(57)【要約】【課題】凹部の深さ（ギャップ長）を高精度に測定できるようにした静電アクチュエータの製造方法等を得る。【解決手段】ガラス基板５０にエッチングマスク５１を形成する工程と、エッチングマスク５１をエッチングして、電極用凹部１１及びダミーパターン凹部１４を形成するための開口部を形成する工程と、エッチングを行い、開口部に対応する部分に電極用凹部１１及びダミーパターン凹部１４を形成する工程と、電極用凹部１１及びダミーパターン凹部１４を形成するための開口部もさらに広げる工程と、エッチングを行って、広げた開口部に対応する部分に、階段状の凹部を形成する工程と、上記の工程を１又は複数回繰り返して所望の段数の凹部を形成する工程と、固定電極となる膜を形成する工程と、ダミーパターン凹部１４の部分における深さを接触式段差計により測定する工程とを行う。【選択図】図３
2008254391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極基板となる基板にエッチングマスクを形成する工程と、
該エッチングマスクをエッチングして、固定電極形成用の凹部及び検査測定用のダミー
パターン凹部を形成するための開口部を形成する工程と、
エッチングを行い、前記基板の前記開口部に対応する部分に、固定電極形成用の凹部及
び前記ダミーパターン凹部を形成する工程と、
前記エッチングマスクをエッチングして、前記開口部を広げることにより、前記開口部
よりも広い開口部を形成すると共に、前記ダミーパターン凹部を形成するための開口部に
ついても、さらに広い開口部を形成する工程と、
エッチングを行って、広げた開口部に対応する部分に、階段状の前記凹部を形成する工
程と、
前記広い開口部の形成工程及び前記階段状の凹部の形成工程を１又は複数回繰り返して
前記基板に所望の段数の凹部を形成する工程と、
前記固定電極形成用の凹部及び前記ダミーパターン凹部に、前記固定電極となる導電膜
を形成する工程と、
前記ダミーパターン凹部の部分における深さを接触式段差計により測定する工程と
を行って、前記電極基板を形成する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】
前記ダミーパターン凹部の各辺を前記固定電極形成用の凹部の短辺よりも広く形成する
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】
一辺が１００μｍ以上の幅を有する矩形状の前記ダミーパターン凹部を形成することを
特徴とする請求項２記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記導電膜を形成する前に、形成した前記ダミーパターン凹部の部分における深さを接
触式段差計により測定する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】
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を適用して液滴吐出ヘ
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６】
請求項５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特
徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【請求項７】
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を適用してデバイスを
製造することを特徴とする静電駆動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、微細加工素子において、加わった力により可動部が変位等し、動作（駆動）
等を行う液滴吐出ヘッド等の静電アクチュエータ、そのアクチュエータを用いた液滴吐出
装置等の静電デバイス、それらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Micro 
Electro Mechanical Systems）が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成され
る微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置
で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロポンプ、波長可変
光フィルタ、モータに利用される静電アクチュエータ、圧力センサ等がある。
【０００３】
ここで、微細加工素子の一例として静電アクチュエータを利用した液滴吐出ヘッドにつ
いて説明する。液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる
分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出
ヘッドを対象物（紙等）との間で相対移動させ、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を対象
物の所定の位置に付着させて印刷等をするものである。この方式は、液晶（Liquid Cryst
al）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光（Electr
oLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分
子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。
【０００４】
そして液滴吐出ヘッドには、液体をためておく吐出室を流路の一部に備え、吐出室の少
なくとも一面の壁（ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということに
する）を撓ませて（駆動させて）形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通するノズル
