JP2009255536A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェットエッチングを行うエッチング溶液が、封止したリザーバ部の開口部から漏れてしまい、リザーバ形成基板に形成された接続配線を損傷し、断線などに至る場合がある。
【解決手段】第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた基板群を準備する準備工程と、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と反対側に、粘着層によって封止膜としてのフィルム１を粘着し、リザーバ部３１を封止する封止工程と、封止工程の後に、金属層９２を除去する除去工程と、を含み、除去工程では、リザーバ部３１の圧力が外部の圧力より低い状態で行う。
【選択図】図７
【解決手段】第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた基板群を準備する準備工程と、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と反対側に、粘着層によって封止膜としてのフィルム１を粘着し、リザーバ部３１を封止する封止工程と、封止工程の後に、金属層９２を除去する除去工程と、を含み、除去工程では、リザーバ部３１の圧力が外部の圧力より低い状態で行う。
【選択図】図７
Description
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
液体をノズル開口から吐出する液体噴射ヘッドは、例えば、少なくともノズル開口に連通する圧力発生室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、リザーバの一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を形成したものがある。例えば、特許文献１では、リザーバをウェットエッチングによって貫通させてリザーバを形成し、貫通させる際に加工カスなどが発生しないよう提案がなされている。
特許文献１では、リザーバの一部が形成されたリザーバ形成基板と、貫通部が形成される領域に配線層が形成された流路形成基板とを接合し、流路形成基板の配線層と反対側の面から配線層が露出するまでウェットエッチングすることによって流路を形成する。次に、少なくとも圧力発生室及び貫通する予定の流路に保護層を形成する。そして、配線層との密着力が、配線層と保護層との密着力より大きい剥離層をＣＶＤ法などによって形成し、流路形成基板の配線層と反対側の面からウェットエッチングすることによって剥離層と共に保護層を除去し、さらに、流路形成基板の配線層と反対側の面からウェットエッチングすることによって配線層を除去し、貫通することでリザーバが形成される。
このとき、ウェットエッチングを行う液体が、貫通部からリザーバ形成基板側に浸入し、リザーバ形成基板の流路形成基板とは反対側の面に形成された接続配線を損傷する場合がある。このため、特許文献１では、リザーバ部の接続配線側をＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などのフィルムによって封止することが記載されている。
しかしながら、ウェットエッチングを行うエッチング溶液が、封止したはずのリザーバ部の開口部から漏れてしまい、リザーバ形成基板に形成された接続配線を損傷し、断線などに至る場合がある。
本発明は、上記課題の一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］第１流路が形成された第１基板と、前記第１基板の一方側に接合され、第２流路が形成された第２基板と、前記第１流路と前記第２流路とを区切る分離層と、を備えた基板群を準備する準備工程と、前記第１基板の前記第２基板と反対側に、粘着層を用いて封止膜を粘着することによって、前記第１流路を封止する封止工程と、前記封止工程の後に、前記分離層を除去する除去工程と、を含み、前記除去工程は、前記第１流路内の圧力が外部の圧力より低い状態で前記分離層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。
この構成によれば、除去工程では、第１流路内の圧力が外部の圧力より低い状態で分離層を除去する。これにより、除去工程において、封止膜が第１流路内に引き込まれようとする力が生じるため、第１流路を封止する封止膜の密着性が向上する。そのため、除去工程における分離層を除去するためのエッチング溶液が第１流路から漏れることが抑制され、第１基板に形成された接続配線がエッチング溶液によって損傷され、断線などに至ることが抑制される。
［適用例２］前記封止工程の前に、前記基板群を所定の温度以上に加熱する加熱工程を含み、前記除去工程は、前記所定の温度以下で前記分離層を除去することを特徴とする上記液体噴射ヘッドの製造方法。
この構成によれば、封止膜によって密閉された第１流路内は、封止工程における温度から、除去工程における温度に降下する。そのため、除去工程では、第１流路内の圧力が外部の圧力より低い状態となる。これにより、除去工程において、封止膜が第１流路内に引き込まれようとする力が生じるため、第１流路を封止する封止膜の密着性が向上する。
［適用例３］前記封止工程の後に、前記基板群の温度を前記所定の温度から降下させる温度降下工程を含むことを特徴とする上記液体噴射ヘッドの製造方法。
この構成によれば、さらに、封止膜によって密閉された第１流路内の温度は、封止工程における温度と除去工程における温度との差が大きくなる。これにより、除去工程の前の時点で、封止膜が第１流路内に引き込まれようとする力がさらに増すため、第１流路を封止する封止膜の密着性がさらに向上する。
