JP2013230589A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】供給口形成時のエッチング加工形状を安定化できる液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】基板と、保護層と、配線層と、配線層上に設けられた絶縁層および電極パッドと、基板を貫通する供給口と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、基板の一方の面上に第１の保護層を形成する工程と、基板の他方の面上に配線層を形成する工程と、配線層上に絶縁層を形成した後絶縁層の一部を除去して配線層の一部を露出させる工程と、露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、基板の他方の面上に流路部材を形成する工程と、流路部材を形成した後基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、第１の保護層および／または第２の保護層の一部を除去した後基板の一方の面から基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、を含む方法。
【選択図】図１
【解決手段】基板と、保護層と、配線層と、配線層上に設けられた絶縁層および電極パッドと、基板を貫通する供給口と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、基板の一方の面上に第１の保護層を形成する工程と、基板の他方の面上に配線層を形成する工程と、配線層上に絶縁層を形成した後絶縁層の一部を除去して配線層の一部を露出させる工程と、露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、基板の他方の面上に流路部材を形成する工程と、流路部材を形成した後基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、第１の保護層および／または第２の保護層の一部を除去した後基板の一方の面から基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、を含む方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
液体を吐出することで記録動作を行う記録装置として、インクを吐出するインクジェットプリンターが広く知られている。該記録装置に用いられる液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子等を備える液体吐出ヘッド用基板と、吐出口や液体の流路の一部を構成する流路部材とを備える。液体吐出ヘッド用基板には、該液体吐出ヘッド用基板とは別の部材から該液体吐出ヘッド用基板に電気信号を伝えるための電極パッドが設けられている。また、液体吐出ヘッド用基板には、エネルギー発生素子に液体を供給するための供給口が基板を貫通して設けられている。
前記液体吐出ヘッドの製造方法としては、例えば特許文献１に開示されている方法が挙げられる。すなわち、耐アルカリ性の保護層を設けた基板を用意し、該基板に流路部材を形成した後、前記保護層を貫通して基板を一定量彫り込んだレーザパターンを描画し、そのパターンを通じてアルカリ性液体で基板をエッチングする方法である。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、耐アルカリ性の保護層の形成後から流路部材の形成完了までの過程において、耐アルカリ性の保護層にキズが生じ、耐アルカリ性保護層の下層にある基板が露出する場合がある。この状態で供給口形成を行うと、耐アルカリ性の保護層のキズからアルカリ性液体が浸入して基板がエッチングされ、供給口の加工形状の拡大や、意図しない加工穴の形成が生じる場合がある。このため、液体吐出ヘッドの更なる品質の向上が求められている。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、供給口形成時のエッチング加工形状の安定化を目的とする。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板と、該基板の一方の面上に設けられた保護層と、該基板の他方の面上に設けられた配線層と、該配線層上に設けられた絶縁層および電極パッドと、該基板の一方の面と他方の面とを連通するように設けられた供給口と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）基板の一方の面上に、第１の保護層を形成する工程と、
（２）基板の他方の面上に、配線層を形成する工程と、
（３）前記配線層上に絶縁層を形成した後、該絶縁層の一部を除去して該配線層の一部を露出させる工程と、
（４）前記露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、
（５）前記基板の他方の面上に、流路部材を形成する工程と、
（６）前記流路部材を形成した後、前記基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、
（７）前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部を除去した後、前記基板の一方の面から前記基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、
を含む。
（１）基板の一方の面上に、第１の保護層を形成する工程と、
（２）基板の他方の面上に、配線層を形成する工程と、
（３）前記配線層上に絶縁層を形成した後、該絶縁層の一部を除去して該配線層の一部を露出させる工程と、
