(57)【要約】【課題】  異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】  流路形成基板上に圧電素子を形成すると共に連通部となる領域の振動板を除去して振動板除去部を形成する工程と、少なくとも振動板除去部に対向する領域を覆って絶縁膜を形成すると共に絶縁膜に貫通孔を形成する工程と、流路形成基板上に密着層を介して金属層を形成して貫通孔を封止すると共に密着層及び金属層をパターニングしてリード電極を形成する工程と、リザーバ形成基板を流路形成基板に接合する工程と、流路形成基板をウェットエッチングして連通部を形成する工程と、貫通孔に対応する領域の密着層及び金属層をウェットエッチングにより除去する工程と、庇部をドライエッチングにより除去してリザーバを形成する工程と、リザーバを含む流路の内面に保護膜を形成する工程とを具備する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側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すると共に前記連通部となる領域の前記振動板を除去して当該連通部よりも開口面積の大きい振動板除去部を形成する工程と、少なくとも前記振動板除去部に対応する領域に前記流路形成基板とはエッチングの選択性を有する材料からなる絶縁膜を形成すると共に該絶縁膜をパターニングして前記連通部となる領域内に貫通孔を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の表面に密着層を介して金属層を形成し前記密着層及び前記金属層で前記貫通孔を封止すると共に前記圧電素子に対応する領域の前記密着層及び前記金属層をパターニング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工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接合する工程と、前記流路形成基板をその他方面側から前記絶縁膜及び前記密着層が露出するまでウェットエッチングして少なくとも前記連通部を形成する工程と、前記貫通孔に対応する領域の前記密着層及び前記金属層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記連通部内に張り出した前記絶縁膜及び前記密着層からなる庇部をドライエッチングにより除去して前記リザーバを形成する工程と、前記リザーバを含む流路の内面に耐液体性を有する材料からなる保護膜を形成する工程とを具備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】
請求項１において、前記絶縁膜の材料として、窒化シリコンを用いることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記保護膜をＣＶＤ法によって形成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４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記金属層の主材料として、金、アルミニウム又は銅を用い、且つ当該密着層の材料として、チタン、チタンタングステン化合物、ニッケル、クロム又はニッケルクロム化合物を用いることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記保護膜の材料として、酸化タンタルを用いることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、該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、密着層及び金属層からなり前記圧電素子から引き出されるリード電極と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合され前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備し、
前記連通部の開口周縁に前記振動板が除去された振動板除去部を有すると共に、前記流路形成基板とはエッチングの選択性を有する材料からなる絶縁膜及び前記リード電極とは不連続の前記密着層及び前記金属層が少なくとも前記振動板除去部を覆って積層され、前記連通部と前記リザーバ部とが前記絶縁膜及び前記密着層及び前記金属層を貫通して設けられた貫通部によって連通して前記リザーバが形成されており、且つ少なくとも前記リザーバの内面には耐液体性を有する材料からなる保護膜が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッドに関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法及びインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
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とこの圧力発生室に連通する連通部と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、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ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部と連通部とを連通させてリザーバを形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、振動板及び積層膜の連通部（リザーバ部）に対向する部分を機械的に打ち抜いて貫通部を形成してリザーバ部と連通部とを連通させている。
【０００３】
しかしながら、このように機械的な加工で貫通部を形成すると、加工カス等の異物が生じ、圧力発生室などの流路内にこの異物が入り込み、吐出不良等の原因となるという問題がある。なお、貫通部を形成後、例えば、洗浄等を行うことで、加工カス等の異物はある程度除去することはできるが完全に除去するのは難しい。また、貫通部を機械的に加工すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生し、この亀裂が生じることによっても吐出不良が発生するという問題がある。すなわち、亀裂が発生した状態でインクを充填してノズル開口から吐出させると、亀裂部分から破片が脱落し、この破片がノズル開口に詰まり吐出不良が発生するという問題がある。
【０００４】
上述した特許文献１には、このような問題を解決するために、樹脂材料からなる被覆膜によって積層膜を固定して異物の発生を防止した構造が開示されている。この構造を採用することで、異物の発生はある程度抑えられるかもしれないが、異物による吐出不良を完全に防止することは難しい。
【０００５】
また、このように形成されたリザーバ等の流路内には、流路形成基板等がインクによって浸食されるのを防止するために、一般的に、耐インク性を有する材料からなる保護膜が形成される。上述した被覆膜を設けた構造においてこのような保護膜を形成した場合、被覆膜上にも保護膜が形成される。そして、この樹脂材料からなる被覆膜上に形成された保護膜は樹脂材料に対する密着性が良くないため、剥がれ落ちやすく、剥がれ落ちた保護膜によってノズル詰まり等が発生してしまう虞がある。
【０００６】
