(57)【要約】【課題】より信頼性が高く、効率的な製作工程を提供すること。【解決手段】圧力チャンバ（１６）と、圧力チャンバを画定する可撓性薄膜（１８）と、薄膜に取り付けられる圧電アクチュエータ（２０）と、アクチュエータ（２０）を保持する薄膜（１８）の面に接着された剛性基板（２２）とを有する圧電インクジェットデバイスの製作方法であって、  少なくとも１つの面に電極（３２）を有する圧電アクチュエータ（２０）を用意するステップと、  その電極面でアクチュエータ（２０）をキャリアプレート（８０）に接着するステップと、  アクチュエータ（２０）を保持するキャリアプレート（８０）の面に剛性基板（２２）を接合するステップと、  アクチュエータ（２０）とは反対側の面でキャリアプレート（８０）から材料（８２）を除去し、次に薄膜（１８）を形成するキャリアプレートの薄層のみを残すステップとを含むことを特徴とする、方法。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性薄膜（１８）と、薄膜に取り付けられる圧電アクチュエータ（２０）と、アクチュエータ（２０）を保持する薄膜（１８）の面に接着された剛性基板（２２）とを有する圧電インクジェットデバイスの製作方法であって、
アクチュエータ（２０）を保持するキャリアプレート（８０）の面に剛性基板（２２）を接合するステップと、
アクチュエータ（２０）とは反対側の面でキャリアプレート（８０）から材料（８２）を除去し、次に薄膜（１８）を形成するキャリアプレートの薄層のみを残すステップとを含み、
圧電アクチュエータ（２０）の少なくとも１つの面に電極（３２）が用意され、アクチュエータ（２０）が次にその電極面でキャリアプレート（８０）に接着され、キャリアプレート（８０）の材料がエッチングによって除去されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
キャリアプレート（８０）が、ＳＯＩウェハであり、そのウェハの酸化物層（８４）が、エッチストップとして用いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
インク供給システムを画定する分配プレート（２２）およびアクチュエータ（２０）を収容するためのチャンバ（４４）が、剛性基板として用いられる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
分配プレート（２２）が、シリコンウェハを構造化することによって形成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複数のノズルおよびアクチュエータユニットを有する少なくとも１つのチップ（５６）のための複数のアクチュエータ（２０）が、共通のウェハ（６２）上に形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのチップ（５６）の分配プレート（２２）が、共通のウェハの上に形成され、分配プレート（２２）およびキャリアプレート（８０）を形成するウェハが、個別のチップ（５６）に分離される前に、共に接合される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
アクチュエータ（２０）が、熱圧着によってキャリアプレートに接着される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記アクチュエータ（２０）は、キャリアプレート（８０）に接着される状態で、両面に電極（３２、７４）を有し、これらの電極が、熱圧着中に短絡される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数のアクチュエータ（２０）のための圧電層（３６）が、アクチュエータの前記少なくとも１つの電極（３２）を保持する面で、圧電材料の共通のスラブ（７２）に溝（７６）を切削することによって形成され、スラブ（７２）が、キャリアプレート（８０）に取り付けられ、アクチュエータの圧電層（３６）が、スラブ（７２）の連続上部部分を除去することによって、互いから離隔される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
