JPH0911339A - 微小構造の形成方法 - Google Patents
微小構造の形成方法Info
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- JPH0911339A JPH0911339A JP7162674A JP16267495A JPH0911339A JP H0911339 A JPH0911339 A JP H0911339A JP 7162674 A JP7162674 A JP 7162674A JP 16267495 A JP16267495 A JP 16267495A JP H0911339 A JPH0911339 A JP H0911339A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複雑な３次元構造体を得ることができ、その
構成材料との選択性が高く、厚膜化が可能な犠牲層を用
いて微小構造を形成する。 【構成】 （ａ）では、Ａｌなどの両性金属膜による犠
牲層２１、厚膜ポジ型フォトレジスト膜による犠牲層２
２、Ａｌによる犠牲層２３を形成しながら、シリコン基
板７上にヒータ２０、座屈構造体２、ダイヤフラム５な
どを、順次、積層する。（ｂ）では、シリコン基板７の
背面側の側溝１５から、強アルカリ水溶液２７を侵入さ
せ、犠牲層２１の一部を除去して空間２８を形成する。
（ｃ）に示すように空間２８は拡がり、（ｄ）に示すよ
うに、座屈構造体２の可動用溝３および座屈構造体２
と、ダイヤフラム５との間の可動用の空間２９が形成さ
れる。
構成材料との選択性が高く、厚膜化が可能な犠牲層を用
いて微小構造を形成する。 【構成】 （ａ）では、Ａｌなどの両性金属膜による犠
牲層２１、厚膜ポジ型フォトレジスト膜による犠牲層２
２、Ａｌによる犠牲層２３を形成しながら、シリコン基
板７上にヒータ２０、座屈構造体２、ダイヤフラム５な
どを、順次、積層する。（ｂ）では、シリコン基板７の
背面側の側溝１５から、強アルカリ水溶液２７を侵入さ
せ、犠牲層２１の一部を除去して空間２８を形成する。
（ｃ）に示すように空間２８は拡がり、（ｄ）に示すよ
うに、座屈構造体２の可動用溝３および座屈構造体２
と、ダイヤフラム５との間の可動用の空間２９が形成さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシニングな
どと呼ばれて微小な３次元構造体を製造する方法のう
ち、選択的な除去が容易な犠牲層を用いる微小構造の形
成方法に関する。
どと呼ばれて微小な３次元構造体を製造する方法のう
ち、選択的な除去が容易な犠牲層を用いる微小構造の形
成方法に関する。
【０００２】なお、本明細書中では、「両性金属」と
は、アルミニウム（Ａｌ）や亜鉛（Ｚｎ）など、酸にも
アルカリにも溶ける性質を有する金属を示すものとす
る。
は、アルミニウム（Ａｌ）や亜鉛（Ｚｎ）など、酸にも
アルカリにも溶ける性質を有する金属を示すものとす
る。
【０００３】
【従来の技術】従来から、シリコン基板上に微小な３次
元構造体を形成し、半導体などの電子回路に比較して大
型化している機械構造を微小化することが試みられてい
る。このようなマイクロマシニングにおいては、シリコ
ン酸化物を犠牲層として用いることが多い。これは、酸
素雰囲気中の熱処理によって容易にシリコン上に酸化膜
として形成することができ、フッ酸によって容易に除去
することができるためである。
元構造体を形成し、半導体などの電子回路に比較して大
型化している機械構造を微小化することが試みられてい
る。このようなマイクロマシニングにおいては、シリコ
ン酸化物を犠牲層として用いることが多い。これは、酸
素雰囲気中の熱処理によって容易にシリコン上に酸化膜
として形成することができ、フッ酸によって容易に除去
することができるためである。
【０００４】図１０は、特開平６−１１２５０９に開示
されている多結晶シリコン膜を犠牲層として用いる先行
技術を示す。図１０（ａ）に示すように、ガラス基板１
１１上には、シリコン窒化膜１１３、犠牲層用多結晶シ
リコン膜１１５、シリコン窒化膜１１７、多結晶シリコ
ンで形成される歪ゲージ１１９、歪ゲージ１１９用の保
護膜１２１がそれぞれ積層される。次に、図１０（ｂ）
に示すように、シリコン窒化膜１１７，１２１にエッチ
ング用の開口１２３を形成すると、その開口１２３から
犠牲層用多結晶シリコン膜１１５がエッチングされて除
去され、空間１２５が形成される。歪ゲージ１１９は、
保護膜１２１およびシリコン窒化膜１１７によって覆わ
れ、空間１２５が可動の余地となる３次元構造体として
製造される。
されている多結晶シリコン膜を犠牲層として用いる先行
技術を示す。図１０（ａ）に示すように、ガラス基板１
１１上には、シリコン窒化膜１１３、犠牲層用多結晶シ
リコン膜１１５、シリコン窒化膜１１７、多結晶シリコ
ンで形成される歪ゲージ１１９、歪ゲージ１１９用の保
護膜１２１がそれぞれ積層される。次に、図１０（ｂ）
に示すように、シリコン窒化膜１１７，１２１にエッチ
ング用の開口１２３を形成すると、その開口１２３から
犠牲層用多結晶シリコン膜１１５がエッチングされて除
去され、空間１２５が形成される。歪ゲージ１１９は、
保護膜１２１およびシリコン窒化膜１１７によって覆わ
れ、空間１２５が可動の余地となる３次元構造体として
製造される。
【０００５】図１１および図１２は、有機膜を犠牲層に
用いる先行技術を示す。図１１および図１２は、特開平
６−３９９３９号公報の図１および図２にそれぞれ対応
する断面図および斜視図であり、参照符の番号を２００
だけ増加させてある。図１１（ａ）〜（ｆ）は、この先
行技術の各工程を示し、図１２（ａ）〜（ｆ）はそれぞ
れの工程で形成される３次元構造体の形状を示す。
用いる先行技術を示す。図１１および図１２は、特開平
６−３９９３９号公報の図１および図２にそれぞれ対応
する断面図および斜視図であり、参照符の番号を２００
だけ増加させてある。図１１（ａ）〜（ｆ）は、この先
行技術の各工程を示し、図１２（ａ）〜（ｆ）はそれぞ
れの工程で形成される３次元構造体の形状を示す。
【０００６】図１１および図１２の（ａ）において、ベ
ースプレート２０１は、ガイドピン２０２が立設される
固定プレート２０３上に設けられる。ベースプレート２
０１上には、キャビティプレート２０４が収納され、さ
らに注入金型２０５が重ねられる。キャビティプレート
２０４および注入金型２０５の位置決めは、ガイドピン
２０２によって行われる。注入金型２０５内からは、二
液性樹脂２０６がキャビティプレート２０４内に形成さ
れているキャビティに注入され、注入された樹脂が硬化
すると、成形品２０７がが得られる。成形品２０７に回
転軸などが必要なときには、ベースプレート２０１に予
め軸２０８を立設しておく。次にキャビティプレート２
０４および注入金型２０５を取外す。
ースプレート２０１は、ガイドピン２０２が立設される
固定プレート２０３上に設けられる。ベースプレート２
０１上には、キャビティプレート２０４が収納され、さ
らに注入金型２０５が重ねられる。キャビティプレート
２０４および注入金型２０５の位置決めは、ガイドピン
２０２によって行われる。注入金型２０５内からは、二
液性樹脂２０６がキャビティプレート２０４内に形成さ
れているキャビティに注入され、注入された樹脂が硬化
すると、成形品２０７がが得られる。成形品２０７に回
転軸などが必要なときには、ベースプレート２０１に予
め軸２０８を立設しておく。次にキャビティプレート２
０４および注入金型２０５を取外す。
【０００７】図１１および図１２の（ｂ）では、ベース
プレート２０１および成形品２０７の上に、成形品２０
７の樹脂の変形温度以下で溶融するワックス系の材料を
流込んで平坦化し、犠牲層２０９を形成する。このと
き、ガイドピン２０２を基準として、枠型２１０を固定
