(57)【要約】【課題】接着層を保護する保護層が形成されたＭＥＭＳデバイスの製造方法、及び、ＭＥＭＳデバイスを提供する。【解決手段】第１の空間（供給空間２３）と第２の空間（連通空間３３）との境界に金属層（４３）を残した状態で、当該金属層（４３）をエッチング液に曝し、金属層（４３）に第１の空間（供給空間２３）と第２の空間（連通空間３３）とを連通させる開口（金属層開口４７）を形成する第１の工程と、第１の工程の後において、第１の空間（供給空間２３）の内面から第２の空間（連通空間３３）の内面に亘って保護層（４９）を形成し、当該保護層（４９）により接着層（３１）及び金属層（４３）の開口の内面を覆う第２の工程と、を経ることを特徴とするＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド３）の製造方法。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層が積層され、且つ、第１の空間が形成された第１の部材と、前記第１の空間と連通する第２の空間が形成された第２の部材とが、少なくとも前記第１の空間と前記第２の空間との連通部分を囲う接着層を介して接合されたＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記第１の空間と前記第２の空間との境界に前記金属層を残した状態で、当該金属層をエッチング液に曝し、前記金属層に前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる開口を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後において、前記第１の空間の内面から前記第２の空間の内面に亘って保護層を形成し、当該保護層により前記接着層及び前記金属層の開口の内面を覆う第２の工程と、
を経ることを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、前記接着層と重なる領域に前記金属層の少なくとも一部を残して前記開口を形成することを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、原子層堆積法により前記保護層を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第２の空間は、前記第２の部材を貫通する状態に形成され、
前記第２の工程において、前記第２の空間の前記第１の空間側とは反対側の開口を塞いだ状態で、前記保護層を形成することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記金属層と前記第１の部材との間に密着層が形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項６】
金属層が積層され、且つ、第１の空間が形成された第１の部材と、前記第１の空間と連通する第２の空間が形成された第２の部材とが、接着層を介して接合されたＭＥＭＳデバイスであって、
前記第１の空間の前記第２の空間との連通部分に開口した第１の開口と、
前記第２の空間の前記第１の空間との連通部分に開口した第２の開口と、
前記第１の空間と前記第２の空間との連通部分における前記金属層に形成され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる第３の開口と、
前記第１の空間と前記第２の空間との連通部分における前記接着層に形成され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる第４の開口と、
前記第１の開口、前記第２の開口、前記第３の開口及び前記第４の開口のそれぞれの内面を覆う保護層と、
を備え、
前記第３の開口の一の方向における開口幅は、前記第１の開口の前記一の方向における開口幅及び前記第２の開口の前記一の方向における開口幅よりも広く、且つ、前記第４の開口の一の方向における開口幅は、前記第１の開口の前記一の方向における開口幅及び前記第２の開口の前記一の方向における開口幅よりも狭く形成されたことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記金属層と前記第１の部材との間に密着層が形成されたことを特徴とする請求６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着層を介して接合された２つの部材を有するＭＥＭＳデバイスの製造方法、及び、ＭＥＭＳデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスは、アクチュエーターやセンサー等が微細加工技術により集積されたデバイスであり、各種の装置に応用されている。