(57)【要約】【課題】設計自由度が高めることができるようなマスク基板の製造方法、その方法により得られたマスク、そのマスクにより製造された液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置の製造方法を得る。【解決手段】加工対象の基板の加工部分以外の部分を保護するためのシリコンを材料とするマスク基板１であって、加工対象の基板と接する面側において、異方性ドライエッチングにより加工部分の形状に対応させた形状に形成される接面側開口部２と、加工対象の基板と接する面と反対側の面側から異方性ウェットエッチングにより所定の結晶面方位に沿って残されたシリコンにより壁面が形成される、連通して貫通穴を形成する外部側開口部３とを備える。【選択図】図１
2007190730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象の基板の加工部分以外の部分を保護するためのシリコンを材料とするマスク基板であって、
前記加工対象の基板と接する面側において、異方性ドライエッチングにより前記加工部分の形状に対応させた形状に形成される接面側開口部と、
前記加工対象の基板と接する面と反対側の面側から異方性ウェットエッチングにより所定の結晶面方位に沿って残されたシリコンにより壁面が形成される、前記接面側開口部と連通して貫通穴を形成する外部側開口部と
を備えることを特徴とするマスク基板。
【請求項２】
表面が（１００）面方位の単結晶シリコンを材料とし、前記外部側開口部の前記壁面は（１１１）面方位が残されて形成されることを特徴とする請求項１記載のマスク基板。
【請求項３】
前記加工対象の基板と接する面側において、前記加工部分以外の所定の部位と接触させないための凹部からなるザグリ部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載のマスク基板。
【請求項４】
前記ザグリ部は、前記加工対象上の保護しようとする前記所定の部分を覆うように前記所定の部位よりも大きな範囲で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスク基板。
【請求項５】
単結晶シリコン基板の一方の面にパターニングを行い、異方性ドライエッチングを行って、加工対象の基板と接する面側の接面側開口部の少なくとも周縁部分を形成する工程と、
前記一方の面と反対の面側にパターニングを行い、異方性ウェットエッチングを行って、外面側開口部を形成し、前記接面側開口部と前記外面側開口部とによる貫通穴を形成する工程と
を有することを特徴とするマスク基板の製造方法。
【請求項６】
水酸化カリウム水溶液及び／又は水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて前記異方性ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項５記載のマスク基板の製造方法。
【請求項７】
前記接面側開口部と独立し、前記加工対象の所定の部位に接触させないためのザグリ部となる凹部を前記シリコン基板の一方の面側に形成することを特徴とする請求項５又は６記載のマスク基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載のマスク基板を用いて、ノズルから吐出させる液体の流路が形成される基板を加工する工程を少なくとも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】
請求項８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工素子を製造する際に、所定の部分以外の部分を保護するためのマスクの製造方法及びそれによって得られるマスクに関するものである。また、そのマスク基板を用いて製造される液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置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、光可変フィルタ、モータのような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である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、対象物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）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（ElectroLuminescence ）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】
液滴吐出ヘッドの中で、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（動作させて）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がある。可動電極となる振動板を変位させる力として、例えば、振動板と距離を空けて対向する、電極（固定電極）との間に発生する静電気力（静電引力を用いることが多い）を利用している。そして上記のような静電力を利用した静電アクチュエータを形成する際、エッチング等、様々な工程中の加工において、加工しようとする部分以外の部分を保護するためのマスクが用いられる（例えば特許文献１参照）。マスクには成膜により形成されるマスクもあるが、ここではマスク用の基板（以下、マスク基板という）を指すものとする。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このとき、より精度の高い加工を行うためのマスクについて、例えばＭＥＭＳが適用できて精度の高い開口を行うことができ、また加工時の熱による膨張等の変化が少ない、シリコンを材料とした基板を用いることが望ましいと考えられる。
