(57)【要約】【課題】  ノズルの高密度化を図り、薄いシリコンのキャビティ基板を使用しても、キャビティ基板等が割れることがなく、歩留りの良くガラス基板とキャビティ基板を接合できるようにしたこと。【解決手段】  電極８と、該電極に間隙をもって対向する振動板４とを備え、該振動板と電極との間に電圧を印加して該振動板を変形させる静電アクチュエータの製造方法において、位置合わせを行うための基準線であるオリフラ１９ｂを備え、前記振動板が形成されることとなるキャビティ基板であるシリコン基板２と、位置合わせを行うための基準線であるオリフラ１９ａを備え、前記電極が形成され、前記シリコン基板の外径よりも大きい外径のガラス基板１とを、互いの基準線が略同一方向となるように重ね合わせ、シリコン基板の外周がガラス基板の外周の内側となるようにアライメントして接合するようにしたものである。【選択図】    図１
2006223066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、該電極に間隙をもって対向する振動板とを備え、該振動板と前記電極との間に
電圧を印加して該振動板を変形させる静電アクチュエータの製造方法において、
位置合わせを行うための基準線を備え、前記振動板が形成されることとなるシリコン基
板と、
位置合わせを行うための基準線を備え、前記電極が形成され、前記シリコン基板の外径
よりも大きい外径のガラス基板とを、
互いの基準線が略同一方向となるように重ね合わせ、前記シリコン基板の外周が前記ガ
ラス基板の外周の内側となるようにアライメントして接合したことを特徴とする静電アク
チュエータの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス基板と前記シリコン基板との接合は、陽極接合であることを特徴とする請求
項１記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記ガラス基板と前記シリコン基板とが備える基準線はオリフラ又は細長い溝であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス基板と前記シリコン基板とのアライメントは前記ガラス基板に設けられたア
ライメントマークと前記シリコン基板に設けられたアライメントマークとによって行うこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス基板に設けられたアライメントマークは、前記シリコン基板の外周が該ガラ
ス基板の外周の内側となるように両基板が重ね合わされたときに、該ガラス基板に設けら
たアライメントマークが該シリコン基板の外周より内側にくるように位置させられている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法により製造された静電
アクチュエータのシリコン基板に、複数のノズルを有するノズル基板を接合して該ノズル
基板と前記シリコン基板との間に該ノズルの各々に連通する吐出室を形成し、前記振動板
の変形により該ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする
液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を含むことを特徴とす
るデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及びデバイスの製
造方法に関し、特に高密度、低コスト、高歩留まりで作製可能な静電アクチュエータの製
造方法、この静電アクチュエータの製造方法を適用した静電駆動方式のインクジェットヘ
ッド等の液滴吐出ヘッドの製造方法及び静電アクチュエータの製造方法を含むデバイスの
製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電駆動方式の液滴吐出ヘッドにおいて、高密度、低コスト、高歩留まりで作製可能な
製造方法が求められている。
ノズルの高密度化が進むと、クロストーク対策のため、１００μｍ以下の薄いシリコン
基板を使用する必要がある。さらには、低コスト化のために、大口径の基板を扱えるプロ
セスを確立する必要がある。
従来のシリコンのキャビティ基板、シリコンのノズル基板、ガラス基板を別々に作製し
て最後に貼り合わせる方式では、扱うことのできるシリコンのキャビティ基板やノズル基
板の厚みや大きさにハンドリングの上からも限界があった。
そこで、ノズルの高密度化を図り、薄いシリコンのキャビティ基板やノズル基板を使用
するために、従来のインクジェットヘッドの製造方法では、厚いガラス基板に薄いシリコ
ンのキャビティ基板を接合した後に、そのシリコンのキャビティ基板の各部加工を行い、
最後にキャビティ基板の上にノズル基板を接着剤で貼り合わせるようにしていた（例えば
、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−９９３号公報（第２頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる従来のインクジェットヘッドの製造方法では、シリコンのキャビティ基板とガラ
ス基板が同径の場合、ガラス基板と同径のキャビティ基板を切削しようとしても製作公差
によるバラツキが生じるため、ガラス基板にキャビティ基板を重ね合わせると、ガラス基
板の外周からキャビティ基板がはみ出してしまうことがあり、両基板の外周を合わせるこ
と難しかった。
そのため、ガラス基板にキャビティ基板を接合すると、キャビティ基板の外周の一部が
