が
貫通した瞬間から、冷媒ガス６６が、同図の矢印Ｋで示
すように、インク受給孔３８、共通インク供給溝３７及
びインク流路４３を通って、インク吐出ノズル４４から
上部に逃げ出してしまう。

【００５６】通常、ドライエッチングでは、インク吐出
ノズル４４が貫通した段階では接着材５１ａ等の残渣が
孔壁に付着していたりするので、それらを取り除いて所
望の適正な形状に仕上げるために、時間にして１分乃至
３分程度のオーバーエッチングを行う。ところが、この
とき上記のように冷媒ガス６６がインク吐出ノズル４４
から上方に抜け出てしまうと、ウエハ固定用ステージ６
２とチップ基板４６裏面の隙間ｈの真空度が高まって、
その分だけ熱伝導度が低下して、チップ基板４６の温度
が急激に上昇してしまう。

【００５７】これによって、この場合も図５(a),(b) に
示したように、オリフィス板４２の表面に皺が発生す
る。また、このときオリフィス板４２の上方に多量に吹
き出した冷媒ガス６６のために酸素プラズマ５５′の密
度が不均一になってしまい、その結果、駆動回路３１の
ＭＯＳトランジスタやキャパシタの破壊もしくは劣化を
引き起こして、駆動回路３１にダメージを与える場合が
あることも判明した。

【００５８】この第１の実施の形態においては、上記の
インク吐出ノズル４４の貫通時に冷媒ガス６６がインク
受給孔３８からインク吐出ノズル４４を通って上部に逃
げ出すことによる不具合を除去するために、インク受給
孔３８を仮封止することにした。

【００５９】図８(a) は、チップ基板４６の裏面に接着
剤付きシートを張り付けてインク受給孔３８を仮封止し
た例を示す図であり、同図(b) は、この方法によりイン
ク吐出ノズル４４の孔空けを行った場合の正しい形状の
インク吐出ノズル４４近傍部分の拡大断面図、同図(c)
は同図(b) の正しい形状のインク吐出ノズル４４の孔と
その周辺を示す平面図である。

【００６０】同図(a) に示す接着剤付きシート７８は基
材のポリエステルフィルム７９に熱剥離接着剤８１を積
層した２層構造を有するシートである。上記の熱剥離接
着剤８１は、室温では接着力を持つが、ある温度以上に
なると容易にチップ基板４６との界面から剥離する性質
がある。この剥離する温度は例えばαタイプは９０℃以
上、βタイプは１２０℃以上、γタイプは１５０℃以上
等である。

【００６１】図９は、被着体にＰＥＴフィルムを用いて
熱剥離接着剤８１の接着力の試験を行った結果を示す図
表である。同表では、左端の欄にタイプα、β、γを示
し、次にそれぞれのタイプに対する熱剥離温度（℃）を
「９０、１２０、１５０」として示してある。同表に示
す様に、熱剥離温度が１２０℃であるタイプβの接着剤
は、熱剥離温度が１５０℃のγタイプよりその塗り厚が
１５μm薄くても、剥離前の接着力が５００ｇ／２０ｍ
ｍと他の２タイプと比べて最も強い。

【００６２】なお、チップ基板４６に接着剤付きシート
７８を張り付けるときには、チップ基板４６と熱剥離接
着剤８１との界面に空気を巻き込んでしまうと、チップ
基板４６をヘリコン波エッチング装置内に搬入したと
き、真空中で上記の巻き込まれた空気が膨張してチップ
基板４６をウエハ固定用ステージ６２から持ち上げてし
まう不具合が発生するから、そのように空気を巻き込ま
ないように、ローラや刷毛などの道具を使用して密着さ
せるようにする。

【００６３】このようにして、図６(a) に示したヘリコ
ン波エッチングを行うと、インク吐出ノズル４４が貫通
した後も、図６(c) に示したと同様の均一な冷却状態を
維持でき、これによって、余裕を持ってオーバーエッチ
ングを行うことができ、図８(b),(c) に示すように、所
望の適正な形状のインク吐出ノズル４４を形成すること
ができる。

