(57)【要約】      （修正有）【課題】液体吐出ヘッドを製造するあたり、貼り合わせ工程無しで製造し歩留まりを向上し生産性を高める。【解決手段】液体の吐出口に連通する液体の流路を基板上に備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、基板４０１上に第１の導電層４０４を形成する工程と、前記基板上に流路のパターン状に型材４０５を形成する工程と、前記第１の導電層に接触しない様に、前記型材上に第２の導電層４０６を形成する工程と、前記第1の導電層及び前記第２の導電層を利用して、メッキ処理による金属膜を前記型材の周囲に形成する工程と、前記型材を除去して前記流路を形成する工程と、を有する。【選択図】図４
2006069203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の吐出口に連通する液体の流路を基板上に備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板上に第１の導電層を形成する工程と、
前記基板上に前記流路のパターン状に型材を形成する工程と、
前記第１の導電層に接触しない様に、前記型材上に第２の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層及び前記第２の導電層を利用して、メッキ処理による金属膜を前記型材の周囲に形成する工程と、
前記型材を除去して前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第２の導電層の面積が、前記型材の上面の面積以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記メッキ処理を行う前に、前記型材の上に前記吐出口のパターン状に第２の型材を形成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の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜の最上面から前記基板の上面までの高さが、前記第２の型材の高さより低いことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記金属膜が多層構造であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記多層構造の前記金属膜の最上層が撥液層であ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。
【請求項７】
前記撥液層がフッ素樹脂を含んだニッケルであることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記型材が感光性樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記感光性樹脂がポジ型であることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の型材は、前記基板側の断面積より上面側の断面積が小さいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記金属膜を前記型材の周囲に形成する工程と前記型材を除去して前記流路を形成する工程との間に、前記基板の裏面側から前記基板の中央部分を除去する工程を更に有する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記基板の中央部分を除去する工程は、結晶軸異方性エッチングによって行う請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記流路に連通する液体供給口を前記基板に形成する工程を更に有する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に外部からエネルギーを加えることによって所望の液体を吐出する液体吐出ヘッドは転写ローラーなどによる接触なしに所望の液体を吐出対象に与えることが可能なので様々な用途に使われている。中でもインクジェット記録装置は、印字性能が良く、低コストなので広く利用されるようになっている。
【０００３】
インクジェット記録装置のヘッドは、液体を液室に形成された吐出口から吐出させるための手段として、熱エネルギーによりインクに気泡を発生させ生じた圧力波によりインク滴を吐出させるもの、静電気力によりインク滴を吸引吐出させるものおよび圧電素子のような振動子による圧力波を利用したもの等様々な方式がある。インクジェットヘッドは、圧力発生室となる液室と液室と連通し吐出口となる貫通口、前述の吐出手段などを構成に含んでいる。
【０００４】
液室や貫通口などの流路構造体を形成する方法には、
（１）基板にフォトリソプロセス・レーザー加工などで液室や貫通口を形成する方法
（２）金型を用いたプラスチックの射出成形による方法
（３）液室と貫通口の型材となるパターンを形成し型材の周囲に、樹脂を形成するあるいはメッキ処理により金属を形成する方法
などが挙げられる。
（１）の方法は、吐出手段を形成した他の基板に貼り合わせる工程が含まれる。貼り合わせには、熱による溶融による融接、熱と加重による拡散接合を利用した圧接、ろう材を利用したろう接および接着剤を利用した接着などが挙げられる。
【０００５】
融接・圧接については熱や加重をかけるので、デバイスが高精細・高密度化した場合液室間の隔壁が壊れる場合があるという問題があった。またろう接や接着については、接着剤やろう材量の制御が非常に難しく、接着剤やろう材の液室内へのはみ出しや接着剤やろう材不足による液室の未密封が発生する場合があった。
【０００６】
これらの問題により歩留まりの低下を招いていた。また接着剤の場合、液室で発生した圧力を緩和してしまうという場合が有るという問題もあった。また接合時に位置合わせが必要であるが、非常に困難であり量産性に欠けるという点にも問題があった。
（２）の方法は、プラスチック材料は一般に機械特性の条件から選択範囲が狭く使用される材料により機械加工精度や加工条件がほぼ決まってしまうという問題があった。また機械的特性が低く、液室で発生した圧力を緩和してしまうあるいはＢＪ（バブルジェット）方式のように発生圧力が高い場合は変形してしまう場合があるという問題があった。
