(57)【要約】【課題】電極取り出し部のように広い面積を有する部分の強度を上げるようにすることにより、基板加工中の割れを防いで歩留まりを向上させ、さらに電極取り出し部をドライエッチングで開口するに際して、治具の形状、サイズ等による制約を受けることなく加工精度を向上させることができる液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッドの製造方法において、電極基板２と接合前のシリコン基板１００の接合面側の電極取り出し部２６に対応する部分にボロン拡散層１０２ａを選択的に厚く形成し、シリコン基板を電極基板に接合し薄板化した後、シリコン基板にウェットエッチングを施して凹部２６ｃを形成し、電極取り出し部以外を開口したマスク部材を使用してシリコン基板にＳｉＯ2膜１０５を形成し、ＳｉＯ2膜が形成されていない電極取り出し部の凹部の底部をドライエッチングにより除去して開口する。【選択図】図５
2007196414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め個別電極が形成された電極基板にシリコン基板を接合する工程と、このシリコン基板を薄板に加工する工程と、この薄板化されたシリコン基板に吐出室を含む複数の凹部を形成する工程と、前記個別電極の各々に配線するための電極取り出し部を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
接合前の前記シリコン基板の接合面側の前記電極取り出し部に対応する部分にボロン拡散層を選択的に厚く形成する工程と、
前記シリコン基板を前記電極基板に接合し薄板化した後、前記ボロン拡散層に達するまで前記シリコン基板の表面からウェットエッチングを施して電極取り出し部に凹部を形成する工程と、
前記電極取り出し部以外を開口したマスク部材を使用して前記シリコン基板にＳｉＯ2膜を形成する工程と、
前記ＳｉＯ2膜が形成されていない前記電極取り出し部の凹部の底部をドライエッチングにより除去して開口する工程と、
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２】
予め個別電極が形成された電極基板にシリコン基板を接合する工程と、このシリコン基板を薄板に加工する工程と、この薄板化されたシリコン基板に吐出室を含む複数の凹部を形成する工程と、前記個別電極の各々に配線するための電極取り出し部を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
接合前の前記シリコン基板の接合面側の前記電極取り出し部に対応する部分にボロン拡散層を選択的に厚く形成する工程と、
前記シリコン基板を前記電極基板に接合し薄板化した後、前記ボロン拡散層に達するまで前記シリコン基板の表面からウェットエッチングを施して電極取り出し部に凹部を形成する工程と、
前記シリコン基板の表面全面にＳｉＯ2膜を形成する工程と、
前記電極取り出し部の凹部底面のＳｉＯ2膜をフォトリソグラフィーによりパターニングする工程と、
前記ＳｉＯ2膜が開口された前記電極取り出し部の凹部の底部をドライエッチングにより除去して開口する工程と、
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３】
前記ボロン拡散層を形成する工程は、前記シリコン基板の接合面側に熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜を形成し、前記電極取り出し部に対応する部分の前記熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜を開口した後、この開口部及び前記熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜を通してボロンを拡散させることを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記吐出室の底部は、薄い層のボロン拡散層により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記シリコン基板は、面方位が（１１０）のシリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、アクチュエータにより吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。
このようなインクジェット記録装置にあっては、近年、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微小なアクチュエータが求められている。
【０００３】