【００６４】そして、ヘリコン波エッチングのプロセス
終了後は、接着剤付きシート７８を張り付けたままのチ
ップ基板４６をオーブンに入れて、各接着剤の熱剥離温
度に応じて９０℃、１２０℃または１５０℃で３分以上
加熱する。これにより、図８(b) に示すように、熱剥離
接着剤８１をチップ基板４６側に残すことなく簡単に剥
離することができる。

【００６５】尚、以下の設定データは、熱剥離温度９０
℃の熱剥離接着剤８１を塗着した接着剤付きシート７８
を用いた場合の、チップ基板４６に対するヘリコン波エ
ッチングによるオリフィス板４２への孔空けプロセスの
一例を示すものである。

【００６６】オリフィス板の厚み；１６μｍ 到達真空度：５．６×１０Ｅ−４ プロセスガス（酸素）：５０ｓｃｃｍ プロセス圧：０．５Ｐａ ソースパワー：１０００Ｗ バイアスパワー：３００Ｗ プロセス時間：１３分 サーキュレータ設定温度：−３０℃ 冷却用Ｈｅ流量：１０ｓｃｃｍ ポリイミドのエッチングレート：約１．６μｍ／分 上記の条件において、オリフィス板の貫通までのエッチ
ング時間は１０分、オーバエッチング時間は３分であ
る。処理中における接着剤付きシート７８の接着力の低
下もなく、インク受給孔３８を塞いだことによるチップ
基板４６の膨張もヘリコン波ドライエッチングに悪影響
を与えることは無かった。

【００６７】上記チップ基板４６のインク受給孔３８の
仮封止には、接着剤付きシート７８と限ることなく、例
えばドライフィルムを用いてもよい。図１０は、ドライ
フィルム８２を８０〜９０℃でチップ基板４６の裏面に
ラミネート（積層化）した例を示す図である。このよう
にドライフィルム８２を用いても、インク受給孔３８を
塞ぐことが可能である。この場合は、ヘリコン波ドライ
エッチングによる孔空けプロセス終了後に、例えばモノ
エタノールアミン等の剥離液により剥離する。

【００６８】図１１(a) 〜(e) は、第２の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を模式
的に示す図である。尚、同図(a) 〜(c) に示す構成は、
製造工程の順序がやや異なる点を除いて、図４(a) 及び
図８(b),(c) の構成と同一であり、したがって、図４
(a) 及び図８(b),(c) と同一の構成要素には同一の番号
を付与して示している。

【００６９】この第２の実施の形態においては、先ず、
図１１(a) に示すように、チップ基板４６に、不図示の
駆動回路を形成した後、発熱部３３、共通電極３４、個
別配線電極３６、及び共通インク供給溝３７を形成し
て、更に隔壁３９（３９−１、３９−２、３９−３（不
図示））を形成する。更に、同図(b) に示すように、オ
リフィス板４２を積層し、同図(c) に示すように金属膜
５３を形成し、マスクパターン５４を形成する。このよ
うにチップ基板４６の表側からの処理のみを行って、ヘ
リコン波ドライエッチングによる孔空けプロセスに移っ
て、同図(d) に示すようにインク吐出ノズル４４を穿設
する。この後、同図(e) に示すように、チップ基板４６
裏面からインク受給孔３８を穿設して表側の共通インク
供給溝３７に連通させ、チップ基板４６のインク流通路
を貫通させる。