例えば、液体噴射装置では、ＭＥＭＳデバイスの一種である液体噴射ヘッドを備え、当該液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射（吐出）する。このような液体噴射装置としては、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記の液体噴射ヘッドは、ノズルに連通する複数の圧力室と、各圧力室に液体を供給するリザーバーとを備えている。このようなリザーバーとしては、特許文献１に例示されるように、２つの基板に跨って形成されたものがある。この２つ基板のうち一方の基板に形成されたリザーバーの一部を含む流路の内面には、液体保護膜が形成されている。このような液体護膜は、リザーバー内における一方の基板と他方の基板との境界に金属層を残した状態で、スパッタ法等により一方の基板側の流路内に耐インク性の膜を成膜することで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２３９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した特許文献１においては、他方の基板に形成された流路の内面や一方の基板と他方の基板とを接着する接着剤のうちリザーバー内に露出する部分等に保護膜が形成されていない。このため、接着剤がリザーバー内の液体に曝され、リザーバー内に貯留される液体の種類によっては、接着剤の接着力が弱まる虞があった。その結果、接着剤の界面から内部の空間（例えば、圧電素子が配置される空間）等に液体が進入する虞があった。なお、一方の基板に保護膜を形成した後、他方の基板及び接着剤の露出した部分に再度保護膜を形成することも考えられるが、工程が増え製造コストが高くなるという問題がある。また、このような問題は、液体噴射ヘッドのリザーバーに限られず、２つの基板に跨って形成された空間を有するＭＥＭＳデバイスにも同様に存在する。すなわち、空間内に液体が流れないＭＥＭＳデバイスであっても、空気中の水分や硫黄成分等に接着剤が曝され、接着剤の接着力が弱まる虞がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着層を保護する保護層が形成されたＭＥＭＳデバイスの製造方法、及び、ＭＥＭＳデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、金属層が積層され、且つ、第１の空間が形成された第１の部材と、前記第１の空間と連通する第２の空間が形成された第２の部材とが、少なくとも前記第１の空間と前記第２の空間との連通部分を囲う接着層を介して接合されたＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記第１の空間と前記第２の空間との境界に前記金属層を残した状態で、当該金属層をエッチング液に曝し、前記金属層に前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる開口を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後において、前記第１の空間の内面から前記第２の空間の内面に亘って保護層を形成し、当該保護層により前記接着層及び前記金属層の開口の内面を覆う第２の工程と、
を経ることを特徴とする。
【０００８】
この製造方法によれば、接着層及び接着層の界面（特に接着層と金属層との界面）を保護層で保護することができる。これにより、接着層に影響を及ぼす液体等が第１の空間及び第２の空間に存在したとしても、この液体等により接着層の接着力が弱まることを抑制できる。その結果、接着層の界面から液体等が進入する不具合を抑制できる。また、第２の工程において第１の空間の内面から第２の空間の内面に亘って保護層が形成されるため、第１の部材又は第２の部材の何れか一方の部材側に保護層を形成した後、何れか他方の部材側に保護層を形成する製造方法と比較して、工程を減らすことができる。
【０００９】
上記製造方法の前記第１の工程において、前記接着層と重なる領域に前記金属層の少なくとも一部を残して前記開口を形成することが望ましい。
【００１０】
この製造方法によれば、接着層と重なる領域に金属層が残るため、金属層が残らない場合と比較して、接着強度を高めることができる。すなわち、金属層が残らない場合、金属層があった部分に隙間が形成され、接着強度が低下する虞がある。しかしながら、接着層と重なる領域に金属層を残すことで、このような強度の低下を抑制することができる。また、接着層と重なる領域に金属層を残すことで、接着層が露出する虞がある領域を少なくできる。
【００１１】
