JP2007008013A - 静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス基板表面に存在するガラス片等の異物をほぼ完全に除去することができ、歩留まりの高い静電アクチュエータの製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラス基板２ａの表面に電極１１を形成する工程と、ガラス基板２ａの電極１１が形成されていない部分に穴部１７を形成する工程と、電極１１及び穴部１７が形成されたガラス基板２ａを電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程と、電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板２ａをシリコン基板１ａと陽極接合する工程とを有するものである。
【選択図】 図６

Description

本発明は、静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法並びにデバイスの製造方法に関し、特にガラス基板からガラス片等の異物を充分に除去することができ、歩留まりの高い静電アクチュエータの製造方法及びこの静電アクチュエータの製造方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法、デバイスの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法に関する。

従来の静電駆動方式のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の製造工程では、ガラス基板上にＩＴＯ等からなる個別電極を形成した後、サンドブラスト法（微粒子を吹き付て穴等を形成する方法）によってインク供給穴を形成していた。その後、ガラス基板とシリコン基板を陽極接合し、シリコン基板表面に形成された酸化シリコン膜をフォトリソグラフィーによってパターニングしてから、シリコン基板に吐出室となる凹部等を形成していた。

このような静電駆動方式のインクジェットヘッドの製造工程において、陽極接合する際のガラス基板にインク供給穴形成時に発生したガラス片、大気中の異物、インク供給穴を形成する際に用いられる有機膜等からなるドライフィルムのカスなどが存在すると、陽極接合後のエッチング工程において吐出室となる凹部等が形成されたときに、吐出室の底面を形成する振動板がガラス片等によって欠損を引き起こすという問題点があった。またガラス基板とシリコン基板の接合部分にガラス片等の異物が挟まった場合には、振動板と電極の間のギャップに液体等が浸入して駆動不良を引き起こすという問題点があった。
このようなことを防止するために、陽極接合の前にガラス基板上及びシリコン基板上に存在するガラス片等の異物をほぼ完全に除去する必要がある。

このため従来のインクジェットヘッドの製造方法では、シリコン基板表面に付着した金属を除去するために、ＳＣ−２洗浄（塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄）を行ってから熱処理、加工等を行って、歩留まりを向上させるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２７６２０８号公報（第１頁、図５）

しかし従来のインクジェットヘッドの製造方法では（例えば、特許文献１参照）、シリコン基板表面に付着した金属を除去するためにＳＣ−２洗浄を行っているものの、ガラス基板表面に付着したガラス片等の異物の除去は充分に行われていなかった。
またガラス基板の加工時に使用されるドライフィルムの除去は、従来の一般的な洗浄方法では困難であるという問題点があった。
さらにスクラブ洗浄等の物理的洗浄を行った場合においても、ガラス基板表面からガラス片等の異物を完全に除去することは困難であるという問題点もあった。

