JP2008114319A

JP2008114319A - Manufacturing method of electrostatic actuator, droplet discharge head, droplet discharger, and electrostatic device

Info

Publication number: JP2008114319A
Application number: JP2006298960A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Matsushita; 友紀松下; Koji Kitahara; 浩司北原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a manufacturing method of an electrostatic actuator which is particularly capable of performing effective treatment in eliminating the moisture between electrodes with large contact surfaces. <P>SOLUTION: Relative to the electrostatic actuator such as a droplet discharge head at least having a vibrating plate 22 becoming a movable electrode which is relatively displacable and a separate electrode 12a arranged opposedly to the vibrating plate 22 with a prescribed distance, which becomes a fixed electrode relatively displacing the vibrating plate 22 while having surface roughness of 15 nm and below, a process for eliminating moisture from a space formed by the vibrating plate 22 and the separate electrode 12a and a process for sealing the opening part of the space to block the space from outside air are performed continuously. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細加工素子において、加わった力により可動部が変位等し、動作等を行う静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド等の静電駆動デバイス等の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing an electrostatic actuator, an electrostatic drive device such as a liquid droplet ejection head, etc., in which a movable part is displaced by an applied force in a microfabricated element and operates.

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）、マイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのような静電アクチュエータ等がある。 For example, micro electro mechanical systems (MEMS) that process silicon or the like to form minute elements or the like have made rapid progress. Examples of microfabricated elements formed by microfabrication technology include, for example, a droplet discharge head (inkjet head), a micropump, and an optical variable filter used in a recording (printing) apparatus such as a droplet discharge type printer. There are electrostatic actuators such as motors.

ここで、微細加工素子の一例として静電アクチュエータである液滴吐出ヘッドについて説明する。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。 Here, a droplet discharge head that is an electrostatic actuator will be described as an example of a microfabricated element. A droplet discharge type recording (printing) apparatus is used for printing in various fields regardless of whether it is for home use or industrial use. In the droplet discharge method, for example, a droplet discharge head having a plurality of nozzles is moved relative to an object, and droplets are discharged to a predetermined position of the object to record printing or the like. . This system is a microarray of biomolecules such as color filters for producing display devices using liquid crystals, display panels (OLEDs) using electroluminescence elements such as organic compounds, DNA, proteins, etc. Etc. are also used in the manufacture of

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、底部の壁とし、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。可動部となる振動板を変位させる力として、例えば、振動板と一定距離を空けて対向する、固定電極となる個別電極との間に発生する静電気力（ここでは、特に静電引力を用いている。以下、静電力という）を利用している（このとき振動板は可動電極となる）。 In the droplet discharge head, a discharge chamber for storing liquid in a part of the flow path is provided, and at least one wall of the discharge chamber (here, referred to as a bottom wall, hereinafter referred to as a diaphragm) There is a method in which the pressure in the discharge chamber is increased by changing the shape by bending (being operated), and droplets are discharged from the communicating nozzle. As a force for displacing the diaphragm that becomes the movable part, for example, an electrostatic force generated between the individual electrode that becomes the fixed electrode and that faces the diaphragm with a certain distance (here, in particular, electrostatic attraction is used). (Hereinafter referred to as electrostatic force) (the diaphragm becomes a movable electrode at this time).

ここで、上記のような静電アクチュエータにおいて、エネルギの損失を少なくし、効率よく静電力を発生させるためには、可動電極（振動板）と固定電極（個別電極）とが接触する際の接触面積を大きくすればよい。そのため、可動電極と固定電極との表面粗さが小さい方が望ましい。ここで、形成方法等の関係で固定電極の表面粗さが問題になることが多いため、以下では固定電極の表面粗さについて考えることとする。 Here, in the electrostatic actuator as described above, in order to reduce energy loss and efficiently generate an electrostatic force, contact between the movable electrode (vibration plate) and the fixed electrode (individual electrode) is in contact. What is necessary is just to enlarge an area. Therefore, it is desirable that the surface roughness of the movable electrode and the fixed electrode is small. Here, since the surface roughness of the fixed electrode often becomes a problem due to the formation method and the like, the surface roughness of the fixed electrode will be considered below.

また、可動電極と固定電極の間に、それらの少なくとも一方の表面に水分等が付着すると、水等の極性分子が帯電する等の原因で静電吸引特性が低下するおそれがある。さらに、極性分子が相互に水素結合し、また、表面張力等の影響により可動部が固定電極に貼り付いてしまい、動作不能となることがある。これらは固定電極と可動電極との接触面積が大きくなるほど可能性が高くなる。 In addition, if moisture or the like adheres between at least one surface between the movable electrode and the fixed electrode, there is a possibility that the electrostatic attraction characteristic may be deteriorated due to charging of polar molecules such as water. Furthermore, polar molecules may be hydrogen-bonded to each other, and the movable part may stick to the fixed electrode due to the influence of surface tension or the like, resulting in inoperability. The possibility of these increases as the contact area between the fixed electrode and the movable electrode increases.

土台となる基板同士を接合することで、可動電極と固定電極の周囲をほとんど塞ぐことはできるが、完全に塞いでしまうと外部から固定電極に電力（電荷）供給することが困難となるため、一部に電極取り出しをおこなうための開口部分を設ける。そこで、基板で塞ぐことができないこの開口部分（以下、この部分を封止部という）には、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等を材料とする封止材料を用いて気密封止を行い、水分等が浸入することを阻止している（例えば特許文献１参照）。 By joining the base substrates together, it is possible to almost block the periphery of the movable electrode and the fixed electrode, but it becomes difficult to supply power (charge) from the outside to the fixed electrode, An opening for taking out the electrode is provided in a part. Therefore, this opening portion that cannot be closed by the substrate (hereinafter, this portion is referred to as a sealing portion) is hermetically sealed using a sealing material made of silicon oxide (SiO ₂ ) or the like, and moisture, etc. Is prevented from entering (see, for example, Patent Document 1).

特開２００２−１９７２号公報JP 2002-1972

上記のような方法で気密封止後において水分等の浸入を阻止することができるが、固定電極と可動電極との接触面積が大きくなった場合には、特に気密封止を行う前においても、可動電極と固定電極との間の水分を十分除去した上で、封止等を行うことが望ましい。 Although it is possible to prevent the entry of moisture and the like after hermetic sealing by the above method, when the contact area between the fixed electrode and the movable electrode is increased, especially before performing hermetic sealing, It is desirable to perform sealing or the like after sufficiently removing moisture between the movable electrode and the fixed electrode.

そこで、本発明は、特に接触面積の大きな電極間の水分除去に有効な処理を行うことができる静電アクチュエータの製造方法等を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a manufacturing method of an electrostatic actuator that can perform an effective process for removing moisture between electrodes having a large contact area.

本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、相対変位可能な可動電極と、可動電極と一定の間隔で対向配置され、可動電極を相対変位させる、表面粗さが１５ｎｍ以下の固定電極とを少なくとも有する静電アクチュエータに対し、可動電極と固定電極とで形成される空間から水分を除去する工程と、空間を外気と遮断するために、空間の開口部分を封止する工程とを連続して行うものである。
本発明によれば、可動電極と固定電極とで形成される空間から水分を除去する工程と、空間の開口部分を封止する工程とを連続して行うようにしたので、空間における水分除去及び浸入防止を十分に図ることができ、接触面積を大きくするために固定電極の表面粗さを１５ｎｍ以下と小さくし、貼り付きやすい状態になったときでも、水分の表面張力等による可動電極と固定電極との貼り付き等を防止することができる。そのため、長寿命の液滴吐出ヘッドを製造することができる。また、工程の移行をスムーズに行うことにより、製造時間の短縮を図ることができる。 The method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention includes at least a movable electrode capable of relative displacement, and a fixed electrode having a surface roughness of 15 nm or less, which is opposed to the movable electrode at a constant interval and relatively displaces the movable electrode. A process of removing moisture from the space formed by the movable electrode and the fixed electrode and a process of sealing the opening of the space in order to block the space from the outside air are continuously performed on the electrostatic actuator having Is.
According to the present invention, the step of removing moisture from the space formed by the movable electrode and the fixed electrode and the step of sealing the opening of the space are continuously performed. Even if the surface roughness of the fixed electrode can be reduced to 15 nm or less in order to increase the contact area and the surface can be easily stuck, it can be fixed to the movable electrode due to the surface tension of moisture. Adhesion with the electrode can be prevented. Therefore, a long-life droplet discharge head can be manufactured. In addition, the manufacturing time can be shortened by smoothly performing the process transition.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法においては、エッチングにより基板に凹部を形成する工程と、基板の凹部を形成した方の面に、凹部の深さ以上の厚さで、固定電極となる材料による膜を形成する工程と、形成した膜の表面を研磨する工程と、研磨した膜にレジストをパターニングしてエッチングすることにより固定電極を形成する工程とにより、固定電極を有する基板を形成する。
本発明によれば、固定電極として所望する以上の厚さで形成した膜を研磨及びエッチングして固定電極を形成するようにしたので、所望の厚さの固定電極を、表面粗さを小さくして形成することができる。 Further, in the method of manufacturing the electrostatic actuator according to the present invention, the step of forming the recess in the substrate by etching, and the surface of the substrate on which the recess is formed with a thickness equal to or greater than the depth of the recess and the fixed electrode A substrate having a fixed electrode is formed by a step of forming a film of the material to be formed, a step of polishing the surface of the formed film, and a step of forming a fixed electrode by patterning and etching a resist on the polished film To do.
According to the present invention, since the fixed electrode is formed by polishing and etching a film formed with a thickness larger than desired as the fixed electrode, the surface roughness of the fixed electrode having the desired thickness is reduced. Can be formed.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法では、固定電極を、非晶質のＩＴＯ又はＩＺＯを材料として形成する。
本発明によれば、物性的に滑らかな形成を可能とする非晶質のＩＴＯ又はＩＺＯを材料として固定電極を形成するようにしたので、研磨を行わなくても表面粗さを小さくすることができ、静電力発生に係るエネルギの損失を抑えることができる。 In the method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention, the fixed electrode is formed using amorphous ITO or IZO as a material.
According to the present invention, since the fixed electrode is formed using amorphous ITO or IZO, which enables smooth formation of physical properties, the surface roughness can be reduced without polishing. Energy loss associated with the generation of electrostatic force.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法では、固定電極を、多結晶のＩＴＯを研磨して形成する。
本発明によれば、多結晶のＩＴＯを材料とし、形成したＩＴＯを研磨して固定電極を形成するようにしたので、表面粗さを小さくすることができ、静電力発生に係るエネルギの損失を抑えることができる。また、電極の材料として最も汎用的であるため、製造コスト等の低減を図ることができる。 In the method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention, the fixed electrode is formed by polishing polycrystalline ITO.
According to the present invention, since polycrystalline ITO is used as a material and the formed ITO is polished to form the fixed electrode, the surface roughness can be reduced and the energy loss associated with the generation of electrostatic force can be reduced. Can be suppressed. In addition, since it is the most versatile material for electrodes, it is possible to reduce manufacturing costs and the like.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、３００℃以上の温度及び１．０×１０^-6Ｐａ以下の圧力の環境下の処理槽内で静電アクチュエータに対する真空加熱処理を行って空間から水分を除去するものである。
本発明によれば、３００℃以上の温度及び１．０×１０^-6Ｐａ以下の圧力の環境下で水分除去を行うことにより効率的に水分を除去することができる。 In addition, the method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention is a method in which a vacuum heating process is performed on an electrostatic actuator in a processing tank under an environment of a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 1.0 × 10 ⁻⁶ Pa or lower. It removes moisture from the water.
According to the present invention, moisture can be efficiently removed by removing moisture under an environment of a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 1.0 × 10 ⁻⁶ Pa or lower.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、ＣＶＤ法により封止材料を堆積させて空間の開口部分を封止する。
本発明によれば、ＣＶＤ法により酸化シリコン等を用いて封止を行うので、気密性、耐湿性を確保することができ、封止面積を小さくすることができる。また、一度に大量のアクチュエータに対して処理を行うことができるため、製造時間の短縮を図ることができる。 Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention deposits sealing material by CVD method, and seals the opening part of space.
According to the present invention, since sealing is performed using silicon oxide or the like by the CVD method, airtightness and moisture resistance can be ensured, and the sealing area can be reduced. In addition, since a large amount of actuators can be processed at a time, manufacturing time can be reduced.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、スパッタ法により封止材料を堆積させて空間の開口部分を封止する。
本発明によれば、スパッタ法により酸化シリコン等を用いて封止を行うので、気密性、耐湿性を確保することができ、封止面積を小さくすることができる。また、一度に大量のアクチュエータに対して処理を行うことができるため、製造時間の短縮を図ることができる。 Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator according to the present invention seals the opening of the space by depositing a sealing material by a sputtering method.
According to the present invention, since sealing is performed using silicon oxide or the like by sputtering, airtightness and moisture resistance can be ensured, and the sealing area can be reduced. In addition, since a large amount of actuators can be processed at a time, manufacturing time can be reduced.