プレート２０３上に固定しておく。
プレート２０１および成形品２０７の上に、成形品２０
７の樹脂の変形温度以下で溶融するワックス系の材料を
流込んで平坦化し、犠牲層２０９を形成する。このと
き、ガイドピン２０２を基準として、枠型２１０を固定
プレート２０３上に固定しておく。
【０００８】図１１および図１２（ｃ）では、ガイドピ
ン２０２を基準として、注入金型２１１およびキャビテ
ィプレート２１２を重ね、二液性樹脂２０６による２回
目の成形を行い、樹脂成形品２１３を形成する。次に、
図１１および図１２（ｄ）に示すように、注入金型２１
１およびキャビティプレート２１２を除去した後で枠型
２１０を固定し、犠牲層２０９を流して平坦化する。以
下、図１１および図１２（ｅ）に示すように、注入金型
２１４およびキャビティプレート２１５を重ねて二液性
樹脂２０６を注型し、必要ならさらに犠牲層２０９の形
成を行う。
ン２０２を基準として、注入金型２１１およびキャビテ
ィプレート２１２を重ね、二液性樹脂２０６による２回
目の成形を行い、樹脂成形品２１３を形成する。次に、
図１１および図１２（ｄ）に示すように、注入金型２１
１およびキャビティプレート２１２を除去した後で枠型
２１０を固定し、犠牲層２０９を流して平坦化する。以
下、図１１および図１２（ｅ）に示すように、注入金型
２１４およびキャビティプレート２１５を重ねて二液性
樹脂２０６を注型し、必要ならさらに犠牲層２０９の形
成を行う。
【０００９】図１１および図１２（ｆ）では、最終的に
樹脂を硬化させ、犠牲層２０９を溶融または溶解によっ
て除去し、ベースプレート２０１上に複数個の成形品２
０７，２１３，２１６を、部品が組立てられた状態で得
ることができる。
樹脂を硬化させ、犠牲層２０９を溶融または溶解によっ
て除去し、ベースプレート２０１上に複数個の成形品２
０７，２１３，２１６を、部品が組立てられた状態で得
ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン酸化膜を犠牲層として用いる場合は、シリコン酸化膜
が構造体としての役割の他に、電子回路部の保護膜とし
ての役割や、導体間の絶縁膜としての役割なども有して
いるので、犠牲層のみを選択的に除去することによって
不都合が生じることが多くなる。犠牲層として、金属膜
や多結晶シリコン膜を用いる場合も同様の問題が発生す
る。また、成膜方法としてＣＶＤやＰＶＤが用いられる
ことが多いけれども、これらの成膜方法では、原理的に
膜質もしくは生産性の面で厚膜化が困難である。
ン酸化膜を犠牲層として用いる場合は、シリコン酸化膜
が構造体としての役割の他に、電子回路部の保護膜とし
ての役割や、導体間の絶縁膜としての役割なども有して
いるので、犠牲層のみを選択的に除去することによって
不都合が生じることが多くなる。犠牲層として、金属膜
や多結晶シリコン膜を用いる場合も同様の問題が発生す
る。また、成膜方法としてＣＶＤやＰＶＤが用いられる
ことが多いけれども、これらの成膜方法では、原理的に
膜質もしくは生産性の面で厚膜化が困難である。
【００１１】犠牲層として有機材料による薄膜を用いる
場合は、構造体との選択性の点や厚膜化の点では、シリ
コン酸化膜、多結晶シリコン膜および金属膜の場合より
も優れている。しかしながら、有機膜のために、イオン
衝撃や熱に弱い。仮にイオン衝撃やある一定温度以上の
温度条件下で使用すると、有機膜が硬化してしまい、犠
牲層としての役割を果さなくなってしまう。また、前述
の特開平６−３９９３９の先行技術のように、ワックス
系の犠牲層を形成する場合は、熱収縮があるので、構造
物のある場所とない場所とで、図１１に示すように同様
に平坦化することは不可能であり、段差が発生すること
が避けられない。さらに積層する場合は、下層の有機膜
が上層の有機膜の溶剤で溶かされ、それによっても段差
が発生してしまう。
場合は、構造体との選択性の点や厚膜化の点では、シリ
コン酸化膜、多結晶シリコン膜および金属膜の場合より
も優れている。しかしながら、有機膜のために、イオン
衝撃や熱に弱い。仮にイオン衝撃やある一定温度以上の
温度条件下で使用すると、有機膜が硬化してしまい、犠
牲層としての役割を果さなくなってしまう。また、前述
の特開平６−３９９３９の先行技術のように、ワックス
系の犠牲層を形成する場合は、熱収縮があるので、構造
物のある場所とない場所とで、図１１に示すように同様
に平坦化することは不可能であり、段差が発生すること
が避けられない。さらに積層する場合は、下層の有機膜
が上層の有機膜の溶剤で溶かされ、それによっても段差
が発生してしまう。
【００１２】本発明の目的は、構造体を形成するための
選択的な除去が容易で、厚膜化が可能であり、また積層
によって三次元に複雑な構造体を容易に得ることができ
る微小構造の形成方法を提供することである。
選択的な除去が容易で、厚膜化が可能であり、また積層
によって三次元に複雑な構造体を容易に得ることができ
る微小構造の形成方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数層の薄膜
を形成し、その少なくとも１層を犠牲層として選択的に
除去し、複合構造を有する微小部品等を製造する微小構
造の形成方法において、犠牲層を、有機材料から成る下
層と、下層上に形成される両性金属材料から成る上層と
によって形成することを特徴とする微小構造の形成方法
である。また本発明の前記下層は、前記上層のパターン
形成時に、上層または上層の構成材料のうちの少なくと
も一方で、完全に覆われることを特徴とする。また本発
明の前記下層は、０．１〜１μｍの膜厚を有し、有機溶
剤によって選択的に除去され、前記上層は、強アルカリ
水溶液によって選択的に除去されることを特徴とする。
また本発明の前記下層は、１〜１００μｍの膜厚を有す
ることを特徴とする。 また本発明は、前記犠牲層に１層以上の選択的に除去可
能な薄膜を積層して多層の犠牲層を形成することを特徴
とする。また本発明は、前記犠牲層の選択的除去を、強
アルカリ水溶液によって一括して行うことを特徴とす
る。また本発明は、前記有機材料として、ポジ型フォト
レジストを使用することを特徴とする。また本発明は、
前記両性金属材料として、アルミニウムを使用すること
を特徴とする。また本発明は、前記上層を、前記下層上
に、下層をその有機材料の変質温度未満の温度に保持し
ながら、蒸着させて形成することを特徴とする。
を形成し、その少なくとも１層を犠牲層として選択的に
除去し、複合構造を有する微小部品等を製造する微小構
造の形成方法において、犠牲層を、有機材料から成る下
層と、下層上に形成される両性金属材料から成る上層と
によって形成することを特徴とする微小構造の形成方法
である。また本発明の前記下層は、前記上層のパターン
形成時に、上層または上層の構成材料のうちの少なくと
も一方で、完全に覆われることを特徴とする。また本発
明の前記下層は、０．１〜１μｍの膜厚を有し、有機溶
剤によって選択的に除去され、前記上層は、強アルカリ
水溶液によって選択的に除去されることを特徴とする。
また本発明の前記下層は、１〜１００μｍの膜厚を有す
ることを特徴とする。 また本発明は、前記犠牲層に１層以上の選択的に除去可
能な薄膜を積層して多層の犠牲層を形成することを特徴
とする。また本発明は、前記犠牲層の選択的除去を、強
アルカリ水溶液によって一括して行うことを特徴とす
る。また本発明は、前記有機材料として、ポジ型フォト
レジストを使用することを特徴とする。また本発明は、
前記両性金属材料として、アルミニウムを使用すること
を特徴とする。また本発明は、前記上層を、前記下層上
に、下層をその有機材料の変質温度未満の温度に保持し
ながら、蒸着させて形成することを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明に従えば、犠牲層の下層は有機材料によ
