JP2008183768A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高性能な圧電薄膜アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】圧電薄膜アクチュエータ８を備えた流路基板１５とノズルプレート１６とがシリコン基板からなり、互いに接合されて液体吐出ヘッドを構成している。流路基板１５とノズルプレート１６のシリコン基板２，１同士はＡｕ−Ａｕ接合されている。接合層１２とシリコン基板２やシリコン基板１の間には、Ａｕとシリコンとの拡散を防止する拡散防止層１３ａ，１３ｂとして熱酸化膜を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の流路基板を接合して構成された液体吐出ヘッド及びその製造方法に関し、特に産業用途に好適な圧電薄膜アクチュエータを用いた液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。

微少な液滴を噴射させる液体吐出ヘッドはプリンターなどの民生用のみならず、配線パターンの直描装置や液晶のカラーフィルタ製造などの産業用途への展開が行われつつある。

液体吐出ヘッドは様々なタイプが実用化されているが、産業用途に於いては液体に対する許容度の大きさから圧電素子を用いたタイプの開発が進んでいる。

例えば特許文献１において、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電薄膜を形成し、この圧電薄膜をリソグラフィー法により個別液室に対応する形状に分割して各個別液室毎に独立するようにアクチュエータを形成したヘッドが提案されている。これによれば、アクチュエータを振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィー法という精密で、かつ簡便な手法でアクチュエータを薄膜振動板上に作り付けることができるという利点がある。その上、振動板及びアクチュエータの厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点もある。

特許文献１に開示されるヘッドは、液滴を基板面と平行な方向に吐出させるように吐出口を形成する、所謂エッジシュータータイプである。しかし、高密度化などの観点からは振動板と圧電膜の積層方向に概略垂直な面から液滴吐出を行う、所謂サイドシュータータイプが好ましい。サイドシュータータイプの液体吐出ヘッドは一般的には、アクチュエータを備えた流路基板と、微細な吐出口を有するノズルプレートを接合して構成される。

流路基板とノズルプレートに金属材料を用いる場合、これらの接合手法としては接着剤を用いる手法や、Ａｕなどを用いて固相で接合する方法がある。特に後者の固相接合法は接着剤の流路への流れ込みが無いという、液体吐出ヘッドの接合方法として優れた特徴を備えている。

固相接合の手法としては、清浄かつ平滑な表面を有するシリコン基板同士を１０００℃程度の高温にて張り合わせる手法や、高真空中にて平滑な表面を有する基板を活性化し、張り合わせる手法などがある。特にＡｕを介して張り合わせるＡｕ−Ａｕ接合は、特殊な設備や高温を必要とせず、接合面のゴミに対しても他の固相接合手法より許容度が高いため、工業用途として優れた手法である。Ａｕ−Ａｕ接合を用いて液体吐出ヘッドを形成した例は、特許文献１によって開示されている。
特開平５−２８６１３１号公報 特開２００６−７６１８０号公報

圧電体薄膜をリソグラフィー法によって加工することでアクチュエータが形成されているヘッドではリソグラフィー法という精密な加工法を用いている為、従来法と比較してアクチュエータを極めて高精度に作製する事が可能である。

この利点を最大限に生かすためには個別液室なども高精度に形成する事が要求される。個別液室などのアスペクト比の高い微細構造を高精度に形成する手法としてはMEMS(メムス、Micro Electro Mechanical Systems)技術がある。MEMS技術を用いる基板材料としてはシリコン基板が一般的である。

特にノズルプレートは吐出口の形状が吐出性能に多大な影響を与えるために高精度に形成する必要があり、シリコン基板にMEMS技術を用いて形成したものが好適である。また、一般的に固相接合に於いては接合表面の平滑性が極めて重要であり、好ましくは１ｎｍ以下の表面粗さが要求される。この要求される接合表面の平滑性の点からもシリコン基板は好適な材料である。

しかしながら、シリコン基板に加工を施した部材（以下、シリコン部材と記す）をＡｕ−Ａｕ接合を用いて接合し、圧電体駆動型液体吐出ヘッドを形成しようとした場合に以下のような問題点がある事を本発明者は見出した。

