(57)【要約】【課題】クロストークに影響される圧力をはじめとするばらつきをなくし、吐出性能を均一にすることができる液滴吐出ヘッド及びその製造方法等を得る。【解決手段】液体を液滴として吐出する複数のノズル３１と、各ノズル３１に連通する液体の流路上に設けられる複数の吐出室２１と、吐出室２１内の液体を加圧するための複数の加圧手段となる個別電極１２とを備え、各吐出室２１間を隔てる隔壁に空洞部２８となる空間を有し、さらに隔壁をエッチングストップ層で形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を液滴として吐出する複数のノズルと、
各ノズルに連通する液体の流路上に設けられる複数の吐出室と、
前記吐出室内の液体を加圧するための加圧手段とを備え、
前記吐出室間を隔てる隔壁に空洞部となる空間を設け、さらに前記隔壁はエッチングストップ層で形成していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記加圧手段は、
可動電極となる、前記吐出室の一部である振動板と対向し、電荷供給により前記振動板との間に静電気力を発生させて前記振動板を変位させる固定電極であ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】
前記空洞部の幅を前記固定電極間を隔てるための隔壁の幅よりも狭くすることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記エッチングストップ層と前記振動板とを、シリコンにボロンを拡散して形成し、前記エッチングストップ層の厚さを前記振動板の厚さよりも厚くすることを特徴とする請求項２又は３記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記エッチングストップ層は、シリコンにボロンを拡散させてできる層であ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】
前記空洞部となる空間の幅を１〜２μｍとす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】
請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル基板と、底面が変位可能な振動板となり、液体を溜めておく吐出室となる凹部を有するキャビティ基板と、前記振動板を変位させて前記液体を加圧するための加圧手段とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコン基板に前記吐出室間を空間的に隔てるための空洞部を異方性ドライエッチングにより形成する工程と、
前記空洞部以外の部分をレジストにより保護し、前記空洞部を介して選択的に前記シリコン基板にボロンを拡散させる工程と、
前記レジストを除去し、形成する振動板の厚さの分だけ、前記空洞部を形成した面から前記シリコン基板にボロンを拡散させる工程と、
異方性ウェットエッチングを行って前記吐出室となる凹部を形成する工程と
を有して前記キャビティ基板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】
本発明は液滴吐出ヘッド、その製造方法等に関するものである。特に各ノズル間における吐出特性のばらつきを抑えるための構造等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン（Ｓｉ：珪素）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】
液滴吐出方式（代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェットがある）は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷（プリント）等に利用されている。液滴吐出方式は、微細加工素子である例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを、対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液体を吐出するものである。近年では、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、有機電界発光（Organic ElectroLuminescence ）素子を用いた表示基板（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ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】
液滴吐出方式を実現する液滴吐出ヘッドとして、流路上の吐出液体を溜めておく吐出室の少なくとも一面の壁（例えば底壁とする。この壁は他の壁と一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする）が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、吐出室と連通するノズルから液滴を吐出させるものがある。
【０００５】
