JP2007118192A - 基板の処理方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物の発生を防止した基板の処理方法及び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。
【解決手段】厚さ方向に貫通する貫通孔３５が形成された基板１３０の全面に亘って金属層１２４を形成後、前記基板１３０の一方面に、前記貫通孔３５に相対向する領域に当該貫通孔３５に連通する露出孔２０１が形成された保護シート２００を貼付した状態で、前記基板１３０の前記他方面及び前記貫通孔３５内の前記金属層１２４をウェットエッチングにより除去する。
【選択図】図６

Description

本発明は、貫通孔の設けられた基板の一方面に金属膜を形成する基板の処理方法及びこれを用いた液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドとしては、圧電素子や発熱素子、静電アクチュエータ等の圧力発生手段をインク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に対応して設けたものがある。圧力発生手段として圧電素子を用いた液体噴射ヘッドとしては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドがある。

また、インクジェット式記録ヘッドとしては、圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の一方面に接合された接合基板と、接合基板上に設けられた配線上に実装されると共に圧電素子を駆動するための駆動回路とで構成され、駆動回路と圧電素子とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

さらに、インクジェット式記録ヘッドの各部材には、流路形成基板及び保護基板とヘッドケースなどの他部材との相対的な位置決めを行うための基準ピンが挿入される基準孔が設けられている（例えば、特許文献２参照）。

上述の構造をもつインクジェット式記録ヘッドは、実際には、流路形成基板が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハと、保護基板が複数一体的に形成される保護基板用ウェハとを接合して、複数個同時に組み立てられ、これを一つのチップサイズに分割することで一度に複数個製造される。

このようなインクジェット式記録ヘッドの部品として用いられる保護基板用ウェハは、その表面の全面に亘って金属層を形成し、この金属層をウェットエッチングによりパターニングすることで配線が形成されている。また、このような保護基板用ウェハには、インクジェット式記録ヘッドの製造時において、一つのチップ毎に分割し易いように、細溝等のミシン目が形成されている。このため、保護基板用ウェハを製造する工程において、金属層をパターニングして配線を形成する際に、基準孔やミシン目の内面に設けられた金属層を完全に除去することができず、残留してしまうという問題がある。

このように基準孔やミシン目の内面に残留した異物が存在すると、例えば、配線が設けられた基板を、エタノール洗浄、プライマ処理、及びイソプロピルアルコールの薬液層へ浸漬した際に異物がとれて、配線表面などに再付着し、隣接する配線同士が短絡する等の不具合が発生するという問題がある。

なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、勿論、インク以外の液滴を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

特開２００４−３４２９３号公報（第７〜９頁、第１〜３図） 特開２００５−０６７１３０号公報（第６〜１２頁、第４図）

本発明はこのような事情に鑑み、異物の発生を防止した基板の処理方法及び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、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された基板の全面に亘って金属層を形成後、前記基板の一方面に、前記貫通孔に相対向する領域に当該貫通孔に連通する露出孔が形成された保護シートを貼付した状態で、前記基板の前記他方面及び前記貫通孔内の前記金属層をウェットエッチングにより除去することを特徴とする基板の処理方法にある。
かかる第１の態様では、保護シートに露出孔を設けることによって、露出孔を介して基準孔にエッチング液を十分に充填することができると共に、基準孔内のエッチング液の流れを良くして、基準孔内の金属層を確実に除去することができる。

本発明の第２の態様は、前記基板の一方面に、前記露出孔の形成された前記保護シートを貼付することを特徴とする第１の態様記載の基板の処理方法にある。
かかる第２の態様では、露出孔が形成された保護シートを貼付することにより、基板の一方面の金属層を保護することができる。

本発明の第３の態様は、前記基板の一方面に前記保護シートを貼付して、前記貫通孔を封止した後、前記保護シートに前記連通孔を形成することを特徴とする第１の態様記載の基板の処理方法にある。
かかる第３の態様では、保護シートと基板との位置合わせが不要となって、処理工程を簡略化することができる。