また、上記各製造方法の何れかの前記第２の工程において、原子層堆積法により前記保護層を形成することが望ましい。
【００１２】
この製造方法によれば、第１の空間の内面から第２の空間の内面に亘って凹凸があったとしても、均一に保護層を形成し易くなる。
【００１３】
さらに、上記各製造方法の何れかにおいて、前記第２の空間は、前記第２の部材を貫通する状態に形成され、
前記第２の工程において、前記第２の空間の前記第１の空間側とは反対側の開口を塞いだ状態で、前記保護層を形成することが望ましい。
【００１４】
保護層を成膜する際に、第２の部材の第２の空間よりも外側にある部品等（例えば、回路配線等）に保護層が堆積することを抑制できる。また、第２の部材側の面がステージ側になるように載置して保護層を形成する場合に、当該ステージに保護層が堆積することも抑制できる。
【００１５】
また、上記各製造方法の何れかにおいて、前記金属層と前記第１の部材との間に密着層が形成されたことが望ましい。
【００１６】
この製造方法によれば、金属層の第１の部材に対する密着性を向上させることができる。また、密着層をニッケルクロム等の腐食し難い層で形成することで、ＭＥＭＳデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００１７】
そして、本発明のＭＥＭＳデバイスは、金属層が積層され、且つ、第１の空間が形成された第１の部材と、前記第１の空間と連通する第２の空間が形成された第２の部材とが、接着層を介して接合されたＭＥＭＳデバイスであって、
前記第１の空間の前記第２の空間との連通部分に開口した第１の開口と、
前記第２の空間の前記第１の空間との連通部分に開口した第２の開口と、
前記第１の空間と前記第２の空間との連通部分における前記金属層に形成され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる第３の開口と、
前記第１の空間と前記第２の空間との連通部分における前記接着層に形成され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる第４の開口と、
前記第１の開口、前記第２の開口、前記第３の開口及び前記第４の開口のそれぞれの内面を覆う保護層と、
を備え、
前記第３の開口の一の方向における開口幅は、前記第１の開口の前記一の方向における開口幅及び前記第２の開口の前記一の方向における開口幅よりも広く、且つ、前記第４の開口の一の方向における開口幅は、前記第１の開口の前記一の方向における開口幅及び前記第２の開口の前記一の方向における開口幅よりも狭く形成されたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、接着層及び接着層の界面を保護層で保護することができる。また、第３の開口が広く形成されたので、金属層と接着層との界面を第１の空間と第２の空間との連通部分から離れたところに退避させることができる。これにより、金属層と接着層との界面に液体等が進入することを抑制でき、接着層の接着力が低下することを抑制できる。また、第４の開口が狭く形成されたので、接着層を形成する接着剤の量を多くすることができる。これにより、接着強度を高めることができる。また、第４の開口を狭くすることで第１の空間と第２の空間との連通部分の断面積を絞ることができる。これにより、当該部分の流速を速めることができ、例えば、液体が流れる場合には、ゴミや気泡等を排出し易くなる。
【００１９】
また、上記構成において、前記金属層と前記第１の部材との間に密着層が形成されたことが望ましい。
【００２０】
この構成によれば、金属層の第１の部材に対する密着性を向上させることができる。また、密着層をニッケルクロム等の腐食し難い層で形成することで、ＭＥＭＳデバイスの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する分解斜視図である。
【図３】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図４】図３における領域Ａの拡大図である。
【図５】記録ヘッドの製造方法を説明する断面における状態遷移図である。
【図６】記録ヘッドの製造方法を説明する断面における状態遷移図である。
【図７】記録ヘッドの製造方法を説明する断面における状態遷移図である。
【図８】記録ヘッドの製造方法を説明する断面における状態遷移図である。
【図９】記録ヘッドの製造方法を説明する断面における状態遷移図である。
【図１０】記録ヘッドの製造方法を説明する断面における状態遷移図である。
【図１１】記録ヘッドの製造方法を説明する要部の断面における状態遷移図である。
【図１２】記録ヘッドの製造方法を説明する要部の断面における状態遷移図である。
【図１３】記録ヘッドの製造方法を説明する要部の断面における状態遷移図である。
