JP4479206B2 - アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、加わった力により動作部分が変位する微細加工素子、動作部分となる被駆動部を駆動させて仕事をさせるアクチュエータ、液滴吐出ヘッド等の製造方法等に関するものである。特に動作部分と接触する部位との間の貼り付き等を防止するためのものである。そして、上記の液滴吐出ヘッドを用いて構成した、カラーフィルタや電界発光素子による表示パネル等の製造装置等に関するものである。

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、例えばモータ、センサ、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）、光フィルタ、振動素子等がある。

ここで、その一例として液滴吐出ヘッドに関して説明する。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の記録をするものである。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。

液滴吐出ヘッドの中で、流路の一部に液体を溜めておく吐出室を備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底壁とする。この壁は他の壁とも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）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。振動板を変位させる力として、例えば駆動部となる電極と振動板との間に発生する静電力を利用している。

ここで、静電力を利用した振動板等の素子においては、変位する動作部分の表面に水分等が付着すると、水等の極性分子が帯電して静電吸引特性が低下するおそれがある。また、極性分子が相互に水素合し、動作部分（振動板）が他の部材（電極）と貼り付いてしまって、その動作が不能となることがある。もちろん静電力以外の力を利用して動作（駆動）する場合でも水分の付着は好ましくない。そこで、振動板等の動作部分表面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等で疎水化した静電アクチュエータ等が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１０−１８１０２８号公報（４〜５ページ、図１）

上記のアクチュエータは、動作部分表面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等で疎水化を図っている。近年の微小液滴化や、印刷処理能力の向上、多様化する、アプリケーションに対して、更に効率良く疎水化処理を行い、より安定した静電吸引特性の確保に対する要求があった。また、長寿命化に対する要望も高まってきた。加えて、容量性のセンサとして応用するために、静電容量の安定化を図る必要も生じてきた。

そこで、本発明はこのような問題を解決するため、動作部分の表面の疎水化の処理を効率よく、短時間で安定して行えるような方法等を得る。また、その疎水化処理を行って製造した、疎水効果の高い液滴吐出ヘッド、アクチュエータをはじめとする微細加工素子を得る。そして、得られた液滴吐出ヘッドを用いて、記録（印刷）する記録装置、生体分子等を吐出してマイクロアレイを製造する装置等を得ることを目的とする。

本発明に係るアクチュエータの製造方法は、相対変位可能な被駆動部と、被駆動部と一定の間隔で対向配置され、被駆動部を相対変位させる駆動部とを少なくとも有するアクチュエータに対し、少なくとも被駆動部の駆動部と対向する側に形成したシリコン酸化膜をＲＣＡ洗浄する工程と、ＲＣＡ洗浄した部分をイソプロピルアルコールですすぐ工程と、被駆動部と駆動部とで形成される空間に１−オクタデセンを含む気体を充填させる工程と、アクチュエータを加熱して１−オクタデセンと水酸基とをラジカル反応させる工程と、１−オクタデセンを含む気体の雰囲気中又は雰囲気から取り出した直後に空間を封止する工程とを有する。

本発明においては、アクチュエータの製造方法において、被駆動部と駆動部とで形成される空間に１−オクタデセンを含む気体を充填させ、ラジカル反応をさせて少なくとも被駆動部に疎水化処理を行った後に、気体の雰囲気中又は雰囲気から取り出した直後に空間を封止する。したがって、疎水化処理により被駆動部に水分が付着せず、被駆動部が水分に影響されないアクチュエータを製造することができる。特に被駆動部が静電力で駆動している、水に極性が発生することによる貼り付きを防止し、アクチュエータの長寿命化が図れる。また、その製造工程において、塩酸、アンモニア等の不要な生成物が発生しないので、設備及び処理の簡素化、処理時間の短縮化が図れる。また、気体で処理するので、ラジカル反応の処理から連続した状態で空間を封止することができる。更に、オレフィン系炭化水素をアクチュエータ内に適当な濃度で残留させて気密封止を行うので、駆動中に失われる疎水性を、化学平衡の作用によって、補修して維持することができ、更に、アクチュエータ又はセンサの長寿命化が図れる。