剛性基板（２２）と、アクチュエータ（２０）を有する薄膜（１８）のジョイント構造を圧力チャンバ（１６）が形成されるチャンバプレート（１４）に接合し、アクチュエータが薄膜の他方の面で圧力チャンバに対向するようにする別のステップを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性薄膜と、薄膜に取り付けられた圧電アクチュエータと、アクチュエータを保持する薄膜の面に接着された剛性基板とを有する圧電インクジェットデバイスの製作方法であって、
アクチュエータを保持するキャリアプレートの面に剛性基板を接合するステップと、
アクチュエータとは反対側の面でキャリアプレートから材料を除去し、薄膜を形成するキャリアプレートの薄層のみを残すステップとを含む方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットデバイスは、圧電アクチュエータに通電するための電気信号に応じて、インク液滴を放出するためのインクジェットプリンタにおいて用いられる。アクチュエータは、通電時に、薄膜を圧力チャンバの中に収縮させ、その結果、その圧力チャンバに収容される液体インクの圧力が増大され、インク液滴が、圧力チャンバと連通するノズルから放出される。
【０００３】
通常のインクジェットプリンタにおいて、インクジェットデバイスは、プリンタの高解像度を実現するように、ノズルはきわめて小さなピッチで配置される場合には、多数のノズルおよびアクチュエータユニットからなるアレイの形態をとる。結果として、インクジェットデバイスの高いノズル密度を可能にする製作工程が、必要とされる。薄膜およびアクチュエータが、高い周波数で変化する機械的な歪みを被るため、薄膜は、アクチュエータおよび剛性基板の両方と強固にかつ高い信頼性で連結されなければならない。
【０００４】
知られている製作工程において、薄膜は、アノード接合によって基板に固定される。しかし、これは、アクチュエータがアノード接合の前に薄膜に接着され得ないという欠点を有する。さらに、アクチュエータが比較的薄い可撓性薄膜に固定されるときには、損傷の危険性がかなりある。
【０００５】
米国特許出願公開第２００６／００４９７２３号明細書は、上述のタイプの方法を開示しており、キャリアプレートは、プレートの残りの部分から薄膜を分離する多孔層を含み、材料は、多孔層を機械的に破壊することによって除去される。
【０００６】
米国特許出願公開第２００５／００４６６７８号明細書は、インクジェットデバイスおよび製作工程を開示しており、個別のアクチュエータを形成する電極層および圧電層が、薄膜の上に連続的に形成されてパターン形成される。
【０００７】
米国特許出願公開第２００６／０１７６３４０号明細書は、他方の構成部材の上に一方の構成部材を積層され、共に接合され、構成部材の一方がその上に形成されるアクチュエータを有する薄膜である多数のプレート状構成部材から構成される、インクジェットデバイスに関する製作工程を開示している。アクチュエータの薄膜および種々の層は、接着層によってコーティングされ、複数の貫通孔が作成されたガラスプレートの面の上に連続的に形成される。アクチュエータを電気的に接触させるために配線パターンは、デバイスの別の構成部材を構成する剛性基板の上に形成される。これらの構成部材は次に、共に接合される。ガラスプレート上の接着層は、ガラスプレートにおける孔によって浸透する溶剤によって溶解され、その結果ガラスプレートが除去されてもよく、基板構成部材に接着されたアクチュエータおよび薄膜が残る。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００４９７２３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００４６６７８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１７６３４０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／０１６４６５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、より信頼性が高く、効率的な製作工程を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明による製作工程は、圧電アクチュエータの少なくとも１つの面に電極が用意され、アクチュエータが次に、その電極面でキャリアプレートに接着され、キャリアプレートの材料はエッチングによって除去されることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、１つまたは複数の圧電アクチュエータが、予め用意され得、次に、薄膜に接合されてもよいという利点を有する。