【図１４】第２の実施形態における記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明のＭＥＭＳデバイスの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３を備えた液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）１を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１は、プリンターの構成を説明する斜視図である。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、本実施形態におけるインクは、溶剤系のインク（本発明における液体の一種）であり、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
【００２４】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。そして、プリンター１は、搬送機構６によって記録媒体２を主走査方向に交差する副走査方向に順次搬送させつつ、キャリッジ移動機構５によって記録ヘッド３を主走査方向に相対移動させて、記録媒体２上に画像等を記録する。
【００２５】
図２は、本実施形態の記録ヘッド３の構成を示す分解斜視図である。また、図３は記録ヘッド３の構成を説明する断面図である。なお、以下においては、記録ヘッド３の各構成部材の積層方向を、適宜上下方向又は高さ方向として説明する。
【００２６】
本実施形態における記録ヘッド３は、圧力室形成基板１５（本発明における第１の部材に相当）、ノズルプレート１６、アクチュエーターユニット１４、及び、封止板２０（本発明における第２の部材に相当）等を積層してなるＭＥＭＳデバイスの一種である。圧力室形成基板１５は、シリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）からなり、圧力室２２となる空間（単に、圧力室２２ともいう）がノズル列方向に沿って複数形成されている。各圧力室２２は、ノズル列方向に直交する方向に長尺に形成され、供給空間２３側とは反対側の端部でノズル２５と連通する。また、各圧力室２２は、ノズル列方向に沿って、ノズル２５の形成ピッチと同じピッチで形成されている。圧力室形成基板１５の圧力室２２が形成された領域から外れた領域には、圧力室形成基板１５を貫通する供給空間２３（本発明における第１の空間に相当）が形成されている。この供給空間２３は、複数の圧力室２２に対してインクを供給する空間であり、図２に示すように、ノズル列方向に沿って長尺に形成されている。この供給空間２３と圧力室２２とは、圧力室２２よりも幅が狭い供給路２４を介して接続されている。なお、供給空間２３は、後述する振動板２１の振動板開口２６および封止板２０の連通空間３３（本発明における第２の空間に相当）等と連通して、複数の圧力室２２に共通なインク室であるリザーバー３４（共通液室）を構成する。この連通部分の構成に関しては、後で詳しく説明する。
【００２７】
また、圧力室形成基板１５のうち、圧力室２２、供給路２４及び供給空間２３の内面、並びに、圧力室形成基板１５の下面には、保護層４９が形成されている。この保護層４９は、供給空間２３から圧力室２２に向けて流れる液体や気体等（本実施形態では溶剤インク）に対して耐性（耐インク性）を有する材料からなる。例えば、本実施形態のように供給空間２３等を流れる液体が溶剤インクの場合、当該溶剤インクに対して耐性のある酸化タンタル（ＴａＯｘ）が保護層４９として好適に用いられる。なお、保護層４９としては、供給空間２３等を流れる液体や気体に対して圧力室形成基板１５よりも耐性がある材料であれば、どのようなものであっても良い。また、圧力室形成基板１５の下面に保護層が形成されない構成を採用することもできる。
【００２８】
圧力室形成基板１５の下面（アクチュエーターユニット１４側とは反対側の面）には、ノズルプレート１６が固定されている。このノズルプレート１６は、シリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）からなり、圧力室２２に連通するノズル２５が圧力室２２毎に複数穿設されている。すなわち、ノズルプレート１６には、複数のノズル２５がノズルプレート１６の長手方向に沿って直線状（換言すると、列状）に開設されている。この並設された複数のノズル２５（すなわち、ノズル列）は、一端側のノズル２５から他端側のノズル２５までドット形成密度に対応したピッチで等間隔に設けられている。
【００２９】