流路基板の作製において流路や圧電体を高精細に加工するためにはドライエッチングが用いられるが、圧電体の厚さが数μｍと薄いため、ドライエッチング工程によるプロセスダメージを受けやすく、特性が劣化しやすい。従って、流路形成時などのプロセスダメージによる特性劣化を避けるために、圧電体はなるべくヘッド作製工程の最後に形成するのが好ましい。ところが、シリコン部材をＡｕ−Ａｕ接合したヘッドに圧電体を形成すると、接合部に多数の未接合部（ボイド）が生じる事を見出した。このボイドは接合強度の低下を引き起こすのみならず、ボイドが個別液室などの流路にかかって存在していると、泡溜まりになりやすく、吐出が不安定になるなど、吐出特性に対しても不具合が生じる。

このボイドの発生について鋭意検討を行った結果、圧電体形成過程で行われる熱処理が原因である事がわかった。一般的には高性能な圧電体を得るためには７００℃程度の熱処理が必要である。先に示した特許文献１では５００℃で圧電体の焼成を行っているが、本発明者の検討によれば、Ａｕ−Ａｕ接合したヘッドでは５００℃以上の熱処理を行うとボイドが多数発生する事が判明している。従って、Ａｕ−Ａｕ接合を用いたヘッドにおいては圧電体薄膜の形成をヘッド作製工程の最後に実施する事が出来なかった。そのため、Ａｕ−Ａｕ接合を用いたヘッドではプロセスダメージを受けて特性が劣化した圧電薄膜アクチュエータを使用せざるを得なかった。

また、流路材料としては前述したようにシリコン基板が好適ではあるが、シリコンはアルカリ性溶液に対する耐性が低く、高アルカリ性の液体が使用できないため、工業用途での展開が限定されていた。さらに、先に述べたように固相接合に於いては接合面の表面粗さがきわめて重要であり、好ましくは１ｎｍ以下の表面粗さが必要であるが、この条件を満たすヘッドの具体的な構成、作製法などを開示した例は本発明者が知る限り無い。

尚、構造体を接合する手法としてＡｕバンプを用いる、所謂バンプ接合という手法が知られている。しかしながら、バンプ接合に於いては一般的に超音波を印加するため、数μｍという薄膜振動板を有するタイプの液体吐出ヘッドには不適である。さらに、バンプ接合の場合にはバンプ厚さが数μm以上であり、メッキ法を用いて形成されるため、表面粗さが数十ｎｍ以上あり、良好な固相接合が行える領域から大きくはずれている。さらに、バンプ接合の際には１００ＭＰａ以上の高い圧力をかけてバンプを潰して接合しているが、このような高い圧力は薄膜振動板を有する液体吐出ヘッドの製法としては不適である。このような高い圧力を発生するために、一般的にはバンプの面積は非常に小さいものでなければならず、液体吐出ヘッドの流路をシールするような目的には不適である。以上の理由から同じＡｕを用いた接合でもバンプ接合は本発明とは全く次元が異なるものであり、比較して論じる事は不適である。

以上により本発明の目的は、シリコン部材の接合にＡｕ−Ａｕ接合を用いた、高性能な圧電薄膜アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを提供することである。また本発明の目的はシリコン基板を用いていても、使用出来る液体の限定が少ない、圧電体駆動型液体吐出ヘッドを提供することである。さらに本発明の別の目的は、シリコン部材の接合にＡｕ−Ａｕ接合を用いた圧電体駆動型液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、精度の高い加工が可能なシリコン基板を用いていても、使用出来る液体の限定が少ない圧電体駆動型液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、液体を吐出するノズルと、該ノズルに連通する流路と、前記液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有し、
Ａｕを介して接合された第１のシリコン部材と第２のシリコン部材とが前記ノズルと前記流路とを構成する液体吐出ヘッドであって、
前記Ａｕと前記各シリコン部材との間に、シリコンとＡｕの拡散を防止する拡散防止層を有することを特徴とする。