って形成されるので、たとえばアセトンやキシレンを代
表とする有機溶剤を除去液として使用することができ
る。また、犠牲層の上層をアルミニウム（Ａｌ）や亜鉛
（Ｚｎ）など、酸にもアルカリにも溶ける性質を有する
「両性金属」によって形成するので、除去液として強ア
ルカリ水溶液を使用することができる。マイクロマシニ
ングによって形成される３次元構造体の構成材料には、
結晶方位によって耐アルカリ性がある単結晶シリコン
（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓ
ｉＮ）などの皮膜、ニッケル（Ｎｉ）めっき膜を代表と
する金属膜などが用いられ、有機溶剤や強アルカリ水溶
液を除去液として使用すると、フッ化水素酸を代表とす
る酸系の除去液を使用するよりも選択的な除去が可能と
なる。有機材料による犠牲層の下層を両性金属材料によ
る犠牲層の上層で覆うことによって、上層の上に積層さ
れて３次元構造体の構成材料となる膜の成膜時のイオン
衝撃や、パターン形成時の薬液から犠牲層の下層を保護
する働きも有し、平坦性が高く、またより複雑な構造体
の形成が可能となる。
って形成されるので、たとえばアセトンやキシレンを代
表とする有機溶剤を除去液として使用することができ
る。また、犠牲層の上層をアルミニウム（Ａｌ）や亜鉛
（Ｚｎ）など、酸にもアルカリにも溶ける性質を有する
「両性金属」によって形成するので、除去液として強ア
ルカリ水溶液を使用することができる。マイクロマシニ
ングによって形成される３次元構造体の構成材料には、
結晶方位によって耐アルカリ性がある単結晶シリコン
（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓ
ｉＮ）などの皮膜、ニッケル（Ｎｉ）めっき膜を代表と
する金属膜などが用いられ、有機溶剤や強アルカリ水溶
液を除去液として使用すると、フッ化水素酸を代表とす
る酸系の除去液を使用するよりも選択的な除去が可能と
なる。有機材料による犠牲層の下層を両性金属材料によ
る犠牲層の上層で覆うことによって、上層の上に積層さ
れて３次元構造体の構成材料となる膜の成膜時のイオン
衝撃や、パターン形成時の薬液から犠牲層の下層を保護
する働きも有し、平坦性が高く、またより複雑な構造体
の形成が可能となる。
【００１５】また本発明に従えば、有機材料から成る下
層を両性金属材料から成る上層またはその材料で完全に
覆うので、上層のパターニングのためのエッチング液や
剥離液などから下層を充分に保護することができる。
層を両性金属材料から成る上層またはその材料で完全に
覆うので、上層のパターニングのためのエッチング液や
剥離液などから下層を充分に保護することができる。
【００１６】また本発明に従えば、犠牲層の下層を０．
１〜１μｍの膜厚に薄く形成するので、３次元構造体の
構成材料の耐アルカリ性が低く、犠牲層の面積が大きく
厚みが薄く除去液の浸透が遅いような場合でも、犠牲層
の除去時に、先ず、構成材料等の選択性が高い有機溶剤
を用いて下層を迅速に除去することができる。その下層
の除去後の隙間から上層の除去液である強アルカリ水溶
液を浸透させ、上層を一挙に除去することができる。こ
のようにして、３次元構造体の構成材料に大きなダメー
ジを与えることなく、犠牲層の除去が可能となる。
１〜１μｍの膜厚に薄く形成するので、３次元構造体の
構成材料の耐アルカリ性が低く、犠牲層の面積が大きく
厚みが薄く除去液の浸透が遅いような場合でも、犠牲層
の除去時に、先ず、構成材料等の選択性が高い有機溶剤
を用いて下層を迅速に除去することができる。その下層
の除去後の隙間から上層の除去液である強アルカリ水溶
液を浸透させ、上層を一挙に除去することができる。こ
のようにして、３次元構造体の構成材料に大きなダメー
ジを与えることなく、犠牲層の除去が可能となる。
【００１７】また本発明に従えば、下層には１〜１００
μｍの厚い有機材料から成る膜が形成されるので、厚み
の大きい構造体を形成することができる。
μｍの厚い有機材料から成る膜が形成されるので、厚み
の大きい構造体を形成することができる。
【００１８】また本発明に従えば、多層の犠牲層を形成
するので、より複雑な形状の構造体を得ることができ
る。
するので、より複雑な形状の構造体を得ることができ
る。
【００１９】また本発明に従えば、犠牲層の有機材料か
ら成る下層を有機溶剤によって除去するのではなく、有
機材料膜が強アルカリ水溶液中で加水分解することを利
用して、下層および両性金属材料による上層を一括して
強アルカリ水溶液によって選択的に除去するので、生産
性の向上を図ることができる。
ら成る下層を有機溶剤によって除去するのではなく、有
機材料膜が強アルカリ水溶液中で加水分解することを利
用して、下層および両性金属材料による上層を一括して
強アルカリ水溶液によって選択的に除去するので、生産
性の向上を図ることができる。
【００２０】また本発明に従えば、犠牲層の下層を形成
する有機材料としてポジ型フォトレジストを使用するの
で、エッチングおよび剥離工程を簡略化し、アセトン等
の各種有機溶剤へ容易に溶解させることができる。ポジ
型フォトレジストは、半導体集積回路（ＩＣ）製造プロ
セスで多く使用され、ＩＣプロセスとの整合性が高い。
また感光によってアルカリ水溶液へ一層溶解しやすくな
り、除去液として市販の剥離液を使用することができる
などの多くの利点を有するので、効果的である。
する有機材料としてポジ型フォトレジストを使用するの
で、エッチングおよび剥離工程を簡略化し、アセトン等
の各種有機溶剤へ容易に溶解させることができる。ポジ
型フォトレジストは、半導体集積回路（ＩＣ）製造プロ
セスで多く使用され、ＩＣプロセスとの整合性が高い。
また感光によってアルカリ水溶液へ一層溶解しやすくな
り、除去液として市販の剥離液を使用することができる
などの多くの利点を有するので、効果的である。
【００２１】また本発明に従えば、両性金属材料として
は、亜鉛や錫（Ｓｎ）等の蒸着法で成膜できるものであ
ることが好ましいけれども、特にアルミニウムを用いる
ことによって、ＩＣ製造プロセスとの整合性や、加工方
法の多様性を利用することができる。ポジ型フォトレジ
ストを用いる場合には、その現像液でも除去可能である
こと等の多くの利点があり、効果的に使用することがで
きる。
は、亜鉛や錫（Ｓｎ）等の蒸着法で成膜できるものであ
ることが好ましいけれども、特にアルミニウムを用いる
ことによって、ＩＣ製造プロセスとの整合性や、加工方
法の多様性を利用することができる。ポジ型フォトレジ
ストを用いる場合には、その現像液でも除去可能である
こと等の多くの利点があり、効果的に使用することがで
きる。
【００２２】また本発明に従えば、犠牲層の下層には有
機材料が用いられており、熱やイオン衝撃によって炭化
や硬化して除去不能になりやすい。犠牲層の上層の形成
を、イオン衝撃のない蒸着法で行い、たとえばポジ型フ
ォトレジストを下層とする場合には、１５０℃以下の温
度で成膜すれば、有機膜の炭化や硬化を避けることがで
きる。
機材料が用いられており、熱やイオン衝撃によって炭化
や硬化して除去不能になりやすい。犠牲層の上層の形成
を、イオン衝撃のない蒸着法で行い、たとえばポジ型フ
ォトレジストを下層とする場合には、１５０℃以下の温
度で成膜すれば、有機膜の炭化や硬化を避けることがで
きる。
【００２３】
【実施例】図１は、本発明の第１実施例によって形成さ
れる座屈構造体を用いるインクジェットヘッドの構成を
示す。座屈構造体部１は、たとえばニッケルめっき膜に
よって形成され、中央部の座屈構造体２は、可動用溝３
によって周囲の座屈構造体支持部４と区切られている。
座屈構造体部１の上方には、たとえばニッケルめっき膜
