JPH11277755A - 凹部を有するシリコン基板とインクジェットヘッドの製造方法およびそのシリコン基板とインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹部を有するシリコン基板とインクジェッ
トヘッドの製造方法およびそのシリコン基板とインクジ
ェットヘッドを提供する。 【解決手段】 シリコン基板に対してウエット酸化を
施して、凹部をエッチング形成するためのマスクとして
熱酸化膜を形成し、マスク形成工程により形成された熱
酸化膜をマスクとしてシリコン基板に凹部をエッチング
形成し、エッチング工程後にマスク形成工程において形
成された熱酸化膜をシリコン基板から除去し、除去工程
後にシリコン基板に対してドライ酸化を施して、シリコ
ン基板の保護膜を形成し、精密化、微細化、小型化を図
った凹部を有するシリコン基板を製造するとともに、当
該凹部を振動板やインクノズルとして、インクに対する
耐腐蝕性が高く、省電力化を図ったインクジェットヘッ
ドを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹部を有するシリ
コン基板とインクジェットヘッドの製造方法、凹部を有
するシリコン基板、凹部として振動板を有するシリコン
基板を備えるインクジェットヘッド、特に、プリンタや
ファクシミリ等の印刷機構に用いることができるインク
ジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタやファクシミリ等の印刷機構に
用いられるインクジェットヘッドでは、インク液滴を吐
出させるが、このためのメカニズムに応じて各種の方式
が提案されている。たとえば、ヒータを加熱してインク
を沸騰させ、それによって生じる気泡圧でインク液滴を
吐出する方式、インクを貯留したインク室に貼り付けら
れた圧電素子に電圧を印加することによりインク室の容
積を膨張および収縮させて、インク液滴を吐出する方
式、静電気力（静電アクチュエータ）を利用してインク
を貯留したインク室の容積を変化させて、インク液滴の
吐出を行う方式などがある。

【０００３】これらのインクジェットヘッドは、半導体
の微細加工技術を用いて形成される。たとえば、静電気
力を利用してインク液滴の吐出を行うインクジェットヘ
ッドでは、シリコン基板に凹部（振動板）を設け、これ
と所定の間隔で電極を対峙させ、凹部（振動板）と電極
との間に静電気力を発生させて、凹部（振動板）を変位
させ、インク室に圧力変動を発生させて、インクノズル
からインク液滴を吐出させる。この凹部（振動板）と、
電極が配置された部材とを、合わせて対向部材と呼ぶ。

【０００４】インク室は、凹部（振動板）が形成された
シリコン基板に対して、シリコン基板やガラス基板等の
第２の基板を接合して当該凹部（振動板）を塞ぐことに
より形成される。したがって、シリコン基板の凹部（振
動板）は、インク室の壁の一部を構成する。

【０００５】このようなシリコン基板の凹部（振動板）
の形成には、半導体の微細加工技術を用いる。すなわ
ち、シリコン基板に凹部（振動板）を形成するための耐
エッチング材（マスク）を形成してからエッチングを施
して凹部を形成する。

【０００６】シリコン基板を熱酸化するとその表面に熱
酸化膜が形成されるが、通常は、この熱酸化膜をマスク
として用いる。

【０００７】また、インクとの濡れ性向上やインクによ
るシリコン基板の腐蝕防止のため、対向基板との接合に
先立って、凹部（振動板）が形成されたシリコン基板の
表面に保護用の熱酸化膜を形成する。

【０００８】このようなインクジェットヘッドの製造方
法として、本出願人は、特開平３−７９３５０号公報お
よび特開平６−７１８８２号公報を開示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、熱酸化膜を
形成する方法としては、ウエット酸化およびドライ酸化
の２種類の方法が知られている。ドライ酸化は、膜の形
成速度（成膜速度）は遅いが、膜の密度が密な良質の酸
化膜が得られるという特徴がある。一方、ウエット酸化
は、ドライ酸化に比べて膜密度が疎であり、膜質の点で
は劣るが、膜の形成速度（成膜速度）が速いという特徴
がある。