また、本発明においては、被駆動部と駆動部との間に１−オクタデセンを充填させる前に、少なくとも被駆動部の駆動部と対向する側に形成したシリコン酸化膜をＲＣＡ洗浄し、イソプロピルアルコールですすぐことで、膜に対して水素終端を行わせることができ、陽極接合時において、その結合を強固にすることができ、また、ラジカル反応前の膜を安定させることができる。

また、本発明に係るアクチュエータの製造方法は、相対変位可能な被駆動部と、被駆動部と一定の間隔で対向配置され、被駆動部を相対変位させる駆動部とを少なくとも有するアクチュエータに対し、少なくとも被駆動部の駆動部と対向する側に形成したシリコン酸化膜をＲＣＡ洗浄する工程と、ＲＣＡ洗浄した部分をイソプロピルアルコールですすぐ工程と、被駆動部と駆動部とで形成される空間に１−オクタデセンを含む液体を充填させる工程と、アクチュエータを加熱し、乾燥させつつ１−オクタデセンと水酸基とをラジカル反応させる工程と、空間を封止する工程とを有する。

本発明においては、アクチュエータの製造方法において、被駆動部と駆動部とで形成される空間に１−オクタデセンを含む液体を充填し、アクチュエータを加熱し、乾燥させつつ１−オクタデセンと水酸基とをラジカル反応させ被駆動部に疎水化処理を行った後、空間を封止する。したがって、疎水化処理により被駆動部に水分が付着せず、被駆動部が水分に影響されないアクチュエータを製造することができる。特に被駆動部が静電力で駆動している、水に極性が発生することによる貼り付きを防止し、アクチュエータの長寿命化が図れる。また、その製造工程において、塩酸、アンモニア等の不要な生成物が発生しないので、設備及び処理の簡素化、処理時間の短縮化が図れる。

また、本発明においては、被駆動部と駆動部との間に１−オクタデセンを充填させる前に、少なくとも被駆動部の駆動部と対向する側に形成したシリコン酸化膜をＲＣＡ洗浄し、イソプロピルアルコールですすぐことで、膜に対して水素終端を行わせることができ、陽極接合時において、その結合を強固にすることができ、また、ラジカル反応前の膜を安定させることができる。

また、本発明に係るアクチュエータの製造方法は、洗浄工程及びすすぎ工程を行った後に、被駆動部を有する基板と駆動部を有する基板とを陽極接合する。

本発明においては、陽極接合前にＲＣＡ洗浄し、その部分をイソプロピルアルコールですすぐ。そのため、表面を水素終端させることで陽極接合が強固に行われる。

実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１はフェイス型の液滴吐出ヘッドを表している。本実施の形態では、本発明のアクチュエータを適用した液滴吐出ヘッドについて説明する。図１において、第１の基板であるキャビティプレート１は、例えば（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板を含め、以下、単にシリコン基板という）を材料としている。キャビティプレート１には、吐出室５となる凹部（底壁が振動板４（厚さは約２．２μｍ）となる）及び各ノズル１２から吐出する液体を共通に貯めておくためのリザーバ７となる凹部を形成する。これらの凹部はノズルプレート３に形成されるオリフィス６となる細溝と共に液体の流路の一部となる。凹部の形成には、例えば異方性ウェットエッチング法を用いる。リザーバ７にはタンク（図示せず）から液体供給口１３を介して液体が供給される。後述するように、キャビティプレート１は厚さ約０．１１μｍの疎水絶縁膜１４で覆われている。また、電極端子１９は、キャビティプレート１と電極８との間で電位差を生じさせるために設けている。

第２の基板となる電極基板２は厚さ約１ｍｍであり、図１で見るとキャビティプレート１の下面に接合される。本実施の形態では、電極基板２にホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを材料として用いる。電極基板２には、キャビティプレート１に形成される各吐出室５に合わせ、エッチングにより深さ約０．２８μｍの凹部９を設ける。そして、その内側に電極８、リード部１０及び端子部１１（以下、これらを合わせて電極部という）を設ける。本実施の形態では、電極部の材料として、酸化錫を不純物としてドープしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用い、例えばスパッタリング法により凹部９内に例えば約０．１μｍの厚さで成膜する。したがって、疎水絶縁膜１４と電極８との間で形成されるギャップ（空隙）Ｇは、約０．１８μｍとなる。ここでは電極部の材料としてＩＴＯを用いるが、例えばクロム等の金属等を材料に用いてもよい。