（３）の方法は、プラスチック材料と同様に機械的特性が低く、発生圧力の緩和や発生圧力による変形が生じてしまう場合があった。
【０００７】
更に、型材の周囲に、メッキ処理により金属を形成する方法としては下記のような例が挙げられるがそれぞれに問題点がある。
【０００８】
特開平１１−１１５１８２号公報では、電鋳法によるＮｉ材からなる一体式のノズルおよび液室を形成する工程と、液室にＣｕからなる犠牲層を形成する工程、振動板を形成する工程、Ｃｕからなる犠牲層を溶解する工程からなる製造方法が提案されている。この場合、吐出手段が形成された基板に貼り合わせる必要がある。貼り合わせる際に接着剤を使用するので、精度の高い位置合わせを困難にしている。また犠牲層として形成したＣｕはＮｉと合金化してしまいＣｕのみを除去するのが困難になる場合がある。
【０００９】
一方、特開平８−１４２３３９号公報やＪａｅ−Ｄｕｋ  Ｌｅｅ，”Ａ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｋｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｎｏｚｚｌｅ  Ｐｌａｔｅ  ａｎｄ  Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｉｎｋ  Ｆｅｅｄ  Ｈｏｌｅ，”，Ｊ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｏｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓ．，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．３，Ｓｅｐ１９９９，２２９−２３６では、ノズル板、側壁を一体で形成する方法が挙げられている。
【００１０】
特開平８−１４２３３９号公報（図３（ａ）参照）では、第１の溶解可能樹脂３０１および第２の溶解可能樹脂３０２より型材を形成し、その後導電性層３０３を全面に形成した後に電鋳法によって所定の膜厚の金属膜３０４を形成し、最後に型材を除去することで流路構造体を形成している。
【００１１】
またＪａｅ−Ｄｕｋ  Ｌｅｅ等（図３（ｂ）参照）では、導電性層３１１を形成した基板に溶解可能性樹脂３１２による型材を形成し、電鋳法によって所定の膜厚の金属膜３１３を形成し、最後に型材を除去することで流路構造体を形成している（Ｊａｅ−Ｄｕｋ  Ｌｅｅ，”Ａ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｋｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｎｏｚｚｌｅ  Ｐｌａｔｅ  ａｎｄ  Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｉｎｋ  Ｆｅｅｄ  Ｈｏｌｅ，”、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｏｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓ．，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．３，Ｓｅｐ１９９９，ｐ２２９−２３６）。
【００１２】
特開平８−１４２３３９号公報やＪａｅ−Ｄｕｋ  Ｌｅｅ等によって開示された流路構造体の製造方法は、液室および液室から液体が吐出する吐出口となるパターンを溶解可能な樹脂で一体形成しその後パターン周囲にメッキ層を形成することで流路構造体を形成するものである。基板上に直接液室を形成できるので貼り合わせの工程は含まれない。
【００１３】
この結果、貼り合わせによる課題は解決するが、特開平８−１４２３３９号公報の場合、パターン上に形成するメッキシード層が吐出口となるパターンの壁面に形成されると吐出口がメッキ層により閉塞されてしまうので少なくとも吐出口となるパターンの壁面にはメッキのシード層が形成されないように製造することが必要となる。
【００１４】
異方性のある金属膜の形成方法は、蒸着法・スパッター法等があるが、メッキのシード層がパターン側面に成長することを防止するためには、吐出口となるパターンは、少なくともテーパーがない（第２の溶解可能性樹脂による型材の上面と下面の面積が等しい）形状であることが必要で、逆テーパー（第２の溶解可能性樹脂による型材の上面より下面の面積が小さい）形状であることがより好ましい。
【００１５】
吐出口となるパターンを逆テーパー形状とすると、液室に形成される吐出口の形状も逆テーパー形状となり、吐出された液体の着弾精度が貼りあわせ法を用いた場合よりも下がってしまうという問題がある。
【００１６】
また、Ｊａｅ−Ｄｕｋ  Ｌｅｅ等の場合、液室および液室から液体が吐出する吐出口となるパターンを溶解可能な樹脂で一体形成しその後、基板上に形成されたメッキのシード層からメッキを成長させるため、吐出口の断面形状の角が丸まってしまい着弾精度が貼りあわせ法を用いた場合よりも下がってしまうという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−１１５１８２号公報
【特許文献２】特開平８−１４２３３９号公報特開平８−１４２３３９号公報
【非特許文献１】Ｊａｅ−Ｄｕｋ  Ｌｅｅ，”Ａ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｋｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｎｏｚｚｌｅ  Ｐｌａｔｅ  ａｎｄ  Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｉｎｋ  Ｆｅｅｄ  Ｈｏｌｅ，”、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｏｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓ．，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．３，Ｓｅｐ１９９９，２２９−２３６
