JP2008099387A - 静電アクチュエータの製造方法および液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動安定性および駆動耐久性に優れた静電アクチュエータの製造方法および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】可動電極５を有する第１の基板１と、前記可動電極に対向配置される固定電極８を有する第２の基板２とを備え、前記可動電極５あるいは前記固定電極８の少なくとも一方の対向面に絶縁膜９を形成後、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合して形成される静電アクチュエータ１２の製造方法において、前記絶縁膜９として、シランガスを原料ガスとして用い、酸素プラズマ発生部と、酸素プラズマとシランガスとが反応する反応部とを分離した構成のプラズマＣＶＤ法を用いて、シリコン酸化膜を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電駆動方式のインクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエータの製造方法および液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。

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静電駆動方式のインクジェットヘッドが知られている。静電駆動方式のインクジェットヘッドは、一般に、ガラス基板上に形成された個別電極（固定電極）と、この個別電極に所定のギャップを介して対向配置されたシリコン製の振動板（可動電極）とから構成される静電アクチュエータ部を備えている。そして、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、上記静電アクチュエータ部に静電気力を発生させることにより吐出室に圧力を加えて、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。

従来の静電アクチュエータにおいては、アクチュエータの絶縁膜の絶縁破壊や短絡を防止して駆動の安定性と駆動耐久性を確保するため、振動板や個別電極の対向面に絶縁膜が形成されている。絶縁膜には、一般にシリコンの熱酸化膜が使用されている。その理由としては製造プロセスの簡便さや、絶縁膜特性がシリコン熱酸化膜は優れているという理由からである。しかし、シリコン熱酸化膜は、その適用がシリコン基板に限られるという適用上の問題がある。

一方、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとするシリコン酸化膜を絶縁膜として振動板の対向面に形成する静電アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、振動板側の片方だけに絶縁膜を形成するのでは誘電体の絶縁膜内に残留電荷が生じてアクチュエータの駆動安定性や駆動耐久性が低下することから、振動板側と個別電極側の両方に絶縁膜を形成する静電アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２では、振動板側に熱酸化膜を、個別電極側にスパッタ法によりシリコン酸化膜を形成するものであり、特許文献３では、振動板および個別電極の両電極を共にシリコン基板で構成し、振動板側だけでなく、個別電極側にも熱酸化膜からなる絶縁膜を形成し、さらにシリコン基板の接合面には接合強度の低下を回避するべく絶縁膜を設けない構成とするものである。しかし、シリコン基板はガラス基板よりも高価であり、コスト高になる問題がある。

特開２００２−１９１２９号公報 特開平８−１１８６２６号公報 特開２００３−８０７０８号公報

製造コストの低減を図るために、固定電極をガラス基板上に形成し、その固定電極上に絶縁膜を形成する場合、絶縁膜は４００℃程度の低温で成膜する必要がある。低温でシリコン酸化膜を形成する一般的な方法としては以下の方法が知られている。
（１）スパッタ法
（２）ＴＥＯＳを原料ガスに用いるプラズマＣＶＤ法
（３）シランを原料ガスに用いるプラズマＣＶＤ法

しかし、スパッタ法で作製したシリコン酸化膜は、絶縁耐圧が低く、アクチュエータの絶縁破壊を防止するためには、膜厚を厚くする必要がある。したがって、静電アクチュエータの絶縁膜としてスパッタ法を用いたシリコン酸化膜では、絶縁耐圧とアクチュエータ実効電界がトレードオフとなり、静電アクチュエータに用いる絶縁膜としてはふさわしくない。

一方、プラズマＣＶＤ法により原料ガスにＴＥＯＳを用いて成膜するシリコン酸化膜（便宜上、「ＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂膜」と略記する）は優れた電気特性を示し、一般的に広く用いられている。しかしながら、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂膜は原料ガスの分解副生成物として、いわゆるカーボン成分が膜に混入し、絶縁膜の電気特性に影響を及ぼすことが一般的に知られている。またプラズマを用いるため、電極のプラズマダメージにより電極と絶縁膜の界面の電気特性が悪化するという課題がある。