近年、上記の液滴吐出ヘッドでは各ノズル間の間隔が狭くなり、ますます高密度化している。ノズルの間隔が狭まるとそのノズルに液体を供給する各流路の間隔も狭くなる。例えば、吐出室を備える液滴吐出ヘッドについてみると、各ノズルと連通する吐出室の間は隔壁（側壁）で仕切っているが、ノズル間の間隔が狭くなると隔壁の幅も狭く（薄く）なる（これは加熱による液滴吐出方法を用いるヘッドでも同様である）。そのため、ある吐出室の振動板を撓ませると、その振動板の振動及び吐出室内の液体に加わる圧力が伝搬して隔壁も撓んでしまう。したがって、隣接する吐出室の液体に圧力が加わる、いわゆるクロストークが発生する。このクロストークによる影響を緩和するために、例えば隔壁間に緩衝材を設ける液滴吐出ヘッド等が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２２５４６７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような液滴吐出ヘッドでは緩衝材を設けるために隔壁間に形成する空洞にばらつきが生じる可能性があり、これが各ノズルの吐出特性に影響を与える可能性がある。特にノズル密度が高くなるにつれて、ばらつきによる吐出特性への影響が大きくなりやすいため、精度良く隔壁部を作成する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明はこのような状況を解決するため、クロストークに影響される圧力をはじめとするばらつきをなくし、吐出性能を均一にすることができる液滴吐出ヘッド及びその製造方法等を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液体を液滴として吐出する複数のノズルと、各ノズルに連通する液体の流路上に設けられる複数の吐出室と、吐出室内の液体を加圧するための複数の加圧手段とを備え、各吐出室間を隔てる隔壁に空洞部となる空間を有し、さらに隔壁をエッチングストップ層で形成する。
本発明によれば、吐出室間の隔壁部分に空洞部を設けることで、吐出室内の液体を介して隔壁に加わった圧力を隣接する吐出室に伝搬しないようにしたので、クロストークを防ぐことができ、吐出性能の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、空洞部の周囲の隔壁部分をエッチングストップ層により形成するようにしたので、液滴吐出ヘッドの製造に際して行うウェットエッチングによる欠損を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの加圧手段は、可動電極となる、吐出室の一部である振動板と対向し、電荷供給により振動板との間に静電気力を発生させて振動板を変位させる固定電極である。
本発明によれば、固定電極により、可動電極となる振動板を変位させて液体に加圧するようにしたので、振動板の変位による圧力を他の吐出室に伝搬することがなく、クロストークを防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、空洞部の幅を固定電極間を隔てるための隔壁の幅よりも狭くする。
本発明によれば、空洞部の幅を固定電極間を隔てるための隔壁の幅よりも狭くするようにしたので、空洞部により、吐出室間の隔壁と固定電極間の隔壁との強固な接合を維持することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、隔壁部のエッチングストップ層と振動板とを、シリコンにボロンを拡散して形成し、隔壁部のエッチングストップ層の厚さを振動板の厚さよりも厚くする。
本発明によれば、吐出室の隔壁部分のエッチングストップ層の厚さを振動板の厚さよりも厚くするので、隔壁部分の剛性の維持を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの隔壁部のエッチングストップ層は、シリコンにボロンを拡散させてできる層である。
本発明によれば、シリコンにボロンを拡散させてできる層をエッチングストップ層としたので、吐出室の側壁部分のエッチングストップ層と底壁部分の振動板と一体形成をすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、空洞部となる空間の幅を１〜２μｍとするものである。
本発明によれば、空洞部となる空間の幅を１〜２μｍとすることにより、クロストークを有効に防止しつつ、高密度化に対応することができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
本発明によれば、吐出室間の隔壁部分に空洞部を設けた液滴吐出ヘッドを搭載するようにしたので、クロストークを防ぐことができ、例えば高品質の印刷等を行える液滴吐出装置を得ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル基板と、底面が変位可能な振動板となり、液体を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、振動板を変位させて液体を加圧するための加圧手段とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、シリコン基板に吐出室間を空間的に隔てるための空洞部を異方性ドライエッチングにより形成する工程と、空洞部以外の部分をレジストにより保護し、空洞部を介して選択的にシリコン基板にボロンを拡散させる工程と、レジストを除去し、形成する振動板の厚さの分だけ、空洞部を形成した面からシリコン基板にボロンを拡散させる工程と、異方性ウェットエッチングを行って吐出室となる凹部を形成する工程とを有してキャビティ基板を製造する。
本発明によれば、吐出室の隔壁となる部分に空洞部を形成して、その空洞部から隔壁となる部分にボロンを拡散し、それをエッチングストップ層として、異方性ウェットエッチングを行い、吐出室となる凹部を形成するようにしたので、エッチングによる欠損を防ぎ、歩留まり向上を図ることができる。また、異方性ウェットエッチングを行う際、隔壁部分をエッチングしすぎてしまうことがなくなるため、精度の高い凹部を形成することができ、ノズル間の吐出特性のばらつきを小さくすることができる。
【００１６】