第３の基板となるノズルプレート３もシリコン基板で構成される。電極基板２とは反対の面（図１で見ると上面）でキャビティプレート１と接合している。ノズルプレート３には、吐出室５と連通するノズル１２が形成される。後述する図２に示すように、ノズル１２はテーパ状に近づけるために２段で構成しており、内側（キャビティプレート１と接合される側。以下、第１ノズルという）の径が外側の径よりも大きい。これは、液体流れの整流作用により、液体の直進性を高めるためである。また、内側の面（図１の場合には下面）にはオリフィス６となる細溝を設け、吐出室５となる凹部とリザーバ７となる凹部とを連通させる。１８はダイヤフラムである。なお、ここではノズル１２を有するノズルプレート３を上面とし、電極基板２を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズルプレート３の方が電極基板２よりも下面となることが多い。

図２は液滴吐出ヘッドの側面からの断面図である。ノズル１２のノズル孔から吐出させる液体を吐出室５で貯めておき、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、ノズル孔から液滴を吐出させる。ここで、本実施の形態の振動板４は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。これは振動板の厚さ精度を高めるためにエッチングストップを利用して製造し、剛性を高めるためである。また、キャビティプレート１の少なくとも下面（電極基板２と対向する面）には、疎水絶縁膜１４を成膜する（本実施の形態では流路となる部分についても絶縁膜を成膜しているものとする。ただし、後述するように疎水性を有さないようにしている）。これは、液滴吐出ヘッド（振動板４）を駆動させた時に、電極８と当接させる（突き当たった状態に接触させる）ことによる絶縁破壊及び短絡を防止するためである。この疎水絶縁膜１４については、シリコン酸化膜（例えばＳｉＯ₂ ）を疎水化処理し、水酸基を直鎖アルキル基で置換した膜を用いる。

１５は、ワイヤ２１を介して端子部１１と接続され、電極８に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。発振回路１５は例えば２０ｋＨｚで発振し、電極８に０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。この発振回路１５が駆動し、電極８に電荷を供給して正に帯電させると、例えば振動板４は負に帯電し、静電気力により電極８に引き寄せられて撓む。これにより吐出室５の容積は広がる。そして、電極８への電荷供給を止めると振動板５は元に戻るが、そのとき吐出室５の容積も元に戻るから、その圧力により差分の液滴１６が吐出し、例えば記録対象となる記録紙１７に着弾することによって記録が行われる。キャビティプレート１のシリコン基板と発振回路１５とは、電極端子１９を介して電気的に接続される。気密封止部材２２は樹脂で形成され、電極８に異物等が混入し、振動板４の動作を邪魔させないように、また、短絡等を生じさせないようにするために設けている部材である。

通常、気密封止部材２２に用いられる材料は樹脂である。樹脂の場合、大きな水滴の侵入、大きな異物混入は防げるものの、小さな水分は多少侵入する。前述したように、侵入した水分は、通常、絶縁膜として用いているシリコン酸化膜表面に付着する。そのため、そのまま駆動させ続けると、極性分子である水には、静電気力によって極性が生じ、吸引（反発）等の特性が悪くなり、最悪の場合には振動板と電極とを貼り付かせて駆動不能にしてしまう。特に振動板４を駆動（動作）させる場合、撓んだ時の吐出室５の容積を均一にするために、電極８に当接させる（突き当たった状態に接触させる）ため、振動板４と電極８とが広い面積で接触し、貼り付く可能性が非常に高い。このように液滴吐出ヘッドのような微細加工素子では、水に生じる極性でも大きく影響する。そこで、本実施の形態では、シリコン酸化膜表面の水酸基（ＯＨ）を直鎖アルキル基で置換して疎水化処理を施した膜を疎水絶縁膜１４とする。本実施の形態で疎水化処理に用いるオレフィン系炭化水素（特にα−オレフィン）は小さな分子であるため、ギャップＧを有する狭い空間でも均一に充填することができ、安定した疎水化処理を行うことができる。また、製造処理時に、不要な生成物を発生しないので、処理及び設備の簡素化、時間短縮等を図ることができる。

