JP2006142717A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止する液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】流路形成基板１１０の一方面側に圧電素子３００と露出部１５２を形成する工程と、流路形成基板１１０の表面に配線層１９０を形成して露出部１５２を封止すると共にリード電極９０を形成する工程と、リザーバ形成基板１３０を流路形成基板１１０の一方面側に接合する工程と、流路形成基板１１０を他方面側からエッチングして圧力発生室１２及び連通部１３を形成する工程と、圧力発生室１２及び連通部１３の内面に耐液体性を有する保護膜１５を連続して形成する工程と、保護膜１５を所定の液体中に所定時間浸漬させることにより配線層１９０に対向する領域の保護膜１５を配線層１９０から剥離させると共に配線層１９０上から保護膜１５を除去する工程と、配線層１９０を除去してリザーバ部３１と連通部１３とを連通させる工程とを具備する。
【選択図】図７

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備し、振動板とこの振動板上に設けられた積層膜とを貫通する貫通部を介してリザーバ部と連通部とを連通させてリザーバを形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、振動板及び積層膜の連通部（リザーバ部）に対向する部分を機械的に打ち抜いて貫通部を形成してリザーバ部と連通部とを連通させている。

しかしながら、このように機械的な加工で貫通部を形成すると、加工カス等の異物が生じ、圧力発生室などの流路内にこの異物が入り込み、吐出不良等の原因となるという問題がある。なお、貫通部を形成後、例えば、洗浄等を行うことで、加工カス等の異物はある程度除去することはできるが完全に除去するのは難しい。また、貫通部を機械的に加工すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生し、この亀裂が生じることによっても吐出不良が発生するという問題がある。すなわち、亀裂が発生した状態でインクを充填してノズル開口から吐出させると、亀裂部分から破片が脱落し、この破片がノズル開口に詰まり吐出不良が発生するという問題がある。

上述した特許文献１には、このような問題を解決するために、樹脂材料からなる被覆膜によって積層膜を固定して異物の発生を防止した構造が開示されている。この構造を採用することで、異物の発生はある程度抑えられるかもしれないが、異物による吐出不良を完全に防止することは難しい。

また、このように形成されたリザーバ等の流路内には、流路形成基板等がインクによって浸食されるのを防止するために、耐インク性を有する材料からなる保護膜が形成されているものがある（例えば、特許文献２参照）。このような構成では、保護膜によって流路形成基板等のインクによる浸食は防止できるものの、保護膜の密着性が低い場合、保護膜が剥がれ落ちてノズル詰まり等の吐出不良が生じる虞がある。例えば、上述した被覆膜を設けた構造においてこのような保護膜を形成した場合、樹脂材料からなる被覆膜上にも保護膜が形成されることになる。そして、保護膜は樹脂材料に対する密着性が良くないため、この被覆膜上に形成された保護膜は剥がれ落ちやすく、剥がれ落ちた保護膜によってノズル詰まり等の吐出不良が発生してしまうという問題がある。

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。

特開２００３−１５９８０１号公報（第７−８図） 特開２００４−２６２２２５号公報（第２図）

本発明は、このような事情に鑑み、異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成すると共に前記連通部となる領域の前記振動板を除去して前記流路形成基板の表面を露出させた露出部を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の表面に配線層を形成して前記露出部を封止すると共に前記圧電素子に対応する領域の前記配線層をパターニングして前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成する工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接合する工程と、前記流路形成基板を他方面側から前記振動板及び前記露出部内の前記配線層が露出するまでウェットエッチングして前記圧力発生室及び前記連通部を形成する工程と、前記圧力発生室及び前記連通部の内面に耐液体性を有する材料からなる保護膜を連続して形成する工程と、少なくとも前記保護膜を水又は水系の溶液である所定の液体中に所定時間浸漬させることにより前記配線層に対向する領域の前記保護膜を当該配線層から剥離させると共に前記配線層に対向する領域の前記保護膜を除去する工程と、前記連通部側からエッチングすることにより前記配線層を除去して前記リザーバ部と前記連通部とを連通させる工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１の態様では、リザーバ部と連通部とを連通させる際に、加工カス等の異物が発生することがないため、加工カス等によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。また、リザーバ部と連通部とを連通する際に、保護膜が配線層のエッチングの邪魔をすることがなく、配線層を確実に除去してリザーバ部と連通部とを連通させることができる。さらに、保護膜が、リザーバ形成基板の外面に設けられた配線上などの余分な領域に形成されることがないため、保護膜が脱落してノズル詰まり等の吐出不良が生じるのを防止することができると共に、リザーバ形成基板上に駆動ＩＣ等を確実に実装することができる。また、流路形成基板をエッチングする際のエッチング液がリザーバ形成基板側に回り込むのを防止でき、エッチング液によるリザーバ形成基板の損傷等も防止できる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記保護膜を剥離させる工程では、前記保護膜を１５時間以上所定の液体中に浸漬させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第２の態様では、保護膜を配線層から確実に剥離させることができるため、配線層上の保護膜を容易に除去することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記液体の温度が７０℃以上であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第３の態様では、保護膜を配線層からより確実に剥離させることができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記保護膜の表面に所定の気体を吹き付けることによって当該配線層に対向する領域の前記保護膜を除去することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第４の態様では、配線層から剥離された保護膜のみを、容易且つ確実に除去することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記配線層が密着層と当該密着層を介して形成された金属層とで構成され、前記保護膜を形成する工程の前に、前記連通部内に露出された前記密着層を除去して前記金属層を露出させる工程を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第５の態様では、配線層を構成する金属層上に保護膜が形成されることで、保護膜の配線層からの剥離が容易となる。