【００１０】流路壁や振動板をインクによる溶解から保
護する保護用の熱酸化膜をウエット酸化により形成する
と、ウエット酸化によって得られる熱酸化膜は膜質が劣
るため、耐インク性が弱く、シリコン基板がインクによ
って腐食および溶解されてしまう可能性がある。これ
は、第２の基板がシリコン基板により構成され、ウエッ
ト酸化によって得られる熱酸化膜を保護膜とする場合も
同様である。

【００１１】また、ウエット酸化によって得られる熱酸
化膜は、膜の密度が疎であるために充分な絶縁性能を得
ることができないので、静電駆動方式のインクジェット
ヘッドでは、凹部（振動板）と電極との間に発生した静
電気が放電して、凹部（振動板）が破壊されるおそれが
ある。

【００１２】加えて、ウエット酸化では膜の成長速度が
速いために膜厚を高精度にコントロールすることが難し
いので、膜厚がばらつき、凹部（振動板）の静電吸引特
性が劣化する特に静電吸引力が低下する恐れもある。こ
の静電吸引特性の劣化は、適切な量のインク液滴を吐出
することができず、印字品質を低下させる原因となる。

【００１３】ウエット酸化で形成した熱酸化膜による保
護膜の耐腐食性および絶縁性を向上させるために、膜厚
を厚くすることが考えられるが、熱酸化膜を厚くする
と、対向部材の間に生じる静電気力が弱くなるので、そ
の分静電吸引力が低下し、省電力化や小型化が困難にな
ってしまう。

【００１４】これに対して、マスク用の熱酸化膜と、保
護膜用の熱酸化膜との双方をドライ酸化で形成すると、
ドライ酸化の成膜速度が遅いので、インクジェットヘッ
ドの生産効率が低下し、コストが上昇してしまう。

【００１５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、シリコン基板に形成す
る熱酸化膜の酸化方法を、その熱酸化膜の目的に応じて
規定することにより、インクジェットヘッドの生産効率
および耐久性の向上を図ることができるインクジェット
ヘッドの製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、以下の発明を提供する。

【００１７】本発明の凹部を有するシリコン基板の製造
方法では、シリコン基板に対してウエット酸化を施し
て、凹部をエッチング形成するためのマスクとして熱酸
化膜を形成し、マスク形成工程により形成された熱酸化
膜をマスクとしてシリコン基板に凹部をエッチング形成
し、エッチング工程後にマスク形成工程において形成さ
れた熱酸化膜をシリコン基板から除去し、除去工程後に
シリコン基板に対してドライ酸化を施して、シリコン基
板の保護膜を形成する。

【００１８】また、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法では、シリコン基板に対してウエット酸化を施し
て、インクジェットヘッドのインクと吐出するための振
動板をエッチング形成するためのマスクとして熱酸化膜
を形成し、マスク形成工程により形成された熱酸化膜を
マスクとしてシリコン基板に振動板をエッチング形成
し、エッチング工程後にマスク形成工程において形成さ
れた熱酸化膜をシリコン基板から除去し、除去工程後に
シリコン基板に対してドライ酸化を施して、シリコン基
板の保護膜を形成し、保護膜形成工程後にシリコン基板
に第２の基板を接合して振動板を壁の一部とするインク
室を形成する。

【００１９】さらに、本発明のインクジェットヘッドの
製造方法では、フェイスインクジェット等のように、第
２の基板としてシリコン基板を用いて、これにインクノ
ズルを形成する場合、第２の基板に対してウエット酸化
を施して、インク室に連通するインクノズルをエッチン
グ形成するためのマスクとして熱酸化膜を形成し、第２
のマスク形成工程により形成された熱酸化膜をマスクと
して第２の基板にインクノズルをエッチング形成し、第
２のエッチング工程後に第２のマスク形成工程において
形成された熱酸化膜を第２の基板から除去し、第２の除
去工程後に第２の基板に対してドライ酸化を施して、第
２の基板の保護膜を形成する。

【００２０】これらの製造方法においては、製造時間の
短縮を図るウエット酸化と、精度の高いドライ酸化を組
み合わせることにより、耐腐蝕性の高い凹部を有するシ
リコン基板を短時間で製造することができる。このよう
な凹部をインクジェットヘッドの振動板やインクノズル
を形成するために用いることができる。