図３は第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのキャビティプレート１の作製工程を表す図である。図３に基づいてキャビティプレート１をはじめとする液滴吐出ヘッド製造例について説明する。なお、実際には、シリコンウェハにより複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を形成することとなるが、図３ではその一部分だけを表して説明する。

まず、キャビティプレート１となるシリコン基板５１の両面を研磨する。そして、シリコン基板５１に付着した微小パーティクル（粒子等、大気中の浮遊物、人体からの発塵等）、金属等を除去するための洗浄を行う（図４（ａ））。

シリコン基板５１の洗浄後、熱酸化炉に入れ、酸素及び水蒸気雰囲気中で例えば摂氏１０７５℃、４時間の条件で熱酸化処理を施してシリコン基板５１表面に約１．２μｍの酸化膜５２を成膜する（図４（ｂ））。その後、シリコン基板５１膜側に、吐出室５及びリザーバ７を形成するためのレジストパターニングを施す。そして、フッ酸系エッチング液で酸化膜５２のエッチングを行う。その後、レジストを剥離するとパターニングされた酸化膜５２ができる（図４（ｃ））。

次にボロンドーブ層を形成する面５３（以下、面５３という）に成膜されている酸化膜５２を剥離する。そこで、面５３の反対の面５４（以下、面５４という）にレジストをコーティングする。そのレジストを保護膜として、面５３側の酸化膜５２をフッ酸系エッチング液でエッチングする。その後、レジストを剥離する（図４（ｄ））。

面５３をＢ₂ Ｏ₃ を主成分とする固体の拡散源に対向させ、石英ボードにセットする。そして、縦型炉にその石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度を摂氏１０５０℃に上昇させて６時間保持し、ボロン（ホウ素）をシリコン基板５１中に拡散させ、ボロンドーブ層５５（ボロンの濃度は、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3である。）を形成する（図４（ｅ））。

ボロンドーブ層５５のシリコン基板５１表面にはボロン化合物が形成される。これを酸素及び水蒸気雰囲気中において、例えば摂氏６００℃の条件で約１時間３０分酸化させ、Ｂ₂ Ｏ₃ ＋ＳｉＯ₂ に化学変化させる。Ｂ₂ Ｏ₃ ＋ＳｉＯ₂ となることにより、フッ酸水溶液でのエッチングを行うことができる。そして、裏面５４に保護膜となるレジストをコーティングした後、Ｂ₂ Ｏ₃ ＋ＳｉＯ₂ をフッ酸水溶液でエッチングして除去する。その後レジストを剥離する。

次に、ボロンドープ層５５をエッチングから保護するため、プラズマＣＶＤにより、保護膜（ＴＥＯＳ膜）５６をボロンドープ層５５表面に成膜する（図４（ｆ））。そして、シリコン基板５１を３５重量パーセントの濃度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸し、パターニングしていない部分の厚さが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う（図４（ｇ））。その後、さらにシリコン基板５１を３重量パーセントの濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドーブ層５５が現れてエッチングストップとみなすことができるまでエッチングを続ける（図４（ｈ））。このボロンドーブ層５５が、吐出室５の振動板４となる。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５及び振動板４の面荒れを抑制することができる。

そして、フッ酸水溶液で酸化膜５２、保護膜５６をエッチングする（図４（ｉ））。次に圧力が６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、Ｏ₂ 流量が１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）、高周波出力が２５０Ｗ、処理温度が摂氏３６０℃、処理時時間が１分間の条件でＯ₂ プラズマ処理を施す。その後、プラズマＣＶＤにより疎水絶縁膜１４となる前のシリコン酸化膜５７をシリコン基板５１全面に成膜する。成膜時の処理温度が摂氏３６０℃、高周波出力が２５０Ｗ、圧力が６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量が、ＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³ ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する（図４（ｊ））。このようにシリコン酸化膜５７成膜前にＯ₂ プラズマ処理を施すことにより、シリコン基板５１表面がクリーニングされ、シリコン酸化膜５６の絶縁耐圧の均一性を向上させることができる。場合によっては、その後、シリコン酸化膜５６上にアニール処理を施して緻密性を上げる。