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は前述した様な事情に鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドを製造するにあたり、貼り合わせ工程無しで製造し歩留まりを向上し生産性を高めることを目的としている。
【００１８】
更に、製造したヘッドで液体を吐出する際に、液室の変形等の原因で発生圧力が低減しない、吐出精度の高いノズルを作成することを目的としている。
本発明は、液体の吐出口に連通する液体の流路を基板上に備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、前記基板上に第１の導電層を形成する工程と、前記基板上に前記流路のパターン状に型材を形成する工程と、前記第１の導電層に接触しない様に、前記型材上に第２の導電層を形成する工程と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層を利用して、メッキ処理による金属膜を前記型材の周囲に形成する工程と、前記型材を除去して前記流路を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１９】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、基板上にメッキのシード層となる第１の導電膜と一体形成された液室となる第１パターンおよび吐出口となる第２パターンとからなる流路パターンを形成し、その後、第１の導電膜をシード層としてメッキ層を流路パターンの外周囲に形成後、流路パターンを除去することで吐出口を持った液室（流路構造体）を基板上に形成する際、基板上に液室となる第１パターンを形成する溶解可能な第１の樹脂膜を形成後、第１の樹脂膜上にメッキのシード層となる第２の導電膜を形成し、更に導電膜上に吐出口となる第２パターンを形成する溶解可能な第２の樹脂膜を形成する、その後、第２の樹脂膜を第１の樹脂膜の液室となる領域を覆う第１のパターンを残して除去する。次に、第１のパターンをマスクに第２の導電層を除去する、その後、導電膜上の第２の樹脂膜の吐出口となる第２のパターンと導電膜の下層の液室となる第１のパターンを残して第１の樹脂膜とを除去することで流路パターンを形成するものである。
【００２０】
第１の導電膜をメッキのシード層として流路パターンの外周囲に電解メッキを施すと、メッキの初期段階では、第１のパターンの外周にメッキ層が形成され、メッキ層が第１のパターン上に形成された第２の導電膜に達すると、第２の導電膜上からもメッキ層が形成される。
【００２１】
流路パターンの外周囲にメッキによる金属層を形成する場合、少なくともメッキのシード層となる第１の導電膜と第２の導電膜および第１の樹脂膜と第２の樹脂膜とにはメッキ液に耐性のある材料を使うことが好ましい。
【００２２】
また、第１のパターン上の導電層は、第１のパターンを形成する溶解可能な樹脂層のパターンからはみだすことがないように形成されていることが好ましい。このために、第１のパターン上に形成される導電層の面積は第１のパターンの上面の面積と同じあるいは狭いことが好ましい。
【００２３】
第１のパターン上に形成されるメッキ層は、第２のパターンにより吐出口となる部分にはメッキ層が形成されない。吐出口の断面形状が角型を保たせるためには第１のパターン上に形成されるメッキ層が第２のパターンを越えないように形成することが好ましい。
【００２４】
溶解可能な第１の樹脂および第２の樹脂は感光性の樹脂であることが好ましく、ポジ型の感光性子樹脂であることがより好ましい。
【００２５】
更に、第２のパターンは、順テーパー形状であることが好ましい。
【００２６】
メッキ層は、多層構造であることが好ましく、メッキ層の最表面の層は撥水層であることが好ましく、フッ素樹脂を含んだニッケルであることがより好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、これらについて図面に基づき詳しく説明する。本発明は複数の液室と貫通口を備えた流路構造体を有する液体吐出ヘッドすべてに適応することができ、駆動方式に限定されない。
【００２８】
本発明の液体吐出ヘッドについて図面を用いて詳細に説明する。本発明の液体吐出ヘッドの構造を、図面を用いて説明する。
【００２９】
図１は、熱エネルギーを利用したバブルジェット方式の液体吐出ヘッドの模式的断面図で、液室１０３と液体吐出口となる貫通口１０２とを備えた流路構造体を有している。図１では、基板を貫通する開口部１０５から液体が液室１０３に供給され、供給された液体は、液室１０３内の基板１０１上に形成されたヒーター１０４で加熱されて発泡し、生じた圧力によって液体の吐出口となる貫通口１０２から吐出される。
【００３０】
液室の壁面は基板１０１上に形成された金属膜１０７および金属膜１０６に覆われている。液室１０３の上面を形成する金属膜は、金属膜１０８と金属膜１０６の積層構造となっている。
【００３１】
図２は、圧電素子を用いた液体吐出ヘッドの模式的断面図で、基板２０１に形成された圧電素子のバックキャビティーとなる基板を貫通する開口部２０６および液体の供給口となる基板を貫通する液体供給口２０９と、基板２０１上形成され、開口部２０６をバックキャビティーとする振動板２０２、圧電体薄膜２０３、上電極２０４および下電極２０５等からなる圧電素子部とを有し、圧電体薄膜上に形成された振動板の変形で生じた圧力によって液体供給口より液室２０７に供給された液体は吐出口２０８から吐出される。
【００３２】
次に、図１に示した熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドを用いて製造方法の概念を説明する。図４〜６は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの模式的工程断面図である。
【００３３】
以下、各工程を、図面を用いて説明する。
（１）基板４０１の表面に、ヒーターとなる発熱素子と基板とを絶縁する絶縁膜４０２ａを、裏面に、基板４０１を貫通する開口部を形成する際に所定の部分以外の基板がエッチングされることを防止するための保護膜４０２ｂを形成する。裏面に形成された保護膜４０２ｂの開口部に対応する部位の保護膜４０２ｂを除去する（図４（１）参照）。