（４）前記露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、
（５）前記基板の他方の面上に、流路部材を形成する工程と、
（６）前記流路部材を形成した後、前記基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、
（７）前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部を除去した後、前記基板の一方の面から前記基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、
を含む。
本発明に係る方法によれば、供給口形成時のエッチング加工形状を安定化させることができる。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板と、該基板の一方の面上に設けられた保護層と、該基板の他方の面上に設けられた配線層と、該配線層上に設けられた絶縁層および電極パッドと、該基板の一方の面と他方の面とを連通するように設けられた供給口と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）基板の一方の面上に、第１の保護層を形成する工程と、
（２）基板の他方の面上に、配線層を形成する工程と、
（３）前記配線層上に絶縁層を形成した後、該絶縁層の一部を除去して該配線層の一部を露出させる工程と、
（４）前記露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、
（５）前記基板の他方の面上に、流路部材を形成する工程と、
（６）前記流路部材を形成した後、前記基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、
（７）前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部を除去した後、前記基板の一方の面から前記基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、
を含む。
（１）基板の一方の面上に、第１の保護層を形成する工程と、
（２）基板の他方の面上に、配線層を形成する工程と、
（３）前記配線層上に絶縁層を形成した後、該絶縁層の一部を除去して該配線層の一部を露出させる工程と、
（４）前記露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、
（５）前記基板の他方の面上に、流路部材を形成する工程と、
（６）前記流路部材を形成した後、前記基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、
（７）前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部を除去した後、前記基板の一方の面から前記基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、
を含む。
本発明に係る方法によれば、第１の保護層の形成後から流路部材の形成完了までの工程において、第１の保護層にキズが発生して基板が露出した場合にも、その露出部が第２の保護層によって被覆保護される。これにより、供給口形成時のエッチング加工形状を安定化させることができ、品質の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。なお、本発明に係る方法において、前記工程（１）から（７）の順序は特に限定されず、本発明に係る方法は前記工程（１）から（７）を少なくとも含めばよい。
本発明に係る方法により製造される液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。本発明に係る方法により製造される液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。
なお、本明細書内において「記録」とは、文字や図形などの意味を有する画像を被記録媒体に対して付与するだけでなく、パターンなどの意味を有さない画像を付与することも意味する。また、本明細書内において「液体」とは広く解釈されるべきであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位または発色性の向上、画像耐久性の向上などを言うものとする。
図１（ａ）は本発明に係る方法により製造される液体吐出ヘッドの一例を示す斜視図である。図１（ｂ）は図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドを下方から見た平面図である。図１（ｃ−１）は図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図である。図１（ｃ−２）は図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＢ−Ｂ’断面図である。
図１に示す液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子８を備える液体吐出ヘッド用基板１３と、液体吐出ヘッド用基板１３の上に設けられた流路部材７と備える。流路部材７は、エネルギー発生素子８により発生されるエネルギーを利用して液体を吐出する吐出口６を備える。また、流路部材７と液体吐出ヘッド用基板１３との間隙には吐出口６および供給口５と連通する流路９が設けられている。さらに、液体吐出ヘッド用基板１３は、流路９に液体を送るための、シリコンからなる基板４を貫通する供給口５と、外部との電気的接続を行う電極パッド３とを備える。また、該液体吐出ヘッドには、アルミナなどからなる液体吐出ユニット（不図示）の支持基板が、液体吐出ヘッド用基板１３の流路部材７側と相対する側の面に接続される。この液体吐出ユニットの支持基板から供給口５を介して供給された液体が、流路９に運ばれ、エネルギー発生素子８の発生する熱エネルギーによって膜沸騰され、吐出口６から吐出されることで記録動作が行われる。