また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、水分を除去する工程と空間の開口部分を封止する工程とを同じ処理槽内で行う。
本発明によれば、同じ処理槽内で行うようにしたので、移行をスムーズに行って時間短縮を図ることができ、また、再度水分の浸入を防ぐことができる。 Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention performs the process of removing a water | moisture content, and the process of sealing the opening part of space in the same processing tank.
According to the present invention, since it is performed in the same processing tank, the transition can be performed smoothly to shorten the time, and the intrusion of moisture can be prevented again.

また、本発明に係る静電デバイスの製造方法は、上記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。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータの製造方法により静電デバイスを製造するようにしたので、より確実に水分浸入を防止し、動作特性がよく、長寿命の静電デバイスを製造することができる。 Moreover, the manufacturing method of the electrostatic device which concerns on this invention applies a manufacturing method of said electrostatic actuator, and manufactures a device.
According to the present invention, since the electrostatic device is manufactured by the above-described manufacturing method of the electrostatic actuator, it is possible to more reliably prevent the intrusion of water, have a good operating characteristic, and manufacture a long-life electrostatic device. Can do.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記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。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータの製造方法により液滴吐出ヘッドを製造するようにしたので、より確実に水分浸入を防止することができ、吐出特性がよく、長寿命の液滴吐出ヘッドを製造することができる。 The manufacturing method of the droplet discharge head according to the present invention applies the above-described electrostatic actuator manufacturing method to manufacture the droplet discharge head.
According to the present invention, since the droplet discharge head is manufactured by the above-described electrostatic actuator manufacturing method, moisture intrusion can be prevented more reliably, discharge characteristics are good, and long-life droplet discharge is achieved. A head can be manufactured.

また、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。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法により液滴吐出装置を製造するようにしたので、より確実にヘッドへの水分浸入を防止することができ、吐出特性がよく、長寿命の液滴吐出装置を製造することができる。 The manufacturing method of the droplet discharge device according to the present invention applies the above-described manufacturing method of the droplet discharge head to manufacture the droplet discharge device.
According to the present invention, since the droplet discharge device is manufactured by the above method of manufacturing a droplet discharge head, it is possible to more reliably prevent moisture from entering the head, have good discharge characteristics, and have a long service life. The droplet discharge device can be manufactured.

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１は液滴吐出ヘッドの一部を示している（図１に見えるノズルだけでなく、実際にはさらに多くのノズルを有している）。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエータを用いる素子（デバイス）の代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する。また、ノズル孔が並んでいる方向を短手方向、短手方向と直交する方向を長手方向として説明する）。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded view of a droplet discharge head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 shows a part of a droplet discharge head (not only the nozzles visible in FIG. 1 but actually more nozzles). In this embodiment, for example, a face eject type liquid droplet ejection head will be described as a representative of an element (device) using an electrostatic actuator driven by an electrostatic system. (In addition, in order to make the components shown and easy to see, the relationship between the sizes of the components in the following drawings including FIG. 1 may be different from the actual one. In the following description, the direction in which the nozzle holes are arranged is referred to as the short direction, and the direction perpendicular to the short direction is referred to as the long direction).

図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０、ノズル基板３０を下から順に積層することにより構成する。一般的に、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板２０とノズル基板３０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。 As shown in FIG. 1, the droplet discharge head according to the present embodiment is configured by laminating an electrode substrate 10, a cavity substrate 20, and a nozzle substrate 30 in order from the bottom. Generally, the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20 are bonded by anodic bonding. The cavity substrate 20 and the nozzle substrate 30 are bonded using an adhesive such as an epoxy resin.

電極基板１０は、例えば厚さ約１ｍｍであり、図１で見るとキャビティ基板２０の下面側と接合される基板である。本実施の形態においては、電極基板１０はホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスによる基板を用いることにする。また、電極基板１０には、例えば深さ約０．３μｍの凹部１１を設ける。凹部１１は、本実施の形態においては、キャビティ基板２０に形成される各吐出室２１（振動板２２）に合わせて設けた各凹部１１ａと外気圧室２８（変位板２９）に合わせて設けた凹部１１ｂと、各凹部１１ａと凹部１１ｂとを連通する凹部１１ｃにより構成されている（以下、特に区別しない場合は凹部１１として説明する）。ここでは特に図示していないが、短手方向両端にそれぞれ凹部１１ｂを設けるようにしてもよい。 The electrode substrate 10 has a thickness of about 1 mm, for example, and is a substrate bonded to the lower surface side of the cavity substrate 20 when viewed in FIG. In the present embodiment, the electrode substrate 10 is a substrate made of borosilicate heat-resistant hard glass. The electrode substrate 10 is provided with a recess 11 having a depth of about 0.3 μm, for example. In this embodiment, the recess 11 is provided in accordance with each recess 11a provided in accordance with each discharge chamber 21 (vibrating plate 22) formed in the cavity substrate 20 and in the external pressure chamber 28 (displacement plate 29). It is comprised by the recessed part 11b and the recessed part 11c which connects each recessed part 11a and the recessed part 11b (Hereinafter, it demonstrates as the recessed part 11 unless it distinguishes in particular). Although not particularly illustrated here, the recesses 11b may be provided at both ends in the short direction.

各凹部１１ａの内側（特に底面部分）には、個別電極１２ａ、リード部１２ｂ及び端子部１２ｃ（以下、特に区別する必要がない場合はこれらを合わせて電極１２として説明する）を設ける。また、本実施の形態では、各凹部１１ａと同様に、凹部１１ｂの内側にもダミー膜１３を設ける。電極１２の材料としては、酸化錫を不純物としてドープした、可視光領域で透明のＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用い、例えばスパッタ等を行って約０．１μｍ（約１００ｎｍ）の厚さで形成するものとする。本実施の形態では、多結晶のＩＴＯ（以下、特に断らない限り、ＩＴＯは多結晶のＩＴＯをいうものとする）を研磨等を行うことで表面粗さを小さくしている。凹部１１の深さが約０．３μｍであり、電極１２の厚さが約０．１μｍであるため、キャビティ基板２０（振動板２２）と電極１２との間には、後述する図２に示すような空隙（ギャップ）ができる。ここで、本実施の形態においては、個別電極１２ａ（電極１２）の表面粗さを１５ｎｍ以下に収まるようにする。 An individual electrode 12a, a lead portion 12b, and a terminal portion 12c (hereinafter referred to as the electrode 12 when they are not particularly required to be distinguished) are provided inside each recess 11a (particularly the bottom portion). Further, in the present embodiment, the dummy film 13 is provided inside the recess 11b as well as each recess 11a. As a material for the electrode 12, ITO (Indium Tin Oxide) doped with tin oxide as an impurity and transparent in the visible light region is used, and for example, sputtering is performed to have a thickness of about 0.1 μm (about 100 nm). It shall be formed with a thickness. In this embodiment, the surface roughness is reduced by polishing or the like of polycrystalline ITO (hereinafter, unless otherwise specified, ITO refers to polycrystalline ITO). Since the depth of the recess 11 is about 0.3 μm and the thickness of the electrode 12 is about 0.1 μm, the gap between the cavity substrate 20 (vibrating plate 22) and the electrode 12 is shown in FIG. Such a gap (gap) is formed. Here, in the present embodiment, the surface roughness of the individual electrode 12a (electrode 12) is set to be 15 nm or less.