本発明は、ガラス基板表面に存在するガラス片等の異物をほぼ完全に除去することができ、歩留まりの高い静電アクチュエータの製造方法及びこの静電アクチュエータの製造方法を用いた歩留まりの高い液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法並びにデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板の表面に電極を形成する工程と、ガラス基板の電極が形成されていない部分に穴部を形成する工程と、電極及び穴部が形成されたガラス基板を電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程と、電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程とを有するものである。
電極及び穴部が形成されたガラス基板を電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、穴部を形成する際に生じたガラス片等の異物をガラス基板から充分に除去することができるため、ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する際にガラス基板及びシリコン基板に欠損が生じることを防止することができる。
また電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、ガラス基板及びガラス片等の異物を同じ電荷に帯電させることができるため、ガラス片等の異物が再付着するのを防止することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板を、超純水を用いて超音波洗浄する工程を有するものである。
ガラス基板を電解水を洗浄液として超音波洗浄した後に、超純水を用いて超音波洗浄を行うことにより、ガラス基板から電解水をほぼ完全に除去することができ、振動板等のアクチュエータ部が駆動不良を起こすのを防止することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、超純水を用いて超音波洗浄されたガラス基板に、酸素プラズマによるアッシングを行う工程を有するものである。
ガラス基板を超純水を用いて超音波洗浄した後に、酸素（Ｏ₂）プラズマによるアッシングを行うことで、穴部の形成の際に用いられるドライフィルムのカス等を除去することができ、ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する際にガラス基板及びシリコン基板に欠損が生じることを防止することが可能となる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、酸素プラズマによるアッシングが行われたガラス基板を、再び電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程を有するものである。
ガラス基板に酸素プラズマによるアッシングを行った後に、再び電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、アッシング工程におけるガラス基板の搬送時等に付着した大気中の異物などを除去することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、再び電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板を、さらに超純水を用いて超音波洗浄する工程を有するものである。
ガラス基板を再び電解水を洗浄液として超音波洗浄した後に、さらに超純水を用いて超音波洗浄することにより、ガラス基板から電解水をほぼ完全に除去することができ、振動板等のアクチュエータ部が駆動不良を起こすのを防止することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板の表面に電極を形成する工程と、ガラス基板の電極が形成されていない部分に穴部を形成する工程と、電極及び穴部が形成されたガラス基板に酸素プラズマによるアッシングを行う工程と、酸素プラズマによるアッシングが行われたガラス基板を、電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程と、電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程とを有するものである。
電極及び穴部が形成されたガラス基板に酸素プラズマによるアッシングを行うことにより、穴部の形成の際に用いられるドライフィルムのカス等を除去することができ、ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する際にガラス基板及びシリコン基板に欠損が生じることを防止することが可能となる。
またガラス基板を電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、穴部を形成する際に生じたガラス片等の異物をガラス基板から充分に除去することができるため、ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する際にガラス基板及びシリコン基板に欠損が生じることを防止することができる。
さらに電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、ガラス基板及びガラス片等の異物を同じ電荷に帯電させることができるため、ガラス片等の異物が再付着するのを防止することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板を、超純水を用いて超音波洗浄する工程を有するものである。
ガラス基板を電解水を洗浄液として超音波洗浄した後に、超純水を用いて超音波洗浄を行うことにより、ガラス基板から電解水をほぼ完全に除去することができ、振動板等のアクチュエータ部が駆動不良を起こすのを防止することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記の電極を、ＩＴＯによって形成するものである。
電極をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成することにより、静電アクチュエータのアクチュエータ部を容易に形成することができる。なお静電アクチュエータの一種である静電駆動方式の液滴吐出ヘッドでは、一般的に電極をＩＴＯで形成することが多い。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記の穴部を、サンドブラスト法を用いて形成するものである。
例えば静電駆動方式の液滴吐出ヘッドにおいて、液滴を供給するための穴部をサンドブラスト法を用いて形成することにより、容易に穴部を形成することができる。なおこのサンドブラスト法を用いて穴部を形成する際に発生するガラス片を、電解水を洗浄液とした超音波洗浄で除去すれば、ガラス片をほぼ完全に除去することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、超音波洗浄の洗浄液として、ｐＨが１１〜１２の強アルカリ性電解水を用いるものである。
超音波洗浄の洗浄液としてｐＨが１１〜１２の強アルカリ性電解水を用いることにより、例えば電極をＩＴＯで形成している場合に、酸に弱いＩＴＯがダメージを受けるのを防止することができる。
また、ガラス基板及びガラス片等の異物を負電荷に帯電させることができるため、ガラス基板とガラス片等の異物が反発し、ガラス片等の異物が再付着するのを防止することができる。

また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の後に、シリコン基板をエッチング加工するものである。
ガラス基板をシリコン基板と陽極接合した後にシリコン基板をエッチング加工すれば、シリコン基板のハンドリングが容易となり、歩留まりを向上させることができる。
なお上記のように、ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する前に電解水を洗浄液としてガラス基板を超音波洗浄することにより、ガラス基板及びシリコン基板が欠損するのを効果的に防止することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することにより、歩留まりを向上させることができ、また駆動安定性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。

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。
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ことにより、歩留まりを向上させることができ、また安定性の高い液滴吐出装置を得ることができる。

本発明に係るデバイスの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造するものである。
上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造することにより、歩留まりを向上させることができ、また駆動安定性の高いデバイスを得ることができる。

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した分解斜視図である。本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドは、静電駆動方式のものであり、ノズル基板３に対して垂直方向に液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのものであるとする。なお吐出方式は、ノズル基板３に平行に液滴を吐出するサイドイジェクトタイプのものであってもよい。また図１では、ノズル基板３にノズル２０が２列設けられており、吐出室５及び電極１１も２列設けられているものを示しているが、これらは１列若しくは３列以上設けるようにしてもよい。
本実施形態１では、静電アクチュエータの例として静電駆動方式の液滴吐出ヘッドを採り上げて説明する。