で形成されるダイヤフラム５が配置される。座屈構造体
部１の下方には、表面を熱酸化膜６によって覆われるシ
リコン基板７が配置される。ダイヤフラム５の上方に
は、合成樹脂を用いて形成されるスペーサ８が配置さ
れ、その中央部にはインク室９が形成される。インク室
９の上方には、ノズルプレート１０が設けられ、その中
央にはノズルオリフィス１１が形成されている。ノズル
オリフィス１１からは、インク滴１２が吐出する。
れる座屈構造体を用いるインクジェットヘッドの構成を
示す。座屈構造体部１は、たとえばニッケルめっき膜に
よって形成され、中央部の座屈構造体２は、可動用溝３
によって周囲の座屈構造体支持部４と区切られている。
座屈構造体部１の上方には、たとえばニッケルめっき膜
で形成されるダイヤフラム５が配置される。座屈構造体
部１の下方には、表面を熱酸化膜６によって覆われるシ
リコン基板７が配置される。ダイヤフラム５の上方に
は、合成樹脂を用いて形成されるスペーサ８が配置さ
れ、その中央部にはインク室９が形成される。インク室
９の上方には、ノズルプレート１０が設けられ、その中
央にはノズルオリフィス１１が形成されている。ノズル
オリフィス１１からは、インク滴１２が吐出する。
【００２４】座屈構造体部１の両側には電極部１３ａ，
１３ｂが設けられ、図示を省略したヒータに接続され
る。電極部１３ａ，１３ｂを介してヒータに通電する
と、座屈構造体２が加熱され、熱膨張によってダイヤフ
ラム５を押上げる座屈動作を生じる。ダイヤフラム５が
押上げられることによってインク室９が加圧され、イン
ク流入路１４を介して流入するインクを、ノズルプレー
ト１０のノズルオリフィス１１を介してインク滴１２と
して吐出させる。シリコン基板７に設けられる側溝１５
は、座屈構造体２がダイヤフラム５側に座屈変位可能な
ように背圧を与える。座屈構造体２の上方にダイヤフラ
ム５が設けられているので、座屈構造体２の駆動によっ
てダイヤフラム５が押上げられ、その押上げ力によって
インク滴１２が吐出する方式のインクジェットヘッドが
構成される。
１３ｂが設けられ、図示を省略したヒータに接続され
る。電極部１３ａ，１３ｂを介してヒータに通電する
と、座屈構造体２が加熱され、熱膨張によってダイヤフ
ラム５を押上げる座屈動作を生じる。ダイヤフラム５が
押上げられることによってインク室９が加圧され、イン
ク流入路１４を介して流入するインクを、ノズルプレー
ト１０のノズルオリフィス１１を介してインク滴１２と
して吐出させる。シリコン基板７に設けられる側溝１５
は、座屈構造体２がダイヤフラム５側に座屈変位可能な
ように背圧を与える。座屈構造体２の上方にダイヤフラ
ム５が設けられているので、座屈構造体２の駆動によっ
てダイヤフラム５が押上げられ、その押上げ力によって
インク滴１２が吐出する方式のインクジェットヘッドが
構成される。
【００２５】図２は、本発明の一実施例によって図１の
インクジェットヘッドを形成する工程を示す。図２
（ａ）〜（ｄ）は、図１の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面
図を示す。図２（ａ）は、犠牲層を形成し、除去する前
の状態である。座屈構造体２とシリコン基板７との間に
は、絶縁膜１８，１９で覆われるヒータ２０が配置され
る。絶縁膜１８，１９は、たとえば二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ2）で形成される。ヒータ２０は座屈構造体加熱用で
あり、たとえばニッケル（Ｎｉ）で形成される。絶縁膜
１８と、シリコン基板７の表面の熱酸化膜６との間に
は、第１の犠牲層２１が、両性金属材料、たとえばアル
ミニウム（Ａｌ）で形成される。第１の犠牲層２１から
上方に向かって延びるように、第２の犠牲層２２が形成
される。第２の犠牲層２２は、有機材料、たとえば数μ
ｍの厚みを有する厚膜ポジ型フォトレジストから成り、
コンタクト露光によるハードコンタクトによって形成さ
れる。座屈構造体２の上面には、第２の犠牲層２２を形
成するポジ型フォトレジスト膜の表面が炭化したり、硬
化したりしないように、低温の蒸着法で両性金属材料、
たとえばアルミニウムによる第３の犠牲層２３が形成さ
れる。第２および第３の犠牲層２２，２３の組合せは、
本発明の犠牲層の上層および下層それぞれ該当する。第
２の犠牲層２２を形成することによって、座屈構造体部
１の可動用溝３をカバーすることができるような厚膜の
犠牲層の作成が可能となる。絶縁膜１９と座屈構造体部
１との間には、タンタル（Ｔａ）等の密着層２４が形成
される。
インクジェットヘッドを形成する工程を示す。図２
（ａ）〜（ｄ）は、図１の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面
図を示す。図２（ａ）は、犠牲層を形成し、除去する前
の状態である。座屈構造体２とシリコン基板７との間に
は、絶縁膜１８，１９で覆われるヒータ２０が配置され
る。絶縁膜１８，１９は、たとえば二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ2）で形成される。ヒータ２０は座屈構造体加熱用で
あり、たとえばニッケル（Ｎｉ）で形成される。絶縁膜
１８と、シリコン基板７の表面の熱酸化膜６との間に
は、第１の犠牲層２１が、両性金属材料、たとえばアル
ミニウム（Ａｌ）で形成される。第１の犠牲層２１から
上方に向かって延びるように、第２の犠牲層２２が形成
される。第２の犠牲層２２は、有機材料、たとえば数μ
ｍの厚みを有する厚膜ポジ型フォトレジストから成り、
コンタクト露光によるハードコンタクトによって形成さ
れる。座屈構造体２の上面には、第２の犠牲層２２を形
成するポジ型フォトレジスト膜の表面が炭化したり、硬
化したりしないように、低温の蒸着法で両性金属材料、
たとえばアルミニウムによる第３の犠牲層２３が形成さ
れる。第２および第３の犠牲層２２，２３の組合せは、
本発明の犠牲層の上層および下層それぞれ該当する。第
２の犠牲層２２を形成することによって、座屈構造体部
１の可動用溝３をカバーすることができるような厚膜の
犠牲層の作成が可能となる。絶縁膜１９と座屈構造体部
１との間には、タンタル（Ｔａ）等の密着層２４が形成
される。
【００２６】第３の犠牲層２３をスパッタリング法で成
膜した場合は、第２の犠牲層２２の表面部分が硬化して
しまい、次の表１〜表３のデータに示すように犠牲層の
除去が困難になり、犠牲層としての役割をなさなくなっ
てしまう。
膜した場合は、第２の犠牲層２２の表面部分が硬化して
しまい、次の表１〜表３のデータに示すように犠牲層の
除去が困難になり、犠牲層としての役割をなさなくなっ
てしまう。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】表１で剥離液の温度は、１００℃である。
剥離液Ａは、有機塩素を含まない。剥離液Ｂは有機塩素
を含有し、金属材料の一部が溶ける。
剥離液Ａは、有機塩素を含まない。剥離液Ｂは有機塩素
を含有し、金属材料の一部が溶ける。
【００３１】第３の犠牲層２３を有機材料、たとえばポ
リイミドで成膜した場合、ポリイミド膜の溶剤であるＮ
ＭＰでは、ポジ型フォトレジスト膜でできた犠牲層２２
が溶けてしまう。本実施例では、図２（ａ）の部分２５
や、第２の犠牲層２２の表面部分２６に座屈構造体２の
厚みに近い数μｍの段差が発生してしまい、ダイヤフラ
ム５の品質上好ましくない。したがって、有機材料で形
成される下層の犠牲層である犠牲層２２の上の犠牲層
は、有機材料の炭化や硬化による変質温度未満で蒸着法
で成膜可能な両性金属材料が好ましい。本実施例では、
２層構造の上層となる第３の犠牲層２３を、下層となる
ポジ型フォトレジスト膜の硬化温度である１５０℃未満
に保ちながら蒸着法で形成する。これによって、犠牲層