しかし、この接合ステップにおいて、薄膜は依然として、高い安定性を有する比較的厚いキャリアプレートの部分を形成し、その結果、アクチュエータは、損傷の危険性を生じることなく、その上にしっかりと取り付けられ得る。次に、その上に取り付けられるアクチュエータを有するキャリアプレートが、剛性基板に接合されたとき、キャリアプレートの反対側の面から材料をエッチングによって除去することによって、薄膜を所望の厚さにする。
【００１１】
アクチュエータを薄膜に接合するステップおよび薄膜を剛性基板に接合するステップは、薄膜が依然として比較的厚いプレートである状態で行われるため、接合工程は堅調であり、確実に高い歩留まりで行われ得る。さらに、アクチュエータは、たとえば、アクチュエータを制御するための電子構成部材に容易に接続されてもよい。そのために、電気導線および／または電子構成部材は、アクチュエータに面する薄膜の面の上または中に形成されてもよい。最後に、アクチュエータとは反対側の面でキャリアプレートの材料を除去することによって、薄膜を所望の厚さにする場合の状態において、キャリアプレートの薄膜部分は、剛性基板にしっかりと接着され、その結果、プレートの材料は安全にかつ、十分に制御された態様で除去され得る。本発明のさらに特定の任意の特徴は、従属請求項において示されている。
【００１２】
特に好ましい実施形態において、キャリアプレートは、所望の薄膜を形成する比較的薄いシリコン層と、エッチストップとして機能する絶縁二酸化ケイ素層と、後にエッチングで除去されるキャリアプレートのバルクを形成する別のシリコン層と、を有するＳＯＩ（絶縁体上シリコン）ウェハによって形成される。
【００１３】
アクチュエータの読み出しまたは制御のための電子構成部材は、後に薄膜を形成するシリコン層に直接的に形成されてもよい。電子構成部材およびアクチュエータを接触させるための電気導線および電極は、絶縁層によって覆われているその層の面の上に形成されてもよい。
【００１４】
好ましくは、少なくとも１つの電極を既に備えた圧電アクチュエータは、接着剤、好ましくは熱圧着によって、キャリアプレートに接着される。これは、キャリアプレートの高い機械的安定性および熱安定性のおかげで可能である。熱圧着ステップにおいて、アクチュエータの上に形成される電極は、薄膜の上の電極層と自動的に接触させてもよく、その結果、熱圧着ステップは高い機械的安定性のみならず、良好で確実な電気接点を確保する。
【００１５】
本発明による方法は、ノズルおよびアクチュエータユニットの完全なアレイのみならず、１つまたは複数のウェハをダイシングすることによって、次の別のアレイから分離され得る複数のそのようなアレイも同時に製作するために、ウェハ規模で行われてもよい。
【００１６】
剛性基板は、個別のアクチュエータ、インク供給チャネル、フィードスルーなどを収容するためのチャンバを形成するために、適切にエッチングされる別のシリコンウェハによって形成されてもよい。
【００１７】
完全なアレイの圧電アクチュエータまたはさらに完全なウェハは、適切なサイズの圧電スラブの上に、少なくとも１つの電極を形成し、次に、電極を保持する圧電層の面に溝を切削することにより、互いから個別のアクチュエータを分離することによって、同時に用意されてもよい。アクチュエータは、一体型圧電本体の一部を依然として形成し、次にキャリアプレートに接合され、続いてアクチュエータは、圧電材料の連続上部部分から研磨することによって、互いから分離される。
【００１８】
別の電極層が次に、アクチュエータの上面に形成される。同時に、これらの上部電極を接触させるための電気導線は、キャリアプレートの面の上に直接的に形成されてもよい。好ましくは、電極を形成する前に、圧電アクチュエータの周縁部分は、圧電層の面を絶縁させ、アクチュエータの上部電極および下部電極を互いから確実に分離して絶縁させるために、絶縁材料のリングによって覆われる。