本実施形態１の液滴吐出ヘッドは、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は、例えば厚さが５０μｍの単結晶シリコンからなり、以下に示す所定の加工が施されている。なお図１では、キャビティ基板１として（１１０）面方位の単結晶シリコンを使用している。キャビティ基板１には、単結晶シリコンを異方性ウェットエッチングすることにより、底壁が振動板４となっている複数の吐出室５及び各ノズル２０から吐出する液滴を溜めておくためのリザーバ７が形成されている。
またキャビティ基板１の電極基板２側には、振動板４と電極１１の短絡及び絶縁膜破壊を防止するための絶縁膜が形成されている（図１において図示せず）。この絶縁膜は、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ、珪酸エチル）膜をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、厚さ０．１μｍで形成することができる。

電極基板２は、例えば厚さが１ｍｍのホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板１の振動板４側に接合されている。この電極基板２には、キャビティ基板１の振動板４及び吐出室５の位置に合わせて、例えば深さが０．２μｍの電極用凹部１０ａがエッチングにより形成されている。この電極用凹部１０ａの内部には電極１１が形成されており、リード部１２及び端子部１３に繋がっている。なお電極用凹部１０ａは、少なくともリード部１２の部分まで形成されているものとする。電極１１、リード部１２及び端子部１３は、酸化錫をドープしたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、インジウム錫酸化物）等からなり、電極用凹部１０ａの内部に例えばスパッタにより厚さ０．１μｍで形成されている。

複数の電極１１はその長手方向がほぼ平行になるように設けられており、電極基板２の電極１１の長手方向に垂直な方向にずらした位置に等電位接点１５が設けられている。この等電位接点１５は、例えば電極１１と同じＩＴＯ等から形成されており、キャビティ基板１に形成された接点用凹部１０ｂから伸びた状態で形成されている。なお等電位接点１５については、後に説明する。
また電極基板２の電極１１が形成されていない部分には、リザーバ７に液滴を供給するための穴部１７が設けられている。

ノズル基板３は、例えば厚さ１８０μｍのシリコン基板からなり、キャビティ基板１の電極基板２が接合された面の反対側の面に接合されている。ノズル基板３には、吐出室５と連通するノズル２０が形成されており、キャビティ基板１の接合された面の反対側の面から液滴を吐出するようになっている。またノズル基板３のキャビティ基板１の接合された面には、吐出室５とリザーバ７を連通するためのオリフィス２１が設けられている。なおオリフィス２１は、キャビティ基板１に設けるようにしてもよい。

図２は、図１に示す液滴吐出ヘッドの縦断面図である。なお図２（ａ）は吐出室５の長手方向の縦断面図であり、図２（ｂ）は接点用凹部１０ｂ（等電位接点１５）の長手方向の縦断面図である。また図２では、図１の液滴吐出ヘッドの右半分のみを示している。
まず、図２（ａ）を用いて本実施形態１の液滴吐出ヘッドの動作について説明する。吐出室５は、ノズル２０から吐出するための液滴を溜めており、吐出室５の底壁である振動板４を撓ませることにより吐出室５内の圧力を高め、ノズル２０から液滴を吐出させる。 なお、振動板４を撓ませるために、電極１１と繋がった端子部１３と、キャビティ基板１に発振回路２３（図２（ａ）において模式的に図示）を接続し、電極１１と振動板４の間に電位差を生じさせるようにしている。このように、２つのものに電位差を生じさせて静電気力によって駆動を行う機構は、一般的に静電アクチュエータと呼ばれている。

本実施形態１の液滴吐出ヘッドの振動板４は、ボロン・ドープ層４ａと絶縁膜４ｂとから構成されている。このボロン・ドープ層４ａは、ボロンを高濃度（約５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上）にドープして形成されており、例えばアルカリ性水溶液で単結晶シリコンをエッチングしたときに、エッチング速度が極端に遅くなるいわゆるエッチングストップ層となっている。ボロン・ドープ層４ａがエッチングストップ層として機能するため、振動板４の厚み及び吐出室５の容積を高精度で形成することができる。なお絶縁膜４ｂは、上述のようにＴＥＯＳ膜等から構成されている。
なお振動板４と電極１１の間のギャップは、封止材２２によって封止されている。