２２の表面部分２６の硬化や炭化を防止し、犠牲層２２
を除去しやすくすることができる。また、ダイヤフラム
５の平坦化の役割も果し、ダイヤフラム５の信頼性を高
くすることができる。
リイミドで成膜した場合、ポリイミド膜の溶剤であるＮ
ＭＰでは、ポジ型フォトレジスト膜でできた犠牲層２２
が溶けてしまう。本実施例では、図２（ａ）の部分２５
や、第２の犠牲層２２の表面部分２６に座屈構造体２の
厚みに近い数μｍの段差が発生してしまい、ダイヤフラ
ム５の品質上好ましくない。したがって、有機材料で形
成される下層の犠牲層である犠牲層２２の上の犠牲層
は、有機材料の炭化や硬化による変質温度未満で蒸着法
で成膜可能な両性金属材料が好ましい。本実施例では、
２層構造の上層となる第３の犠牲層２３を、下層となる
ポジ型フォトレジスト膜の硬化温度である１５０℃未満
に保ちながら蒸着法で形成する。これによって、犠牲層
２２の表面部分２６の硬化や炭化を防止し、犠牲層２２
を除去しやすくすることができる。また、ダイヤフラム
５の平坦化の役割も果し、ダイヤフラム５の信頼性を高
くすることができる。
【００３２】図２（ｂ）は、シリコン基板７の裏面側か
ら、側溝１５を介して、強アルカリ水溶液２７を作用さ
せ、第１の犠牲層２１の一部を除去して空間２８を形成
している状態を示す。強アルカリ水溶液としては、たと
えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）などが使用される。図２
（ｃ）は、第１の犠牲層２１の除去が進行している状態
を示す。図２（ｄ）は、第１の犠牲層２１、第２の犠牲
層２２および第３の犠牲層２３が全部一括して除去され
た状態を示す。このように、犠牲層２１，２２，２３が
除去された跡に、可動用溝３、ヒータ２０とシリコン基
板７との間の空間２８および座屈構造体２とダイヤフラ
ム５との間の空間２９がそれぞれ形成される。
ら、側溝１５を介して、強アルカリ水溶液２７を作用さ
せ、第１の犠牲層２１の一部を除去して空間２８を形成
している状態を示す。強アルカリ水溶液としては、たと
えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）などが使用される。図２
（ｃ）は、第１の犠牲層２１の除去が進行している状態
を示す。図２（ｄ）は、第１の犠牲層２１、第２の犠牲
層２２および第３の犠牲層２３が全部一括して除去され
た状態を示す。このように、犠牲層２１，２２，２３が
除去された跡に、可動用溝３、ヒータ２０とシリコン基
板７との間の空間２８および座屈構造体２とダイヤフラ
ム５との間の空間２９がそれぞれ形成される。
【００３３】図３は、本発明の実施例によって、図１に
示すインクジェットヘッドを形成する過程を示す。本実
施例において、図２に示す第１実施例に対応する部分に
は、説明上の便宜のために同一の参照符を付して示す。
第１実施例では、ヒータ２０の絶縁用の絶縁膜１８は耐
アルカリ性を有するけれども、１時間に数１０〜数１０
０Å程度は強アルカリ水溶液中でエッチングされる。こ
れによって、図２（ｂ），（ｃ）で強アルカリ水溶液２
７が直撃する部分がダメージを受けることが避けられな
い。本実施例では、図２の第１の犠牲層２１に対応する
犠牲層３１を、さらにポジ型フォトレジスト膜で形成さ
れる下層の犠牲層３１ａと、両性金属膜で形成される上
層の犠牲層３１ｂとの２層で形成する。犠牲層の除去の
際には、図３（ｂ）に示すように、先ず、たとえばアセ
トン等の有機溶剤で第１の犠牲層３１の下層の犠牲層３
１ａを除去する。絶縁膜１８のＳｉＯ2等の構成材料
は、有機溶剤に対する耐性は優れているので、長時間有
機溶剤に浸しておいても特に問題は生じない。このよう
にして、間隙３２が形成される。次に、間隙３２を通し
て強アルカリ水溶液を侵入させる。この場合、第１の犠
牲層３１の下層３１ｂが溶解されて間隙３２が拡大する
間に、先に形成される間隙３２を通して強アルカリ水溶
液が迅速に侵入するので、第２および第３の犠牲層２
２，２３を短時間で除去することができる。絶縁膜１８
が局部的に長時間アルカリ水溶液にさらされてダメージ
を受けることがなく、製造される素子の信頼性を高める
ことができる。
示すインクジェットヘッドを形成する過程を示す。本実
施例において、図２に示す第１実施例に対応する部分に
は、説明上の便宜のために同一の参照符を付して示す。
第１実施例では、ヒータ２０の絶縁用の絶縁膜１８は耐
アルカリ性を有するけれども、１時間に数１０〜数１０
０Å程度は強アルカリ水溶液中でエッチングされる。こ
れによって、図２（ｂ），（ｃ）で強アルカリ水溶液２
７が直撃する部分がダメージを受けることが避けられな
い。本実施例では、図２の第１の犠牲層２１に対応する
犠牲層３１を、さらにポジ型フォトレジスト膜で形成さ
れる下層の犠牲層３１ａと、両性金属膜で形成される上
層の犠牲層３１ｂとの２層で形成する。犠牲層の除去の
際には、図３（ｂ）に示すように、先ず、たとえばアセ
トン等の有機溶剤で第１の犠牲層３１の下層の犠牲層３
１ａを除去する。絶縁膜１８のＳｉＯ2等の構成材料
は、有機溶剤に対する耐性は優れているので、長時間有
機溶剤に浸しておいても特に問題は生じない。このよう
にして、間隙３２が形成される。次に、間隙３２を通し
て強アルカリ水溶液を侵入させる。この場合、第１の犠
牲層３１の下層３１ｂが溶解されて間隙３２が拡大する
間に、先に形成される間隙３２を通して強アルカリ水溶
液が迅速に侵入するので、第２および第３の犠牲層２
２，２３を短時間で除去することができる。絶縁膜１８
が局部的に長時間アルカリ水溶液にさらされてダメージ
を受けることがなく、製造される素子の信頼性を高める
ことができる。
【００３４】図４〜図９は、本発明の第３の実施例によ
る図１に示すインクジェットヘッドの形成方法を示す。
第３実施例の工程は、（ａ）〜（ｐ）の順に進行し、図
４、図６および図８は、図１に示す切断面線Ｙ−Ｙから
見た断面図を示し、図５、図７および図９は図１の切断
面線Ｘ−Ｘから見た断面図をそれぞれ示す。また、第１
および第２実施例に対応する部分には、説明の簡略化の
ために同一の参照符を付す。本実施例では、座屈構造体
加熱用のヒータを座屈構造体の上側に設け、座屈構造体
の上面が下面より温度が高くなるようにして、原理的に
座屈構造体が上側に変形しやすく、効率向上を図る。第
１および第２実施例のように、座屈構造体の下方にヒー
タ２０を設けると、座屈構造体２の上面より下面の方が
温度が高くなり、座屈構造体２がインク吐出側へ変位せ
ずにシリコン基板７側へ変位する可能性があるので、効
率上好ましくない。第１および第２実施例では、シリコ
ン基板７の側溝１５の幅を狭くして、座屈構造体２に接
するシリコン基板７の面積を多くし、ヒートシンク効果
を高めてインクが吐出する方向へ変位しやすくしてい
る。しかしながら、シリコン基板７のシリコン側溝１５
が小さいと、犠牲層の除去液の置換が進まず、犠牲層の
除去の進行が遅くなるという問題が生じる。本実施例で
は、裏面のシリコン基板７の側溝１５を大きくすること
ができるので、犠牲層の除去を迅速に行うことができ
る。
る図１に示すインクジェットヘッドの形成方法を示す。
第３実施例の工程は、（ａ）〜（ｐ）の順に進行し、図
４、図６および図８は、図１に示す切断面線Ｙ−Ｙから
見た断面図を示し、図５、図７および図９は図１の切断
面線Ｘ−Ｘから見た断面図をそれぞれ示す。また、第１
および第２実施例に対応する部分には、説明の簡略化の
ために同一の参照符を付す。本実施例では、座屈構造体
加熱用のヒータを座屈構造体の上側に設け、座屈構造体
の上面が下面より温度が高くなるようにして、原理的に
座屈構造体が上側に変形しやすく、効率向上を図る。第
１および第２実施例のように、座屈構造体の下方にヒー
タ２０を設けると、座屈構造体２の上面より下面の方が