ガラス基板に接合されない状態となり、この状態でシリコン基板に研削・研磨加工等を行
うとガラス基板からはみ出したキャビティ基板の部分が割れてしまい、その割れた部分か
らキャビティ基板に亀裂が入り、キャビティ基板の割れにつながることにより、歩留りを
低下させるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は係る問題点を解決するためになされたもので、ノズルの高密度化を図
り、薄いシリコンのキャビティ基板やノズル基板を使用しても、シリコンのキャビティ基
板等が割れることがなく、歩留りの良くガラス基板とキャビティ基板とノズル基板を接合
できるようにした例えばインクジェットヘッド等の静電アクチュエータの製造方法、液滴
吐出ヘッドの製造方法及びデバイスの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、電極と、該電極に間隙をもって対向す
る振動板とを備え、該振動板と前記電極との間に電圧を印加して該振動板を変形させる静
電アクチュエータの製造方法において、位置合わせを行うための基準線を備え、前記振動
板が形成されることとなるシリコン基板と、位置合わせを行うための基準線を備え、前記
電極が形成され、前記シリコン基板の外径よりも大きい外径のガラス基板とを、互いの基
準線が略同一方向となるように重ね合わせ、前記シリコン基板の外周が前記ガラス基板の
外周の内側となるようにアライメントして接合したことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、位置合わせを行うための基準線を備え、前記振動板が形成されること
となるシリコン基板と、位置合わせを行うための基準線を備え、前記電極が形成され、前
記シリコン基板の外径よりも大きい外径のガラス基板とを、互いの基準線が略同一方向と
なるように重ね合わせたので、ガラス基板とシリコン基板に設けられたパターニングの位
置決め基準である基準線を位置合わせ基準としても利用し、ガラス基板にシリコン基板を
角度ずれなく重ね合わせることができ、その後にシリコン基板の外周がガラス基板の外周
の内側となるようにアライメントして接合したので、接合後に行われる研削加工時等でシ
リコン基板の周縁に割れが生じにくくなり、高密度、低コストで歩留りが向上するという
効果がある。
【０００７】
本発明の静電アクチュエータの製造方法においては、前記ガラス基板と前記シリコン基
板との接合は、陽極接合とするものである。
このように、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合することにより、ガラス基板とシ
リコン基板を容易かつ確実に接合することが可能となる。
【０００８】
本発明の静電アクチュエータの製造方法においては、前記ガラス基板と前記シリコン基
板とが備える基準線はオリフラ又は細長い溝であることとする。
このように、ガラス基板とシリコン基板とが備える基準線をオリフラ又は細長い溝とす
ることにより、基準線を簡単に作製することができる。
【０００９】
本発明の静電アクチュエータの製造方法においては、前記ガラス基板と前記シリコン基
板とのアライメントは前記ガラス基板に設けられたアライメントマークと前記シリコン基
板に設けられたアライメントマークとによって行うようにしている。
このように、ガラス基板とシリコン基板とのアライメントはガラス基板に設けられたア
ライメントマークとシリコン基板に設けられたアライメントマークとによって行うことに
より、角度ずれなく重ね合わされたガラス基板とシリコン基板とのアライメントを両アラ
イメントマークを一致させるという簡単な操作で行うことができる。
【００１０】
本発明の静電アクチュエータの製造方法においては、前記ガラス基板に設けられたアラ
イメントマークは、前記シリコン基板の外周が該ガラス基板の外周の内側となるように両
基板が重ね合わされたときに、該ガラス基板に設けらたアライメントマークが該シリコン
基板の外周より内側にくるように位置させられている。
このように、ガラス基板に設けられたアライメントマークは、シリコン基板の外周が該
ガラス基板の外周の内側となるように両基板が重ね合わされたときに、該ガラス基板に設
けらたアライメントマークが該シリコン基板の外周より内側にくるように位置させること
により、ガラス基板にシリコン基板が重ね合わされたときにガラス基板のアライメントマ
ークをシリコン基板のアライメント共にアライメントに確実に利用することができる。
【００１１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製
造方法により製造された静電アクチュエータのシリコン基板に、複数のノズルを有するノ
ズル基板を接合して該ノズル基板と前記シリコン基板との間に該ノズルの各々に連通する
吐出室を形成し、前記振動板の変形により該ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッド
を製造することを特徴とする。
上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法により製造された静電アクチュエータ
のシリコン基板に、複数のノズルを有するノズル基板を接合して該ノズル基板とシリコン
基板との間に該ノズルの各々に連通する吐出室を形成し、振動板の変形により該ノズルか
ら液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを製造すれば、高密度、低コストで歩留り良く液滴吐