から液滴を吐出させる方法を利用したヘッドがある。振動板を変位させ、撓ませる力とし
ては、例えば、振動板を可動電極とし、振動板と距離を空けて対向するもう一方の電極（
固定電極）との間に電圧（以下、駆動電圧という）を印可し、それにより発生する静電気
力（特に静電引力）を利用している。静電気力を利用して駆動して仕事を行うため、静電
アクチュエータとなる。
【０００５】
液滴吐出ヘッドの場合、固定電極に対して可動電極となる振動板を対向させ、変位させ
るため、一方の基板に凹部を形成し、固定電極をその底部（底壁）に設けて振動板が形成
された基板と積層して接合する。ここで振動板が撓むための空間（隙間）をギャップとい
い、その幅のことをギャップ長という。
【０００６】
例えば、液滴吐出ヘッドに関しては、近年、高精細な印刷等が要求されており、ノズル
の高密度化が進んでいる。それに伴い、静電アクチュエータを構成する、各ノズルに対応
する振動板及び固定電極の幅も狭くなっていっている。ここで、振動板の幅が狭くなると
、排除体積（振動板面積×電極間の対向距離（ギャップ長））が小さくなり、ノズルから
の液滴の吐出量も少なくなる。高密度化を保ちつつ排除体積を大きくするためにはギャッ
プ長を長くすればよいが、必要な静電気力を得るために駆動電圧を大きくしなければなら
なくなる。
【０００７】
そのため、細長い長方形の形状の電極が形成される溝を幅（短辺）方向に階段状にして
、固定電極と振動板の間のギャップ長を２以上とすることにより、駆動電圧を低下させる
ようにしている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報（図２、図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、例えば、液滴吐出ヘッドにおいては吐出性能に大きく影響する等、ギャップ長
は静電アクチュエータの駆動に大きく影響する。そのため、凹部（ギャップ長）を設計し
た通りの深さ（長さ）に形成することは非常に重要である。特に、上述のような階段状の
凹部（固定電極）を有する場合にはギャップ長が異なる箇所が複数存在するため、その分
、凹部の各段の形成において精度が要求される。
【０００９】
そして、このような精度は、凹部の深さを測定する場合にも要求される。凹部の深さの
測定には、ナノメートルオーダの精度が要求されるため、例えば触針式段差計等の装置を
用いて測定を行うことが望ましいとされている。
【００１０】
しかしながら、上述したように、高密度化が図られると、形成される凹部の幅等も小さ
くなる。そのため、凹部開口部分が小さくなり、測定用の針を凹部に挿入して凹部の深さ
を測定することは困難である。うまく測定できなければ歩留まりを落とす場合がある。ま
た、装置に自動で測定を行わせることができない場合があり、この場合には手動による測
定を行わなければならず、工数増加、コストの大幅な上昇を招くことになる。
【００１１】
そこで、本発明はこのような問題を解決するため、凹部の深さ（ギャップ長）を高精度
に測定できるようにした静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電駆
動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】
【００１２】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法では、電極基板となる基板にエッチングマ
スクを形成する工程と、エッチングマスクをエッチングして、固定電極形成用の凹部及び
検査測定用のダミーパターン凹部を形成するための開口部を形成する工程と、エッチング
を行い、基板の開口部に対応する部分に、固定電極形成用の凹部及びダミーパターン凹部
を形成する工程と、エッチングマスクをエッチングして、開口部を広げることにより、開
口部よりも広い開口部を形成すると共に、ダミーパターン凹部を形成するための開口部に
ついても、さらに広い開口部を形成する工程と、エッチングを行って、広げた開口部に対
応する部分に、階段状の凹部を形成する工程と、広い開口部の形成工程及び階段状の凹部
の形成工程を１又は複数回繰り返して基板に所望の段数の凹部を形成する工程と、固定電
極形成用の凹部及びダミーパターン凹部に、固定電極となる導電膜を形成する工程と、ダ
ミーパターン凹部の部分における深さを接触式段差計により測定する工程とを行って、電
極基板を形成するものである。
本発明によれば、固定電極形成用の凹部を形成すると同時に、ダミーパターン凹部を同
時に形成するようにしたので、固定電極形成用の凹部の部分の代わりに、ダミーパターン
凹部の部分を測定することで、固定電極形成用の凹部の深さについての検査を行うことが
できる。
【００１３】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ダミーパターン凹部の一辺を固
定電極形成用の凹部の短辺よりも広く形成する。
本発明によれば、ダミーパターン凹部の各辺を固定電極形成用の凹部の短辺よりも広く
形成するようにしたので、広い面積において、触針式段差計等の装置を用いて、電極用凹
部の深さの検査をより精確に行うことができる。
【００１４】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、一辺が１００μｍ以上の幅を有
する矩形状のダミーパターン凹部を形成する。
本発明によれば、一辺を１００μｍ以上の幅の矩形状のダミーパターン凹部を形成する
ようにしたので、触針式段差計等の装置を用いて、ダミーパターン凹部の深さを自動測定
し、固定電極形成用の凹部の検査をより精確に行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、導電膜を形成する前に、形成し
たダミーパターン凹部の部分における深さを接触式段差計により測定する。
本発明によれば、導電膜を形成する前にダミーパターン凹部の部分における深さを接触
