JP2007245365A - 金属積層体の形成方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板へのエッチング残りを確実に防止することができる金属積層体の形成方法及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に第１金属層を形成した後、基板の一部に対向する領域の第１金属層上に第２金属層を形成し、第２金属層で覆われていない第１金属層をウェットエッチングにより除去する第１エッチング処理を行うと共に第２金属層上に形成される所定形状のレジスト膜を介して第２金属層をウェットエッチングにより除去する第２エッチング処理を行った後、第２金属層によって覆われていない第１金属層をウェットエッチングにより除去する第３エッチング処理を行って基板上に金属積層体を形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属積層体の形成方法及び液体噴射ヘッド製造方法に関し、特に、金属積層体の形成方法を適用した工程を有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が形成されるシリコン基板からなる流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この公報に開示されたインクジェット式記録ヘッドは、圧電素子の上電極から流路形成基板上に引き出されると共に第１リード電極と第２リード電極とを積層して形成されたリード電極を有する。このリード電極の端部は、ボンディングパッドとなっており、流路形成基板上に接合される保護基板上の駆動ＩＣとワイヤボンディング接続されるようになっている。

ここで、このようなリード電極を形成する工程では、流路形成基板の一方面側の全面に第１リード電極を形成すると共にこの上から第２リード電極を形成し、第２リード電極上に形成されるマスクパターンを介して第２リード電極をウェットエッチングして所定形状にパターニングした後、マスクパターン及び第２リード電極を介して第１リード電極をウェットエッチングして所定形状にパターニングし、最後に、マスクパターンを介して第２リード電極をサイドウェットエッチングすることで行われる。

このようなインクジェット式記録ヘッドは、一枚のシリコンウェハに多数のチップを同時に形成し、最終的に１つのチップサイズの流路形成基板毎に分割することで製造される。また、第１リード電極及び第２リード電極は、例えば、スパッタリング法によりシリコンウェハ上に形成すると共に、上述した手順で所定形状にパターニングされる。

ここで、例えば、Ａｕからなる第２リード電極をＮｉＣｒからなる第１リード電極上に形成する際には、第２リード電極をシリコンウェハの周縁部に達するまで形成するとその周縁部近傍で剥がれ等の不具合が生じるため、シリコンウェハの周縁部をリング部材で覆った状態で、リング部材の内側に対応するシリコンウェハの領域内に第２リード電極を形成している。すなわち、シリコンウェハの周縁部をリング部材によって覆うことにより、第２リード電極がシリコンウェハの周縁部に対向する領域の第１リード電極上に形成されないようにしている。

このようなリード電極の形成工程では、上述したように、マスクパターンを介して第２リード電極をウェットエッチング（Ａｕエッチング処理）した後、マスクパターン及び第２リード電極を介して第１リード電極をウェットエッチング（ＮｉＣｒエッチング処理）している。このＮｉＣｒエッチング処理においては、リング部材で覆われて第２リード電極が形成されていない領域の第１リード電極の方が、第２リード電極で覆われていた領域の第１リード電極よりもエッチング速度が遅くなり、シリコンウェハの周縁部において第１リード電極のエッチング残りが生じてしまうという問題がある。

また、第１リード電極のエッチング残りを除去するため、第１リード電極のエッチング時間を延ばした場合、第１リード電極がサイドウェットエッチング、すなわち、オーバーエッチングとなって第２リード電極の外形よりも第１リード電極の外形が極端に小さくなり、これが原因となって、第２リード電極の浮きが発生してしまう。

さらに、第２リード電極の浮きが生じている場合、すなわち、オーバーエッチングにより第２リード電極の外形よりも第１リード電極の外形が極端に小さくなっている場合には、最終的な第２リード電極のサイドウェットエッチング時において、エッチング液の回り込み量が多くなり、第２リード電極の端面が過剰にエッチングされて逆テーパ形状が顕著、具体的には、第２リード電極の外形が第１リード電極側から上面に向かって漸大して逆テーパ角が大きくなり、これが原因で場合によっては、ボンディング不良等に繋がってしまう。

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だけではなく、勿論、インク以外の液体を噴射する他の液体噴射ヘッド、或いは、上層側の金属層が下層側の金属層よりも外形を小さく形成し、その上層側の金属層をウェットエッチングによりパターニングした後、下層側の金属層をウェットエッチングによりパターニングして金属積層体を形成する場合においても、同様に存在する。