アクチュエータが高密度化されると、高密度化に応じて吐出室を構成する隔壁の厚みが薄くなるため隔壁の剛性が低下し、その結果、隣りのドットの影響を受けて非駆動のノズル孔からもインク滴が漏れ出るという、いわゆるクロストークが発生しやすくなってしまう。このクロストークの発生を抑制するため、従来通りの方法で初めからシリコン基板の厚みを薄くしてから吐出室の隔壁とその底壁からなる振動板を形成すると、今度はそのキャビティ基板のハンドリングが難しくなり、キャビティ基板が割れたり欠けたりして歩留まりが極端に低下するという課題があった。
【０００４】
この課題に対して、例えば特許文献１は、キャビティ基板となるシリコン基板と個別電極を備えた電極基板とを接合した後に、そのシリコン基板の厚みを減らしてから振動板と吐出室の隔壁を形成することで、歩留まりの低下を防ぎ、隔壁の剛性を高めて、クロストークの発生を抑制することとしている。
【０００５】
また、例えば特許文献２は、個々の個別電極に配線するための電極取り出し部の開口方法について開示しており、ここでは、振動板を所望の厚さに形成すると同時に電極取り出し部を振動板と同じ厚さにエッチングする。その後、電極取り出し部に残存するシリコンをエッチング用メタルマスクを重ねた状態でドライエッチングにより開口している。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−９９３号公報
【特許文献２】特開２００１−６３０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２のプロセスでは、個別電極に配線をするための電極取り出し部に対応するシリコン基板の部分には振動板と同等の厚みのボロン拡散層からなる薄膜部が形成され、最終的に、この薄膜部はメタルマスクを用いたドライエッチングにより除去され、電極取り出し部が開口されるようになっている。しかしながら、電極取り出し部などのように広い面積を有する部分に振動板と同等の厚みで薄膜部を形成すると、その薄膜部の強度が低下するため、基板加工中に割れる場合があり、歩留まりの低下を招いていた。また、電極取り出し部の開口に際してメタルマスクを使用する場合、ドライエッチング時のエッチングガスの回り込みを防止し、加工精度を向上させるためには、基板とメタルマスクとの密着性を向上させる必要がある。そして、密着性を向上させるためには、専用の治具により、基板とメタルマスクとを挟み付ける方法があげられるが、この場合、エッチングチャンバーにセットできる治具の形状、サイズ等に関して制約を受け、また、治具の構造が複雑になるといった課題があった。
【０００８】
本発明は、電極取り出し部のように広い面積を有する部分の強度を上げるようにすることにより、基板加工中の割れを防いで歩留まりを向上させることができ、さらに電極取り出し部をドライエッチングで開口するに際して、治具の形状、サイズ等による制約を受けることなく加工精度を向上させることができる液滴吐出ヘッドの製造方法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】
前記課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１の製造方法は、予め個別電極が形成された電極基板にシリコン基板を接合する工程と、このシリコン基板を薄板に加工する工程と、この薄板化されたシリコン基板に吐出室を含む複数の凹部を形成する工程と、前記個別電極の各々に配線するための電極取り出し部を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
接合前の前記シリコン基板の接合面側の前記電極取り出し部に対応する部分にボロン拡散層を選択的に厚く形成する工程と、
前記シリコン基板を前記電極基板に接合し薄板化した後、前記ボロン拡散層に達するまで前記シリコン基板の表面からウェットエッチングを施して電極取り出し部に凹部を形成する工程と、
前記電極取り出し部以外を開口したマスク部材を使用して前記シリコン基板にＳｉＯ2膜を形成する工程と、
前記ＳｉＯ2膜が形成されていない前記電極取り出し部の凹部の底部をドライエッチングにより除去して開口する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、接合前のシリコン基板の接合面側の電極取り出し部に対応する部分にボロン拡散層を選択的に厚く形成することによって、電極基板と接合後のシリコン基板に吐出室やリザーバとなる凹部を形成するためにウェットエッチングを施した際、面積の大きな電極取り出し部の底部が厚膜のボロン拡散層であるため、割れたりすることがなく、そのため歩留まりを向上させることができる。
また、電極取り出し部以外を開口したマスク部材を使用してシリコン基板にＳｉＯ2膜を形成し、ＳｉＯ2膜が形成されていない電極取り出し部の凹部の底部をドライエッチングにより除去して開口するものであるため、エッチングガスの回り込みがほとんどなく、形状の良好な、かつ加工精度の高い加工を実現できる。