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なく、勿論、インク以外の液体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。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１５９８０１号公報（第７〜８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１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と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側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すると共に前記連通部となる領域の前記振動板を除去して当該連通部よりも開口面積の大きい振動板除去部を形成する工程と、少なくとも前記振動板除去部に対応する領域に前記流路形成基板とはエッチングの選択性を有する材料からなる絶縁膜を形成すると共に該絶縁膜をパターニングして前記連通部となる領域内に貫通孔を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の表面に密着層を介して金属層を形成し前記密着層及び前記金属層で前記貫通孔を封止すると共に前記圧電素子に対応する領域の前記密着層及び前記金属層をパターニング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工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接合する工程と、前記流路形成基板をその他方面側から前記絶縁膜及び前記密着層が露出するまでウェットエッチングして少なくとも前記連通部を形成する工程と、前記貫通孔に対応する領域の前記密着層及び前記金属層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記連通部内に張り出した前記絶縁膜及び前記密着層からなる庇部をドライエッチングにより除去して前記リザーバを形成する工程と、前記リザーバを含む流路の内面に耐液体性を有する材料からなる保護膜を形成する工程とを具備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１の態様では、リザーバを形成する際に、加工カス等の異物が発生することがないため、加工カス等によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。また、流路形成基板をエッチングする際のエッチング液が、貫通孔を介してリザーバ形成基板側に回り込むのを防止でき、エッチング液によるリザーバ形成基板の損傷等も防止できる。さらに、連通部内の絶縁膜及び密着層を除去することでリザーバ内に保護膜を良好に形成することができ、ヘッドの耐久性を向上することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記絶縁膜の材料として、窒化シリコンを用い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２の態様では、絶縁膜を所定の材料で形成することで、流路形成基板をエッチングして圧力発生室及び連通部等を形成する際のエッチングストップ層として機能させることができる。また、連通部内に張り出した絶縁膜を密着層と共にドライエッチングによって比較的容易に除去することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記保護膜をＣＶＤ法によって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３の態様では、圧力発生室、リザーバ等の流路内に、保護膜を比較的容易且つ良好に形成することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記金属層の主材料として、金、アルミニウム又は銅を用い、且つ当該密着層の材料として、チタン、チタンタングステン化合物、ニッケル、クロム又はニッケルクロム化合物を用い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４の態様では、リード電極が良好に形成される。また、密着層及び金属層によって貫通孔を確実に封止することができ且つウェットエッチングによって比較的容易に除去することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記保護膜の材料として、酸化タンタルを用い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、圧力発生室、連通部等の流路の内面が、供給された液体によって浸食されるのを確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の第６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と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、該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、密着層及び金属層からなり前記圧電素子から引き出されるリード電極と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合され前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備し、前記連通部の開口周縁に前記振動板が除去された振動板除去部を有すると共に、前記流路形成基板とはエッチングの選択性を有する材料からなる絶縁膜及び前記リード電極とは不連続の前記密着層及び前記金属層が少なくとも前記振動板除去部を覆って積層され、前記連通部と前記リザーバ部とが前記絶縁膜及び前記密着層及び前記金属層を貫通して設けられた貫通部によって連通して前記リザーバが形成されており、且つ少なくとも前記リザーバの内面には耐液体性を有する材料からなる保護膜が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第６の態様では、リザーバを形成する際の加工カス等の異物によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。また、リザーバ内に保護膜が良好に形成され、保護膜の脱落等の虞がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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、耐インク性を有する材料、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の酸化タンタルからなる保護膜が、例えば、５０ｎｍ程度の厚さで設けられている。なお、ここでいう耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性のことである。また、本実施形態では、流路形成基板１０の圧力発生室１２等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。
【００１８】
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）等を用いてもよい。
【００１９】