次に電極基板２の作製工程について説明する。まず、電極基板２の表面にＣｒの膜を０．０３μｍ形成する。その上に、さらにＡｕの膜を０．０７μｍ形成する。そして、その膜の上にキャビティプレート１の振動板４とほぼ同じ間隔、形状になるような凹部９や電極部の溝を設けるためのフォトレジストパターンを形成する。その後、ヨウ素ヨウ化カリウム等のＡｕエッチング液及び硝酸第２セリウムアンモニウム等のＣｒエッチング液でエッチングを行う。このエッチングにより露出しているＡｕ／Ｃｒの膜は除去される。その後、フォトレジストパターンを除去し、フッ酸系エッチング液でエッチングを行うと、電極基板２のＡｕ／Ｃｒの膜を除去した部分がエッチングされ、凹部９が形成される。その後、ヨウ素ヨウ化カリウム等のＡｕエッチング液及び硝酸第２セリウムアンモニウム等のＣｒエッチング液でエッチングを行い、Ａｕ／Ｃｒの膜を完全に除去した後、マスクを行った上でスパッタ法によるスパッタリングを行って、電極部となるＩＴＯを成膜する。そして電極部の溝内部にのみＩＴＯを残すためのフォトレジストパターンを形成し、硝酸と塩酸の混合液でＩＴＯのエッチングを行う。

次にノズルプレート３の作製処理について説明する。シリコン基板に、成膜した酸化膜にパターニングを行う。ここで、ノズル１２を２段階で形成するために、ハーフエッチングを行う。そして、ＩＣＰドライエッチング又は上記のようなウェットエッチングを施すことにより、吐出室５の位置に合わせて２段のノズル１２を形成し、ノズル孔を開ける。また、ノズル１２形成と同時又は別のエッチング工程によってオリフィス６となる細溝及びダイヤフラム１８を形成する。

このようにして作製したキャビティプレート１、電極基板２及びノズルプレート３をそれぞれ接合するが、キャビティプレート１及び電極基板２について、本実施の形態では、接合した後に絶縁膜１４を含め、ギャップＧを有する空間を形成する部分に対して疎水化処理を行う。まず、キャビティプレート１表面に成膜されたシリコン酸化膜に対して、シリコンの未結合手を水素で終端させるため、キャビティプレート１に対してＲＣＡ洗浄（アンモニア水と過酸化水素水の混合液によるアルカリ処理及び塩酸、フッ化水素水等による酸化性酸処理）を行い、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）でリンスする（すすぐ）。

その後、キャビティプレート１と電極基板２とを接合する。キャビティプレート１と電極基板２との接合には、例えば陽極接合（ＡＢ接合、表面活性化接合）を用いる。直流電源のマイナス端子を電極基板２に接続するとともに、直流電源のプラス端子をキャビティプレート１に接続し、両基板を位置合わせして重ねる。そして、電極基板２を例えば約３４０℃に加熱しつつ、両基板間に例えば９００Ｖの直流電圧を１０分間印加する。これにより、接合界面において水酸基を介して脱水することで、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とが電子対を共有する共有結合が生じ、両基板が接合される。そのため、陽極接合には水酸基が必要となるので、接合前に疎水化処理をすることができない。そのため、本実施の形態では接合後に疎水化処理を行う。ただ、陽極接合のような接合を行わない場合は、以下に示すような疎水化処理を行ってから両基板を接合してもよい。

キャビティプレート１と電極基板２とを陽極接合した後（以下、キャビティプレート１と電極基板２とを接合したものを接合体という）、キャビティプレート１の振動板４と電極基板２の電極との間に形成されるギャップＧを有する空間にオレフィン系炭化水素Ｃ_n Ｈ_2n（分子内にひとつの二重結合を持つ鎖状炭化水素の総称）を充填した後、ラジカル反応させる。ラジカル反応とはラジカル（遊離基）がその反応に関与した反応のことをいう。

ここではオレフィン系炭化水素としてα−オレフィンを用いる。α−オレフィンとはオレフィン系炭化水素のうち二重結合がαの位置（一番端の炭素と次の炭素の間）にあるものの総称である。合成洗剤、界面活性剤等に用いられ、エチレンを重合して製造される。