【００７０】上記のように、チップ基板４６の裏面から
穿設作業を行う同図(e) に示すインク受給孔３８の形成
は、同図(d) に示すヘリコン波ドライエッチングの段階
では未だ行われておらず、したがって、インク吐出ノズ
ル４４が貫通したとき、チップ基板４６のインク流通路
は貫通していないので、このインク吐出ノズル４４から
チップ基板４６裏面の図６(c) に示す冷媒ガス６６が表
側に流出することは無く、これにより、図８(a) 又は図
１０の場合のようにチップ基板４６裏面の既に空いてい
るインク受給孔３８を仮封止した場合と同様に、インク
吐出ノズル４４が貫通した後も、図６(c) に示したと同
様の均一な冷却状態を維持でき、これによって、余裕を
持ってオーバーエッチングを行うことができ、所望の適
正な形状のインク吐出ノズル４４を形成することができ
る。

【００７１】図１２(a),(b) は、第３の実施の形態にお
けるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的
に示す図である。尚、同図(a),(b) に示す構成は、図４
(a)及び図８(b),(c) に示した構成と同一であるので、
図１２(a),(b) には、図４(a) 及び図８(b),(c) と同一
の番号を付与して示している。

【００７２】この第３の実施の形態においては、先ず、
図１２(a) に示すように、図６(a),(b),(c) に示したヘ
リコン波ドライエッチングにより、インク吐出ノズル４
４の孔空けを行う。この場合の処理条件は、第１の実施
の形態の場合と同様である。そして、図１２(b) に示す
ように、インク吐出ノズル４４が貫通した直後に冷媒送
入ポンプ６７を停止させてウエハ固定用ステージ６２の
冷媒吹き出し口６９からの冷媒ガス６６の吹き出しを停
止させる（図６(a),(b),(c) 参照）。このインク吐出ノ
ズル４４が貫通したことの検出については後述する。

【００７３】上記のウエハ固定用ステージ６２の冷媒吹
き出し口６９からの冷媒ガス６６の吹き出し停止によ
り、冷媒ガス６６の流動が停止して、流動の慣性及び圧
力が低下し、上記貫通したインク吐出ノズル４４方向へ
は、インク受給孔３８近傍の冷媒ガス６６が僅かに抜け
るのみとなり、大半はチップ基板４６底面とウエハ固定
用ステージ６２上面間の間隙に均一に滞留する。これに
より、短い期間ではあるが滞留冷媒ガス６６による基板
冷却の冷媒機能が維持される。この滞留する冷媒ガス６
６が散逸しないうちに、オーバーエッチングを行う。

【００７４】図１３は、上記の第３の実施の形態におけ
るヘリコン波ドライエッチングの処理手順を示すフロー
チャートである。同図に示すように、先ず、基板（シリ
コンウエハ４７）にオリフィス板４２を設置する、つま
り隔壁３９上に積層・固着させる（ステップＳ１）。次
に、そのオリフィス板４２表面に金属膜５３を形成し、
その金属膜５３にエッチングマスク５４を形成する（ス
テップＳ２）。

【００７５】続いて、その基板をヘリコン波エッチング
装置内に入れ、ウエハ固定用ステージ６２上に固定し、
低温サーキュレータ６５（図６参照）を駆動して不凍液
を循環させると共に冷媒送入ポンプ６７を駆動して冷媒
ガスの流動を開始させ、基板冷却用冷媒ガス（Ｈｅ）６
６を基板４７とウエハ固定用ステージ６２間に送入する
（ステップＳ３）。

【００７６】更に続いて、ヘリコン波ドライエッチング
を開始すると共にインク吐出ノズルの貫通を監視する
（ステップＳ４）。このエッチング処理では、インク吐
出ノズルの貫通までに時間約１０分が必要である。そし
て、時間約１０分が経過後にインク吐出ノズルの貫通時
点を検出すると（ステップＳ５）、冷媒送入ポンプ６７
を駆動を止めて基板４７とウエハ固定用ステージ６２間
の冷媒ガスの流動を停止させる（ステップＳ６）。この
処理で、およそ１００ｍｓｅｃの時間が経過する。

【００７７】これに引き続いて、エッチングを時間１分
だけ継続し、すなわち、オーバーエッチングを１分間お
こなった後、このヘリコン波ドライエッチングを停止す
る（ステップＳ７）。これにより、オリフィス板４２へ
のインク吐出ノズル４４の孔空けが完成する。