また図２（ｂ）に示すように、絶縁膜４ｂの等電位接点１５に対応する部分は除去されており、この部分は開口部となっている。この開口部には、ＩＴＯ等からなる等電位接点１５が形成されており、キャビティ基板１のボロン・ドープ層４ａと接続されている。なお、上記のように等電位接点１５の延長線上にも接点用凹部１０ｂが形成されており、その内部にはＩＴＯ等からなる配線が形成されている。また等電位接点１５は、例えばこの接点用凹部１０ｂの先端からキャビティ基板１に乗り上げる形で形成されている（図１参照）。
なお本実施形態１では、図１に示すように等電位接点１５の形状を線状にしているが、等電位接点１５の形状はこれ以外の形状でもよい。

図３は、電極基板２となるガラス基板２ａをシリコン基板１ａ（キャビティ基板１となる基板）の接合される側から見た図である。図３は、ウェハ状のガラス基板２ａがダイシング（後述）によって切断される前の、個々の液滴吐出ヘッドとなる部分の周辺を示している。なお本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法については後に詳述する。
等電位接点１５は、陽極接合のときにキャビティ基板１と電極１１を等電位にする機能を有する。この等電位接点１５と複数の電極１１は、図３に示すように凹部３１の内部に設けられたＩＴＯ等の配線３２を介して電気的に接続されている。なお、等電位接点１５は、１つの液滴吐出ヘッドとなる部分に２つ以上設けてもよい。

ここで上述のように、等電位接点１５の部分には接点用凹部１０ｂを形成しないようにする。そして、例えば接点用凹部１０ｂの先端部からガラス基板２ａの表面に乗り上げる形でＩＴＯ等からなる等電位接点１５を形成する。なお等電位接点１５は、電極１１と同時に形成するのが望ましく、この場合、等電位接点１５は０．１μｍ（電極１１と同じ厚さ）だけガラス基板２ａから突出した状態となる。この等電位接点１５は、キャビティ基板１に形成された絶縁膜４ｂの開口部の部分でボロン・ドープ層４ａと接続される（図２（ｂ）参照）。
なお図３に示すダイシングライン１及びダイシングライン２は、シリコン基板１ａとガラス基板２ａを接合した接合基板（後述）から液滴吐出ヘッドのチップを切り出す際に切断される部分である。ダイシイングライン２に沿って接合基板を切断することにより、等電位接点１５と電極１１を接続する配線３２を切り落とし、キャビティ基板１と電極１１の電気的接続を断つようにする。これにより、ダイシングによって個々の液滴吐出ヘッドが切り出された後に、液滴吐出ヘッドの駆動が可能となる。

図４及び図５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４及び図５は、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッドを製造する工程を示しており、特に図３に示すガラス基板２ａを製造する工程を示している。また図４及び図５は、主に吐出室５の長手方向の縦断面（図２（ａ）の断面）を示しているが、接点用凹部１０ｂの長手方向の縦断面（図２（ｂ）の断面）を示す場合はそれを明示する。さらに図４及び図５は、個々の液滴吐出ヘッドのチップとなる部分の周辺部を示している。
以下、図４から図８を用いて本発明の静電アクチュエータの製造方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。

まず、例えばホウ珪酸系耐熱硬質ガラスからなるガラス基板２ａを両面研磨して厚さを１ｍｍにしてから（図４（ａ））、ガラス基板２ａの片面にスパッタによって例えば厚さ０．１μｍのクロム膜４０を成膜する（図４（ｂ））。
次に、クロム膜４０の表面に電極用凹部１０ａ、接点用凹部１０ｂ、凹部３１を作り込むためのレジストパターニングを施し（図３参照）、硝酸第２セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸水溶液の混合液を用いて電極用凹部１０ａ、接点用凹部１０ｂ、凹部３１の部分のクロム膜４０を除去する（図４（ｃ））。なお図４（ｃ）では、電極用凹部１０ａとなる部分のクロム膜４０が除去された状態を示している。

そして、クロム膜４０をエッチングマスクとしてフッ化アンモニウム水溶液を用いてガラス基板２ａをエッチングし、電極用凹部１０ａ、接点用凹部１０ｂ、凹部３１を形成する（図４（ｄ））。なお図４（ｄ）において、接点用凹部１０ｂ、凹部３１は図示していない。その後、例えば有機剥離液を用いて図４（ｃ）の工程で形成したレジストを剥離する。
それから、硝酸第２セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸水溶液の混合液を用いてガラス基板２ａの表面に形成されたクロム膜４０をすべて除去する（図４（ｅ））。
次に、ガラス基板２ａの電極用凹部１０ａ等が形成されている面の全体に酸化錫をドープしたＩＴＯを例えば厚さ０．１μｍでスパッタし、ＩＴＯ膜４１を成膜する（図４（ｆ））。