また、流路形成基板１０の開口面側には、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等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又はステンレス鋼などからなる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、本実施形態では、連通部１３の周縁部に対応する領域に、弾性膜５０及び絶縁体膜５１、すなわち振動板が除去された振動板除去部５２が設けられている。また、振動板除去部５２には、この振動板除去部５２と共に弾性膜５０及び絶縁体膜５１の端部を覆って絶縁膜５３が形成されており、さらにこの絶縁膜５３上には、リード電極９０と同一の層からなるがリード電極９０とは不連続の密着層９１及び金属層９２が残されている。
【００２３】
さらに、このような流路形成基板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が接着剤３５によって接着されている。そして、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、上述した絶縁膜５３、密着層９１及び金属層９２を貫通して形成された貫通部５４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。そして、本実施形態では、リザーバ１００を構成するリザーバ部３１及び貫通部５４の内壁面にも、連通部１３から連続して保護膜１５が形成されている。そして、本実施形態では、連通部１３とリザーバ部３１とを絶縁膜５３、密着層９１及び金属層９２を貫通する貫通部５４を介して連通させてリザーバ１００を形成するようにしたので、リザーバ１００の内壁面に保護膜１５が良好に形成される。なお、この点については、詳しく後述する。
【００２４】
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。
【００２５】
また、リザーバ形成基板３０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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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７を参照して説明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図であり、図６及び図７は、リザーバ近傍の拡大断面図である。
【００２９】
まず、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５５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、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。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５５）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５５）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５１を形成する。
【００３１】
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３（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、振動板である絶縁体膜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１３が形成される領域に振動板除去部５２を形成する。
【００３２】
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）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、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（Ｓｃ１／３Ｔａ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に、全面に亘って絶縁膜５３を形成し、絶縁膜５３を所定形状にパターニングする。すなわち、圧電素子３００に対向する領域の絶縁膜５３を除去して振動板除去部５２に対応する領域のみに絶縁膜５３を残し、また振動板除去部５２に対応する領域内に、後述する工程で形成される連通部１３の開口よりも開口面積の狭い貫通孔５６を形成する。
【００３５】
ここで、この絶縁膜５３は、後述する工程で連通部１３等をエッチングによって形成する際に、エッチングストップ層としての役割を果たす。このため、絶縁膜５３の材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）等、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０とはエッチングの選択性を有する材料からなる。なお、絶縁膜５３の材料は、勿論、窒化シリコン（ＳｉＮ）に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）等であってもよい。
【００３６】
なお、この絶縁膜５３は、圧電素子３００に対向する領域にも残しておいてもよいが、圧電素子３００の変位量が低下する虞があるため除去しておくことが望ましい。また、圧電素子３００に対向する領域に絶縁膜５３を残す場合には、以下の工程で形成されるリード電極９０と圧電素子３００との接続部となるコンタクトホールを絶縁膜５３に形成しておく必要がある。
【００３７】
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を形成する。このとき、絶縁膜５３に形成された貫通孔５６は、密着層９１及び金属層９２によって封止される。そして、この金属層９２上に、例えば、レジスト等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。なお、貫通孔５６に対応する領域、すなわち、絶縁膜５３上の密着層９１及び金属層９２は、リード電極９０とは不連続となるように残しておく。
【００３８】
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）又は銅（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）又はニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）等が挙げられ、本実施形態ではチタンタングステン化合物（ＴｉＷ）を用いている。
【００３９】
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等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、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコンウェハであり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を接合す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になる。
【００４０】