アクチュエーターユニット１４は、振動板２１や圧電素子１９等を有し、圧力室形成基板１５に積層形成されている。振動板２１は、圧力室形成基板１５の上面に形成された、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜１７と、この弾性膜１７上に形成された、例えば二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜１８と、から成る。この振動板２１における圧力室２２に対応する部分、即ち、圧力室２２の上部開口を塞ぐ部分は、圧電素子１９の撓み変形に伴ってノズル２５から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。また、振動板２１における圧力室形成基板１５の供給空間２３に対応する部分には、当該供給空間２３と連通する振動板開口２６が開設されている。
【００３０】
図３に示すように、振動板２１（具体的には、絶縁体膜１８）の圧力室２２に対応する部分の上面には、圧電素子１９が形成されている。本実施形態における圧電素子１９は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子１９は、振動板２１側から順に下電極層２７、圧電体層２８及び上電極層２９が、順次積層されてなる。下電極層２７は、複数の圧力室２２に亘って連続して設けられた共通電極であり、上電極層２９は、個々の圧力室２２毎に独立して設けられた個別電極である。なお、駆動回路や配線の都合によって、上電極層２９を共通電極、下電極層を個別電極にすることもできる。このように構成された圧電素子１９は、下電極層２７と上電極層２９との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、ノズル２５から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。これにより、圧力室２２の容積が変化し、当該圧力室２２内のインクに圧力変動が生じることになる。そして、この圧力変動を利用することで、記録ヘッド３はノズル２５からインクを噴射する。
【００３１】
また、振動板２１上における圧力室２２に対応する領域から外側（具体的には振動板開口２６とは反対側の外側）に外れた領域には、圧電素子１９から延在されたリード電極部４１が形成されている。このリード電極部４１は、振動板２１上に形成された密着層４２と、この密着層４２上に形成された金属層４３とからなる。金属層４３としては、例えば、Ａｕ（金）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、又は、これらの混合物等を用いることができる。密着層４２としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、又は、チタンタングステン（ＴｉＷ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等の合金等を用いることができる。特に、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等の腐食し難いものを密着層４２として用いれば、記録ヘッド３の信頼性を向上させることができる。なお、振動板２１と金属層４３との密着力が十分であれば、振動板２１と金属層４３との間の密着層４２を省略することもできる。さらに、振動板２１上における振動板開口２６の周縁にも密着層４２及び金属層４３が形成されている。この振動板開口２６の周縁における密着層４２及び金属層４３の構成に関し、詳しくは後述する。
【００３２】
アクチュエーターユニット１４の上面には、封止板２０が接着剤からなる接着層３１を介して接合されている。この封止板２０には、圧電素子１９を収容可能な収容空間３２、及び、供給空間２３と連通してリザーバー３４となる連通空間３３が形成されている。収容空間３２は、封止板２０の下面側から上面側の途中まで窪んだ状態に形成されている。一方、連通空間３３は、封止板２０を板厚方向に貫通する状態に形成されている。連通空間３３は、圧力室２２の並設方向に沿って長尺に形成され、上記したように供給空間２３等と一連に連通して各圧力室２２にインクを供給するリザーバー３４を画成する。また、リザーバー３４を画成する面のうち封止板２０の連通空間３３を画成する面から圧力室形成基板１５の供給空間２３を画成する面に亘って保護層４９が形成されている。なお、本実施形態における接着層３１は、封止板２０の下面における収容空間３２の開口縁の外周及び連通空間３３の開口縁の外周に配置されている。
【００３３】