【００２１】また、マスク用熱酸化膜を凹部（振動板）
の近傍から完全に除去することにより、保護膜形成のた
めの熱酸化によって凹部（振動板）がたわむことがなく
なり、凹部（振動板）を精密に加工することができるよ
うになる。

【００２２】また、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法により静電駆動方式のインクジェットヘッドを製
造する場合、シリコン基板に対して、振動板に所定の隙
間をもって対峙する電極が形成された第３の基板を、第
２の基板とは反対側の面に、接合する。

【００２３】さらに、本発明の凹部を有するシリコン基
板は、凹部の長さに対する凹部のコンプライアンスの比
が、０．６４×１０^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以上３．３×１
０^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以下であるように構成される。

【００２４】また、本発明のインクジェットヘッドは、
インクを吐出するための振動板を有するシリコン基板
と、当該振動板を壁の一部とするインク室と、インク室
に連通するインクノズルと、振動板に所定の間隔をもっ
て対峙し、これを静電気力により変位させる電極と、を
備え、振動板の長さに対する振動板のコンプライアンス
の比が０．６４×１０^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以上３．３×
１０^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以下であるように構成される。

【００２５】本発明により、凹部もしくは振動板の面密
度が高く、小型化を図ることができるシリコン基板やイ
ンクジェットヘッドを提供することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は
説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するも
のではない。したがって、当業者であればこれらの各要
素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形
態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も
本願発明の範囲に含まれる。

【００２７】（全体構成）図１には本発明を適用した製
造方法によって形成されたインクジェットヘッドの一部
を分解斜視図を用いて示してある。図２にはその部分断
面図を示してある。これらの図に示すように、インクジ
ェットヘッド１は、インク液滴を基板の上面に設けたイ
ンクノズルから吐出させるフェイスインクジェットタイ
プであり、静電駆動方式のものである。インクジェット
ヘッド１は、ノズルプレート（第２の基板）２、キャビ
ティープレート（第１の基板）３およびガラス基板（第
３の基板）４がこの順序で相互に接合された構造をして
いる。

【００２８】キャビティープレート３は、シリコン基板
であり、プレートの表面には底壁が振動板５として機能
するインク室６を構成することになる凹部７と、凹部７
の後部に設けたインク供給口８を構成することになる細
溝９と、各々のインク室６にインクを供給するためのイ
ンクリザーバ１０を構成することになる凹部１１と、が
エッチングによって形成されている。このキャビティー
プレート３の下面は鏡面研磨によって平滑面とされてい
る。

【００２９】このキャビティープレート３の上面（溝形
成側の基板表面）に接合されるノズルプレート２は、キ
ャビティープレート３と同様にシリコン基板である。こ
のノズルプレート２において、インク室６の上面を規定
している部分には各インク室６に連通する複数のインク
ノズル２１がエッチングにより形成されている。また、
このノズルプレート２において、インクリザーバ１０の
上面を規定している部分にはインクリザーバ１０に連通
するインク供給口１２が形成されている。このインク供
給口１２は接続パイプ１３およびチューブ１４を介して
インクタンク（図示せず）に接続される。

【００３０】このノズルプレート２およびキャビティー
プレート３を相互に重ね合わせることにより、これらの
プレート２、プレート３の間に、インク室６、インク供
給口８、およびインクリザーバ１０が区画形成される。

【００３１】キャビティープレート３の下面に接合され
るガラス基板４において、各々の振動板５に対峙する部
分には振動室１５を構成することになる凹部１６が形成
されている。この凹部１６の底面には、振動板５と対峙
する個別電極１７が配置されている。個別電極１７は、
リード線１８を介して駆動手段としてのドライバ２０に
接続され、ドライバ２０はキャビティープレート３に形
成された共通電極１９にも接続されている。

【００３２】キャビティープレート３に形成した各イン
ク室６の底面を規定している振動板５は、共通電極とし
て機能する。ドライバ２０によって個別電極１７に電圧
を印加すると、電圧が印加された個別電極１７と対峙し
ている共通電極（振動板５）が静電気力によって振動す
る。この振動板５の振動に伴ってインク室６の圧力が変
動し、この圧力変動に伴ってインクノズル２１から適切
な量のインク液滴１００が吐出される。