液体吐出ヘッド用基板１３には、エネルギー発生素子８を駆動するために接続される配線層１０が設けられている。また、エネルギー発生素子８および配線層１０の下には、酸化シリコンを含む絶縁層２１が設けられている。さらに、エネルギー発生素子８および配線層１０の上には、窒化シリコンを含む絶縁層２２が設けられている。なお、本発明において、絶縁層２１および絶縁層２２は２層以上設けられていてもよい。
また、液体吐出ヘッド用基板１３の流路部材７側と相対する側の面には、図１（ｂ）ならびに図１（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、供給口５の空隙部と、第１の保護層１と、第２の保護層２とが設けられている。
（第一の実施形態）
以下、図２を参照して、本発明に係る第一の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図２は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図により各工程を示す図である。図２（ａ−１）、（ｂ−１）、・・・はＡ−Ａ’断面図、図２（ａ−２）、（ｂ−２）、・・・はＢ−Ｂ’断面図を示す。
以下、図２を参照して、本発明に係る第一の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図２は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図により各工程を示す図である。図２（ａ−１）、（ｂ−１）、・・・はＡ−Ａ’断面図、図２（ａ−２）、（ｂ−２）、・・・はＢ−Ｂ’断面図を示す。
まず、図２（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、シリコン（１００）面を有する基板４を用意し、基板４の一方の（１００）面上に第１の保護層１を形成し、基板４の他方の（１００）面上に絶縁層２１を形成する。絶縁層２１としては、熱酸化法または化学気相成長法により形成される酸化シリコン膜を用いることができる。第１の保護層１としては、後の工程でアルカリ性エッチャントにより基板４をウエットエッチングする際に保護層として機能するように、アルカリ性エッチャントに耐性を有する熱酸化法により形成される酸化シリコン膜を用いることができる。本実施形態では、第１の保護層１として該酸化シリコン膜を用いる。また、第１の保護層１としては、真空成膜法により形成される１層以上の絶縁層または金属層を用いることができる。絶縁層としては、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコンなどを含有する層が挙げられる。金属層としては、ニッケル、金、銅などを含有する層が挙げられる。第１の保護層１の材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ニッケル、金、銅などを用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
次に、図２（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、絶縁層２１を部分的に除去した構造を形成する。まず、絶縁層２１上にポジ型の有機樹脂を含むレジストをスピンコート法により塗布し、露光、現像を行って露光部のレジストを部分的に除去する。その後、ドライエッチングにより絶縁層２１を選択除去することにより前記構造を形成することができる。
次に、図２（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、絶縁層２１上にエネルギー発生素子８、配線層１０および絶縁層２２を含む積層構造を形成する。まず、タンタル−シリコン合金ターゲットを用意して、絶縁層２１を含む最表層上に、エネルギー発生素子８の材料であるタンタル窒化シリコン膜をスパッタ法により成膜する。続いて、アルミニウムターゲットを用意して、該タンタル窒化シリコン膜上に配線層１０の材料であるアルミニウム膜をスパッタ法により連続成膜する。次に、ポジ型の有機樹脂からなるレジストをスピンコート法により塗布した後、露光、現像を行って露光部のレジストを部分的に除去する。その後、ドライエッチング法を用いて、タンタル窒化シリコン膜およびアルミニウム膜を選択的にエッチングする。その後、レジストを除去する。これにより、エネルギー発生素子８および配線層１０を形成する。次に、エネルギー発生素子８および配線層１０上に窒化シリコンを主原料とする絶縁層２２を化学気相成長法で成膜する。さらに、絶縁層２２上に、ポジ型の有機樹脂からなるレジストをスピンコート法により塗布した後、露光、現像を行って露光部のレジストを部分的に除去する。その後、ドライエッチングすることで絶縁層２２を選択除去する。これにより、図２（ｃ−２）に示すように、絶縁層２２の一部が除去されて配線層１０の一部が露出した構造を設ける。なお、本発明においては、絶縁層２２上にさらにタンタルを含む金属層を成膜し、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により金属層を選択除去することで、流路形成部に耐キャビテーション層をさらに設けても良い。