【００７８】このように、本例では、前述の第１の実施
の形態の場合に示した条件のうち、オリフィス板のイン
ク吐出ノズルの貫通までの時間が約１０分であることは
変わりないが、基板の冷却に残留冷媒ガスのみを利用す
るためオーバエッチングの処理時間は短めに設定して、
オーバエッチング時間を１分としている。

【００７９】次に、本例の要部である上記のインク吐出
ノズル４４の貫通時点の検出について説明する。このイ
ンク吐出ノズル４４の貫通時点の検出には、発光分光分
析法、反射光分析法、ガス分析法、圧力測定法、流量測
定法等種々あるが、これら諸方法のうち、いずれかの方
法を用いる。

【００８０】先ず、発光分光分析法は、上記のヘリコン
波ドライエッチングにおけるプラズマエッチングプロセ
スで発生する反応生成物や反応ガスの固有波長の光を検
出し、その光強度の経時変化をモニタする。エンドポイ
ント近辺では、反応に寄与する物質が減少するので、モ
ニタしている信号に変化が生じる。本実施例では、ポリ
イミドが発生する反応生成物や反応ガスの固有波長の光
を検出する。

【００８１】次に、反射光分光法は、対象が被エッチン
グ物と基板とで構成されていた場合、エッチング中は被
エッチング物の反射光を見ることになり、エッチング貫
通後は、基板の反射光を見る事になる。本実施例の場
合、エッチング中はオリフィス板であるポリイミドの反
射光、エッチング貫通後はＳｉ、配線材料（Ａｕ，Ａｌ
など）又は抵抗体（Ｔａ−Ｓｉ−Ｏなど）の反射光を検
出することになる。

【００８２】また、ガス分析法は、エッチング中は、オ
リフィス板のインク吐出ノズルが貫通していないため基
板裏面とウエハ固定用ステージとの隙間に流れている冷
媒ガスは基板表面に流れ出さないが、インク吐出ノズル
貫通直後から基板表面に冷媒ガスが吹き出す。そのガス
を検出する。本例の場合、例えばＨｅを検出する。

【００８３】また、圧力測定法は、エッチング中は、オ
リフィス板のインク吐出ノズルが貫通していないため基
板裏面とウエハ固定用ステージとの隙間に流れている冷
媒ガスは基板表面に流れ出さないが、インク吐出ノズル
貫通直後から基板表面に冷媒ガスが吹き出す。つまりイ
ンク吐出ノズルの貫通前後における冷媒ガスの圧力変化
でエッチング終点を検出する。

【００８４】そして、流量測定法は、エッチング中は、
上記のように基板裏面とウエハ固定用ステージとの隙間
に流れている冷媒ガスは基板表面に流出せず、インク吐
出ノズル貫通直後から基板表面に冷媒ガスが吹き出すこ
とから、その冷媒ガスを制御している流量計が変化する
時点を、エッチング終点として検出する。

【００８５】図１４(a) 〜(f) は、第４の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を模式
的に示す図である。尚、同図(a) は、前述した製造工程
１〜工程４までを終了した直後のチップ基板の状態、す
なわち図１(b) 又は図２(b)と同じ状態を示しており、
図１(b) 又は図２(b) と同じ番号を付与して示してい
る。

【００８６】本例では、図１４(a) の状態から、処理方
法がやや異なってくる。すなわち同図(b) に示すよう
に、先ず、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などの水溶
性樹脂材料を、保護膜８４として、チップ基板４６の表
面にコートする。チップ基板４６の裏面にはインク受給
孔３８が貫通しているので、保護膜８４が共通インク供
給溝３７からインク受給孔３８に入り込んだとき、更に
チップ基板４６裏面に回り込まないようにするためにチ
ップ基板４６すなわちシリコンウエハ４７の裏面に流出
防止フィルム(不図示)などを貼っておくことが好まし
い。