本発明の第４の態様は、前記保護シートが感光性ドライフィルムからなると共に、前記保護シートを前記基板の前記他方面側から前記貫通孔を介して露光及び現像することにより前記露出孔を形成することを特徴とする第３の態様記載の基板の処理方法にある。
かかる第４の態様では、保護シートに露出孔を容易に且つ高精度に形成することができる。

本発明の第５の態様は、前記貫通孔が、一方面に開口する開口部と、該開口部に連通して他方面に開口すると共に当該開口部よりも開口面積の小さな連通孔とで構成されると共に、前記基板に一端が前記開口部に開口すると共に他端が前記基板の前記他方面に開口する補助孔を形成した後、前記基板の全面に亘って金属層を形成することを特徴とする第１〜４の何れかの態様に記載の基板の処理方法にある。
かかる第５の態様では、補助孔を設けることによって、さらに貫通孔内にエッチング液を充填することができると共に貫通孔内のエッチング液の流れを良くして、貫通孔内の金属層を確実に除去することができる。

本発明の第６の態様は、前記基板の前記他方面及び前記貫通孔内の前記金属層を除去した後、前記保護シートを剥がして前記基板の前記一方面の前記金属層をパターニングすることを特徴とする第１〜５の何れかの態様に記載の基板の処理方法にある。
かかる第６の態様では、保護シートを剥がした後、基板の一方面の金属層をパターニングすることで、金属層が他方面及び貫通孔内に残留するのを防止して、残留異物が生じるのを防止することができる。

本発明の第７の態様は、前記基板に前記金属層を形成する前に、前記基板の全面に亘って密着層を形成し、且つ前記金属層をパターニングした後、パターニングされた前記金属層以外の領域の前記密着層をウェットエッチングにより除去することを特徴とする第６の態様記載の基板の処理方法にある。
かかる第７の態様では、密着層を除去する際に、密着層上の金属層が除去されているため、金属層が剥がれて、異物が発生するのを確実に防止することができる。

本発明の第８の態様は、前記保護シートを添付する前に前記基板の前記一方面の前記金属層をパターニングすることを特徴とする第１〜５の何れかの態様に記載の基板の処理方法にある。
かかる第８の態様では、基板の一方面にパターニングされた金属層を保護シートにより保護することができ、金属膜のサイドエッチングを防止することができる。

本発明の第９の態様は、前記金属層が、前記基板側に設けられた密着膜を含み、且つ前記基板の前記他方面及び前記貫通孔内の前記金属層を除去する際に、前記密着膜を除去することを特徴とする第８の態様記載の基板の処理方法にある。
かかる第９の態様では、基板の一方面にパターニングされた金属膜を保護シートにより保護することができ、密着膜のサイドエッチングを防止することができる。

本発明の第１０の態様は、前記補助孔を、前記基板に前記貫通孔と共に形成することを特徴とする第９の態様記載の基板の処理方法にある。
かかる第１０の態様では、処理工程を簡略化して処理時間を短縮することができる。

本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様に記載の基板の処理方法により、前記一方面に前記金属層からなる配線を形成した前記基板を、液体が噴射されるノズル開口に連通する圧力発生室が形成されると共に前記圧力発生室に対応して当該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を有する流路形成基板の一方面に接合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１１の態様では、配線となる金属層の残留異物の発生を防止して、配線の短絡等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に係るインクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図及びＢ−Ｂ′断面図である。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１は、ヘッドケース２に接着剤等を介して固定されている。このインクジェット式記録ヘッド１とヘッドケース２とは、詳しくは後述するが、ヘッドケース２に設けられた基準孔３と、インクジェット式記録ヘッド１を構成する各部材に設けられた基準孔１６、２２、３５及び４５とに基準ピン４を挿入することで位置決めされて固定されている。

ここで、インクジェット式記録ヘッド１について図２及び図３を参照して説明する。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、その両面には予め熱酸化により形成した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。