特開２００５−１７８２９２号公報（第６図）

本発明は、このような事情に鑑み、基板へのエッチング残りを確実に防止することができる金属積層体の形成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、基板の少なくとも一方面上に金属材料からなる第１金属層を形成した後、前記基板の一部に対向する領域の前記第１金属層上に、前記第１金属層を形成する金属材料とは異なる金属材料からなる第２金属層を形成し、前記第２金属層で覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第１エッチング処理を行うと共に前記第２金属層上に形成される所定形状のレジスト膜を介して前記第２金属層をウェットエッチングにより除去する第２エッチング処理を行った後、前記第２金属層によって覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第３エッチング処理を行って前記基板上に前記第１金属層及び前記第２金属層からなる金属積層体を形成することを特徴とする金属積層体の形成方法にある。
かかる第１の態様では、第２金属層をウェットエッチングする第２エッチング処理の前に、第２金属層で覆われていない第１金属層をウェットエッチングする第１エッチング処理を行うことにより、基板への第１金属層のエッチング残りが生じるのを確実に防止することができ、所定形状の金属積層体を高品質で良好に形成することができる。

本発明の第２の態様は、前記第３エッチング処理の後、前記レジスト膜を介して前記第２金属層をサイドウェットエッチングにより一部除去する第４エッチング処理を行って前記第２金属層の外形を前記第１金属層の外形よりも小さい外形とすることを特徴とする第１の態様の金属積層体の形成方法にある。
かかる第２の態様では、第４エッチング処理時に第２金属層の端面が過剰にエッチングされて逆テーパ形状が顕著、具体的には、第２金属層の外形が第１金属層側から上面に向かって漸大して逆テーパ角が大きくなるのを有効に防止することができる。

本発明の第３の態様は、前記第１金属層を密着性金属材料により形成することを特徴とする第１又は２の態様の金属積層体の形成方法にある。
かかる第３の態様では、第２金属層の密着性を向上することができる。

本発明の第４の態様は、前記第１金属層をＮｉＣｒにより形成し、前記第２金属層をＡｕにより形成することを特徴とする第１〜３の何れかの態様の金属積層体の形成方法にある。
かかる第４の態様では、第１金属層をＮｉＣｒにより形成することで、Ａｕからなる第２金属層の密着性を向上することができる。

本発明の第５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が形成されると共に一方面側に前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段が形成される流路形成基板の少なくとも前記一方面上に金属材料からなる第１金属層を形成した後、前記流路形成基板の一部に対向する領域の前記第１金属層上に、前記第１金属層を形成する金属材料とは異なる金属材料からなる第２金属層を形成し、前記第２金属層で覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第１エッチング処理を行うと共に前記第２金属層上に形成される所定形状のレジスト膜を介して前記第２金属層をウェットエッチングにより除去する第２エッチング処理を行った後、前記第２金属層によって覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第３エッチング処理を行って前記流路形成基板上に前記第１金属層及び前記第２金属層からなる前記金属積層体を形成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、第２金属層をウェットエッチングする第２エッチング処理の前に、第２金属層で覆われていない第１金属層をウェットエッチングする第１エッチング処理を行うことにより、流路形成基板への第１金属層のエッチング残りが生じるのを確実に防止することができ、所定形状の金属積層体を高品質で良好に形成することができる。

本発明の第６の態様は、前記圧力発生手段として前記流路形成基板の前記一方面上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し、前記金属積層体と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ことを特徴とする第５の態様の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、リード電極を所定形状で高品質に形成することができる。

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の分解斜視図である。また、図２は、図１の要部を示す平面図及びＡ−Ａ′断面図である。さらに、図３は、図２の要部を示す平面図及びＢ−Ｂ′断面図である。また、図４は、流路形成基板用ウェハの概略斜視図である。

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、各圧力発生室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。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部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。

なお、このような流路形成基板１０は、図４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１００に複数個が一体的に形成され、詳しくは後述するが、この流路形成基板用ウェハ１００に圧力発生室１２等を形成した後、この流路形成基板用ウェハ１００を分割することによって形成される。

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なるマスク膜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を介して固着されている。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、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５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５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を圧電素子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。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、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。

