(57)【要約】【課題】  振動板を高精度に形成するために多結晶シリコン等を用いた際に、共通電極と振動板との電気的接続を確実且つ容易に行うことのできる液滴吐出ヘッド等を提供する。【解決手段】  シリコン基板１ａと、該シリコン基板１ａの一方の表面に形成されたエッチング保護膜１７と、該エッチング保護膜１７上に形成され、静電気力によって駆動される振動板１０の一部を構成するシリコン薄膜１２とを備え、エッチング保護膜１７が開口部１８を有し、シリコン薄膜１２が開口部１８にも形成され、開口部１８においてシリコン基板１ａと接触してシリコン基板１ａと電気的に導通しているものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
該シリコン基板の一方の表面に形成されたエッチング保護膜と、
該エッチング保護膜上に形成され、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜とを備え、
前記エッチング保護膜は開口部を有し、前記シリコン薄膜は前記開口部にも形成され、前記開口部において前記シリコン基板と接触して前記シリコン基板と電気的に導通していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記シリコン基板に共通電極が形成されており、該共通電極から前記シリコン基板を介して前記シリコン薄膜に電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
シリコン基板と、
該シリコン基板の一方の表面に形成されたエッチング保護膜と、
該エッチング保護膜上に形成され、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜とを備え、
該シリコン薄膜は、前記エッチング保護膜と重ならない部分を有し、該シリコン薄膜のエッチング保護膜と重ならない部分に共通電極が形成され、該共通電極から前記シリコン薄膜に電圧が印加されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記共通電極の形成されたシリコン基板と接合される電極基板と、該電極基板上に形成され、前記振動板を駆動する個別電極とを備え、前記電極基板は、前記個別電極が駆動回路と接続される電極取出し部を有し、前記共通電極は、前記電極取出し部と隣接して設けられていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記シリコン薄膜上に絶縁膜が形成さ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液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記シリコン薄膜は、多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンから形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記エッチング保護膜は、酸化シリコン又は窒化シリコンから形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
シリコン基板の一方の表面にエッチング保護膜を形成する工程と、
該エッチング保護膜に開口部を形成する工程と、
前記エッチング保護膜上及び前記開口部に、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜を形成する工程と
を有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９】
前記シリコン薄膜を形成する工程の後に、前記シリコン薄膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜が形成されたシリコン基板をエッチングする工程を有することを特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
シリコン基板の一方の表面にエッチング保護膜を形成する工程と、
該エッチング保護膜上に、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜の一部が露出するように前記シリコン基板をエッチングする工程と、
前記露出した部分のエッチング保護膜を除去して、前記シリコン薄膜が前記エッチング保護膜と重ならない部分を形成する工程と、
前記シリコン薄膜の前記エッチング保護膜と重ならない部分に共通電極を形成する工程と
を有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１１】
前記シリコン基板をエッチングする工程の前に、前記シリコン薄膜上に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記シリコン基板をエッチングする工程の前に、前記絶縁膜が形成されたシリコン基板を、前記振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と接合する工程を有し、前記電極基板に、前記個別電極が駆動回路と接続される電極取出し部を設け、前記共通電極を、前記電極取出し部と隣接するように形成することを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記シリコン薄膜を、多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンから形成することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記エッチング保護膜を、酸化シリコン又は窒化シリコンから形成することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載していることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置に関し、特に振動板が多結晶シリコン等から形成されている場合に、共通電極と振動板との電気的接続を確実に行うことのできる液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びにこの液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタ等に搭載されるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）は、高速印字に対応するために多ノズル化が進んでおり、また高解像度化の要求からアクチュエータ部（振動板、個別電極等の駆動部）の微細化が求められている。アクチュエータ部が微細化、高密度化されると、液滴を溜めておく吐出室の間を仕切る隔壁の厚みが薄くなり、隔壁の剛性が低下する。また吐出室を仕切る隔壁の剛性が低下すると、吐出室の底壁を形成する振動板が駆動したときに隣接する吐出室に振動が伝わり、いわゆるクロストークが発生してしまうという問題点があった。
【０００３】
このようなクロストークの発生を抑制するために、吐出室を仕切る隔壁の高さを低くする方法があるが、隔壁の高さを低くするために吐出室となる凹部等が形成されるシリコン基板の厚みを薄くすると、ハンドリングが難しくなり、歩留まりが極端に低下するという問題点があった。
【０００４】
このような問題に対して従来のインクジェットヘッドの製造方法では、キャビティ基板となるシリコン基板と個別電極等の形成された電極ガラス基板を接合した後に、シリコン基板を薄板化し、それから吐出室となる凹部等を形成して、歩留まりの低下を防ぎ、また隔壁の剛性を高めてクロストークの発生を抑制するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、アクチュエータ部の高密度化を進めた場合、吐出室を仕切る隔壁の厚みや振動板の厚みに関しても高い加工精度が要求されてくる。従来のインクジェットヘッドの製造方法では、シリコン基板の一方の面にボロンを高濃度に拡散した層を形成し、これをエッチングストップ層として振動板を形成していた（例えば、特許文献２参照）。しかしボロンを高濃度に拡散するプロセスでは、プロセスのバラツキ等によりボロンの濃度分布が一様にならない場合があり、結果として振動板の厚みがにバラツキが生じることがあるという問題点があった。
【０００６】
このため従来の液滴吐出ヘッドの製造方法では、スパッタ等の成膜方法で膜厚を制御しながら多結晶シリコン薄膜を成膜することで振動板を形成するようにしていた（例えば、特許文献３参照）。またこの液滴吐出ヘッドの製造方法では、多結晶シリコン薄膜からなる振動板を低温成膜することで、吐出室を仕切る隔壁の加工精度に大きく影響するシリコン基板内の結晶欠陥の発生を抑制するようにしていた。
【特許文献１】特開平１１−９９３号公報（第３〜４頁、図３、図４）
【特許文献２】特開平６−７１８８２号公報（第１０〜１２頁、図１７）
【特許文献３】特開２００４−１９５９０４号公報（第７頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし従来の液滴吐出ヘッドの製造方法では（例えば、特許文献３参照）、多結晶シリコン薄膜からなる振動板を形成する際に、水酸化カリウム等のアルカリ性のエッチング液に耐性のある酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等をエッチング保護膜として用いていた。エッチング保護膜として用いられる酸化シリコン膜や窒化シリコン膜は絶縁膜としても機能するため、振動板に電圧を印加するための電気的接続をどのように行うかが課題であった。
【０００８】
本発明は、振動板を高精度に形成するために多結晶シリコン等を用いた際に、共通電極と振動板との電気的接続を確実且つ容易に行うことのできる液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びにこの液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコン基板と、該シリコン基板の一方の表面に形成されたエッチング保護膜と、該エッチング保護膜上に形成され、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜とを備え、エッチング保護膜が開口部を有し、シリコン薄膜が開口部にも形成され、開口部においてシリコン基板と接触してシリコン基板と電気的に導通しているものである。
例えば酸化シリコンや窒化シリコンからなるエッチング保護膜に開口部が形成され、この開口部においてシリコン基板と多結晶シリコン等からなるシリコン薄膜が接触しているため、シリコン基板を介してシリコン薄膜に電圧を印加することが可能となる。
また例えば、多結晶シリコンや疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法等によって成膜することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜及び振動板を形成することができる。