式段差計により測定するようにしたので、導電膜を形成する前においても、固定電極形成
用の凹部の深さの検査をより精確に行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方
法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用するようにしたので、検
査を精確に行うことができ、不良の電極基板をあらかじめ除いた形で液滴吐出ヘッドを製
造することができるので、最終的に製造される液滴吐出ヘッドの歩留まりをよくすること
ができる。また、製造された液滴吐出ヘッドについては、所定の吐出性能を得ることがで
きる。
【００１７】
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適
用して液滴吐出装置を製造するものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用するようにしたので、高精細
等、高品質の印刷等を行える液滴吐出装置を製造することができる。
【００１８】
また、本発明に係る静電駆動デバイスの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造
方法を適用してデバイスを製造するものである。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用するようにしたので、動
作性能が高い静電駆動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】
【００１９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１で
は液滴吐出ヘッドの一部を示している。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静
電アクチュエータを用いたデバイスの代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッ
ドについて説明する。（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下
の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側
を上とし、下側を下として説明する）。
【００２０】
図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基
板２０及びノズル基板３０の３つの基板が下から順に積層されて構成される。ここで本実
施の形態では、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、
キャビティ基板２０とノズル基板３０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００２１】
電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な
材料としている。本実施の形態ではガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板と
することもできる。電極基板１０の表面には、後述するキャビティ基板２０の吐出室２１
に合わせて複数の電極用凹部１１が形成されている。ここで本実施の形態では、電極用凹
部１１の吐出室２１（振動板２２）に対応する部分は、特に長辺方向について、中央部分
が最も深くなるような階段（ステップ）状に形成し、段差を有するようにしている。短辺
方向でもよいが、長辺方向の方が加工しやすく、効率のよい効果が期待できる。ここでは
段差は３つあるとする。そして、個別電極１２Ａが形成される部分において、最も浅い両
端部分の深さを、ここでは例えば１５０ｎｍとする。そして、次に浅い部分を例えば１７
０ｎｍとし、最も深い中央部分を例えば１９０ｎｍとする。ここで、製造において、電極
用凹部１１の内側に確実に電極材料を成膜できるようにするため、電極用凹部１１は実際
に形成する個別電極１２Ａ等よりも広く形成しておく。
【００２２】
また、電極用凹部１１の内側（特に底部）には、キャビティ基板２０の各吐出室２１（
振動板２２）と対向するように、固定電極となる個別電極１２Ａが設けられ、さらにリー
ド部１２Ｂ及び端子部１２Ｃが個別電極１２Ａと一体となって設けられている（以下、特
に区別する必要がなければこれらを合わせて電極部１２とする）。電極部１２は、例えば
スパッタ法により、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を約０．０７μｍ
（７０ｎｍ）の厚さで電極用凹部１１の内側に成膜することで形成される。ここで、本実
施の形態では、電極用凹部１１に対し、電極部１２の厚さが均一になるようにしているた
め、個別電極１２Ａについては電極用凹部１１と同様の段差を有している。振動板２２と
個別電極１２Ａとの間には、振動板２２が撓む（変位する）ことができるギャップが電極
用凹部１１により形成される。個別電極１２Ａが階段状で段を有しているため、位置によ
ってギャップ長も異なる。ここで、上述したように段差は３つあるため、個別電極１２Ａ
が形成される部分について、最も浅い両端部分のギャップ長は８０ｎｍ（以下、このギャ
ップ長をＧ１とする）、次に浅いギャップ長は１００ｎｍ（以下、このギャップ長をＧ２
とする）、そして最も深い中央部分のギャップ長は１２０ｎｍ（以下、このギャップ長を
Ｇ３とする）となる。電極基板１０には、他にも外部のタンク（図示せず）から供給され
た液体を取り入れる流路となる液体供給口１３となる貫通穴が設けられている。
【００２３】
また、実施の形態では、ギャップ長（電極用凹部１１の深さ）をより精確に測定できる
ようにするため、電極基板１０にダミーパターン凹部１４を設けているものとする。ダミ
ーパターン凹部１４は電極用凹部１１と同じ工程で形成されるため、電極用凹部１１と同
じ深さの段差が形成されている。ここで、触針式段差計等の装置による測定に対応するた