［適用例４］前記温度降下工程では、前記基板群を常温で放置することを特徴とする上記液体噴射ヘッドの製造方法。
この構成によれば、さらに、封止膜によって密閉された第１流路内の温度は、封止工程における温度と除去工程における温度との差が大きくなる。これにより、除去工程の前の時点で、封止膜が第１流路内に引き込まれようとする力がさらに増すため、第１流路を封止する封止膜の密着性がさらに向上する。
［適用例５］前記封止工程は、第１の圧力環境で前記第１流路を封止し、前記除去工程は、前記第１の圧力環境よりも高い圧力である第２の圧力環境で前記分離層を除去することを特徴とする上記液体噴射ヘッドの製造方法。
この構成によれば、除去工程では、封止膜によって密閉された第１流路内の圧力が外部の圧力より低い状態で行うことができる。これにより、除去工程において、封止膜が第１流路内に引っ張られようとする力が生じるため、第１流路を封止する封止膜の密着性が向上する。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（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１と図２に図示するように、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。
（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１と図２に図示するように、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の流路となるリザーバ部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。もちろん、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１のみをリザーバとして利用することも可能である。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、耐液体性（耐インク性）を有する材料、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）など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、ここで言う耐液体性（耐インク性）とは、インクなどの液体によって流路形成基板１０が溶解することを防ぐためである。また、本実施形態では、流路形成基板１０の圧力発生室１２など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、使用する液体（例えば、インク）のｐＨ値によっては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、ニッケル（Ｎｉ）及びクロム（Ｃｒ）などを用いてもよい。
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など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また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のいず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いず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。いずれの場合においても、各圧力発生室１２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、密着層９１及び金属層９２からなる配線層１９０であるリード電極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、連通部１３の開口周縁部に対応する領域の絶縁体膜５１上にも、このリード電極９０と同一の層である密着層９１及び金属層９２からなる配線層１９０が存在している。
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、樹脂などが挙げられるが、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の流路形成基板１０の接合面とは反対側の面上には、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、金属などの硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）など）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８を参照して説明する。なお、図３〜図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。
まず、本実施形態における準備工程について説明する。
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。