【００８７】上記の保護膜８４は、後にチップ基板４６
から容易に除去する必要があり、したがって、例えば水
に溶けるＰＶＡ、ポリビニールエーテル、ポリエチレン
オキサイド等の水溶性樹脂材料や、酸性溶剤に溶けるナ
イロン、尿素樹脂、グリプタル樹脂、セルロース樹脂等
の樹脂材料、或はアルカリ性溶剤に溶けるポリエステ
ル、尿素樹脂、メラミン樹脂等の樹脂材料、または、他
の溶剤、例えばアセトン、ベンゼン、エタノール、クロ
ロホルム等に溶ける樹脂材料等を用いる。

【００８８】また、この保護膜８４のコート方法として
は、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、印
刷、ポッテリング、モールディングなど種々の方法があ
り、いずれの方法も用いることが可能である。

【００８９】同図(b) に示す隔壁３９上にコートされた
保護膜８４は、その後のオリフィス板４２の貼り付けの
邪魔になるので、拭き取り、削り取り或は他の適宜の方
法で、同図(c) に示すように除去した後、乾燥などによ
る保護膜８４の硬化を行う。更に、不用となった流出防
止フィルムを剥がし取る。次に、通常の製造工程と同様
にして、同図(d) に示すように、オリフィス板４２を接
着材層によって隔壁３９上に加熱接着し。金属膜５３を
形成し、パターン５４を形成する。

【００９０】続いて、ヘリコン波ドライエッチングによ
って、同図(e) に示すように、インク吐出ノズル４４や
特には図示しないが接続端子部分等の孔空けを行う。こ
の場合も、インク吐出ノズル等の孔が貫通した後も、適
宜の時間、オーバーエッチングを行うが、そのオーバー
エッチングによるエッチング処理は保護膜８４の表面が
受けることとなり、保護膜８４の下にある発熱体３３や
電極部分或は駆動回路３１には、直接エッチング処理が
加えられることが無く、したがって、オーバーエッチン
グによって発熱体３３や駆動回路３１が障害を受けると
いうような不具合は発生しない。

【００９１】また、第１〜第３の実施形態において説明
したヘリコン波ドライエッチングにおけるインク吐出ノ
ズル貫通時の冷媒ガスの吹き出しが、インク流路を塞い
ている保護膜８４によって阻止されるので、インク吐出
ノズル貫通後もチップ基板４６の冷却が維持されて、こ
れにより、正常にオーバーエッチングを行うことができ
ると共に、冷媒ガスの吹き出しによる駆動回路障害の虞
も解消する。

【００９２】この後、不用になった保護膜８４を温水に
よって洗い流して、同図(f) に示すようにチップ基板４
６から除去する。尚、保護膜８４に水溶性以外の樹脂材
料を用いた場合は、その保護膜８４が溶解可能な酸やア
ルカリ、溶剤などによって溶解せしめる。また、この保
護膜８４を除去する処理によって保護膜８４の表面に残
っていたドライエッチングに起因する残渣も一緒に取り
去ることができる。

【００９３】尚、上述したヘリコン波ドライエッチング
では、酸素プラズマを用いてエッチング処理している
が。この酸素プラズマは、無機物や金属に対してよりも
樹脂材料などの有機物に対するエッチング効果が高い。
したがって、本例における保護膜８４の形成では樹脂材
料のみによるよりは、エッチング耐性の高い金属や無機
物を含有した樹脂材料のほうが、より保護膜としての機
能が高いこととなる。具体的には、ＰＶＡなどの樹脂材
料にアルミナ、窒化珪素などのセラミックスやガラス粒
子を含有させたり、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａ
ｇなどの金属を含有させたものを保護膜材料として用い
るようにしてもよい。

【００９４】また、保護膜には、上記のような樹脂又は
金属や無機物を含有した樹脂材料の代わりに、ポリケイ
皮酸ビニル系フォトレジストやゴム系ネガ型（環化ポリ
イソプレン・ビスアジド系）フォトレジスト、ノボラッ
ク樹脂系ポジ型フォトレジスト、アジド化合物系フォト
レジストなどを用いてもよい。