さらに、ドライエッチングにより電極取り出し部の底部を開口する際、ＳｉＯ2膜がエッチングガスの保護マスクとなるため、吐出室やリザーバとなる凹部の形状を損なうことがなく、高い精度で加工することができ、しかも接合済み基板を直接エッチングチャンバー内にセットできるので、従来のように治具は不要で、したがって治具の形状、サイズ等による制約を受けることなく加工精度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２の製造方法は、予め個別電極が形成された電極基板にシリコン基板を接合する工程と、このシリコン基板を薄板に加工する工程と、この薄板化されたシリコン基板に吐出室を含む複数の凹部を形成する工程と、前記個別電極の各々に配線するための電極取り出し部を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
接合前の前記シリコン基板の接合面側の前記電極取り出し部に対応する部分にボロン拡散層を選択的に厚く形成する工程と、
前記シリコン基板を前記電極基板に接合し薄板化した後、前記ボロン拡散層に達するまで前記シリコン基板の表面からウェットエッチングを施して電極取り出し部に凹部を形成する工程と、
前記シリコン基板の表面全面にＳｉＯ2膜を形成する工程と、
前記電極取り出し部の凹部底面のＳｉＯ2膜をフォトリソグラフィーによりパターニングする工程と、
前記ＳｉＯ2膜が開口された前記電極取り出し部の凹部の底部をドライエッチングにより除去して開口する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の製造方法では、エッチングガスの保護マスクとなるＳｉＯ2膜をシリコン基板の表面全面に形成し、その後電極取り出し部の部分のみをフォトリソグラフィーによりパターニングして開口するものであり、この第２の製造方法によっても前記第１の製造方法と同様の効果がある。
【００１３】
また、本発明において、前記ボロン拡散層を形成する工程は、前記シリコン基板の接合面側に熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜を形成し、前記電極取り出し部に対応する部分の前記熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜を開口した後、この開口部及び前記熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜を通してボロンを拡散させることを特徴とする。
【００１４】
シリコン基板の接合面側に高濃度のボロンを拡散させる際、熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜はボロンの拡散抑制作用を有するものであり、かつシリコンよりも拡散定数が小さいため、電極取り出し部に対応する部分には熱酸化膜またはＴＥＯＳ膜の開口部を通してボロン拡散層を厚く形成することができ、それ以外の吐出室等に対応する部分にはボロン拡散層を薄く形成することができる。しかも、これら各部における厚薄のボロン拡散層を同時に形成することができるので、ボロン拡散工程が一度で済むため工程を簡素化することができ、製造コストの低減化が可能となる。
【００１５】
したがって、前記吐出室の底部は、薄い層のボロン拡散層により形成されていることを特徴とする。
これによって、吐出室の底部で形成される振動板の厚さをウェットエッチング時のエッチングストップ作用により高い厚み精度で薄膜に形成することができる。
【００１６】
また、前記シリコン基板は、面方位が（１１０）のシリコン基板を用いることが好ましい。
面方位が（１１０）のシリコン基板は、異方性ウェットエッチング時に凹部の壁面を基板面に対して垂直に形成できるため、ノズル密度を高密度化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の製造方法により製造された液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動式のインクジェットヘッドについて図１を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、基板の端部に設けられたノズル孔から液滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。
【００１８】
図１は本実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図であり、図１（ａ）はインクジェットヘッドの裏面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面を示すインクジェットヘッドの縦断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のｃ−ｃ断面を示すインクジェットヘッドの横断面図である。
【００１９】