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、隔壁部分をエッチングストップ層で形成し、異方性ウェットエッチングを行って吐出室となる凹部を形成するようにしたので、エッチングによる欠損を防ぎ、歩留まり向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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るデバイスの代表として、プリンタ等、液滴吐出装置に用いられる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。液滴吐出ヘッドは、例えば液滴を吐出して画像を形成する等の目的のために、複数の静電アクチュエータが集約されたデバイスである。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、長さ、幅等の比率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。
【００１８】
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。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。
【００１９】
電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えば硼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１０の表面には、後述するキャビティ基板２０の吐出室２１となる凹部に合わせ、例えば深さ約０．３μｍを有する複数の溝部１１が形成されている。そして、溝部１１の内側（特に底部）に、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１２が設けられ、さらにリード部１３及び端子部１４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、これらを合わせて個別電極１２として説明する）。振動板２２と個別電極１２との間には、振動板２２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（空隙）が溝部１１により形成されている。個別電極１２は、例えばスパッタ法により、ＩＴＯを０．１μｍの厚さで溝部１１の内側に成膜することで形成される。また、電極基板１０には、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１５となる貫通穴が設けられている。
【００２０】
キャビティ基板２０は、例えば表面が（１１０）面方位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２０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）及びリザーバ２４となる凹部が形成されている。さらに、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、個別電極１２との間を電気的に絶縁等するため、ＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエチルオルソシリケート（珪酸エチル）を原料ガスとして用いてできるＳｉＯ2 膜をいう）による絶縁膜２３を０．１μｍ成膜している。ここでは絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜で成膜しているが、例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））等を用いてもよい。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、外部の電力供給手段（図示せず）からキャビティ基板２０（振動板２２）に電荷を供給する際の端子となる共通電極端子２７を備えている。
【００２１】
図２は流路と直交する方向に対する液滴吐出ヘッドの断面の一部を表す図である。図２に示すように、本実施の形態のキャビティ基板２０においては、吐出室２１となる凹部の間の隔壁（凹部の側壁ともなる）に空洞部２８となる凹部（以下、この凹部も含めて空洞部２８とする）を形成し、振動板２２の変位により液体を介して隔壁に加わった圧力が、隣接する吐出室２１に伝搬しないように、隔壁をさらに２つの壁に分けて隔てている。特に限定するものではないが、本実施の形態ではキャビティ基板２０の下面（電極基板１０との接合面）側から開口して空洞部２８を設けているものとする。ここで、空洞部２８の幅については特に限定するものではないが、電極基板１０が有する溝部１１間の壁と吐出室２１間の隔壁とが接するようにして電極基板１０とキャビティ基板２０との接合を強固にするため、溝部１１間の壁の幅よりも狭く形成する。少なくとも約１〜２μｍあれば（アスペクト比で例えば約１０〜約２０）、吐出室２１間を隔てられることができ、高密度化を図る際にも特に支障がなくなる。
【００２２】
また、本実施の形態においては、隔壁をエッチングストップ層２１Ａにより形成している。これは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）を用いて吐出室２１となる凹部を形成する際の隔壁の欠損を防ぐためである。本実施の形態では、空洞部２８を形成した後、空洞部２８からボロン（硼素）をドープ（拡散、注入）してボロンドープ層によるエッチングストップ層２１Ａを形成する。ここではボロンドープ層によりエッチングストップ層２１Ａを形成するが、特に限定するものではない。ここで、本実施の形態では、振動板２２となるボロンドープ層と一体的にエッチングストップ層２１Ａを形成するが、振動板２２（約０．５〜２μｍ）以上の厚さで形成（例えば約２〜１０μｍ）して、十分な厚さを得られるようにする（このエッチングストップ層２１Ａの厚さが基本的な吐出室２１の側壁の厚さとなる）。そして、エッチングストップを有効に行えるように、エッチングストップ層２１Ａ及び振動板２２におけるボロンの濃度を約５×１０19ａｔｍｓ・ｃｍ-3以上とするようにドープする。
【００２３】