【０００７】
しかしながら、マスク基板を製造する際、通常、異方性ウェットエッチング法（以下、ウェットエッチングという）により行われるが、ウェットエッチングは結晶面方位に依存する。そのため、例えば所定の開口幅を得るためのマスク基板の厚さが限られる等、マスク基板を製造する際、その設計の自由度が低くなってしまう。また、結晶方位を考慮して開口する部分の間隔（ピッチ）を決める必要もある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題を解決するため、設計自由度が高めることができるようなマスク基板の製造方法、その方法により得られたマスク、そのマスクにより製造された液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置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】
【０００９】
本発明に係るマスク基板は、加工対象の基板の加工部分以外の部分を保護するためのシリコンを材料とするマスク基板であって、加工対象の基板と接する面側において、異方性ドライエッチングにより加工部分の形状に対応させた形状に形成される接面側開口部と、加工対象の基板と接する面と反対側の面側から異方性ウェットエッチングにより所定の結晶面方位に沿って残されたシリコンにより壁面が形成される、連通して貫通穴を形成する外部側開口部とを備える。
本発明によれば、接面側開口部を異方性ドライエッチングにより結晶面の制限なく、加工部分の形状に対応させた形状に対応させて形成したので、任意の形状による精度の高い加工を行うことができる。外面側からウェットエッチングにより外部側開口部を形成するようにしたので、製造時の時間短縮を図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係るマスク基板は、表面が（１００）面方位の単結晶シリコンを材料とし、外部側開口部の壁面は（１１１）面方位が残されて形成される。
本発明によれば、表面が（１００）面方位の単結晶シリコンを材料として外部側開口部の壁面は（１１１）を残すようにしたので、テーパ状に形成することができ、例えば蒸着する材料等が開口部に入り込みやすくすることができる。
【００１１】
また、本発明に係るマスク基板は、加工対象の基板と接する面側において、加工部分以外の所定の部位と接触させないための凹部からなるザグリ部をさらに備える。
本発明によればザグリ部をさらに備えたので、加工対象の基板の所定の部位とをマスク基板とを接触させずにすみ、例えば、異物の挟み込み等により、所定部位の欠損を防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明に係るマスク基板のザグリ部は、加工対象上の保護しようとする所定の部分を覆うように所定の部位よりも大きな範囲で形成されている。
本発明によれば、所定の部位を覆うようにザグリ部を設けたので、確実に所定の部位を保護することができる。
【００１３】
また、本発明に係るマスク基板の製造方法は、単結晶シリコン基板の一方の面から異方性ドライエッチングを行って、加工対象の基板と接する面側の接面側開口部の少なくとも周縁部分を形成する工程と、一方の面と反対の面側から異方性ウェットエッチングを行って、外面側開口部を形成し、接面側開口部と外面側開口部とによる貫通穴を形成する工程とを有する。
本発明によれば、接面側開口部を異方性ドライエッチングにより結晶面の制限なく、加工部分の形状に対応させた形状に対応させて形成し、接面側の開口部においては、任意の開口形状を精度の高く形成することができ、また、外面側開口部については、異方性ウェットエッチングを行って形成するので、時間短縮を図ることができる。また、フォトリソグラフィ法によるパターニング、ウェットエッチング、ドライエッチングを用いた単純な方法を用いて、品質の高いマスク基板を容易に製造することができる。
【００１４】
また、本発明に係るマスク基板の製造方法は、水酸化カリウム水溶液及び／又は水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて異方性ウェットエッチングを行う。
本発明によれば、異方性ウェットエッチングに水酸化カリウム水溶液及び／又は水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いるようにしたので、エッチングのばらつきが少なく、平面方向に均一な寸法精度が高いマスク基板を製造することができる。
【００１５】
また、本発明に係るマスク基板の製造方法は、接面側開口部と独立し、加工対象の所定の部位に接触させないためのザグリ部となる凹部をシリコン基板の一方の面側に形成する。