シランを原料ガスに用いるプラズマＣＶＤ法では、カーボン成分が膜に混入しないものの、電気特性はＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂膜に劣る。この原因としてはＳｉＯ₂膜の膜質がＴＥＯＳ−ＣＶＤによるＳｉＯ₂膜よりも劣ることが考えられる。
絶縁膜の電気特性に影響を与える因子としては、バルク絶縁膜特性、電極のプラズマダメージ、あるいは電極と絶縁膜の界面相互作用等がある。ここで薄膜の絶縁膜を形成する場合は、上記因子のうち、電極のプラズマダメージ、電極と絶縁膜の界面相互作用の影響が非常に大きい。

本発明は、上記のような課題に鑑み、駆動安定性および駆動耐久性に優れた静電アクチュエータの製造方法および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。

前記課題を解決するため、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、可動電極を有する第１の基板と、前記可動電極に対向配置される固定電極を有する第２の基板とを備え、前記可動電極あるいは前記固定電極の少なくとも一方の対向面に絶縁膜を形成後、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合して形成される静電アクチュエータの製造方法において、前記絶縁膜として、シランガスを原料ガスとして用い、酸素プラズマ発生部と、酸素プラズマとシランガスとが反応する反応部とを分離した構成のプラズマＣＶＤ法を用いて、シリコン酸化膜を形成するものである。
これにより、電極表面に対するプラズマダメージの少ないシリコン酸化膜の絶縁膜を形成できるので、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂膜に比べて駆動安定性および駆動耐久性に優れた静電アクチュエータを製造することができる。

ここで、前記プラズマＣＶＤ法は、前記酸素プラズマ発生部と、前記反応部とを反応ガス導入部を介して分離した構成のシャワー型プラズマＣＶＤ装置を使用することが望ましい。
シャワー型プラズマＣＶＤ装置を使用すれば、酸素プラズマとシランガスとが反応部にシャワー状に供給されるため、電極表面のプラズマダメージを減少させることができる。

また、絶縁性能を向上させるために、前記絶縁膜を多層構造で形成することもできる。この場合において、前記多層構造の絶縁膜は、下層部に酸化シリコンよりも比誘電率の高い誘電体層を、表層部に前記シリコン酸化膜を形成することもできる。
酸化シリコンよりも比誘電率の高い誘電体層、すなわちＨｉｇｈ−Ｋ（高誘電率ゲート絶縁膜）材と呼ばれる誘電体層を形成することにより、静電アクチュエータの絶縁性および動作特性を向上させることができる。その反面、Ｈｉｇｈ−Ｋ材は、陽極接合が可能なように親水化することが困難で、接合強度の確保が難しいため、下層部をＨｉｇｈ−Ｋ材とし、表層部は前記シリコン酸化膜の絶縁膜として、静電アクチュエータの駆動の安定性および駆動耐久性の向上と接合強度の確保の両立を図る。

また、前記可動電極と前記固定電極との間に形成されるギャップ内の水分を除去する水分除去工程を有するものとする。これによって、ギャップ内、つまり静電アクチュエータ内部の絶縁膜上に水分が存在することはないので、静電気力により可動電極が固定電極に吸着したままの状態となることを防止することができる。また、この水分除去工程後、前記ギャップの開放端部を窒素雰囲気下で気密封止を行うことが望ましい。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有する第３の基板と、前記第３の基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成された第１の基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板に所定のギャップを介して対向配置される個別電極が形成された第２の基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を有するものである。
これにより、信頼性の高い、液滴吐出特性に優れた液滴吐出ヘッドを安価に製造することができる。

（液滴吐出ヘッドの全体構成）
まず、本発明の製造方法を説明する前に、本発明の製造方法により製造される液滴吐出ヘッドの全体構成について説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、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方式のインクジェットヘッドをとりあげて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限られるものではなく、４枚の基板を積層した４層構造のものや、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型のものなどにも同様に適用することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は組立状態における図１の略右半分の構成を示すインクジェットヘッドの断面図、図３は図２のＡ部の拡大断面図、図４は図２のａ−ａ拡大断面図、図５は図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。

本実施の形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１から図５に示すように、以下に説明する構造を持つ３枚の基板１、２、３を貼り合わせることにより構成されている。なお、このインクジェットヘッド１０は１個につきノズル孔４が２列に形成されたヘッド構成となっているが、当該ヘッド部分はノズル孔４の列が１列のものであっても良い。またノズル孔４の数は制限されない。