本発明によれば、シリコン部材の接合にＡｕ−Ａｕ接合を用いた、高性能な圧電薄膜アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドの断面図である。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、少なくとも流路基板１５とノズルプレート１６を接合したものである。流路基板１５は、薄膜振動板４を挟んで配置された複数の個別液室（圧力室）９及び圧電薄膜アクチュエータ８を持つ。圧電薄膜アクチュエータ８は液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子であって、共通電極５、圧電体薄膜6、個別電極7から構成される。薄膜振動板４と共通電極５の間には絶縁膜４が配置されている。一方、ノズルプレート１６は、各個別液室９に対して連通する複数の連通路１０及びノズル（吐出口）１１を有している。このような構成では、共通電極５と所定の個別電極７との間に電圧を印加して圧電体薄膜6を変形させ、薄膜振動板４を変形させることで、所定の個別電極７に対応配置された個別液室９内の貯留された液体を加圧してノズル１１より液滴を吐出することが出来る。

さらに、流路基板１５の個別液室９はシリコン基板２に形成され、ノズルプレート１６の連通路１０及びノズル１１はシリコン基板１に形成されている。そして、各個別液室９とノズル１１を連通路１０で連通させるために、シリコン基板１及びシリコン基板２がＡｕ−Ａｕ接合されている。

さらに、Ａｕ−Ａｕ接合層１２と、流路基板１５のシリコン基板２、またはノズルプレート１６のシリコン基板1との間にそれぞれ、Ａｕとシリコンとの拡散を防止する拡散防止層１３ａ，１３ｂが設けられている。本例の拡散防止層１３ａ，１３ｂはシリコン熱酸化膜（熱酸化シリコン膜とも言う。）としている。

本発明者は、シリコン基板どうしがＡｕ−Ａｕ接合されているヘッドを熱処理した際に生じるボイドがＡｕとシリコンの熱による拡散で生じる事を見出した。そしてこの問題は、Ａｕとシリコン基板との間に互いの拡散を防止する層を設ける事により、解決できる事を見出したためである。また、拡散防止層の材質としては、シリコンの熱酸化膜が拡散防止能も高く、また表面平滑性も良好であり、かつプロセス適合性などを考慮に入れると好ましい材料である事も見出した。

スパッタ法やＣＶＤ法などで成膜したシリコン酸化膜も検討したが、表面平滑性が、熱酸化によって形成したシリコン酸化膜に比較して十分でなく、かつ熱処理時のシリコンとＡｕの拡散防止能も熱酸化シリコン膜よりも劣っていた。しかしながら、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜したシリコン酸化膜であっても、成膜条件の最適化や、成膜後に表面研磨などの平滑化を行う事で使用する事は可能である。この場合の表面研磨法としてはＣＭＰ法や、クラスタイオンビームを接合面の表面に垂直に近い角度で当てて平滑化を行う方法、イオンもしくはプラズマを接合面の表面に対して浅い角度で入射させる方法などを用いることが出来る。

尚、Ａｕとシリコン熱酸化膜は密着性が悪いため、本例では、接合層１２のＡｕと拡散防止層１３ａ及び１３ｂのシリコン熱酸化膜との間には、密着層としてチタン層（不図示）が設けられている。

以上のようにシリコン基板１，２と接合層１２の間に拡散防止層１３ａ，１３ｂとしてシリコン熱酸化膜が設けられている事により、シリコン部材がＡｕ−Ａｕ接合されている従来のヘッドと比較して耐熱性が向上している。

図２は本実施形態のヘッドに対し圧電体の焼成条件と同じ７００℃の熱処理を行った後、超音波顕微鏡によって接合状況を評価した例である。超音波顕微鏡像の白部は空隙がある所であり、流路や未接合部は白部となるが、図２では流路以外に顕著な未接合部が見られない事がわかる。

一方、比較例として、図１に示した構造で拡散防止層が設けられていないヘッドを作製し、同様に７００℃の熱処理を行った後に接合状況を評価した例を図３に示す。図２と比較して、流路以外の部分に未接合部分（ボイド）が多数発生している事が分かる。

次に、本例の液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。本例では、液体吐出ヘッドを構成する流路基板１５の個別液室部と、オリフィスプレート１６とを別々に作製し、これらをＡｕ−Ａｕ接合した後、個別液室部を持つ流路基板１５に圧電薄膜アクチュエータ８を作製している。