出ヘッドを製造することができる。
【００１２】
本発明に係るデバイスの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法
を含むものである。
上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を含むことにより、高密度、低コスト
で歩留り良くデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法により製造された液滴吐
出ヘッドの構成の概略を示す分解斜視図、図２は同液滴吐出ヘッドの構成の概略を示す断
面図、図３は同液滴吐出ヘッドの等電位点の接合状態の概略を示す断面図、図４は同液滴
吐出ヘッドのガラス基板の概略を示す平面図、図５は同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程
を示す断面図、図６は同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す断面図、図７は同液滴吐
出ヘッドの製造方法の工程でガラス基板とキャビティ基板とをオリフラを利用して重ね合
わせた状態を示す斜視図、図８は同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程でガラス基板とキャ
ビティ基板とをオリフラを利用して重ね合わせた状態を示す平面図、図９は同液滴吐出ヘ
ッドの製造方法の工程でガラス基板とキャビティ基板のアライメントマークの具体的な各
種形状を示す説明図である。
図１に示すように本実施形態１の液滴吐出ヘッド１０は、電極８を有する第１の基板と
してのガラス基板１と、振動板部４を有する第２の基板としてのシリコンのキャビティ基
板２と、ノズル１２を有する第３の基板としてのノズル基板３とが積層された三層構造と
なっている。
【００１４】
そして、液滴吐出ヘッド１０は、図２に示すように振動板部４が面して位置する吐出室
５に充填された液体としてのインクを振動板部４と振動板部４に所定の間隔Ｇで対向配置
された電極８とからなる静電アクチュエータ２０で加圧し、ノズル１３から液体であるイ
ンクを液滴として吐出するものである。
したがって、以降インクジェットヘッド１０として説明する。また、図１に示すように
インクジェットヘッド１０には、ノズル１３に連通する吐出室５と、吐出室５に充填され
たインクを加圧するための静電アクチュエータ２０とが、複数のノズル１３に対応して各
基板に複数区画形成されている。
【００１５】
第１の基板としてのガラス基板１は、厚みがおよそ１ｍｍのホウ珪酸系の耐熱硬質ガラ
スを用いている。図１に示すようにガラス基板１には、電極８とこれに繋がる端子部１１
が凹部９の底面にＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）をスパッタ法で厚みおよそ０．１μｍに
成膜して形成されている。
また、後にガラス基板１とシリコンのキャビティ基板２とを陽極接合する際に、振動板
部４とＩＴＯからなる電極８との間で放電が起こることを防ぐために振動板部４と電極８
とを接合時に等電位とする等電位点２５が、成膜されたＩＴＯを用いてガラス基板１の接
合面に電極８と並列して形成されている。
【００１６】
第２の基板としてのキャビティ基板２は、厚みおよそ１００μｍの面方位（１１０）の
単結晶シリコン基板を用いている。図１〜図３に示すようにキャビティ基板２には、振動
板部４を一構成面とする吐出室５と、吐出室５にインクを供給するための共通インクキャ
ビティであるリザーバ７とが異方性エッチングによって形成されている。
また、リザーバ７は、インクを外部から供給するためにガラス基板１に設けられたイン
ク供給孔１３と連通するように底面の一部が穿孔されている。
そして、図２に示すようにガラス基板１とシリコンのキャビティ基板２とを接合し、振
動板部４とこれに所定の間隔Ｇで対向配置された電極８との間に形成される隙間の一部を
封止剤２６で封止して振動室１８を密閉状態に形成する。
この際に、封止剤２６を各振動室１８に行き渡らせるため、ガラス基板１に設けられた
封止剤注入孔２４に連通するように封止溝２３がキャビティ基板２の接合面に異方性エッ
チングによって形成されている。
【００１７】
第３の基板としてのノズル基板３は、厚みがおよそ１８０μｍのシリコンの薄板を用い
ている。図１及び図２に示すようにノズル基板３には、吐出室５と連通するノズル１３が
複数形成されている。
その吐出室５にリザーバ７からインクを供給するための流路であるオリフィス６を構成
するための凹部６ａが異方性エッチングにより形成されている。
また、ノズル基板３の両端には、キャビティ基板２に形成されているリザーバ７に対向
してリザーバ７内の圧力変動を抑制するダイアフラム１４が形成されている。このダイア
フラム１４はノズル基板３の一部を薄肉に例えばエッチングにより加工して形成されてい
る。
なお、ノズルプ基板３は、第１の基板であるガラス基板１と同様にホウ珪酸系の硬質ガ
ラスやステンレス等の鋼板、プラスチック等の樹脂板等も材料として用いることができる
。
【００１８】
本実施形態１のインクジェットヘッド１０は、振動板部４が所望の厚さとなるようにキ
ャビティ基板２の接合面側にあらかじめボロンドープ層４ａを形成する。
ボロンドープ層４ａは、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）のボロンドー