【００３４】
ここで基板４０１は、シリコン基板やガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を形成しやすい点や酸化して良質な絶縁膜を形成しやすい点からシリコン基板を用いることが好ましい。
【００３５】
基板４０１がシリコン基板の場合、絶縁膜４０２ａ及び絶縁膜４０２ｂは、微細加工が容易なのでシリコン酸化（ＳｉＯ2）膜、窒化シリコン（ＳｉＮx）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等のシリコン系の絶縁膜が好ましい。
【００３６】
基板を貫通する開口部は、シリコン基板の場合、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）・ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ系エッチング液による異方性エッチングや、ＲＩＥ・ＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）などのドライエッチング、サンドブラストなどによる方法が可能であるが、微細加工が容易なのでアルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）を用いることが好ましく、一度に多数の基板の処理を行えるので、アルカリ系エッチング液をもちいた異方性エッチングを用いることがより好ましい。
【００３７】
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）を用いて基板４０１をエッチングする場合、シリコン酸化（ＳｉＯ2）膜、窒化シリコン（ＳｉＮx）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等のシリコン系の絶縁膜は、これらのエッチングに耐性があるので好ましく用いられる。
【００３８】
保護膜４０２ｂにシリコン系の絶縁膜を用いた場合、開口部に対応する保護膜４０２ｂは、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなるパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより除去することができる。
【００３９】
絶縁膜４０２ａおよび保護膜４０２ｂは、膜応力の調整や密着性の向上のため、例えば酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜のように２種以上の膜を積層した積層膜を使用しても良い。
（２）次に、絶縁膜４０２ａ上に発熱抵抗素子を形成する。発熱抵抗素子は、ヒーター４０３、電極および配線等を通常の半導体プロセスを用いて製造することができる。
【００４０】
発熱抵抗素子は、例えば、ＨｆＢ2、ＺｒＢ2、ＴａＮ2およびＴａＳｉ等の耐熱抵抗材上に、中間層（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等）を介して、電気良導体である金属からなる配線部（例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等）を上記中間層が露出するように積層して形成され、その露出した部分がヒーター４０３となる。また、吐出する液体による電食、酸化を防ぐための保護膜等が必要に応じてヒーターおよび電極上に形成される。図では、ヒーター４０３としてヒーター４０３の一部となる耐熱抵抗体のみを図示している。
【００４１】
例えば、耐熱抵抗材は、絶縁膜４０２ａ上にスパッター法を用いて、ＨｆＢ2からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより形成することができる（図４（２）参照）。
（３）次に、基板４０１上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）４０４を形成する。導電層４０４としてはＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を使用することができる。導電層４０４としては低抵抗なものが好ましく、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどを用いるのが好ましい。
【００４２】
尚、絶縁膜との密着性を向上させるためにバインダーメタルとしてＴｉとの積層構造にすることも可能である。
【００４３】
メッキにより液室の壁面を形成するので、導電層４０４は、液室の内部となる領域には形成されている必要がない。導電層４０４の液室の内部となる領域は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより導電層４０４をエッチング除去することで形成することができる（図４（３）参照）。
【００４４】
通常、ヒーター４０３上に保護膜となる絶縁膜が形成されているがこの説明では省略してある。
【００４５】
尚、導電層４０４は、メッキのシード膜となるので、導電層４０４の一箇所から電圧を供給することでメッキのシード層全体に電圧が供給されることが好ましいので、導電層４０４は、基板４０１上で不連続な部分がないようにすることが好ましい。
（４）次に、基板４０１上に、液室の形状を構成する第１のパターン４０９を形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜４０５を形成する。
【００４６】
所望の樹脂膜を用いて所望のパターンを得る方法として、印刷法やフォトリソグラフィー法等があるが、微細な形状を得るためには感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。
【００４７】
本工程において、後に除去することで液室となる第１パターンを形成する溶解可能樹脂４０５は、例えばスピン塗布法を用いて塗布した後乾燥することで形成される（図４（４）参照）。