中間の第１の基板１は、キャビティ基板とも呼ばれ、単結晶のシリコン基板からなり、その表面には複数の流路となる溝もしくは凹部がエッチングにより形成されている。個々の流路には、底部を振動板（可動電極）５とする吐出室６となる凹部１１が形成されている。また、各流路に共通に連通するリザーバ７となる凹部１３が形成される。

第１の基板１の下面に接合される第２の基板２は、電極基板もしくは電極ガラス基板とも呼ばれ、ガラス基板を用いて形成されている。第２の基板２は第１の基板１と陽極接合により接合されるので、剥離のない接合強度を確保するために、熱膨張係数がシリコンのそれに近いホウ珪酸系ガラスが一般に用いられている。
第２の基板２の表面には、一般にＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極（固定電極）８が形成されている。各個別電極８は上記振動板５と対向する位置にエッチングにより形成された凹部２１内に形成されている。振動板５と個別電極８とは所定の間隔（ギャップ長という）Gを隔てて対向配置される。そしてさらに、絶縁破壊や短絡を防止するために、ここでは一方の各個別電極８の対向面（表面）に絶縁膜９として、シランガス（ＳｉＨ₄）を原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）が形成されている。この振動板５と個別電極８および絶縁膜９とにより静電アクチュエータ部１２が構成されている。

この静電アクチュエータ部１２における実質的なギャップ長Ｇは絶縁膜９と個別電極８間の距離となる。本実施の形態では、ＳｉＯ₂膜の厚さを１５０ｎｍとし、ギャップ長Ｇを２００ｎｍとしている。また、ＩＴＯからなる個別電極８の厚さは１００ｎｍとしている。したがって、凹部２１は４５０ｎｍの深さでエッチングされることになる。

第２の基板２には上記リザーバ７の底部を貫通して連通するインク供給孔２２が形成されている。インク供給孔２２は図示しないインクタンクに接続されている。また、振動板５と個別電極８との間に形成されるギャップの開放端部はエポキシ樹脂等による封止材１６で気密に封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。

第１の基板１の上面に接合される第３の基板３は、ノズル基板とも呼ばれ、単結晶のシリコン基板からなり、エッチングにより上記の吐出室６に連通し第３の基板３に対し垂直に貫通するように形成されたノズル孔４と、吐出室６とリザーバ７とを連通させるように下面に細溝状に形成された供給口３１と、リザーバ７部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部３２とを有する構成となっている。ノズル孔４は、径の小さい噴射口部とこれより径の大きい導入口部とを同軸状に２段に構成することにより、インク滴の直進性を向上させることができる。

また、上記第１の基板１および第３の基板３の後端部は、図１から図５に示すように、エッチングにより開口された電極取り出し部１４となっており、電極取り出し部１４の形状は、平面視で略コ字状の開口部を有するものとなっている。そして、第２の基板２上に形成された個別電極８の端子部８ａが電極取り出し部１４において露出するように形成されている。また、第１の基板１の上面の後端部において片側もしくは両側に金属膜からなる共通電極１５が形成されている。そして、静電アクチュエータ部１２の駆動手段として、振動板５と個別電極８との間にパルス電圧を印加するためのドライバＩＣ等の駆動制御回路２０が設けられ、この駆動制御回路２０が搭載されたフレキシブル配線基板（ＦＰＣ、図示せず）が各個別電極８の端子部８ａと共通電極１５とに例えば導電性接着剤を用いて接続される。

次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路２０により個別電極８と第１の基板１の共通電極１５の間にパルス電圧を印加すると、振動板５は個別電極８側に引き寄せられて吸着し、吐出室６内に負圧を発生させて、リザーバ７内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板５は離脱して、その復元力によりインクをノズル孔４から押し出し、インク滴を吐出する。

その際、振動板５は絶縁膜（ＳｉＯ₂膜）９を介して個別電極８に吸着する。本実施の形態では、後述するようにいわゆるシャワー型のプラズマＣＶＤ装置を用いてシランガスから薄膜のＳｉＯ₂膜を各個別電極８上に形成しているので、電極表面のプラズマダメージが極小化され、薄膜絶縁膜の電気特性を向上させることができる。そのため、振動板５が個別電極８に吸着したときの放電による静電アクチュエータ部１２の絶縁破壊を防止できるとともに、常に一定の振動板変位量を長期間安定して保持することができる。
したがって、このインクジェットヘッド１０は、上記のように構成された静電アクチュエータ部１２を備えているので、静電アクチュエータ部１２を微小化しても駆動耐久性および駆動安定性に優れ、高速駆動および高密度化が可能となる。