プ領域を有しており、シリコンのキャビティ基板２をアルカリ性水溶液で異方性エッチン
グすると、このボロンドープ層４ａでエッチングがストップする。このエッチングストッ
プ技術を用いて振動板部４は形成されている。
また静電アクチュエータ２０を駆動したときに、振動板部４と電極８とが当接して電気
的に短絡しないように、キャビティ基板２の接合面には、絶縁膜１４が形成されている。
この絶縁膜１４は、ＴＥＯＳ（Tetraethyl  orthosilicate  Tetraethoxysilane）をプラ
ズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法により厚みおよそ０．１μｍに成膜して
形成されている。
【００１９】
したがって、先に説明した等電位点２５をボロンドープ層４ａに接触させ電極８と等電
位とするには、図３に示すように、電極８および等電位点２５が形成されたガラス基板１
と振動板部４が形成されたキャビティ基板２を接合する前に、キャビティ基板２の接合面
に形成された絶縁膜１５は、等電位点２５がボロンドープ層４ａと接することができるよ
うに部分的にエッチングして取り除かれる。
図４は、第１の基板であるガラス基板１の概略を示す平面図である。図４に示すように
等電位点２５は、ガラス基板１の電極８と並列するように接合面に形成されている。また
等電位点２５は、ガラス基板１とキャビティ基板２とノズル基板３が接合された後に、１
つのインクジェットヘッド１０を取り出すために切断するダイシングライン３３の右側で
端子部１１と繋がっている。ゆえに切断後、等電位点２５は電極８と分断されると共に、
複数の電極８の間も分断される。
【００２０】
上記のようなインクジェットヘッド１０を駆動する方法は、図２に示すようにガラス基
板１に設けられた電極８の端子部１１とキャビティ基板２に設けられた共通電極２１との
間に発振回路２２を接続する。そして、発振回路２２から例えば２４ｋＨｚで電極８と共
通電極２１との間に駆動電圧３０Ｖの電圧パルスを印加する。すると、電極８が正に帯電
した場合、電極８に対向する振動板部４は負に帯電して振動板部４は静電気力により電極
８に引き付けられる。
電圧パルスの印加が解除されて蓄えられた電荷が放電されると、振動板部４は元の位置
に戻る。このような振動板部４の変位により吐出室５に充填されたインクが加圧されノズ
ル１３から液滴として吐出される。
【００２１】
なお、使用されるインクは、水、アルコール等の主溶媒にエチレングリコール等の界面
活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調整される。さらに、イ
ンクジェットヘッド１０にヒーター等を付設すれば、ホットメルトタイプのインクも使用
できる。
また、本実施の形態１のインクジェットヘッド１０は、フェイスイジェクト方式である
が、インクを吐出するノズル１３をキャビティ基板２またはノズル基板３の端面に開口さ
せたエッジイジェクト方式であってもよい。
【００２２】
このように本実施の形態１では、主に振動板部４と電極８によって静電アクチュエータ
が構成されている。本実施の形態１では、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法を
適用した例として静電駆動方式の液滴吐出ヘッド１を示しているが、本実施の形態１の液
滴吐出ヘッドの製造方法はミラーデバイスなどの光ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical 
System)デバイス等にも応用できる。
【００２３】
次に、インクジェットヘッド１０の製造方法について図５〜図７に基づいて説明する。
図５（ａ）は、ガラス基板１に電極８及び等電位点２５並びにアライメントマークとし
ての凹部１６を形成する工程である。
ガラス基板１は厚み１ｍｍのホウ珪酸系硬質ガラスである。ガラス基板１の外径は、シ
リコンのキャビティ基板２の外径よりも５ｍｍ程度大きいものを用意する。そして、パタ
ーニングの位置決め基準の基準線となるオリフラ１９ａを1ヶ所形成して、基板位置合わ
せの基準ともする。また、ガラス基板１のオリフラ１９ａの長さは後述するキャビティ基
板２のオリフラ１９ｂと同じ長さにする。
ガラス基板１とキャビティ基板２には基準線としてオリフラが形成されているが、例え
ばオリフラ以外には、ガラス基板１とキャビティ基板２の表面に形成した細い切削溝を基
準線としてもよい。
ガラス基板１のアライメントマーク１７ａの位置は、ガラス基板１にキャビティ基板２
がガラス基板１のオリフラ１９に対してキャビティ基板２のオリフラ１９ｂが同方向とな
るように重ね合わされた場合に、ガラス基板１の中心を座標の中心とした時に、中心から
キャビティ基板２の外径よりも短い、即ちキャビティ基板２の外周よりも内側の位置に形
成する。
【００２４】
そして、ガラス基板１の凹部９及び凹部１６を深さおよそ０．３μｍとなるようにエッ
チングする。エッチング方法は、ガラス基板１のエッチング面以外の表面をＣｒでマスク
し、常温でフッ化アンモニウム水溶液にガラス基板１を浸漬する方法で行う。
そして、凹部９及び凹部１６が形成された接合面１ａに、電極８となるＩＴＯ膜をスパ
ッタ法でおよそ０．１μｍの厚みに成膜し、フォトリソグラフィ方式で電極８を対応する
凹部９の底面に形成すると共に等電位点２５を接合面１ａに形成する。
なお、等電位点２５の形状は、本実施の形態１では線状となっているが、ボロンドープ
層４ａと接することができればどのような形状であってもよい。