次に、図２（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、前記露出した配線層１０上に電極パッド３を形成する。電極パッド３の形成方法としては、電解めっき法を用いることができる。まず、チタンタングステンおよび金をスパッタ法により成膜し、その上にポジ型の有機樹脂からなるレジストをスピンコート法で塗布する。フォトリソグラフィ法を用いてレジストを選択的に除去して金の層を露出させた後、金を含むめっき液中にて電解めっき処理を行う。その後、レジスト、金およびチタンタングステン層を除去することで、電極パッド３を形成することができる。なお、本発明においては、電極パッド３の形成方法として電解めっき法以外にも、無電解めっき法や、真空成膜法等を用いることができる。また、電極パッド３の材料としては、金以外にも、ニッケル、銅などを用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
次に、図２（ｅ−１）および（ｅ−２）に示すように、基板４の他方の面上の、絶縁層２２を含む最表層上に、型材１２および流路部材７を含む積層構造体を形成する。まず、溶剤に溶解可能なポジ型感光性樹脂材料をスピンコート法により塗布し、露光、現像して、型材１２を形成する。型材１２の厚みとしては、例えば５〜３０μｍとすることができる。該ポジ型感光性樹脂材料としては、後の工程で塗布するネガ型感光性樹脂材料との相溶が少なく、その後の工程で容易に除去することができる材料が好ましい。ポジ型感光性樹脂材料としては、例えば熱可塑性樹脂を用いることができる。次に、ネガ型感光性樹脂材料をスピンコート法により塗布し、露光、現像することで、流路部材７を形成する。流路部材７の厚みとしては、型材１２の上部において例えば１０〜８０μｍとすることができる。該ネガ型感光性樹脂材料には、型材１２の材料であるポジ型感光性樹脂材料との相溶が少ないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板４との密着性、外部衝撃に対する強度、およびパターニングの高精度性が要求される。該ネガ型感光性樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂（市販品では、例えばＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学（株）製））、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。続いて、フォトリソグラフィ法を用いて流路部材７を露光・現像することにより、流路部材７に吐出口６を形成する。
ここで、第１の保護層１の形成から型材１２および流路部材７を含む積層構造体の形成までの間の各工程において、第１の保護層１の一部が欠落して基板４が露出した剥離領域１１が生じる場合がある。剥離領域１１の発生原因としては、第１の保護層１を成膜する際に付着した粒子や、第１の保護層１形成後の基板４の搬送などによる物理キズ等が挙げられる。剥離領域１１が存在すると、後の工程でアルカリ性エッチャントにより供給口を形成する際に、剥離領域１１の基板４露出部がアルカリ性エッチャントに接触して基板４のエッチングが進行する。このため、剥離領域１１の基板４露出部から予期せぬ基板４の加工がなされる。これにより、基板４の体積が減少するため、基板４の剛性が低下する。さらに、剥離領域１１によって形成された基板４の加工部と供給口とが合体して、供給口の体積が大きくなる場合がある。この場合、液体吐出ユニットとの接着面積が低下して、接着力が低下する。
前記課題を解決する観点から、本実施形態においては、図２（ｆ−１）および（ｆ−２）に示すように、基板４の一方の面上に、第１の保護層１の剥離領域１１を少なくとも被覆するように、第２の保護層２を形成する。第２の保護層２は無電解めっき法により形成することが好ましい。無電解めっき法は、めっき液中に含まれる還元剤が酸化した時に発生する電子を用いて、金属を析出させる手法である。無電解めっき法では、下地材料と析出させる金属との組み合わせにより、選択的な金属膜形成が可能である。本実施形態において析出金属として金を用いた場合、第１の保護層１の剥離領域では、該剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成される。一方、該剥離領域以外の第１の保護層１上には、第２の保護層２は形成されない。無電解めっき法では、金以外にも、ニッケル、銅などの金属を用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。なお、本実施形態においては、第２の保護層２の形成と、電極パッド３の形成とは別々の工程として行っているが、後述する実施形態のように、第２の保護層２の形成と電極パッド３の形成とを同一工程として行ってもよい。この場合、電極パッド３および第２の保護層２の形成を、同一工程として無電解めっき法により行うことができる。また、第２の保護層２の形成として、無電解めっき法により１層以上の金属層を形成してもよい。
次に、図２（ｇ−１）および（ｇ−２）に示すように、第１の保護層１および／または第２の保護層２の一部を除去した後、基板４の一方の面から基板４の他方の面に通じる供給口５を形成する。まず、スピンコートによりレジストを塗布し、流路部材７や電極パッド３を被覆する（不図示）。該レジストは耐アルカリ性を有し、ウエット処理により容易に除去可能な材料であることが好ましい。該レジストとしては、例えば環化ゴムを用いることができる。次に、レーザアブレーションを用いて、第１の保護層１および／または第２の保護層２を貫通し、基板４内に留まるレーザ孔を形成する。また、該レーザ孔を形成した領域の周囲に、第１の保護層１および／または第２の保護層２を少なくとも貫通するレーザパターンをレーザアブレーションにより形成する。該レーザ孔および該レーザパターンの加工領域は、基材４の構成材料であるシリコンが露出している領域である。したがって、これらのレーザアブレーションによる加工の後に、基板４をアルカリ性エッチャントに浸漬すると、該レーザ孔および該レーザパターンにおいて露出したシリコンから異方性エッチングが進行する。これにより、シリコン（１１１）面を含む形状を有する供給口５が形成される。本発明においては、レーザアブレーションの代わりに、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により、第１の保護層１および／または第２の保護層２を除去して基材４を露出させても良い。