ダミー膜１３は、例えば電極基板１０とキャビティ基板２０とを陽極接合する際に、後述するキャビティ基板２０に設けた変位板２９が凹部１１ｂ（電極基板１０）に貼り付かないように設けるものである。この目的が達成できるのであれば材料は特に限定するものではないが、電極１２と同一工程で形成することができるため、本実施の形態では電極１２と同じものを用いるものとする。ここで、液滴吐出ヘッドの動作（使用）時に変位板２９を振動させないようにするため、ダミー膜１３は、各電極１２とは電気的に接続しないように成膜する。 For example, when the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20 are anodically bonded, the dummy film 13 is provided so that a displacement plate 29 provided on the cavity substrate 20 described later does not stick to the recess 11b (electrode substrate 10). . The material is not particularly limited as long as this object can be achieved, but the same material as the electrode 12 is used in this embodiment mode because it can be formed in the same process as the electrode 12. Here, in order not to vibrate the displacement plate 29 during the operation (use) of the droplet discharge head, the dummy film 13 is formed so as not to be electrically connected to each electrode 12.

ここで、特に振動板２２と個別電極１２ａとの間にできるギャップを振動室１５、変位板２９とダミー膜１３との間にできるギャップを圧力補償室１６ということにする。そして、振動室１５において、振動板２２と個別電極１２ａとの間の距離をギャップ長ということにする。圧力補償室１６は、本実施の形態の方法で液滴吐出ヘッドを製造する際に行われる水分除去工程及び堆積工程により生じる、振動室１５内の圧力と外気圧との圧力差を吸収し、振動板２２の位置を安定させるために設ける圧力補償手段である。また、電極基板１０には、他にも、リザーバ２３と連通して外部タンク（図示せず）からリザーバ２３に吐出する液体を供給するための液体供給口１４を設ける。 Here, in particular, the gap formed between the vibration plate 22 and the individual electrode 12 a is referred to as the vibration chamber 15, and the gap formed between the displacement plate 29 and the dummy film 13 is referred to as the pressure compensation chamber 16. In the vibration chamber 15, the distance between the diaphragm 22 and the individual electrode 12a is referred to as a gap length. The pressure compensation chamber 16 absorbs the pressure difference between the pressure in the vibration chamber 15 and the external pressure generated by the moisture removal process and the deposition process performed when the droplet discharge head is manufactured by the method of the present embodiment. This is pressure compensation means provided to stabilize the position of the diaphragm 22. In addition, the electrode substrate 10 is provided with a liquid supply port 14 that communicates with the reservoir 23 and supplies the liquid discharged from the external tank (not shown) to the reservoir 23.

図２は液滴吐出ヘッドの短手方向（ノズルが並んでいる方向）の断面図である。キャビティ基板２０は、例えば表面が（１００）面方位のシリコン単結晶基板（このシリコン基板を含め、以下、単にシリコン基板という）を主たる材料として構成されている。シリコン基板に例えば異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）等を行い、底壁が振動板２２となり、振動板により圧力を加える液体を一時的にためる吐出室２１、各ノズル３１から吐出する液体を共通にためておくための共通液室となるリザーバ２３となる凹部をキャビティ基板２０上に形成する。また、本実施の形態では、例えば底壁に変位板２９を有する外気圧室２８となる凹部を吐出室２１となる凹部と並列に設ける。ここでは特に図示していないが、凹部１１ｂに合わせ、短手方向両端にそれぞれ外気圧室２８を設けるようにしてもよい。ここで、振動板２２、変位板２９は、シリコン基板に形成した高濃度のボロンドープ層によりできている。この変位板２９の大きさ（凹部１１ｂの大きさ）については後述する。また、キャビティ基板２０には、シリコン基板（振動板２２）に電力（電荷）供給等するための共通電極端子２７を設けている。ここで、外気圧室２８が密閉されないようにするため、例えば側壁面の一部又は全部を開口する外気連通孔２８ａを設けている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the droplet discharge head in the short direction (the direction in which the nozzles are arranged). The cavity substrate 20 is configured using, for example, a silicon single crystal substrate (including this silicon substrate, hereinafter simply referred to as a silicon substrate) having a (100) plane orientation as a main material. For example, anisotropic wet etching (hereinafter referred to as wet etching) is performed on the silicon substrate, and the bottom wall becomes the vibration plate 22, and the liquid applied to the pressure by the vibration plate is discharged from the discharge chamber 21 and each nozzle 31. A recess serving as a reservoir 23 serving as a common liquid chamber for storing liquid in common is formed on the cavity substrate 20. Further, in the present embodiment, for example, a recess serving as the external pressure chamber 28 having the displacement plate 29 on the bottom wall is provided in parallel with the recess serving as the discharge chamber 21. Although not specifically shown here, the external air pressure chambers 28 may be provided at both ends in the short direction in accordance with the recess 11b. Here, the diaphragm 22 and the displacement plate 29 are made of a high-concentration boron-doped layer formed on a silicon substrate. The size of the displacement plate 29 (the size of the recess 11b) will be described later. The cavity substrate 20 is provided with a common electrode terminal 27 for supplying power (charge) to the silicon substrate (vibrating plate 22). Here, in order to prevent the outside air pressure chamber 28 from being sealed, for example, an outside air communication hole 28 a that opens part or all of the side wall surface is provided.

また、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン（珪酸エチル））を用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法によりできるＳｉＯ₂の絶縁膜２５を０．１μｍ成膜する。キャビティ基板２０の上面（ノズル基板３０と対向する面）には、ＳｉＯ₂による液体保護膜（図示せず）を成膜するようにしてもよい。 Further, the lower surface of the cavity substrate 20 (the surface facing the electrode substrate 10) is an insulating layer of SiO ₂ formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method using TEOS (Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane). A film 25 is formed to a thickness of 0.1 μm. A liquid protective film (not shown) made of SiO ₂ may be formed on the upper surface of the cavity substrate 20 (the surface facing the nozzle substrate 30).

ノズル基板３０も例えばシリコン基板で構成されており、電極基板１０とは反対の面（図１の場合には上面）で、キャビティ基板２０と接合されている。ノズル基板３０にはノズル基板３０を貫通する複数のノズル３１を形成し、吐出室２１により加圧されたインク等の液体を液滴として吐出する。さらに下面には吐出室２１とリザーバ２３とを連通させるためのオリフィス３２を形成する。 The nozzle substrate 30 is also made of, for example, a silicon substrate, and is bonded to the cavity substrate 20 on the surface opposite to the electrode substrate 10 (upper surface in the case of FIG. 1). A plurality of nozzles 31 penetrating the nozzle substrate 30 are formed on the nozzle substrate 30, and liquid such as ink pressurized by the discharge chamber 21 is discharged as droplets. Further, an orifice 32 for communicating the discharge chamber 21 and the reservoir 23 is formed on the lower surface.

ここではノズル３１を有するノズル基板３０が上面側となり、電極基板１０が下面側となっているが、実際には、ノズル基板３０の方が電極基板１０よりも下面となって用いられることが多い。また、振動板２２が撓むことでリザーバ２３方向に加わる圧力を緩衝するダイヤフラム３３が設けられている。ここで、ノズル基板３０を外気圧室２８の壁の一部として構成することにより、特に保護プレート等を設けることなく、変位板２９を有効に保護することができる。 Here, the nozzle substrate 30 having the nozzles 31 is on the upper surface side and the electrode substrate 10 is on the lower surface side. However, in reality, the nozzle substrate 30 is often used on the lower surface than the electrode substrate 10. . In addition, a diaphragm 33 is provided for buffering the pressure applied in the direction of the reservoir 23 when the diaphragm 22 is bent. Here, by configuring the nozzle substrate 30 as a part of the wall of the external pressure chamber 28, the displacement plate 29 can be effectively protected without providing a protective plate or the like.

図３は液滴吐出ヘッドの長手方向の断面図である。図３において、吐出室２１はノズル３１から吐出させる液体をためておく。吐出室２１の底壁である振動板２２を撓ませることにより、吐出室２１内の圧力を高め、ノズル３１から液滴を吐出させる。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the droplet discharge head. In FIG. 3, the discharge chamber 21 stores liquid to be discharged from the nozzle 31. By bending the diaphragm 22 which is the bottom wall of the discharge chamber 21, the pressure in the discharge chamber 21 is increased, and droplets are discharged from the nozzle 31.

ドライバＩＣ等からなる発振回路４１は、直接又はワイヤ、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等（以下、配線という）４２を介して電気的に端子部１２ｃ、共通電極端子２７と接続され、個別電極１２ａ、キャビティ基板２０（振動板２２）に対し、電荷（電力）の供給（充電、保持、放電）を制御する回路である。発振回路４１は、例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極１２ａにパルス波形の電荷供給を行う。配線４２と端子部１２ｃ等との接続は、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film ）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電材料等を用いて行う。 The oscillation circuit 41 including a driver IC or the like is electrically connected to the terminal portion 12c and the common electrode terminal 27 directly or via a wire, FPC (Flexible Print Circuit) 42 (hereinafter referred to as wiring), and the individual electrodes 12a, This is a circuit that controls the supply (charging, holding, discharging) of electric charges (electric power) to the cavity substrate 20 (the diaphragm 22). The oscillating circuit 41 oscillates at, for example, 24 kHz, and supplies a pulse waveform to the individual electrode 12a. The wiring 42 is connected to the terminal portion 12c and the like using an anisotropic conductive material such as ACF (Anisotropic Conductive Film) or ACP (Anisotropic Conductive Paste).