本発明によれば、例えば接面側開口部の形成と同じ工程又は別の工程で、ザグリ部を形成するようにしたので、加工対象の基板の所定の部位とをマスク基板とを接触させずにすみ、例えば、異物の挟み込み等により、所定部位の欠損を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のマスク基板を用いて、ノズルから吐出させる液体の流路が形成される基板を加工する工程を少なくとも有する。
本発明によれば、上記のマスク基板を用いるようにしたので、所定の位置に所定の形状で高精度の加工を行うことができる液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【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。
本発明によれば、上記のマスク基板を用いるようにしたので、加工精度が高く、吐出性能、耐久性等がよい液滴吐出装置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】
【００１８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るマスク断面の一部を表す図である。本実施の形態はマスク基板１で構成され、シリコン基板をエッチングすることで形成される（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図３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）。特に限定するものではないが、本実施の形態ではシリコン基板として表面が（１００）面方位の単結晶シリコン基板を用いるものとする。マスク基板１は、接面側開口部２、外面側開口部３及びザグリ（ザグリ）部４を有している。ここで、接面側開口部２及びザグリ部４は異方性ドライエッチング（プラズマ放電による乾式のエッチング）による方法（以下、ドライエッチングという）で形成され、外部開口部３はウェットエッチング（液体を用いた湿式のエッチング）による方法（以下、ウェットエッチングという）で形成される。
【００１９】
接面側開口部２と外面側開口部３とが連通しており、マスク基板１の両面が貫通している。接面側開口部２の形状は、加工対象となる基板の加工部分の形状に合わせて形成される。ザグリ部４は、マスク基板１を用いて加工を行う加工対象の表面に形成された任意の所定の部位（以下、有効パターンという）とマスク基板１とを接触させずに保護するため、加工対象との接面側に設ける凹部である。これは、例えば加工対象となる基板の洗浄時に、洗浄しきれなかった異物（例えばパーティクル等）が加工対象の表面に存在した場合、マスク基板１との接触で異物を挟み込んでしまい、有効パターンを傷つけないようにするためである。例えば異物の大きさ、マスク基板１の厚さ等にもよるが、少なくとも１０μｍ、より好ましくは数十μｍ（２０〜３０μｍ）の深さがあることが望ましい。ここで、接面側開口部２（外面側開口部３）とザグリ部４とは独立して設けられている（連通していない）ものとする。ここで、ザグリ部４を有効パターンよりも大きく形成しておけば、より確実な保護を図ることができる。
【００２０】
図２は本実施の形態におけるマスクの製造工程を表す図である。次にマスクの製造方法について説明する。まず、所望の厚さのシリコン基板１１に、エッチングを行う際、シリコン基板１１を保護するための膜（レジスト）となる酸化シリコン膜１２を例えば約１．２μｍ成膜する（図２（ａ））。成膜方法については特に限定しないが、ここでは、高温（約１０７５℃）で酸素及び水蒸気雰囲気中にシリコン基板１１を晒して成膜する熱酸化による方法を用いる。
【００２１】
そして、酸化シリコン膜１２を選択的にエッチングしてパターニングを行うため、フォトリソグラフィ法を用い、レジスト膜となる感光剤を塗布し、露光、現像により、接面側開口部２となる部分及びザグリ部４となる部分のレジスト膜を除去する。そして、例えばフッ酸水溶液、緩衝フッ酸水溶液（ＢＨＦ：例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを１：６で混合した液体）、希釈フッ酸水溶液等に浸積し、接面側開口部２となる部分及びザグリ部４となる部分の酸化シリコン膜１２をエッチングにより除去する。（図２（ｂ））。ここで、接面側開口部２となる部分のシリコンは露出させるが、後に行われるエッチングにおいて、接面側開口部２とザグリ部４とエッチングの深さを異ならせ、ザグリ部４を接面側開口部２よりも浅くするため、ザグリ部４となる部分の酸化シリコン膜を薄く残しておき、シリコンを露出させないハーフエッチングを行う。また、接面側開口部２について、形成する開口部分の面積が大きい場合、接面側開口部２の開口部分と壁面との境界部分（周縁部分：外枠）だけのシリコンを露出させ、ドライエッチングをするようにしておけば、その後の工程でウェットエッチングが行われて基板が貫通した際に中心部分も抜けるので、エッチング時間の短縮を図る上で都合がよい。ここでザグリ部４となる部分は、有効パターンよりも広い範囲で形成されるようにしておく。
【００２２】