【００１０】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコン基板に共通電極が形成されており、該共通電極からシリコン基板を介してシリコン薄膜に電圧が印加されるものである。
シリコン薄膜がエッチング保護膜の開口部においてシリコン基板と接触しているため、シリコン基板に形成された共通電極からシリコン薄膜に電圧を印加することができる。
【００１１】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコン基板と、該シリコン基板の一方の表面に形成されたエッチング保護膜と、該エッチング保護膜上に形成され、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜とを備え、該シリコン薄膜が、エッチング保護膜と重ならない部分を有し、該シリコン薄膜のエッチング保護膜と重ならない部分に共通電極が形成され、該共通電極からシリコン薄膜に電圧が印加されるものである。
多結晶シリコン等からなるシリコン薄膜が、酸化シリコンや窒化シリコン等からなるエッチング保護膜と重ならない部分を有し、この部分に形成された共通電極から電圧を印加することにより、シリコン薄膜に直接的に電圧を印加することができる。
また例えば、多結晶シリコンや疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法等によって成膜することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜及び振動板を形成することができる。
【００１２】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドは、共通電極の形成されたシリコン基板と接合される電極基板と、該電極基板上に形成され、振動板を駆動する個別電極とを備え、電極基板が、個別電極が駆動回路と接続される電極取出し部を有し、共通電極が、電極取出し部と隣接して設けられているものである。
個別電極が駆動回路と接続される電極取出し部と共通電極が隣接して設けられているため、液滴吐出装置への実装が容易となる。
【００１３】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコン薄膜上に絶縁膜が形成されているものである。
シリコン薄膜上に絶縁膜を形成することにより、シリコン薄膜と個別電極が接触してショートしたり、絶縁破壊が起こるのを防止することができる。
【００１４】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のシリコン薄膜が、多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンから形成されているものである。
多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法等によって形成することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜及び振動板を形成することができる。
【００１５】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のエッチング保護膜が、酸化シリコン又は窒化シリコンから形成されているものである。
エッチング保護膜を酸化シリコン又は窒化シリコンから形成することにより、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性エッチング液に耐性の高いエッチング保護膜を容易に形成することができる。
【００１６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板の一方の表面にエッチング保護膜を形成する工程と、該エッチング保護膜に開口部を形成する工程と、エッチング保護膜上及び開口部に、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜を形成する工程とを有するものである。
シリコン基板上のエッチング保護膜に開口部を形成して、エッチング保護膜上及び開口部にシリコン薄膜を形成することにより、シリコン基板を介してシリコン薄膜に電圧を印加することが可能となる。
また例えば、多結晶シリコンや疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法等によって成膜することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜及び振動板を形成することができる。
【００１７】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン薄膜を形成する工程の後に、シリコン薄膜上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜が形成されたシリコン基板をエッチングする工程を有するものである。
シリコン薄膜上に絶縁膜を形成することにより、シリコン薄膜と個別電極が接触してショートしたり、絶縁破壊が起こるのを防止することができる。
また絶縁膜が形成されたシリコン基板をエッチングすることにより、吐出室となる凹部等を形成することができる。
【００１８】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板の一方の表面にエッチング保護膜を形成する工程と、該エッチング保護膜上に、静電気力によって駆動される振動板の一部を構成するシリコン薄膜を形成する工程と、エッチング保護膜の一部が露出するようにシリコン基板をエッチングする工程と、露出した部分のエッチング保護膜を除去して、シリコン薄膜がエッチング保護膜と重ならない部分を形成する工程と、シリコン薄膜のエッチング保護膜と重ならない部分に共通電極を形成する工程とを有するものである。