次に、ＣＦ4、Ｏ2およびＮ2を含むガス雰囲気でドライエッチング処理を行うことにより、供給口５の上方を覆う絶縁層２２を除去する。その後、前述の工程で設けたレジストをウエット処理により除去する。続いて、ＵＶ照射とウエット処理により型材１２を除去することで、流路９を形成する。以上により、図２（ｈ−１）および（ｈ−２）に示す液体吐出ヘッドが完成する。
本実施形態に係る方法により製造される液体吐出ヘッドは、第１の保護層１および第２の保護層２の存在によって、基板４に供給口５以外の空隙は生じず、各保護層の欠落に由来する供給口５の形状拡大も生じない。これにより、基板４の剛性を確保でき、外部ユニットとの接着性を保持できるため、品質の安定した液体吐出ヘッドを供給することができる。
（第二の実施形態）
以下、図３を参照して、本発明に係る第二の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図３は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図により各工程を示す図である。図３（ａ−１）、（ｂ−１）、・・・はＡ−Ａ’断面図、図３（ａ−２）、（ｂ−２）、・・・はＢ−Ｂ’断面図を示す。
以下、図３を参照して、本発明に係る第二の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図３は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図により各工程を示す図である。図３（ａ−１）、（ｂ−１）、・・・はＡ−Ａ’断面図、図３（ａ−２）、（ｂ−２）、・・・はＢ−Ｂ’断面図を示す。
まず、図３（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、シリコン（１００）面を有する基板４を用意し、基板４の一方の（１００）面上に第１の保護層１を形成し、基板４の他方の（１００）面上に絶縁層２１を形成する。
次に、図３（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、絶縁層２１を部分的に除去した構造を形成する。
次に、図３（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、絶縁層２１上にエネルギー発生素子８、配線層１０および絶縁層２２を含む積層構造を形成する。
次に、図３（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、絶縁層２２を含む最表層上に、型材１２および流路部材７を含む積層構造体を形成する。
次に、図３（ｅ−１）および（ｅ−２）に示すように、前記露出した配線層１０上に電極パッド３を形成すると共に、基板４の一方の面上に、第１の保護層１の剥離領域１１を少なくとも被覆するように、第２の保護層２を形成する。本実施形態では、型材１２および流路部材７を含む積層構造体の形成後に、電極パッド３の形成と第２の保護層２の形成とを同一工程として行う。電極パッド３および第２の保護層２の形成は、第一の実施形態と同様の無電解めっき法により行うことができる。本実施形態において析出金属として金を用いた場合、第１の保護層１の剥離領域では、該剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成される。一方、該剥離領域以外の第１の保護層１上には、第２の保護層２は形成されない。また、配線層１０が露出した領域では配線層１０を起点に金が成長し、配線層１０上およびその周囲の絶縁層２２を覆うように電極パッド３が形成される。一方、絶縁層２２を起点とした金成長は生じない。なお、第２の保護層２および電極パッド３の材料としては、金に限らず、ニッケル、銅等を用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
次に、図３（ｆ−１）および（ｆ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、第１の保護層１および／または第２の保護層２の一部を除去した後、基板４の一方の面から基板４の他方の面に通じる供給口５を形成する。
その後、第一の実施形態と同様にして、図３（ｇ−１）および（ｇ−２）に示す液体吐出ヘッドを完成する。
本実施形態に係る方法により製造される液体吐出ヘッドは、第１の保護層１および第２の保護層２の存在によって、基板４に供給口５以外の空隙は生じず、各保護層の欠落に由来する供給口５の形状拡大も生じない。これにより、基板４の剛性を確保でき、外部ユニットとの接着性を保持できるため、品質の安定した液体吐出ヘッドを供給することができる。また、電極パッド３を形成する際に第２の保護層２を同時に形成するため、簡素な方法で液体吐出ヘッドを製造することができる。
（第三の実施形態）
以下、図４を参照して、本発明に係る第三の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図４は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図により各工程を示す図である。図４（ａ−１）、（ｂ−１）、・・・はＡ−Ａ’断面図、図４（ａ−２）、（ｂ−２）、・・・はＢ−Ｂ’断面図を示す。
以下、図４を参照して、本発明に係る第三の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図４は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図により各工程を示す図である。図４（ａ−１）、（ｂ−１）、・・・はＡ−Ａ’断面図、図４（ａ−２）、（ｂ−２）、・・・はＢ−Ｂ’断面図を示す。