α−オレフィンは例えば次の物質がある。
ｎ＝７ 、Ｃ₇ Ｈ₁₄、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₄ＣＨ：ＣＨ₂ 、１−ヘプテン
ｎ＝８ 、Ｃ₈ Ｈ₁₆、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₅ＣＨ：ＣＨ₂ 、１−オクテン
ｎ＝９ 、Ｃ₉ Ｈ₁₈、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆ＣＨ：ＣＨ₂ 、１−ノニレン
ｎ＝１０、Ｃ₁₀Ｈ₂₀、Ｈ₂Ｃ：ＣＨ（ＣＨ₂）₄ＣＨ₇ 、１−デセン
ｎ＝１６、Ｃ₁₆Ｈ₃₂、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₃ＣＨ：ＣＨ₂、１−ヘキサデセン
ｎ＝１８、Ｃ₁₈Ｈ₃₆、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₅ＣＨ：ＣＨ₂、１−オクタデセン

ここで、ｎが大きくなる程、沸点が高く安全性が高く、安定させることができる。逆にｎが小さくなる程、ギャップＧを有する空間内での反応処理時間を短くすることができ、ラジカル反応させるための温度を低くすることができる。本実施の形態では、特に安全性を重視し、１−ヘキサデセン又は１−オクタデセンのような比較的ｎが大きい物質を用いて処理を行うことにする（以下、１−オクタデセンに基づいて説明する。）。ただし、本発明はこれに限定するものではなく、用途、製造時間、品質等を考慮した上で用いる物質をその都度変化させるようにしてもよい。

図４はシリコン酸化膜表面に生成された直鎖アルキル基の模式図である。１−オクタデセンのラジカル反応は、以下の式（１）及び式（２）の化学反応式によって行われる。

ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₅ＣＨ・＋（Ｓｉ）Ｈ→ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₅ＣＨ₂（Ｓｉ） …（２）

本実施の形態では、１−オクタデセンを含む溶液に接合体を浸漬し、ギャップＧを有する空間内に溶液を充填する。振動板４と電極８のギャップＧは約１８０ｎｍであり、この程度の空隙の場合には毛細管現象によりギャップＧを有する空間内に溶液が充填される。ここで、溶液には、ヘキサデカン等の飽和脂肪族炭化水素を溶剤として希釈したオレフィン系炭化水素の溶液を用いてもよい。本実施の形態では１−オクタデセンをヘキサデカンで約１０倍に希釈した溶液を用いる。溶液充填後、窒素パージ（ギャップＧを有する空間内を窒素に置き換える）による処理をパージ槽内で行いながら１８０℃に加熱して約１時間保持し、乾燥させる。

その後、ギャップＧを有する空間内の未反応残留物を除去するため、石油エーテル内に接合体を浸漬させて空間内にベンゼン系の石油エーテルを充填した後、再度窒素パージを施して常温乾燥させる。そして、石油エーテルを除去するために接合体をＩＰＡに浸漬した後、窒素パージ槽内で常温乾燥させる。そして、接合体を純水でリンスしてＩＰＡを除去した後、加熱しながら乾燥させる。場合によっては、石油エーテルへの浸漬、窒素パージ、純水によるリンス等を必要に応じて複数回行う。

そして、純水を乾燥させた後、連続して窒素雰囲気中で約４００ｈＰａ減圧し、１５分以上、接合体を保持した後、常温、常圧状態で取り出してから３分以内に樹脂等で気密封止部材２２を形成し、ギャップＧを有する空間を封止する。

最後に、接合体にＲＣＡ洗浄を行う。これは、上述した疎水化処理のために吐出室５、リザーバ７となる凹部まで疎水化されているからである。これらの凹部は液体の流路の一部となるため、疎水化された状態は好ましくない。そこで、少なくとも凹部での疎水性を除くためにＲＣＡ洗浄を行う。

以上の処理を終えた接合体のキャビティプレート１側に、ノズルプレート３を接着剤等を用いて接合する。総ての基板を接合した３層の接合体をダイシングによって切断し、さらに、発信回路１５と端子部１１、電極端子１９とをワイヤ２１で電気的に接続して液滴吐出ヘッドが完成する。なお、上述の製造方法は一例であり、例えばキャビティプレート１となるシリコン基板と電極基板２とを先に接合させた上で、シリコン基板に凹部等の部材形成を行うといった工程で液滴吐出ヘッドを製造してもよい。