次にドライエッチングを行い、露出したシリコンを所定の深さ分だけエッチングする（図２（ｃ））。ここでエッチングの深さについては、シリコン基板１１の幅、後に行われるウェットエッチングの範囲等により異なり、任意の深さにすればよいため特に限定しない。ここで、例えば、深くなるほど、外面側開口部３からのウェットエッチングが浅くなり、シリコン基板１１の外面側開口部３を有する面における開口幅を狭くすることができる。したがって、加工部分の間隔が狭い場合には深くなる傾向になる。また、ドライエッチングの種類については特に限定するものではないが、本実施の形態では、例えば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電等を利用したドライエッチングを行うものとする。ドライエッチングの場合は、結晶面方位による制限を受けないため、例えば壁面を基板に対して垂直方向に形成することができる。そのため、接面側開口部２の枠（開口部の幅等）をシリコン基板１１の厚さに関係なく規定することができる。
【００２３】
ドライエッチングが終了すると、保護膜として成膜していた酸化シリコン膜１２を除去する（図２（ｄ））。そして、さらにウェットエッチングを行うための保護膜として酸化シリコン膜１３を全面に成膜する（図２（ｅ））。成膜の方法については特に限定しないが、ここでは、凹凸に関係なく成膜することができる熱酸化法を用いる。酸化シリコン膜１３の成膜後、また、フォトリソグラフィ法を用い、酸化シリコン膜１３において、外面側開口部３となる部分をウェットエッチングにより除去してシリコンを露出させる（図２（ｆ））。
【００２４】
そして、エッチング液に浸積し、接面側開口部２と外面側開口部３とが連通するまでウェットエッチングを行う（図２（ｇ））。ここで、ウェットエッチングに用いる液体（エッチャント）について、特に限定するものではないが、本実施の形態では例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、２５重量パーセントの水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液（有機アルカリ溶液）を用いるものとする。ＫＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ水溶液は酸化シリコン膜との選択比の関係がよく、エッチングのばらつきが少なく、平面に対する寸法精度がよい。特にＴＭＡＨ水溶液は現像液として用いられているものである。ここで、エッチングされにくい（１１１）の結晶面に沿ってシリコンが残っていき、基板に対して、約５５°の角度で開口部分の壁面が形成される。これにより、開口部分がテーパ状に形成されるため、例えば膜、層等の形成の材料、ガス等が開口部分に入りやすくなる。
【００２５】
そして、保護膜として成膜していた酸化シリコン膜１３を除去し、マスクが完成する（図２（ｈ））。例えば、用いる用途によっては、マスク基板１（シリコン）を液体、ガス等から保護するための絶縁保護膜等を成膜してもよい。
【００２６】
以上のように実施の形態１によれば、接面側開口部２となる部分の開口形状形成をドライエッチングにより行うようにしたので、ドライエッチングにおいては、結晶面方位によりエッチング形状が制限されることがないため、開口部分の形状の自由度を高くすることができ、これにより設計された形状の接面側開口部２を有するマスク基板１により、任意の形状による加工対象の加工を行うことができる。一方で、外面側開口部３をドライエッチングにより形成するので、複数の基板を一括して処理することができる等、製造時における時間短縮を図ることができる。また、ザグリ部４を有するので、マスク基板１が加工対象の表面に形成された有効パターンと接触せず、有効パターンを保護し、加工対象の欠損を防ぐことができる。特にザグリ部４を有効パターンを覆うように大きく形成しておくことにより、より確実な保護を行うことができる。そして、マスク基板１の製造に際しては、フォトリソグラフィ法によるパターニング、ウェットエッチング、ドライエッチングを用いた単純な方法を用いて、品質の高いマスク基板を容易に製造することができる。
また、異方性ウェットエッチングに水酸化カリウム水溶液及び／又は水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いるようにしたので、エッチングのばらつきが少なく、平面方向により均一にしたマスク基板を得ることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図３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、実施の形態１で製造したマスク基板１を用いて加工する加工対象の基板を、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエータを用いるデバイスである液滴吐出ヘッドのキャビティ基板３０とした場合について説明する。
【００２８】
図３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２０、キャビティ基板３０、リザーバ基板４０及びノズル基板５０の４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２０とキャビティ基板３０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板３０とリザーバ基板４０、リザーバ基板４０とノズル基板５０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００２９】