この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が２列並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室１２の列毎に共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。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。

また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の並設方向の両端部側の角部に厚さ方向に貫通した基準孔１６が形成されている。本実施形態では、基準孔１６を流路形成基板１０の圧力発生室１２の並設方向の両端部にそれぞれ１つずつ、合計２つ設けた。

この基準孔１６は、本実施形態では、流路形成基板１０の他方面側から異方性エッチングすることにより形成されている。このため、本実施形態の基準孔１６は、開口が菱形状で形成されている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられた保護膜５１を介して、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が常温下で接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。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又はステンレス鋼（ＳＵＳ）などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。

さらに、ノズルプレート２０には、流路形成基板１０の基準孔１６に連通する基準孔２２が設けられている。なお、ノズルプレート２０の基準孔２２は、例えば、ノズル開口２１と共に、ポンチ等により機械的に打ち抜くことで形成されている。

一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム等からなり厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、白金及びイリジウム等からなり厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなり厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、イリジウム等からなり厚さが例えば、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１２毎に圧電体能動部３２０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。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出され、圧力発生室１２の列間に対向する領域の絶縁体膜５５上まで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３６を介して接着されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用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、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する配線接続孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、配線接続孔３３内に露出するように設けられている。

さらに、保護基板３０の流路形成基板１０の基準孔１６に相対向する領域には、厚さ方向に貫通した基準孔３５が設けられている。なお、本実施形態では、保護基板３０としてシリコン単結晶基板を用いたため、基準孔３５を異方性エッチングにより形成することができる。

また、保護基板３０上の配線接続孔３３の両側、すなわち、圧力発生室１２の各列に対応する領域のそれぞれには、各圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が実装されている。具体的には、保護基板３０上には、図１に示す外部配線１１１と接続される配線１２２が形成されており、この配線１２２上に駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０が実装される配線１２２は、ニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）からなる密着層１２３と、金（Ａｕ）からなる金属層１２４とで構成されている。

また、このような保護基板３０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。ここで、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。

また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が形成されている。さらに、コンプライアンス基板４０には、保護基板３０の基準孔３５の開口部３６に連通する基準孔４５が設けられている。

そして、図１に示すように、流路形成基板１０、保護基板３０、コンプライアンス基板４０及びノズルプレート２０からなるインクジェット式記録ヘッド１は、コンプライアンス基板４０側に接合されたヘッドケース２に保持される。このとき、インクジェット式記録ヘッド１の基準孔１６、２２、３５及び４５と、ヘッドケース２の基準孔３とに基準ピン４を挿入することで両者は位置決めされて固定されている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１では、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口４４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、駆動回路１２０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、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０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からインク滴が吐出する。

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４〜図９を参照して詳細に説明する。なお、図４〜図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハからなり、流路形成基板１０が複数一体的に形成され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及び保護膜５１となる二酸化シリコン膜５２を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）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（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５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（ｄ）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１０の全面に形成後、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。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。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（ｅ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に亘って金（Ａｕ）を形成後、圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０を形成する。

次に、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハからなり保護基板３０が複数一体的に形成された保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３６を介して接着する。

ここで、保護基板用ウェハ１３０の製造方法について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０を約１１００℃の拡散路で熱酸化し、その表面に二酸化シリコン膜１３１を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、二酸化シリコン膜１３１を所定形状にパターニングして、二酸化シリコン膜１３１をマスクとして、保護基板用ウェハ１３０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、基準孔３５を形成する。本実施形態では、シリコンウェハである保護基板用ウェハ１３０をウェットエッチングすることにより基準孔３５を形成したため、基準孔３５は、開口が菱形状を有し、且つ厚さ方向に同一幅で形成される。なお、保護基板用ウェハ１３０を異方性エッチングすることにより、リザーバ部３１及び圧電素子保持部３２を形成する際に、同時に基準孔３５を形成することで、製造工程を簡略化することができ、製造時間を短縮することができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の全面に亘って密着性を確保するための密着層１２３と、金属層１２４とを順次形成する。この密着層１２３及び金属層１２４が後の工程でパターニングされて配線１２２となる。このような密着層１２３及び金属層１２４は、保護基板用ウェハ１３０の全面に亘って形成することで、基準孔３５の内面にも形成される。なお、密着層１２３及び金属層１２４は、例えば、メッキ法、ＣＶＤ法、蒸着法又はスパッタリング法などにより形成することができる。