また、封止板２０の上面には、各圧電素子１９を駆動するための駆動ＩＣ３６、及び、コンプライアンス基板３７が接合されている。駆動ＩＣ３６は、その端子部（図示せず）が封止板２０の上面に形成された接続端子３５と接続されるように封止板２０の上面に実装されている。また、駆動ＩＣ３６には、接続配線４０の他端部が電気的に接続されている。これにより、駆動ＩＣ３６からの駆動信号は、接続配線４０及びリード電極部４１を介して圧電素子１９に供給される。コンプライアンス基板３７は、連通空間３３の上面を封止してリザーバー３４を区画する基板であり、可撓性を有する封止膜３８と金属等の硬質な部材からなる固定基板３９とが積層されてなる。本実施形態におけるコンプライアンス基板３７は、封止膜３８を下方（すなわち、封止板２０側）に配置した状態で、封止板２０の上面に接合されている。このコンプライアンス基板３７における連通空間３３に対向する領域のうち連通空間３３へインクを導入する導入口（図示せず）の周囲以外の領域は、固定基板３９が除去されて封止膜３８のみとなっている。この封止膜３８のみからなる部分は、連通空間３３すなわちリザーバー３４内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。
【００３４】
次に、リザーバー３４における供給空間２３と連通空間３３との連通部分の構成について、詳しく説明する。図４は、図３における領域Ａの拡大図である。圧力室形成基板１５の上面における供給空間２３の開口（本発明における第１の開口に相当する。以下、基板開口４４という。）の外周縁には、振動板２１（より詳しくは、弾性膜１７）、密着層４２、及び、金属層４３がこの順に積層されている。また、この基板開口４４の外周縁には、接着層３１が形成されている。すなわち、接着層３１は、圧力室形成基板１５の基板開口４４の外周縁と、封止板２０の下面における連通空間３３の開口（本発明における第２の開口に相当する。以下、封止板開口４５という。）の外周縁との間に形成されている。そして、振動板２１、密着層４２、金属層４３、及び、接着層３１には、それぞれ供給空間２３と連通空間３３とを連通させる開口が形成されている。具体的には、振動板２１には上記した振動板開口２６が開口され、密着層４２には密着層開口４６が開口されている。また、金属層４３には金属層開口４７（本発明における第３の開口に相当）が開口され、接着層３１には接着層開口４８（本発明における第４の開口に相当）が開口されている。
【００３５】
ここで、図４に示すように、振動板開口２６のノズル列方向に直交する方向における開口幅は、基板開口４４の同方向における開口幅ｗ１よりも狭く形成されている。同様に、振動板開口２６のノズル列方向における開口幅も、基板開口４４の同方向における開口幅よりも狭く形成されている。また、密着層開口４６のノズル列方向に直交する方向における開口幅は、基板開口４４の同方向における開口幅ｗ１よりも広く、且つ、封止板開口４５の同方向における開口幅ｗ２よりも広く形成されている。同様に、密着層開口４６のノズル列方向における開口幅も、基板開口４４の同方向における開口幅よりも広く、且つ、封止板開口４５の同方向における開口幅よりも広く形成されている。さらに、金属層開口４７のノズル列方向に直交する方向における開口幅ｗ３は、密着層開口４６の同方向における開口幅よりも広く形成されている。同様に、金属層開口４７のノズル列方向における開口幅も、密着層開口４６の同方向における開口幅よりも広く形成されている。すなわち、金属層開口４７のノズル列方向に直交する方向における開口幅ｗ３は、基板開口４４の同方向における開口幅ｗ１よりも広く、且つ、封止板開口４５の同方向における開口幅ｗ２よりも広く形成されている。また、金属層開口４７のノズル列方向における開口幅も、基板開口４４の同方向における開口幅よりも広く、且つ、封止板開口４５の同方向における開口幅よりも広く形成されている。そして、接着層開口４８のノズル列方向に直交する方向における最小開口幅ｗ４は、基板開口４４の同方向における開口幅ｗ１よりも狭く、且つ、封止板開口４５の同方向における開口幅ｗ２よりも狭く形成されている。また、接着層開口４８のノズル列方向おける最小開口幅も、基板開口４４の同方向における開口幅よりも狭く、且つ、封止板開口４５の同方向における開口幅よりも狭く形成されている。なお、接着層開口４８は、その開口幅が下方に向けて次第に狭まるように形成されている。ここで言う接着層開口４８の最小開口幅は、接着層３１の下端側の最も開口幅が狭い部分の開口幅である。
【００３６】