ノズル基板３０は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３１が形成されている。各ノズル３１は、振動板２２の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。本実施の形態では、吐出した液滴の直進性向上を図るため、ノズル３１の孔を複数段で形成する。また、振動板２２が撓むことでリザーバ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溝となるオリフィス３３が設けられている。
【００２４】
図３は流路方向に対する液滴吐出ヘッドの断面等を表す図である。端子部１４は電極取出し口２６において、外部に露出している。ここで、例えばドライバＩＣ等からなる発振回路４１は、直接又はワイヤ、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等の配線４２を介して電気的に端子部１４、共通電極端子２７と接続され、個別電極１２、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回路である。発振回路４１は、例えば所定の周波数で発振し、個別電極１２に例えばパルス電圧を印加して電荷供給を行う。発振回路４１が発振駆動し、例えば各個別電極１２に選択的に電荷を供給して正に帯電させ、また、振動板２２を相対的に負に帯電させる。このとき、静電気力により振動板２２は個別電極１２に引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。電荷供給を止めると振動板２２は元に戻るが、そのとき吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により液滴が吐出する。この液滴が例えば吐出対象物に着弾して印刷等が行われる。端子部１４を外部に露出させることで、個別電極１２と振動板２２との間の空間（ギャップ）が外気と連通するのを防ぐため、封止材２５により封止及び外気の遮断をしている。
【００２５】
本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、吐出室２１の間の隔壁を空洞部２８を設けることで、吐出室２１間を隔てる空間を形成し、ノズル３１等の高密度化を図りつつ、クロストークを防ぐようにするものである。そして、形成した空洞部２８からボロンをドープして、隔壁となる部分にエッチングストップ層２１Ａを形成しておくことで、吐出室２１の凹部等を形成する際のウェットエッチング工程において、エッチングストップを利用して欠損を生じない隔壁を形成するものである。また、空洞部２８の幅を溝部１１間の壁の幅よりも狭く形成することで、キャビティ基板２０と電極基板１０とを強固な接合を行うようにするものである。
【００２６】
図４及び図５は本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。特に図４はキャビティ基板２０となる基板における空洞部２８等の製造工程を示す図である。図４及び図５に基づいて液滴吐出ヘッドの製造について説明する。なお、ここではウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部位等を同時形成するが、図４及び図５ではその一部分だけを示している。
【００２７】
シリコン基板５１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の厚さの基板（キャビティ基板２０となる）を作製する（図４（ａ））。空洞部２８となる部分を開口し、表面がエッチングされないように保護したシリコンマスク５２をシリコン基板５１に取り付ける（図４（ｂ））。ここでは、シリコンマスク５２によりマスクを行っているが、例えば熱酸化法、プラズマＣＶＤ法等により、酸化シリコン膜を成膜する。そして、パターニングを行って、シリコン基板５１の空洞部２８を形成する部分を露出させるようにしてもよい。
【００２８】
次に異方性ドライエッチング法（以下、単にドライエッチングという）を行い、露出したシリコンを所定の深さだけエッチングして空洞部２８を形成する（図４（ｃ））。ドライエッチングを行う深さは、最終的に形成するキャビティ基板２０の高さによって決定するが、ここでは約４０μｍとする。ここで、後に形成する吐出室２１となる凹部に影響を及ぼさなければ（例えば欠損させる等）、ドライエッチングの種類、プロセスガスの種類（例えば六フッ化硫黄（ＳＦ6 ））は特に限定しない。例えば、高精度での異方性エッチングが可能なＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）で行うものとし、特にＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電を利用したドライエッチング（以下、ＩＣＰドライエッチングという）で行うものとする。ＩＣＰドライエッチングは、基板に対して垂直方向にエッチングを行っていく際の加工精度が特に高く、幅が狭く、深い穴（溝）を形成することができる。
【００２９】
空洞部２８を形成した側の面に酸化シリコンによる保護膜５３を成膜する（保護膜５３を形成した部分の一部が振動板２２となる）。そして、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℃に上昇させて保持することで、ボロンをシリコン基板５１中にドープさせる（図４（ｄ））。この段階でボロンがドープするのは、隔壁の空洞部２８を囲む部分となる。
【００３０】
その後、保護膜５３を除去する（図４（ｅ））。そして、再度ボロンをシリコン基板５１中に拡散させ、ボロンドープ層５４を形成する（図４（ｆ））。ここで、保護膜５３を除去した部分の厚さが振動板２２の厚さ（約０．５〜２μｍ）となるようにボロンをドープしてボロンドープ層５４を形成する。ボロンドープ層５４のうち、空洞部２８を囲む部分はエッチングストップ層２１Ａとなり、保護膜５３を除去した部分の一部は振動板２２となる。隔壁の空洞部２８を囲む部分は２度目のボロンドープとなるため、形成されるボロンドープ層は振動板２２よりも厚くなる。ここで、上述したように、形成したボロンドープ層５４におけるボロンの濃度が約５×１０19ａｔｍｓ・ｃｍ-3以上となるようにする。