（５）溶解可能な樹脂膜４０５上に導電層（第２の導電層）４０６を形成する。導電層としてはＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を使用することができる。基板上の導電層としては低抵抗で、メッキ液に耐性があるものが好ましく、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどのイオン化傾向の小さい材料が好適に用いられる。
【００４８】
この工程において、第２パターンを形成する領域の導電層をレーザーなどで除去しておいてもよい。後工程における型材除去時に貫通口を形成するのが容易になる（図４（５）参照）。
（６）後に除去することで液室の吐出口となる第２パターンを形成する溶解可能樹脂４０７を樹脂４０５と同様の樹脂を同様の方法で塗布し乾燥する（図４（６）参照）。
【００４９】
液室の吐出口はテーパー形状を持っていることが好ましく、ポジ型の感光性樹脂を用いることが好ましい。
（７）  第１パターン上の導電層をパターニングするために、第２パターンを形成する溶解可能樹脂を液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクに導電膜４０６を除去する（図５（１）参照）。
【００５０】
導電膜４０６がＰｔの場合はイオンミーリング法を、ＡｕおよびＡｇの場合はイオンミーリングあるいはウェットエッチング法を用いてエッチング除去することができる。
（８）次に、導電層４０６上に残った樹脂膜４０７に、吐出口となる第２のパターン４０８を形成するためにマスクを用いて露光する。
（９）その後、樹脂層４０５を露光した後、現像して吐出口となる４０８および液室を形成する樹脂層４０５と導電層４０６の積層膜からなる第１のパターン４０９を形成することで液室と吐出口とが一体形成された流路パターンが形成される（図５（２）参照）。
【００５１】
尚、液室で発生した吐出圧力を効率良く液体の吐出に変換するために、第２パターンは、順テーパー形状であることが好ましい。つまり第２パターン４０８の第１のパターン４０９側の面積より上面側の面積を小にすることが好ましい。この形状は、露光においてプロジェクション・アライナを使用した場合にはフォーカスをずらしたり、プロキシミティ・アライナを使用した場合にはフォトマスクと基板のギャップを広げたりすることで実現することができる。
【００５２】
また現像においてオーバーエッチングを行ったり、フォトマスクにグラデーションマスクを使用したり、レーザーによる露光を行うなどしても順テーパー形状にすることができる。
【００５３】
第１のパターン４０９上の導電層４０６は第１のパターン４０９の上面よりも小さい方が好ましい。第１のパターン４０９上の導電層４０６が第１のパターン４０９の上面よりも大きい場合には、第１のパターン４０９を覆うように導電層が垂れ下がってしまい（図１３参照）、垂れ下がった部分にしわなどが生じることがある。導電層４０６が第１のパターン４０９の上面よりも小さければ、メッキによる金属膜を均一に形成する上で有利である。ここで第１パターン上面とは、第１のパターン４０９を形成後の樹脂膜４０５の表面領域を指す。
（１０）導電膜４０４の液室の壁面を形成する領域のみが露出するようにフォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストからなるマスク４１０を形成する（図５（３）参照）
（１１）メッキ処理により液室・貫通口を覆うように導電膜４０４をメッキのシード膜として液室の壁面となる金属膜４１１を形成する（図５（４）参照）。
【００５４】
メッキの種類には電解メッキや無電解メッキなどがあり適時使い分けることができる。電解メッキは処理液が安価である点、廃液処理が簡易である点が有利である。無電解メッキはつき回りがよい点、均一な膜が形成できる点、メッキ皮膜が硬く耐摩耗性がある点で優れている。
【００５５】
メッキの種類としてはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなどの単金属メッキ、合金メッキ、ＰＴＦＥなどを析出させる複合メッキなどがあげられる。耐薬品性、強度、コストの点からＮｉを用いること好ましい。
【００５６】
また液体が貫通口周辺で濡れ拡がると、液体の吐出方向に乱れを生じるので、メッキ層の表面は撥水性であることが好ましい。このために、少なくとも金属膜４１１の最上面は、ＰＴＦＥなどを析出させる複合メッキを行い、撥液性を高めることが好ましい。また、添加剤を加えてメッキ処理を行うことで硬さや表面粗さを制御することもできる。
【００５７】
電解メッキ法で金属膜４１１を形成する場合、金属膜４１１が第１のパターン４０９の上面に形成されている導電膜４０６に達するまでは第１のパターン４０９の壁面に金属膜４１１が形成され、金属膜４１１が第１のパターン４０９の上面に形成された導電膜４０６に達すると、導電膜４０６とその外周囲に形成されている金属膜４１１上にメッキ膜となる金属膜４１１が形成される。
【００５８】
これに対し、無電解メッキを行った場合、金属膜４１１は第１パターン上面に達する達しないに関わらず、自己触媒作用のある金属が形成されている部分全体に金属膜が成膜されるという性質を持つ。
【００５９】
流路パターンの外周囲にメッキによる金属膜を形成する場合、例えば、
（１）単純に基板上の導電層から電解メッキ法を用いて金属膜を形成していく方法
（２）最初基板上の導電層から電解メッキにより金属膜を形成し、金属膜を適当な厚さ形成した後無電解メッキに切り替える方法
などを用いることができる。（１）の場合は工程が非常に簡素である。（２）の場合は第１パターン上に形成される金属膜の厚さを均一にすることができる。また電気メッキより無電解メッキの方が硬いというメリットがある。
【００６０】