【００３３】たとえば、正の電圧パルスを印加して個別
電極１７の表面を正の電位に帯電させると、対応する振
動板５の下面は負の電位に帯電される。従って、振動板
５は静電気力によって吸引されて下方に撓む。次に、個
別電極１７へ印加している電圧パルスをオフにすると、
振動板５が元の位置に復帰する。この復帰動作によっ
て、インク室６の内圧が急激に上昇して、インクノズル
２１からインク液滴が吐出される。そして、振動板５が
下方に撓むことにより、インクがインクリザーバ１０か
らインク供給口８を経由して、インク室６に補給され
る。

【００３４】（キャビティープレートの製造方法）以下
に、キャビティープレート３の製造方法を説明する。図
３にはキャビティープレート３の製造工程を示してあ
る。

【００３５】まず、図３（Ａ）に示すように、（１０
０）面方位のシリコンウエハの両面を鏡面研磨し、所定
の厚さ、たとえば、厚さ２００μｍのシリコン基板３０
を作製する。

【００３６】次に、図３（Ｂ）に示すように、シリコン
基板３０を水蒸気雰囲気中で摂氏約１０５０度に加熱
し、この状態を約３時間４０分保持して、当該シリコン
基板３０にウエット酸化処理を施す（マスク形成工
程）。その結果、シリコン基板３０の両面に膜厚が約
１.３μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）３１が形成され
る。この熱酸化膜３１はウエット酸化によって形成され
るので、ドライ酸化によって同じ厚さの熱酸化膜を形成
する場合に比べて膜の形成時間を短縮できる。この熱酸
化膜はシリコン基板３０をエッチングする際のマスク
（耐エッチング材）として用いるものである。

【００３７】次に、図３（Ｃ）に示すように、シリコン
基板３０の上面の熱酸化膜３１の上に、インク室６、イ
ンク供給口８およびインクリザーバ１０を構成すること
になる凹部の形状に相当するフォトレジストパターン
（図示せず）を形成して、フッ酸系エッチング液を用い
て熱酸化膜３１の一部を除去する。その後、残っている
フォトレジストパターンを除去する。

【００３８】次に、図３（Ｄ）に示すように、所定のパ
ターンに形成された熱酸化膜３１をマスク（耐エッチン
グ材）としてシリコン基板３０の表面をアルカリ液によ
りエッチングする（エッチング工程）。その結果、シリ
コン基板３０の表面には、インク室６を構成することに
なる凹部７が形成される。また、インク供給口８および
インクリザーバ１０を構成することになる凹部も形成さ
れる。

【００３９】このようにして、それぞれの凹部を形成し
た後は、図３（Ｅ）に示すように、シリコン基板３０の
両面に形成されている熱酸化膜３１をフッ酸水溶液によ
って完全に除去されるように、適当なエッチングレート
でエッチング除去する（除去工程）。この結果、熱酸化
膜３１が完全に除去されて、シリコン基板３０の表面が
露出した状態になる。

【００４０】次に、図３（Ｅ）に示すように、シリコン
基板３０を乾燥雰囲気中で摂氏約１０００度に加熱し、
この状態を約３時間２１分保持して、当該シリコン基板
３０にドライ酸化処理を施す（本発明における保護膜形
成工程）。その結果、シリコン基板３０の表面は膜厚が
約０.１１μｍの熱酸化膜（保護膜）３２によって覆わ
れる。

【００４１】この保護膜形成工程で形成された熱酸化膜
３２は、ドライ酸化によって得られたものであるため膜
質の点でウエット酸化によって得られる熱酸化膜より優
れている。また、熱酸化膜３２により、シリコン基板３
０の耐腐蝕性を確保することができる。このようにし
て、図１および図２に示したキャビティープレート３が
得られる。