本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記金属層が、金（Ａｕ）からなると共に、前記密着層が、チタンタングステン（ＴｉＷ）からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第６の態様では、金属層が流路形成基板上に良好に密着する。これにより、リード電極を良好に形成することができると共に、貫通部を確実に封止することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記保護膜を形成する工程の前に、前記連通部内に露出された前記配線層の表面をライトエッチングする工程をさらに有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第７の態様では、配線層と保護膜との密着性が低下するため、配線層から保護膜を剥離させ易くなる。

本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記保護膜の材料として、酸化物又は窒化物を用いたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第８の態様では、圧力発生室、連通部等の内面が、供給された液体によって浸食されるのを確実に防止することができる。

本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記保護膜の材料として、酸化タンタルを用いたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第９の態様では、圧力発生室、連通部等の内面が、供給された液体によって浸食されるのを確実に防止することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。連通部１３は、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。

ここで、流路形成基板１０の圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４の内壁表面には、耐インク性を有する材料、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）等の酸化タンタルからなる保護膜１５が、約５０ｎｍの厚さで設けられている。なお、ここで言う耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性のことである。また、本実施形態では、流路形成基板１０の圧力発生室１２等が開口する側の表面、すなわち、ノズルプレート２０が接合される接合面にも保護膜１５が設けられている。勿論、このような領域には、インクが実質的に接触しないため、保護膜１５は設けられていなくてもよい。

なお、このような保護膜１５の材料は、酸化タンタルに限定されず、使用するインクのｐＨ値によっては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ニッケル（Ｎｉ）及びクロム（Ｃｒ）等を用いてもよい。

流路形成基板１０の保護膜１５が形成された面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５１が形成されている。さらに、この絶縁体膜５１上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、リード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。また、詳しくは後述するが、このリード電極９０は、配線層１９０をパターニングすることによって形成されている。そして、連通部１３の開口周縁部に対応する領域の絶縁体膜５１上には、このリード電極９０と同一の層である配線層１９０が存在している。なお、この配線層１９０は、本実施形態では、密着層９１と金属層９２とで構成されている。

さらに、流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。本実施形態では、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着剤３５を用いて接合した。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、弾性膜５０及び絶縁体膜５１に設けられた貫通孔５２を介して連通部１３と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。

また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３２内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３２は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。このようなリザーバ形成基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、リザーバ形成基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が設けられ、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ２１０が実装されている。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動ＩＣ２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。

さらに、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１に対応する領域上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ２１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインクが吐出する。

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５３を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、厚さが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。

次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５１を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５１を形成する。

次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５１上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図４（ａ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。また、圧電素子３００を形成後に、絶縁体膜５１及び弾性膜５０をパターニングして、流路形成基板用ウェハ１１０の連通部（図示なし）が形成される領域に、これら絶縁体膜５１及び弾性膜５０を貫通して流路形成基板用ウェハ１１０の表面を露出させた露出部１５２を形成する。

なお、圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ_３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ_３（ＰＺ）、Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／２Ｔａ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。

また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。

次に、図４（ｂ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を介して金属層９２を形成し、密着層９１と金属層９２とからなる配線層１９０を形成する。このとき、配線層１９０は、露出部１５２内の流路形成基板用ウェハ１１０上にも形成され、露出部１５２は配線層１９０によって封止される。そして、この配線層１９０上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属層９２及び密着層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。また、露出部１５２内の流路形成基板用ウェハ１１０上に設けられた配線層１９０は、リード電極９０とは不連続となるように残しておく。

ここで、リード電極９０を構成する金属層９２の主材料としては、金（Ａｕ）が用いられている。また、密着層９１の材料としては、金属層９２の密着性を確保できる材料であればよいが、具体的には、チタンタングステン化合物（ＴｉＷ）を用いるのが好ましい。

次に、図４（ｃ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、このリザーバ形成基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されており、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。なお、リザーバ形成基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコンウェハであり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を接合することで流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。