メッキによる形成される金属膜は第２パターン４０８の上面を越えないことが好ましい。メッキによる金属膜が第２パターン４０８の上面を越えた場合、貫通口断面形状の角が丸まってしまい、着弾精度が下がってしまう。これを防ぐために研磨などの工程を行わなければならない。ここで第２パターン上面の高さとは、第２パターンを形成する溶解可能樹脂の塗布・乾燥を行った際の表面がパターニング後に残った領域から基板までの距離の最小値を指す。（１２）基板の裏面に形成された保護膜４０２ｂの開口部を介してアルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）法によるエッチングを利用して基板４０１をエッチング除去する。基板表面に形成された絶縁膜４０２ａは、このエッチングエッチング停止層の役割を果たし、絶縁膜４０２ａに達すると停止する。その後、絶縁膜４０２ａをドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いて除去することで溶媒により溶解可能な樹脂膜４０５が露出した開口部４１２が形成される。この開口部４１２は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの場合、液室への液体の供給口となる（図６（１）参照）。
【００６１】
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）法によるエッチングから基板表面を保護するために、後に除去可能な樹脂を基板表面に塗布したり、裏面側のみ処理可能な治具に基板を装着したりする（図示せず）。
（１３）最後に溶媒により溶解可能な樹脂膜からなる第１のパターン４０８および第２のパターン４０９を溶媒により溶解して取り除く。その後、液体の吐出口となる第２のパターン４０８が除去された後の開口部の底面に露出する導電層４０６を、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどで除去して吐出口４１３及び液室４１４を形成し、液体吐出ヘッドが完成する（図６（２）参照）。
【００６２】
図２の液室と貫通口を備えた流路構造体を有する圧電体薄膜素子をアクチュエータに持つ液体吐出ヘッドの場合も、ヒーターでなく圧電体薄膜素子を形成する点が異なるだけで、液室と貫通口を備えた流路構造体を製造する方法は上記と同様に製造できることは言うまでもない。
【００６３】
尚、本発明の液体吐出ヘッドは、インクだめ（不図示）に複数の圧力発生室を連通孔を介して接続された形態をとることも、インクだめに圧力発生室が連通孔を介して接続したヘッドを複数個設ける形態をとることもできることはいうまでもない。
【００６４】
次に本発明の実施例を説明する。
【００６５】
＜実施例１＞
図７から図９は実施例１の製造方法を示す模式的工程断面図である。基板として面方位が（１１０）の厚さ３００μｍの６インチのシリコン基板５０１を用いた。
【００６６】
シリコン基板５０１の表裏面に厚さ６００ｎｍの酸化（ＳｉＯ2）膜５０２を熱酸化法により形成した。
【００６７】
フォトリソグラフィー法によりフォトレジストからなるマスクを形成し、該マスクを用いて、シリコン基板５０１の裏面の開孔を形成する領域の酸化膜５０２を除去した。次に、シリコン基板５０１の表面に形成した酸化膜の、裏面に開孔を形成する領域に対応する部分の酸化膜５０２を除去し、酸化膜５０２開口部を埋めるためにシリコン基板５０１の表面にＣＶＤ法により厚さ６００ｎｍのポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を形成した。開口部のみがポリシリコンで埋め込まれた状態にするために通常用いられている化学機械研磨法を用いて、酸化膜５０２上のポリシリコンを除去しポリシリコンからなる犠牲層５１３が酸化膜５０２中に形成される。
【００６８】
さらにシリコン基板５０１の表面上に、ＣＶＤ法によりエッチングストップ層５１４となる厚さ４００ｎｍの酸化（ＳｉＯ2）膜を形成した（図７（１）参照）。
【００６９】
次に、ＨｆＢ2からなる耐熱抵抗材、Ｔｉからなる中間層およびＡｌからなる配線部を中間層が露出するように積層して形成しヒーター５０３を作成した（図７（２）参照）。ヒーター部およびその他の駆動回路の製造方法は一般的な半導体技術により作成することができるので詳細な説明は省略する。
【００７０】
基板上に、厚さ５ｎｍ／１５０ｎｍのＴｉ／Ａｕ膜を、スパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いて形成したフォトレジストからなるマスクを用いてエッチング法を用いてメッキのシード層となる導電層５０４を形成した（図７（３）参照）。
【００７１】
ここで、Ｔｉは、基板とＡｕの密着性向上のためのバインダー層である。
【００７２】
Ｔｉ／Ａｕからなる導電層５０４のエッチングは、Ａｕを既知のヨウ素、ヨウ化カリウム系のエッチング溶液を用いてエッチング除去した後、Ｔｉをフッ酸系のエッチング溶液でエッチング除去した。
【００７３】
次に、第１のパターン５０９となる溶解可能樹脂からなる樹脂層５０５として東京応化工業製の商品名：ＰＭＥＲ  ＬＡ−９００ＰＭを、基板上にスピンナで厚さ１５μｍになるよう塗布した後乾燥した。樹脂層５０５上に、第１パターン上面の導電層５０６となるＡｕを５０ｎｍスパッタリングにより成膜した。そして第２のパターンとなる溶解可能樹脂からなる樹脂層５０７として東京応化工業製の商品名：ＰＭＥＲ  ＬＡ−９００ＰＭを、スピンナで厚さ２０μｍになるよう塗布した後乾燥した（図７（４）参照）。
【００７４】
本発明で使用する溶解可能樹脂は、感光性樹脂を利用し、フォトリソグラフィー技術を利用すれば微細パターンを精度良く形成できるので好ましい。また、第１のパターン５０５の厚さ、つまり液室の高さは流路抵抗を減らすため数十μｍ以上必要であること、後にアルカリ溶液や有機溶剤で除去可能であること、メッキ液に耐性があることが必要である。さらにインクジェットにおいて貫通口は順テーパー形状を持っていることが好ましい。順テーパー形状は、ポジ型の感光性樹脂の方が実現しやすいので、ポジ型の厚膜用メッキレジストを用いることが好ましく、ＪＳＲ製のＴＨＢシリーズや東京応化工業製のＰＭＥＲシリーズを使用することができる。
【００７５】
次に、樹脂層５０７を、マスクを用いて露光・現像を行い、樹脂層５０７をパターニングした。次に、該パターンをマスクとして、Ａｕからなる導電層５０６をＴｉ／Ａｕと同じ条件でウェットエッチング法により除去した（図７（５）参照）。
【００７６】
次に貫通口となる第２のパターン５０８を形成するフォトマスクで露光し、続けて液室となる第１のパターン５０９を形成するフォトマスクで露光した。露光は、ＣＡＮＯＮ製ＭＰＡ６００型露光器によって行った。このような２重露光を行ったのち現像し型材を作成した。第２パターン５０８の露光の際、フォーカスを基板表面から遠ざかるように３０μｍずらして露光した。第２パターン５０８は、上面側の半径が８μｍ、第１パターン面側の半径２５μｍであった（図７（６）参照）。