シリコン基板をエッチングしてエッチング保護膜を露出させ、その部分のエッチング保護膜を除去してシリコン薄膜と接触する共通電極を形成するため、直接的にシリコン薄膜に電圧を印加することが可能となる。
また例えば、多結晶シリコンや疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法等によって成膜することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜及び振動板を形成することができる。
【００１９】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板をエッチングする工程の前に、シリコン薄膜上に絶縁膜を形成する工程を有するものである。
シリコン薄膜上に絶縁膜を形成することにより、シリコン薄膜と個別電極が接触してショートしたり、絶縁破壊が起こるのを防止することができる。
【００２０】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板をエッチングする工程の前に、絶縁膜が形成されたシリコン基板を、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と接合する工程を有し、電極基板に、個別電極が駆動回路と接続される電極取出し部を設け、共通電極を、電極取出し部と隣接するように形成するものである。
シリコン基板をエッチングする工程の前にシリコン基板と電極基板を接合することにより、シリコン基板のハンドリングが容易となり、歩留まりが向上する。
また共通電極を、個別電極が駆動回路と接続される電極取出し部と隣接して設けることにより、液滴吐出装置への実装が容易となる。
【００２１】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のシリコン薄膜を、多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンから形成するものである。
多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法等によって形成することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜及び振動板を形成することができる。
【００２２】
また本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のエッチング保護膜を、酸化シリコン又は窒化シリコンから形成するものである。
エッチング保護膜を酸化シリコン又は窒化シリコンから形成することにより、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性エッチング液に耐性の高いエッチング保護膜を容易に形成することができる。
【００２３】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドを搭載しているものである。
上記の振動板の厚み精度の高い液滴吐出ヘッドを搭載することにより、印字性能の高い液滴吐出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示す図である。なお図１（ａ）は、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを電極基板２側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のｃ−ｃ断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のｄ−ｄ断面図である。また図１（ｂ’）は、図１（ｂ）の点線で囲んだ円内の拡大図、図１（ｄ’）は図１（ｄ）の点線で囲んだ円内の拡大図である。
本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドは、主にキャビティ基板１、電極基板２及びノズル基板３が接合されることにより構成されている。キャビティ基板１の一方の面にノズル基板３が接合されており、その反対面に電極基板２が接合されている。
【００２５】
ノズル基板３は例えばシリコンからなり、複数のノズル穴４が形成されている。なお本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドでは、図１（ｂ）に示すような２段形状のノズル穴４とすることにより吐出するインク等の液滴の直進性を向上させている。またノズル基板３には、以下に説明するリザーバ７と各吐出室６を連通させる細溝状のオリフィス８となる凹部が形成されている。なお、オリフィス８は、キャビティ基板１に設けるようにしてもよい。
【００２６】
キャビティ基板１は、例えば単結晶シリコンからなるシリコン基板１ａに以下に示すような所定の加工を施すことにより構成されている。キャビティ基板１には、底壁が振動板１０である吐出室６となる凹部が複数形成されている。またキャビティ基板１には、各吐出室６にインク等の液滴を供給するためのリザーバ７となる凹部が形成されている。なお各吐出室６は各ノズル穴４と連通しており、ノズル穴４から吐出室６に溜められた液滴が吐出されるようになっている。
【００２７】