【００４２】（ノズルプレートの製造方法）以下に、ノ
ズルプレート２の製造方法を説明する。

【００４３】まず、図４（Ａ）に示すように、（１０
０）面方位のｐ型シリコン基板３５の両面を鏡面研磨す
る。そして、そのシリコン基板３５を水蒸気雰囲気中で
約１０７５℃に加熱し、この状態を約６時間保持して、
当該シリコン基板３５にウエット酸化処理を施す（第２
のマスク形成工程）。

【００４４】その結果、シリコン基板３５の両面に膜厚
が約１.８μｍの熱酸化膜３６が形成される。この熱酸
化膜３６はウエット酸化によって形成されるので、ドラ
イ酸化によって同じ厚さの熱酸化膜を形成する場合に比
べて膜の形成時間を短縮できる。熱酸化膜３６はシリコ
ン基板３５をエッチングする際のマスク（耐エッチング
材）として用いるものである。

【００４５】次に、図４（Ｂ）に示すように、シリコン
基板３５の上面の熱酸化膜３６の上に、インクノズル２
１およびインク供給孔１２を形成するための所定のフォ
トレジストパターン（図示せず）を形成して、フッ酸系
エッチング液を用いて熱酸化膜３６の一部を除去する。
そして、残っているフォトレジストパターンを除去す
る。

【００４６】次に、所定のパターンに形成された熱酸化
膜３６をマスク（耐エッチング材）として用いてシリコ
ン基板３５の表面をアルカリ液によりエッチングする
（第２のエッチング工程）。その結果、シリコン基板３
５には、複数のインクノズル２１およびインク供給孔１
２が形成される。

【００４７】このようにして、インクノズル２１等を形
成した後は、シリコン基板３０の両面に形成されている
熱酸化膜３６をフッ酸水溶液によって完全に剥離される
ように、適当なエッチングレートでエッチング除去する
（第２の除去工程）。

【００４８】この結果、図４（Ｃ）に示すように、熱酸
化膜３６が完全に除去されて、シリコン基板３０の表面
が露出した状態になる。

【００４９】次に、図４（Ｄ）に示すように、シリコン
基板３５を乾燥雰囲気中で約１０００℃に加熱し、この
状態を約３時間３５分保持して、当該シリコン基板３５
にドライ酸化処理を施す（第２の保護膜形成工程）。そ
の結果、シリコン基板３５の表面は膜厚が約０.１１μ
ｍの熱酸化膜（保護膜）３７によって覆われる。

【００５０】この第２の保護膜形成工程で形成された熱
酸化膜３７は、ドライ酸化によって得られたものである
ため膜質の点でウエット酸化によって得られる熱酸化膜
より優れている。なお、熱酸化膜３７は、シリコン基板
３５の耐インク性等を確保するための保護膜である。こ
のようにして、図１および図２に示したノズルプレート
２が得られる。

【００５１】このようにして得られたノズルプレート２
をキャビティープレート３の一方の面側に重ね合わせて
接合し（接合工程）、その後、キャビティープレート３
の他方の面側に、個別電極１７が形成されたガラス基板
４を重ね合わせて接合して（第２の接合工程）、インク
ジェットヘッド１を形成する。

【００５２】このように本例のインクジェットヘッドの
製造方法では、エッチング時のマスクとして用いるため
の熱酸化膜をウエット酸化によって形成している。ウエ
ット酸化は酸化膜の成長速度が速いので、熱酸化膜をド
ライ酸化によって形成する場合に比して酸化膜の形成時
間を短縮でき、インクジェットヘッドの生産効率を高め
ることができる。

【００５３】また、本例のインクジェットヘッドの製造
方法では、シリコン基板であるノズルプレート２および
キャビティープレート３をインクから保護する等の目的
から製造工程における最終段階で形成される熱酸化膜３
２、３７を、良質の熱酸化膜が得られるドライ酸化によ
って形成する。従って、ノズルプレート２およびキャビ
ティープレート３がインクによって腐食および溶解され
るのを熱酸化膜３２、３７によって確実に防ぐことがで
きるので、インクジェットヘッドの耐久性を向上でき
る。

【００５４】また、ドライ酸化によって形成された熱酸
化膜３２、３７は、その膜密度が密であるために充分な
絶縁性能を備えているので、振動板５と個別電極１７と
の間に発生した静電気の放電によって振動板５等が破壊
される恐れもない。