初めに、流路基板１５の個別液室部分の作製工程を述べる。図４は本実施形態の流路基板１５の個別液室部分の作製工程を示す図である。

図４（Ａ）に示すように、まず、主面に薄膜振動板３を備えたシリコン基板２を用意する。ここで、薄膜振動板３は厚さ５μｍの単結晶シリコン、シリコン基板２は単結晶シリコンで厚さが２００μｍであるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いている。単結晶シリコンである薄膜振動板３と単結晶シリコン基板２との間には１μｍ厚さのシリコン熱酸化膜（不図示）が設けられている。尚、用意するシリコン基板２は、接合される面（図では下側の面）の表面が十分に平滑（好ましくは表面粗さＲａが１ｎｍ以下）のものを使用する。注意深く研磨されたシリコン基板面であれば通常は問題なく使用出来る。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、シリコン基板２の接合を行なう面に拡散防止層１３ａを設ける。ここでは拡散防止層として１μｍ厚さの熱酸化シリコンを用いた。シリコン基板2を熱酸化して拡散防止層１３ａを設けている事より、拡散防止層１３ａの表面は平滑なシリコン基板２の表面の平滑性を反映しており、同等の平滑性を有している。この拡散防止層１３ａを設ける工程と同時に、薄膜振動板３の上に１μｍ厚さの熱酸化シリコンである絶縁膜4を設ける。ここではＳＯＩ基板を熱酸化して拡散防止層１３ａ、絶縁膜４を形成しているが、基板両面に適当な厚さの熱酸化膜を備えるＳＯＩ基板を使用しても良い。次に、個別液室９をエッチングで形成するためのエッチングマスク1４を、拡散防止膜１３ａ上にパターニングする。ここではエッチングマスク1４としてノボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジストを用いた。

このエッチングマスク1４を用いて図４（Ｃ）に示すように拡散防止層１３ａをエッチングする。エッチング手法としてはフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって行った。

さらに、図４（Ｄ）に示すように個別液室９を形成した。ここではシリコン基板２を２００μｍの深さに渡って基板に垂直にエッチングを行った。そのため、本実施例ではエッチング装置として高密度プラズマを発生可能な誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置を用い、フッ素系ガスとフロロカーボン系ガスを用いてエッチングを行い、個別液室９を形成した。このとき、薄膜振動板3と単結晶シリコン基板2の間にある不図示の１μｍ厚の熱酸化膜をエッチングストップ層としてエッチングを行うことで、均一な深さの個別液室９及び均一な厚さの薄膜振動板3を形成している。

さらに、個別液室形成用のエッチングマスク1４を除去し、図４（Ｅ）に示すように拡散防止層１３ａを露出させる。エッチングマスク1４の除去法としては酸素プラズマやオゾンを用いるアッシングや、有機溶媒を用いて除去するウェット剥離、或いはこれらを併用しても良い。露出された拡散防止層１３ａの表面は先に述べたようにシリコン基板２の平滑な表面を反映して平滑であり、固相接合に好適な表面を有している。また、エッチングマスク１４を除去して拡散防止層１３ａを露出させた後に、拡散防止層１３ａの表層をエッチングなどで除去する事も、ゴミやプロセスダメージの除去の点から好ましい。この場合、エッチングによって拡散防止層１３ａの表面の平滑性を損なう事の無いようにする事が重要である。フッ化水素酸を用いた軽いウェットエッチングなどを好適に用いる事が出来る。

その後、図４（Ｆ）に示すように、露出された拡散防止層１３ａの表面に接合層１２としてチタン、Ａｕをこの順にスパッタ法にて成膜する。Ａｕの表面粗さは成膜した厚さに依存しているため、Ａｕの膜厚は注意して選択する必要がある。

表１にＡｕの膜厚と表面粗さの関係を示す。いずれも１ｎｍ以下の表面粗さであるが、本発明者の検討によれば表面が平滑であれば接合に要する圧力が少なくて済むため、本実施形態においては、最も表面が平滑である厚さの１００ｎｍを選択した。また、接合層の形成法としてスパッタ法を用いたが、密着性、平滑性が良好であれば他の手法、例えば真空蒸着法なども可能である。