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することにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さとする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ１１０を、約７０μｍの厚さとなるように加工した。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、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５７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５７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。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）水溶液等のエッチング液によって弾性膜５０、絶縁膜５３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。
【００４１】
このとき、流路形成基板用ウェハ１１０の表面、すなわち、絶縁膜５３に形成された貫通孔５６は、密着層９１及び金属層９２によって封止されているため、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、断線等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。
【００４２】
なお、このような圧力発生室１２等を形成する際、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）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、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等の不良をより確実に防止することができる。
【００４３】
次に、図６（ａ）に示すように、絶縁膜５３に設けられた貫通孔５６に対向する領域の密着層９１を連通部１３側からウェットエッチングすることにより除去して金属層９２を露出させる。そして、図６（ｂ）に示すように、露出した金属層９２を、連通部１３側からさらにウェットエッチングすることによって除去する。なお、このように密着層９１及び金属層９２をウェットエッチングによって除去する場合、これら密着層９１及び金属層９２は厚さ方向だけでなく面方向にもエッチング（サイドエッチング）される。このため、密着層９１及び金属層９２をウェットエッチングにより除去すると、これら密着層９１及び金属層９２の端部は、絶縁膜５３の端部、すなわち貫通孔５６の縁部よりも外側に位置することになる。また、各層のサイドエッチングの量は、エッチング時間によって決まるため、密着層９１よりも厚さが厚くエッチング時間の長い金属層９２の端部は、密着層９１の端部よりもさらに外側、本実施形態では、リザーバ部３１の端面よりも外側に位置することになる。
【００４４】
このように、密着層９１及び金属層９２をウェットエッチングにより除去すると、これら密着層９１及び金属層９２がサイドサイドエッチングされることで、連通部内に絶縁膜５３及び密着層９１が張り出した庇部５８が形成される。
【００４５】
次に、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜５７を除去すると共に、連通部１３内に張り出した庇部５８を、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスを用いた反応性ドライエッチングによって除去し、絶縁膜５３、密着層９１及び金属層９２を貫通する貫通部５４を形成する。このとき、本実施形態では庇部５８を構成する絶縁膜５３が窒化シリコンからなり密着層９１がチタンタングステンからなるため、これら絶縁膜５３及び密着層９１からなる庇部５８を反応性ドライエッチングによって同時に比較的容易に除去することができる。なお、マスク膜５７は、除去せずに残しておいてもよい。
【００４６】
このように貫通部５４を介して連通部１３とリザーバ部３１とを連通させてリザーバ１００を形成した後は、図７（ｂ）に示すように、例えば、圧力発生室１２、リザーバ１００等の流路の内面に、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、上述した工程で、リザーバ１００（連通部１３）内に張り出していた庇部５８が除去されているため、リザーバ１００の内面に保護膜１５を比較的均一な厚さで良好に形成することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
以上説明したように、本発明では、連通部１３に対向する領域に、例えば、窒化シリコンからなる絶縁膜５３を設け、この絶縁膜５３に形成した貫通孔５６を介して密着層９１及び金属層９２をウェットエッチングにより除去するようにした。これにより、連通部１３に対向する領域に張り出して形成される庇部５８、すなわち、絶縁膜５３及び密着層９１をドライエッチングによって容易に除去することができる。そして、庇部５８を除去することでリザーバ１００の内面に保護膜１５を均一な厚さで良好に形成することができ、ヘッドの耐久性を著しく向上させることができる。
【００４９】
なお、例えば、図８（ａ）に示すように、絶縁膜５３を設けずに二酸化シリコンからなる弾性膜５０に連通部１３よりも開口面積の狭い貫通孔５０６を設け、この弾性膜５０の貫通孔５０６を介して密着層９１及び金属層９２をエッチングにより除去することはできる。しかしながら、このような方法で密着層９１及び金属層９２を除去した場合、連通部１３に対向する領域に二酸化シリコンからなる弾性膜５０と密着層９１とが張り出した庇部５０８が形成されることになる。そして、この庇部５０８は、厚さ１．０μｍと比較的厚みが厚い弾性膜５０が含まれるため反応性ドライエッチングによって容易に除去することができず、図８（ｂ）に示すように、庇部５０８を残した状態でリザーバ１００（連通部１３及びリザーバ部３１）の内面に保護膜１５を形成しなければならない。そして、このような庇部５０８と接着剤３５との隙間は非常に狭いため、金属層９２の端面付近には保護膜１５が形成されず、この部分から金属層９２がリザーバに供給された液体、すなわちインクによって浸食され、庇部５０８が脱落し、ノズル詰まりになる虞がある。
【００５０】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。また、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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す拡大断面図である。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す拡大断面図である。
【図８】従来技術に係る製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  １５  保護膜、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  リザーバ形成基板、  ３１  リザーバ部、  ３２  圧電素子保持部、  ３５  接着剤、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ５１  絶縁体膜、  ５２  振動板除去部、  ５３  絶縁膜、  ５４  貫通部、  ５６  貫通孔、  ５８  庇部、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  ９１  密着層、  ９２  金属層、  １００  リザーバ、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １３０  リザーバ形成基板用ウェハ、  ３００  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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