図１（ｂ’）に示すように振動板１０は、耐液滴保護膜１１、シリコン薄膜１２、絶縁膜１３から形成されている。耐液滴保護膜１１は、例えば酸化シリコンからなり、吐出室６やリザーバ７の内部の液滴によりシリコン基板１ａがエッチングされるの防止する機能を有する。なお耐液滴保護膜１１は、キャビティ基板１ａのノズル基板３側の面の全体に形成されている（図６（ｃ）参照）。
シリコン薄膜１２は、例えば多結晶シリコンや疑似単結晶シリコンからなり、シリコン基板１ａに形成された共通電極１５からシリコン基板１ａを介して電圧が印加されるようになっている。
また絶縁膜１３は、例えば酸化シリコンや窒化シリコンからなり、電圧が印加されているシリコン薄膜１２と個別電極２１が接触してショートしたり、絶縁破壊が起こるのを防止する機能を有している。
【００２８】
さらに図１（ｄ’）に示すように、シリコン基板１ａの電極基板２側の表面には例えば酸化シリコンや窒化シリコンからなるエッチング保護膜１７が形成されている。なお上述のように、振動板１０の部分にはエッチング保護膜１７の代わりに耐液滴保護膜１１が形成されている（図６（ｃ）参照）。そしてエッチング保護膜１７上にシリコン薄膜１２が形成されており、このシリコン薄膜１２上に絶縁膜１３が形成されている。なお本発明では、シリコン基板１ａ、耐液滴保護膜１１、シリコン薄膜１２、絶縁膜１３、エッチング保護膜１７等を総称してキャビティ基板１と呼ぶものとする。
また図１（ｄ’）に示すように、エッチング保護膜１７は開口部１８を有し、この開口部１８においてシリコン薄膜１２はシリコン基板１ａと接触するようになっている。なおシリコン薄膜１２は、エッチング保護膜１７の開口部１８の部分にも形成されているものとする。このようにエッチング保護膜１７の開口部１８においてシリコン薄膜１２とシリコン基板１ａが接触することにより、シリコン薄膜１２とシリコン基板１ａが電気的に導通するようになっている。
【００２９】
キャビティ基板１の振動板１０側には、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板２が接合されている。電極基板２には、振動板１０と対向する位置に細長い一定の深さの溝２０が複数形成されており、この溝２０の内部には振動板１０と一定間隔のギャップ（空隙）を介して対向する個別電極２１が形成されている。この個別電極２１は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタすることにより形成され、電極基板２の後端面２３側に設けられた電極取出し部２４まで形成されている。なお電極取出し部２４において、個別電極２１は駆動回路（図示せず）と接続される。
また電極基板２には、リザーバ７と連通するインク供給穴２５が形成されている。このインク供給穴２５は、リザーバ７の底壁に設けられた穴と繋がっており、リザーバ７にインク等の液滴を外部から供給するために設けられている。
【００３０】
ここで図１に示す液滴吐出ヘッドの動作について説明する。個々の個別電極２１は、電極取出し部２４において駆動回路（図示せず）と接続されており、パルス電圧が印加されるようになっている。またシリコン薄膜１２には、共通電極１５に接続された駆動回路からシリコン基板１ａを介してパルス電圧が印加されるようになっている。なおこのとき、エッチング保護膜１７の開口部１８を介してシリコン基板１ａからシリコン薄膜１２への電圧の印加が行われる。駆動回路により個別電極２１とシリコン薄膜１２の間にパルス電圧が印加されると、振動板１０が個別電極２１側に撓み、リザーバ７の内部に溜まっていたインク等の液滴が吐出室６に流れ込む。なお本実施形態１では、振動板１０が撓んだときに、個別電極２１と振動板１０（絶縁膜１３）が当接するようになっている。そして、個別電極２１とシリコン薄膜１２の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１０が元の位置に戻って吐出室６の内部の圧力が高くなり、ノズル穴４からインク等の液滴が吐出される。
【００３１】
図２から図７は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。なお図２及び図３は、キャビティ基板１の製造工程を示しており、図２は図１のｂ−ｂ断面を、図３は図１のｄ−ｄ断面を示している。また図４は電極基板２の製造工程を示し、図１のｂ−ｂ断面を示している。さらに、図５から７はキャビティ基板１と電極基板２を接合してから液滴吐出ヘッドが完成するまでの製造工程を示しており、図５及び図６は図１のｂ−ｂ断面を、図７は図１のｄ−ｄ断面を示している。以下、図２から図７を用いて図１に示す液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【００３２】
まず、一方の面が研磨された例えば厚さ５２５μｍのシリコン基板１ａを準備し（図２（ａ）、図３（ａ））、研磨された側の面にプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化シリコン又は窒化シリコンからなるエッチング保護膜１７を形成する（図２（ｂ））。
次に、エッチング保護膜１７の表面にフォトリソグラフィーによってレジストをパターニングして、フッ酸水溶液等を用いてエッチング保護膜１７をエッチングし開口部１８の部分のエッチング保護膜１７を除去する（図３（ｂ））。
【００３３】
そして、エッチング保護膜１７上及び開口部１８の部分に例えばＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法によって多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンからなるシリコン薄膜１２を形成する（図２（ｃ）、図３（ｃ））。このとき、開口部１８においてシリコン基板１ａとシリコン薄膜１２が接触することとなる。