電極基板２０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２０の表面には、後述するキャビティ基板３０の吐出室３１となる凹部に合わせて例えば深さ約０．３μｍを有する複数の凹部２１が形成されている。そして、凹部２１の内側（特に底部）に、キャビティ基板２０の各吐出室３１（振動板３２）と対向するように固定電極となる個別電極２２が設けられ、さらにリード部２３及び端子部２４が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い限り、これらを合わせて電極２２ａとして説明する）。振動板３２と電極２２ａ（特に個別電極２２）との間には、振動板３２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（空隙）が凹部２１により形成されている。電極２２ａ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０．１μｍの厚さで凹部２１の内側に成膜することで形成される。電極基板２０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取り入れ口２５となる貫通穴が設けられている。
【００３０】
キャビティ基板３０は、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３０には、吐出室３１となる凹部（底壁が可動電極となる振動板３２となっている）及び後述するように封止材３５をリード部２３の直上部分に堆積し、封止部３６ａを形成するための貫通溝穴３６が形成されている。貫通溝穴３６を狭くするほど小型化に寄与するが、ここでは封止材３５をうまく堆積させるため１０μｍ〜２０μｍとする。ただし、これに限定するものではない。また、堆積した封止材３５の厚さは例えば、少ない部分でもギャップの幅（約０．１８μｍ）以上有するようにする。リザーバ基板４０との接合に影響しない範囲で、約２〜３μｍ又はそれ以上あることが望ましい。
【００３１】
そして、キャビティ基板３０の下面（電極基板２０と対向する面）には、振動板３２と個別電極２２との間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ2 膜をいう）である絶縁膜３３をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ成膜している。ここでは絶縁膜３３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。ここで、キャビティ基板３０にも液体取り入れ口２５となる貫通穴が設けられている（電極基板２０に設けられた貫通穴と連通する）。さらに、外部の電力供給手段（図示せず）から基板（振動板３２）に電極２２ａ（特に個別電極２２）と反対の極性の電荷を供給する際の端子となる共通電極端子３７を備えている。
【００３２】
リザーバ基板４０は例えばシリコン基板を主要な材料とする。リザーバ基板４０には、各吐出室３１に液体を供給するリザーバ（共通液室）４１となる凹部が形成されている。凹部の底面にも液体取り入れ口２５となる貫通穴（電極基板２０に設けられた貫通穴と連通する）が設けられている。また、リザーバ４１から各吐出室３１に液体を供給するための供給口４２が各吐出室３１の位置に合わせて形成されている。さらに、各吐出室３１とノズル基板５０に設けられたノズル孔５１との間の流路となり、吐出室３１で加圧された液体がノズル孔５１に移送する流路となる複数のノズル連通孔４３が各ノズル（各吐出室３１）に合わせて設けられている。
【００３３】
ノズル基板５０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５０には、複数のノズル孔５１が形成されている。各ノズル孔５１は、各ノズル連通孔４３から移送された液体を液滴として外部に吐出する。ノズル孔５１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。本実施の形態ではノズル孔５１を２段で形成する。ここで、振動板３２によりリザーバ４１側の液体に加わる圧力を緩衝するためのダイヤフラムを設けるようにしてもよい。
【００３４】
図４は液滴吐出ヘッドの上面図と断面図とを表す図である。図４は液滴吐出ヘッドをキャビティ基板３０を中心として上から見た図（図４（ａ））とＡ−Ａ’一点鎖線で切ったときの断面を表す図（図４（ｂ））である。キャビティ基板３０と接合した電極基板２０の各端子部２４を露出させるため、キャビティ基板３０の一部を開口等して、電極基板２０とキャビティ基板３０との間で空間を形成する（この空間を以下、電極取出し口３４という）。そして、電極２２ａ（特に個別電極２２）に対する電力（電荷）供給手段となるドライバＩＣ６０は、電極取出し口３４において各端子部２４と電気的に接続し、選択した個別電極２２に電荷を供給する。
【００３５】
ドライバＩＣ６０に選択された個別電極２２には約４０Ｖの電圧が印可され、正に帯電する。このとき、振動板３２は相対的に負に帯電する（ここでは、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等、共通電極端子３７を介してキャビティ基板３０には負の極性を有する電荷が供給される）。そのため、選択された個別電極２２と振動板３２との間では静電気力が発生し、個別電極２２に引き寄せられて撓む。これにより吐出室３１の容積は広がる。そして電荷供給を止めると振動板３２は元に戻るが、そのときの吐出室３１の容積も元に戻り、その圧力で加圧された液体がノズル孔５１から液滴として吐出する。この液滴が例えば記録紙に着弾することによって印刷等が行われる。