【００９５】この場合は、保護膜をチップ基板上にコー
トした後、露光・現像を行うことによって隔壁上以外の
部分に保護膜が残る様にパターン化し、その後ベーキン
グを行って保護膜を硬化させる。そして、オリフィス板
を貼り付け、金属膜マスクを形成し、ドライエッチング
によってインク吐出ノズルの孔空けを行った後、不用と
なった保護膜をアルカリ剥離液や溶剤などによって剥離
して取り除く。

【００９６】これは、保護膜に感光性を付与してあるた
め、フォトリソグラフィー技術を使った微細パターン形
成が可能となり、インクジェットプリントヘッドの微細
化に合わせて微細加工が可能となるという利点がある。
また、このように液状フォトレジストではなく、ドライ
フィルムレジスト材料を使っても良い。この場合は、ド
ライフィルムレジストの貼り付けは、加熱ローラによる
加熱・加圧による貼り付けとなる。これは液状のレジス
ト材料と比較して、流動性を持たない材料であるため、
シリコンウエハ裏面に流出防止フィルムを貼り付ける必
要が無くなり工程の簡素化を行うことができる。

【００９７】また、上記実施の形態においては、ルーフ
シュータ型のインクジェットプリンタヘッドのインク吐
出ノズルについて説明したが、これに限ることなく、サ
イドシュータ型のインクジェットプリンタヘッドのイン
ク吐出ノズルに適用してもよい。また、サーマル方式の
インクジェットプリンタヘッドに限ることなく、ピエゾ
方式のインクジェットプリンタヘッドのインク吐出ノズ
ルに適用することもできる。

【００９８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、多数のインク吐出ノズルを一括して高速に明ける
ことができるヘリコン波エッチング装置を用い、基板を
冷却しながらオーバーエッチング時に貫通したインク吐
出ノズルから冷媒ガスが抜け出して製作中のインクジェ
ットヘッドの温度が上がらないようにしてインク吐出ノ
ズルの孔空けを行うので、オリフィス板表面に皺が発生
したり、孔空け作業で生じる残渣がインク吐出ノズル内
に垂れ込む等の不具合が解消され、これにより、高温を
発生するヘリコン波ドライエッチングによる孔空けにも
拘らず、所望の正しい形状のインク吐出ノズルを形成す
ることができ、製品歩留りが向上し製品コストの低減に
貢献する。

【００９９】また、インク吐出ノズル貫通時に冷媒ガス
が大量に基板上面に吹き出ないようにするので、冷媒ガ
スを用いているにも拘らず冷媒ガスによる駆動回路の破
壊の虞が無く、これにより、多数のインク吐出ノズルを
一括して高速に明けることができるヘリコン波エッチン
グ装置を有効に使用することができる。

【０１００】また、インク流通路遮蔽部材を用いて冷媒
ガスの抜け道を塞ぐと共に発熱体も被覆することによ
り、オーバエッチングによる発熱体の損傷を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b),(c) は一実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタヘッドの製造方法を工程順に示す図であ
り、それぞれ一連の工程においてシリコンチップの基板
上に形成されていく状態の概略の平面図と断面図を模式
的に示している

【図２】(a),(b),(c) の上段は図１(a),(b),(c) の平面
図をそれぞれ拡大して詳細に示す図、中段は上段のＥ−
Ｅ′断面矢視図、下段は上段のＦ−Ｆ′断面矢視図であ
る。

【図３】(a) はモノカラーインクジェットプリンタヘッ
ドを４列並べてフルカラーインクジェットプリンタヘッ
ドを構成した状態を示す図、(b) はフルカラーインクジ
ェットプリンタヘッドがシリコンウエハ上に多数形成さ
れた状態を示す図である。

【図４】(a) はインク吐出ノズル近傍部分のインク吐出
ノズル孔空け前の状態を示す拡大断面図、(b) はヘリコ
ン波エッチング装置により通常に孔空けを開始した状態
を示す図である。