まず、図４（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、シリコン（１００）面を有する基板４を用意し、基板４の一方の（１００）面上に真空成膜法によりニッケルを含む第１の保護層１を形成する。また、第一の実施形態と同様にして、基板４の他方の（１００）面上に絶縁層２１を形成する。
次に、図４（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、絶縁層２１上にエネルギー発生素子８、配線層１０および絶縁層２２を含む積層構造を形成する。
次に、図４（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、絶縁層２２を含む最表層上に、型材１２および流路部材７を含む積層構造体を形成する。
次に、図４（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、前記露出した配線層１０上に電極パッド３を形成すると共に、基板４の一方の面上に、第１の保護層１の剥離領域１１を少なくとも被覆するように、第２の保護層２を形成する。本実施形態では、型材１２および流路部材７を含む積層構造体の形成後に、電極パッド３の形成と第２の保護層２の形成とを同一工程として行う。電極パッド３および第２の保護層２の形成は、第一の実施形態と同様の無電解めっき法により行うことができる。本実施形態において析出金属として金を用いた場合、第１の保護層１の剥離領域では、該剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成される。それと同時に、該剥離領域以外の第１の保護層１上でも第２の保護層２が同様に形成される。また、配線層１０が露出した領域では配線層１０を起点に金が成長し、配線層１０上およびその周囲の絶縁層２２を覆うように電極パッド３が形成される。一方、絶縁層２２を起点とした金成長は生じない。なお、第２の保護層２および電極パッド３の材料としては、第二の実施形態と同様のものを用いることができる。
次に、図４（ｅ−１）および（ｅ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、第１の保護層１および／または第２の保護層２の一部を除去した後、基板４の一方の面から基板４の他方の面に通じる供給口５を形成する。
その後、第一の実施形態と同様にして、図４（ｆ−１）および（ｆ−２）に示す液体吐出ヘッドを完成する。
本実施形態に係る方法により製造される液体吐出ヘッドは、第１の保護層１および第２の保護層２の存在によって、基板４に供給口５以外の空隙は生じず、各保護層の欠落に由来する供給口５の形状拡大も生じない。これにより、基板４の剛性を確保でき、外部ユニットとの接着性を保持できるため、品質の安定した液体吐出ヘッドを供給することができる。また、電極パッド３を形成する際に第２の保護層２を同時に形成するため、簡素な方法で液体吐出ヘッドを製造することができる。
（実施例１）
以下、図２を参照して、本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
以下、図２を参照して、本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
まず、図２（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、シリコン（１００）面を有する基板４を用意した。基板４の一方の（１００）面上に第１の保護層１として熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した。また、基板４の他方の（１００）面上に絶縁層２１として熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した。
次に、図２（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、絶縁層２１を部分的に除去した構造を形成した。まず、絶縁層２１上にポジ型の有機樹脂（商品名：ＩＰ５７００、東京応化工業（株）製）を含むレジストをスピンコート法により塗布し、露光、現像を行って露光部のレジストを部分的に除去した。その後、ドライエッチングにより絶縁層２１を選択除去することにより前記構造を形成した。
次に、図２（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、絶縁層２１上にエネルギー発生素子８、配線層１０および絶縁層２２を含む積層構造を形成した。まず、タンタル−シリコン合金ターゲットを用意して、絶縁層２１を含む最表層上に、エネルギー発生素子８の材料であるタンタル窒化シリコン膜をスパッタ法により成膜した。続いて、アルミニウムターゲットを用意して、該タンタル窒化シリコン膜上に配線層１０の材料であるアルミニウム膜をスパッタ法により連続成膜した。次に、ポジ型の有機樹脂（商品名：ＩＰ５７００、東京応化工業（株）製）からなるレジストをスピンコート法により塗布した後、露光、現像を行って露光部のレジストを部分的に除去した。その後、ドライエッチング法を用いて、タンタル窒化シリコン膜およびアルミニウム膜を選択的にエッチングした。その後、レジストを除去した。次に、エネルギー発生素子８および配線層１０上に窒化シリコンを主原料とする絶縁層２２を化学気相成長法で成膜した。さらに、絶縁層２２上に、ポジ型の有機樹脂（商品名：ＩＰ５７００、東京応化工業（株）製）からなるレジストをスピンコート法により塗布した後、露光、現像を行って露光部のレジストを部分的に除去した。その後、ドライエッチングすることで絶縁層２２を選択除去した。これにより、図２（ｃ−２）に示すように、絶縁層２２の一部が除去されて配線層１０の一部が露出した構造を設けた。