このようにして流路基板１５の個別液室部分が完成する。

次に、ノズルプレート１６の作製工程を述べる。図５（Ａ）に示すように、厚さ２００μｍである単結晶シリコン基板1上に、拡散防止層１３ｂとして厚さ１μｍの熱酸化シリコン膜を形成する。そして、図５（Ｂ）に示すように、拡散防止層１３ｂ上にエッチングマスク1７をパターニングし、拡散防止層１３ｂとは反対側のシリコン基板面にエッチングマスク1８をパターニングする。エッチングマスク1７は個別液室９とノズル１１との連通路１０を形成するために、エッチングマスク1８はノズル１１を形成するために用意されている。本実施形態では、エッチングマスク１７，１８としてノボラック樹脂を主成分とするポジ型のフォトレジストを用いた。

さらに、図５（Ｃ）に示すように、エッチングマスク1７を用いて拡散防止層１３ｂの一部をエッチングする。エッチング手法としてはフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって行った。

さらに、図５（Ｄ）に示すように、エッチングマスク1７、エッチングマスク1８を用いてシリコン基板１に対し両面からエッチングを行い、個別液室９とノズル１１との連通路１０、およびノズル１１を形成する。本実施形態においては連通路１０の深さを１５０μｍとし、ノズル１１の深さを５０μｍとした。ここでは、個別液室９のエッチングと同様に、高密度プラズマを発生可能な誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置を用い、フッ素系ガスとフロロカーボン系ガスを用いてエッチングを行った。

そして、シリコン基板１のエッチングを行った後にエッチングマスク１７，１８を除去し、図５（Ｅ）に示すように拡散防止層１３ｂの表面を露出させる。

その後、図５（Ｆ）に示すように、露出させた拡散防止層１３ｂの表面に接合層１２としてチタン３０ｎｍ、Ａｕ１００ｎｍをこの順にスパッタ法により成膜する。

こうして作製したノズルプレート１６と流路基板１５の個別液室部とを位置合わせし、真空中にて温度３００℃、圧力２ＭＰａの条件でＡｕ−Ａｕ接合した。

最後に、流路基板１５の圧電薄膜アクチュエータ８を作製した。この作製工程を以下に詳述する。図６は圧電薄膜アクチュエータ８の作製工程を説明する図である。但し、図６では簡略化のため、図１における薄膜振動板３より下の部分は省略してある。

これまで述べた工程で出来ている薄膜振動板３上の絶縁膜４の上に、図６（Ａ）に示すように下電極５を形成した。これは、絶縁膜４上にチタン３０ｎｍ、Ｐｔ３００ｎｍを順次スパッタ法にて成膜してなる。次いで、下電極５の表面にジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をスパッタ法にて３μｍの厚さに成膜し、酸素雰囲気中で７００℃の熱処理を行い、圧電体薄膜６を形成した。さらに、圧電体薄膜６の上にチタン３０ｎｍ、Ｐｔ３００ｎｍの順にスパッタ法にて成膜して、上電極７を形成した。

さらに、図６（Ｂ）に示すように、上電極７上にエッチングマスク１９をパターニングする。

そして、エッチングマスク1９を用いて、上電極７を構成しているＰｔ、チタンのドライエッチングを行う。これにより、図６（Ｃ）に示すように、個別液室に対応する位置に所定の形状の上電極7を形成する。

さらに、図６（Ｄ）に示すようにエッチングマスク1９を除去する。それから、図６（Ｅ）に示すように、圧電体薄膜６（ＰＺＴ）をパターニングするためのエッチングマスク２０を、圧電体薄膜６上の各上電極７の周囲に形成する。

そして、このエッチングマスク２０を用い、図６（Ｆ）に示すように圧電体薄膜６（ＰＺＴ）のエッチングを行う。

最後に、エッチングマスク２０を除去して、圧電薄膜アクチュエータ8が完成する（図６（Ｇ））。

以上説明したように作製された圧電体駆動型液体吐出ヘッドでは、流路基板１５の個別液室部とノズルプレート１６とを接合した後に圧電体薄膜形成の為に７００℃の熱処理を行なっているが、接合部に劣化は見られず、安定した吐出特性が得られた。