【００１９】
ここで、本発明の好ましい実施形態が、図面に関連して記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に示されているように、本発明によるインクジェットデバイスは、図１において下から上に、その上に形成されるノズル１２を有するノズルプレート１０と、ノズル１２と連通する圧力チャンバ１６を画定するチャンバプレート１４と、圧電アクチュエータ２０を保持する可撓性薄膜１８と、圧力チャンバ１６に液体インクを供給するための分配プレート２２と、任意のカバープレート２４と、を含む層状構造を有する。
【００２１】
チャンバプレート１４、薄膜１８および分配プレート２２は、好ましくはシリコンから構成され、したがって、半導体処理技術から知られているエッチング技術およびフォトリソグラフィック技術が、好ましくはシリコンウェハからこれらの構成部材の微細構造を確実かつ効率的に形成するために利用され得る。図１は、１つのノズルおよびアクチュエータユニットのみを示しているが、複数のノズルおよびアクチュエータユニットを含むチップ全体または複数のそのようなチップは、ウェハ処理によって並列に形成されることが可能であり、好ましい。上記の構成部材に関して同一の材料、それぞれに類似の材料の使用は、構成部材の異なる熱膨張から生じる問題が、回避され得、それぞれ最小に抑えられ得るというさらなる利点を有する。
【００２２】
圧力チャンバ１６を覆い、その上壁を画定するために、可撓性薄膜１８は、接着層２６によってチャンバプレート１４にしっかりと接合される。導電構造２８は、薄膜の上面の上に形成され、少なくとも１つの面で引き出されてもよく、その結果、たとえば、ワイヤボンド３０によって接触され得る。
【００２３】
圧電アクチュエータ２０は、導電構造２８と接触する密接な大領域に保持される下部電極３２と、上部電極３４と、下部電極３２と上部電極３４との間に挟まれる圧電層３６とを含む。圧電層３６は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）などの圧電セラミックから構成されてもよく、場合によってはさらなる内部電極を包含してもよい。
【００２４】
圧電層３６の上面の周縁部のほか、圧電層３６の横面は、絶縁層３８によって覆われる。上部電極３４の周縁部分は、その絶縁層の上に重ねられ、薄膜１８の面の一方の側まで引き出されており、その結果、ワイヤボンド４０と電気的に接触し得る。
【００２５】
ワイヤボンド３０および４０などの電気接点が構成される位置では、電気導線が、薄膜１８の上面を分配プレートにしっかりと接着するためにも用いられる別の接着層４２によって分配プレート２２に固定される。
【００２６】
アクチュエータの下部電極３２および好ましくは上部電極３４も、その縁部分を含めて圧電層３６の全面を覆うことが観察され、このことは、アクチュエータの電力利得および容積変移量における増大に寄与する。絶縁層３８は、上部電極および下部電極の短絡を確実に防止し、電極が、あらゆる場所で十分な距離だけ離隔され、その結果、電圧が電極に印加されるとき、電極の間で確立される電界の強度は、圧電材料に有害でない値に確実に制限される。
【００２７】
分配プレート２２は、接着層４２によって薄膜１８の上面にしっかりと接合され、アクチュエータの圧電変形を妨害しないように、十分な遊びを伴ってアクチュエータ２０を収容するチャンバ４４を画定する。したがって、アクチュエータ２０は、圧力チャンバ１６および供給システムにおけるインクからのみならず、周辺空気からも遮蔽され、したがって、圧電材料の経年変化に起因するアクチュエータの劣化が最小限に抑えられる。
【００２８】
チャンバ４４は、圧電材料と反応しない窒素またはアルゴンなどの気体で充填されてもよく、または真空排気状態またはわずかな亜大気圧下で保持されてもよい。別の実施形態において、チャンバ４４が大気圧下で空気を包含している場合には、制限された通気孔を介して環境と連通することが好ましく、その結果、チャンバ内の圧力は、大気圧と釣り合ってもよいが、空気の交換は、圧電材料の経年変化を回避するように制限される。
【００２９】