本実施形態に係るインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、シリコン製のキャビティ基板１を挟み、その上下に、ガラス製の電極基板２およびシリコン製のノズル基板３を積層した構成となっている。ノズル基板３の表面には多数のノズル孔３１が開口している。ノズル基板３とキャビティ基板１との間には、各ノズル孔３１に連通する吐出室１１が区画形成されており、各吐出室１１はそれぞれオリフィス３２を介して共通のリザーバ１３に連通している。リザーバ１３には、電極基板２を貫通するインク供給孔２３を介して外部からインクが供給されるようになっている。また、各吐出室１１の底面部分（図１（ｂ）の上側の部分）は面外方向に振動可能な振動板１２となっている。
そして、上記の吐出室１１、その底面部分の振動板１２およびリザーバ１３は、シリコン基板に異方性ウエットエッチングにより凹部を形成することにより構成されている。
【００２０】
キャビティ基板１は、ＳｉＯ2膜やＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane）膜からなる絶縁膜１４を介して電極基板２と接合されている。この絶縁膜１４は、インクジェットヘッド１０の駆動時における絶縁破壊や短絡を防止するために設けられている。そして、電極基板２におけるキャビティ基板１との接合面には、各振動板１２に対向する位置に細長い溝状の一定深さの凹部２１が形成されている。この凹部２１の底面には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる個別電極２２が形成され、個別電極２２は一定の間隙（ギャップＧ）で振動板１２に対向している。また、ギャップＧ内に異物や湿気等が入らないようにギャップＧの端部はエポキシ接着剤等からなる封止材２４によって気密に封止されている。
【００２１】
個別電極２２は凹部２１の底面に沿って電極基板２の後端面２５まで延びるように形成されており、その後端部分（端子部２２ａ）が、外部配線接続用の電極取り出し部２６となっている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、電極取り出し部２６において、ドライバＩＣ等からなる駆動手段４を搭載したフレキシブル配線基板（図示せず）が各個別電極２２の端子部２２ａとキャビティ基板１に設けられた共通電極１５とに接続される。このように、ノズル孔３１ごとに、吐出室１１底面の振動板１２とこの振動板１２に一定のギャップＧを介して対向配置される個別電極１５とからなる微小な静電アクチュエータ部が構成されている。
【００２２】
このインクジェットヘッド１０は、駆動手段４により振動板１２と個別電極２２との間に電圧を印加し、静電気力を発生させ、振動板１２を個別電極２２側へ変形させた後に、その印加電圧を除去した時に発生する振動板１２のバネ力による圧力によってインク滴をノズル孔３１より吐出する。なお、図１には示されていないが、本実施形態では、振動板１２は、例えば高濃度のボロンドープ層で構成されている。所望の厚さの振動板１２を形成するために、同じだけの厚さのボロンドープ層を形成する。これはアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）の領域で極端にエッチングレートが小さくなる。したがって、本実施形態では吐出室１１となる凹部、リザーバ１３となる凹部を異方性ウェットエッチングで形成する場合に、ボロンドープ層が露出するとエッチングレートが極端に小さくなることを利用した、いわゆるエッチングストップ技術を用いて、振動板１２の厚さ、吐出室１１の容積を高精度に形成する。
【００２３】
次に、上記のように構成されるインクジェットヘッド１０の製造方法を図２乃至図５に基づいて説明する。なお、以下の説明で使用する温度、圧力、時間、厚さなどの値は一例であり、これらの値によって本発明が制限されるものではない。
【００２４】
最初に、本発明のインクジェットヘッドの製造に使用するための電極基板の製造工程を図２を参照して説明する。
まず、硼珪酸ガラス製の厚さ１ｍｍのガラス基板２００の上面（後述するシリコン基板１００と接合する側の表面）にＣｒ／Ａｕ膜２０１をスパッタにより形成する（図３（ａ））。次に、フォトリソグラフィーにより凹部２１に対応する形状にＣｒ／Ａｕ膜２０１をパターニングして、エッチングにより凹部２１に対応する部分を除去する（図３（ｂ））。そして、Ｃｒ／Ａｕ膜２０１をエッチングマスクとして、フッ酸水溶液でガラス基板２００をエッチングして深さ０．２μｍの凹部２１を形成する（図３（ｃ））。その後、Ｃｒ／Ａｕ膜２０１をエッチングによりすべて除去し（図３（ｄ））、ガラス基板２００の上面全体に電極材料としてＩＴＯ膜２０２をスパッタにより０．１μｍの厚さで成膜する（図３（ｅ））。次に、フォトリソグラフィーによりＩＴＯ膜２０２をパターニングし、個別電極２２となる部分以外のＩＴＯ膜２０２をエッチングにより除去して、個別電極２２を凹部２１の底面上に形成する（図３（ｆ））。そして、ダイヤモンドドリルでガラス基板２００に穴を穿孔してインク供給孔２３を形成する（図３（ｇ））。