その後、ＩＴＯ膜４１の表面にレジストを電極１１（リード部１２及び端子部１３を含む）、配線３２、等電位接点１５の形状（図３参照）にパターニングした後、ＩＴＯ膜４１を硝酸と塩酸の混合液を用いてエッチングして電極１１（リード部１２及び端子部１３を含む）、配線３２、等電位接点１５を形成する（図５（ｇ）、図５（ｇ’））。なお図５（ｇ’）は、接点用凹部１０ｂの長手方向の縦断面（図２（ｂ）の断面）を示している。この際、上記のように電極１１は電極用凹部１０ａ内に、配線３２は凹部３１内に形成する。また等電位接点１５はガラス基板２ａに乗り上げる形に形成する。
そしてガラス基板２ａの電極１１が形成されていない部分に、サンドブラスト法を用いてリザーバ７に液滴を供給するための穴部１７を形成する（図５（ｈ））。なお穴部１７は、ドリル加工によって形成してもよいが、本実施形態１ではサンドブラスト法によって形成するものとする。
これにより、図３に示すようなガラス基板２ａが完成する。

図６は、ガラス基板２ａの洗浄工程の流れを示すフローチャートである。本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法では、図５（ｈ）の工程においてサンドブラスト法で穴部１７が形成されたガラス基板２ａに対して洗浄を行う。この洗浄工程について、図６を用いて説明する。
まず、図５（ｈ）までの処理が行われたガラス基板２ａに対して電解水を洗浄液として超音波洗浄を行う（図６（Ａ））。このとき洗浄液として使用する電解水は、例えば電解質として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を主成分とするものを用いることができ、電解質含有量は、例えば０．４０％程度である。また本実施形態１では、この洗浄液としてｐＨが１１〜１２の強アルカリ性電解水を用いる。
これにより、サンドブラスト法により穴部１７を形成する際に生じたガラス片等の異物をガラス基板２ａからほぼ完全に除去することができる。また強アルカリ性の電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、ガラス基板２ａ及びガラス片等の異物を負（マイナス）電荷に帯電させることができるため、ガラス片等の異物が再付着するのを防止することができる。

次に、ガラス基板２ａを超純水を用いて超音波洗浄（リンス）する（図６（Ｂ））。なお超純水とは、ｐｐｂ（μｇ／ｌ）オーダーの濃度で不純物を含有している水のことをいい、比抵抗は１０〜１８．３ＭΩｃｍ程度である。
これにより、図６（Ａ）の洗浄工程で電極１１等に付着した電解質をほぼ完全に除去することができ、電解質の堆積によって振動板４等のアクチュエータ部が駆動不良を起こすのを防止することができる。

それから、ガラス基板２ａに対して酸素（Ｏ₂）プラズマによるアッシングを行う（図６（Ｃ））。このＯ₂プラズマアッシングは、薬液等を使用しないドライ洗浄であって、サンドブラスト法による穴部１７の形成の際に保護膜として用いられるドライフィルムのカスを除去することを主な目的としている。なおドライフィルムは、一般的に樹脂等の有機膜からなる場合が多い。
これにより、ガラス基板２ａとシリコン基板１ａ（後述）を陽極接合する際に、ドライフィルムのカスによってガラス基板２ａ及びシリコン基板１ａに欠損が生じることを防止することができる。

そして、再びガラス基板２ａに対して電解水を洗浄液として超音波洗浄を行う（図６（Ｄ））。このとき洗浄液として使用する電解水は、図６（Ａ）の工程と同様にｐＨが１１〜１２の強アルカリ性電解水を用いる。
図６（Ｄ）の電解水を用いた超音波洗浄の工程は、主に図６（Ｃ）のＯ₂アッシング工程におけるガラス基板２ａの搬送時に付着した大気中の異物などを除去することを目的としている。

最後に、再びガラス基板２ａを超純水を用いて超音波洗浄（リンス）する（図６（Ｅ））。
これにより、図６（Ｄ）の洗浄工程で電極１１等に付着した電解質をほぼ完全に除去することができ、電解質の堆積によって振動板４等のアクチュエータ部が駆動不良を起こすのを防止することができる。