また、駆動耐久性の実験によると、インク重量が１０％低下するまでのショット数は、ＴＥＯＳの場合２億ショットであるのに対して、シランガスの場合８億ショットと大幅に向上する。

（インクジェットヘッドの製造方法）
次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法の一例を図６から図９を参照して概要を説明する。図６はインクジェットヘッド１０の製造工程の概略の流れを示すフローチャート、図７は第２の基板２の製造工程の概要を示す断面図、図８はインクジェットヘッド１０の製造工程の概要を示す断面図、図９はこの製造工程において絶縁膜（ＳｉＯ₂膜）の形成のために使用するシャワー型プラズマＣＶＤ装置５０の構成図である。

図６において、ステップＳ１とＳ２は第２の基板（電極基板）２の製造工程を示すものであり、ステップＳ３は第１の基板（キャビティ基板）１の元になるシリコン基板の製造工程を示すものである。

（１）第２の基板２の製造工程
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板２００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸水溶液によってエッチングすることにより所望の深さの凹部２１を形成する（図７（ａ））。なお、この凹部２１は個別電極８の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極８ごとに複数形成される。
次に、例えば、スパッタ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を１００ｎｍの厚さで形成し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極８となる部分以外をエッチング除去して、凹部２１の内部に個別電極８を形成する（図６のＳ１、図７（ｂ））。

次に、個別電極８の絶縁膜９として、シランガス（ＳｉＨ₄）を原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりＳｉＯ₂膜を例えば１５０ｎｍの厚さでガラス基板２００の表面全体に形成する。このとき、図９に示すようなシャワー型のプラズマＣＶＤ装置５０を使用してＳｉＯ₂膜を成膜する。

ここで、図９を参照して上記シャワー型のプラズマＣＶＤ装置５０の構成を概略説明する。本装置５０は、プラズマ発生部５１と反応部５２とを反応ガス導入部５３を介して分離した構成となっている。プラズマ発生部５１には酸素ガスを導入し、電極５４にＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を供給して酸素プラズマを発生させる。反応ガス導入部５３には、シランガス（ＳｉＨ₄）を導入し、シランガスを吹出孔５５より反応部５２内にシャワー状に供給するようになっている。また、プラズマ発生部５２で生成された酸素プラズマは反応ガス導入部５３を貫通する貫通孔５６より反応部５２内にシャワー状に供給され、反応部５２において酸素プラズマとシランガスとが反応することにより、サセプター５７上に載置された基板５８上に、プラズマダメージの少ない均一なＳｉＯ₂膜を形成する。なお、このときの成膜条件は、ＳｉＨ₄ガス流量：５ｓｃｃｍ、酸素ガス流量：３００ｓｃｃｍ、プラズマ生成条件：ＲＦ １３．５６ＭＨｚ、基板温度：３００℃とした。

次にこのＳｉＯ₂膜をフォトリソグラフィーによりパターニングし、ＣＦ₄を用いたＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより個別電極８となる部分以外をエッチング除去することにより、個別電極８上にＳｉＯ₂膜を形成する。その後、レジストを剥離する。ついで、ブラスト加工等によってインク供給孔２２となる孔２２ａを形成する（図６のＳ２、図７（ｃ））。
以上により、第２の基板（電極基板）２が作製される。

（２）第１の基板１の製造工程
第１の基板１は上記により作製された第２の基板２にシリコン基板１００を陽極接合してから作製される。

まず、例えば厚さが２８０μｍの両面研磨されたシリコン基板の片面全面に、例えば厚さが０．８μｍのボロン拡散層１０１を形成したシリコン基板１００を作製する（図６のＳ３、図８（ａ））。
次に、以上により作製されたシリコン基板１００を上記第２の基板２上にアライメントして陽極接合する（図６のＳ４、図８（ｂ））。

次に、この接合済みシリコン基板１００の表面全面を研磨加工して、厚さを例えば５０μｍ程度に薄くし（図６のＳ５、図８（ｃ））、さらにこのシリコン基板１００の表面全面をウエットエッチングによりライトエッチングして加工痕を除去する（図６のＳ６）。