また、配線１２２となる金属層１２４の主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）が挙げられ、本実施形態では金（Ａｕ）を用いた。また、密着層１２３の材料としては、金属層１２４の密着性を確保できる材料であればよく、具体的には、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン化合物（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又はニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）等が挙げられ、本実施形態ではニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）を用いた。

次に、図６（ｄ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の配線１２２が形成される一方面に、基準孔３５に相対向する位置に厚さ方向に貫通して基準孔３５に連通する露出孔２０１が設けられた保護シート２００を貼付する。本実施形態では、保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０に接着剤を介して接着した。

ここで、保護シート２００の露出孔２０１は、保護基板用ウェハ１３０の基準孔３５に連通するものであればよく、その内径は、基準孔３５よりも小さければ特に限定されない。本実施形態では、露出孔２０１を基準孔３５に内接する内径で円形状の開口となるようにした。

なお、保護シート２００としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）及びポリパラフィレンテレスタルアミド（ＰＰＴＡ）等が挙げられる。

また、本実施形態では、露出孔２０１が形成された保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０に貼付するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、露出孔２０１が形成されていない保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０に貼付した後、保護シート２００に露出孔２０１を形成するようにしてもよい。すなわち、例えば、図７（ａ）に示すように、露出孔２０１が形成されていない感光性ドライフィルムからなる保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０の一方面に貼付する。次に、図７（ｂ）に示すように、保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０の他方面側から基準孔３５を介して紫外線光（ＵＶ）を照射することで露光する。このとき、基準孔３５を介して露光することにより、保護シート２００の基準孔３５に相対向する領域のみ露光される。その後、保護シート２００を現像することにより、図７（ｃ）に示すように、基準孔３５に連通する露出孔２０１が形成される。

なお、図７に示す例では、保護シート２００として感光性ドライフィルムを用いて、露出孔２０１を露光及び現像することで形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、ＰＰＴＡ等からなる保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０に貼付した後、ドライエッチングすることにより露出孔２０１を形成してもよく、また、機械的に打ち抜くことで露出孔２０１を形成するようにしてもよい。

次に、保護基板用ウェハ１３０の保護シート２００が接着された面とは反対の他方面及び基準孔３５の内面の金属層１２４をウェットエッチングすることにより除去する。具体的には、図６（ｅ）に示すように、保護シート２００が貼付された保護基板用ウェハ１３０をエッチング液２１０に浸漬することで、保護基板用ウェハ１３０の保護シート２００により保護されずに露出された領域、すなわち、保護基板用ウェハ１３０の他方面及び基準孔３５の内面に設けられた金属層１２４を除去する。このとき、保護シート２００には基準孔３５に連通する露出孔２０１が設けられているため、基準孔３５内にエッチング液２１０を十分に充填することができると共に、基準孔３５内でのエッチング液２１０の流れを良くして、基準孔３５内の金属層１２４を確実に除去することができる。これにより、基準孔３５内の金属層１２４が残留するのを防止することができる。

次に、図８（ａ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の一方面の保護シートを剥がすと共に、保護基板用ウェハ１３０の一方面に亘ってレジストを形成後、露光及び現像することで、所定形状のレジストパターン１３２を形成する。なお、レジストパターン１３２を形成する際に、特に図示しないが、保護基板用ウェハ１３０の他方面にレジストが形成されないように、保護基板用ウェハ１３０の他方面に保護シートを貼付して行うのが好ましい。