さらに、ガラス基板１は、接合面１ａ側からダイヤモンドドリル等を用いた切削方法で
、インク供給孔１３と封止剤注入孔２４とを穿孔する。
【００２５】
図５（ｂ）は、キャビティ基板２にアライメントマークとしての凹部１６をガラス基板
１との接合面２ａの反対面に形成する工程である。
キャビティ基板２は、酸素濃度の低い面方位（１１０）の単結晶シリコン基板の両面を
鏡面研磨して得られたものであり、厚みはおよそ５２５μｍである。
キャビティ基板２には第１オリフラ１９ｂと第２オリフラ（図示省略）が形成されてお
り、第１オリフラ１９ｂをパターニングの位置決め基準とすると共にガラス基板１と重ね
合わせる場合のガラス基板１のオリフラ１９ａとの位置合わせ基準とし、第２オリフラで
結晶方位を判別する。キャビティ基板２の第１オリフラ１９ｂの長さはガラス基板１のオ
リフラ１９ａと同じ長さとする。また、キャビティ基板２の外径はガラス基板１の外径よ
りも５ｍｍ程度小さいものを用意する。
【００２６】
このキャビティ基板２を水蒸気雰囲気中にて温度１０７５℃で４時間放置することによ
り、表面に厚さおよそ１μｍのシリコン酸化膜２７を形成する。
そして、両面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ方式によりシリコン酸化
膜２７をフッ酸水溶液に浸漬エッチングして凹部１６に対応したパターンを形成する。
そのパターンは、後の工程でキャビティ基板２とガラス基板１を重ねた時に、キャビテ
ィ基板２の外周がガラス基板１の外周より内側になることを前提とした位置に形成される
こととなる。即ち、具体的にはキャビティ基板２とガラス基板１の中心を座標の中心とし
た時に、ガラス基板１上のアライメントマーク１７ａとキャビティ基板２上のアライメン
トマーク１７ｂの座標を一致させて、パターンを形成する。
【００２７】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）でキャビティ基板２に形成されたシリコン酸化膜２７のパタ
ーンをマスクとしアライメントマークとしての凹部１６を深さおよそ１０μｍにエッチン
グする工程である。
このときのエッチング方法は、キャビティ基板２を３５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液
に浸漬して異方性エッチングする。
図５（ｄ）は、図５（ｃ）で形成されたアライメントマークとしての凹部１６を基準と
して、キャビティ基板２のガラス基板１との接合面２ａに封止溝２３を形成する工程であ
る。
封止溝２３は、接合面２ａとその反対面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフ
ィ方式でまずフッ酸水溶液を用いてシリコン酸化膜２７をエッチングする。次に、キャビ
ティ基板２を３５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に浸漬して深さおよそ４０μｍ異方性エ
ッチングする。
【００２８】
図５（ｅ）は、キャビティ基板２の両面に形成されたシリコン酸化膜２７を除去する工
程である。
キャビティ基板２は、次の工程でボロンドープ層４ａを形成するが、その際に表面にシ
リコン酸化膜２７が存在するとボロンが拡散しにくいためにこれを除去しておく。この場
合、フッ酸水溶液にキャビティ基板２を浸漬して除去する。
図５（ｆ）は、キャビティ基板２にボロンドープ層４ａを形成する工程である。
キャビティ基板２は、まずボロンドープ層４ａを形成する接合面２ａに付着している微
小異物や金属等を除去して清浄化する洗浄を行う。
この場合は、アンモニア水と過酸化水素水の混合液による洗浄および塩酸と過酸化水素
水の混合液による洗浄を行っている。
次に、清浄化されたキャビティ基板２をＢ2Ｏ3を主成分とする固体の拡散源を有する拡
散炉内に接合面２ａと拡散源が対向するようにセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度１
０５０℃で７時間保持する。これによって、図５（ｆ）に示すようにボロンをキャビティ
基板２の接合面２ａに拡散させてボロンドープ層４ａを形成する。
【００２９】
このように拡散炉内にキャビティ基板２を投入するときと、取り出すときの温度は、い
ずれも８００℃とすることが好ましい。また、キャビティ基板２に酸素欠陥が生じやすい
６００〜８００℃の温度領域をすばやく通過させることにより、酸素欠陥が発生すること
を防止することができる。なお、酸素欠陥が生じるとその部分に穴が開くことがある。
また、キャビティ基板２を異方性エッチングする際に酸素欠陥部でエッチング異常が発
生し易い。さらには、ボロンドープ層４ａの表面に形成されたボロン化合物（ＳｉＢ6）
（図示せず）は除去することが好ましい。このボロン化合物は、次の工程で形成される絶
縁膜１４の密着性を阻害することがわかっている。
したがって、キャビティ基板２を酸素及び水蒸気雰囲気で６００℃に加熱し１時間半放
置してボロン化合物を酸化し、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2としてからフッ酸水溶液でエッチングし
て除去する。
【００３０】
図５（ｇ）は、ボロンドープ層４ａの表面に絶縁膜１５を形成する工程である。
絶縁膜１５は、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法により厚みおよそ０．１μｍに成膜して形
成する。この場合の成膜条件は、例えば温度３６０℃、高周波出力２５０Ｗ、圧力６６．