【００７７】
メッキのシード層となる導電層５０６上の液室の壁面領域を除く領域にフォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストからなるマスク５１０を形成した（図８（１）参照）。マスク５１０は、前述の第１パターン５０９を形成する際の露光により形成することもできる。この場合、図１１に示すように、メッキ形成領域の両側にフォトレジストによるマスクが形成されているので、第１パターン上の導電層５０６にメッキ層が到達するまでは樹脂５０９により挟まれた領域に成長し（図１１の右側のメッキ層を参照）第１パターン上に形成された導電層５０６にメッキ層５１１が達すると、メッキ層５１１と導電層５０６とが導通し、メッキ層５１１の表面と導電層５０６の表面とでメッキが開始されるので、形状の整った液室が形成される。
【００７８】
メッキ前処理として５％の希硫酸に浸漬した。所望の濃度と温度のスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴に入れ電気メッキ処理を行った。金属膜の最大厚さが３０μｍで電気メッキ処理を止めた。その後、スルファミン酸Ｎｉ、塩化Ｎｉ、ホウ酸、ＰＴＦＥの微粒子（粒径０．３μｍ）などを所望の配合で混ぜ、所望の濃度と温度にした電鋳浴に入れ電気メッキ処理を行った。Ｎｉ−ＰＴＦＥ層が２μｍで電気メッキを止め、水洗、乾燥した（図８（２）参照）。
【００７９】
シリコン基板５０１の金属膜が形成された面をアルカリ系エッチング液から保護するための表面保護膜５１２を東京応化工業製の環化ゴム系樹脂である商品名ＯＢＣを用いて形成した後、基板の裏面の絶縁膜５０２の開口部の内側の絶縁膜５０２の近傍に直径２０μｍ、深さ２５０μｍの穴をレーザー加工により穴を形成した（図８（３）参照）。これにより異方性エッチングの際に発生する斜めの（１１１）面が抑制される。直径は１５μｍから３０μｍ程度が好ましい。
【００８０】
温度８０℃、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％のエッチング液を用いて基板を異方性エッチングしシリコン基板５０１を除去した（図８（４）参照）。エッチングはエッチングストップ層５１４で停止する。エッチング終了後、残った、エッチングストップ層であるＳｉＯ2層をバッファードフッ酸によるウェットエッチングで除去した。
【００８１】
基板を異方性エッチングしポリシリコンからなる犠牲層５１３に達すると、ポリシリコンのエッチング速度が基板の結晶シリコンよりも速いために速やかにエッチング除去される。基板の厚さにバラつきがある場合でも犠牲層５１３がエッチング液に露出すると速やかにエッチング除去されるので、供給口を精度良く形成することができる。犠牲層５１３の材料としては本実施例では、ポリシリコンを用いたが、アモルファスシリコンおよびＡｌ（アルミニウム）等の結晶シリコンよりもウエットエッチング液に対するエッチング速度が速い材料であれば使用することができる。
【００８２】
その後ＯＢＣをキシレンで除去した。最後にダイレクトパス方式洗浄装置（荒川化学工業製）を使って樹脂５０５および樹脂５０８を除去した（図９（１）参照）。この時、溶剤としてはパインアルファＳＴ−３８０（荒川化学工業株式会社製）を使用した。処理温度は８０℃、処理時間は２０分であった。
【００８３】
完成したヘッドにおいて、吐出口５１５の径は平均１０．５μｍ、１．９μｍの分布があった。吐出口付近の撥液性は、水の接触角で１１０°であった。吐出を行ったところ吐出口部分（貫通口部分）で変形は見られなかった。さらに吐出口の断面形状は角型であり、吐出口から吐出対象物までの距離を１．５ｍｍにした時に着弾精度は±３μｍ以内であり吐出精度は良かった。
【００８４】
＜実施例２＞
図２の圧電素子を用いた液体吐出ヘッドの製造方法を図１０の模式的工程断面図を用いて説明する。
【００８５】
基板として面方位が（１１０）で厚さが３００μｍの６インチのシリコン基板６０１を用いた。
【００８６】
シリコン基板６０１の表裏面に厚さ６００ｎｍのシリコン酸化（ＳｉＯ2）膜６０２を熱酸化法により形成した。フォトリソグラフィー法によりフォトレジストからなるマスクを形成し、該マスクを用いて、シリコン基板６０１の裏面の開孔を形成する領域の酸化膜６０２を除去した（図１０（１）参照）。
【００８７】
圧電素子部６０４となるＰＴ（下電極）／ＰＺＴ（圧電体薄膜）／Ｐｔ（上電極）をスパッタリングにより成膜した。下電極のＰｔ膜は、厚さ１５０ｎｍ、圧電体薄膜のＰＺＴ膜は、厚さ２μｍ、上電極のＰｔ膜は、厚さ１５０ｎｍとした。更に、圧電素子部上に振動板６０５としてＳｉＮをＣＶＤ法により２μｍの厚さに成膜しパターニングして圧電体薄膜素子を形成した（図１０（２）参照）。
【００８８】
シリコン基板６０１上に、導電層６０６となるＴｉ／Ａｕを５ｎｍ／１５０ｎｍの厚さでスパッタリングにより成膜し、その後実施例１と同様の方法でパターニングを行った（図１０（３）参照）。
【００８９】
ここでＴｉは基板とＡｕの密着性向上のために形成したバインダー層である。
【００９０】
次に、第１パターンとなる溶解可能樹脂からなる樹脂層６０７として東京応化工業製の商品名：ＰＭＥＲ  ＨＭ−３０００ＰＭを、基板上にスピンナで厚さ６０μｍになるよう塗布した後乾燥した。樹脂層６０７上に、第１のパターン上面の導電層６０８となる厚さ５０ｎｍでＡｕをスパッタリングにより成膜した。そして第２のパターンとなる溶解可能樹脂からなる樹脂層６０９として東京応化工業製の商品名：ＰＭＥＲ  ＨＭ−３０００ＰＭを、スピンナで厚さ２５μｍになるよう塗布した後乾燥した（図１０（４）参照）。
【００９１】
次に、樹脂層６０９を、マスクを用いて露光・現像を行い、樹脂層６０９をパターニングした。次に、該パターンをマスクにＡｕからなる導電層６０８をＴｉ／Ａｕと同じ条件でウェットエッチング法により除去した（図１１（１）参照）。
【００９２】
次に貫通口となる第２のパターン６１１を形成するフォトマスクで露光し、続けて液室となる第１パターン６１０を形成するフォトマスクで露光した。露光は、ＣＡＮＯＮ製ＭＰＡ６００型露光器によって行った。このような２重露光を行ったのち現像し型材を作成した。