めにはダミーパターン凹部１４においては長さが長く、例えば開口部分の面積が大きいほ
どよいが、大きすぎると１枚のガラス基板あたりの電極基板１０の製造数が減ることもあ
るため、適当な大きさにすることが望ましい。例えば、現状、電極用凹部１１の幅（短辺
）方向が約３５μｍに形成されることを考えると、ダミーパターン凹部１４の一辺が少な
くとも約４０μｍの長さが必要となると考えられる。また、触針式段差計等の装置による
自動測定により、精度の高いギャップ長（凹部の深さ）の測定を行うためには、一辺が約
１００μｍ以上であることが好ましく、さらに一辺が１５０μｍ以上となるようにダミー
パターン凹部１４を形成するがより好ましいと考えられる。以上を考慮して、ガラス基板
あたりの製造数に応じてダミーパターン凹部１４の長さを決定する。
【００２４】
キャビティ基板２０は、例えば表面が（１００）面方位、（１１０）面方位等のシリコ
ン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料としている。キャビティ基板２
０には、吐出させる液体を一時的にためる吐出室２１となる凹部（底壁が可動電極となる
振動板２２となっている）が形成されている。本実施の形態においては、振動板２２につ
いても、特に長辺方向について、中央部分が最も深くなるような階段状に形成される。そ
して、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、振動板２２と個別
電極１２Ａとの間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosi
licate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ
2 膜をいう）である絶縁膜２３をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：ＴＥＯ
Ｓ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ（１００ｎｍ）成膜している。ここでは
絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜としているが例えばＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム（アルミナ）
）を用いてもよい。また、各吐出室２１に液体を供給するリザーバ（共通液室）２４とな
る凹部が形成されている。さらに、外部の発振回路から基板（振動板２２）に個別電極１
２Ａと反対の極性の電荷を供給するための端子となる共通電極端子２７を備えている。
【００２５】
ノズル基板３０についても、例えばシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板３０
には、複数のノズル孔３１が形成されている。各ノズル孔３１は、振動板２２の駆動（変
位）により加圧された液体を液滴として外部に吐出する。ノズル孔３１を複数段で形成す
ると、液滴を吐出する際の直進性向上が期待できるため、本実施の形態ではノズル孔３１
を２段で形成する。本実施の形態では、振動板２２が変位することでリザーバ２４方向に
加わる圧力を緩衝するダイヤフラム３２がさらに設けられている。また、吐出室２１とリ
ザーバ２４とを連通させるためのオリフィス３３を下面に有している。
【００２６】
図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。封止材２５は、異物、水分（水蒸気）等がギャ
ップに浸入しないように、ギャップと外の空間とを遮断し、密閉するために電極取出し口
２６に設ける。電極取出し口２６は端子部１２Ｃを外部に露出させるために設けられてい
る。発振回路４１は、ワイヤ、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等の配線４２を介して
、電気的に共通電極端子２７及び電極取出し口２５から露出した端子部１２Ｃと接続され
、個別電極１２Ａ、キャビティ基板２０（振動板２２）に電荷（電力）の供給及び停止を
制御する。発振回路４１は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極１２Ａに電荷供給を行い
、例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電圧を印加する。発振回路４１が発振駆動して、個別電極
１２Ａに電荷を供給して正に帯電させ、振動板２２を相対的に負に帯電させると、振動板
２２は静電気力により個別電極１２Ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容
積は排除体積分広がる。そして電荷供給を止めると振動板２２は元の形に戻る（復元する
）が、そのときの吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により差分の液滴が吐出する。
この液滴が例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって印刷等の記録が行われる
。
【００２７】
図３は電極基板１０の作製工程例を表す図である。図３に基づいて、本実施の形態に係
る電極基板１０の作製手順について説明する。ここで、液滴吐出ヘッドの製造では、電極
基板１０等、各基板は、実際にはウェハ単位で複数個分が同時に作製され、他の基板と接
合等をした後に個々に切り離して、液滴吐出ヘッドを製造するが、以下の各工程を示す図
では、１つの液滴吐出ヘッドに係る一部分を長辺方向で切ったときの断面を示している。
そして、図３の左側は電極用凹部１１が形成される側を示し、右側はダミーパターン凹部
１４が形成される側を示す。ここで、理論的には１のウェハに対して１のダミーパターン
凹部１４を形成すればよいが、ここでは、各電極基板１０に近い部分で精度の高い測定を
行えるように、各電極基板１０に１のダミーパターン凹部１４を形成するものとする。