アクチュエータチャンバ４４の上であって、アクチュエータチャンバ４４から離隔して、分配プレート２２がその少なくとも１つの端部でインク容器（図示せず）に接続される広いインク供給チャネル４６を画定する。場合によっては、インク容器は、カバープレート２４の代わりに、インクチャネル４６の上部に直接的に設けられてもよい。
【００３０】
アクチュエータチャンバ４４から横方向にずれた位置において、分配プレート２２は、薄膜１８における小さな穿孔によって形成されるフィルタ通路５０を介してインク供給チャネル４６を圧力チャンバ１６に接続するフィードスルー４８を画定する。フィルタ通路５０は、インクに包含され得る不純物が圧力チャンバ１６に入らないようにし、同時に、圧力がアクチュエータ２０によって圧力チャンバ１６に構成され得る程度にインク供給チャネル４６と圧力チャンバ１６との間の連通を制限する。そのために電極３２、３４に電圧が印加されるとき、アクチュエータの圧電層３６は、撓んだ状態で変形する。インク液滴がノズル１２から排出されることになっている場合には、圧力チャンバの容積を増大するために、圧電層３６が圧力チャンバ１６から膨れ上がって、したがって薄膜１８を変形するような極性を有する第１の電圧でアクチュエータが作動されることが好ましい。結果として、インクは、フィルタ通路５０を介して吸引される。次に、電圧が切られるか、または逆の極性を有する電圧パルスが印加され、その結果、圧力チャンバ１６の容積が再び減少し、圧力波が圧力チャンバに収容される液体インクに生成される。この圧力波は、ノズル１２に伝搬し、インク液滴の排出を生じる。
【００３１】
インク供給チャネル４６が圧力チャンバ１６の上部（およびアクチュエータ２０の上部）に形成されるインクジェットデバイスの上述の構成は、１つのノズルおよびアクチュエータユニットのコンパクトな構造を可能にし、その結果、複数のそのようなユニットによって形成されるチップの高い集積密度を可能にするという利点を有する。結果として、高いノズル密度が、高解像度で高速の印刷のために達成され得る。にもかかわらず、デバイスは、大量生産に特に適した簡単かつ効率的な製作工程で生産されてもよい。特に、電気接続および、場合によっては電子構成部材５２は、分配プレート２２と共に集合される前に、薄膜１８の一方の面で容易に形成され得る。
【００３２】
接地電極３２（またはあるいはアクチュエータを作動するための電極）を形成する金属層は、図１の図の平面に対して垂直な方向において、フィルタ通路５０からずれた位置で引き出されるか、またはフィルタ通路の周囲に形成されることは理解されよう。
【００３３】
図２は、図１における円Ｘによって印がつけられた部分の詳細な拡大図である。示された実施例において、電子構成部材５２の部品、たとえば、センサまたはスイッチングトランジスタまたはアクチュエータ２０を制御するための駆動回路は、シリコン材料に適切にドーピングすることによって、薄膜１８の上面に埋め込まれている。さらに、その実施例において、電極３２の延長部またはタブは、薄膜の面の上の誘電層５１における開口部５４を介して電子構成部材５２との確実な接続を形成する。
【００３４】
図３は、図１に関連して記載された原理に基づいて構成される複数のノズルおよびアクチュエータユニットを含むチップ５６を示している。ここで、チップの主構成部材、すなわちチャンバプレート１４、アクチュエータ２０を有する薄膜１８および分配プレート２２は、明確にするために、互いから離隔して示されている。
【００３５】
この実施例において、圧力チャンバ１６は、回転対称に交互に並べられており、その結果、これらのチャンバのペアは、共通のチャネル４６および共通のフィードスルー４８からインクが供給され得る。各圧力チャンバ１６用のフィルタ通路５０は、ノズル１２に接続される端部部分と反対側のそれぞれの圧力チャンバ１６の端部分の上に配置される。これは、その中に包含される可能性があり、液滴生成工程に悪影響を及ぼす任意の気泡を除去するために、圧力チャンバがインクを豊富に持ち得るという利点を有する。
【００３６】
図３に示されるチップ５６は、ノズルおよびアクチュエータユニットの２次元アレイを形成しており、複数のそのようなユニットが、図３の図の平面に対して垂直方向に整列されている。示された実施例において、各アクチュエータ２０は、分配プレート２２と一体に形成される横断壁５８によって隣接するチャンバから離隔される個別のチャンバ４４に収容される。上述したように、これらのチャンバは、制限された通気孔６０を介して連通してもよい。別法として、横断壁５８はなくてもよく、その結果、同一の行に整列されるアクチュエータ２０は、共通の連続するチャンバ４４に収容される。