７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ＴＥＯＳガス流量１００ｃｍ3／分（１００ｓｃｃｍ）、酸
素流量１０００ｃｍ3／分（１０００ｓｃｃｍ）である。
図５（ｈ）は、ガラス基板１に形成された等電位点２５がボロンドープ層４ａと接する
ことができるように絶縁膜１５の一部をエッチングして取り除く工程である。
絶縁膜１５の表面にフォトレジストを塗布しパターニングして、フッ酸水溶液でエッチ
ングすることによって、開口部１５ａを形成する。なお、図５（ｈ）は等電位点２５に対
応した位置で絶縁膜１５の一部が取り除かれたキャビティ基板２の断面を示している。
【００３１】
図５（ｉ）は、ガラス基板１とキャビティ基板２とを陽極接合する接合工程である。
この接合工程は、ガラス基板１のオリフラ１９ａとキャビティ基板２の第１オリフラ１
９ｂ及びガラス基板１のアライメントマーク１７ａとキャビティ基板２のアライメントマ
ーク１７ｂとを用いてガラス基板１とキャビティ基板２とを位置合わせするアライメント
工程を備えている。
アライメント工程では、まずガラス基板１のオリフラ１９ａとキャビティ基板２の第１
オリフラ１９ｂが同方向となるように基板を重ねる。このとき、ガラス基板１に重ね合わ
されたキャビティ基板２には結晶方位の角度ずれはなく、またキャビティ基板２の外径が
ガラス基板１の外径よりも５ｍｍ程度小さいので、重ね合わせた後の状態は図７及び図８
に示すようになる。
そこで、次にガラス基板１のアライメントマーク１７ａとキャビティ基板２のアライメ
ントマーク１７ｂとが一致するように調整して整合させる。両者のアライメントマークが
一致すれば、ガラス基板１のパターンとキャビティ基板２のパターンも一致してアライメ
ント工程が終了する。
【００３２】
なお、ガラス基板１とキャビティ基板２のアライメントマーク１７ａ、１７ｂの具体的
な形状としては図９に示すようなものがある。
図９の（ａ）に示すアライメントマーク１７ａ、１７ｂは共に平行四辺形のものであり
、図９の（ｂ）に示すアライメントマークは、ガラス基板１のアライメントマーク１７ａ
が平行四辺形の枠で、その枠の一端側に２つの脚を有し、キャビティ基板２のアライメン
トマーク１７ｂがガラス基板１のアライメントマーク１７ａの枠の内部に入り込む平行四
辺形と、アライメントマーク１７ａの脚部に入り込む２つの平行四辺形で形成されている
。
【００３３】
こうして、アライメント工程で位置合わせが終了したら、ガラス基板１とキャビティ基
板２との陽極接合に入る。
陽極接合方法は、アライメント工程で位置合わせが終了したガラス基板１とキャビティ
基板２とを温度３６０℃で３０分加熱した後に、ガラス基板１を負極とし、キャビティ基
板２を正極として８００Ｖの電圧を５分間印加して接合する。このとき、電圧の昇圧レー
トを速くし過ぎると、等電位点２５に大電流が流れ、ＩＴＯ配線が損傷する惧れがあるた
め、電流が１０ｍＡを越さないようにして接合することが好ましい。
【００３４】
図５（ｊ）は、キャビティ基板２の表面をキャビティ基板２の厚みがおよそ１１０μｍ
となるように研削する工程である。
また、研削によってキャビティ基板２の表面に組成が脆い加工変質層が現れるため、こ
の加工変質層を３２ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液でおよそ１０μｍエッチングする。
これによってキャビティ基板２の厚みは、およそ１００μｍとなる。この時、ガラス基
板１の接合面と反対面に、薬液がインク供給孔１３及び封止剤注入孔２４からギャップ内
に入り込まないように、治具で保護しながら、エッチングを行う。
【００３５】
図６（ｋ）は、加工変質層が取り除かれたキャビティ基板２の表面にＴＥＯＳ膜２８を
形成する工程である。
ＴＥＯＳ膜２８は、次工程でキャビティ基板２を異方性エッチングする際のエッチング
マスクとする。ＴＥＯＳ膜２８の成膜条件は、例えば温度３６０℃、高周波出力７００Ｗ
、圧力３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ＴＥＯＳガス流量１００ｃｍ3／分（１００
ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／分（１０００ｓｃｃｍ）である。これにより厚さ
およそ１．５μｍのＴＥＯＳ膜２８を形成する。
【００３６】
図６（ｌ）は、キャビティ基板２に振動板部４と吐出室５を構成する凹部２９及びリザ
ーバ７を構成する凹部３０、電極取り出し口３２を形成するための凹部３１を異方性エッ
チングで形成する工程である。この場合、キャビティエッチング工程と呼ぶ。
まず、ＴＥＯＳ膜２８の表面にフォトリソグラフィ方式で各凹部２９，３０，３１に対
応するレジストパターンを形成する。そして、ＴＥＯＳ膜２８をフッ酸水溶液でエッチン
グしてエッチングマスクパターンを形成する。
このとき、凹部３０に対応するＴＥＯＳ膜２８の面にはＴＥＯＳ膜２８が厚さおよそ０
．３μｍ残るようにエッチングする。
なお、本工程では、ガラス基板１の接合面と反対面に、薬液がインク供給孔１３及び封
止注入孔２４からギャップ内に入り込まないように、冶具で保護しながら、レジストパタ
ーンの形成及びエッチングを行う。
【００３７】
次に、接合されたガラス基板１とキャビティ基板２とを３５ｗｔ％の水酸化カリウム水
溶液に浸漬し、凹部２９の底面部の厚みがおよそ１０μｍとなるように異方性エッチング
を行う。そして、今度は３ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に浸漬して、ボロンドープ層４