なお、シリコン薄膜１２を多結晶シリコンで形成する場合には熱ＣＶＤを用いることもでき、この場合は６００℃以下で成膜するとアモルファスシリコンが形成されやすい。またＥＣＲスパッタリング法は、成膜温度が５００℃程度で多結晶シリコン薄膜を成膜することが可能であり、膜厚均一性も熱ＣＶＤでの均一性が±１０％程度であるのに対して±５％程度の均一性で成膜することができる。熱ＣＶＤにより成膜する場合は、約５５０℃でシラン（ＳｉＨ4）を熱分解して得られたアモルファスシリコンをレーザーアニールすることにより多結晶シリコン薄膜を形成することができる。また疑似単結晶シリコン薄膜を成膜する場合は、一旦多結晶シリコン薄膜を成膜した後、レーザーアニールを施して疑似単結晶シリコン薄膜を形成する。いずれの成膜方法も低温（６００℃以下）で処理できるため、シリコン基板１ａ中の結晶欠陥の発生を抑制することができる。
それから、シリコン薄膜１２上にプラズマＣＶＤ等によって酸化シリコン又は窒化シリコンからなる絶縁膜１３を形成する（図２（ｄ）、図３（ｄ））。
【００３４】
次に、図４を用いて電極基板２を製造する工程について説明する。まず、例えばホウ珪酸ガラスからなり厚さ１ｍｍのガラス基板２ａの一方の面にスパッタによりクロム・金膜３０を形成する（図４（ａ））。そして、クロム・金膜３０の表面にフォトリソグラフィーによってレジストをパターニングし、溝２０となる部分２０ａのクロム・金膜３０をエッチングにより除去する（図４（ｂ））。
それから、クロム・金膜３０をエッチングマスクとしてフッ酸水溶液等でガラス基板２ａをエッチングし、溝２０を形成する（図４（ｃ））。その後、クロム・金膜３０をエッチングにより除去し（図４（ｄ））、溝２０が形成された面の全体にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜３１をスパッタにより形成する（図４（ｅ））。
【００３５】
そして、ＩＴＯ膜３１の表面にフォトリソグラフィーによりレジストをパターニングして、エッチングにより個別電極２１を形成する（図４（ｆ））。なお上述のように個別電極２１は、溝２０の内部に形成するようにする。
それから、例えばダイヤモンドドリルを用いてガラス基板２ａにインク供給穴２５を穿孔することにより、電極基板２が完成する（図４（ｇ））。
【００３６】
次に、図２及び図３の工程でエッチング保護膜１７、シリコン薄膜１２及び絶縁膜１３が形成されたシリコン基板１ａと、図４の工程で個別電極２１、インク供給穴２５等が形成された電極基板２を対向させて（図５（ａ））、陽極接合する（図５（ｂ））。
そして、シリコン基板１ａの電極基板２が接合された面の反対面をグラインダー等により厚さが例えば５０μｍになるまで研削する。このとき、シリコン基板１ａの表面には中心から放物線を描く研削跡が残り、その表面粗さは０．１μｍ程度となる。
それから、例えば３２重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液でシリコン基板１ａの表面をエッチングし、グラインダーによる研削工程で発生した加工変質層を除去する（図５（ｃ））。この際、エッチングによってシリコン基板１ａの表面はさらに荒れてしまうが、表面粗さは１μｍ以下であるため、後の工程でノズル基板３を接合する際には問題がない。
【００３７】
その後、シリコン基板１ａの表面に例えばＣＶＤによってエッチングマスクとなる酸化シリコン膜３２を形成する（図５（ｄ））。それから、酸化シリコン膜３２の表面にフォトリソグラフィーによってレジストをパターニングして、吐出室６となる部分６ａ、リザーバ７となる部分７ａ、電極取出し部２４となる部分２４ａの酸化シリコン膜３２をフッ酸水溶液等を用いたエッチングにより除去する（図５（ｅ））。なおこのとき、リザーバ７となる部分７ａの酸化シリコン膜３２は完全に除去せずハーフエッチングする。
【００３８】
そして、例えば３５重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液によってシリコン基板１ａをエッチングして、吐出室６となる凹部６ｂ及び電極取出し部２４となる凹部２４ｂを途中まで形成する。それから、例えばフッ酸水溶液で酸化シリコン膜３２をハーフエッチングして、リザーバ７となる部分７ａに残した酸化シリコン膜３２を除去する。その後、例えば３５重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液でシリコン基板１ａのエッチングを継続し、吐出室６となる凹部６ｂ、リザーバ７となる凹部７ｂ、電極取出し部２４となる凹部２４ｂを形成する（図６（ａ））。このとき、酸化シリコン又は窒化シリコンからなるエッチング保護膜１７の部分でエッチングがストップする。また、エッチングの開始を遅らせたリザーバ７となる凹部７ｂは、底壁のシリコン基板１ａを厚く残すことができる。
【００３９】
その後、例えばフッ酸水溶液によってシリコン基板１ａに形成された酸化シリコン膜３２をすべて除去する（図６（ｂ））。このとき、吐出室６となる凹部６ｂ及び電極取出し部２４となる凹部２４ｂの底壁に形成されたエッチング保護膜１７も除去される。
なお図５（ｂ）の陽極接合の工程から図６（ｂ）までの工程では、個別電極２１と絶縁膜１３との間のギャップ（空隙）が密閉されているため、水酸化カリウム水溶液等のエッチング液がギャップ内に浸入することがない。
【００４０】
次に、例えばプラズマＣＶＤによってシリコン基板１ａの表面に酸化シリコンからなる耐液滴保護膜１１を形成する。これにより耐液滴保護膜１１、シリコン薄膜１２、絶縁膜１３からなる振動板１０が完成する。