次に、図８（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の一方面の金属層１２４をレジストパターン１３２をマスクとしてウェットエッチングすることによりパターニングする。

次に、図８（ｃ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の密着層１２３をレジストパターン１３２をマスクとしてウェットエッチングすることによりパターニングする。すなわち、レジストパターン１３２に相対向する領域以外の密着層１２３を除去する。これにより、密着層１２３と金属層１２４とからなる配線１２２を形成することができる。

その後は、図８（ｄ）に示すように、レジストパターン１３２を除去することにより、複数の保護基板３０が一体的に形成された保護基板用ウェハ１３０とすることができる。

このような複数の保護基板３０が一体的に形成された保護基板用ウェハ１３０を図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００が設けられた面に接着剤３６を介して接着する。

次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００が形成された面とは反対側の二酸化シリコン膜５２を所定形状にパターニングすることで保護膜５１を形成し、保護膜５１をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（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に圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び基準孔１６を形成する。

なお、このような圧力発生室１２等を形成する際、保護基板用ウェハ１３０の流路形成基板１０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、保護基板用ウェハ１３０の表面に設けられた配線１２２の断線等の不良をより確実に防止することができる。

その後は、図示しないが、保護基板用ウェハ１３０に形成されている配線１２２上に駆動回路１２０を実装すると共に、駆動回路１２０とリード電極９０とをボンディングワイヤ等によって電気的に接続する。その後、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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の保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ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。この流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とにノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接合する際に、基準孔１６、２２、３５及び４５などに基準ピン４を挿入することで、各部材の位置決めを良好に行って固定することができる。

また、このように形成されたインクジェット式記録ヘッド１は、保護基板３０側に接合されるヘッドケース２に設けられた基準孔３と、インクジェット式記録ヘッド１に設けられた基準孔１６、２２、３５及び４５とに基準ピン４を挿入することで位置決めされて固定される。

以上説明したように、本発明によれば、保護基板用ウェハ１３０の他方面及び基準孔３５内の金属層１２４をウェットエッチングにより除去する際に、保護基板用ウェハ１３０の一方面に貼付する保護シート２００に基準孔３５に連通する露出孔２０１を設けることで、基準孔３５内のエッチング液の流れを良くして、基準孔３５内の金属層１２４を確実に除去することができる。これにより、基準孔３５内に金属層１２４が残留することなく、残留した金属層１２４が、保護基板用ウェハ１３０を洗浄した際などに剥がれて、配線１２２の短絡などが生じるのを確実に防止することができる。

また、本実施形態では、保護基板用ウェハ１３０の一方面に保護シート２００を貼付して、他方面及び基準孔３５内の金属層１２４を除去した後、保護基板用ウェハ１３０の一方面の金属層１２４をパターニングして配線１２２を形成するようにしたため、余分な領域の金属層１２４の除去を確実に行うことができる。すなわち、保護基板用ウェハ１３０の一方面の金属層１２４をパターニングして配線１２２を形成した後に他方面及び基準孔３５内の余分な金属層１２４を除去しようとしても、余分な領域の金属層１２４を確実に除去することができない虞があり、異物が生じることがあるからである。

（実施形態２）
図９〜図１０は、本発明の実施形態２に係る保護基板の製造方法を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図９（ａ）に示すように、上述した実施形態１の図６（ａ）及び図６（ｂ）と同様の工程により、保護基板用ウェハ１３０を熱酸化することにより、表面に二酸化シリコン膜１３１を形成した後、この二酸化シリコン膜１３１を所定形状にパターニングして、パターニングした二酸化シリコン膜１３１をマスクとして保護基盤用ウェハ１３０を異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、基準孔３５を形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の全面に亘って金属層１２４Ａを形成する。ここで、金属層１２４Ａは、保護基板用ウェハ１３０側の最下層に設けられた密着膜１２５と、密着膜１２５上に設けられた金属膜１２６とで構成されている。すなわち、本実施形態の金属層１２４Ａには、密着膜１２５が含まれている。