【００３１】
ここで、形成したボロンドープ層５４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、フッ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、フッ酸水溶液にてウェットエッチングして除去する。
【００３２】
そして、ボロンドープ層５４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）の条件で例えば、絶縁膜２３を０．１μｍ成膜する（図４（ｇ））。絶縁膜２３は空洞部２８にも形成されることになるが膜厚が薄いため、クロストーク防止に影響を与えることはない。
【００３３】
一方、電極基板１０については、上記図４（ａ）〜（ｇ）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の深さの溝部１１を形成する。溝部１１の形成後、例えばスパッタリング法を用いて、０．１μｍの厚さの個別電極１２を形成する。最後に液体取り入れ口１４をサンドブラスト法または切削加工等により所定の形状で形成する。これにより、電極基板１０を作製する。そして、シリコン基板５１と電極基板１０を３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板５１に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う。
【００３４】
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５１の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板５１表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去するために、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板５１を約１０μｍ分の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５１の厚みを約５０μｍにする（図５（ａ））。
【００３５】
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（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で約１．０μｍ成膜する。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱を抑えることができる。
【００３６】
そして、リザーバ２４及び電極取出し口２６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ＴＥＯＳエッチングマスク６１がなくなるまで、その部分についてエッチングを行い、パターニングしてシリコンを露出させる（図５（ｂ））。そして、レジストを剥離する。ここで、電極取出し口２６となる部分については、全体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２６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。また、リザーバ２４については、駆動時におけるリード部１３との間に発生する静電力の影響を抑えるために、シリコンを露出させるまでエッチングを行わず、凹部の底部分に厚みを残しておくようにしてもよい。
【００３７】
次に、接合済み基板を水酸化カリウム水溶液に浸してウェットエッチングを行う。ここで、接合済み基板を例えば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５４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ウェットエッチングを続ける。これにより、振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を高めることができる。このとき、従来であれば、振動板２２の厚みを整えるために低濃度の水酸化カリウム水溶液でエッチングすると、エッチングに対する処理を行っていない側壁部分はエッチング（サイドエッチング）されてしまい、側壁を薄くしてしまう可能性があった。本実施の形態では、側壁部分をボロンドープ層５４により形成しているため、側壁部分がエッチングされてしまう可能性がなくなる。ここでは特に示していないが、例えば、先に高濃度の水酸化カリウム水溶液に浸してウェットエッチングを行って時間短縮を図るようにしてもよい。この工程において、吐出室２１、リザーバ２４となる凹部がそれぞれ形成される。ここで、吐出室２１となる凹部における隔壁はボロンドープ層５４により保護されるため、欠損なく形成することができる。また、吐出室２１となる凹部の底面には振動板２２も形成される（図５（ｃ））。
【００３８】
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５１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５１の電極取出し口２６となる部分のシリコンを除去する為に、電極取出し口２６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５１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）を例えば２時間行い、電極取出し口２６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２６となる部分のシリコンを除去するようにしてもよい。そして、例えばエポキシ樹脂からなる封止材２５を流し込み、ギャップを封止する（図５（ｄ））。
【００３９】