なお、上記の実施形態では、流路基板１５の個別液室９の部分を形成し、ノズルプレート１６の連通路１０やノズル１１を形成した後、流路基板１５の個別液室部とノズルプレート１６の夫々に対して接合層１２を形成した。しかし、個別液室部やノズル連通部などの形成工程は接合層１２の形成後に実施してもよい。すなわち、各シリコン基板上に拡散防止層と接合層１２を順に積層し、接合層１２の上にシリコンエッチング用マスクを形成してから、個別液室部分やノズル連通部などの形成プロセスに進んでも良い。この場合には接合層１２の表面が作製工程によってダメージを受けないように、シリコンエッチング用マスクの材質及び厚さ、除去方法に十分注意を払う必要がある。

（別の実施の形態）
図７は本発明の別の実施形態の液体吐出ヘッドの断面模式図である。この図では、前述した実施形態（図１）と同一の構成部位については同一符号を用いている。以下、前述の実施形態と異なる点を主に説明する。

本実施形態の液体吐出ヘッドでは、個別液室９、連通路１０、ノズル１１などの流路の内壁がシリコン熱酸化膜２１ａ，２１ｂで被覆されている。この流路内に形成されたシリコン熱酸化膜２１ａ，２１ｂはアルカリ性の液体に対して化学的に安定であるため、シリコンをアタックするようなアルカリ性の液体の使用を可能にする。

次に、図７に示す液体吐出ヘッドの個別液室部分の作製方法を図８に基づいて説明する。

図８（Ａ）に示すように、まず、主面に薄膜振動板３を備えたシリコン基板２を用意する。ここで、薄膜振動板３は厚さ５μｍの単結晶シリコン、シリコン基板２は単結晶シリコンで厚さが２００μｍであるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いている。単結晶シリコンである薄膜振動板3と単結晶シリコン基板２との間には１μｍ厚さのシリコン熱酸化膜（不図示）が設けられている。尚、用意するシリコン基板２は、接合される面（図では下側の面）の表面が十分に平滑（好ましくは表面粗さＲａが１ｎｍ以下）のものを使用する。注意深く研磨されたシリコン基板面であれば通常は問題なく使用出来る。

このＳＯＩ基板の、圧電薄膜アクチュエータ８が形成される面と対向する側の面に個別液室形成用のエッチングマスク1４をフォトリソグラフィー法によって形成する。エッチングマスク1４の材質としてはエッチング速度がシリコンのエッチング速度より十分に遅ければ良い。本実施形態においては厚さ６μｍのノボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジストを用いた。シリコン熱酸化膜や他の手法によって形成されるシリコン酸化膜、また、アルミなどもエッチングマスクとして用いる事が出来る。

次いで、図８（Ｂ）に示すように、シリコン基板２をエッチングして個別液室９を形成する。その後、エッチングマスク１４を剥離し、シリコン基板全体を熱酸化する事により、図８（Ｃ）に示すように薄膜振動板３上に絶縁膜４を、接合側に拡散防止層１３ａを、個別液室８の内壁にシリコン熱酸化膜２１ａをそれぞれ同時に形成する。このとき、拡散防止層１３ａの厚さが０．５μｍになるように熱酸化を行った。本実施形態では個別液室形成用エッチングマスク１４としてフォトレジストを用いたので、上記のように、熱酸化処理前にエッチングマスク１４をすべて剥離している。この場合のエッチングマスク剥離法としては酸素プラズマやオゾンを用いるアッシングや、有機溶媒を用いて除去するウェット剥離、或いはこれらを併用しても良い。

しかし、エッチングマスク１４としてあらかじめシリコン熱酸化膜を形成しておいて使用する場合には、表面の一部のみを除去するだけでも良いし、プロセスで発生するゴミ除去の意図で全て除去しても良い。また、ゴミ除去の観点からは、シリコン基板２にあらかじめ熱酸化膜を形成しておき、その上にフォトレジストなどで個別液室形成用エッチングマスクを形成し、個別液室をエッチングした後にエッチングマスク、及び熱酸化膜を全て除去する事が好ましい。