以上により、電極基板２が作製される。なお、電極基板２はガラス製でなくてもよく、シリコン基板、その他の基板材料を用いることができる。
【００２５】
次に、上記のように作製された電極基板２に接合する前のシリコン基板１００の製造工程を図３により説明する。
まず、電極基板２と接合する側の片面（下面）が研磨された厚さ５２５μｍのシリコン基板１００を用意する（図３（ａ））。シリコン基板１００は面方位が（１１０）のシリコン基板を用いることが好ましい。これは、吐出室等の凹部を異方性ウェットエッチングにより形成したとき、凹部の壁面を基板の表面に対して垂直に形成できるため、ノズル密度を高密度化するのに適しているからである。
【００２６】
次に、このシリコン基板１００の全面に厚さ０.２５μｍのＳｉＯ2膜１０１ａ、１０１ｂを形成する（図３（ｂ））。ＳｉＯ2膜１０１ａ、１０１ｂは、シリコン基板１００を酸化炉にセットし、酸化温度１１００℃、酸化時間３時間２０分、酸素雰囲気中の条件で熱酸化を行うことにより形成することができる。
【００２７】
ＳｉＯ2膜１０１ａ、１０１ｂは、シリコンに対するボロンの拡散作用を制限するために使用するものであり、シリコンに対するボロン拡散量を抑制するものであればよく、上記のＳｉＯ2膜のほかにはＴＥＯＳ膜でもよい。ＳｉＯ2膜やＴＥＯＳ膜の拡散定数はシリコンに対して１／１０程度であるので、そのマスク効果を利用して、後述するように、シリコン基板１００の領域ごとにボロン拡散量の厚さを制御することができる。なお、上記のＴＥＯＳ膜はプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成することができる。ＳｉＯ2膜やＴＥＯＳ膜の成膜方法は特に限定されない。
【００２８】
次に、シリコン基板１００下面のＳｉＯ2膜１０１ａの、電極取り出し部に対応する部分２６ａをフォトリソグラフィーによりパターニングし、この部分２６ａの基板下面のＳｉＯ2膜１０１ａをエッチングにより除去して開口する（図３（ｂ））。電極取り出し部２６（図１参照）は、ウェットエッチングによりシリコン基板１００に吐出室等となる各部の凹部を形成する際、この電極取り出し部２６に対応する凹部が最も大きい底面積を有するので、当該凹部に対応する領域部分にＳｉＯ2膜１０１ａのパターニングにより開口部２６ａを設けている。もっとも、電極取り出し部に対応する部分以外の部分、例えばリザーバ部を対象にすることもできる。
【００２９】
次に、シリコン基板１００の下面に、上記のＳｉＯ2膜１０１ａおよび開口部２６ａを通して高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）のボロンを拡散させボロン拡散層を形成する（図３（ｃ））。ボロンの拡散にあたっては、シリコン基板１００の下面にＢ2Ｏ3を主成分とする拡散源が対峙するように、シリコン基板と拡散源を拡散炉にセットし、拡散温度１１００℃、拡散時間１５時間の条件で、シリコン基板１００の下面にボロンを高濃度に拡散し、ボロン拡散層１０２ａ、１０２ｂを形成する。このとき、図３（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2膜１０１ａを除去した電極取り出し部に対応する部分（開口部）２６ａには、ボロンが深く拡散され、例えば厚さ３μｍの厚い拡散層１０２ａが形成され、その他の部分は拡散定数が低いＳｉＯ2膜１０１ａを拡散してからボロンがシリコン基板表面に到達するため、ボロンは浅く拡散され、例えば厚さ０．８μｍの薄い拡散層１０２ｂが形成される。
【００３０】
また、ボロンの拡散方法は、上記の固相拡散法に限らず、気相拡散法や、イオン注入法、あるいはＢ2Ｏ3を有機溶媒中に分散した塗布剤をスピンコートする方法などを使用してもよい。
【００３１】
次に、フッ酸水溶液でシリコン基板表面のＳｉＯ2膜１０１ａ、１０１ｂをすべて除去する（図３（ｄ））。また、ボロン拡散層の表面にはボロン化合物が形成されているが（図示なし）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化することで、エッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2に化学変化させることができる。そして、フッ酸水溶液にシリコン基板１００を１０分間浸すことで、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2をエッチング除去することができる。
【００３２】
ついで、シリコン基板１００の下面にプラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜からなる厚さ１００ｎｍの絶縁膜１４を形成する（図３（ｅ））。成膜条件は、温度３６０℃、高周波出力２５０Ｗ、圧力６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）である。
【００３３】