次に、図９（ｃ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の一方面に亘ってレジストを形成後、露光及び現像することで、所定形状のレジストパターン１３２を形成する。なお、レジストパターン１３２を形成する際に、特に図示しないが、保護基板用ウェハ１３０の他方面にレジストが形成されないように、保護基板用ウェハ１３０の他方面に保護シートを貼付して行うのが好ましい。

次に、図９（ｄ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の一方面の金属層１２４Ａをレジストパターン１３２をマスクとして、ウェットエッチングすることにより所定形状にパターニングする。これにより、金属層１２４Ａで構成された配線１２２を形成する。このとき、レジストパターン１３２を形成する際に保護基板用ウェハ１３０の他方面に保護シートを貼付した際に残留した接着剤などがマスクとなり、保護基板用ウェハ１３０の他方面や基準孔３５内などに金属層１２４Ａが残留してしまう。

このため、保護基板用ウェハ１３０の他方面及び基準孔３５内に残留した金属層１２４Ａを除去する。詳しくは、レジストパターン１３２を除去した後、図１０（ａ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の配線１２２が形成された一方面に基準孔３５に連通する露出孔２０１が形成された保護シート２００を貼付する。なお、上述した実施形態１と同様に、露出孔２０１が形成されていない保護シート２００を保護基板用ウェハ１３０の一方面に貼付した後、保護シート２００に露出孔２０１を形成するようにしてもよい。

次に、保護基板用ウェハ１３０の保護シート２００が接着された面とは反対の他方面及び基準孔３５の内面に残留した金属層１２４Ａをウェットエッチングすることにより除去する。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、保護シート２００が貼付された保護基板用ウェハ１３０をエッチング液２１０に浸漬することで、保護基板用ウェハ１３０の保護シート２００により保護されずに露出された領域、すなわち、保護基板用ウェハ１３０の他方面及び基準孔３５内に残留した金属層１２４Ａを除去する。本実施形態では、金属層１２４Ａの密着膜１２５をウェットエッチングすることにより、金属層１２４Ａを除去した。

このとき、保護シート２００には基準孔３５に連通する露出孔２０１が設けられているため、基準孔３５内にエッチング液２１０を十分に充填することができると共に、基準孔３５内でのエッチング液２１０の流れを良くして、基準孔３５内に残留した金属層１２４Ａを確実に除去することができる。

また、ここで、保護基板用ウェハ１３０の一方面には金属層１２４Ａからなる配線１２２が形成されているため、保護基板用ウェハ１３０の配線１２２が設けられた面を保護シート２００により保護しないで、残留した金属層１２４Ａを除去しようとすると、配線１２２となる密着膜１２５もサイドエッチングされてしまい、配線１２２の断線等が生じてしまう虞がある。本実施形態では、配線１２２を保護シート２００で保護して、残留した金属層１２４Ａを除去することにより、配線１２２等の余分な領域の金属層１２４Ａが除去されるのを防止して、配線１２２の断線を防止することができる。

このように形成された保護基板用ウェハ１３０は、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハ１１０の一方面に接合され、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０を一つのチップサイズの流路形成基板１０及び保護基板３０毎に分割することで、インクジェット式記録ヘッド１が形成される。

（実施形態３）
図１１は、本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す平面図及び断面図である。なお、上述した実施形態１及び２と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態は、上述した実施形態１の変形例であり、上述した実施形態１の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す工程と同様に、保護基板用ウェハ１３０に基準孔３５Ａを形成する。この基準孔３５Ａは、本実施形態では、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０との接合面とは反対側の一方面に開口する開口部３６と、開口部３６に連通して他方面に開口すると共に開口部３６よりも開口面積の小さな連通孔３７とで構成されている。この開口部３６及び連通孔３７は、それぞれ開口が菱形状で形成され、且つ厚さ方向に同一幅の菱形状で形成されている。このため、基準孔３５Ａの開口部３６と連通孔３７との間には段差部３８が設けられている。また、保護基板用ウェハ１３０には、一端が開口部３６に開口すると共に、他端が他方面に開口する補助孔３９を形成する。本実施形態では、開口部３６と連通孔３７との間に段差部３８が設けられているため、補助孔３９の一端側は、この段差部３８に開口するようになっている。