発振回路４１が発振駆動することにより、例えば、各個別電極１２ａに対して選択的に電荷を供給して帯電させ、また、振動板２２を相対的に帯電させて電位差を生じさせる。このとき、静電気力により振動板２２は個別電極１２ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。電荷供給を止めると振動板２２は弾性力（復元力）により元に戻ろうとするが、そのとき吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により液滴が吐出する。この液滴が例えば吐出対象物に着弾して印刷等が行われる。また、端子部１２ｃを外部に露出させることで、振動室１５（個別電極１２ａと振動板２２との間のギャップ）が外気と連通するのを防ぐために、封止材２６ａにより封止及び外気の遮断をしている。ＳｉＯ₂（酸化シリコン）は、エポキシ樹脂のように毛細管現象等を伴なわず、ギャップに浸入することなく開口部分に止まるので、リード部１２ｂを短く形成し、ヘッドサイズを小さくすることができる。また、ガラス、シリコンとの密着性が高く、耐湿性が高い。そのため、本実施の形態では、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）を封止材２６ａの材料とし、堆積させることとする。 When the oscillation circuit 41 is driven to oscillate, for example, electric charges are selectively supplied to the individual electrodes 12a to be charged, and the diaphragm 22 is relatively charged to generate a potential difference. At this time, the diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 12a by the electrostatic force and bent. This increases the volume of the discharge chamber 21. When the supply of electric charges is stopped, the vibration plate 22 tries to return to its original state by an elastic force (restoring force). At that time, the volume of the discharge chamber 21 also returns to its original state, and droplets are discharged by the pressure. For example, printing is performed by the droplets landing on an ejection target. Moreover, in order to prevent the vibration chamber 15 (gap between the individual electrode 12a and the diaphragm 22) from communicating with the outside air by exposing the terminal portion 12c to the outside, the sealing material 26a seals and removes the outside air. Shut off. Since SiO ₂ (silicon oxide) does not cause capillary action or the like unlike an epoxy resin and stops at the opening without entering the gap, the lead portion 12b can be formed short and the head size can be reduced. In addition, it has high adhesion to glass and silicon and has high moisture resistance. Therefore, in the present embodiment, SiO ₂ (silicon oxide) is used as the material of the sealing material 26a and is deposited.

図４は個別電極１２ａの表面粗さに基づくギャップ長の差を模式的に表したものである。図４（ａ）に示すように、個別電極１２ａの表面粗さが大きいと、静電アクチュエータを設計する際の設計上のギャップ長よりも実際のギャップ長が小さくなってしまうため、例えば振動板２２が変位できる量、それにより変化する体積、振動板２２と個別電極１２ａとの間に発生する静電力等が設計によるものと異なり、設計によって定められる所定の特性を発揮することができなくなる。また、表面粗さが個別電極１２ａ間で異なれば、液滴吐出ヘッドの各ノズル３１による液滴の吐出特性にバラツキが生じる原因となる。そのため、図４（ｂ）に示すように、実際のギャップ長をできる限り設計上のギャップ長に近づけたい。 FIG. 4 schematically shows the difference in gap length based on the surface roughness of the individual electrode 12a. As shown in FIG. 4A, if the surface roughness of the individual electrode 12a is large, the actual gap length becomes smaller than the designed gap length when the electrostatic actuator is designed. Unlike the design, the amount by which 22 can be displaced, the volume that changes by the displacement, the electrostatic force generated between the diaphragm 22 and the individual electrode 12a, etc. cannot exhibit the predetermined characteristics determined by the design. Further, if the surface roughness is different between the individual electrodes 12a, it causes a variation in the droplet ejection characteristics of each nozzle 31 of the droplet ejection head. Therefore, as shown in FIG. 4B, it is desirable to make the actual gap length as close as possible to the designed gap length.

ここで、例えば個別電極３１の表面粗さをＲ_max、ギャップ長をｇ、絶縁膜２５の厚さをｔｓ、絶縁膜２５の比誘電率をεとすると、表面粗さがある場合とない場合の入力エネルギ比Ｅｒは次式（１）で表される。 Here, for example, when the surface roughness of the individual electrode 31 is R _max , the gap length is g, the thickness of the insulating film 25 is ts, and the relative dielectric constant of the insulating film 25 is ε, the surface roughness may or may not exist. The input energy ratio Er is expressed by the following equation (1).

図５は入力エネルギと表面粗さとの関係を表す図である。ここでは、ギャップ長を１８０ｎｍ（０．１８μｍ）、絶縁膜の厚さを１１０ｎｍ（０．１１μｍ）、絶縁膜の比誘電率を３．９としている。図５に示すように、表面粗さが大きくなると、表面粗さがない場合に比べて入力エネルギが減少する（損失が大きく）傾向にある。表面粗さが０であるのが理想ではあるが、それは困難であるため、エネルギ効率等の点から考えて、本実施の形態では個別電極１２ａ（電極１２）の表面粗さを１５ｎｍ以下とする。これにより、個別電極１２ａの表面を滑らかにし、振動板２２と個別電極１２ａとの間の接触面積を広くして、入力エネルギの損失を抑えるようにすることができる。これにより、振動板２２と個別電極１２ａとの間に印加する電圧を高める必要がなく、絶縁膜２５の絶縁破壊防止等を行うことができ、長期間安定した駆動を保ち、吐出特性を維持することができる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between input energy and surface roughness. Here, the gap length is 180 nm (0.18 μm), the thickness of the insulating film is 110 nm (0.11 μm), and the relative dielectric constant of the insulating film is 3.9. As shown in FIG. 5, when the surface roughness increases, the input energy tends to decrease (loss increases) as compared to the case where the surface roughness is not present. Although it is ideal that the surface roughness is 0, it is difficult, so in view of energy efficiency and the like, the surface roughness of the individual electrode 12a (electrode 12) is set to 15 nm or less in the present embodiment. . Thereby, the surface of the individual electrode 12a can be made smooth, the contact area between the diaphragm 22 and the individual electrode 12a can be widened, and the loss of input energy can be suppressed. Thereby, it is not necessary to increase the voltage applied between the diaphragm 22 and the individual electrode 12a, the insulation breakdown of the insulating film 25 can be prevented, etc., stable driving can be maintained for a long time, and the discharge characteristics can be maintained. be able to.

そして、表面粗さが小さい個別電極１２ａと振動板２２との貼り付き防止をさらに効果的にするため、例えばギャップ内の水分を除去するための真空加熱処理等を行い、さらに封止のための材料を堆積し、ギャップを外気から遮断する処理を行う。このとき、封止前に、除去したギャップ内に水分が再浸入しないようにするため、封止工程への移行をスムーズに行うことが要求される。そこで、本実施の形態では、真空チャンバ等の処理槽で真空加熱処理等を行った後、同一の処理槽内で連続して封止処理を行って封止材２６ａを形成する。本実施の形態では、後述するように封止処理は常圧ＣＶＤ法を用いて行う。このとき、処理前後で凹部１１によるギャップ（振動室１５、圧力補償室１６）内の圧力と外気圧との間に差が生じるため、変位板２９をダイヤフラムとして変位させることができるような空間を凹部１１ｂ及び外気圧室２８により形成する。 And in order to make sticking prevention with the individual electrode 12a with small surface roughness and the diaphragm 22 more effective, for example, the vacuum heat processing etc. for removing the water | moisture content in a gap are performed, and also for sealing The material is deposited and the gap is cut off from the outside air. At this time, before the sealing, it is required to smoothly move to the sealing step so that moisture does not re-enter into the removed gap. Therefore, in the present embodiment, after performing a vacuum heat treatment or the like in a processing tank such as a vacuum chamber, the sealing material 26a is formed by continuously performing a sealing process in the same processing tank. In the present embodiment, as will be described later, the sealing process is performed using an atmospheric pressure CVD method. At this time, there is a difference between the pressure in the gap (vibration chamber 15 and pressure compensation chamber 16) and the external air pressure due to the recess 11 before and after processing, so that a space in which the displacement plate 29 can be displaced as a diaphragm is formed. The recess 11 b and the external pressure chamber 28 are formed.

図６は電極基板１０の製造工程を表す図である。図６に基づいて電極基板１０の製造について説明する。実際には電極基板１０は、ウェハ状のガラス基板で複数個分を同時形成する。そして、他の基板と接合等をした後、個々に切り離して液滴吐出ヘッドを製造するが、図６では１つの液滴吐出ヘッドの電極基板１０の一部分だけを示している。また、図６において、左側の図は長手方向の断面を示し、右側の図は幅方向の断面を示す。 FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of the electrode substrate 10. The production of the electrode substrate 10 will be described with reference to FIG. Actually, a plurality of electrode substrates 10 are simultaneously formed with a wafer-like glass substrate. Then, after bonding with other substrates, etc., the droplet discharge heads are manufactured separately, but FIG. 6 shows only a part of the electrode substrate 10 of one droplet discharge head. In FIG. 6, the left diagram shows a cross section in the longitudinal direction, and the right diagram shows a cross section in the width direction.

約１ｍｍのガラス基板５１の一方の面に対し、例えば、クロム（Ｃｒ）膜を０．０３μｍ、金（Ａｕ）膜を０．０７μｍ成膜する。ここでクロムは金をマスクとしてガラス基板をエッチングする際の下地材となる。クロム膜、金膜の形成は、ＣＶＤ法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition ）法等で行う。例えば、ＰＶＤ法としては、スパッタ、真空蒸着、イオンプレーティング等の方法がある。 For example, a chromium (Cr) film of 0.03 μm and a gold (Au) film of 0.07 μm are formed on one surface of a glass substrate 51 of about 1 mm. Here, chromium serves as a base material when the glass substrate is etched using gold as a mask. The chromium film and the gold film are formed by a CVD method, a PVD (Physical Vapor Deposition) method, or the like. For example, as the PVD method, there are methods such as sputtering, vacuum deposition, and ion plating.

金膜を成膜した後、金膜上の全面にフォトレジスト（図示略）を塗布する。そして、フォトリソグラフィ（Photolithography）法を用いて、金膜上の全面に塗布したフォトレジスト用の感光性樹脂をマスクアライナ等で露光し、現像液で現像することで、ガラス基板５１に、後に電極基板１０の凹部１１となる部分を形成するためのフォトレジストパターンを形成する。 After the gold film is formed, a photoresist (not shown) is applied to the entire surface of the gold film. Then, by using a photolithography method, the photoresist photosensitive resin coated on the entire surface of the gold film is exposed with a mask aligner or the like, and developed with a developing solution. A photoresist pattern for forming a portion to be the recess 11 of the substrate 10 is formed.