【００５５】さらに、ドライ酸化を採用すれば熱酸化膜
の膜厚を制御し易いので、振動板５の表面に均一な膜厚
の熱酸化膜を形成することができ、振動板５と個別電極
１７との間に均一な静電吸引力を発生させることが可能
となる。

【００５６】これにより、インクノズルから適切な量の
インク液滴を吐出させることができ、印字特性に優れた
インクジェットヘッドを製造できる。また、耐腐食性お
よび絶縁性に優れた薄い熱酸化膜を保護膜として用いる
ことができるので、振動板５と個別電極１７との間に充
分な静電気力を発生させることができる。このため、高
電圧の駆動回路を組み込む等のインクジェットヘッドの
設計変更をしなくても良い。また、小型化、省電力化を
図ることができる。

【００５７】なお、前述したインクジェットヘッド１
は、インク液滴を基板の上面に設けたインクノズルから
吐出させるフェイスインクジェットタイプであるが、基
板の端部に設けたインクノズルからインク液滴を吐出さ
せるエッジインクジェットタイプであっても良い。ま
た、インクジェットヘッドとしては、静電駆動型のもの
ではなく、その他の駆動方式であっても良い。

【００５８】（凹部を有するシリコン基板の製造）上記
ノズルプレート２やキャビティープレート３では、シリ
コン基板に凹部（振動板やインクノズルなど）を設けて
いるが、このような凹部を有するシリコン基板の用途は
広い。

【００５９】したがって、上記ノズルプレート２やキャ
ビティープレート３と同様に、シリコン基板に対して、
ウエット酸化によりマスク用の熱酸化膜を形成し（マス
ク形成工程）、この熱酸化膜をマスクとしてエッチング
を行って凹部を形成し（エッチング工程）、その後にマ
スク用の熱酸化膜を除去し（除去工程）、さらに、ドラ
イ酸化により保護用の熱酸化膜を形成する（保護膜形成
工程）ことにより、凹部を有するシリコン基板を製造す
ることができる。

【００６０】発明者等の実験によると、このような凹部
の長さ（例えば矩形状に形成された凹部の長手方向の長
さ）とコンプライアンスとの比が３．３×１０
^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以上であるようなシリコン基板で
は、マスク用酸化膜を十分に除去せずに保護膜形成のた
めの熱酸化を行うと、凹部の形状がたわんでしまう。こ
れは、マスク用酸化膜と、酸化されていないシリコン基
板とでは、熱酸化膜形成時の温度変化による熱応力の残
留によるもので、酸化膜とシリコンのそれぞれの材料の
熱による伸縮の比が異なるからである。

【００６１】また、凹部の長さとコンプライアンスとの
比が０．６４×１０^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以下となる場合
は、静電吸引力により振動板を吸引する際の力を大きく
する必要があるため、駆動電圧を上げる必要が有る、振
動板と対向電極の距離を短くする必要が有る等の不具合
が生ずる恐れがでてくる。

【００６２】凹部を形成する上で、凹部の長さとコンプ
ライアンスとの比を上述した規格内におさめるために
は、薄板部の厚みや幅を調整すればよい。即ち、薄板部
をより薄くする場合は、幅をより狭く設定する。この場
合には、薄板部となる部分のシリコンにＢ＋を拡散し
て、エッチストップ層を形成する。このようなエッチス
トップ層を形成してエッチングを行うことによりするこ
とにより精度良く薄板部を形成することができる。この
ように薄板部を薄く形成することにより、薄板部の幅を
より狭くすることが可能となる。即ち、密度の高い連続
した凹部を形成することが可能となり、高密度で印刷品
位に優れたインクジェットプリンタ用のインクジェット
ヘッドを実現することが可能となる。実際に、幅１０８
μm、薄板部の厚み２μｍの凹部を形成した後、ドライ
酸化したシリコン基板を解像度３６０ｄｐｉのインクジ
ェットヘッドに適用したところ、吐出特性の優れたイン
クジェットヘッドを得ることができた。