【００３６】
ここで、本実施の形態では、リード部２３を露出させるための貫通溝穴３６をキャビティ基板３０に開口し、設ける。ここで、貫通溝穴３６の長手方向の幅は狭いほど小型化に寄与することができる。ただ、幅が狭すぎると封止材３５がうまく堆積しない可能性があるため、１０μｍ〜２０μｍであることが望ましい。場合によっては、キャビティ基板３０の厚さによって加工時に制限を受けることがあるため、１０μｍ〜２０μｍに特に限定するものではない。確実な封止ができるのであれば、例えば３００μｍ（０．３ｍｍ）等の幅があってもよい。また、堆積する封止材３５として、ここでは絶縁性、気密封止能力が高く、洗浄等に用いる酸性、アルカリ性溶液に対して耐性を有する酸化シリコン（無機化合物）を用いるものとする。堆積した封止材３５の厚さは、例えば、少ない部分でもギャップの幅（約０．１８μｍ）以上有するようにする。リザーバ基板４０との接合に影響しない範囲で、約２〜３μｍ又はそれ以上あることが望ましい。
【００３７】
そして、貫通溝穴３６の開口部分から、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：化学的気相法）、（ＥＣＲ）スパッタ、真空蒸着等の方法により、電極基板２０のリード部２３部分からキャビティ基板３０に至る空間（ギャップの一部）に、封止材３５である酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を堆積させ、封止部３６ａを形成し、ギャップを外気と遮断して、水分、異物等の侵入を防ぐ。ここで、封止材３５は酸化シリコンに限らず、例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、Ｔａ2Ｏ5（五酸化タンタル）、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon ）、ポリパラキシリレン（polypalaxylylene）、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane：シリコーンゴムの一種）、エポキシ樹脂等であってもよい。また、１種類に限らず、複数種の封止材を積層するようにしてもよい。
【００３８】
図５及び図６は第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図５及び図６に基づいて液滴吐出ヘッド製造工程について説明する。なお、実際には、ウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図５及び図６ではその一部分だけを示している。
【００３９】
シリコン基板７１の片面（電極基板２０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３０となる）を作製する。次に、シリコン基板７１のボロンドープ層７２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て石英ボートにセットする。さらに縦型炉に石英ボートをセットして、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１０５０℃に上昇させて７時間保持することで、ボロンをシリコン基板６１中に拡散させ、ボロンドープ層７２を形成する。取り出したボロンドープ層７２の表面にはボロン化合物（ＳｉＢ6 ：ケイ化６ホウ素）が形成されているが（図示せず）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化させると、ふっ酸水溶液による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。Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 に化学変化させた状態で、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 をふっ酸水溶液にてエッチング除去する（図５（ａ））。
【００４０】
ボロンドープ層７２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（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で絶縁膜３３を０．１μｍ成膜する（図５（ｂ））。
【００４１】
電極基板２０については、上記図５（ａ）、（ｂ）とは別工程で作製する。約１ｍｍのガラスの基板の一方の面に対し、約０．３μｍの深さの凹部２１を形成する。凹部２１の形成後、例えばスパッタリング法を用いて、０．１μｍの厚さの電極２２ａを同時に形成する。最後に液体取り入れ口２５となる穴をサンドブラスト法または切削加工により形成する。これにより、電極基板２０を作製する。そして、シリコン基板７１と電極基板２０を３６０℃に加熱した後、電極基板２０に負極、シリコン基板７１に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う（図５（ｃ））。
【００４２】