【図５】(a) はヘリコン波エッチング装置により通常に
孔空けを行った場合の不具合を示す図、(b) は(a) の不
具合の孔とその周辺を示す平面図である。

【図６】(a) はヘリコン波エッチング装置を模式的に示
す図、(b) はウエハ固定用ステージの平面図、(c) は
(a) の部分拡大図である。

【図７】チップ基板を冷却しながらエッチングしても発
生する不具合の原因を説明する図である。

【図８】(a) はチップ基板の裏面に接着剤付きシートを
張り付けてインク受給孔を仮封止した例を示す図、(b)
はこの方法により形成される正しい形状のインク吐出ノ
ズル近傍部分の拡大断面図、(c) は(b) のインク吐出ノ
ズルの孔とその周辺を示す平面図である。

【図９】被着体にＰＥＴフィルムを用いて熱剥離接着剤
の接着力の試験を行った結果を示す図表である。

【図１０】ドライフィルムを８０〜９０℃でチップ基板
の裏面にラミネートした例を示す図である。

【図１１】(a) 〜(e) は第２の実施の形態におけるイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的に示す図
である。

【図１２】(a),(b) は第３の実施の形態におけるインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的に示す図で
ある。

【図１３】第３の実施の形態におけるヘリコン波ドライ
エッチングの処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】(a) 〜(f) は第４の実施の形態におけるイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的に示す図
である。

【図１５】(a) は従来のルーフシュータ型のインクジェ
ットプリンタヘッドを備えたプリンタの構成を模式的に
示す斜視図、(b) はインクジェットプリンタヘッドのイ
ンク吐出面を模式的に示す平面図、(c) はそのＤ−Ｄ′
断面矢視図、(c) はインクジェットプリンタヘッドが製
造されるシリコンウエハを示す図である。

【符号の説明】

１ プリンタ ２ キャリッジ ３ インクジェットプリンタヘッド ４ インクカートリッジ ５ ガイドレール ６ 歯付き駆動ベルト ７ フレキシブル通信ケーブル ８ 本体フレーム ９ プラテン １０ 用紙 １１ 給紙ローラ １２ 排紙ローラ １３ モータ １４ チップ基板 １５ オリフィス板 １６ ノズル列 １７ インク吐出ノズル １８ 発熱素子 １９ 駆動回路 ２１ シリコンウエハ ２２ 個別配線電極 ２３ 共通電極 ２４ 配線端子 ２５ 給電端子 ２６ インク流路 ２７ 隔壁 ２８ インク受給孔 ２９ 共通インク供給溝 ３０ チップ基板 ３１ 駆動回路 ３２ 駆動回路端子 ３３ 発熱部 ３３′ 発熱部列 ３４ 共通電極 ３５ 共通電極給電端子 ３６ 個別配線電極 ３６′ 個別配線電極列 ３７ 共通インク供給溝 ３８ インク受給孔 ３９ 隔壁 ３９−１、３９−２ インクシール隔壁 ３９−３ 区画隔壁 ４１ インク加圧室 ４２ オリフィス板 ４３ インク流路 ４４ インク吐出ノズル ４５ モノカラーインクジェットプリンタヘッド ４６ チップ基板 ４７ シリコンウエハ ４８ フルカラーインクジェットプリンタヘッド ４９ ノズル列 ５１ａ、５１ｂ 接着材 ５２ ポリイミドフィルム ５３ 金属膜 ５４ パターン ５５、５５′ 酸素（Ｏ2 ）プラズマ ５６ 酸素イオン ５７ 酸素のラジカル原子 ６１ プロセスチャンバー（処理室） ６２ ウエハ固定用ステージ ６３ 支持台 ６４ 接地側交流電源 ６５ 低温サーキュレータ ｈ 隙間 ６６ 冷媒ガス ６７ 冷媒送入ポンプ ６８ 冷媒送入路 ６９ 冷媒吹き出し口 ７１ マグネット（磁石） ７２ ソースチャンバー（源流室） ７３ アンテナ ７４ インナーコイル（内コイル） ７５ アウターコイル（外コイル） ７６ パイプライン ７７ ソースパワーサプライ（源流電源） ７８ 接着剤付きシート ７９ ポリエステルフィルム ８１ 熱剥離接着剤 ８２ ドライフィルム