図６に示すガラス基板２ａの洗浄工程を行うことにより、液滴吐出ヘッドの製造における歩留まりを飛躍的に向上させることができる。図６に示すガラス基板２ａの洗浄工程を行わなかった場合の液滴吐出ヘッドの歩留まりが８％程度であったのに対して、図６の示すガラス基板２ａの洗浄工程を行った場合の液滴吐出ヘッドの歩留まりは３８％程度であった。
なお本実施形態１では、図６（Ａ）から図６（Ｅ）の５つの洗浄工程を行っているが、例えば図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の工程を省略して図６（Ｃ）から図６（Ｅ）の洗浄工程のみを行うようにしてもよい。この場合、洗浄効果は上記のものよりも多少劣るが、洗浄工程を簡略化することができる。

図７及び図８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７及び図８は、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッドを製造する工程を示しており、特にキャビティ基板１となるシリコン基板１ａを製造する工程及びシリコン基板１ａとガラス基板２ａを接合してから液滴吐出ヘッドを製造する工程を示している。また図７及び図８は、主に吐出室５の長手方向の縦断面（図２（ａ）の断面）を示しているが、接点用凹部１０ｂの長手方向の縦断面（図２（ｂ）の断面）を示す場合はそれを明示する。さらに図７及び図８は、個々の液滴吐出ヘッドのチップとなる部分の周辺部を示している。

まず、例えば面方位が（１１０）で酸素濃度の低いシリコン基板１ａの片面を鏡面研磨し、厚さが２２０μｍのシリコン基板１ａを作製し、吐出室５等が形成される面の反対面にボロンドープ層４ａを形成する（図７（ａ））。具体的には、シリコン基板１ａ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し、この石英ボートを例えば縦型炉に入れる。そして縦型炉の内部を、温度が１０５０℃の窒素雰囲気にして７時間保持し、シリコン基板１ａにボロンを拡散させて、ボロンドープ層５０を形成する。このとき、シリコン基板１ａの投入温度を８００℃とし、温度を１０５０℃まで上げた後に、シリコン基板１ａの取出し時の温度も８００℃とする。これにより、シリコン基板１ａの酸素欠陥の成長速度が早い６００℃から８００℃の領域を素早く通過させることができ、酸素欠陥の成長を抑制することができる。

なお上記のボロン拡散の工程において、ボロンドープ層４ａの表面にＳｉＢ₂膜（図示せず）が形成されるが、温度が６００℃の酸素及び水蒸気雰囲気中で１時間３０分程度酸化することで、フッ酸水溶液でエッチング可能なＢ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂に化学変化させることができる。このようにＳｉＢ₂膜をＢ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂に化学変化させた後に、緩衝フッ酸溶液によってＢ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂をエッチングして除去する。

そして、例えばプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって厚さ０．１μｍのＴＥＯＳからなる絶縁膜４ｂをシリコン基板１ａのボロンドープ層４ａ側の面に形成する（図７（ｂ））。このときの絶縁膜４ｂの成膜条件は、例えば、温度３６０℃、高周波出力２５０Ｗ、圧力６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³／分（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³／分（１０００ｓｃｃｍ）である。
それから、ボロンドープ層４ａの形成された側の面に、等電位接点１５を形成するための開口部５０の形状にレジストをパターニングする。そしてシリコン基板１ａをエッチングすることにより開口部５０の部分の絶縁膜４ｂを除去する（図７（ｂ’））。なお図７（ｂ’）は、接点用凹部１０ｂの長手方向の縦断面（図２（ｂ）の断面）を示している。

次に、図７（ｂ’）に示されるシリコン基板１ａと図６に示す洗浄工程が終了したガラス基板２ａを陽極接合により接合して接合基板を形成する（図７（ｃ）、図７（ｃ’））。この陽極接合は、例えばシリコン基板１ａとガラス基板２ａを３６０℃に加熱した後に、シリコン基板１ａとガラス基板２ａの間に８００Ｖの電圧を印加して行う。なお、陽極接合の際にＩＴＯ等の損傷を防止するため例えば１０ｍＡ以上の電流が流れないようにするのが望ましい。この陽極接合の際に、開口部５０において等電位接点１５がキャビティ基板１のボロンドープ層４ａと接続されるようにする（図７（ｃ’）参照）。なお図７（ｃ’）は、接点用凹部１０ｂの長手方向の縦断面（図２（ｂ）の断面）を示している。
なおこの陽極接合の際に、電極用凹部１０ａと凹部３１は連通した状態で密閉されることとなる。