温度が高くなり、座屈構造体２がインク吐出側へ変位せ
ずにシリコン基板７側へ変位する可能性があるので、効
率上好ましくない。第１および第２実施例では、シリコ
ン基板７の側溝１５の幅を狭くして、座屈構造体２に接
するシリコン基板７の面積を多くし、ヒートシンク効果
を高めてインクが吐出する方向へ変位しやすくしてい
る。しかしながら、シリコン基板７のシリコン側溝１５
が小さいと、犠牲層の除去液の置換が進まず、犠牲層の
除去の進行が遅くなるという問題が生じる。本実施例で
は、裏面のシリコン基板７の側溝１５を大きくすること
ができるので、犠牲層の除去を迅速に行うことができ
る。
【００３５】図４および図５の（ａ）では、面方位（１
００）の単結晶シリコン基板７の表裏両面に、熱酸化法
を用いて熱酸化膜６を所定の膜厚、たとえば１〜２μｍ
形成する。さらに、その裏面側に、フォトリソグラフィ
法と、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によるエッチン
グ法を用いて、側溝１５を形成する。次に、図４および
図５（ｂ）に示すように、座屈構造体２の可動に必要な
空間を形成するための犠牲層２１となる膜を、たとえば
アルミニウムをスパッタリングすることによって０．１
〜１μｍとなるように成膜し、フォトリソグラフィ法と
エッチング法とを用いて、第１の犠牲層２１として必要
なパターンに加工する。この犠牲層２１の厚さに応じ
て、後述する図８および図９（ｐ）の間隙５３の距離が
決定される。
００）の単結晶シリコン基板７の表裏両面に、熱酸化法
を用いて熱酸化膜６を所定の膜厚、たとえば１〜２μｍ
形成する。さらに、その裏面側に、フォトリソグラフィ
法と、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によるエッチン
グ法を用いて、側溝１５を形成する。次に、図４および
図５（ｂ）に示すように、座屈構造体２の可動に必要な
空間を形成するための犠牲層２１となる膜を、たとえば
アルミニウムをスパッタリングすることによって０．１
〜１μｍとなるように成膜し、フォトリソグラフィ法と
エッチング法とを用いて、第１の犠牲層２１として必要
なパターンに加工する。この犠牲層２１の厚さに応じ
て、後述する図８および図９（ｐ）の間隙５３の距離が
決定される。
【００３６】次に、図４および図５の（ｃ）に示すよう
に、たとえばタンタル（Ｔａ）／ニッケル（Ｎｉ）膜を
めっきのシード層４０として、たとえばスパッタリング
法によって成膜する。タンタルは、熱酸化膜６と座屈構
造体部１との間の密着層として働き、タンタル以外にＳ
ｉＯ2と密着性のよい金属、たとえばクロム（Ｃｒ）、
チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニオブ（Ｎｂ）等も使用
可能である。次に、図４および図５の（ｄ）に示すよう
に、めっきのシード層４０のうち、あとで座屈構造体２
の可動用溝３の部分となるフレーム部分４１の除去を、
フォトリソグラフィ法とイオンミリング法とを用いて行
う。次に、フォトリソグラフィ法によって、ポジ型フォ
トレジストでフレームレジストパターン４１ａを形成す
る。次に、図４および図５の（ｅ）に示すように、たと
えばニッケルの電気めっきを行い、シリコン基板７側の
座屈構造体２とその周縁の支持部４とを形成する。次
に、図４および図５の（ｆ）に示すように、フレームレ
ジストパターン４１ａを第２犠牲層として残す。その上
に、基板加熱温度１５０℃以下の電子ビーム（ＥＢ）蒸
着法等の蒸着法を用いて、フレームレジストパターン４
１ａの上に、たとえばアルミニウムなどの両性金属材料
による成膜を行い、フォトリソグラフィ法とエッチング
法とによって第３の犠牲層２３をパターンとして加工す
る。
に、たとえばタンタル（Ｔａ）／ニッケル（Ｎｉ）膜を
めっきのシード層４０として、たとえばスパッタリング
法によって成膜する。タンタルは、熱酸化膜６と座屈構
造体部１との間の密着層として働き、タンタル以外にＳ
ｉＯ2と密着性のよい金属、たとえばクロム（Ｃｒ）、
チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニオブ（Ｎｂ）等も使用
可能である。次に、図４および図５の（ｄ）に示すよう
に、めっきのシード層４０のうち、あとで座屈構造体２
の可動用溝３の部分となるフレーム部分４１の除去を、
フォトリソグラフィ法とイオンミリング法とを用いて行
う。次に、フォトリソグラフィ法によって、ポジ型フォ
トレジストでフレームレジストパターン４１ａを形成す
る。次に、図４および図５の（ｅ）に示すように、たと
えばニッケルの電気めっきを行い、シリコン基板７側の
座屈構造体２とその周縁の支持部４とを形成する。次
に、図４および図５の（ｆ）に示すように、フレームレ
ジストパターン４１ａを第２犠牲層として残す。その上
に、基板加熱温度１５０℃以下の電子ビーム（ＥＢ）蒸
着法等の蒸着法を用いて、フレームレジストパターン４
１ａの上に、たとえばアルミニウムなどの両性金属材料
による成膜を行い、フォトリソグラフィ法とエッチング
法とによって第３の犠牲層２３をパターンとして加工す
る。
【００３７】次に、図６および図７の（ｇ）に示すよう
に、第１絶縁膜４３を成膜する。第１絶縁膜４３は、後
述するヒータ層４４の絶縁用である。第１絶縁膜４３の
材料は、ヒータ材料との密着性や加工性の観点から、Ｓ
ｉＯ2もしくはＳｉＮ膜が望ましい。次に、第１絶縁膜
４３の上に、ヒータ層４４をたとえばスパッタリング法
で成膜する。ヒータ層４４は、絶縁膜との密着性の観点
から、基板側から順に、密着層／ヒータ層／密着層の３
層構造とすることが望ましい。ヒータ層４４は、たとえ
ば抵抗率等の観点から、ニッケルやタングステン（Ｗ）
もしくはＮｉ−Ｃｒ等が用いられる。密着層は、絶縁膜
との密着強度から、たとえばタンタル、クロム、チタ
ン、鉄、あるいはニオブ等が好ましい。次に、フォトリ
ソグラフィ法とエッチング法とによって、ヒータ層４４
のパターン加工を行う。
に、第１絶縁膜４３を成膜する。第１絶縁膜４３は、後
述するヒータ層４４の絶縁用である。第１絶縁膜４３の
材料は、ヒータ材料との密着性や加工性の観点から、Ｓ
ｉＯ2もしくはＳｉＮ膜が望ましい。次に、第１絶縁膜
４３の上に、ヒータ層４４をたとえばスパッタリング法
で成膜する。ヒータ層４４は、絶縁膜との密着性の観点
から、基板側から順に、密着層／ヒータ層／密着層の３
層構造とすることが望ましい。ヒータ層４４は、たとえ
ば抵抗率等の観点から、ニッケルやタングステン（Ｗ）
もしくはＮｉ−Ｃｒ等が用いられる。密着層は、絶縁膜
との密着強度から、たとえばタンタル、クロム、チタ
ン、鉄、あるいはニオブ等が好ましい。次に、フォトリ
ソグラフィ法とエッチング法とによって、ヒータ層４４
のパターン加工を行う。
【００３８】次に、図６および図７の（ｈ）に示すよう
に、第２絶縁膜４５を、たとえばスパッタリング法によ
って成膜する。第２絶縁膜４５の材料は、第１絶縁膜４
３と同じ理由で、ＳｉＯ2やＳｉＮ膜が望ましい。次
に、フォトリソグラフィ法とエッチング法とによって、
第１絶縁膜４３と第２絶縁膜４５とを一括加工し、座屈
構造体可動用のパターン４６と、ヒータの電極取出し用
の開口４７とを形成する。次に、図６および図７の
（ｉ）に示すように、後述するダイヤフラム５０と、第
２絶縁膜４５との密着用の密着層を成膜する。密着層の
材料は、第２絶縁膜４５との密着性、犠牲層のエッチン
グ液である強アルカリ水溶液に対する耐性などの観点か
ら、クロムやジルコニウム（Ｚｒ）が好ましい。次に、
この密着層を、フォトリソグラフィ法とエッチング法と
で密着パターン４８に加工する。その際に、電極取出し
開口４７の上部やダイヤフラム周縁の支持部分も残す。
に、第２絶縁膜４５を、たとえばスパッタリング法によ