ここで、圧電体層７０は、圧電性セラミックスの結晶であり、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、このような圧電素子３００のそれぞれには、異なる金属材料で形成された複数の金属層からなる金属積層体として、例えば、本実施形態では、図２（ｂ）及び図３に示すように、第１リード電極９１と第２リード電極９２とからなるリード電極９０が接続されている。具体的には、リード電極９０は、上電極膜８０の一端部近傍から圧力発生室１２の周壁に対向する領域まで引き出されている。なお、このようなリード電極９０の先端部、すなわち、圧電素子３００側とは反対側の端部は、後述する駆動ＩＣ１２０から延設された接続配線１３０が接続される接続部９０ａとなっている。

ここで、このようなリード電極９０は、上電極膜８０から絶縁体膜５５上まで引き出された第１リード電極９１と、第１リード電極９１上にこの第１リード電極９１よりも狭い幅で形成された第２リード電極９２とを有する。また、本実施形態では、第２リード電極９２が第１リード電極９１の幅方向中央部に設けられている。すなわち、第１リード電極９１は、第２リード電極９２との接合領域からその外側に所定量突出した突出領域を有する。

ここで、第１リード電極９１の材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、チタンタングステン合金（ＴｉＷ）等が挙げられる。一方、第２リード電極９２の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム合金等が挙げられる。例えば、本実施形態では、リード電極９０は、ＮｉＣｒからなる第１リード電極９１と、Ａｕからなる第２リード電極９２とで形成されている。なお、第１リード電極９１には、第２リード電極９２の密着層としての役割と、第１リード電極９１と上電極膜８０とを形成する金属同士が化学的に反応するのを防止するバリア層としての役割とがある。

また、圧電素子３００は、絶縁性を有する材料からなる絶縁膜１１０によって覆われている。例えば、圧電素子３００を構成する各層及びリード電極９０のパターン領域が、リード電極９０の接続部９０ａに対向する領域を除いて、絶縁膜１１０によって覆われている。そして、第２リード電極９２が第１リード電極９１よりも狭い幅となっているため、このような絶縁膜１１０によって第１リード電極９１及び第２リード電極９２が良好に被覆される（図３（ｂ）参照）。

例えば、第１リード電極が第２リード電極よりも狭い幅で形成されていると、第１リード電極の周縁には第２リード電極と絶縁体膜とで挟まれた隙間（空間）が形成されてしまう。そして、この上から例えば、ＣＶＤ法（化学蒸着法）等によって絶縁膜を形成すると、第１リード電極の周縁には絶縁膜が形成され難く、この部分から水分が透過して圧電体層が破壊され易くなってしまう。しかしながら、本発明のように、第２リード電極９２を第１リード電極９１よりも狭い幅で形成することによって、このような絶縁膜１１０が形成され難い部分が無くなるため、圧電素子３００及びリード電極９０を絶縁膜１１０によって確実に覆うことができる。また、第１リード電極９１が絶縁膜１１０によって確実に覆われるため、水分がリード電極９０の接続部９０ａ側から第１リード電極９１の外縁に沿って圧電素子３００側に達するのを防止することができる。したがって、水分（湿気）等による圧電体層７０の破壊を確実に防止することができ、ヘッドの信頼性を向上することができる。

ここで、このような圧電素子３００及びリード電極９０を覆う絶縁膜１１０の材料としては、無機絶縁材料であるのが好ましい。この無機絶縁材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等が挙げられるが、これら無機絶縁材料の中でも特に水分透過率の低い材料である酸化アルミニウムを用いるのが好ましい。すなわち、酸化アルミニウムを用いた場合、絶縁膜１１０が、１００ｎｍ以下の薄膜で形成されていても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。本実施形態では、絶縁膜１１０を酸化アルミニウムにより形成した。

なお、絶縁膜の材料として、例えば、樹脂等の有機絶縁材料を用いるとなると、上記無機絶縁材料の絶縁膜と同程度の薄さでは、水分透過を十分に防ぐことができない。また、水分透過を防ぐために絶縁膜の膜厚を厚くすると、圧電素子の運動を妨げるという事態を招く虞がある。このような無機絶縁材料、特に、酸化アルミニウムからなる絶縁膜１１０は、薄膜でも水分の透過性が極めて低いため、この絶縁膜１１０によって、下電極膜６０、圧電体層７０、上電極膜８０及びリード電極９０を覆うことにより、圧電体層７０の水分に起因する破壊を防止することができる。