【００２８】
まず、例えば厚さが２〜３ｍｍのガラス基板５０を、機械研削、エッチング等によって
例えば基板３ａの厚さが約１ｍｍになるまで両面を研削（グラインド）する。そして、例
えば、ガラス基板５０を１０〜２０μｍエッチングして加工変質層を除去する（図３（ａ
））。この加工変質層の除去には、例えばＳＦ6 等によるドライエッチング、フッ酸水溶
液によるスピンエッチング等で行ってよい。ドライエッチングを行う場合は、ガラス基板
５０の片面にできた加工変質層を効率よく除去することができ、反対面の保護を必要とし
ない。またスピンエッチング（ウェットエッチング）を行う場合は、必要とするエッチン
グ液が少量で済み、また常に新しいエッチング液が供給されるため安定したエッチングを
行うことができる。
【００２９】
ガラス基板５０の片面全体に、例えばスパッタ法によってクロム（Ｃｒ）からなるエッ
チングマスク５１となる膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法によりエッチング
マスク５１の表面に、レジスト（図示せず）を中央部分（ギャップ長Ｇ３の部分）の形状
（長方形）及びダミーパターン凹部１４の一部の形状に対応させてパターニングし、さら
にウェットエッチング等を行い、ガラス基板５０を露出させる（図３（ｂ））。その後、
例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸。フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：６）水溶液等の
フッ酸水溶液でガラス基板５０をウェットエッチングし、凹部５２を形成する（図３（ｃ
））。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は、約２０ｎｍ（ギャップ長Ｇ３の
部分とギャップ長Ｇ２の部分との段差）にする。
【００３０】
そして、フォトリソグラフィ法により、ギャップ長Ｇ２の部分の形状に対応させてパタ
ーニングしてウェットエッチング等を行い、ギャップ長Ｇ２の部分及びダミーパターン凹
部１４のさらに一部の形状に対応させてガラス基板５０も露出させる（図３（ｄ））。そ
して、例えばフッ酸水溶液でガラス基板５０をウェットエッチングし、凹部５３を形成す
る（図３（ｅ））。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は、約２０ｎｍ（ギャ
ップ長Ｇ２の部分とギャップ長Ｇ１の部分との段差）にする。これにより、凹部５３は２
段となり、エッチングによる中央部分の深さは４０ｎｍとなる。
【００３１】
さらにフォトリソグラフィ法により、ギャップ長Ｇ１の部分（リード部１２Ｂ、端子部
１２Ｃが形成される部分も含む）の形状及びダミーパターン凹部１４のさらに一部の形状
に対応させてパターニングしてウェットエッチング等を行い、ギャップ長Ｇ１の部分のガ
ラス基板５０も露出させる（図３（ｆ））。そして、例えばフッ酸水溶液でガラス基板５
０をウェットエッチングし、最終的に電極用凹部１１を形成する（図３（ｇ））。また、
例えば、後の工程でギャップ内の圧力と外部の圧力とを同じにするための大気開放穴（図
示せず）を形成するようにしてもよい。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は
、１５０ｎｍ（ギャップ長Ｇ１と同じ）にする。ここで、例えば４段以上の電極用凹部１
１及びダミーパターン凹部１４を形成する場合は、上記の工程を繰り返すことになる。
【００３２】
その後、例えばスパッタによって導電性を有するＩＴＯ膜５４を、ガラス基板５０の電
極用凹部１１が形成された側の面の全体に形成する（図３（ｈ））。このとき、ＩＴＯ膜
５４を、階段状に形成された電極用凹部１１が有するいずれの段差よりも厚く形成して断
線を防ぐようにする。そしてフォトリソグラフィーによってレジスト（図示せず）をパタ
ーニングし、電極部１２として残す部分を保護した上でＩＴＯ膜５４をエッチングする。
ここで、ダミーパターン凹部１４の部分についてもＩＴＯ膜５４の保護を行ってＩＴＯ膜
５４を残しておく。これは、例えば、後述するように、シリコン基板との陽極接合を行う
際、シリコン基板とガラス基板とが接合されてしまうのを防ぐために設けておくものであ
る。また、ギャップ長の検査を行う際により電極を形成した部分と同じ条件で検査ができ
るようにするためである。また、液体供給口１３となる貫通穴をサンドブラスト法または
切削加工により形成する（図３（ｉ））。以上の工程により電極基板１０が作製される。
【００３３】
以上のようにして形成した電極基板１０について、ダミーパターン凹部１４の部分を用
いて触針式段差計等の装置を用いて自動測定を行う。ダミーパターン凹部１４の内側には
電極部１２と同じ厚さのＩＴＯ膜５４が成膜されているため、個別電極１２Ａ（電極部１
２）の部分の深さ（ギャップ長）の測定を、ダミーパターン凹部１４の部分において行う
ことができる。ここでは、最終的に作成した電極基板１０について深さの測定を行ったが
、例えば、ＩＴＯ膜５４を成膜する前に測定を行うようにしてもよい。
【００３４】
図４は液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。シリコン基板６０の片面（電極基板
１０との接合面側となる）を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚みの基板（キャビティ基
板２０となる）を作製する。次に、シリコン基板６０のボロンドープ層６１を形成する面
を、Ｂ2Ｏ3を主成分とする固体の拡散源に対向させ、縦型炉に入れてボロンをシリコン基
板６０中に拡散させ、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）のボロンドープ層６１
を形成する。そして、ボロンドープ層６１を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により、成
膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒ
ｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０
００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で絶縁膜２３を０．１μｍ成膜する（図
４（ａ））。
【００３５】
シリコン基板６０と電極基板１０とを３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シ
リコン基板６０に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加し、陽極接合を行う。このとき
、シリコン基板６０と電極基板１０の界面において、ガラスが電気化学的に分解され酸素
が気体となって発生する場合がある。また加熱によって表面に吸着していたガス（気体）
が発生する場合もある。しかしながら、これらの気体が大気開放穴から逃げる為、ギャッ
プ内が正圧になることは無い。そして、陽極接合した後の基板（以下、接合済み基板とい
う）において、シリコン基板６０の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板６０表面の
研削加工を行う。その後、加工変質層を除去する為に、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム
溶液でシリコン基板６０を約１０μｍウェットエッチングする。これによりシリコン基板
６０の厚みを約５０μｍにする（図４（ｂ））。
【００３６】
この研削工程及び加工変質層除去工程において、大気開放穴から液体がギャップに入り
込まないように、片面保護治具、テープ等を用いて大気開放穴を塞ぎ、保護する。ここで
、次の工程において、再度基板を加熱するため、ギャップに気体が発生する可能性がある
。そこで、この工程では大気開放穴を完全に塞がないようにし、再度、ギャップ（電極用
凹部１１）と外部とが連通できるようにしておく。
【００３７】
例えば、ここで、可視光領域において透明なガラス基板１０及びＩＴＯ膜を介して振動
板２２（シリコン基板６０）を見た場合、光の干渉等の関係で、ギャップ長の長さにより
色が変化する。これによりギャップ長の検査を行うことができる。本実施の形態では、こ
の検査をダミーパターン凹部１４が形成されている部分において行うものとする。ダミー
パターン凹部１４が電極用凹部１１よりも大きく形成されているので、色の変化をとらえ
やすく、検査しやすくなる。そのため、より簡単に精度の高い検査を行うことができる。
【００３８】
次に、ウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによるエッチングマスク（以下
、ＴＥＯＳエッチングマスクという）６１をプラズマＣＶＤ法により成膜する。成膜条件
としては、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．
３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓ
ｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で約１．０μｍ
成膜する（図４（ｃ））。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができるので、
基板の加熱をできる限り抑えられる点で都合がよい。ＴＥＯＳエッチングマスク６１を成
膜した後、例えばエポキシ系接着剤等を大気開放穴に流し込み、大気開放穴を封止する。
これによりギャップは密閉状態となるため、以後の工程で大気開放穴から液体等が入り込
むことがなくなる。ＴＥＯＳエッチングマスク６１を成膜した後に大気開放穴を封止する
ことで、成膜時の加熱によるギャップ内の気体膨張を防ぐことができる。
【００３９】
そして、吐出室２２及び電極取出し口２５となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク６１
をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴ
ＥＯＳエッチングマスク６１がなくなるまで、その部分をエッチングしてＴＥＯＳエッチ
ングマスク６１をパターニングし、シリコン基板を露出させる。そして、エッチングした
後にレジストを剥離する。ここで電極取出し口２５となる部分については、全てについて
シリコンを露出させなくても、例えば電極取出し口２５とキャビティ基板２０との境界と
なる部分を露出させ、残りの部分を島状に残して、シリコンの割れを防ぐようにしてもよ
い。
【００４０】
さらに、リザーバ２４となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク６１をエッチングするた
め、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液でそれらの部分のＴＥＯＳエッ
チングマスク６１を約０．７μｍエッチングし、パターニングする。これによりリザーバ
２４となる部分に残っているＴＥＯＳエッチングマスク６１の厚みは約０．３μｍとなる
がシリコン基板は露出しない。ここでは、残すＴＥＯＳエッチングマスク４３の厚みを約
０．３μｍとするが、所望するリザーバ２４の深さによって、この厚みを調整する必要が
ある。そして、エッチングした後にレジストを剥離する（図４（ｄ））。
【００４１】
次に、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２２と
なる部分及び電極取出し口２６となる部分のシリコンを露出させた部分の厚みが約１０μ
ｍになるまでウェットエッチングを行う。その後、リザーバ２４となる部分のＴＥＯＳエ
ッチングマスク６１を除去する為、フッ酸水溶液に接合済み基板を浸してエッチングを行
い、除去する。そして、さらに、接合済み基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液