【００３７】
図４に示されたように、薄膜１８、分配プレート２２および、場合によってはチャンバプレート１４のそれぞれは、個別のウェハ６２を処理することによって形成されてもよい。複数のチップ５６の構成部材は、１つのウェハから形成されてもよい。図４において右側に示されたチップ５６に関して示されているものは、インク供給チャネル４６およびフィードスルー４８を有する分配プレート２２の上部平面図である。図４における左側のチップは、部分的に破断して示されているため、チップの層状構造を見ることができる。
【００３８】
分配プレート２２の真下の層６４は、５列のアクチュエータを示している。最初の２列は、突出した導線を有する上部電極３４の上部平面図を示している。この実施形態において、図１４から図１６に関連して詳細に後述されるように、電極３４の領域およびフィードスルー４８と一致する領域以外は、薄膜１８の全面は、絶縁層３８によって覆われている。図４における最初の列はまた、導線に接続され、絶縁層３８の面に設けられる導電路６６も示している。層６４における最後の３列は、上部電極のない圧電層３６を示している。
【００３９】
次の層６８において、絶縁層３８は除去されていることから、フィルタ通路５０を有する薄膜１８が見えるようになっている。この層の第２の列において、下部電極３２を示すために、圧電層３６もまた除去されている。
【００４０】
チップの一番下の３列は、圧力チャンバ１６およびノズル１２を有するチャンバプレート１４の上部平面図を示している。この実施例において、フィルタ通路は、ラビリンス７０を介して圧力チャンバ１６と連通している。これらのラビリンスは、十分な流れの制限を提供するように機能する。図示されているように、圧力チャンバ１６は、略四角形の形状を有し、ラビリンスは、ノズル１２に対して対角線方向に反対側の位置のチャンバの隅に通じている。
【００４１】
ここで、インクジェットデバイスおよびチップ５６を生産するための方法の好ましい実施形態が、記載される。
【００４２】
図５から図１３は、アクチュエータ２０を有する薄膜１８を形成する方法を示している。第一に、図５に示されているように、圧電材料のスラブ７２が用意され、下部電極３２および上面にある別の電極７４に備えられる。これらの電極は、圧電材料に極性を付与するために用いられてもよい。スラブ７２は、少なくともチップ５６全体のサイズを有することが好ましいものとする。利用可能であれば、ウェハサイズのスラブが用いられることも可能であり、または複数のスラブがウェハサイズのキャリアプレートにそれらの電極７４によって接着されてもよい。スラブ７２の厚さは、たとえば、２００から５００μｍの範囲であってもよい。
【００４３】
図６に示されているように、溝７６が、アクチュエータの圧電層３６の意図された厚さよりわずかに大きい深さまでスラブ７２の底面に切削される。図面には図示されていないが、溝７６は、交差するように延在し、したがって、下部電極３２によって覆われる圧電層３６を後に形成することになる突出するプラットフォームが残る。これらのプラットフォームのパターンは、チップ５６におけるアクチュエータの意図されたアレイに対応する。
【００４４】
次に、図７に示されているように、下部電極３２の下面は、接着層７８、たとえば、タンポン印刷、ローラ塗装、吹き付け塗装などによって覆われる。
【００４５】
さらに、ウェハサイズのキャリアプレート８０が用意され、導電構造２８がその上面に適切なパターンによって形成される。キャリアプレート８０は、後に薄膜１８を形成することになる上部シリコン層と、後にエッチングされて除去される下部シリコン層８２と、２つのシリコン層を離隔し、エッチストップとして機能する二酸化ケイ素層８４とを有するＳＯＩウェハによって形成されることが好ましい。
【００４６】
現実的な実施形態において、上部シリコン層およびしたがって薄膜１８は、１μｍから２５μｍ、または約１０μｍの厚さを有してもよく、エッチストップは、０．１から２μｍの厚さを有し、下部シリコン層８２は、１５０から１０００μｍの厚さを有してもよいため、高い機械的安定性が確保される。
【００４７】