陽極接合後の接合済み基板に対し、シリコン基板７１の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板７１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７１を約１０μｍ異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）を行う。これによりシリコン基板７１の厚みを約５０μｍにする（図５（ｄ））。
【００４３】
次に、ウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによる酸化シリコンのハードマスク（以下、ＴＥＯＳハードマスクという）７３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（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で１．５μｍ成膜する（図５（ｅ））。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱をできる限り抑えられる点で都合がよい。
【００４４】
（ｆ）ＴＥＯＳハードマスク７３を成膜した後、吐出室３１、貫通溝穴３６、電極取出し口３４となる部分のＴＥＯＳハードマスク７３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、ふっ酸水溶液を用いてＴＥＯＳハードマスク７３が無くなるまで、それらの部分をエッチングしてＴＥＯＳハードマスク７３をパターニングし、それらの部分について、シリコン基板７１を露出させる。エッチングした後にレジストを剥離する（図５（ｆ））。
【００４５】
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３２、貫通溝穴３６、電極取出し口３４となる部分の厚みが約１０μｍになるまで異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）を行う。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７２が露出し、エッチングの進行が極度に遅くなるエッチングストップが十分効いたものと判断するまでウェットエッチングを続ける（図６（ｇ））。このように、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、吐出室３１となる部分に形成される振動板３２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。
【００４６】
図７はシリコン基板７１とマスク基板１との関係を表す図である。ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板をふっ酸水溶液に浸し、シリコン基板７１表面のＴＥＯＳハードマスク７３を剥離する。次に、貫通溝穴３６及び電極取出し口３４となる部分のボロンドープ層７２を除去するため、貫通溝穴３６及び電極取出し口３４となる部分を開口させた実施の形態１で製造したマスク基板１を、接合済み基板のシリコン基板７１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３０分間行い、貫通溝穴３６、電極取出し口３４となる部分のみにプラズマを当てて、開口する（図６（ｈ））。ここで、例えば接合済み基板とシリコンマスクとのアライメント精度を高めるため、マスク基板１の装着は、接合済み基板とマスク基板１とにピンを通すピンアライメントにより行うようにするとよい。マスク基板１自体がエッチングされないようにマスク基板１表面に保護膜を成膜している。
【００４７】
さらに、貫通溝穴３６の部分に合わせて開口したマスク基板１Ａを、接合済み基板のシリコン基板７１側の表面に取り付ける。本工程においてもピンアライメントにより行うようにするとよい。ここで、アライメントの精度等を考慮し、封止材３５がキャビティ基板３０表面（リザーバ基板４０との接合面）に付着しないように、シリコンマスクの開口部分を、貫通溝穴３６の開口部分より小さくしておくことが望ましい。そして、例えば、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ、蒸着、スパッタ等により、封止材３５を貫通溝穴３６に堆積させ、封止部３６ａを形成する（図６（ｉ））。堆積させる封止材３５の厚さについては、上述したように特に限定しないが、ギャップの幅が約０．２μｍであることから、最薄部分で約２〜３μｍ又はそれ以上、他の基板との接合に影響しない範囲で堆積できればよい。
【００４８】
封止が完了すると、例えば、さらに共通電極端子３７となる部分を開口したマスク基板１Ｂを、接合済み基板のシリコン基板７１側の表面に、例えばピンアライメントにより取り付ける。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３７を形成する（図６（ｊ））。
【００４９】
あらかじめ別工程で作製していたリザーバ基板４０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３０側から接着し、接合する。また、ドライバＩＣ６０を端子部２４と接続する。さらに別工程で作製していたノズル基板４０についても同様に、例えばエポキシ系接着剤により、接合したリザーバ基板３０側から接着する。そして、ダイシングラインに沿っ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６（ｋ））。
【００５０】