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、スパッタ法など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）などからなる圧電体層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）などの強誘電性圧電性材料や、これにニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ビスマスまたはイットリウムなどの金属を添加したリラクサ強誘電体などが用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途などを考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ3（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ3（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ1/2Ｔａ1/2）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ3−ＰｂＴｉＯ3（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ3−ＰｂＴｉＯ3（ＢＹ−ＰＴ）などが挙げられる。勿論、この他に鉛を含まない強誘電体材料を圧電体層７０の材料として用いても良い。
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性を確保するための密着層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、レジストなど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、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）またはニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）などが挙げられ、本実施形態ではチタンタングステン化合物（ＴｉＷ）を用いている。
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など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、流路形成基板用ウェハ１１０に接合されることで、流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することができる。
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、例えば、スピン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。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、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に少なくとも圧力発生室１２の液体流路を形成する。ここでは、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４の液体流路を形成する。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）水溶液など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、断線など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、このような圧力発生室１２などを形成する際、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）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など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などの不良をより確実に防止することができる。
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、ライトエッチングによって、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と配線層１９０との密着力を弱めて、保護膜１５を配線層１９０から剥離し易くしている。
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、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の外面などに保護膜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などに保護膜１５が形成されることなく、駆動ＩＣ２１０などの接続不良など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、図６（ｃ）に示すように、保護膜１５上に高応力材料からなる剥離層１６を、例えば、ＣＶＤ法によって形成する。この剥離層１６は、酸化物または窒化物からなり、その応力によって金属層９２上の保護膜１５を金属層９２から剥離するものである。このため、剥離層１６は、その内部応力が圧縮応力であるのが好ましい。また、剥離層１６は、保護膜１５との密着力が保護膜１５と金属層９２との密着力よりも大きな材料を用いるのが好ましい。このように高応力材料からなると共に保護膜１５との密着力が高い剥離層１６を保護膜１５上に形成することにより、その応力によって金属層９２上に形成された保護膜１５が剥がれ始める。
以上、説明した準備工程により、第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた図６（ｃ）の基板群が準備される。
次に、リザーバ部３１を封止する封止工程について説明する。