スラブ７２は次に、キャリアプレート８０の上面に対して押し付けられ、意図されたアクチュエータの下部電極３２は、熱圧着によって導電構造２８に強固に接合される。この工程において、図８に示されているように、接着層７８は、圧搾され、各圧電層３６の周縁にメニスカスを形成し、導電構造２８および電極３２は、互いと電気的に接触する。
【００４８】
スラブ７２の圧電材料は通常、焦電特性を有するため、電気的な損傷を回避するために、熱圧着工程中、電極３２および７４を短絡することが好都合である。あるいは、接着層の代わりに、金層または金バンプ（ｂｕｍｐ）が、意図されたアクチュエータの下部電極および／または接地電極に設けられる場合には、熱圧着の代わりに、超音波接合が、用いられてよい。
【００４９】
次に、図８に示されているように、電極７４およびスラブ７２の連続上部部分が、たとえば、研磨によって除去され、その結果、アクチュエータの圧電層３６の所望のアレイのみが、キャリアプレート８０に残る。
【００５０】
図９に示されているように、次のステップは、絶縁層３８を形成することである。この層は、たとえば、スピン塗装、吹き付け塗装、スパッタリングＰＶＤ、ＣＶＤなどによって、少なくとも圧電層３６の全面の上、その側壁の上および接着層７８によって形成されるメニスカスの上にそれぞれ形成される。絶縁層３８は、ＳＵ８またはＢＣＢなどの光硬化可能なエポキシ樹脂によって形成されることが好ましい。保持されることになっている層３８の部分は、樹脂を硬化するために露光され、非露光部分が除去される。
【００５１】
図１０に示されているように、上部電極３４が印加されることになっている場合には、層３８は、少なくとも圧電層３６の中央部分から除去される。
【００５２】
次に、図１１に示されているように、上部電極３４は、たとえば、スパッタリングまたは任意の他の適切な工程によって、圧電層３６の露出された上面の上に形成される。図１１の右側に示されているように、上部電極に電気的に接触可能にするために、この電極は、絶縁層３８の上方で少なくとも１つの側で、キャリアプレート８０の上面まで延在される。短絡回路を回避し、電極間で発生される電界の強度を制限するために、絶縁層３８は、上部電極３４の金属が、下部電極３２および導電構造２８から十分な距離だけ確実に離隔され続けることを確保する。
【００５３】
図１１に示されるステップは、圧電アクチュエータ２０の形成を完成する。図１２に示される次のステップにおいて、分配プレート２２は、キャリアプレート８０の上面に接合される。分配プレート２２は、適切なシリコンウェハをエッチングすることによって個別に用意される。たとえば、供給チャネル４６の比較的粗い構造は、コスト効率のよい異方性ウェットエッチング工程において形成されてもよいのに対して、アクチュエータチャンバ４４およびフィードスルー４８の微細構造は下からのドライエッチングによって形成されてもよい。
【００５４】
分配プレート２２は次に、アセンブリを操作するためのハンドルとして用いられ得る剛性基板として機能する。
【００５５】
次に、分配プレート２２およびキャリアプレート８０を形成するジョイントウェハは、キャリアプレート８０の下方シリコン層８２が、二酸化ケイ素層８４によって形成されるエッチストップまでエッチングによって除去される場合にはエッチング段階に移行される。二酸化ケイ素層は実質的に除去され、その上に取り付けられ、剛性の分配プレート２２にしっかり固定されたアクチュエータ２０を有する薄い可撓性薄膜１８のみが残る。
【００５６】
フィルタ通路５０は、同一のエッチングステップまたは個別のエッチングステップにおいて、たとえば、ハードマスクとしてパターン形成された二酸化ケイ素層を用いることによって、またはフォトレジストマスクを用いることによって、またはレーザ切削などの任意の他の工程を用いることによって形成されてもよい。結果は、図１３に示されている。
【００５７】
可撓性薄膜１８は、分配プレート２２によって裏付けされているため、薄膜１８をチャンバプレート１４に接合することを含むさらなる処理ステップにおいて確実に処理され得る。この段階において、薄膜１８および一方の面に分配プレート２２、他方の面にチャンバプレート１４のアセンブリが、ウェハサイズを有する場合には、アクチュエータ２０およびフィルタ通路５０は、単独の整列ステップにおいてウェハ上にすべてのチップのための圧力チャンバ１６と正確に整列されてもよい。最後に、ジョイントウェハは、個別のチップ５６を形成するためにダイシングされる。