って成膜する。第２絶縁膜４５の材料は、第１絶縁膜４
３と同じ理由で、ＳｉＯ2やＳｉＮ膜が望ましい。次
に、フォトリソグラフィ法とエッチング法とによって、
第１絶縁膜４３と第２絶縁膜４５とを一括加工し、座屈
構造体可動用のパターン４６と、ヒータの電極取出し用
の開口４７とを形成する。次に、図６および図７の
（ｉ）に示すように、後述するダイヤフラム５０と、第
２絶縁膜４５との密着用の密着層を成膜する。密着層の
材料は、第２絶縁膜４５との密着性、犠牲層のエッチン
グ液である強アルカリ水溶液に対する耐性などの観点か
ら、クロムやジルコニウム（Ｚｒ）が好ましい。次に、
この密着層を、フォトリソグラフィ法とエッチング法と
で密着パターン４８に加工する。その際に、電極取出し
開口４７の上部やダイヤフラム周縁の支持部分も残す。
【００３９】次に、図６および図７の（ｊ）に示すよう
に、両性金属膜でできた第４の犠牲層を成膜する。第４
の犠牲層は、ポジ型フォトレジスト膜でできた第２の犠
牲層４１ａが既に第３の犠牲層２３によって保護されて
いるため、蒸着法でもスパッタリング法でも形成するこ
とができる。ただし、温度が１５０℃未満となるように
注意する。次に、フォトリソグラフィ法とエッチング法
とを用いて、第４の犠牲層パターン４９を形成する。次
に、図６および図７の（ｋ）に示すように、ダイヤフラ
ム５のめっき用のシード層５０を成膜する。シード層５
０の材料は、ダイヤフラム５と同一の金属材料、たとえ
ばニツケル等を使用することができ、たとえばスパッタ
リング法によって成膜する。
に、両性金属膜でできた第４の犠牲層を成膜する。第４
の犠牲層は、ポジ型フォトレジスト膜でできた第２の犠
牲層４１ａが既に第３の犠牲層２３によって保護されて
いるため、蒸着法でもスパッタリング法でも形成するこ
とができる。ただし、温度が１５０℃未満となるように
注意する。次に、フォトリソグラフィ法とエッチング法
とを用いて、第４の犠牲層パターン４９を形成する。次
に、図６および図７の（ｋ）に示すように、ダイヤフラ
ム５のめっき用のシード層５０を成膜する。シード層５
０の材料は、ダイヤフラム５と同一の金属材料、たとえ
ばニツケル等を使用することができ、たとえばスパッタ
リング法によって成膜する。
【００４０】次に、図８および図９の（ｌ）に示すよう
に、シード層５０の上にたとえばニツケルの電気めっき
を行い、ダイヤフラム５を形成する。次に、図８および
図９の（ｍ）に示すように、たとえば水酸化カリウム水
溶液中で、裏面側のシリコン基板７の側溝１５のエッチ
ングを進行させる。次に、図８および図９の（ｎ）に示
すように、（ｌ）で形成したダイヤフラム５の膜に、フ
ォトリソグラフィ法とエッチング法とによって、両側の
電極部分１３ａ，１３ｂを電気的に分離する溝５１を形
成する。次に、図８および図９の（ｏ）に示すように、
熱酸化膜６のうち側溝１５内の部分と、シリコン基板７
の裏面側の全部とを除去し、犠牲層の除去液の侵入口５
２を開口する。熱酸化膜６の除去は、たとえばリアクテ
ブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で、ＣＨＦ3のガス
を用いて行う。次に、図８および図９の（ｐ）に示すよ
うに、裏面の側溝１５および熱酸化膜６の開口５２か
ら、犠牲層の除去液であるたとえば水酸化カリウム水溶
液や、ポジ型フォトレジストの現像液等の強アルカリ水
溶液を侵入させ、前述の第１、第２、第３および第４の
犠牲層を除去し、間隙５３，５４および５５を形成す
る。水酸化カリウム水溶液を用いると、シリコン基板７
の裏面もエッチングされるけれども、シリコン基板７自
体の厚みが数１００μｍと厚いので、特に問題とはなら
ない。以上によって、ヒータ上置き型の座屈構造体駆動
のダイヤフラムインクジェットヘッドのシリコン基板部
分が完成する。
に、シード層５０の上にたとえばニツケルの電気めっき
を行い、ダイヤフラム５を形成する。次に、図８および
図９の（ｍ）に示すように、たとえば水酸化カリウム水
溶液中で、裏面側のシリコン基板７の側溝１５のエッチ
ングを進行させる。次に、図８および図９の（ｎ）に示
すように、（ｌ）で形成したダイヤフラム５の膜に、フ
ォトリソグラフィ法とエッチング法とによって、両側の
電極部分１３ａ，１３ｂを電気的に分離する溝５１を形
成する。次に、図８および図９の（ｏ）に示すように、
熱酸化膜６のうち側溝１５内の部分と、シリコン基板７
の裏面側の全部とを除去し、犠牲層の除去液の侵入口５
２を開口する。熱酸化膜６の除去は、たとえばリアクテ
ブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で、ＣＨＦ3のガス
を用いて行う。次に、図８および図９の（ｐ）に示すよ
うに、裏面の側溝１５および熱酸化膜６の開口５２か
ら、犠牲層の除去液であるたとえば水酸化カリウム水溶
液や、ポジ型フォトレジストの現像液等の強アルカリ水
溶液を侵入させ、前述の第１、第２、第３および第４の
犠牲層を除去し、間隙５３，５４および５５を形成す
る。水酸化カリウム水溶液を用いると、シリコン基板７
の裏面もエッチングされるけれども、シリコン基板７自
体の厚みが数１００μｍと厚いので、特に問題とはなら
ない。以上によって、ヒータ上置き型の座屈構造体駆動
のダイヤフラムインクジェットヘッドのシリコン基板部
分が完成する。
【００４１】第１〜第３実施例では、座屈構造体駆動方
式のダイヤフラムインクジェットヘッドのシリコン基板
部分を形成しているけれども、本発明を用いて同様な微
小駆動素子を製造することができる。その他、特開平６
−３９９３９号公報の先行技術のような微小部品も、有
機材料による犠牲層を厚く形成すれば、キャビティプレ
ートや枠型などを使用しないでも容易に形成することが
できる。
式のダイヤフラムインクジェットヘッドのシリコン基板
部分を形成しているけれども、本発明を用いて同様な微
小駆動素子を製造することができる。その他、特開平６
−３９９３９号公報の先行技術のような微小部品も、有
機材料による犠牲層を厚く形成すれば、キャビティプレ
ートや枠型などを使用しないでも容易に形成することが
できる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、犠牲層を
下層の有機材料と上層の両性金属材料とによって形成す
るので、犠牲層上に構成される３次元構造体に対するダ
メージが少ない除去液を用いて容易に選択的な除去を行
うことができる。
下層の有機材料と上層の両性金属材料とによって形成す
るので、犠牲層上に構成される３次元構造体に対するダ
メージが少ない除去液を用いて容易に選択的な除去を行
うことができる。
【００４３】また本発明によれば、犠牲層の下層は上層
または上層の構成材料によって完全に覆われるので、上
層を選択的に除去するためのエッチング液や剥離液など
から下層を保護することができる。
または上層の構成材料によって完全に覆われるので、上
層を選択的に除去するためのエッチング液や剥離液など
から下層を保護することができる。
【００４４】また本発明によれば、犠牲層の下層は膜厚
が０．１〜１μｍ程度に薄く形成されるので、有機材料
と選択性が高い有機溶剤を用いて迅速に除去することが
できる。下層を除去した隙間から強アルカリ水溶液を浸
透させて、両性金属材料による上層を一挙に除去するこ
とができるので、犠牲層の上方に形成される３次元構造
体の耐アルカリ性が低く、犠牲層の面積が大きく、厚み
が薄いような場合であっても、構成材料に大きなダメー
ジを与えることなく、犠牲層の迅速な除去を行うことが
できる。
が０．１〜１μｍ程度に薄く形成されるので、有機材料
と選択性が高い有機溶剤を用いて迅速に除去することが
できる。下層を除去した隙間から強アルカリ水溶液を浸
透させて、両性金属材料による上層を一挙に除去するこ