また、流路形成基板１０上の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接着されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１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３１は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。

さらに、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２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の並設方向に沿って設けられており、上述した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１４０を構成している。

また、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に上述したリード電極９０の接続部９０ａが露出されている。そして、これら接続部９０ａには、保護基板３０上に実装された駆動ＩＣ１２０の端子に一端が接続されたボンディングワイヤ等からなる接続配線１３０の他端が接続されている。

なお、保護基板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より好ましく、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３２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１４０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１４０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１４０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ＩＣ１２０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。

ここで、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図５〜図８を参照して説明すると共に、従来の製造プロセスの一例を図９に示して説明する。なお、図５〜図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。図９は、従来技術に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。

まず、図５（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１００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５２を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１００として、膜厚が約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。

次いで、図５（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（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図５（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５（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。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６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１００上にＮｉＣｒ合金からなる第１リード電極９１とＡｕからなる第２リード電極９２とをこの順で積層すると共に所定形状にパターニングしてリード電極９０を形成する。ここで、図８を参照し、このリード電極９０を形成する工程について説明する。なお、図８は、リード電極の形成工程を説明する概略図である。

まず、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１００の絶縁体膜５５上に、例えば、スパッタリング法により、ＮｉＣｒ合金からなる第１リード電極９１を形成すると共に、この上からＡｕからなる第２リード電極９２を形成する。なお、本実施形態では、図８（ａ）に示すように第１リード電極９１を流路形成基板用ウェハ１００の全面に亘って形成しているが、勿論これに限定されず、第１リード電極を流路形成基板用ウェハ上の所定領域だけに部分的に形成するようにしてもよい。そして、第２リード電極９２を形成する際には、Ａｕからなる第２リード電極９２を流路形成基板用ウェハ１００の周縁部に達するまで形成するとその周縁部近傍で剥がれ等の不具合が生じてしまうため、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１００の一方面の周縁部に対応する領域を周方向に亘ってリング部材２００で覆った後、その状態で、リング部材２００の内側に対応する領域内においてスパッタリング法により第２リード電極９２で形成する。これにより、流路形成基板用ウェハ１００の一部に対向する領域、ここでは第１リード電極９１の周縁部に対向する領域の内側の領域上に第２リード電極９２が部分的に形成される。

次いで、図８（ｂ）に示すように、リング部材２００を撤去した後、第２リード電極９２をマスクパターンとして、第２リード電極９２で覆われていない第１リード電極９１を所定のエッチング液によって選択的にウェットエッチングして除去する（第１エッチング処理）。この第１エッチング処理後の状態では、第１リード電極９１と第２リード電極９２とは略同一形状となっている。次に、図８（ｃ）に示すように、第２リード電極９２上に、例えば、所定パターン形状のレジスト層４００を形成し、このレジスト層４００を介して第２リード電極９２を所定のエッチング液によって選択的にウェットエッチングして所定形状にパターニングする（第２エッチング処理）。この第２エッチング処理後の状態では、第２リード電極９２の一部をエッチング除去するので、第１リード電極９１の上面が一部露出することになる。次いで、図８（ｄ）に示すように、レジスト層４００及び第２リード電極９２をマスクとして、第２リード電極９２で覆われていない第１リード電極９１、すなわち、上記第２エッチング処理により露出した部分の第１リード電極９１を所定のエッチング液によってウェットエッチングして除去する（第３エッチング処理）。

なお、その後は、図８（ｅ）に示すように、レジスト層４００を介して第２リード電極９２を所定のエッチング液によってサイドウェットエッチング、詳細には、第２リード電極９２の周囲から所定のエッチング液を回り込ませて第２リード電極９２の端面側から内方に向かってウェットエッチングして一部除去する（第４エッチング処理）。そして、レジスト層４００を除去することにより、第２リード電極９２の外形が第１リード電極９１の外形よりも小さい外形、詳細には、例えば、第１リード電極９１の幅寸法が第２リード電極９２の幅寸法よりも大きくなった構成のリード電極９０が形成される。