以上により、前述の電極基板２と接合する前のシリコン基板１００すなわち図１のキャビティ基板１の元になるシリコン基板１００が作製される。
【００３４】
次に、このシリコン基板１００と前述の電極基板２とを用いてインクジェットヘッド１０を製造する第１の製造方法を図４乃至図６の工程断面図により説明する。
【００３５】
図４（ａ）は、図３の工程を経て作製されたシリコン基板１００である。図４（ｂ）は、図２の工程を経て作製された電極基板２である。
そして、図４（ｃ）に示すように、このシリコン基板１００と電極基板２とを絶縁膜１４を介して陽極接合する。陽極接合は、シリコン基板１００と電極基板２を３６０℃に加熱した後、電極基板２に負極、シリコン基板１００に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して接合する。
【００３６】
次に、シリコン基板１００の上面すなわち接合面と反対側の表面をグラインダーで研削して厚さを１５０μｍにする。このとき、シリコン基板１００の表面には中心から放物線を描くように研削した跡が残り、その研削跡の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は０．１μｍ程度である。そこで続けて、３２ｗｔ％、８０℃の水酸化カリウム水溶液でシリコン基板１００の表面を１０μｍ程度、全面エッチングすることにより、機械加工で発生した加工変質層を除去する（図４（ｄ））。これにより、シリコン基板１００の厚さは１４０μｍとなる。ここで、エッチングによって表面は荒れてしまうが、シリコン基板の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は１μｍ以下であり、後工程におけるノズル基板３の接着には問題ない。
【００３７】
次に、この接合済み基板のシリコン基板１００の上面に、プラズマＣＶＤによりエッチングマスクとなるＳｉＯ2膜１０４を厚さ１μｍで形成する（図４（ｅ））。そして、フォトリソグラフィーにより吐出室となる部分１１ａ、リザーバとなる部分１３ａ、電極取出し部となる部分２６ｂのＳｉＯ2膜１０４をパターニングする（図４（ｆ））。なお、リザーバとなる部分１３ａのＳｉＯ2膜１０４はシリコン基板１００のエッチング開始を遅らせるために完全に除去しないでハーフエッチングする。
【００３８】
次に、３５ｗｔ％、８０℃の水酸化カリウム水溶液に接合済み基板を浸し、吐出室１１となる凹部１１ｂ、電極取り出し部２６となる凹部２６ｃを途中までエッチングする。また、リザーバとなる部分１３ａに残したＳｉＯ2膜１０４をフッ酸水溶液で除去し、３５ｗｔ％、８０℃の水酸化カリウム水溶液でエッチングを継続する。これにより、ボロン拡散層１０２ａ、１０２ｂがエッチングされずに残るため、吐出室１１となる凹部１１ｂの底部は厚さ０．８μｍのボロン拡散層１０２ｂからなる振動板１２となり、電極取り出し部２６となる凹部２６ｃの底部には厚さ３μｍのボロン拡散層１０２ａからなる薄膜部２６ｄが形成される。
一方、シリコンエッチングのスタートを遅らせたリザーバ１３となる凹部１３ｂはボロン拡散層１０２ｂまでエッチングが進まず、底部のシリコンを厚く残すことができる（図５（ｇ））。
【００３９】
次に、接合済み基板をフッ酸水溶液に浸漬し、シリコン基板１００の表面に残っているＳｉＯ2膜１０４を除去する（図５（ｈ））。ここで、電極取り出し部２６の底部を形成する薄膜部２６ｄが厚く、強度が高くなっているため、途中の工程でこの薄膜部２６ｄが割れることはない。従って、基板の接合から本工程までシリコン基板１００と電極基板２との間の空間は完全に密閉されているため、途中工程で処理液がアクチュエータ部に入りこむことを防止できる。よって、インクジェットヘッドの製造上の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００４０】
次に、マスク部材として、少なくとも電極取り出し部２６以外を開口したシリコンマスク（メタルマスクでもよい）を用い、このシリコンマスクをシリコン基板１００上に重ねて、シリコン基板１００の表面にプラズマＣＶＤ装置または常圧ＣＶＤ装置等によりＳｉＯ2膜１０５を厚さ２μｍで形成する（図５（ｉ））。
次に、ドライエッチング装置を用いて、ＳｉＯ2膜１０５が形成されずに開口状態となっている電極取り出し部２６の底部に残るボロン拡散層１０２ａと絶縁膜１４とからなる薄膜部２６ｄをドライエッチングで除去する（図５（ｊ））。
【００４１】
ここで、上記の工程（図５（ｉ））で用いる治具の概略の構成を図８に対比して示す。同図の（ａ）は従来の治具の構成例であり、（ｂ）はこの第１の製造方法で使用する治具の構成例である。
従来の場合は、図８（ａ）に示すように、接合済み基板を位置決めピン５０１を通してドライエッチング用下治具５００にセットし、その上に電極取り出し部２６に対応する部分を開口させたメタルマスク５０２を位置決めピン５０１を通してセットする。さらに、その上にメタルマスク５０２の外周部を押さえるための外周押さえ治具５０３を被せて、基板とメタルマスク５０２を密着させる。