シリコン基板１ａとガラス基板２ａを陽極接合した後に、例えば研削加工によってシリコン基板１ａを厚さが６０μｍになるまで薄板化する。そして、例えば３２重量％の水酸化カリウム水溶液を用いてシリコン基板１ａを１０μｍエッチングし、研削加工の際に発生した加工変質層を除去する（図７（ｄ））。これにより、シリコン基板１ａの厚さは５０μｍとなる。なお図７（ｄ）のシリコン基板１ａの薄板化の工程は、すべてエッチングによって行うようにしてもよい。
それから、シリコン基板１ａの表面全体にプラズマＣＶＤによって厚さ１．５μｍのＴＥＯＳ膜５１を形成する（図８（ｅ））。このプラズマＣＶＤによるＴＥＯＳ膜５１の成膜条件は、例えば、温度３６０℃、高周波出力７００Ｗ、圧力３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³／分（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³／分（１０００ｓｃｃｍ）である。このＴＥＯＳ膜５１は、後の水酸化カリウム水溶液によるエッチングの際のエッチングマスクとなる。

そしてこのＴＥＯＳ膜５１に、吐出室５となる凹部５ａ、リザーバ７となる凹部７ａ及び電極取出し部を形成するためのレジストをシリコン基板１ａにパターニングし、例えば緩衝フッ酸溶液によって吐出室５となる凹部５ａの部分、リザーバ７となる凹部７ａの部分及び電極取出し部の部分のＴＥＯＳ膜５１をエッチング除去する。なおここで電極取出し部とは、端子部１３が露出している部分をいうものとする（図２（ｂ）参照）。
その後、シリコン基板１ａを３５重量％の水酸化カリウム水溶液で、吐出室５となる凹部５ａの部分及び電極取出し部を形成する部分の厚さが１０μｍになるまでエッチングして薄板化する。なおこのときリザーバ７となる凹部７ａの部分は、ＴＥＯＳ膜５１をハーフエッチングすることによりエッチングを遅らせている。
さらに、シリコン基板１ａを３重量％の水酸化カリウム水溶液でエッチングを行い、吐出室５となる凹部５ａとなる部分及び電極取出し部を形成する部分において、ボロンドープ層４ａによるエッチングストップが十分効くまでエッチングを続ける（図８（ｆ））。

ここでエッチングストップとは、エッチングされるシリコン基板１ａの表面から気泡が発生しなくなった状態をいうものとし、実際には気泡が発生しなくなるまでエッチングを行う。これにより吐出室５となる凹部５ａ、リザーバ７となる凹部７ａ及び電極取出し部の部分が形成されることとなる。
上記のように、２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を使用してエッチングを行うことにより、吐出室５の底壁である振動板４の面荒れを０．０５μｍ以下に抑えることができ、液滴吐出ヘッド１０の吐出性能を安定化することができる。なおここでは、振動板４の厚さを０．８μｍとしている。

それから、フッ酸水溶液を用いてシリコン基板１ａに形成されているＴＥＯＳ膜５１をすべて除去する。
その後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によってシリコン基板１ａの電極取出し部の部分を除去する（図８（ｇ））。このＲＩＥはドライエッチングの一種であり、例えば出力２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ₄流量３０ｃｍ³／分（３０ｓｃｃｍ）の条件で、シリコンマスクを用いて３０分行う。この際、ギャップの内部が大気解放される。

そして、エポキシ系樹脂等の封止材２２を電極取出し部の端部に沿って流し込み、振動板４と電極１１の間のギャップ（電極用凹部１０ａ）を封止する（図８（ｈ））。これによって振動板４と電極１１の間のギャップは、再び密封されることとなる。
それから、シリコン基板１ａにエポキシ系接着剤等を用いてノズル基板３を接着する（図８（ｉ））。
最後に、図３に示すダイシングライン１及びダイシングライン２に沿ってダイシングを行って個々のチップに分割することにより複数の液滴吐出ヘッドが完成する（図８（ｊ））。この工程では、ダイシングライン２に沿ってダイシングを行うことにより、等電位接点１５と電極１１の電気的接続が断たれる（図３参照）。なおこのダイシングの工程において、等電位接点１５も切断するようにしてもよい。