なお、基準孔３５Ａ及び補助孔３９は、保護基板用ウェハ１３０にリザーバ部３１及び圧電素子保持部３２を形成する際に同時に異方性エッチングすることにより形成することができる。これにより、製造工程を簡略化して製造時間を短縮することができる。

そして、図１１（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の全面に亘って密着性を確保するための密着層１２３と、金属層１２４とを順次形成する。このような密着層１２３及び金属層１２４は、保護基板用ウェハ１３０の全面に亘って形成することで、基準孔３５Ａ及び補助孔３９の内面にも形成される。

次に、図１１（ｃ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の金属層１２４上に、基準孔３５Ａに相対向する領域に基準孔３５Ａに連通する露出孔２０１が設けられた保護シート２００を貼付する。

次に、図１１（ｄ）に示すように、保護シート２００が貼付された保護基板用ウェハ１３０をエッチング液２１０に浸漬することで、保護基板用ウェハ１３０の保護シート２００により保護されずに露出された領域、すなわち、保護基板用ウェハ１３０の他方面及び基準孔３５の内面に設けられた金属層１２４を除去する。このとき、保護シート２００には基準孔３５Ａに連通する露出孔２０１が設けられているため、基準孔３５Ａ内にエッチング液２１０を十分に充填することができると共に、基準孔３５内でのエッチング液２１０の流れを良くすることができる。また、本実施形態では、基準孔３５の開口部３６に連通する補助孔３９が設けられているため、補助孔３９を介して基準孔３５Ａ内でのエッチング液２１０の流れを良くすることができる。これにより、基準孔３５Ａ内の金属層１２４を確実に除去することができる。なお、補助孔３９内にも金属層１２４が形成されているが、補助孔３９内でのエッチング液２１０の流れも良くすることができるため、補助孔３９内の金属層１２４も除去することができる。これにより、金属層１２４が基準孔３５内に残留するのを確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、上述した実施形態１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法の変形例を説明したが、勿論、これに限定されるものではなく、例えば、上述した実施形態２の製造方法にも適用することができる。

また、本実施形態では、補助孔３９を設けることで、さらに基準孔３５Ａ内でのエッチング液２１０の流れを良くするようにしたが、補助孔３９を設けなくても保護シート２００に露出孔２０１を設けることで、基準孔３５Ａ内にエッチング液を流して金属層１２４を除去することができる。

さらに、本実施形態では、保護基板用ウェハ１３０の基準孔３５Ａを構成する開口部３６及び連通孔３７のそれぞれを菱形状に開口し、且つ深さ方向に幅が同一となるように形成したが、基準孔３５Ａの形状は、円形状、楕円形状及び矩形状等、特に限定されるものではない。なお、例えば、基準孔３５Ａの開口部３６を保護基板３０の一方面に向かって幅が漸大するテーパ形状としてもよい。このような場合でも、補助孔３９の一端部を開口部に開口させるようにすれば、基準孔内の金属層１２４を除去する際に、基準孔内のエッチング液の流れを良くして、金属層１２４を確実に除去することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１〜３では、保護基板用ウェハ１３０の基準ピン４が挿入される基準孔３５、３５Ａ内の金属層１２４、１２４Ａの除去について説明したが、本発明は、基準孔３５、３５Ａのみに限定されるものではない。例えば、保護基板用ウェハ１３０を一つのチップサイズの保護基板３０に分割する際に用いるミシン目や、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との接着する際の接着剤の逃げ孔等にも本発明を適用することができる。