ａでエッチングがストップするまで異方性エッチングを行う。
このように濃度の異なる２段階の異方性エッチングを行うことによって、エッチング面
荒れを抑制して厚みが０．８±０．０５μｍ以下の精度を有する振動板部４が形成される
。また、凹部３０はＴＥＯＳ膜２８が０．３μｍ残されていたことにより、異方性エッチ
ングが遅く始まって厚みおよそ４０μｍを残して形成される。
振動板部４の厚み精度が確保されることにより、静電アクチュエータ２０としての特性
が安定する。即ち、インクジェットヘッド１０のインク吐出特性を安定させることができ
る。なお、本工程では、ガラス基板１の接合面と反対面に、薬液がインク供給孔１３及び
封止剤注入孔２４からギャップ内に入り込まないように、治具で保護しながら、エッチン
グを行う。
【００３８】
図６（ｍ）は、キャビティ基板２に電極取り出し口３２を形成する工程である。
まず、接合されたガラス基板１とキャビティ基板２とをフッ酸水溶液に浸漬してキャビ
ティ基板２のＴＥＯＳ膜２８をエッチング除去する。このとき、ガラス基板１の接合面と
反対面に、薬液がインク供給孔１３及び封止剤注入孔２４からギャップ内に入り込まない
ように、治具で保護しながら、エッチングを行う。
次に、電極取り出し口３２に対応する部分以外をマスキングしてＲＩＥドライエッチン
グによって開口させる。このときのドライエッチング条件は、例えばＲＦパワー２００Ｗ
、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ４流量３０ｃｍ３／分（３０ｓｃｃｍ）で５０
分間エッチングする。
【００３９】
図６（ｎ）は、キャビティ基板２に共通電極２１を形成する工程である。また、振動室
１８を封止剤２６を用いて密閉封止する工程でもある。
まず、キャビティ基板２の接合面２ｂに開口したキャビティ部をマスキングしてクロム
−金（Ｃｒ−Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）をスパッタ法で成膜して共通電極２１を形成する。
次に、封止剤注入孔２４から封止剤２６を注入し封止溝２３を通って振動板部４と電極
８とが対向配置された各振動室１８に封止剤２６を充填する。これによって各振動室１８
は密閉状態となる。
【００４０】
図６（ｏ）は、シリコンのキャビティ基板２の接合面２ｂにシリコンのノズル基板３を
接合する接合工程である。
ノズル基板３は、あらかじめ複数のノズル１３とオリフィス６を構成することとなる凹
部が異方性エッチングして形成されている。ノズル１３や凹部は、ドライエッチングでも
形成することができる。
また、ノズル基板３をキャビティ基板２に接合する前に、リザーバ７となる凹部３０の
底面にインク供給孔１３に連通する孔を切削またはレーザーによって形成する。
キャビティ基板２とノズル基板３の接合は、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂を用いて接
着している。
【００４１】
このシリコンのノズル基板３の大きさはシリコンのキャビティ基板２と同径のものを用
いる。また、この場合もキャビティ基板２の接着面に形成したアライメントマーク１７ｂ
に対応して、ノズル基板３の接着面と反対面にアライメントマーク（図示省略）を異方性
エッチングで形成し、キャビティ基板２とノズル基板３を位置合わせしている。（図示せ
ず）。
なお、ノズル基板３には第１のオリフラと第２のオリフラがあれば、位置合わせは容易
である。
また、キャビティ基板２とノズル基板３は共にシリコンで形成されているため、両者が
同径としても寸法に多少のバラツキがあり、接着剤により接合したときにキャビティ基板
２とノズル基板３のいずれかの外周がはみ出ることがあるが、接合後は研削、研磨等の加
工が行われることはないので、割れなどの問題が生じることはない。
【００４２】
図６（ｐ）は、ダイシングによる切断工程である。
本実施の形態１のインクジェットヘッド１０の製造方法は、ウェハ状の各基板（ガラス
基板１、キャビティ基板２、ノズル基板３）を用いるものであり、複数のノズル１３に対
応する静電アクチュエータ２０を１単位として、複数個分のインクジェットヘッド１０が
形成される形成領域がウェハ内に区画配置されている。
よって、図６（ｐ）に示すようにダイシングライン３３（図３参照）で切断して１つの
インクジェットヘッド１０を取り出す。以上の工程を経てインクジェットヘッド１０の製
造工程が終了する。なお、この後、発振回路２２（図２参照）を接続する実装工程やプリ
ンタ等の記録装置に組み込む組立工程があることは言うまでもない。
なお、この実施の形態１では、ガラス基板１をキャビティ基板２より少し径が大きいも
のを用いた例を挙げて説明したが、ガラス基板１をキャビティ基板２より何倍も大きなも
のを用い、その大きなガラス基板１に１つの大きなオリフラと複数のキャビティ基板２に
対応した複数のアライメントマークを設けておけば、この実施の形態１の製造方法を適用
できることはいうまでもない。
【００４３】
実施の形態２．
図１０は実施の形態１に示す液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜
視図である。
図１０に示す液滴吐出装置１００は、一般的なインクジェットプリンタである。
実施の形態１に示す液滴吐出ヘッド１は振動板部４と電極８の間のギャップＧに水蒸気
などが入り込まないため吐出安定性及び耐久性が高いため、吐出性能及び耐久性に優れた