に浸し、ボロンドープ層において、エッチングストップが十分効いたものと判断するまで
エッチングを続ける。このように、前記２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用
いたエッチングを行うことによって、形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度
を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性
能を安定化することができる。そして、この工程で階段状（３段）に形成された振動板２
２が現れる（図４（ｅ））。
【００４２】
ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板をフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板
６０表面のＴＥＯＳエッチングマスク６１を剥離する。そして、シリコン基板６０の電極
取出し口２５となる部分のシリコンを除去する為に、電極取出し口２５となる部分が開口
したシリコンマスクを接合済み基板のシリコン基板６０側の表面に取り付ける。そして、
例えば、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 
／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング
）を２時間行い、電極取出し口２５となる部分のみにプラズマを当てて、開口する。開口
することでギャップについても大気開放される。ここで、ピン等で突いて電極取出し口２
５となる部分のシリコンを除去するようにしてもよい。
【００４３】
そして、例えばエポキシ樹脂からなる封止材２５を、電極取出し口２６の端部（キャビ
ティ基板２０と電極基板１０の凹部との間で形成されるギャップの開口部分）に沿って流
し込み、ギャップを封止する。また、共通電極端子２７となる部分を開口したマスクを、
接合基板のシリコン基板６０側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ（Ｐｔ）を
ターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子２７を形成する。また、液体供給口１
３とリザーバ２４とを連通させる貫通穴をシリコン基板６０に形成する。ここで、流路を
流れる液体からキャビティ基板２０を保護するため、例えば酸化シリコン等の液体保護膜
（図示せず）をさらに成膜してもよい。これにより、接合済み基板に行う加工処理は完了
する（図４（ｆ））。
【００４４】
あらかじめノズル孔３１、ダイヤフラム３２及びオリフィス３３を形成することにより
、作製していたノズル基板３０を例えば、エポキシ系接着剤により、接合済み基板のキャ
ビティ基板２０側から接着する。そして、ダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切
断し、液滴吐出ヘッドが完成する（図４（ｇ））。ここでは、最終的に製造した液滴吐出
ヘッドにダミーパターン凹部１４の部分を残しておくようにするが、ダイシングと共に切
断してもよい。
【００４５】
以上のように、実施の形態１の静電アクチュエータ（液滴吐出ヘッド）では、電極用凹
部１１を形成すると同時に、電極用凹部１１の短辺方向に長い辺を有するダミーパターン
凹部１４を同時に形成するようにし、ダミーパターン凹部１４の部分を触針式段差計等の
装置で自動測定することによって電極用凹部１１の深さの検査を行うようにしたので、形
成されたギャップ長（ウェットエッチングにより形成した凹部の深さ）の測定をより精確
に行うことができる。また、キャビティ基板２０となるシリコン基板を接合した後におい
ても、広い面積におけるギャップ長の長さに基づく干渉光の変化をさらによく捉え、ギャ
ップ長の幅の測定を精確に行うことができる。これにより、所定のギャップ長が形成され
ていない電極基板１０をあらかじめその後の液滴吐出ヘッドの製造に用いることなく、最
終的に製造される液滴吐出ヘッドの歩留まりをよくすることができる。また、製造された
液滴吐出ヘッドについては、所定の吐出性能を得ることができる。ここでは、製造の都合
上、個別電極１２Ａ等は階段状で、段を有する構造としているが、例えば、斜面等を有す
るように形成してもよい。
【００４６】
実施の形態２．
上述の実施の形態では、３段で構成した電極用凹部１１及びダミーパターン凹部１４に
ついて測定を行ったが、例えば１段の凹部でも適用することができる。また、上述の実施
の形態では、ダミーパターン凹部１４の形状を、電極用凹部１１の形状に合わせて矩形状
としたが、触針式段差計等の装置による深さの測定が可能であり、所定数の電極基板１０
が製造できるのであれば、形状は限定するものではない。
【００４７】
実施の形態３．
図５は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図であ
る。また、図６は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図５及び図６の
液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、い
わゆるシリアル型の装置である。図６において、被印刷物であるプリント紙１００が支持
されるドラム１０１と、プリント紙１００にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド
１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを
供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平
行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして
、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保
持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１
０１の軸方向に移動するようになっている。
【００４８】
一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。
また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、
モータ１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振回路を駆動させて振動
板４を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。
【００４９】
ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出
ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に
吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ等の表示基板
に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途
においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐
出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、
生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyr
ibo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リ
ボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体
を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる
。
【００５０】
実施の形態４．
図７は本発明を利用した静電アクチュエータを用いた光スイッチを表す図である。上述
の実施の形態は、液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置を例として
説明したが、本発明はそれだけに限定されず、他の微細加工の素子（デバイス）、装置に
も適用することができる。
【００５１】
例えば、光通信、光演算、光記憶装置、光プリンタ、映像表示装置等に用いられている
図７の光スイッチは、マイクロミラー２００の傾斜角度を変化させ、選択した方向に光を
反射させ、光によるスイッチング素子を利用したとしての役割を果たすものである。マイ
クロミラー２００の傾斜角度を制御するため、マイクロミラー２００を支える支軸２１０
を中心として例えば線対称の位置に被駆動部である可動電極２２０を設け、電極基板２４
０に形成した、駆動部である固定電極２３０と所定の間隔（ギャップ）で対向配置させて
いる。そして、静電力を利用して、支軸２１０を回転させることで、マイクロミラー２０
０の傾斜角度を制御する。その際、実施の形態１等のように、可動電極２２０、固定電極
２３０を階段状に形成しておくことで、従来に比して、駆動電圧に対して可動電極２２０
の変位を大きくすることができ、マイクロミラー２００の傾斜角度を所望の角度に変化さ
せることができる。また、同様にモータ、センサ、ＳＡＷフィルタのような振動素子（レ
ゾネータ）、波長可変光フィルタ、他のミラーデバイス等、他の種類の微細加工の静電ア
クチュエータにも上述の可動電極、固定電極の組み合わせを適用することができる。特に
、液滴吐出ヘッドでは、可動電極となる振動板については、長辺においてその両端が支持
されているが、片端を支持する構造のアクチュエータ等にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】電極基板１０の作製工程例を表す図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
【図５】液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。
【図６】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【図７】本発明の静電アクチュエータを用いた光スイッチを表す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  電極基板、１１  電極用凹部、１２  電極部、１２Ａ  個別電極、１２Ｂ  リー
ド部、１２Ｃ  端子部、１３  液体供給口、２０  キャビティ基板、２１  吐出室、２２
振動板、２３  絶縁膜、２４  リザーバ、２５  封止材、２６  電極取出し口、２７  
共通電極端子、３０  ノズル基板、３１  ノズル孔、３２  ダイヤフラム、３３  オリフ
ィス、４１  発振回路、４２  配線、５０  ガラス基板、５１  エッチングマスク、５２
，５３  凹部、５４  ＩＴＯ膜、６０  シリコン基板、６１  ＴＥＯＳエッチングマスク
、１００  プリンタ、１０１  ドラム、１０２  液滴吐出ヘッド、１０３  紙圧着ローラ
、１０４  送りネジ、１０５  ベルト、１０６  モータ、１０７  プリント制御手段、１
１０  プリント紙、２００  マイクロミラー、２１０  支軸、２２０  可動電極、２３０
固定電極、２４０  電極基板。
【図１】
2008254391.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008254391.tif 000007
【図６】
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【図７】
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