次に、図２（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、前記露出した配線層１０上に電極パッド３を形成した。まず、チタンタングステンおよび金をスパッタ法により成膜し、その上にポジ型の有機樹脂（商品名：ＩＰ５７００、東京応化工業（株）製）からなるレジストをスピンコート法で塗布した。フォトリソグラフィ法を用いてレジストを選択的に除去して金の層を露出させた後、金を含むめっき液中にて電解めっき処理を行った。その後、レジスト、金およびチタンタングステン層を除去することで、電極パッド３を形成した。
次に、図２（ｅ−１）および（ｅ−２）に示すように、基板４の他方の面上の、絶縁層２２を含む最表層上に、型材１２および流路部材７を含む積層構造体を形成した。まず、ポジ型感光性樹脂材料（商品名：ＯＤＵＲ、東京応化工業（株）製）をスピンコート法により塗布し、露光、現像して、厚み１４μｍの型材１２を形成した。次に、ネガ型感光性樹脂材料（ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学（株）製））をスピンコート法により塗布し、露光、現像することで、型材１２の上部において厚み２５μｍの流路部材７を形成した。続いて、フォトリソグラフィ法を用いて流路部材７を露光・現像することにより、流路部材７に吐出口６を形成した。
次に、図２（ｆ−１）および（ｆ−２）に示すように、基板４の一方の面上に、第１の保護層１の剥離領域１１を少なくとも被覆するように、金を析出金属とした無電解めっき法により第２の保護層２を形成した。この時、第１の保護層１の剥離領域では、該剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成された。一方、該剥離領域以外の第１の保護層１上には、第２の保護層２は形成されなかった。
次に、図２（ｇ−１）および（ｇ−２）に示すように、第１の保護層１および／または第２の保護層２の一部を除去した後、基板４の一方の面から基板４の他方の面に通じる供給口５を形成した。まず、スピンコートにより環化ゴムからなるレジストを塗布し、流路部材７や電極パッド３を被覆した（不図示）。次に、レーザアブレーションを用いて、第１の保護層１および／または第２の保護層２を貫通し、基板４内に留まるレーザ孔を形成した。また、該レーザ孔を形成した領域の周囲に、第１の保護層１および／または第２の保護層２を少なくとも貫通するレーザパターンをレーザアブレーションにより形成した。その後、基板４をアルカリ性エッチャントに浸漬し、該レーザ孔および該レーザパターンにおいて露出したシリコンから異方性エッチングを進行させた。これにより、シリコン（１１１）面を含む形状を有する供給口５を形成した。
次に、ＣＦ4、Ｏ2およびＮ2を含むガス雰囲気でドライエッチング処理を行うことにより、供給口５の上方を覆う絶縁層２２を除去した。その後、前述の工程で設けたレジストをウエット処理により除去した。続いて、ＵＶ照射とウエット処理により型材１２を除去することで、流路９を形成した。以上により、図２（ｈ−１）および（ｈ−２）に示す液体吐出ヘッドを完成させた。
本実施例に係る方法により製造された液体吐出ヘッドは、第１の保護層１および第２の保護層２の存在によって、基板４に供給口５以外の空隙は生じず、各保護層の欠落に由来する供給口５の形状拡大も生じなかった。これにより、基板４の剛性を確保でき、外部ユニットとの接着性を保持できるため、品質の安定した液体吐出ヘッドを供給することができた。
（実施例２）
以下、図３を参照して、本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
以下、図３を参照して、本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
まず、図３（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、実施例１と同様にして、シリコン（１００）面を有する基板４を用意し、基板４の一方の（１００）面上に第１の保護層１を形成し、基板４の他方の（１００）面上に絶縁層２１を形成した。
次に、図３（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、実施例１と同様にして、絶縁層２１を部分的に除去した構造を形成した。
次に、図３（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、実施例１と同様にして、絶縁層２１上にエネルギー発生素子８、配線層１０および絶縁層２２を含む積層構造を形成した。
次に、図３（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、第一の実施形態と同様にして、絶縁層２２を含む最表層上に、型材１２および流路部材７を含む積層構造体を形成した。
次に、図３（ｅ−１）および（ｅ−２）に示すように、金を析出金属とした無電解めっき法により、前記露出した配線層１０上に電極パッド３を形成すると共に、基板４の一方の面上に、第１の保護層１の剥離領域１１を少なくとも被覆するように、第２の保護層２を形成した。この時、第１の保護層１の剥離領域では、該剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成された。一方、該剥離領域以外の第１の保護層１上には、第２の保護層２は形成されなかった。また、配線層１０が露出した領域では配線層１０を起点に金が成長し、配線層１０上およびその周囲の絶縁層２２を覆うように電極パッド３が形成された。一方、絶縁層２２を起点とした金成長は生じなかった。