その後、図６（Ｄ）に示すように拡散防止層１３ａ上に接合層１２としてチタン３０ｎｍ、Ａｕ１００ｎｍをこの順にスパッタ法にて成膜し、流路基板の個別液室部分を完成させた。

また、図７に示すノズルプレート１６も上記同様に、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示したように連通路１０、ノズル１１をエッチングにて形成した後に、シリコン基板１全体を熱酸化させた。これにより、接合側に拡散防止層１３ｂを、連通路１０およびノズル１１の内壁にシリコン熱酸化膜２１ｂをそれぞれ同時に形成した。その後、拡散防止層１３ｂ上に接合層１２としてチタン３０ｎｍ、Ａｕ１００ｎｍをこの順にスパッタ法にて成膜した。

こうして作製したノズルプレート１６と流路基板１５の個別液室部とを位置あわせし、真空中にて温度３００℃、圧力２ＭＰａの条件でＡｕ−Ａｕ接合した。最後に、流路基板１５の圧電薄膜アクチュエータ８は前述の実施形態と同様に作製した。

本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドの断面模式図である。 本発明での熱処理後の接合部を示す超音波顕微鏡像である。 熱処理による未接合部の発生を示す超音波顕微鏡像である。 本発明の一実施形態における流路基板の個別液室部の作製工程図である。 本発明の一実施形態におけるノズルプレートの作製工程図である。 本発明の一実施形態における圧電薄膜アクチュエータの作製工程図である。 本発明の別の実施形態による液体吐出ヘッドを示す断面模式図である。 本発明の別の実施形態における流路基板の個別液室部の作製工程図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ シリコン基板
３ 薄膜振動板
４ 絶縁層
５ 下電極
６ 圧電体薄膜
７ 上電極
８ 圧電薄膜アクチュエータ
９ 個別液室
１０ 連通路
１１ ノズル
１２ 接合層
１３ 拡散防止層
１４ 個別液室形成用エッチングマスク
１５ 流路基板
１６ ノズルプレート
１７ 連通路形成用エッチングマスク
１８ ノズル形成用エッチングマスク
１９ 上電極形成用エッチングマスク
２０ 圧電体薄膜部形成用エッチングマスク
２１ 流路内熱酸化膜

Claims (9)

1. 液体を吐出するノズルと、該ノズルに連通する流路と、前記液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有し、
   Ａｕを介して接合された第１のシリコン部材と第２のシリコン部材とが前記ノズルと前記流路とを構成する液体吐出ヘッドであって、
   前記Ａｕと前記各シリコン部材との間に、シリコンとＡｕの拡散を防止する拡散防止層を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記エネルギー発生素子は、圧電薄膜アクチュエータであって、
   前記流路は、液体を貯留し内部に圧力付与される圧力室と、前記ノズルと前記圧力室とを連通する連通路と、を含み、
   前記第１のシリコン部材は前記圧力室を有し、前記第２のシリコン部材は前記ノズルおよび前記連通路を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記流路及び前記ノズルの内壁が、前記拡散防止層と同じ材質で被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記拡散防止層がシリコンの熱酸化膜からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 液体を吐出するノズルと、該ノズルに連通する流路と、前記液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有し、
   Ａｕを介して接合された第１のシリコン部材と第２のシリコン部材とが前記ノズルと前記流路とを構成する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記第１および前記第２シリコン部材に、Ａｕとシリコンとの拡散を防止する拡散防止層をそれぞれ形成する工程と、
   前記拡散防止層上にＡｕの層をそれぞれ形成する工程と、
   前記Ａｕ層同士を固相接合する工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記第１および前記第２のシリコン部材に前記流路および前記ノズルを形成する工程が、前記拡散防止層を形成する工程の前に行なわれることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記第１および前記第２のシリコン部材に前記流路および前記ノズルを形成する工程が、前記拡散防止層を形成する工程の後に行なわれることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記第１および前記第２のシリコン部材に前記流路および前記ノズルを形成する工程が、前記Ａｕの層を形成する工程の後に行なわれることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記Ａｕ層同士を固相接合する工程の後に、前記エネルギー発生素子として圧電薄膜アクチュエータを形成する工程を有することを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。