次に、ドライエッチング装置のエッチングチャンバー内に治具ごと基板をセットし、ドライエッチングを行い、電極取り出し部２６の開口を行っていた。
【００４２】
しかし、従来の製造方法では以下に示す問題点があった。
（１）図８（ａ）のように基板とメタルマスクを重ねた場合、基板とメタルマスクの密着性は、外周押さえ治具による押さえが十分に効かない問題点がある。そのため、ドライエッチング時にエッチングガスが基板とメタルマスクの隙間に回り込み、電極取り出し部以外の部分のエッチングが進行し、形状不良が発生する。
（２）この治具を用いてエッチングを行う場合、エッチング時の治具の温度上昇や、治具によってチャンバー内のエッチングガスの流れの状態が変化することなどにより、エッチングレートのウエハー面内均一性が急激に悪化する。つまり、所望のエッチング量を確保し、電極取り出し部を開口させるためには、エッチング時間を長くすることが必要である。エッチング時間を長くすると、装置の加工能力が低下するとともに基板とメタルマスクの隙間部のエッチングが拡大するため、形状が更に悪化してしまう。
【００４３】
一方、この第１実施形態の場合、図８（ｂ）に示すように、基板を位置決めピン５０１を通してＣＶＤ装置用下治具５１０にセットし、その上に電極取り出し部２６以外を開口させたシリコンマスク５１２を位置決めピン５１１を通して被せる。
次に、ＣＶＤ装置のチャンバー内に治具ごと基板をセットし、ＳｉＯ2膜を厚さ２μｍで形成する（図５（ｉ）参照）。
【００４４】
したがって、この第１実施形態の製造方法によると、次のような効果がある。
（１）ＳｉＯ2膜を形成する際、シリコンマスクと基板の隙間からガスが回り込み、電極取り出し部にＳｉＯ2膜がわずかに形成されるが、電極取り出し部をドライエッチングにて開口する際に、わずかに形成されているＳｉＯ2膜もエッチングにて除去できるため、形状不良のない加工精度の高い良好な開口が可能である。
（２）電極取り出し部をドライエッチングする際の吐出室やリザーバ部の保護マスクがＳｉＯ2膜であるため、エッチングガスの回り込みがなく、吐出室やリザーバ部の形状不良がなく加工精度が非常に高い。また、エッチングチャンバーの中に治具をセットすることなく基板を直接セットでき、エッチングレートのウエハー面内均一性が向上し、ひいてはエッチング時間の短縮が可能となる。したがって、電極取り出し部のドライエッチングの際には従来のように治具は不要であり、そのため、治具の形状、サイズ等による制約は全くない。
【００４５】
再び図５を参照して第１実施形態の製造方法を説明する。
シリコン基板１００の表面に残っているＳｉＯ2膜１０５をドライエッチングにより除去する（図５（ｋ））。ここで、開口された電極取り出し部２６の下方の硼珪酸ガラスがなるべくエッチングされないような選択性のあるエッチング条件でドライエッチングすることが望ましい。
【００４６】
次に、封止材２４の例えばエポキシ接着剤を、上記のように底部が開口された電極取り出し部２６の開口部からシリコン基板１００と電極基板２との間に形成されているギャップを塞ぐように塗布し、アクチュエータ部を封止する（図６（ｌ））。
【００４７】
以上により、予め作製された電極基板２にシリコン基板１００を接合してからそのシリコン基板１００を元に薄型のキャビティ基板１が作製される。
【００４８】
最後に、別途作製されたノズル基板３をキャビティ基板１に接着し（図６（ｍ））、ダイシングすることでヘッドチップ（インクジェットヘッド１０の本体部）が完成する（図６（ｎ））。
【００４９】
この第１実施形態のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上述したように電極取り出し部２６をドライエッチングにより開口するに際して、治具を用いなくても加工精度を向上させることができる効果に加えて、さらに次のような効果がある。すなわち、予め作製された電極基板２に接合する前の、キャビティ基板１の元になるシリコン基板１００に対してその表面に拡散定数がシリコンよりも低いＳｉＯ2膜１０１ａ、１０１ｂを形成し、ついで接合面側のＳｉＯ2膜１０１ａの電極取り出し部２６に対応する部分２６ａを開口した後、その開口部とＳｉＯ2膜１０１ａを介してシリコン基板１００の接合面側に高濃度のボロンを選択的に拡散させることにより、電極取り出し部２６に対応する部分２６ａには厚いボロン拡散層１０２ａを、それ以外の部分には薄いボロン拡散層１０２ｂを選択的に形成することができる。
したがって、電極取り出し部２６のように、特に凹部の底面積が大きくて割れやすい部分の底部を厚くすることができるため、強度が大きくなって割れにくくなる。その結果、キャビティ基板１の加工中において、処理液がシリコン基板１００と電極基板２との間のギャップ内に侵入するような事態を防止することができ、歩留まりを著しく向上させることができる。
【００５０】
また、電極取り出し部２６以外の部分は薄いボロン拡散層１０２ｂが形成されているため、振動板１２を極薄い薄膜で形成することができ、かつエッチングストップ作用により振動板１２の厚み精度を高精度に形成することができる。