まず封止工程の前には、基板群を所定の温度以上に加熱する加熱工程を実施する。加熱工程では、図７（ａ）に示すように、加熱されている台２に基板群を置く。台２は、流路形成基板用ウェハ１１０に接する側が平面になっており、所定の温度に設定されている。本実施形態では、後述の第１のウェットエッチング工程で使用する第１のエッチング溶液の温度より高く、かつ、後述の第２のウェットエッチング工程で使用する第２のエッチング溶液の温度より高い６０℃に台２の温度を設定する。すると、基板群は台２によって加熱され、リザーバ部３１内の温度が上昇する。この設定された温度は、第１のエッチング溶液の温度より高く、かつ、第２のエッチング溶液の温度より高いので、十分な時間が経過すれば、リザーバ部３１内の温度も第１のエッチング溶液の温度より高く、かつ、第２のエッチング溶液の温度より高くなる。
まず封止工程の前には、基板群を所定の温度以上に加熱する加熱工程を実施する。加熱工程では、図７（ａ）に示すように、加熱されている台２に基板群を置く。台２は、流路形成基板用ウェハ１１０に接する側が平面になっており、所定の温度に設定されている。本実施形態では、後述の第１のウェットエッチング工程で使用する第１のエッチング溶液の温度より高く、かつ、後述の第２のウェットエッチング工程で使用する第２のエッチング溶液の温度より高い６０℃に台２の温度を設定する。すると、基板群は台２によって加熱され、リザーバ部３１内の温度が上昇する。この設定された温度は、第１のエッチング溶液の温度より高く、かつ、第２のエッチング溶液の温度より高いので、十分な時間が経過すれば、リザーバ部３１内の温度も第１のエッチング溶液の温度より高く、かつ、第２のエッチング溶液の温度より高くなる。
次に、封止工程として図７（ａ）に示すように、台２に、接続されたリザーバ形成基板用ウェハ１３０と流路形成基板用ウェハ１１０を置いた状態で、粘着層を介してフィルム１を粘着することによって、リザーバ部３１の接続配線２００側を封止する。さらに、フィルム１を、接続配線２００を覆うようにしてリザーバ形成基板用ウェハ１３０の接続配線２００側の表面に貼り付ける。
フィルム１は、耐エッチング液性を有する材料、例えば、ＰＥ（ポリエステル）、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）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからなる。また、粘着層はフィルムをはがすときに、基板群に傷を付けず、かつ基板群に残らずにきれいにはがれるものが望ましい。かかるフィルム１および粘着層としては、フィルムに粘着層が積層されたものを用いることが望ましく、例えばイクロステープ（商標）が用いられる。なお、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上に粘着層を形成した後に、ファイルムを粘着しても良い。
次に、温度降下工程を実施する。具体的には、台２から接続されたリザーバ形成基板用ウェハ１３０と流路形成基板用ウェハ１１０を離れた位置に置くことにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０と流路形成基板用ウェハ１１０の温度が下降し、リザーバ部３１内の温度も下降するので、リザーバ部３１内に閉じ込められた空気の体積が減少する。すると、図７（ｂ）に示すように、フィルム１は、リザーバ部３１内に引き込まれて、配線層１９０側に湾曲した形状になる。
このとき、リザーバ部３１の開口部において、フィルム１の粘着力や弾性力によって、図面上側に押し上げようとする力とリザーバ部３１の内部圧力との和が、リザーバ部３１の外部圧力である大気圧と同じ状態となる。従って、リザーバ部３１の内部圧力は、リザーバ部３１の外部圧力である大気圧より小さい状態となる。これにより、フィルム１には、リザーバ部３１の内部に引き込まれようとする力が生じる。そのため、リザーバ部３１の開口部となるリザーバ形成基板用ウェハ１３０のエッジ３部分に、フィルム１が密着する。
次に、除去工程について説明する。
除去工程では、第１のウェットエッチング工程と第２のウェットエッチング工程により、金属層９２を除去する。第１のウェットエッチング工程として、第１のエッチング溶液を用いて、剥離層１６をウェットエッチングにより除去することで、図８（ａ）に示すように、金属層９２上の保護膜１５を剥離層１６と共に完全に除去する。なお、本実施形態では、前述した工程で露出部１５２に設けられた配線層１９０の連通部１３側の一部、すなわち、密着層９１及び密着層９１が拡散した金属層９２が除去されているため、配線層１９０と保護膜１５との密着力が弱く、保護膜１５を金属層９２から容易に剥離することができる。
除去工程では、第１のウェットエッチング工程と第２のウェットエッチング工程により、金属層９２を除去する。第１のウェットエッチング工程として、第１のエッチング溶液を用いて、剥離層１６をウェットエッチングにより除去することで、図８（ａ）に示すように、金属層９２上の保護膜１５を剥離層１６と共に完全に除去する。なお、本実施形態では、前述した工程で露出部１５２に設けられた配線層１９０の連通部１３側の一部、すなわち、密着層９１及び密着層９１が拡散した金属層９２が除去されているため、配線層１９０と保護膜１５との密着力が弱く、保護膜１５を金属層９２から容易に剥離することができる。
次に、図８（ｂ）に示すように、第２のウェットエッチング工程として、第２のエッチング溶液を用いて、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。このとき金属層９２上には保護膜１５が形成されておらず、保護膜１５が金属層９２のウェットエッチングを邪魔することなく、容易にウェットエッチングにより貫通孔５２を形成することができる。この貫通孔５２によってリザーバ部３１と連通部１３とが連通される。