次いで、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、更に弗化硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ１１０を、約７０μｍの厚さとなるように加工した。次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５４を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図５（ｃ）に示すように、このマスク膜５４を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）して、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によって弾性膜５０及び密着層９１（金属層９２）が露出するまでエッチングすることより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を同時に形成する。このとき、露出部１５２は密着層９１及び金属層９２からなる配線層１９０によって封止されているため、露出部１５２を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０側にエッチング液が流れ込むことがない。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられている接続配線２００にエッチング液が付着することがなく、断線等の不良の発生を防止することができる。また、リザーバ部３１内にエッチング液が浸入してリザーバ形成基板用ウェハ１３０がエッチングされる虞もない。

なお、このようにウェットエッチングによって圧力発生室１２等を形成する場合には、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の流路形成基板用ウェハ１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フィルムでさらに封止するようにしてもよい。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられた配線の断線等の不良を防止することができる。また、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２等をウェットエッチングにより形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、ドライエッチングによって形成するようにしてもよい。

次に、図６（ａ）に示すように、露出部１５２内の配線層１９０の一部を連通部１３側から、ウェットエッチング（ライトエッチング）することにより除去する。すなわち、配線層１９０を、例えば、５秒程度エッチングすることによって、連通部１３側に露出されている密着層９１と密着層９１が拡散された金属層９２の一部とを除去し、金属層９２の表面を粗面化する。これにより、後の工程で配線層１９０上に形成される保護膜１５の配線層１９０（金属層９２）との密着力が弱められるため、保護膜１５が配線層１９０から剥離し易くなる。なお、配線層１９０をライトエッチングする際には、本実施形態のように、金属層９２の一部まで除去するのが好ましいが、これに限定されず、少なくとも密着層９１を除去して金属層９２の表面を露出させればよい。

次に、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜５４を除去し、図６（ｂ）に示すように、耐液体性（耐インク性）を有する材料、例えば、五酸化タンタルからなる保護膜１５を、例えば、ＣＶＤ法によって形成する。このとき、露出部１５２は配線層１９０（金属層９２）によって封止されているため、露出部１５２を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０の外面等に保護膜１５が形成されることがない。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられている接続配線２００等に保護膜１５が形成されることなく、駆動ＩＣ２１０などの接続不良等の発生を防止することができると共に、余分な保護膜１５を除去する工程が不要となって製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。

次に、保護膜１５を水又は水系の溶液である所定の液体中に所定時間浸漬させることにより、配線層１９０（金属層９２）に対向する領域のみの保護膜１５ａを除去することができる。すなわち、まず、図６（ｃ）に示すように、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０等を水又は水系の溶液である所定の液体２５０に浸漬させ、少なくとも保護膜１５がこの液体中に完全に浸漬されるようにする。そして、この状態で１５時間以上、好ましくは１８時間以上放置する。ここで、この液体２５０としては、例えば、水（純水）を用いるのが好ましいが、これに限定されず、例えば、染料系のインク等の水系の溶液を用いてもよい。また、この液体２５０の温度は、特に限定されないが、比較的高い方が好ましく、特に、液体２５０として水（純水）を用いている場合には、例えば、７０℃以上と比較的高い温度であることが望ましい。本実施形態では、温度が約７５℃の温度の純水である液体２５０中に保護膜１５が完全に浸漬されるようにした状態で、約２４時間放置するようにした。

そして、このように液体２５０中に保護膜１５を所定時間浸漬させておくと、液体２５０が、配線層１９０（金属層９２）と、この配線層１９０上の保護膜１５ａとの間に入り込み、この保護膜１５ａは、配線層１９０を構成する密着層９1上から完全に剥離される。なお、他の領域の保護膜１５は、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０の表面に良好に密着しているため剥離されることはない。

次に、金属層９２に対向する領域の保護膜１５（１５ａ）を除去する。この保護膜１５の除去方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、液体２５０から流路形成基板用ウェハ１１０等を取り出し、保護膜１５の表面に向かってノズル２６０から空気又は窒素等の気体を吹き付けるようにした。これにより、金属層９２上に形成されていた保護膜１５ａのみが、容易且つ確実に除去される。すなわち、上述したように保護膜１５が液体２５０に浸漬されていたことで、保護膜１５は、金属層９２に対向する領域（保護膜１５ａ）のみが金属層９２から剥離された状態となっているため、保護膜１５に気体を吹き付けることで、金属層９２に対向する領域の保護膜１５ａは除去されるが、それ以外の領域の保護膜１５が除去されることはない。

次に、図７（ｂ）に示すように、連通部１３に対向する領域の配線層１９０（金属層９２）を、連通部１３側からウェットエッチングすることによって除去して貫通孔５２を形成する。上述した工程で、配線層１９０上の保護膜１５は除去されているため、保護膜１５が配線層１９０のウェットエッチングを邪魔することがない。したがって、配線層１９０をウェットエッチングによって比較的容易且つ高精度に除去することができ、貫通孔５２を良好に形成することができる。