フォトレジストパターンを形成した後、例えば、塩酸又は硫酸（クロム膜の場合）、あるいは王水又は酸素や水の存在下でシアン化物イオンを含む溶液（金膜の場合）によりウェットエッチングを行い、金膜及びクロム膜の不要な部分を除去する。その後、フォトレジストを除去する。これによりガラス基板５１上には、クロム膜及び金膜により凹部１１となる部分のエッチングパターンが形成される。そして、例えばフッ酸水溶液（ＨＦ）によりガラス基板５１をエッチングして、約０．３μｍの高さの側壁を有する凹部１１を形成する（図６（ａ））。 After forming the photoresist pattern, wet etching is performed using, for example, hydrochloric acid or sulfuric acid (in the case of a chromium film), or a solution containing cyanide ions (in the case of a gold film) in the presence of aqua regia or oxygen or water. Unnecessary portions of the film and the chromium film are removed. Thereafter, the photoresist is removed. Thereby, on the glass substrate 51, the etching pattern of the part used as the recessed part 11 is formed with a chromium film and a gold film. Then, for example, the glass substrate 51 is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution (HF) to form the recesses 11 having side walls with a height of about 0.3 μm (FIG. 6A).

クロム膜及び金膜を剥離した後、電極１２及びダミー膜１３となる、ＩＴＯによる膜５２（以下、ＩＴＯ膜５２という）を凹部１１を形成した面に対して全面成膜する（図６（ｂ））。ここで、成膜方法については特に限定するものではないが、例えばスパッタ等により成膜を行う。また、ここでは、凹部１１の側壁の高さ以上になる（凹部１１を埋め尽くす）ように、例えば０．３μｍ以上の厚さでＩＴＯ膜５２を成膜する。 After the chromium film and the gold film are peeled off, an ITO film 52 (hereinafter referred to as an ITO film 52) to be the electrode 12 and the dummy film 13 is formed on the entire surface on which the recess 11 is formed (FIG. 6B). )). Here, the film forming method is not particularly limited, but the film is formed by sputtering, for example. Further, here, the ITO film 52 is formed with a thickness of 0.3 μm or more, for example, so as to be equal to or higher than the height of the side wall of the recess 11 (fill the recess 11).

次に、例えばドライポリッシュ、バックグラインダー等の方法を用いてＩＴＯ膜５２の表面を研磨加工する（図６（ｃ））。ここでは、ＩＴＯ膜５２がガラス基板５１の表面に薄く残る程度に研磨する。この研磨加工によってＩＴＯ膜５２の表面粗さを小さくすることができる。 Next, the surface of the ITO film 52 is polished using a method such as dry polishing or back grinder (FIG. 6C). Here, polishing is performed so that the ITO film 52 remains thin on the surface of the glass substrate 51. By this polishing process, the surface roughness of the ITO film 52 can be reduced.

研磨後のＩＴＯ膜５２に対して、前述したフォトリソグラフィ法を用いてレジスト（図示せず）を塗布し、パターニングを行ってエッチングすることにより、電極１２及びダミー膜１３を形成する（図６（ｄ））。 A resist (not shown) is applied to the polished ITO film 52 using the above-described photolithography method, patterned, and etched to form the electrode 12 and the dummy film 13 (FIG. 6 ( d)).

形成した電極１２（個別電極１２ａ）に対し、例えば、コロイダルシリカ等の研磨材５３を用い、メカノケミカル反応（化学エネルギが力学的エネルギに変換される反応）による研磨を行う（図６（ｅ））。これによって個別電極１２ａの表面粗さをさらに小さくすることができる。ダミー膜１３に対して行うようにしてもよい。ここで、本工程により、さらに表面粗さを小さくすることができるが、前の工程において研磨加工を行っているため、場合によってはこの工程を省略してもよい。そして、例えばサンドブラスト等により液体供給口１４を形成して電極基板１０を作製する（図６（ｆ））。 The formed electrode 12 (individual electrode 12a) is polished by mechanochemical reaction (reaction in which chemical energy is converted into mechanical energy), for example, using an abrasive 53 such as colloidal silica (FIG. 6E). ). As a result, the surface roughness of the individual electrode 12a can be further reduced. It may be performed on the dummy film 13. Here, the surface roughness can be further reduced by this step, but this step may be omitted in some cases because the polishing process is performed in the previous step. Then, for example, the liquid supply port 14 is formed by sandblasting or the like to produce the electrode substrate 10 (FIG. 6F).

図７及び図８は実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図７及び図８に基づいて液滴吐出ヘッド製造工程について説明する。なお、実際には、ウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図７及び図８ではその一部分だけを示している。 7 and 8 are diagrams showing a manufacturing process of the droplet discharge head according to the first embodiment. The droplet discharge head manufacturing process will be described with reference to FIGS. Actually, a plurality of droplet discharge head members are simultaneously formed for each wafer, but only a part thereof is shown in FIGS.

シリコン基板６１の片面（電極基板１０との接合面側となる）を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚みの基板（キャビティ基板２０となる）を作製する。次に、シリコン基板６１のボロンドープ層６２を形成する面を、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする固体の拡散源に対向させ、縦型炉に入れてボロンをシリコン基板６１中に拡散させ、ボロンドープ層６２を形成する。そして、ボロンドープ層６２を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ₃／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ₃／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で絶縁膜２５を０．１μｍ成膜する（図７（ａ））。 One side of the silicon substrate 61 (becomes the bonding surface with the electrode substrate 10) is mirror-polished to produce a substrate having a thickness of 220 μm (to be the cavity substrate 20), for example. Next, the surface of the silicon substrate 61 on which the boron doped layer 62 is to be formed is opposed to a solid diffusion source mainly composed of B ₂ O ₃ , and boron is diffused into the silicon substrate 61 by being placed in a vertical furnace. Layer 62 is formed. Then, on the surface on which the boron doped layer 62 is formed, the processing temperature during film formation is 360 ° C., the high frequency output is 250 W, the pressure is 66.7 Pa (0.5 Torr), and the gas flow rate is 100 cm ₃ / TEOS. The insulating film 25 is formed to a thickness of 0.1 μm under the conditions of min (100 sccm) and oxygen flow rate of 1000 cm ₃ / min (1000 sccm) (FIG. 7A).

そして、シリコン基板６１と電極基板１０を３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板６１に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加し、陽極接合を行う（図７（ｂ））。 And after heating the silicon substrate 61 and the electrode substrate 10 to 360 degreeC, a negative electrode is connected to the electrode substrate 10, a positive electrode is connected to the silicon substrate 61, the voltage of 800V is applied, and anodic bonding is performed (FIG.7 (b)). ).

陽極接合後の接合を終えた基板（以下、接合基板という）に対し、シリコン基板６１の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板６１表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去する為に、水酸化カリウム溶液でシリコン基板６１を約１０μｍ異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）を行う。これによりシリコン基板６１の厚みを約５０μｍにする（図７（ｃ））。 The surface of the silicon substrate 61 is ground until the thickness of the silicon substrate 61 becomes about 60 μm with respect to the substrate (hereinafter referred to as a bonded substrate) after the anodic bonding. Thereafter, in order to remove the work-affected layer, the silicon substrate 61 is subjected to about 10 μm anisotropic wet etching (hereinafter referred to as wet etching) with a potassium hydroxide solution. Thereby, the thickness of the silicon substrate 61 is reduced to about 50 μm (FIG. 7C).

接合基板のウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによる酸化シリコンのハードマスク（以下、ＴＥＯＳハードマスクという）６３をプラズマＣＶＤ法により成膜する。成膜条件として、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ₃／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ₃／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）とし、その条件で１．５μｍ成膜する。ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ法の成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱を抑えられる（図７（ｄ））。 A silicon oxide hard mask (hereinafter referred to as a TEOS hard mask) 63 made of TEOS is formed on the surface of the bonding substrate subjected to wet etching by plasma CVD. As film formation conditions, for example, the processing temperature during film formation is 360 ° C., the high frequency output is 700 W, the pressure is 33.3 Pa (0.25 Torr), the gas flow rate is TEOS flow rate 100 cm ₃ / min (100 sccm), and the oxygen flow rate is 1000 cm _3. / Min (1000 sccm), and a film thickness of 1.5 μm is formed under the conditions. Film formation by the plasma CVD method using TEOS can be performed at a relatively low temperature, and heating of the substrate can be suppressed (FIG. 7D).

ＴＥＯＳハードマスク６３を成膜した後、吐出室２１、外気圧室２８、リザーバ２９、貫通溝穴２６及び電極取出し口２４となる部分のＴＥＯＳハードマスク６３をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴＥＯＳハードマスク６３が無くなるまで、それらの部分をエッチングしてＴＥＯＳハードマスク６３をパターニングし、それらの部分について、シリコン基板６１を露出させる。そして、エッチングした後にレジストを剥離する（図７（ｅ））。ここで、例えば、面積の大きく、割れやすい電極取出し口２４となる部分については、レジストの厚みを若干残しておき、後の工程で割れを防止するための厚みを残すようにしてもよい。 After the TEOS hard mask 63 is formed, resist patterning is performed in order to etch the TEOS hard mask 63 in the portions that become the discharge chamber 21, the external pressure chamber 28, the reservoir 29, the through groove 26, and the electrode outlet 24. Then, these portions are etched using the hydrofluoric acid aqueous solution until the TEOS hard mask 63 disappears to pattern the TEOS hard mask 63, and the silicon substrate 61 is exposed for these portions. Then, after the etching, the resist is peeled off (FIG. 7E). Here, for example, a portion of the electrode extraction port 24 that has a large area and is easily broken may be left with a little resist thickness, and may have a thickness for preventing cracking in a later step.