このとき、金属層９２が除去され、リザーバ部３１内が大気圧と同じになるので、連通部１３側に引き込まれていたフィルム１は、フィルム１の弾性力によって、図面下側に湾曲した形状から、図８（ｂ）に示す直線に近い断面形状になる。
除去工程の後に、基板群を第２のエッチング溶液が入った液槽から取り出し、フィルム１及び粘着層をリザーバ形成基板用ウェハ１３０から除去する。なおこのとき、加熱等によって粘着層を発泡や変質をさせて、除去しやすくしても良い。
なお、このような方法でリザーバ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、ダイシングなど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などを、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など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、本実施形態で説明した液体噴射ヘッドの製造方法では、第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた基板群を準備する準備工程と、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と反対側に、粘着層を有する封止膜としてのフィルム１によって、リザーバ部３１を封止する封止工程と、封止工程の後に、金属層９２を除去する除去工程と、を含み、除去工程では、リザーバ部３１の圧力が外部の圧力より低い状態で行う。
この構成によれば、除去工程では、リザーバ部３１内の圧力が外部の圧力より低い状態で行う。これにより、除去工程において、フィルム１がリザーバ部３１内に引き込まれようとする力が生じるため、リザーバ部３１を封止するフィルム１の密着性が向上する。そのため、除去工程における金属層９２を除去するためのエッチング溶液がリザーバ部３１から漏れることが抑制され、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成された接続配線がエッチング溶液によって損傷され、断線などに至ることが抑制される。
また、準備工程と封止工程の間に、基板群を所定の温度以上に加熱する加熱工程を含み、除去工程では、所定の温度以下で行う。
この構成によれば、フィルム１によって密閉されたリザーバ部３１内において、封止工程における温度から、除去工程における温度に降下する。そのため、除去工程では、リザーバ部３１内の圧力が外部の圧力より低い状態となる。これにより、除去工程において、フィルム１がリザーバ部３１内に引き込まれようとする力が生じるため、リザーバ部３１を封止する封止膜の密着性が向上する。
（実施形態２）
実施形態２では、封止工程において、基板群の温度を所定の温度から降下させる温度降下工程を含む場合について説明する。準備工程では、実施形態１で説明したように、図６（ｃ）の第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた基板群を準備する。
実施形態２では、封止工程において、基板群の温度を所定の温度から降下させる温度降下工程を含む場合について説明する。準備工程では、実施形態１で説明したように、図６（ｃ）の第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた基板群を準備する。
封止工程では、実施形態１で図７（ａ）を用いて説明したように、フィルム１によって、リザーバ部３１の接続配線２００側を封止する。温度降下工程では、台２から基板群を離し、フィルム１によって、リザーバ部３１の接続配線２００側を封止した状態で、所定の時間だけ冷却槽に放置する。
そして、基板群を常温まで冷却した後に、実施形態１で図８（ａ）を用いて説明した、金属層９２に形成された剥離層１６と保護膜１５とを除去する第１のウェットエッチング工程を行い、図８（ｂ）を用いて説明した、金属層９２を除去する第２のウェットエッチング工程を行う。
次に、基板群を第２のエッチング溶液が入った液槽から取り出し、フィルム１をリザーバ形成基板用ウェハ１３０から剥がす。
このように、実施形態２では、フィルム１によって、リザーバ部３１を封止する封止工程において、基板群を台２から離して、冷却槽に放置することにより、基板群の温度を所定の温度から降下させる温度降下工程を含む。
この構成によれば、フィルム１によって密閉されたリザーバ部３１内の温度は、封止工程における温度と除去工程における温度との差が大きくなる。これにより、除去工程の前の時点で、フィルム１がリザーバ部３１内に引き込まれようとする力がさらに増すため、リザーバ部３１を封止する封止膜の密着性がさらに向上する。
本実施形態では、温度降下工程において常温まで温度を降下させたが、常温まで温度を降下させなくてもよい。
（実施形態３）
実施形態１、実施形態２では、封止工程において加熱工程を含む場合について説明したが、実施形態３では、封止工程を除去工程に比べて減圧環境で行う場合について説明する。
実施形態１、実施形態２では、封止工程において加熱工程を含む場合について説明したが、実施形態３では、封止工程を除去工程に比べて減圧環境で行う場合について説明する。
準備工程では、実施形態１で説明したように、図６（ｃ）の第１流路としてのリザーバ部３１が形成された第１基板としてのリザーバ形成基板用ウェハ１３０と、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の一方側に接合され、第２流路としての連通部１３が形成された第２基板としての流路形成基板用ウェハ１１０と、リザーバ部３１と連通部１３とを区切る分離層としての金属層９２と、を備えた基板群を準備する。
図９は、実施形態３における減圧環境を説明する図である。減圧室４０１には、配管４０２を介して、例えば、ロータリーポンプなどの真空ポンプ４０３が接続される。