次に、図３（ｆ−１）および（ｆ−２）に示すように、実施例１と同様にして、第１の保護層１および／または第２の保護層２の一部を除去した後、基板４の一方の面から基板４の他方の面に通じる供給口５を形成した。
その後、実施例１と同様にして、図３（ｇ−１）および（ｇ−２）に示す液体吐出ヘッドを完成させた。
本実施例に係る方法により製造された液体吐出ヘッドは、第１の保護層１および第２の保護層２の存在によって、基板４に供給口５以外の空隙は生じず、各保護層の欠落に由来する供給口５の形状拡大も生じなかった。これにより、基板４の剛性を確保でき、外部ユニットとの接着性を保持できるため、品質の安定した液体吐出ヘッドを供給することができた。また、電極パッド３を形成する際に第２の保護層２も同時に形成したため、簡素な方法で液体吐出ヘッドを製造することができた。
（実施例３）
第１の保護層１の形成において、真空成膜法によりニッケルを含む第１の保護層１を形成した以外は、実施例２と同様に液体吐出ヘッドを完成させた。なお、電極パッド３および第２の保護層２の形成において、第１の保護層１の剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成されると同時に、該剥離領域以外の第１の保護層１上でも第２の保護層２が同様に形成された。
第１の保護層１の形成において、真空成膜法によりニッケルを含む第１の保護層１を形成した以外は、実施例２と同様に液体吐出ヘッドを完成させた。なお、電極パッド３および第２の保護層２の形成において、第１の保護層１の剥離領域を被覆するように第２の保護層２が形成されると同時に、該剥離領域以外の第１の保護層１上でも第２の保護層２が同様に形成された。
本実施例に係る方法により製造された液体吐出ヘッドは、第１の保護層１および第２の保護層２の存在によって、基板４に供給口５以外の空隙は生じず、各保護層の欠落に由来する供給口５の形状拡大も生じなかった。これにより、基板４の剛性を確保でき、外部ユニットとの接着性を保持できるため、品質の安定した液体吐出ヘッドを供給することができた。また、電極パッド３を形成する際に第２の保護層２も同時に形成したため、簡素な方法で液体吐出ヘッドを製造することができた。
１ 第１の保護層
２ 第２の保護層
３ 電極パッド
４ 基板
５ 供給口
６ 吐出口
７ 流路部材
８ エネルギー発生素子
９ 流路
１０ 配線層
１３ 液体吐出ヘッド用基板
２１ 絶縁層
２２ 絶縁層
２ 第２の保護層
３ 電極パッド
４ 基板
５ 供給口
６ 吐出口
７ 流路部材
８ エネルギー発生素子
９ 流路
１０ 配線層
１３ 液体吐出ヘッド用基板
２１ 絶縁層
２２ 絶縁層
Claims (10)
- 基板と、該基板の一方の面上に設けられた保護層と、該基板の他方の面上に設けられた配線層と、該配線層上に設けられた絶縁層および電極パッドと、該基板の一方の面と他方の面とを連通するように設けられた供給口と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）基板の一方の面上に、第１の保護層を形成する工程と、
（２）基板の他方の面上に、配線層を形成する工程と、
（３）前記配線層上に絶縁層を形成した後、該絶縁層の一部を除去して該配線層の一部を露出させる工程と、
（４）前記露出した配線層上に電極パッドを形成する工程と、
（５）前記基板の他方の面上に、流路部材を形成する工程と、
（６）前記流路部材を形成した後、前記基板の一方の面上に第２の保護層を形成する工程と、
（７）前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部を除去した後、前記基板の一方の面から前記基板の他方の面に通じる供給口を形成する工程と、
を含む液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第２の保護層の形成工程が、無電解めっき法による１層以上の金属層の形成を含む請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護層の形成工程が、真空成膜法による１層以上の絶縁層または金属層の形成を含む請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記電極パッドの形成工程が、前記流路部材の形成後であって、前記第２の保護層の形成と同一工程として行われる請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記電極パッドおよび前記第２の保護層の形成が、無電解めっき法により行われる請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第２の保護層が、ニッケルおよび金の少なくとも一方を含有する請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護層が、酸化シリコン、窒化シリコン、ニッケルおよび金からなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第２の保護層が、前記第１の保護層の形成から前記流路部材の形成までの間に生じた第１の保護層の剥離領域を、少なくとも被覆するように形成される請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部の除去が、レーザアブレーションにより行われる請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護層および／または前記第２の保護層の一部の除去が、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により行われる請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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