なお、このような方法で連通部１３とリザーバ部３１とを連通させてリザーバ１００を形成した場合、リザーバ１００内に露出している配線層１９０の表面には保護膜１５が形成されないことになる。このため、配線層１９０がインクによって浸食される虞はあるが、その量は非常に少なく、ヘッドの寿命としては全く問題ない程度のものである。また、図示しないが、リザーバ部３１の内面には、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を熱酸化することによって二酸化シリコン膜が形成されているため、保護膜１５を設ける必要はない。

このようにリザーバ１００を形成した後は、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動ＩＣ２１０を実装すると共に、駆動ＩＣ２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する（図２参照）。その後、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ１１０のリザーバ形成基板用ウェハ１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。

以上説明したように、本実施形態では、露出部１５２内の流路形成基板用ウェハ１１０の上にリード電極９０と同一層である配線層１９０を形成することによって、露出部１５２を配線層１９０で封止し、この配線層１９０を最終的にエッチングにより除去することでリザーバ部３１と連通部１３とを連通させるようにした。このため、従来の機械的な加工とは異なり加工カス等の異物が発生することはない。したがって、圧力発生室１２、連通部１３等のインク流路内に加工カスが残留し、残留した加工カスによってノズル詰まり等の吐出不良が発生するのを確実に防止することができる。

また、貫通孔５２を形成する前に配線層１９０上の保護膜１５を除去するようにしたため、保護膜１５が配線層１９０のウェットエッチングを邪魔することなく、容易に貫通孔５２を形成することができる。特に、本発明では、配線層１９０上の保護膜１５ａを、所定の液体２５０に浸漬することで剥離させるようにしたので、配線層１９０上の保護膜１５ａを容易且つ良好に除去することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、密着層９１及び金属層９２の複数層で構成される配線層１９０を形成したが、特にこれに限定されず、例えば、配線層が金属層一層のみからなるようにしてもよい。また、上述の実施形態では、密着層９1としてチタンタングステン化合物を用い、保護膜１５として酸化タンタルを用いるようにしたが、配線層１９０（密着層９１）上の保護膜１５のみが剥離できるのであれば、密着層９１や保護膜１５の材料については特に限定されない。

さらに、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １５ 保護膜、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ リザーバ形成基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ３５ 接着剤、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５１ 絶縁体膜、 ５２ 貫通孔、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 ９１ 密着層、 ９２ 金属層、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １３０ リザーバ形成基板用ウェハ、 １５２ 露出部、 １９０ 配線層、 ２００ 接続配線、 ２１０ 駆動ＩＣ、 ２２０ 駆動配線、 ３００ 圧電素子

Claims (9)

1. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成すると共に前記連通部となる領域の前記振動板を除去して前記流路形成基板の表面を露出させた露出部を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の表面に配線層を形成して前記露出部を封止すると共に前記圧電素子に対応する領域の前記配線層をパターニングして前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成する工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接合する工程と、前記流路形成基板を他方面側から前記振動板及び前記露出部内の前記配線層が露出するまでウェットエッチングして前記圧力発生室及び前記連通部を形成する工程と、前記圧力発生室及び前記連通部の内面に耐液体性を有する材料からなる保護膜を連続して形成する工程と、少なくとも前記保護膜を水又は水系の溶液である所定の液体中に所定時間浸漬させることにより前記配線層に対向する領域の前記保護膜を当該配線層から剥離させると共に前記配線層に対向する領域の前記保護膜を除去する工程と、前記連通部側からエッチングすることにより前記配線層を除去して前記リザーバ部と前記連通部とを連通させる工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 請求項１において、前記保護膜を剥離させる工程では、前記保護膜を１５時間以上所定の液体中に浸漬させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 請求項１又は２において、前記液体の温度が、７０℃以上であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記保護膜の表面に所定の気体を吹き付けることによって当該配線層に対向する領域の前記保護膜を除去することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記配線層が密着層と当該密着層を介して形成された金属層とで構成され、前記保護膜を形成する工程の前に、前記連通部内に露出された前記密着層を除去して前記金属層を露出させる工程を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
6. 請求項５において、前記金属層が、金（Ａｕ）からなると共に、前記密着層が、チタンタングステン（ＴｉＷ）からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
7. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記保護膜を形成する工程の前に、前記連通部内に露出された前記配線層の表面をライトエッチングする工程をさらに有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
8. 請求項１〜７の何れかにおいて、前記保護膜の材料として、酸化物又は窒化物を用いたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
9. 請求項８において、前記保護膜の材料として、酸化タンタルを用いたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

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