以上のように第１の実施の形態によれば、被駆動部である振動板４と駆動部である電極８が対向している、ギャップＧを有する空間に１−オクタデセン等のαオレフィン（オレフィン系炭化水素）を充填してラジカル反応させ、振動板４に成膜しているシリコン酸化膜表面の水酸基を直鎖アルキル基に置換させて疎水化処理を行うことで、疎水絶縁膜１４を成膜するようにしたので、疎水絶縁膜１４に水分が付着せず、水分付着による振動板４と電極８との間の吸引特性の変化が起きないので各振動板４の動作を安定化させ、ノズル１２からの吐出特性を安定させることができる。また、疎水絶縁膜１４に水分が付着しないので、振動板４と電極８とが貼り付きを起こさず、長寿命化を図ることができる。そして、ＨＭＤＳと比較して、さらに安定性が高い疎水絶縁膜１４を成膜することができる。また、液滴吐出ヘッドの製造時において、疎水化処理の際に製造時に、例えば塩酸、アンモニア等の不要物が生成されないので、製造設備、処理過程の簡素化、製造時間の短縮を図ることができる。さらに、オレフィン炭化水素は、通常、成膜等に用いられる有機化合物等に比べて小さい分子（分子量も小さい）で構成されているので、ギャップＧを有する空間のように狭くても均一した直鎖アルキル基の置換を行うことができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態では、１−オクタデセンをヘキサデカンで約１０倍に希釈した溶液に浸漬することによって、空間内にオレフィン炭化水素を充填した。本発明はこれに限定するものではなく、オレフィン炭化水素が含まれた気体をギャップＧを有する空間に充填した上で加熱し、ラジカル反応させて水酸基を直鎖アルキル基に置換するようにしてもよい。オレフィン炭化水素を含む気体によるラジカル反応についても、第１の実施の形態で説明した、溶液での化学反応式と同じ反応であるので説明を省略する。そして、気体雰囲気中又はその雰囲気から取り出した直後に気密封止部材２２を形成し、ギャップＧを有する空間を封止する。

実施の形態３．
上述した実施の形態では、フェイス型の液滴吐出ヘッドについて説明したが、本発明ではこれに限定するものでなく、液滴吐出ヘッドの側面からの吐出を行う、いわゆるエッジ型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。

実施の形態４．
図５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方式（インクジェット方式）の記録（印刷）装置の主要な構成手段を表す図である。この記録装置はいわゆるシリアル型の装置である。図５において、印刷装置は、被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１１１と、プリント紙１１０に液体を吐出し、記録を行う、上述の実施の形態で説明した液滴吐出ヘッド１１２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１１２に液体を供給するための液体タンクがある。プリント紙１１０は、ドラム１１１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１１３により、ドラム１１１に圧着して保持される。そして、送りネジ１１４がドラム１１１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１１２が保持されている。送りネジ１１４が回転することによって液滴吐出ヘッド１１２がドラム１１１の軸方向に移動するようになっている。

一方、ドラム１１１は、ベルト１１５等を介してモータ１１６により回転駆動される。また、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ等で構成されるプリント制御手段１１７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１１４、モータ１１６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、液滴吐出ヘッド１１２に接続された発振回路を駆動させて振動板を振動させる制御をしながら印刷を行わせる。

以上のように第４の実施の形態によれば、上述の実施の形態１〜３で得られた液滴吐出ヘッドを用いて記録装置を構成するようにしたので、疎水絶縁膜１４に水分が付着による吸着特性の変化がなく、安定した吐出特性が得られ、質の高い記録（印刷）を行うことができる。また、水分付着による振動板４と電極８との貼り付きが起きないので、装置の超寿命化を図ることができる。