本実施形態１では、電極１１及び穴部１７が形成されたガラス基板２ａを電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、穴部１７を形成する際に生じたガラス片等の異物をガラス基板２ａからほぼ完全に除去することができるため、ガラス基板２ａとシリコン基板１ａを陽極接合する際に振動板４等に欠損が生じることを防止することができる。
また強アルカリ性電解水を洗浄液として超音波洗浄することにより、ガラス基板２ａ及びガラス片等の異物を負電荷に帯電させることができるため、ガラス片等の異物が再付着するのを防止することができる。
さらにガラス基板２ａに対して超純水を用いて超音波洗浄を行うことにより、ガラス基板２ａから強アルカリ性電解水をほぼ完全に除去することができ、振動板４等のアクチュエータ部が駆動不良を起こすのを防止することができる。
また酸素（Ｏ₂）プラズマによるアッシングを行うことで、穴部１７の形成の際に用いられるドライフィルムのカスを除去することができ、ガラス基板２ａとシリコン基板１ａを陽極接合する際にガラス基板２ａ及びシリコン基板１ａに欠損が生じることを防止することが可能となる。

実施形態２．
図９は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出装置の例を示した図である。図９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に示される液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドを備えている。実施形態１に示される液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、駆動安定性の高い液滴吐出ヘッドであるため、本実施形態２に係る液滴吐出装置１００は、安定性の高いものである。なお図９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が、実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は歩留まりが高いため、液滴吐出装置の製造についても歩留まりが高くなる。

本発明の実施形態１に示される液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、図９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。
また本発明の実施形態１に係る静電アクチュエータの製造方法は、液滴吐出ヘッドの製造だけでなく、マイクロポンプ、静電容量型圧力センサ、光ＭＥＭＳデバイスなどの他のデバイスの製造にも用いることができる。このようなデバイスについては、例えば特開２００４−２４５７５３号公報等を参照されたい。

なお本発明に係る静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法並びにデバイスの製造方法は、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。例えば図６に示す洗浄工程は、すべて行う必要はなく、途中まで行うようにしてもよい。また穴部１７は、必ずしも液滴を供給するためのものでなくてもよい。

本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した分解斜視図。 図１に示す液滴吐出ヘッドの縦断面図。 電極基板となるガラス基板をシリコン基板の接合される側から見た図。 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。 図４の続きの製造工程を示す縦断面図。 ガラス基板の洗浄工程の流れを示すフローチャート。 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。 図７の続きの製造工程を示す縦断面図。 本発明の実施形態２に係る液滴吐出装置の例を示した図。

符号の説明

１ キャビティ基板、２ 電極基板、３ ノズル基板、４ 振動板、５ 吐出室、７ リザーバ、１０ａ 電極用凹部、１０ｂ 接点用凹部、１１ 電極、１２ リード部、１３ 端子部、１５ 等電位接点、１７ 穴部、２０ ノズル、２１ オリフィス、２２ 封止材、２３ 発振回路、１００ 液滴吐出装置。

Claims (14)

1. ガラス基板の表面に電極を形成する工程と、
   前記ガラス基板の電極が形成されていない部分に穴部を形成する工程と、
   前記電極及び前記穴部が形成されたガラス基板を電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程と、
   前記電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程と
   を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
2. 前記ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、前記電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板を、超純水を用いて超音波洗浄する工程を有することを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータの製造方法。
3. 前記ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、前記超純水を用いて超音波洗浄されたガラス基板に、酸素プラズマによるアッシングを行う工程を有することを特徴とする請求項２記載の静電アクチュエータの製造方法。
4. 前記ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、前記酸素プラズマによるアッシングが行われたガラス基板を、再び電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程を有することを特徴とする請求項３記載の静電アクチュエータの製造方法。
5. 前記ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、再び電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板を、さらに超純水を用いて超音波洗浄する工程を有することを特徴とする請求項４記載の静電アクチュエータの製造方法。
6. ガラス基板の表面に電極を形成する工程と、
   前記ガラス基板の電極が形成されていない部分に穴部を形成する工程と、
   前記電極及び前記穴部が形成されたガラス基板に酸素プラズマによるアッシングを行う工程と、
   前記酸素プラズマによるアッシングが行われたガラス基板を、電解水を洗浄液として超音波洗浄する工程と、
   前記電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程と
   を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
7. 前記ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の前に、前記電解水を洗浄液として超音波洗浄されたガラス基板を、超純水を用いて超音波洗浄する工程を有することを特徴とする請求項６記載の静電アクチュエータの製造方法。
8. 前記電極を、ＩＴＯによって形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
9. 前記穴部を、サンドブラスト法を用いて形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
10. 前記超音波洗浄の洗浄液として、ｐＨが１１〜１２の強アルカリ性電解水を用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
11. 前記ガラス基板をシリコン基板と陽極接合する工程の後に、前記シリコン基板をエッチング加工することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッド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。
13. 請求項１２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。
14. 請求項１〜１１のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。
    

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