液滴吐出装置１００を得ることができる。
なお、実施の形態１に示す液滴吐出ヘッド１は図１０に示すインクジェットプリンタの
他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ
表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
【００４４】
実施の形態３．
図１１は本発明に係る静電アクチュエータを搭載したデバイスの１例を示した要部斜視
図である。なお、図１１に示すデバイス２００は、光スイッチやレーザープリンタ用のレ
ーザースキャンミラーとして用いられるミラーデバイスである。
本実施の形態３に係るデバイス２００は、駆動基板２０１に駆動部２０２、ヒンジ２０
３、ミラー２０４が形成されている。また、駆動基板２０１に接合されている電極基板２
０５には、ＩＴＯ等からなる対向電極２０６が形成されている。なお、駆動基板２０１は
、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１のキャビィティ基板２に相当し、駆動部は振動板
部４に相当するものである。
【００４５】
図１１に示すデバイス２００では、駆動部２０２と対向電極２０６の間に電圧が印加さ
れることにより、駆動部２０２が揺動する。これにより、ヒンジ２０３が捻れ、その力が
ミラー２０４に伝わることによりミラー２０４が角度を変化させる。このように本実施の
形態３では、主に駆動部２０２、ヒンジ２０３、ミラー２０４及び対向電極２０６によっ
て静電アクチュエータが構成されている。
本実施の形態３に係るデバイス２００においても、電極基板２０５上にパッシベーショ
ン膜（図１１において図示せず）を形成し、その上に対向電極２０６を形成することによ
り水蒸気等を遮断して、駆動部２０２及びミラー２０４の駆動安定性を向上させることが
できる。なお、図１１に示すデバイス２００は、一般的にパッケージング（図示せず）に
よって真空封止されて外気と遮断されている。
【００４６】
実施の形態１では、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法を適用した例として液
滴吐出ヘッドの製造方法を示しているが、本発明の実施の形態１に示す静電アクチュエー
タの製造方法は、その他のデバイスの製造方法にも適用することができる。具体的には、
波長可変フィルタ、マイクロポンプ等のＭＥＭＳデバイスの製造方法に適用可能である。
なお、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及びデ
バイスの製造方法は、本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範
囲内において変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造方法により製造された液滴吐出ヘッドの構成の概略を示す分解斜視図。
【図２】同液滴吐出ヘッドの構成の概略を示す断面図。
【図３】同液滴吐出ヘッドの等電位点の接合状態の概略を示す断面図。
【図４】同液滴吐出ヘッドのガラス基板の概略を示す平面図。
【図５】同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す断面図。
【図６】同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す断面図。
【図７】同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程でガラス基板とキャビティ基板とをオリフラを利用して重ね合わせた状態を示す斜視図。
【図８】同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程でガラス基板とキャビティ基板とをオリフラを利用して重ね合わせた状態を示す平面図。
【図９】同液滴吐出ヘッドの製造方法の工程でガラス基板とキャビティ基板のアライメントマークの具体的な各種形状を示す説明図。
【図１０】実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造方法により製造した液滴吐出装置の一例を示した斜視図。
【図１１】本発明に係る静電アクチュエータを搭載したデバイスの１例を示した要部斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１  ガラス基板、２  キャビティ基板、３  ノズル基板、４  振動板部、５  吐出室、
６  オリフィス、７  リザーバ、８  電極、９  凹部、１０  液滴吐出ヘッド、１１  端
子部、１２  インク供給孔、１３  ノズル、１４  ダイアフラム、１５  絶縁膜、１７ａ
〜１７ｂ  アライメントマーク、１８  振動室、１９ａ〜１９ｂ  オリフラ、２０  静電
アクチュエータ。
【図１】
2006223066.tif 000003
【図２】
2006223066.tif 000004
【図３】
2006223066.tif 000005
【図４】
2006223066.tif 000006
【図５】
2006223066.tif 000007
【図６】
2006223066.tif 000008
【図７】
2006223066.tif 000009
【図８】
2006223066.tif 000010
【図９】
2006223066.tif 000011
【図１０】
2006223066.tif 000012
【図１１】
2006223066.tif 000013