実施の形態５．
上記の第４の実施の形態では、本発明の液滴吐出ヘッドを備えた印刷装置により印刷する例を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、液滴吐出ヘッドを備え、各種液滴を吐出する液滴吐出装置に適用することができる。例えば、本発明の液滴吐出ヘッドを電界発光表示パネル製造装置に備え、有機又は無機の電界発光素子（ＥＬ素子）となる材料を含んだ液体を基板上に吐出させ、定着させることにより電界発光表示パネルを製造することができる。ここで、高分子の有機化合物の材料では、蒸着法を用いることができないので、液滴吐出による製造が特に有効である。また、生体分子を含む溶液を吐出する装置に備えることにより、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、タンパク質等の生体分子のマイクロアレイを製造したり、生体に関する検査をしたりするための装置を得ることができる。また、液晶等を用いた表示装置に用いられるカラーフィルタの製造装置を得ることができる。これらの装置は、業務用途として使われることが多い関係上、特に各ノズル間の吐出性能のばらつきが少ないことが要求されるが、本発明の液滴吐出ヘッドを備えたこれらの装置はその要求を満たすことができる。また、染料の吐出等、他のあらゆる工業用途、家庭用途に、上述の実施の形態の液滴吐出ヘッドを備えた装置を用いることができる。

実施の形態６．
上述の実施の形態は、アクチュエータの代表例として液滴吐出ヘッドについて説明した。本発明はこれに限定するものではなく、波長可変フィルタ、マイクロミラー駆動デバイス等、他のアクチュエータにおいても適用することができる。静電力を利用する静電アクチュエータには特に効果的であるが、他のアクチュエータにも適用することができる。また、アクチュエータでなくても、例えば外部からの力を受けた歪みに基づく静電容量の変化を利用する等して圧力検出を行う圧力センサ等、他のＭＥＭＳにより加工された素子（微細加工素子）にも適用することができる。

液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。 液滴吐出ヘッドの側面からの断面図である。 キャビティプレート１の作製工程を表す図である。 シリコン酸化膜表面に生成された直鎖アルキル基の模式図である。 液滴吐出印刷装置の主要な構成手段を表す図である。

符号の説明

１ キャビティプレート、２ 電極基板、３ ノズルプレート、４ 振動板、５ 吐出室、６ オリフィス、７ リザーバ、８ 電極、９ 凹部、１０ リード部、１１ 端子部、１２ ノズル、１３ 液体供給口、１４ 疎水絶縁膜、１５ 発振回路、１６ 液滴、１７ 記録紙、１８ ダイヤフラム、１９ 電極端子、２１ ワイヤ、２２ 気密封止部材、５１：シリコン基板、５２ 酸化膜、５３ 面、５４ 裏面、５５ ボロンドープ層、５６ 保護膜、５７ シリコン酸化膜、１１０ プリント紙、１１１ ドラム、１１２ 液滴吐出ヘッド、１１３ 紙圧着ローラ、１１４ 送りネジ、１１５ ベルト、１１６ モータ、１１７ プリント制御手段

Claims (3)

1. 相対変位可能な被駆動部と、該被駆動部と一定の間隔で対向配置され、前記被駆動部を相対変位させる駆動部とを少なくとも有するアクチュエータに対し、
   少なくとも前記被駆動部の前記駆動部と対向する側に形成したシリコン酸化膜をＲＣＡ洗浄する工程と、
   前記ＲＣＡ洗浄した部分をイソプロピルアルコールですすぐ工程と、
   前記被駆動部と前記駆動部とで形成される空間に１−オクタデセンを含む気体を充填させる工程と、
   前記アクチュエータを加熱して前記１−オクタデセンと水酸基とをラジカル反応させる工程と、
   前記１−オクタデセンを含む気体の雰囲気中又は雰囲気から取り出した直後に前記空間を封止する工程と
   を有することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
2. 相対変位可能な被駆動部と、該被駆動部と一定の間隔で対向配置され、前記被駆動部を相対変位させる駆動部とを少なくとも有するアクチュエータに対し、
   少なくとも前記被駆動部の前記駆動部と対向する側に形成したシリコン酸化膜をＲＣＡ洗浄する工程と、
   前記ＲＣＡ洗浄した部分をイソプロピルアルコールですすぐ工程と、
   前記被駆動部と前記駆動部とで形成される空間に１−オクタデセンを含む液体を充填させる工程と、
   前記アクチュエータを加熱し、乾燥させつつ前記１−オクタデセンと水酸基とをラジカル反応させる工程と、
   前記空間を封止する工程と
   を有することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
3. 前記洗浄工程及び前記すすぎ工程を行った後、
   前記被駆動部を有する基板と前記駆動部を有する基板とを陽極接合することを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータの製造方法。

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