【００６３】また、薄板部の幅を大きくとれる場合は、
その厚みは比較的厚く形成することができるので、シリ
コンにＢ＋を拡散する等の特別な工程を用いる必要はな
い。この場合、より容易に凹部を形成可能である。実際
に、幅３６５μｍ、薄板部の厚み１３μｍの凹部を形成
した後ドライ酸化したシリコン基板を用いて静電アクチ
ュエータを試作・試験したところ、優れた静電吸引特
性、振動特性が確認された。

【００６４】これらの凹部の撓みを防止するために、上
述したように、シリコン基板に形成されている熱酸化膜
をフッ酸水溶液によって適当なエッチングレートでエッ
チング除去し、これを完全に剥離する。このようなエッ
チングのための諸条件は、シリコン基板、形成した凹部
の形状、用途などによって異なるが、上記のインクジェ
ットヘッドの振動板を形成する場合の除去のための諸条
件は、以下の通りである。

【００６５】２５℃のフッ酸に約２０分間以上浸漬して
全面に残留した熱酸化膜を剥離する。純水にてリンス
し、フッ酸を洗浄する。その後、ＩＰＡ（イソピロピル
アルコール）の蒸気にて残留した純水を完全に乾燥す
る。最後に、熱酸化膜厚みを計測して熱酸化膜が完全に
剥離されていることを確認する。

【００６６】また、上記のインクジェットヘッドのイン
クノズルを形成する場合の除去のための諸条件は、以下
の通りである。

【００６７】２５℃のフッ酸に約３０分間以上浸漬して
全面に残留した熱酸化膜を剥離する。純水にてリンス
し、フッ酸を洗浄する。その後、ＩＰＡ（イソピロピル
アルコール）の蒸気にて残留した純水を完全に乾燥す
る。最後に、熱酸化膜厚みを計測して熱酸化膜が完全に
剥離されていることを確認する。

【００６８】ここで、振動板形成時と異なる点は熱酸化
膜剥離時間である。ノズル形成では、マスクとして使用
している熱酸化膜が厚いため、剥離のための浸漬時間を
振動板形成時よりも長くしている。

【００６９】この違いは、本実施例ではノズル側を（１
００）シリコンウエハにて、振動板側を（１１０）シリ
コンウエハにて形成しているので、エッチングマスクと
しての最適な熱酸化膜厚みが異なるためである。

【００７０】このような除去処理を行うことにより、
（１００）シリコンウエハに凹部を形成する場合のほ
か、（１１０）シリコンウエハに異方性エッチングを行
って（１１０）面に対して凹部を形成する場合などに
も、凹部のコンプライアンスが上記の値の範囲に入るよ
うなシリコン基板を提供することができる。このため、
単位面積あたりの凹部の数を多くすることができ、加工
の微細化を図ることができる。特に、（１１０）シリコ
ンウエハを用いた場合には、所望のシリコン基板の小型
化を図ることができる。

【００７１】なお、上述の実施形態では、静電吸引力を
利用した静電アクチュエータ、もしくはインクジェット
ヘッドについて述べたが、これに限らず、本発明は、静
電反発力を利用したものにも適用可能である。また、ア
クチュエータに限らず、例えばシリコン基板の薄膜部と
これに対向する電極間の静電容量の変化を検知し、薄膜
部にかかる圧力を検出する圧力センサ等にも適用可能で
ある。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェットヘッド
の生産効率および耐久性を向上させることができる。ま
た、静電駆動方式のインクジェットヘッドに対して適用
した場合には、対向部材間に発生した静電気の放電によ
っても対向部材が破壊されにくく、インクノズルから適
切な量のインク液滴を吐出させることができ、印字品質
が良好になり、対向部材間に充分な静電気力を発生させ
ることができ、小型化、省電力化を図ることができる。

【００７３】さらに、このようなインクジェットヘッド
で用いられる凹部（振動板）を有するシリコン基板と同
様の凹部を有するシリコン基板の製造方法と当該凹部を
有するシリコン基板とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法によって製造されたインクジ
ェットヘッドの分解斜視図である。