次に、接合基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２１、外気圧室２８、貫通溝穴２６、電極取出し口２４となる部分の厚みが約１０μｍになるまで異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）を行う。さらに、接合基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層６２が露出し、エッチングの進行が極度に遅くなるエッチングストップが十分効いたものと判断するまでウェットエッチングを続ける（図８（ｆ））。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２１となる部分に形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を高くすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化させることができる。 Next, the bonded substrate is immersed in a 35 wt% potassium hydroxide aqueous solution, and anisotropic until the thickness of the portion that becomes the discharge chamber 21, the external pressure chamber 28, the through groove 26, and the electrode outlet 24 is about 10 μm. Wet etching (hereinafter referred to as wet etching) is performed. Further, the bonded substrate is immersed in a 3 wt% potassium hydroxide aqueous solution, and the boron-doped layer 62 is exposed, and wet etching is continued until it is determined that an etching stop at which etching progresses extremely slowly has been effective (FIG. 8). (F)). In this way, by performing etching using two types of potassium hydroxide aqueous solutions having different concentrations, it is possible to suppress the surface roughness of the diaphragm 22 formed in the portion that becomes the discharge chamber 21 and to increase the thickness accuracy. it can. As a result, the discharge performance of the droplet discharge head can be stabilized.

ウェットエッチングを終了すると、接合基板をふっ酸水溶液に浸し、シリコン基板６１表面のＴＥＯＳハードマスク６３を剥離する。次に、貫通溝穴２６及び電極取出し口２４となる部分のボロンドープ層６２を除去するため、貫通溝穴２６及び電極取出し口２４となる部分が開口したシリコンマスクを、接合基板のシリコン基板６１側の表面に取り付ける。そして、例えば、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ₄流量３０ｃｍ₃／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング）を３０分間行い、貫通溝穴２６、電極取出し口２４となる部分のみにプラズマを当てて、開口する（図８（ｇ））。ここで、例えば接合基板とマスクとのアライメント精度を高めるため、シリコンマスクの装着は、接合基板とシリコンマスクとにピンを通すピンアライメントにより行うようにするとよい。ここでは、異方性ドライエッチングにより開口しているが、ピン等で突くことで、ボロンドープ層６２を壊してもよい。 When the wet etching is completed, the bonding substrate is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution, and the TEOS hard mask 63 on the surface of the silicon substrate 61 is peeled off. Next, in order to remove the boron doped layer 62 in the portion that becomes the through groove hole 26 and the electrode extraction port 24, a silicon mask in which the portion that becomes the through groove hole 26 and the electrode extraction port 24 is opened is connected to the silicon substrate 61 side of the bonding substrate. Attach to the surface. Then, for example, RIE dry etching (anisotropic dry etching) is performed for 30 minutes under the conditions of an RF power of 200 W, a pressure of 40 Pa (0.3 Torr), and a CF ₄ flow rate of 30 cm ₃ / min (30 sccm). Plasma is applied only to the portion that becomes the electrode outlet 24 to open it (FIG. 8G). Here, for example, in order to increase the alignment accuracy between the bonding substrate and the mask, the silicon mask may be mounted by pin alignment in which pins are passed between the bonding substrate and the silicon mask. Here, the openings are formed by anisotropic dry etching, but the boron doped layer 62 may be broken by protruding with pins or the like.

貫通溝穴２６に合わせた開口部及びキャビティ基板２０に形成された凹部の密閉を防ぐための大気開放溝を有する封止用マスク基板７０（以下、マスク７０という）を接合基板のシリコン基板６１側の表面に取り付ける。マスク７０と接合基板との位置合わせもピンアライメントにより行うようにするとよい。 A sealing mask substrate 70 (hereinafter referred to as a mask 70) having an air opening groove for preventing the opening formed in the through-groove hole 26 and the recess formed in the cavity substrate 20 from being sealed is the silicon substrate 61 side of the bonding substrate. Attach to the surface. The alignment between the mask 70 and the bonding substrate may be performed by pin alignment.

そして、例えばＣＶＤ装置の処理槽（チャンバ）内において水分除去工程を行う。そのため、マスク７０を密着させた接合基板を３００℃以上に加熱し、真空引きにより１．０×１０^-6Ｐａ以下の圧力の状態で、例えば１時間以上処理槽（チャンバ）内で保持する真空加熱処理を行う。さらに、不活性ガスである窒素を処理槽内に導入し、窒素パージにより、振動室１５等内から酸素等を除去する。以上の処理を行って振動室１５内の水分を除去する。１回でも特に問題ないと考えられるが、場合によってはこれらの一方又はそれぞれを複数回組み合わせて行うようにすれば、より確実な水分除去の効果を得ることができる。 Then, for example, a moisture removal step is performed in a processing tank (chamber) of the CVD apparatus. For this reason, the bonded substrate to which the mask 70 is adhered is heated to 300 ° C. or higher, and vacuum is maintained in a treatment tank (chamber) for 1 hour or longer in a vacuum state of 1.0 × 10 ⁻⁶ Pa or lower. Heat treatment is performed. Further, nitrogen as an inert gas is introduced into the treatment tank, and oxygen and the like are removed from the vibration chamber 15 and the like by nitrogen purge. The above process is performed to remove moisture in the vibration chamber 15. Although it is considered that there is no particular problem even once, depending on the case, if one or each of these is combined a plurality of times, a more reliable moisture removal effect can be obtained.

次に、処理槽（チャンバ）内において連続して封止材２６ａを堆積させる封止処理を行う。封止処理については、常圧ＣＶＤ法により、例えば、常圧環境下で、処理温度３９０℃、ＴＥＯＳ流量６０ｃｍ₃／ｍｉｎ（６０ｓｃｃｍ）、Ｏ₃流量８００ｃｍ₃／ｍｉｎ（８００ｓｃｃｍ）の条件でＳｉＯ₂膜を２μｍ程度成膜し、封止処理を行う。また、特にこの方法に限定するものではなく、減圧等を伴うＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法で処理を行ってもよい。マスク７０により、貫通溝穴２６のみに選択的に封止材料を堆積させて封止材２６ａを形成することができる。そのため、不要な箇所に封止材料を付着させずにすむ。特に、端子部１２ｃに付着した場合には配線４２を介した発振回路４１との電気的接続が悪くなるため、封止材料の除去作業を必要とするが、マスク７０によりその必要がなくなる。 Next, a sealing process is performed in which the sealing material 26a is continuously deposited in the processing tank (chamber). For sealing process, the atmospheric pressure CVD, for example, under normal pressure, treatment temperature 390 ° C., SiO ₂ under conditions of TEOS flow _{60cm 3 / min (60sccm),} O 3 flow 800cm ₃ / min (800sccm) A film is formed to a thickness of about 2 μm and a sealing process is performed. In addition, the method is not particularly limited to this method, and the treatment may be performed by a CVD method or a plasma CVD method with reduced pressure or the like. With the mask 70, the sealing material 26 a can be formed by selectively depositing the sealing material only in the through-slot holes 26. Therefore, the sealing material does not have to be attached to unnecessary portions. In particular, when it adheres to the terminal portion 12c, the electrical connection with the oscillation circuit 41 via the wiring 42 is deteriorated, so that the removal work of the sealing material is required, but the mask 70 eliminates the necessity.

封止が完了すると、例えば、さらに共通電極端子２７となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板６１側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子２７を形成する。そして、あらかじめ別工程で作製していたノズル基板３０を、例えばエポキシ系接着剤により、接合基板のキャビティ基板２０側から接着し、接合する（図７（ｉ））。そして、ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する。さらに配線４２を介してＩＣドライバ等の発振回路４１との接続等を行う。 When the sealing is completed, for example, a mask having an opening at a portion that becomes the common electrode terminal 27 is attached to the surface of the bonding substrate on the silicon substrate 61 side. Then, for example, sputtering is performed using platinum (Pt) as a target to form the common electrode terminal 27. And the nozzle board | substrate 30 produced by the separate process previously is adhere | attached and bonded from the cavity board | substrate 20 side of a joining board | substrate, for example with an epoxy-type adhesive agent (FIG.7 (i)). Then, dicing is performed along the dicing line, and cutting into individual droplet discharge heads is completed. Further, connection to an oscillation circuit 41 such as an IC driver is performed via a wiring 42.

以上のように実施の形態１によれば、個別電極１２ａとなるＩＴＯを研磨し、電極１２の表面粗さを１５ｎｍ以下に収めるようにしたので、駆動に関するエネルギの損失を抑えることができ、効率よく安定した駆動を行うことができる。そして、その際、真空加熱処理と封止処理とを同じ処理槽内で連続して行うようにしたので、振動室１５内への水分浸入を確実に防止することができる。また、効率よく処理を移行することができるので、製造のリード時間を飛躍的に短縮することができる。特に３００℃以上の温度及び１．０×１０^-6Ｐａ以下の圧力の環境下で真空加熱処理を行うことにより水分を効率的に除去することができる。また、振動室１５等のギャップを外気と遮断するため、ＣＶＤ法により、ＳｉＯ₂を堆積させて封止材２７を形成するようにしたので、気密性、耐湿性を確保することができ、封止面積を小さくすることができる。また、工程上、複数のウェハ（液滴吐出ヘッド）を一度に処理することができるため、処理時間を短縮することができる。そして、以上の処理を行った後に生じ得る振動室１５と外気との圧力差については、圧力補償手段である圧力補償室１６を液滴吐出ヘッドに設け、コンプライアンスの大きい変位板２９による変位により、圧力差を吸収するようにしたので、振動板２２の位置を安定させることができる。 As described above, according to the first embodiment, the ITO serving as the individual electrode 12a is polished so that the surface roughness of the electrode 12 is kept to 15 nm or less. It can drive well and well. At that time, the vacuum heat treatment and the sealing treatment are continuously performed in the same treatment tank, so that moisture intrusion into the vibration chamber 15 can be reliably prevented. In addition, since the processing can be transferred efficiently, the lead time for manufacturing can be drastically shortened. In particular, moisture can be efficiently removed by performing vacuum heat treatment under an environment of a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 1.0 × 10 ⁻⁶ Pa or lower. Further, in order to block the gap of the vibration chamber 15 and the like from the outside air, the sealing material 27 is formed by depositing SiO ₂ by the CVD method, so that airtightness and moisture resistance can be ensured. The stopping area can be reduced. Further, since a plurality of wafers (droplet ejection heads) can be processed at a time in the process, the processing time can be shortened. For the pressure difference between the vibration chamber 15 and the outside air that can occur after the above processing, the pressure compensation chamber 16 as pressure compensation means is provided in the droplet discharge head, and the displacement by the displacement plate 29 having a large compliance causes Since the pressure difference is absorbed, the position of the diaphragm 22 can be stabilized.