次に、薄板に加工された接合済みシリコン基板１００の表面にフォトリソグラフィーによってレジストパターニングを行い（図６のＳ７）、水酸化カリウム水溶液によるウエットエッチングによってインク流路溝を形成する（図６のＳ８）。これによって、吐出室６となる凹部１１、リザーバ７となる凹部１３および電極取り出し部１４となる凹部１７が形成される（図８（ｄ））。その際、ボロン拡散層１０１の表面でエッチングストップがかかるので、振動板５の厚さをボロン拡散層１０１の厚みとして高精度に形成することができるとともに、表面荒れを防ぐことができる。

次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、凹部１７の底部を除去して電極取り出し部１４を開口し、さらに個別電極８の端子部８ａ上のＳｉＯ₂膜をＩＣＰドライエッチングにより除去して端子部８ａを露出させた後（図８（ｅ））、静電アクチュエータの内部に付着している水分を除去する（図６のＳ９）。水分除去はこのシリコン基板を例えば真空チャンバ内に入れ、窒素雰囲気にして行う。そして、所要時間経過後、窒素雰囲気下でギャップ開放端部にエポキシ樹脂等の封止材１６を塗布して気密に封止する（図６のＳ１０、図８（ｆ））。このように静電アクチュエータ内部（ギャップ内）の付着水分を除去した後、気密封止することによって、静電アクチュエータの駆動耐久性を向上させることができる。
また、マイクロブラスト加工等により凹部１３の底部を貫通させてインク供給孔２２を形成する。さらに、インク流路溝の腐食を防止するため、このシリコン基板の表面にプラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜からなるインク保護膜（図示せず）を形成する。また、シリコン基板上に金属からなる共通電極１５を形成する。
以上の工程を経て第２の基板２に接合されたシリコン基板１００から第１の基板（キャビティ基板）１が作製される。

（３）第３の基板３の接合
その後、この第１の基板１の表面上に、予めノズル孔４等が形成された第３の基板（ノズル基板）３を接着により接合する（図６のＳ１１、図８（ｇ））。そして最後に、ダイシングにより個々のヘッドチップに切断すれば、上述したインクジェットヘッド１０の本体部が完成する（図６のＳ１２）。

本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、シャワー型プラズマＣＶＤ装置５０を使用してシランガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜の絶縁膜９を個別電極８上に形成するため、個別電極８表面のプラズマダメージを減少させることができる。そのため、駆動安定性および駆動耐久性に優れた静電アクチュエータ部１２を備えたインクジェットヘッドを安価に製造することができる。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１１は図１０のＢ部の拡大断面図、図１２は図１０のｂ−ｂ拡大断面図である。
本実施の形態における静電アクチュエータ部１２は、実施の形態１の場合とは反対に、振動板５側の対向面、すなわち第１の基板１の第２の基板２と接合する側の対向面全面に、前述したとおりのシランガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜の絶縁膜９を形成する構成である。
このように、ＳｉＯ₂膜の絶縁膜９は少なくとも振動板５または個別電極８のいずれか一方の対向面に形成されていればよい。もちろん振動板５と個別電極８の両方に形成してもよい。膜厚については、ＳｉＯ₂膜の膜厚は１５０ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。個別電極８は１００ｎｍの厚さである。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応部分には同一符号を付して説明は省略する。

本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造方法は下記の点以外は基本的に実施の形態１と同様である。すなわち、図８（ａ）において、シリコン基板１００のボロン拡散層１０１の下面全体に、シャワー型プラズマＣＶＤ装置５０を使用してシランガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜の絶縁膜９を形成し、このシリコン基板１００を図７（ａ）のように個別電極８が形成されたガラス基板２００上に陽極接合する。その後は図８（ｂ）〜（ｇ）の工程を経てインクジェットヘッド１０を作製すればよい。

本実施の形態の製造方法によれば、実施の形態１と同様の効果を有するインクジェットヘッド１０が得られることに加えて、シリコン基板１００の接合面全体にＳｉＯ₂膜の絶縁膜９を形成するので、絶縁膜９に対するパターニング工程が不要になり、製造工程を簡略化できるという利点がある。