【００５８】
別法として、当然のことながら、薄膜１８および分配プレート２２を形成するジョイントウェハのみをダイシングして、個別のチャンバプレート１４を用いてそれらを組み立てることが可能である。
【００５９】
図９から図１３に示される実施例において、絶縁層３８は、圧電層３６の上面の上では比較的小さい厚さを有し、薄膜および導電構造２８の面の上ではそれぞれより大きな厚さを有する。比較のため、図１は、絶縁層３８が均一な厚さを有する実施形態を示している。
【００６０】
図１４は、さらに別の実施形態を示しており、図９のステップは、絶縁層３８が平坦で連続的な上面を有するキャリアプレート８０の全面の上に形成される、すなわち、圧電層３６、下部電極３２および導電構造２８が絶縁層３８に完全に埋め込まれるという点において改変される。この実施形態は、図４に示される実施例に対応する。
【００６１】
再び、図１５に示されているように、光硬化可能な絶縁層３８が露出され、少なくとも圧電層３６を覆う部分およびフィードスルー４８と一致する部分８６において、樹脂が除去される。
【００６２】
最後に、図１６に示されているように、アクチュエータの上部電極３４が塗布され、絶縁層３８の平坦な上面に延在する。アクチュエータを電気的に接触するために使用される手順に応じて、これは、電気接点の形成を容易にし得る。
【００６３】
手順の残りは、図９から図１２に関連して説明した手順に対応する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による方法によって製作される個別のインクジェットデバイスの断面図である。
【図２】図１に示されるデバイスの拡大詳細図である。
【図３】複数のノズルおよびアクチュエータユニットのアレイを形成されるインクジェットデバイスの構成部材の部分断面図である。
【図４】ウェハから製作されるときに、図３に示されるタイプのアレイの部分平面図である。
【図５】薄膜の上に圧電アクチュエータを用意して取り付けるための方法の複数のステップを示している。
【図６】薄膜の上に圧電アクチュエータを用意して取り付けるための方法の複数のステップを示している。
【図７】薄膜の上に圧電アクチュエータを用意して取り付けるための方法の複数のステップを示している。
【図８】薄膜の上に圧電アクチュエータを用意して取り付けるための方法の複数のステップを示している。
【図９】薄膜の上にアクチュエータを完成するための方法の複数のステップを示している。
【図１０】薄膜の上にアクチュエータを完成するための方法の複数のステップを示している。
【図１１】薄膜の上にアクチュエータを完成するための方法の複数のステップを示している。
【図１２】薄膜を剛性基板に接着するステップを示している。
【図１３】薄膜を開放するステップを示している。
【図１４】本発明の改変実施形態に関する図９に類似のステップを示している。
【図１５】本発明の改変実施形態に関する図１０に類似のステップを示している。
【図１６】本発明の改変実施形態に関する図１１に類似のステップを示している。
【符号の説明】
【００６５】
１０  ノズルプレート
１２  ノズル
１４  チャンバプレート
１６  圧力チャンバ
１８  可撓性薄膜
２０  圧電アクチュエータ
２２  分配プレート
２４  カバープレート
２６、４２、７８  接着層
２８  導電構造
３０、４０  ワイヤボンド
３２  下部電極
３４  上部電極
３６  圧電層
３８  絶縁層
４４  アクチュエータチャンバ
４６  インク供給チャネル
４８  フィードスルー
５０  フィルタ通路
５１  誘電層
５２  電子構成部材
５４  開口部
５６  チップ
５８  横断壁
６０  通気孔
６２  ウェハ
６４、６８  層
６６  導電路
７０  ラビリンス
７２  圧電材料スラブ
７４  電極
７６  溝
８０  キャリアプレート
８２  シリコン層
８４  二酸化ケイ素層
８６  部分
Ｘ  円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
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