実施の形態２．
図８は実施の形態２に係る電極１２の材料による表面粗さの違いをあらわすための図である。図８（ａ）は多結晶のＩＴＯの表面状態を表し、図８（ｂ）は非結晶のＩＴＯ表面状態を表すものである。上述の実施の形態１では、多結晶のＩＴＯを用いて電極１２を構成したが、本発明はこれに限定するものではない。他にも、例えば材質的に表面粗さが小さくなる性質を有する非晶質（アモルファス）のＩＴＯ（Ｓ−ＩＴＯ（スーパーＩＴＯ）ともいう）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide ：酸化インジウム亜鉛）を材料として用い、電極１２を構成してもよい。図８（ｃ）に示すように、最大高低差については、非晶質のＩＴＯは多結晶のＩＴＯの約半分である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a diagram for illustrating a difference in surface roughness depending on the material of the electrode 12 according to the second embodiment. FIG. 8A shows the surface state of polycrystalline ITO, and FIG. 8B shows the surface state of amorphous ITO. In the first embodiment described above, the electrode 12 is formed using polycrystalline ITO, but the present invention is not limited to this. In addition, for example, amorphous ITO (also referred to as S-ITO (super ITO)) or IZO (Indium Zinc Oxide) having a property that the surface roughness is reduced as a material is used as a material. The electrode 12 may be configured. As shown in FIG. 8C, with respect to the maximum height difference, amorphous ITO is about half of polycrystalline ITO.

非晶質のＩＴＯ又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide ）は性質的に表面粗さが小さくなるため、例えば上述の研磨工程を行わなくても、電極１２の表面粗さが１５ｎｍ以下に収まっている、表面粗さの小さい電極１２を有する電極基板１０を製造することができる（これは特に非晶質のＩＴＯ又はＩＺＯにおける研磨工程の実施を制限するものではない）。 Since the surface roughness of amorphous ITO or IZO (Indium Zinc Oxide) is small in nature, for example, the surface roughness of the electrode 12 is 15 nm or less without performing the above polishing step. An electrode substrate 10 having an electrode 12 with a low roughness can be produced (this does not limit the implementation of the polishing process in particular in amorphous ITO or IZO).

さらに図８（ｄ）は多結晶のＩＴＯと非晶質のＩＴＯとによる入力エネルギと出力エネルギの関係を表している。（研磨等の処理を行っていない）通常の多結晶のＩＴＯによる電極と非晶質のＩＴＯによる電極では、例えば同じ電圧を印加した場合でも入力エネルギが異なる。その比率は、１．４３となり、接触面積が大きい非晶質のＩＴＯの方がエネルギ効率がよいことがわかる。したがって、例えば、同じ入力エネルギを加えようとする場合でも、非晶質のＩＴＯを材料とした方が低電圧で駆動することができる。出力エネルギについても同様である。 Further, FIG. 8D shows the relationship between input energy and output energy of polycrystalline ITO and amorphous ITO. For example, an electrode made of polycrystalline ITO and an electrode made of amorphous ITO (not subjected to a treatment such as polishing) have different input energies even when the same voltage is applied, for example. The ratio is 1.43, indicating that amorphous ITO with a large contact area is more energy efficient. Therefore, for example, even when the same input energy is to be applied, it is possible to drive at a lower voltage by using amorphous ITO as a material. The same applies to the output energy.

以上のように、実施の形態２によれば、表面粗さが小さくなる性質を有する非晶質のＩＴＯ、ＩＺＯ等を材料として用いるようにしたので、特に研磨工程を行うことなく、所定のギャップ長の液滴吐出ヘッドを得ることができる。そして、駆動に関するエネルギの損失を抑えることができ、低電圧で安定した駆動を行うことができる。 As described above, according to the second embodiment, amorphous ITO, IZO or the like having a property of reducing the surface roughness is used as a material, so that a predetermined gap can be obtained without performing a polishing process. A long droplet discharge head can be obtained. Further, energy loss related to driving can be suppressed, and stable driving can be performed at a low voltage.

実施の形態３．
上述の実施の形態１では封止材料としてＳｉＯ₂（酸化シリコン）を用い、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により堆積させて封止材２６ａを形成し、封止部を封止した。本発明は、これに限定するものではなく、例えば、封止材料の堆積にスパッタ等のＰＶＤ法を用いてもＣＶＤ法と同様の効果を得ることができる。 Embodiment 3 FIG.
In the above-described first embodiment, SiO ₂ (silicon oxide) is used as the sealing material and deposited by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method to form the sealing material 26a, and the sealing portion is sealed. The present invention is not limited to this. For example, even when a PVD method such as sputtering is used for depositing the sealing material, the same effect as the CVD method can be obtained.

また、封止材料としてＳｉＯ₂を用いたが、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ₂Ｏ₃）等を材料としてＣＶＤ法等により堆積させてもよい。また、ポリパラキシリレン（poly-pala-xylylene）を蒸着させて堆積させても同じ効果を得ることができる。 Further, although SiO ₂ is used as a sealing material, for example, silicon nitride (SiN), silicon nitride oxide (SiON), aluminum oxide (alumina: Al ₂ O ₃ ), or the like may be deposited by a CVD method or the like as a material. . Further, the same effect can be obtained by depositing poly-pala-xylylene by vapor deposition.

実施の形態４．
上述の実施の形態では、液滴吐出ヘッドの短手方向の端部に凹部１１ｂ、外気圧室２８及び変位板２９を設けて圧力補償手段を構成したが、設ける位置を短手方向端部に限定するものではない。例えば長手方向に対しリザーバ２３のさらに外側に設けてもよい。また、液滴吐出ヘッドの構造によっては、リザーバ２３の底壁を変位板２９として用いることもできる。さらに、上述の実施の形態では、電極基板１０、キャビティ基板２０、ノズル基板３０に形成した凹部等により圧力補償手段を構成したが、これに限定するものではない。例えば電極基板１０、キャビティ基板２０、ノズル基板３０外に設けた、振動室１５の圧力変位を吸収できる容積を有する伸縮可能な材料からなる圧力補償手段を、各振動室１５と連通させて圧力差を吸収するようにしてもよい。 Embodiment 4 FIG.
In the above-described embodiment, the concave portion 11b, the external atmospheric pressure chamber 28, and the displacement plate 29 are provided at the short-side end of the droplet discharge head to configure the pressure compensation means. It is not limited. For example, it may be provided further outside the reservoir 23 with respect to the longitudinal direction. Further, depending on the structure of the droplet discharge head, the bottom wall of the reservoir 23 can be used as the displacement plate 29. Furthermore, in the above-described embodiment, the pressure compensation means is configured by the recesses formed in the electrode substrate 10, the cavity substrate 20, and the nozzle substrate 30, but the present invention is not limited to this. For example, pressure compensation means made of a stretchable material having a volume capable of absorbing the pressure displacement of the vibration chamber 15 provided outside the electrode substrate 10, the cavity substrate 20, and the nozzle substrate 30 is communicated with each vibration chamber 15 to provide a pressure difference. May be absorbed.

また、上述の実施の形態では、電極基板１０、キャビティ基板２０及びノズル基板３０の３層構造の液滴吐出ヘッドについて説明したが、例えば、リザーバ部分を独立した基板（以下、リザーバ基板という）で構成した４層構造の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。この場合、リザーバ基板に変位板２９、外気圧室２８となる凹部等を設けるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the three-layer droplet discharge head including the electrode substrate 10, the cavity substrate 20, and the nozzle substrate 30 has been described. For example, the reservoir portion is an independent substrate (hereinafter referred to as a reservoir substrate). The present invention can also be applied to a configured four-layer droplet discharge head. In this case, the reservoir substrate may be provided with a displacement plate 29, a recess serving as the external pressure chamber 28, and the like.

実施の形態５．
図９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装置の外観図である。また、図１０は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図９及び図１０の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図８において、被印刷物であるプリント紙１００が支持されるドラム１０１と、プリント紙１００にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２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１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。 Embodiment 5. FIG.
FIG. 9 is an external view of a droplet discharge apparatus using the droplet discharge head manufactured in the above embodiment. FIG. 10 is a diagram showing an example of main constituent means of the droplet discharge device. 9 and 10 is intended for printing by a droplet discharge method (inkjet method). Further, it is a so-called serial type device. In FIG. 8, a drum 101 that supports a printing paper 100 that is a substrate to be printed and a droplet discharge head 102 that discharges ink to the printing paper 100 and performs recording are mainly configured. Although not shown, there is an ink supply means for supplying ink to the droplet discharge head 102. The print paper 110 is held by being pressed against the drum 101 by a paper press roller 103 provided parallel to the axial direction of the drum 101. A feed screw 104 is provided parallel to the axial direction of the drum 101, and the droplet discharge head 102 is held. As the feed screw 104 rotates, the droplet discharge head 102 moves in the axial direction of the drum 101.

一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モータ１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板２２を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。 On the other hand, the drum 101 is rotationally driven by a motor 106 via a belt 105 or the like. Further, the print control unit 107 drives the feed screw 104 and the motor 106 based on the print data and the control signal, and although not shown here, drives the oscillation drive circuit to vibrate the diaphragm 22, Printing is performed on the print paper 110 while controlling.

ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ等の表示基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。 Here, the liquid is ejected onto the print paper 110 as ink, but the liquid ejected from the droplet ejection head is not limited to ink. For example, in an application to be discharged onto a substrate to be a color filter, a liquid containing a pigment for a color filter, an application to be discharged to a display substrate such as an OLED, an application to be wired on a substrate, a liquid containing a compound to be a light emitting element In this case, for example, a liquid containing a conductive metal may be discharged from a droplet discharge head provided in each device. In addition, when the droplet discharge head is used as a dispenser and used for discharging onto a substrate that is a microarray of biomolecules, DNA (Deoxyribo Nucleic Acids: deoxyribonucleic acid), other nucleic acids (for example, Ribo Nucleic Acid: ribonucleic acid, Peptide (Nucleic Acids: peptide nucleic acids, etc.) A liquid containing a probe such as a protein may be discharged. In addition, it can also be used for discharging dyes such as cloth.

実施の形態６．
図１１は本発明を利用した波長可変光フィルタを表す図である。上述の実施の形態は、液滴吐出ヘッドを例として説明したが、本発明は液滴吐出ヘッドだけに限定されず、他の微細加工による静電アクチュエータを利用した静電型のデバイスにも適用することができる。例えば、図１１の波長可変光フィルタは、ファブリ・ペロー干渉計の原理を利用し、可動鏡１２０と固定鏡１２１との間隔を変化させながら選択した波長の光を出力するものである。可動鏡１２０を変位させるためには、可動鏡１２０が設けられている、シリコンを材料とする可動体１２２を変位させる。そのために固定電極１２３と可動体１２２（可動鏡１２０）とを所定の間隔（ギャップ）で対向配置する。ここで、固定電極に電荷を供給するために固定電極端子１２４を取り出す。その際、可動体を有する基板と固定電極１２３を有する基板との間を封止材１２５により確実に気密封止するため、本発明のように、貫通溝穴１２６を設け、さらに別の基板で塞ぐことにより、封止を確実にする。このとき、圧力補償手段を設けるようにしてもよい。 Embodiment 6 FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a wavelength tunable optical filter using the present invention. In the above-described embodiment, the droplet discharge head has been described as an example. However, the present invention is not limited to the droplet discharge head, and may be applied to an electrostatic type device using an electrostatic actuator by other fine processing. can do. For example, the wavelength tunable optical filter shown in FIG. 11 uses the principle of a Fabry-Perot interferometer to output light of a selected wavelength while changing the distance between the movable mirror 120 and the fixed mirror 121. In order to displace the movable mirror 120, the movable body 122 made of silicon and provided with the movable mirror 120 is displaced. For this purpose, the fixed electrode 123 and the movable body 122 (movable mirror 120) are arranged to face each other at a predetermined interval (gap). Here, the fixed electrode terminal 124 is taken out to supply charges to the fixed electrode. At that time, in order to ensure airtight sealing between the substrate having the movable body and the substrate having the fixed electrode 123 by the sealing material 125, the through-groove hole 126 is provided as in the present invention, and a further substrate is used. Sealing ensures sealing. At this time, pressure compensation means may be provided.

同様にモータ、センサ、ＳＡＷフィルタのような振動素子（レゾネータ）、波長可変光フィルタ、ミラーデバイス等、他の種類の微細加工のアクチュエータ、圧力センサ等のセンサ等にも上述の封止部の形成等を適用することができる。 Similarly, the above-described sealing portion is also formed on other types of microfabricated actuators such as motors, sensors, SAW filters, resonator elements such as SAW filters, tunable optical filters, mirror devices, and pressure sensors. Etc. can be applied.

実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。2 is an exploded view of a droplet discharge head according to Embodiment 1. FIG. 液滴吐出ヘッドの短手方向の断面図である。It is sectional drawing of the transversal direction of a droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドの長手方向の断面図である。It is sectional drawing of the longitudinal direction of a droplet discharge head. 入力エネルギ比と表面粗さとの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between input energy ratio and surface roughness. 入力エネルギと表面粗さとの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between input energy and surface roughness. 電極基板１０の製造工程を表す図である。3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the electrode substrate 10. FIG. 液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図（その１）である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of a droplet discharge head; 液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (part 2) illustrating a manufacturing process of the droplet discharge head; 電極１２の材料による表面粗さの違いを表すための図である。It is a figure for showing the difference in the surface roughness by the material of the electrode. 液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。It is an external view of a droplet discharge device using a droplet discharge head. 液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the main structural means of a droplet discharge apparatus. 本発明を利用した波長可変光フィルタを表す図である。It is a figure showing the wavelength variable optical filter using this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０電極基板、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ凹部、１２電極、１２ａ個別電極、１２ｂリード部、１２ｃ端子部、１３ダミー膜、１４液体供給口、１５振動室、１６圧力補償室、２０キャビティ基板、２１吐出室、２２振動板、２３リザーバ、２４電極取出し口、２５絶縁膜、２６貫通溝穴、２６ａ封止材、２７共通電極端子、２８外気圧室、２８ａ外気連通孔、２９変位板、３０ノズル基板、３１ノズル、３２オリフィス、３３ダイヤフラム、４１発振回路、４２配線、５１ガラス基板、５２ＩＴＯ膜、５３研磨材、６１シリコン基板、６２ボロンドープ層、６３ＴＥＯＳハードマスク、７０マスク、１００プリンタ、１０１ドラム、１０２液滴吐出ヘッド、１０３紙圧着ローラ、１０４送りネジ、１０５ベルト、１０６モータ、１０７プリント制御手段、１１０プリント紙、１２０可動鏡、１２１固定鏡、１２２可動体、１２３固定電極、１２４固定電極端子、１２５封止材、１２６貫通溝穴。 10 electrode substrate, 11, 11a, 11b, 11c recess, 12 electrode, 12a individual electrode, 12b lead part, 12c terminal part, 13 dummy film, 14 liquid supply port, 15 vibration chamber, 16 pressure compensation chamber, 20 cavity substrate, 21 Discharge chamber, 22 Diaphragm, 23 Reservoir, 24 Electrode outlet, 25 Insulating film, 26 Through groove, 26a Sealing material, 27 Common electrode terminal, 28 External air pressure chamber, 28a Outside air communication hole, 29 Displacement plate, 30 Nozzle substrate, 31 nozzle, 32 orifice, 33 diaphragm, 41 oscillation circuit, 42 wiring, 51 glass substrate, 52 ITO film, 53 abrasive, 61 silicon substrate, 62 boron doped layer, 63 TEOS hard mask, 70 mask, 100 printer, 101 drum, 102 droplet discharge head, 103 paper pressure roller 104 feed screw, 105 belt, 106 motor, 107 print control means 110 print paper, 120 movable mirrors, 121 fixed mirror, 122 movable member, 123 fixed electrode 124 fixed electrode terminal 125 sealant, 126 through slot.

Claims

相対変位可能な可動電極と、該可動電極と一定の間隔で対向配置され、前記可動電極を相対変位させる、表面粗さが１５ｎｍ以下の固定電極とを少なくとも有する静電アクチュエータに対し、前記可動電極と前記固定電極とで形成される空間から水分を除去する工程と、
前記空間を外気と遮断するために、前記空間の開口部分を封止する工程と
を連続して行うことを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。 A movable electrode for an electrostatic actuator having at least a movable electrode capable of relative displacement and a fixed electrode having a surface roughness of 15 nm or less, which is opposed to the movable electrode at a predetermined interval and relatively displaces the movable electrode. And removing water from the space formed by the fixed electrode;
A method for manufacturing an electrostatic actuator, comprising: continuously performing a step of sealing an opening portion of the space in order to block the space from outside air.

エッチングにより基板に凹部を形成する工程と、
前記基板の前記凹部を形成した方の面に、該凹部の深さ以上の厚さで、前記固定電極となる材料による膜を形成する工程と、
前記形成した膜の表面を研磨する工程と、
前記研磨した膜にレジストをパターニングしてエッチングすることにより前記固定電極を形成する工程とにより、前記固定電極を有する基板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。 Forming a recess in the substrate by etching;
Forming a film of a material to be the fixed electrode on the surface of the substrate on which the recess is formed with a thickness equal to or greater than the depth of the recess;
Polishing the surface of the formed film;
A method of manufacturing an electrostatic actuator, comprising: forming a fixed electrode by patterning and etching a resist on the polished film to form the fixed electrode.

前記固定電極を、非晶質のＩＴＯ又はＩＺＯを材料として形成することを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータの製造方法。 3. The method of manufacturing an electrostatic actuator according to claim 1, wherein the fixed electrode is formed using amorphous ITO or IZO as a material.

前記固定電極を、多結晶のＩＴＯを研磨して形成することを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータの製造方法。 3. The method of manufacturing an electrostatic actuator according to claim 1, wherein the fixed electrode is formed by polishing polycrystalline ITO.

３００℃以上の温度及び１．０×１０^-6Ｐａ以下の圧力の環境下の処理槽内で前記静電アクチュエータに対する真空加熱処理を行って前記空間から水分を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの製造方法。 The moisture is removed from the space by performing a vacuum heat treatment on the electrostatic actuator in a treatment tank under an environment of a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 1.0 × 10 ⁻⁶ Pa or lower. The manufacturing method of the electrostatic actuator as described in any one of 1-4.

ＣＶＤ法により封止材料を堆積させて前記空間の開口部分を封止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの製造方法。 The manufacturing method of the electrostatic actuator according to claim 1, wherein a sealing material is deposited by a CVD method to seal the opening of the space.

スパッタ法により封止材料を堆積させて前記空間の開口部分を封止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの製造方法。 The manufacturing method of the electrostatic actuator according to claim 1, wherein a sealing material is deposited by a sputtering method to seal the opening of the space.

前記水分を除去する工程と前記空間の開口部分を封止する工程とを同じ処理槽内で行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの製造方法。 The method for manufacturing an electrostatic actuator according to claim 1, wherein the step of removing the moisture and the step of sealing the opening portion of the space are performed in the same processing tank.

請求項１〜８のいずれか一項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静電デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electrostatic device, wherein the device is manufactured by applying the method for manufacturing an electrostatic actuator according to claim 1.

請求項１〜９のいずれか一項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。 A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein the method for manufacturing the electrostatic actuator according to claim 1 is applied to manufacture a droplet discharge head.

請求項１０に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。 A method for manufacturing a droplet discharge device, wherein the droplet discharge device is manufactured by applying the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 10.