実施の形態３．
図１３は本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１４は図１３のＣ部の拡大断面図、図１５は図１３のｃ−ｃ拡大断面図である。
本実施の形態における静電アクチュエータ部１２は、第１の基板１の第２の基板２と接合する側の対向面全面にシリコン熱酸化膜（熱酸化ＳｉＯ₂）からなる絶縁膜（第２の絶縁膜）１７を形成し、個別電極８側の対向面には実施の形態１と同様にＳｉＯ₂膜の絶縁膜９を形成する構成である。すなわち、絶縁膜の構成を、振動板５側はシリコン熱酸化膜とし、個別電極８側は前述のようにシランガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＯ₂膜の絶縁膜（第１の絶縁膜）９とする組み合わせである。膜厚については、絶縁膜９を３０ｎｍ、シリコン熱酸化膜の絶縁膜１７を８０ｎｍとし、ギャップ長Ｇは２００ｎｍとしている。個別電極８は１００ｎｍの厚さである。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応部分には同一符号を付して説明は省略する。

本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造方法では、図８（ａ）において、基板全面にシリコン熱酸化膜の絶縁膜１７を形成したシリコン基板１００を使用すればよく、その後は実施の形態１と同様に図８（ｂ）〜（ｇ）の工程を経てインクジェットヘッド１０を作製することができる。

本実施の形態の製造方法によれば、実施の形態１と同様の効果を有するインクジェットヘッド１０が得られることに加えて、振動板５側に膜の特性が優れたシリコン熱酸化膜を形成するため、個別電極８側の絶縁膜９を薄くしてもよいという利点がある。

実施の形態４．
図１６は本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１７は図１６のＤ部の拡大断面図である。
本実施の形態では、振動板５側の第２の絶縁膜１７を多層構造の絶縁膜とする構成である。個別電極８側は実施の形態１と同様にＳｉＯ₂膜の絶縁膜９とするものである。多層構造の絶縁膜としては、例えば、アルミナに代表される、いわゆるＨｉｇｈ−Ｋ材と呼ばれる酸化シリコンよりも比誘電率の高い誘電材料を絶縁膜として用いる。しかしこの場合、アルミナ等のＨｉｇｈ−Ｋ材は、シリコン酸化膜と異なり、絶縁膜表面の親水化が困難であり、陽極接合の接合強度が低下するなどの問題がある。
そこで、本実施の形態における静電アクチュエータ部１２は、第１の基板１の第２の基板２と接合する側の対向面全面にＨｉｇｈ−Ｋ材からなる絶縁膜としてアルミナ誘電体層１７ｂを形成し、更にその上に親水化が容易で陽極接合が容易なＳｉＯ₂膜１７ａを形成する構成である。すなわち、Ｈｉｇｈ−Ｋ材を用いる場合、下層部はＨｉｇｈ−Ｋ材の誘電体層、表層部はＳｉＯ₂膜とする。このＳｉＯ₂膜１７ａは、前述のようにシランガスを原料ガスとして用い、かつプラズマダメージを少なくするプラズマＣＶＤ法により形成する。膜厚については、アルミナ誘電体層１７ｂを６０ｎｍ、ＳｉＯ₂膜１７ａを３０ｎｍ、絶縁膜９を３０ｎｍとし、ギャップ長Ｇは２００ｎｍとしている。個別電極８は１００ｎｍの厚さである。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応部分には同一符号を付して説明は省略する。

また、Ｈｉｇｈ−Ｋ材としては、上記のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）のほかに、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₃）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、ジルコニウムシリケート（ＺｒＳｉＯ）、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）、ジルコニウムアルミネート（ＺｒＡｌＯ）、窒素添加ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯＮ）等を挙げることができ、その中でも膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等を考慮した場合、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₃）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）を使用することが望ましい。

本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造方法では、図８（ａ）において、シリコン基板１００のボロン拡散層１０１側の下面全面に、スパッタ法によりアルミナ誘電体層１７ｂを形成し、更にその上にプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１７ｂを形成したシリコン基板１００を使用すればよく、その後は実施の形態１と同様に図８（ｂ）〜（ｇ）の工程を経てインクジェットヘッド１０を作製することができる。