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５１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、酸化シリコン等の液体保護膜を逆スパッタにより除去加工した後、スパッタ等を行い、共通電極端子２７を形成する（図５（ｅ））。また、液体供給口１３とリザーバ２４とを連通させる貫通穴をシリコン基板５１に形成する。これにより、接合済み基板に行う加工処理は完了する。
【００４０】
ノズル３１、ダイヤフラム３２及びオリフィス３３を形成してあらかじめ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５（ｆ））。
【００４１】
以上のように、実施の形態１においては、吐出室２１間の隔壁部分に空洞部２８を設け、隔壁をさらに隔てるようにし、吐出室内の液体を介して隔壁に加わった圧力を隣接する吐出室２１に伝搬しないようにしたので、クロストークを防ぎ、吐出性能の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。また、空洞部２８の周囲の隔壁部分にエッチングストップ層２１Ａを形成するようにしたので、液滴吐出ヘッドの製造に際して行うウェットエッチングにより欠損を防ぐことができる。さらに、空洞部２８の幅を溝部１１間の壁の幅よりも狭く形成するようにしたので、空洞部２８を形成してもキャビティ基板２０と電極基板１０とを強固に接合することができる。そして、エッチングストップ層２１Ａとなるボロンドープ層を、振動板２２となるボロンドープ層以上の厚さで形成するようにしたので、隔壁の保護を十分に図ることができる。
【００４２】
実施の形態２．
上述の実施の形態では特に示さなかったが、空洞部２８を外気の圧力変動に対応できるようにするために、外気と連通させるようにしてもよい。連通させるためには連通孔を形成する必要があるが、ウェットエッチングの際の液体浸入、その後の異物混入を防ぐための対策を行う。
【００４３】
実施の形態３．
上述の実施の形態では、電極基板１０、キャビティ基板２０及びノズル基板３０の３層構造の液滴吐出ヘッドについて説明したが、例えば、リザーバ部分を独立した基板（以下、リザーバ基板という）で構成した４層構造の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
【００４４】
また、上述の実施の形態では、静電駆動方式の液滴吐出ヘッドについて説明したが、例えば、圧電素子を用いて液体を加圧し、ノズル孔から液滴を吐出する、いわゆるピエゾ方式の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。また、上述の実施の形態では、吐出室５におけるクロストークの影響について説明したが、流路において液体を加圧する液滴吐出ヘッドについても、クロストークの影響は少なからずあるものと考えられる。そのため、液体に加温して気体発生による圧力で吐出するサーマル方式等、他の加圧による吐出を行う方式の液滴吐出ヘッドに対しても本発明の構造を適用することができる。
【００４５】
実施の形態４．
図６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７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６及び図７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７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１０１の軸方向に移動するようになっている。
【００４６】
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２２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。
【００４７】
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（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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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】流路と直交する方向に対する液滴吐出ヘッドの断面の一部を表す図である。
【図３】流路方向に対する液滴吐出ヘッドの断面等を表す図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図（その１）である。
【図５】液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図（その２）である。
【図６】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７】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】
【００４９】
１０  電極基板、１１  溝部、１２  個別電極、１３  リード部、１４  端子部、１５  液体供給口、２０  キャビティ基板、２１  吐出室、２１Ａ  エッチングストップ層、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、２８  空洞部、３０  ノズル基板、３１  ノズル、３２  オリフィス、３３  ダイヤフラム、４１  発振回路、４２  配線、５１  シリコン基板、５２  シリコンマスク、５３  保護膜、５４  ボロンドープ層、６１  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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