そして、例えばメタルマスクを用いたドライエッチングにより共通電極形成部３４の耐液滴保護膜１１を除去し（図７（ａ））、さらにメタルマスクを用いたスパッタ等により例えば白金からなる共通電極１５を共通電極形成部３４に形成する（図７（ｂ））。
それから、電極取出し部２４となる凹部２４ｂの形状に対応する部分が開口したメタルマスクをシリコン基板１ａに重ねてドライエッチングを行い、電極取出し部２４となる凹部２４ｂの部分の耐液滴保護膜１１、シリコン薄膜１２、絶縁膜１３を除去する（図６（ｃ））。これにより電極取出し部２４が形成され、振動板１０と個別電極２１の間のギャップが開放される。
【００４１】
その後、電極取出し部２４の端部に沿って封止材３５を塗布して、振動板１０と個別電極２１の間のギャップを封止する（図６（ｄ））。
最後に、ノズル基板３を接着剤等を用いてシリコン基板１ａに接着し（図６（ｅ）、図７（ｃ））、個々のヘッドチップにダイシング（切断）することにより液滴吐出ヘッドが完成する（図６（ｆ）、図７（ｄ））。
【００４２】
本実施形態１では、シリコン基板１ａ上のエッチング保護膜１７に開口部１８を形成して、エッチング保護膜１７上及び開口部１８にシリコン薄膜１２を形成しているため、シリコン基板１ａを介してシリコン薄膜１２に電圧を印加することが可能となる。
また、多結晶シリコン薄膜又は疑似単結晶シリコン薄膜を、ＥＣＲスパッタリング法等によって形成することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜１２及び振動板１０を形成することができる。
【００４３】
実施形態２．
図８は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示す図である。なお図８（ａ）は、本実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを電極基板２側から見た平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のｃ−ｃ断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）のｄ−ｄ断面図である。また図８（ｂ’）は、図８（ｂ）の点線で囲んだ円内の拡大図、図８（ｄ’）は図８（ｄ）の点線で囲んだ円内の拡大図である。
本実施形態２に係る液滴吐出ヘッドは、シリコン薄膜１２に電圧を印加する部分の構成を除いて実施形態１に係る液滴吐出ヘッドとほぼ同様であり、変更点のみを説明する。また、実施形態１に係る液滴吐出ヘッドと同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
【００４４】
本実施形態２に係る液滴吐出ヘッドには、エッチング保護膜１７に開口部１８が設けられておらず、代わりに電極取出し部２４に隣接した位置に共通電極形成部４０が形成され、そこに形成された共通電極１５から直接シリコン薄膜１２に電圧が印加されるようになっている。なお図８では、電極取出し部２４の長手方向の両端部に隣接して２つの共通電極形成部４０を有する液滴吐出ヘッドを示している。
共通電極形成部４０では、エッチング保護膜１７が除去されて、シリコン薄膜１２とエッチング保護膜１７が重ならないようになっており、ここに形成された共通電極１５とシリコン薄膜１２が直接接触するようになっている。このため実施形態１に係る液滴吐出ヘッドと同様に、共通電極１５に駆動回路（図示せず）を接続することにより、シリコン薄膜１２に電圧を印加することが可能となっている。
【００４５】
図９は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。なお図９は、実施形態１に示す液滴吐出ヘッドの製造工程の図６（ｂ）までの工程が終了した後の製造工程を示しており、図８のｄ−ｄ断面を示している。なお本実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法と図３（ｂ）において開口部１８を形成しない点を除いてほぼ同様であり、変更点のみについて説明する。以下、図９を用いて図８に示す液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【００４６】
まず、実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の図６（ｂ）の工程までの処理を行った接合基板を準備する（図９（ａ））。なお本実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法では、図５（ｅ）及び図６（ａ）のシリコン基板１ａのエッチング工程において、電極取出し部２４となる凹部２４ｂを形成する際に、共通電極形成部４０となる凹部４０ｂを形成するものとする。これは例えば図５（ｅ）及び図６（ａ）のエッチング工程において、電極取出し部２４となる凹部２４ｂの長手方向の両端部を広げるようにして共通電極形成部４０となる凹部４０ｂを形成するようにすればよい（図８（ａ）参照）。なお本実施形態２では、電極取出し部２４となる凹部２４ｂと共通電極形成部４０となる凹部４０ｂは連通しているものとする。またこのとき、共通電極形成部４０となる凹部４０ｂでは、エッチング保護膜１７が露出する。
【００４７】
そして、例えばフッ酸水溶液を用いて共通電極形成部４０となる凹部４０ｂの部分で露出しているエッチング保護膜１７をエッチングにより除去して共通電極形成部４０を形成した後、メタルマスクを用いたスパッタにより共通電極形成部４０に白金等からなる共通電極１５を形成する（図９（ｂ））。このとき、共通電極形成部４０において、共通電極１５とシリコン薄膜１２が直接接触することとなる。