また、シリコン基板１００の接合面側に、部分的に厚いボロン拡散層１０２ａと薄いボロン拡散層１０２ｂとを同時に形成するものであるため、拡散工程が一度で済み工程を簡素化することができる。
【００５１】
さらに、上述のように、部分的に厚いボロン拡散層１０２ａと薄いボロン拡散層１０２ｂとを同時に形成したシリコン基板１００を用いて、そのボロン拡散層側の面を予め作製された電極基板２に接合した後、そのシリコン基板１００を薄板に加工してから吐出室１１となる凹部、リザーバ１３となる凹部を異方性ウェットエッチングにより形成するものであるため、キャビティ基板１を薄型に形成できるとともに、アクチュエータ部を微小化し高密度化しても吐出室１１の隔壁の剛性を高めることができ、クロストークを防ぐことができる。
さらにまた、キャビティ基板１を薄型にしても、キャビティ基板１よりもはるかに厚い電極基板２によって固定支持されているため、キャビティ基板１のハンドリング性が著しく向上し、割れや欠け等の破損を防ぐことができるので歩留まりが著しく向上する。
また、基板の大口径化が可能となり、一枚の基板から多くのインクジェットヘッドを取出すことができるため、生産性を向上させることができる。
【００５２】
次に、前記インクジェットヘッド１０の第２の製造方法を図７により説明する。図７は前記第１の製造方法との相違点を示す第２の製造方法の工程断面図である。したがって、図７（ｈ）は第１の製造方法と同様に図４（ａ）から図５（ｈ）までの工程を経たものであり、また図７（ｋ）以降は図６（ｌ）から（ｎ）までの工程を経るものである。
【００５３】
図７（i-1）において、プラズマＣＶＤ装置または常圧ＣＶＤ装置にて接合済み基板の上面全面にＳｉＯ2膜１０５を厚さ２μｍで形成する。
次に、スプレーレジスト塗布装置にて接合済み基板の上面全面にフォトレジスト１０６を塗布し、次に、フォトリソグラフィーにより、電極取り出し部２６となる部分のＳｉＯ2膜１０５をパターニングする（図７(i-2)、(j-1)）。
ここで、シリコン基板１００の上面は、エッチングによる凹凸が大きいため、スピンコートによるフォトレジスト塗布ではなく、スプレーレジスト塗布装置を用いる。
【００５４】
次に、ドライエッチング装置を用いて、ＳｉＯ2膜１０５が開口された電極取り出し部２６の底部に残るボロン拡散層１０２ａと絶縁膜１４とからなる薄膜部２６ｄをドライエッチングで除去する（図７（ｋ））。
その後は、図５（ｌ）以降の工程を経てインクジェットヘッド１０が作製される。
【００５５】
第２実施形態の製造方法によると、次のような効果がある。
（１）フォトリソグラフィーにより、電極取り出し部２６のＳｉＯ2膜１０５をパターニングしているため、電極取り出し部２６の加工精度が高い。
（２）ＳｉＯ2膜１０５をドライエッチングマスクとして用いているため、エッチングガスの回り込みがなく、加工精度の高い開口が可能である。
（３）エッチングチャンバーの中に治具をセットする必要がないため、エッチングレートの面内均一性が向上し、ひいてはエッチング時間の短縮が可能となる。
【００５６】
上記の実施形態では、インクジェットヘッドおよびその製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、インクジェットプリンタのほか、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、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの製造方法における電極基板の製造工程の断面図。
【図３】本発明のインクジェットヘッドの製造方法における接合前のシリコン基板の製造工程の断面図。
【図４】本発明のインクジェットヘッドの第１の製造方法を示す製造工程の断面図。
【図５】図４に続く製造工程の断面図。
【図６】図５に続く製造工程の断面図。
【図７】本発明のインクジェットヘッドの第２の製造方法を示す製造工程の断面図。
【図８】治具の概略構成の比較図。
【符号の説明】
【００５８】
１  キャビティ基板、２  電極基板、３  ノズル基板、４  駆動手段、１０  インクジェットヘッド、１１  吐出室、１２  振動板、１３  リザーバ、１４  絶縁膜、１５  共通電極、２１  凹部、２２  個別電極、２３  インク供給孔、２４  封止材、２６  電極取り出し部、２６ａ  電極取り出し部に対応する部分（開口部）、３１  ノズル孔、３２  オリフィス、１００  シリコン基板、１０１ａ、１０１ｂ  ＳｉＯ2膜、１０２ａ、１０２ｂ  ボロン拡散層、１０５  ＳｉＯ2膜、２００  ガラス基板、５１２  シリコンマスク。
【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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