とができるので、犠牲層の上方に形成される３次元構造
体の耐アルカリ性が低く、犠牲層の面積が大きく、厚み
が薄いような場合であっても、構成材料に大きなダメー
ジを与えることなく、犠牲層の迅速な除去を行うことが
できる。
【００４５】また本発明によれば、犠牲層の下層を１〜
１００μｍのように厚く形成するので、膜厚の厚い犠牲
層を容易に得ることができる。
１００μｍのように厚く形成するので、膜厚の厚い犠牲
層を容易に得ることができる。
【００４６】また本発明によれば、犠牲層を多層に形成
するので、複雑な形状の３次元構造体を容易に得ること
ができる。
するので、複雑な形状の３次元構造体を容易に得ること
ができる。
【００４７】また本発明によれば、犠牲層の上層および
下層がアルカリ可溶であるので、３次元構造体の構成材
料とは高い選択比を有する強アルカリ水溶液によって構
成材料のダメージが少なく、迅速な犠牲層の除去を行う
ことができ、生産性も向上する。
下層がアルカリ可溶であるので、３次元構造体の構成材
料とは高い選択比を有する強アルカリ水溶液によって構
成材料のダメージが少なく、迅速な犠牲層の除去を行う
ことができ、生産性も向上する。
【００４８】また本発明によれば、犠牲層の下層を形成
する有機材料としてポジ型フォトレジストを使用するの
で、各種有機溶剤に対して容易に溶解させることがで
き、またＩＣ製造プロセスなどとの整合性を取ることが
できる。
する有機材料としてポジ型フォトレジストを使用するの
で、各種有機溶剤に対して容易に溶解させることがで
き、またＩＣ製造プロセスなどとの整合性を取ることが
できる。
【００４９】また本発明によれば、犠牲層の上層をアル
ミニウムを用いて形成するので、ＩＣ製造プロセスとの
整合性や、加工方法の多様性等の利点があり、ポジ型フ
ォトレジストを犠牲層の下層に使用するような場合は、
現像液で除去することも可能となる。
ミニウムを用いて形成するので、ＩＣ製造プロセスとの
整合性や、加工方法の多様性等の利点があり、ポジ型フ
ォトレジストを犠牲層の下層に使用するような場合は、
現像液で除去することも可能となる。
【００５０】また本発明によれば、犠牲層の上層を下層
上に形成する際に、下層を炭化や硬化させたりして変質
させないので、上層を形成後でも下層を容易に除去する
ことができる。また、犠牲層の上層の両性金属材料によ
る薄膜上に有機材料による薄膜を組合せれば、蒸着によ
って形成する両性金属膜の犠牲層が有機材料による犠牲
層をイオン衝撃から保護し、有機材料による犠牲層にダ
メージを与えることなく、有機材料による犠牲層の上に
スパッタリングなどによって３次元構造体形成用の薄膜
を成膜することができ、複雑な構造を得ることができ
る。
上に形成する際に、下層を炭化や硬化させたりして変質
させないので、上層を形成後でも下層を容易に除去する
ことができる。また、犠牲層の上層の両性金属材料によ
る薄膜上に有機材料による薄膜を組合せれば、蒸着によ
って形成する両性金属膜の犠牲層が有機材料による犠牲
層をイオン衝撃から保護し、有機材料による犠牲層にダ
メージを与えることなく、有機材料による犠牲層の上に
スパッタリングなどによって３次元構造体形成用の薄膜
を成膜することができ、複雑な構造を得ることができ
る。
【図１】本発明の実施例によって形成されるインクジェ
ットヘッドの分解斜視図である。
ットヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図３】本発明の第２実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図４】本発明の第３実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図５】本発明の第３実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図６】本発明の第３実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図７】本発明の第３実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図８】本発明の第３実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図９】本発明の第３実施例による製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図１０】先行技術による製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図１１】他の先行技術による製造工程を示す断面図で
ある。
ある。
【図１２】図１１の製造工程に対応する部品の斜視図で
ある。
ある。
１ 座屈構造体部 ２ 座屈構造体 ３ 可動用溝 ４ 座屈構造体支持部 ５ ダイヤフラム ６ 熱酸化膜 ７ シリコン基板 ８ スペーサ １０ ノズルプレート １１ ノズルオリフィス １２ インク滴 １３ａ，１３ｂ 電極部 １５ 側溝 ２０ ヒータ ２１，２２，２３，３１ 犠牲層 ２４ 密着層 ２５，２６ 表面部分 ２７ 強アルカリ水溶液 ２８，２９ 空間 ３２，３３ 間隔 ４４ ヒータ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 進 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 木村 正治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 掘中 大 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 複数層の薄膜を形成し、その少なくとも
１層を犠牲層として選択的に除去し、複合構造を有する
微小部品等を製造する微小構造の形成方法において、 犠牲層を、有機材料から成る下層と、下層上に形成され
る両性金属材料から成る上層とによって形成することを
特徴とする微小構造の形成方法。 - 【請求項２】 前記下層は、前記上層のパターン形成時
に、上層または上層の構成材料のうちの少なくとも一方
で、完全に覆われることを特徴とする請求項１記載の微
小構造の形成方法。 - 【請求項３】 前記下層は、０．１〜１μｍの膜厚を有
し、有機溶剤によって選択的に除去され、 前記上層は、強アルカリ水溶液によって選択的に除去さ
れることを特徴とする請求項２記載の微小構造の形成方
法。 - 【請求項４】 前記下層は、１〜１００μｍの膜厚を有
することを特徴とする請求項１または２記載の微小構造
の形成方法。 - 【請求項５】 前記犠牲層に１層以上の選択的に除去可
能な薄膜を積層して、多層の犠牲層を形成することを特
徴とする請求項１または２記載の微小構造の形成方法。 - 【請求項６】 前記犠牲層の選択的除去を、強アルカリ
水溶液によって一括して行うことを特徴とする請求項
１、２、４または５のいずれかに記載の微小構造の形成
方法。 - 【請求項７】 前記有機材料として、ポジ型フォトレジ
ストを使用することを特徴とする請求項１または２記載
の微小構造の形成方法。 - 【請求項８】 前記両性金属材料として、アルミニウム
を使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに
記載の微小構造の形成方法。 - 【請求項９】 前記上層を、前記下層上に、下層をその
有機材料の変質温度未満の温度に保持しながら、蒸着さ
せて形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載の微小構造の形成方法。
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