このように、本実施の形態では、振動板５側の絶縁膜１７がアルミナに代表されるＨｉｇｈ−Ｋ材とシリコン酸化膜の多層構造となっているので、静電アクチュエータの駆動特性の向上、駆動耐久性の向上、および第１の基板１と第２の基板２の接合強度の確保が可能となる。したがって、高速駆動、小型高密度化に十分に対応し得るインクジェットヘッドを得ることができる。

なお、個別電極８側についても絶縁膜を多層構造にすることができる。この場合は、個別電極８上にアルミナに代表されるＨｉｇｈ−Ｋ材の高誘電体層を形成し、その上にＳｉＯ₂膜の絶縁膜９を形成する。また、上述の絶縁膜の多層構造は、振動板５または個別電極８のいずれか一方の対向面に設ければ十分である。

上記の実施の形態では、静電アクチュエータおよびインクジェットヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施の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、本発明の静電アクチュエータは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部などにも利用することができる。また、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。

例えば、図１８は本発明のインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの概要を示すものである。
このインクジェットプリンタ５００は、記録紙５０１を副走査方向Ｙに向けて搬送するプラテン５０２と、このプラテン５０２にインクノズル面が対峙しているインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０を主走査方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ５０３と、インクジェットヘッド１０の各インクノズルにインクを供給するインクタンク５０４とを有している。
したがって、高解像度、高速駆動のインクジェットプリンタを実現できる。

本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。 図１の略右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図。 図２のＡ部の拡大断面。 図２のａ−ａ拡大断面図。 図２のインクジェットヘッドの上面図。 インクジェットヘッドの製造工程の概略の流れを示すフローチャート。 電極基板の製造工程の概要を示す断面図。 インクジェットヘッドの製造工程の概要を示す断面図。 シャワー型プラズマＣＶＤ装置の概略構成図。 本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図。 図１０のＢ部の拡大断面図。 図１０のｂ−ｂ拡大断面図。 本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図。 図１３のＣ部の拡大断面図。 図１３のｃ−ｃ拡大断面図。 本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの概略断面図。 図１６のＤ部の拡大断面図。 インクジェットプリンタの概略斜視図。

符号の説明

１ 第１の基板、２ 第２の基板、３ 第３の基板、４ ノズル孔、５ 振動板（可動電極）、６ 吐出室、７ リザーバ、８ 個別電極（固定電極）、９ 絶縁膜、１０ インクジェットヘッド、１１ 凹部、１２ 静電アクチュエータ部、１３ 凹部、１４ 電極取り出し部、１５ 共通電極、１６ 封止材、１７ 第２の絶縁膜、１７ａ ＳｉＯ₂膜、１７ｂ アルミナ誘電体層、２０ 駆動制御回路（駆動手段）、２１ 凹部、２２ インク供給孔、５０ シャワー型プラズマＣＶＤ装置、５１ プラズマ発生部、５２ 反応部、５３ 反応ガス導入部、１００ シリコン基板、２００ ガラス基板。

Claims (7)

1. 可動電極を有する第１の基板と、前記可動電極に対向配置される固定電極を有する第２の基板とを備え、前記可動電極あるいは前記固定電極の少なくとも一方の対向面に絶縁膜を形成後、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合して形成される静電アクチュエータの製造方法において、
   前記絶縁膜として、シランガスを原料ガスとして用い、酸素プラズマ発生部と、酸素プラズマとシランガスとが反応する反応部とを分離した構成のプラズマＣＶＤ法を用いて、シリコン酸化膜を形成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. 前記プラズマＣＶＤ法は、前記酸素プラズマ発生部と、前記反応部とを反応ガス導入部を介して分離した構成のシャワー型プラズマＣＶＤ装置を使用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. 前記絶縁膜が多層構造で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の静電アクチュエータの製造方法。
4. 前記多層構造の絶縁膜は、下層部に酸化シリコンよりも比誘電率の高い誘電体層が、表層部に前記シリコン酸化膜が形成されてい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. 前記可動電極と前記固定電極との間に形成されるギャップ内の水分を除去する水分除去工程を有す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静電アクチュエータの製造方法。
6. 前記水分除去工程後、前記ギャップの開放端部を窒素雰囲気下で気密封止を行うことを特徴とする請求項５記載の静電アクチュエータの製造方法。
7. 液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有する第３の基板と、前記第３の基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成された第１の基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板に所定のギャップを介して対向配置される個別電極が形成された第２の基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、請求項１乃至６のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

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