ここで、上記図９を参照し、従来技術のリード電極の形成工程について説明する。なお、図９は、従来のリード電極の形成工程を説明する概略図である。従来のリード電極は、上記図８（ａ）と同様にして第１リード電極９１及び第２リード電極９２を積層した後、図９（ａ）に示すように、上記第２エッチング処理に相当するＡｕエッチング処理を先に行い、その後、図９（ｂ）に示すように、上記第１エッチング処理に相当するＮｉＣｒエッチング処理を行うと、ＮｉＣｒエッチング処理において、流路形成基板用ウェハ１００の周縁部に第１リード電極９１のエッチング残り（ＮｉＣｒ残り）９１０が発生してしまう（図９（ｂ）参照）。

このように第１リード電極９１のエッチング残り９１０が生じる原因としては、次のようなことが考えられる。例えば、第１リード電極９１上に第２リード電極９２を積層する際、流路形成基板用ウェハ１００の周縁部に対向する部分の第１リード電極９１上にリング部材２００を用いて第２リード電極を形成しないようにした関係で、その後にＮｉＣｒエッチング処理を行う際、第１リード電極９１の表面には、リング部材２００を用いて第２リード電極９２を元々形成していない外側領域と、第２リード電極９２をウェットエッチングして除去した後の内側領域とが形成されてしまう。そして、第１リード電極９１の外側領域に対応する部分は、第１リード電極９１の内側領域に対応する部分よりもエッチング速度が遅くなり、その結果、第１リード電極９１の外周領域に対応する部分にエッチング残り９１０が発生していると考えられる。一方、このような第１リード電極９１のエッチング残り９１０を取り除くために、エッチング時間を延ばすと、第１リード電極９１のオーバーエッチングとなり、外形が所定の外形寸法よりも小さくなってしまう。具体的には、第１リード電極９１が端面から内方に向かってウェットエッチングされ、第１リード電極９１の周縁において、第２リード電極と絶縁体膜５５とで挟まれた隙間（空間）が大きくなってしまう。

本実施形態では、上述した従来プロセスに係るエッチング残り等の問題を解決するため、第２リード電極９２をウェットエッチングする第２エッチング処理（Ａｕエッチング処理）の前に、第２リード電極９２で覆われていない第１リード電極９１をウェットエッチングする第１エッチング処理（ＮｉＣｒエッチング処理）を行うようにした。これにより、第２エッチング処理する際には、第１リード電極９１の表面において、リング部材２００を用いて第２リード電極９２を元々形成していない外側領域と、第２リード電極９２をウェットエッチングして除去した後の内側領域とが形成されることがない。これにより、第２エッチング処理後に流路形成基板用ウェハ１００の周縁部への第１リード電極９１のエッチング残りが生じるのを確実に防止することができ、所定形状のリード電極９０を高品質で良好に形成することができる。

また、本実施形態では、上述したように流路形成基板用ウェハ１００の周縁部への第１リード電極９１のエッチング残り９１０（図９（ｂ）参照）が生じるのを確実に防止することができるため、エッチング残り９１０を取り除くためのエッチングを行わなくてもよいので、第１リード電極９１の過剰なサイドウェットエッチングを有効に防止することができる。これにより、上述した図８（ｅ）に示す第４エッチング処理時においては、第２リード電極９２の端面が過剰にエッチングされて逆テーパ形状が顕著、具体的には、第２リード電極９２の外形が第１リード電極９１側から上面に向かって漸大して逆テーパ角が大きくなるのを有効に防止することができる。

次に、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１００の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１５０を接着剤３５を介して接合する。なお、この保護基板用ウェハ１５０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１５０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１００の剛性は著しく向上することになる。

次いで、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１００をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ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１００を所定の厚み、例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１００をエッチング加工した後、流路形成基板用ウェハ１００上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、流路形成基板用ウェハ１００をマスク膜５１を介して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、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。

なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、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毎に分割する。その後は、流路形成基板１０にマスク膜５１を介してノズルプレート２０を接合し、保護基板３０上に駆動ＩＣ１２０を実装すると共にコンプライアンス基板４０を接合した後、ワイヤボンディングによって駆動ＩＣ１２０と各圧電素子３００とを接続配線１３０を介して接続することにより、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとなる。