【００９３】
シリコン基板６０１上に複数の液体吐出ヘッドを形成するので、液体吐出ヘッドの周囲の後の分離領域となる部分にメッキ層が成長するのを防止するために、メッキのシード層となる導電層６０６上の液室の壁面領域を除く領域にフォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストからなるマスク６１２を形成した（図１１（２）参照）。第２パターン６１１の露光の際、フォーカスを基板表面から遠ざかるように６０μｍずらして露光した。第２パターン６１１は、上面側の半径が５μｍ、第１パターン面側の半径３０μｍであった。
【００９４】
メッキ前処理として５％の希硫酸に浸漬した。所望の濃度と温度のスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴に入れ電気メッキ処理を行った。金属膜６１３の最大厚さが８０μｍで電気メッキ処理を止めた。その後、スルファミン酸Ｎｉ、塩化Ｎｉ、ホウ酸、ＰＴＦＥの微粒子（粒径０．３μｍ）などを所望の配合で混ぜ、所望の濃度と温度にした電鋳浴に入れ電気メッキ処理を行った。Ｎｉ−ＰＴＦＥ層が２μｍで電気メッキを止め、水洗、乾燥した（図１１（３）参照）。
【００９５】
シリコン基板６０１表面の金属膜が形成された面がＤｅｅｐＲＩＥでエッチングされるのを保護するために東京応化工業製の商品名：ＯＦＰＲ−８００をシリコン基板６０１の表面に１０μｍ形成した（不図示）。その後ＤｅｅｐＲＩＥを行ってシリコン基板６０１を貫通する開孔６１４を形成した。
【００９６】
その後、エッチングストップ層であるＳｉＯ2層を半導体用バッファードフッ酸によるウェットエッチングで除去した。その後ＯＦＰＲ−８００を剥離液で除去した（図１１（４）参照）。最後にダイレクトパス（荒川化学工業製）を使って型材６１０、６１１を除去した。この時、溶剤としてはパインアルファＳＴ−３８０（荒川化学工業株式会社製）を使用した（図１２（１）参照）。処理温度は８０℃、処理時間は２時間であった。
【００９７】
完成したヘッドにおいて、吐出口６１５の径は平均１０μｍ、２μｍの分布があった。吐出口付近の撥液性は、水の接触角で１１０°であった。吐出を行ったところ吐出口部分（貫通口部分）で変形は見られなかった。さらに吐出口の断面形状は角型であり、吐出口から吐出対象物までの距離を１．５ｍｍにした時に着弾精度は±３μｍ以内であり吐出精度は良かった。
【００９８】
＜実施例３＞
実施例１において、Ｎｉの電気メッキ処理を行う際に厚さ１５．５μｍで止め、その後無電解Ｎｉ−Ｂメッキを７．５μｍ行った以外は同様に製造した。
【００９９】
完成したヘッドにおいて、吐出口径は平均１６．５μｍ、１．０μｍの分布であった。実施例に比べて分布が改善された。吐出口付近の撥液性は、水の接触角で１１０°であった。吐出を行ったところ吐出口部分（貫通口部分）で変形は見られなかった。さらに吐出口の断面形状は角型であり、吐出口から吐出対象物までの距離を１．５ｍｍにした時に着弾精度は±３μｍ以内であり吐出精度は良かった。
＜実施例４＞
実施例２において、樹脂層６０７上に、第１パターン上面の導電層６０８となるＡｕを５０ｎｍスパッタリングにより成膜後、導電層６０８の第２パターン領域の導電層をレーザー加工により除去した（図１２（２）参照）以外は同様に製造した。ダイレクトパス方式洗浄装置（荒川化学工業製）を使った型材の除去において時間を１時間に短縮することができた。
【０１００】
完成したヘッドの特性は実施例１のものと変わらなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明によるＢＪ方式の液体吐出ヘッドの一例。
【図２】本発明による圧電体薄膜素子をアクチュエータに持つ液体吐出ヘッドの一例。
【図３】従来技術の液体吐出ヘッドの概略説明図。
【図４】本発明によるＢＪ方式の液体吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す工程断面図。
【図５】本発明によるＢＪ方式の液体吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す工程断面図。
【図６】本発明によるＢＪ方式の液体吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す工程断面図。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示す模式的に示す工程断面図。
【図８】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示す模式的に示す工程断面図。
【図９】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示す模式的に示す工程断面図。
【図１０】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示す模式的に示す工程断面図。
【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示す模式的に示す工程断面図。
【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示す模式的に示す工程断面図。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１】
2006069203.tif 000003
【図２】
2006069203.tif 000004
【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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【図９】
2006069203.tif 000011
【図１０】
2006069203.tif 000012
【図１１】
2006069203.tif 000013
【図１２】
2006069203.tif 000014
【図１３】
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