封止工程では、図９に示すように、準備工程で準備した基板群４００を減圧室４０１の内部に備える。次に、真空ポンプ４０３を動作させて、減圧室４０１内を大気圧より低い減圧環境にする。
図１０は、準備工程で準備した基板群におけるリザーバ形成基板用ウェハ１３０に、封止膜としてのフィルム１を貼った状態での基板群の断面図である。図１０は、実施形態１で説明した図７（ａ）から台２を取り除いた図である。封止工程において、次に、図１０に示すように、減圧環境にある減圧室４０１内で、粘着層を有するフィルム１によって、リザーバ部３１の接続配線２００側を封止し、さらに、フィルム１を、接続配線２００を覆うようにしてリザーバ形成基板用ウェハ１３０の接続配線２００側の表面に貼る。
封止工程において、次に、減圧室４０１内を大気圧に戻し、基板群４００を、減圧室４０１から取り出す。このとき、フィルム１によって封止されたリザーバ部３１内の圧力は、外部の圧力より低い状態にある。従って、フィルム１は、実施形態１で説明した図７（ｂ）に示すように、フィルム１がリザーバ部３１内に引き込まれるように、図面下側に湾曲した形状になる。
除去工程では、実施形態１で説明したように、第１のウェットエッチング工程と第２のウェットエッチング工程により、金属層９２を除去する。そして、基板群を第２のエッチング溶液が入った液槽から取り出し、フィルム１をリザーバ形成基板用ウェハ１３０から剥がす。なお、封止工程は大気圧環境で実施をし、除去工程は高圧環境下で実施するなど、他の圧力環境でも良い。
以上、本実施形態で説明した液体噴射ヘッドの製造方法において、封止工程は、除去工程よりも気圧が低い環境下で実施する。
この構成によれば、除去工程では、封止膜としてのフィルム１によって密閉された第１流路としてのリザーバ部３１内の圧力が外部の圧力より低い状態で行うことができる。これにより、除去工程において、フィルム１がリザーバ部３１内に引きこまれようとする力が生じるため、リザーバ部３１を封止するフィルム１の密着性が向上する。
（変形例）
上記実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０に存在する液体流路として連通部１３を設けていたが、この連通部１３が存在せずに、リザーバ形成基板用ウェハ１３０のリザーバ部３１から流路形成基板用ウェハ１１０の連通部１３以外の他の液体流路に直接液体が流れ込む場合でも、本発明は実施可能である。
上記実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０に存在する液体流路として連通部１３を設けていたが、この連通部１３が存在せずに、リザーバ形成基板用ウェハ１３０のリザーバ部３１から流路形成基板用ウェハ１１０の連通部１３以外の他の液体流路に直接液体が流れ込む場合でも、本発明は実施可能である。
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、プリンタなどの画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレーなど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）など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などが挙げられる。
１…フィルム、１３…連通部、３１…リザーバ部、９２…金属層、１１０…流路形成基板用ウェハ、１３０…リザーバ形成基板用ウェハ、４００…基板群。
Claims (5)
- 第１流路が形成された第１基板と、前記第１基板の一方側に接合され、第２流路が形成された第２基板と、前記第１流路と前記第２流路とを区切る分離層と、を備えた基板群を準備する準備工程と、
前記第１基板の前記第２基板と反対側に、粘着層を用いて封止膜を粘着することによって、前記第１流路を封止する封止工程と、
前記封止工程の後に、前記分離層を除去する除去工程と、を含み、
前記除去工程は、前記第１流路内の圧力が外部の圧力より低い状態で前記分離層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。 - 請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記封止工程の前に、前記基板群を所定の温度以上に加熱する加熱工程を含み、前記除去工程は、前記所定の温度以下で前記分離層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。 - 請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記封止工程の後に、前記基板群の温度を前記所定の温度から降下させる温度降下工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 - 請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記温度降下工程では、前記基板群を常温で放置することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 - 請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記封止工程は、第１の圧力環境で前記第１流路を封止し、前記除去工程は、前記第１の圧力環境よりも高い圧力である第２の圧力環境で前記分離層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。
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