以上のように実施の形態２によれば、液滴吐出ヘッドの製造に際して実施の形態１のマスク基板１を用いるようにしたので、任意の形状に形成した接面側開口部２により、キャビティ基板３０の所定の位置に精度の高い加工を行うことができる。また、ザグリ部４によりキャビティ基板３０の吐出室３１となる凹部の部分とマスク基板１とを接触させずに保護することができ、マスク基板の装着による欠損を生じることなく、品質を維持することができる。以上のように、加工精度が高く、吐出性能、耐久性のよい液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００５１】
実施の形態３．
上述の実施の形態では、電極基板２０、キャビティ基板３０、リザーバ基板４０及びノズル基板５０の４つの基板が積層されて構成された液滴吐出ヘッドについて説明したがこれに限定されるものではない。例えば、吐出室とリザーバとを同一基板に形成した３層の基板で構成した液滴吐出ヘッドについても適用することができる。例えばこのような場合には、基板の形状に合わせたマスク基板を製造する。
【００５２】
実施の形態４．
図８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（プリンタ１００）の外観図である。また、図９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８及び図９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９において、被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１０１と、プリント紙１１０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１０１の軸方向に移動するようになっている。
【００５３】
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、発振駆動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。
【００５４】
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、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の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（Deoxyribo 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。
【００５５】
実施の形態５．
上述の実施の形態２では、液滴吐出ヘッドの製造を例にして説明したが、実施の形態１のマスク基板を用いることができる素子はこれに限定されない。例えば、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、ミラーデバイス等、他の種類の微細加工のアクチュエータ、圧力センサ等のセンサ等にも上述のマスク基板を用いて、加工を行うことができる。また、半導体等の素子においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマスク断面の一部を表す図である。
【図２】本実施の形態におけるマスクの製造工程を表す図である。
【図３】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４】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図５】実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造工程（その１）を表す図である。
【図６】実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造工程（その２）を表す図である。
【図７】シリコン基板７１とマスク基板１との関係を表す図である。
【図８】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９】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１Ａ、１Ｂ  マスク基板、２  接面側開口部、３  外面側開口部、４  ザグリ部、１１  シリコン基板、１２、１３  酸化シリコン膜、２０  電極基板、２１  凹部、２２  個別電極、２２ａ  電極、２３  リード部、２４  端子部、２５  液体取り入れ口、３０  キャビティ基板、３１  吐出室、３２  振動板、３３  絶縁膜、３４  電極取出し口、３５  封止材、３６  貫通溝穴、３６ａ  封止部、３７  共通電極端子、４０  リザーバ基板、４１  リザーバ、４２  供給口、４３  ノズル連通孔、５０  ノズル基板、５１  ノズル孔、６０  ドライバＩＣ、７１  シリコン基板、７２  ボロンドープ層、７３  ＴＥＯＳハードマスク、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、１１０  プリント紙。
【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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