フロントページの続き (72)発明者 塩田 純司 東京都青梅市今井３丁目10番６号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者 金光 聡 東京都青梅市今井３丁目10番６号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者 河村 義裕 東京都青梅市今井３丁目10番６号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 Ｆターム(参考） 2C057 AF91 AF93 AG14 AP02 AP13 AP22 AP23 AP32 AP33 AP47 AQ02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクに圧力を加えて該インクを複数の
   吐出ノズルより記録媒体に噴射させて記録を行うインク
   ジェットプリンタヘッドの製造方法において、 基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁と前記イ
   ンク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子とを設
   置する工程と、 前記基板の裏面と前記表面間を貫通するインク供給路を
   形成する工程と、 前記基板の裏面から前記インク供給路を介して前記イン
   ク流路に至る流通経路を遮蔽する工程と、 前記基板の表面上に前記吐出ノズルを形成すべきオリフ
   ィス板を設置する工程と、 前記基板の裏面を冷却媒体ガスを介在させつつ冷却しな
   がら前記オリフィス板に前記複数の吐出ノズルを所定位
   置にドライエッチングにより一括形成する工程と、 前記流通経路の遮蔽を解除する工程とを有することを特
   徴とするインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 前記流通経路の遮蔽工程は、前記基板裏
   面に遮蔽シートを貼着して行うことを特徴とする請求項
   １記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記流通経路の遮蔽工程は、前記流通経
   路内に溶剤または水により容易に溶解される可溶性樹脂
   を充填して行うことを特徴とする請求項１記載のインク
   ジェットプリンタヘッドお製造方法。
4. 【請求項４】 前記可溶性樹脂は、前記圧力エネルギー
   発生素子を被覆していることを特徴とする請求項３記載
   のインクジェットプリンタヘッド。
5. 【請求項５】 インクに圧力を加えて該インクを複数の
   吐出ノズルより記録媒体に噴射させて記録を行うインク
   ジェットプリンタヘッドの製造方法において、 基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁と前記イ
   ンク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子とを設
   置する工程と、 前記基板の表面上にインク供給溝を形成する工程と、 前記基板の表面上に前記吐出ノズルを形成すべきオリフ
   ィス板を設置する工程と、 前記基板の裏面を冷却媒体ガスを介在させつつ冷却しな
   がら前記オリフィス板に前記複数の吐出ノズルを所定位
   置にドライエッチングにより一括形成する工程と、 前記基板の裏面側に前記インク供給溝に連通するインク
   受給孔を形成する工程とを有することを特徴とするイン
   クジェットプリンタヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 インクに圧力を加えて該インクを複数の
   吐出ノズルより記録媒体に噴射させて記録を行うインク
   ジェットプリンタヘッドの製造方法において、 基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁と該イン
   ク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子とを設置
   する工程と、 前記基板の裏面から前記表面に貫通するインク供給路を
   形成する工程と、 前記基板の表面上に前記吐出ノズルを形成すべきオリフ
   ィス板を設置する工程と、 前記基板の裏面側への冷却媒体ガスの供給を開始し、該
   ガスを介在させつつ前記基板を該冷却しながら前記オリ
   フィス板に前記複数の吐出ノズルを所定位置に形成する
   ためのドライエッチングを開始し、前記吐出ノズルが貫
   通した実質的直後に前記冷却媒体ガスの供給を停止し、
   この後、所定時間後にドライエッチングを終了するドラ
   イエッチング工程とを有することを特徴とするインクジ
   ェットプリンタヘッドの製造方法。