【図２】図１に示すインクジェットヘッドの断面図であ
る。

【図３】キャビティープレートの製造方法を示す図であ
る。

【図４】ノズルプレートの製造方法を示す図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ ノズルプレート（第２の基板） ３ キャビティープレート（第１の基板） ４ ガラス基板（第３の基板） ５ 振動板 ６ インク室 ８ インク供給口 １０ インクリザーバ １２ インク供給孔 １７ 個別電極 ２０ ドライバ ２１ インクノズル ３０ シリコン基板 ３１ ウエット酸化による熱酸化膜 ３２ ドライ酸化による熱酸化膜 ３５ シリコン基板 ３６ ウエット酸化による熱酸化膜 ３７ ドライ酸化による熱酸化膜

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板に対してウエット酸化を施
   して、凹部をエッチング形成するためのマスクとして熱
   酸化膜を形成するマスク形成工程と、 前記マスク形成工程により形成された熱酸化膜をマスク
   として前記シリコン基板に凹部をエッチング形成するエ
   ッチング工程と、 前記エッチング工程後に前記マスク形成工程において形
   成された熱酸化膜を前記シリコン基板から除去する除去
   工程と、 前記除去工程後に前記シリコン基板に対してドライ酸化
   を施して、前記シリコン基板の保護膜を形成する保護膜
   形成工程と、を含むことを特徴とする凹部を有するシリ
   コン基板の製造方法。
2. 【請求項２】 シリコン基板に対してウエット酸化を施
   して、インクジェットヘッドのインクと吐出するための
   振動板をエッチング形成するためのマスクとして熱酸化
   膜を形成するマスク形成工程と、 前記マスク形成工程により形成された熱酸化膜をマスク
   として前記シリコン基板に前記振動板をエッチング形成
   するエッチング工程と、 前記エッチング工程後に前記マスク形成工程において形
   成された熱酸化膜を前記シリコン基板から除去する除去
   工程と、 前記除去工程後に前記シリコン基板に対してドライ酸化
   を施して、前記シリコン基板の保護膜を形成する保護膜
   形成工程と、 前記保護膜形成工程後に前記シリコン基板に第２の基板
   を接合して振動板を壁の一部とするインク室を形成する
   接合工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘ
   ッドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 前記第２の基板はシリコン基板であり、 前記第２の基板に対してウエット酸化を施して、前記イ
   ンク室に連通するインクノズルをエッチング形成するた
   めのマスクとして熱酸化膜を形成する第２のマスク形成
   工程と、 前記第２のマスク形成工程により形成された熱酸化膜を
   マスクとして前記第２の基板に前記インクノズルをエッ
   チング形成する第２のエッチング工程と、 前記第２のエッチング工程後に前記第２のマスク形成工
   程において形成された熱酸化膜を前記第２の基板から除
   去する第２の除去工程と、 前記第２の除去工程後に前記第２の基板に対してドライ
   酸化を施して、前記第２の基板の保護膜を形成する第２
   の保護膜形成工程と、をさらに含むことを特徴とするイ
   ンクジェットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 前記シリコン基板に対して、前記振動板に所定の隙間を
   もって対峙する電極が形成された第３の基板を、前記第
   ２の基板とは反対側の面に、接合する第２の接合工程を
   さらに含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製
   造方法。
5. 【請求項５】 凹部を有するシリコン基板であって、 前記凹部の長さに対する前記凹部のコンプライアンスの
   比が、０．６４×１０^{（−１９）} ｍ^４／N以上３．３×
   １０^{（−１９）}m^４／N以下であることを特徴とする凹部
   を有するシリコン基板。
6. 【請求項６】 インクを吐出するための振動板を有する
   シリコン基板と、 当該振動板を壁の一部とするインク室と、 インク室に連通するインクノズルと、 前記振動板に所定の間隔をもって対峙し、これを静電気
   力により変位させる電極と、を備えるインクジェットヘ
   ッドであって、 前記振動板の長さに対する前記振動板のコンプライアン
   スの比が０．６４×１０^{（−１９）}m^４／Ｎ以上３．３
   ×１０^{（−１９）}ｍ^４／Ｎ以下であることを特徴とする
   インクジェットヘッド。