また、例えば、上述した実施形態１〜３では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が２列並設されたインクジェット式記録ヘッド１を例示したが、圧力発生室１２は１列でもよく、また、複数列であってもよい。

さらに、例えば、上述した実施形態１〜３では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。

なお、ノズル開口からインク滴を吐出する圧力発生手段として圧電素子を用いて説明したが、圧力発生手段としては圧電素子に限定されず、例えば、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。

また、上述した実施形態１〜３では、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の製造方法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。

また、本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に限定されず、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された基板の全面に亘って金属層を形成後、基板の一方面に保護シートを貼付した状態で、貫通孔内の金属層を除去する基板の処理方法に用いて好適なものである。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッド及びヘッドケースの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す平面図及び断面図である。

符号の説明

１ インクジェット式記録ヘッド、 ２ ヘッドケース、 ３ 基準孔、 ４ 基準ピン、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １６ 基準孔、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ３５、３５Ａ 基準孔、 ３６ 接着剤、 ３７ 連通孔、 ３９ 補助孔、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １２０ 駆動回路、 １２１ 外部配線、 １２２ 配線、 １２３ 密着層、 １２４、１２４Ａ 金属層、 １２５ 密着膜、 １２６ 金属膜、 １３０ 保護基板用ウェハ、 ２００ 保護シート、 ２０１ 露出孔、 ２１０ エッチング液、 ３００ 圧電素子

Claims (11)

1. 厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された基板の全面に亘って金属層を形成後、前記基板の一方面に、前記貫通孔に相対向する領域に当該貫通孔に連通する露出孔が形成された保護シートを貼付した状態で、前記基板の前記他方面及び前記貫通孔内の前記金属層をウェットエッチングにより除去することを特徴とする基板の処理方法。
2. 前記基板の一方面に、前記露出孔の形成された前記保護シートを貼付することを特徴とする請求項１記載の基板の処理方法。
3. 前記基板の一方面に前記保護シートを貼付して、前記貫通孔を封止した後、前記保護シートに前記連通孔を形成することを特徴とする請求項１記載の基板の処理方法。
4. 前記保護シートが感光性ドライフィルムからなると共に、前記保護シートを前記基板の前記他方面側から前記貫通孔を介して露光及び現像することにより前記露出孔を形成することを特徴とする請求項３記載の基板の処理方法。
5. 前記貫通孔が、一方面に開口する開口部と、該開口部に連通して他方面に開口すると共に当該開口部よりも開口面積の小さな連通孔とで構成されると共に、前記基板に一端が前記開口部に開口すると共に他端が前記基板の前記他方面に開口する補助孔を形成した後、前記基板の全面に亘って金属層を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の基板の処理方法。
6. 前記基板の前記他方面及び前記貫通孔内の前記金属層を除去した後、前記保護シートを剥がして前記基板の前記一方面の前記金属層をパターニングすることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の基板の処理方法。
7. 前記基板に前記金属層を形成する前に、前記基板の全面に亘って密着層を形成し、且つ前記金属層をパターニングした後、パターニングされた前記金属層以外の領域の前記密着層をウェットエッチングにより除去することを特徴とする請求項６記載の基板の処理方法。
8. 前記保護シートを添付する前に前記基板の前記一方面の前記金属層をパターニングすることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の基板の処理方法。
9. 前記金属層が、前記基板側に設けられた密着膜を含み、且つ前記基板の前記他方面及び前記貫通孔内の前記金属層を除去する際に、前記密着膜を除去することを特徴とする請求項８記載の基板の処理方法。
10. 前記補助孔を、前記基板に前記貫通孔と共に形成することを特徴とする請求項９記載の基板の処理方法。
11. 請求項１〜１０の何れかに記載の基板の処理方法により、前記一方面に前記金属層からなる配線を形成した前記基板を、液体が噴射されるノズル開口に連通する圧力発生室が形成されると共に前記圧力発生室に対応して当該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を有する流路形成基板の一方面に接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

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