【００４８】
それから、シリコン基板１ａの表面及び共通電極１５上に例えば酸化シリコンからなる耐液滴保護膜１１を形成する（図９（ｃ））。その後、電極取出し部２４となる凹部２４ｂ及び共通電極形成部４０の形状に対応する部分が開口したメタルマスクをシリコン基板１ａに重ねてドライエッチングを行い、共通電極１５上に形成された耐液滴保護膜１１を除去すると共に、電極取出し部２４となる凹部２４ｂの部分の耐液滴保護膜１１、シリコン薄膜１２、絶縁膜１３を除去する（図９（ｄ））。このとき、白金等からなる共通電極１５がドライエッチングに対するエッチングマスクとして機能するため、共通電極１５の下のシリコン薄膜１２、絶縁膜１３がエッチングされることはない。
最後に、ノズル基板３を接着剤等を用いてシリコン基板１ａに接着し（図９（ｅ））、個々のヘッドチップにダイシング（切断）することにより液滴吐出ヘッドが完成する（図９（ｆ））。
【００４９】
本実施形態２では、シリコン基板１ａをエッチングしてエッチング保護膜１７を露出させ、その部分のエッチング保護膜１７を除去してシリコン薄膜１２と接触する共通電極１５を形成するため、直接的にシリコン薄膜１２に電圧を印加することが可能となる。
また、多結晶シリコン又は疑似単結晶シリコンを、ＥＣＲスパッタリング法等によって形成することにより、厚さ精度の高いシリコン薄膜１２及び振動板１０を形成することができる。
さらに共通電極形成部４０を、個別電極２１が駆動回路と接続される電極取出し部２４と隣接して設け、個別電極２１の実装部と共通電極１５の高さをほぼ同じ高さにしているため、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃａｒｄ）等による液滴吐出装置への実装が容易となる。
【００５０】
実施形態３．
図１０は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置の例を示した図である。図１０に示される液滴吐出装置１００は、一般的なインクジェットプリンタであり、実施形態１又は実施形態２に示される液滴吐出ヘッドを備えている。実施形態１又は実施形態２に示される液滴吐出ヘッドは、シリコン薄膜１２（振動板１０）の厚み精度が高い液滴吐出ヘッドであるため、本実施形態３に係る液滴吐出装置１００は、印字性能等の高いものである。  なお図１０に示すような液滴吐出装置１００は、周知の製造方法を用いて製造することができる。
【００５１】
本発明の実施形態１及び実施形態２に示される液滴吐出ヘッドは、図１０に示すようなインクジェットプリンタの他に、有機ＥＬ表示装置の製造や、液晶表示装置のカラーフィルタの製造、ＤＮＡデバイスの製造等にも使用することができる。
【００５２】
なお本発明に係る液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置は、上記の実施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。例えば実施形態２において、共通電極形成部４０及び共通電極１５を電極取出し部２４に隣接しない位置に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示す図。
【図２】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｂ−ｂ断面図。
【図３】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｄ−ｄ断面図。
【図４】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｂ−ｂ断面図。
【図５】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｂ−ｂ断面図。
【図６】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｂ−ｂ断面図。
【図７】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｄ−ｄ断面図。
【図８】本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示す図。
【図９】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示すｄ−ｄ断面図。
【図１０】本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置の例を示した図。
【符号の説明】
【００５４】
１  キャビティ基板、１ａ  シリコン基板、２  電極基板、３  ノズル基板、４  ノズル穴、６  吐出室、７  リザーバ、８  オリフィス、１０  振動板、１１  耐液滴保護膜、１２  シリコン薄膜、１３  絶縁膜、１５  共通電極、１７  エッチング保護膜、１８  開口部、２０  溝、２１  個別電極、２３  後端面、２４  電極取出し部、２５  インク供給穴、４０  共通電極形成部。
【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】
2007021839.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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