以上説明したように、本実施形態では、第２リード電極９２をウェットエッチングする第２エッチング処理の前に、第２リード電極９２で覆われていない第１リード電極９１をウェットエッチングする第１エッチング処理を行うようにしたので、流路形成基板用ウェハ１００の周縁部への第１リード電極９１のエッチング残り９１０（図９（ｂ）参照）が生じるのを確実に防止することができ、所定形状のリード電極９０を高品質で良好に形成することができる。そして、このようにリード電極９０を構成する第１リード電極９１及び第２リード電極９２の外形を所定形状に形成することができるため、圧電素子３００と駆動ＩＣ１２０とを接続するワイヤボンディング接続の際には、リード電極９０の端部（ボンディングパッド部）である接続部９０ａと接続配線１３０とを確実に接続することができ、ヘッドの品質に対する信頼性を向上することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、本発明は、上述した実施形態１に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、第１リード電極９１及び第２リード電極９２からなる２層のリード電極９０を例示したが、これに限定されず、第２リード電極上に、例えば、第３、第４リード電極等を設けて３層以上のリード電極としてもよい。

また、上述した実施形態１では、上電極膜８０の面上から引き出されたリード電極９０（上電極用リード電極）に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されず、下電極膜から保護基板の貫通孔内に引き出されるリード電極（下電極用リード電極）に本発明を適用するようにしてもよい。

なお、上述した実施形態１においては、本発明の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説明したが、液体噴射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。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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、上述したインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドの製造方法に限定されず、例えば、基板の少なくとも一方面上の全面に亘って金属材料からなる第１金属層を形成した後、基板の一部に対向する領域の第１金属層上に、第１金属層を形成する金属材料とは異なる金属材料からなる第２金属層を形成し、これら第１金属層及び第２金属層をパターニングして所定形状の積層電極を形成するのにも適用することができる。

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要部を示す平面図及びＡ−Ａ′断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの要部を示す平面図及びＢ−Ｂ′断面図である。 実施形態１に係る流路形成基板用ウェハの概略斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。 従来技術に係る記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバ部、 ３３ 貫通孔、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 ９１ 第１リード電極、 ９２ 第２リード電極、 １００ 流路形成基板用ウェハ、 １１０ 絶縁膜、 １２０ 駆動ＩＣ、 １３０ 接続配線、 １４０ リザーバ、 １５０ 保護基板用ウェハ、 ２００ リング部材、 ３００ 圧電素子、 ９１０ エッチング残り

Claims (6)

1. 基板の少なくとも一方面上に金属材料からなる第１金属層を形成した後、前記基板の一部に対向する領域の前記第１金属層上に、前記第１金属層を形成する金属材料とは異なる金属材料からなる第２金属層を形成し、前記第２金属層で覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第１エッチング処理を行うと共に前記第２金属層上に形成される所定形状のレジスト膜を介して前記第２金属層をウェットエッチングにより除去する第２エッチング処理を行った後、前記第２金属層によって覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第３エッチング処理を行って前記基板上に前記第１金属層及び前記第２金属層からなる金属積層体を形成することを特徴とする金属積層体の形成方法。
2. 前記第３エッチング処理の後、前記レジスト膜を介して前記第２金属層をサイドウェットエッチングにより一部除去する第４エッチング処理を行って前記第２金属層の外形を前記第１金属層の外形よりも小さい外形とすることを特徴とする請求項１記載の金属積層体の形成方法。
3. 前記第１金属層を密着性金属材料により形成することを特徴とする請求項１又は２記載の金属積層体の形成方法。
4. 前記第１金属層をＮｉＣｒにより形成し、前記第２金属層をＡｕにより形成することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の金属積層体の形成方法。
5. 液体を噴射す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一方面側に前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段が形成される流路形成基板の少なくとも前記一方面上に金属材料からなる第１金属層を形成した後、前記流路形成基板の一部に対向する領域の前記第１金属層上に、前記第１金属層を形成する金属材料とは異なる金属材料からなる第２金属層を形成し、前記第２金属層で覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第１エッチング処理を行うと共に前記第２金属層上に形成される所定形状のレジスト膜を介して前記第２金属層をウェットエッチングにより除去する第２エッチング処理を行った後、前記第２金属層によって覆われていない前記第１金属層をウェットエッチングにより除去する第３エッチング処理を行って前記流路形成基板上に前記第１金属層及び前記第２金属層からなる前記金属積層体を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
6. 前記圧力発生手段として前記流路形成基板の前記一方面上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し、前記金属積層体と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ことを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
   

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