そして、基板開口４４、振動板開口２６、密着層開口４６、金属層開口４７、接着層開口４８、及び、封止板開口４５のそれぞれの内面は、保護層４９により覆われている。具体的には、保護層４９は、上記したように供給空間２３の内面から連通空間３３の内面に亘って形成され、各層の開口の内面に形成されている。ここで、供給空間２３と連通空間３３との連通部分における各層の開口の幅は、上記した通りであり、金属層開口４７の開口幅が、接着層開口４８の開口幅、密着層開口４６、及び、振動板開口２６の開口幅よりも広くなっている。すなわち、金属層４３は、接着層３１や振動板２１（詳しくは、弾性膜１７）よりも外側（換言すると、リザーバー３４から離間する側）に形成されている。このため、金属層４３が無い内側（換言すると、リザーバー３４に近接する側）の部分には、接着層３１と接着層３１又は弾性膜１７との間に隙間が形成されるが、本実施形態においては、この隙間にも保護層４９が形成されている。これにより、接着層３１の露出した部分を無くすことができ、且つ、接着層３１と金属層４３との界面を保護層４９で被覆することができる。これにより、接着層３１がリザーバー３４内のインクに浸食され、接着力が低下する不具合を抑制できる。また、接着層３１の界面、特に接着力が比較的弱い金属層４３との界面を保護できるため、この界面からインクが進入し、収容空間３２内の圧電素子１９等が破壊されることを抑制できる。さらに、保護層４９により圧力室２２、供給路２４、供給空間２３、及び、連通空間３３も保護されるため、これらの内面がインクにより浸食されることを抑制できる。その結果、記録ヘッド３の信頼性が向上する。
【００３７】
また、金属層開口４７が他の開口よりも広く形成されたので、金属層４３と接着層３１との界面を供給空間２３と連通空間３３との連通部分から離れたところに退避させることができる。これにより、金属層４３と接着層３１との界面にインクが進入することを一層抑制でき、接着層３１の接着力が低下することを一層抑制できる。さらに、接着層開口４８が他の開口よりも狭く形成されたので、接着層３１を形成する接着剤の量を多くすることができる。これにより、圧力室形成基板１５と封止板２０との接着強度を高めることができる。また、接着層開口４８を狭くすることで供給空間２３と連通空間３３との連通部分における流路面積（換言すると、断面積）を絞ることができる。これにより、当該連通部分におけるインクの流速を速めることができ、例えば、ゴミや気泡等をノズル２５側に排出し易くなる。そして、本実施形態においては、金属層４３と圧力室形成基板１５との間に密着層４２が形成されたので、金属層４３の圧力室形成基板１５に対する密着性を向上させることができる。
【００３８】
次に、記録ヘッド３の製造方法について説明する。図５〜図９は、記録ヘッド３の製造方法を説明する断面における状態遷移図である。図１１〜図１３は、供給空間２３と連通空間３３との連通部分の断面における状態遷移図である。
【００３９】
まず、図５に示すように、圧力室形成基板１５となるシリコンウェハー等の基板（以下、単に圧力室形成基板１５という）の表面（本実施形態では、上面及び下面の両方の表面）に熱酸化等により弾性膜１７を形成する。次に、図６に示すように、弾性膜１７上に絶縁体膜１８を形成する。例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）の層を形成した後、このジルコニウム層を熱酸化することにより絶縁体膜１８を形成する。これにより、圧力室形成基板１５の上面に振動板２１が形成される。振動板２１を形成したならば、下電極層２７となる電極層を成膜した後、エッチングして所定形状にパターニングする。同様に、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体の層と上電極層２９となる電極層を成膜した後、エッチングして所定形状にパターニングする。これにより、図６に示すように、下電極層２７、圧電体層２８、及び、上電極層２９から成る圧電素子１９が所定の位置に形成される。また、圧電素子１９を形成した後、絶縁体膜１８をエッチングし、その後、弾性膜１７をエッチングすることで、振動板開口２６を形成する。なお、本実施形態では、図６に示すように、絶縁体膜１８の開口の方が弾性膜１７の開口よりも開口面積が大きくなるように形成されている。振動板開口２６を形成したならば、図７に示すように、密着層４２及び金属層４３を形成する。具体的には、密着層４２となる層および金属層４３となる層をこの順で製膜し、エッチングして所定形状にパターニングする。これにより、図７に示すように、密着層４２及び金属層４３からなるリード電極部４１が形成されると共に、振動板開口２６を覆うように密着層４２及び金属層４３が形成される。
【００４０】
次に、図８に示すように、封止板２０となるシリコンウェハー等の基板（以下、単に封止板２０という）を圧力室形成基板１５に接合する。なお、封止板２０には、予め収容空間３２、連通空間３３、及び、接続端子３５等が形成されている。封止板２０を圧力室形成基板１５に接合する際には、まず封止板２０の下面（圧力室形成基板１５側の面）に接着剤３１′を、例えば、フィルム転写により塗布する。この状態で、封止板２０又は圧力室形成基板１５の何れか一方を、他方に向けて相対的に移動させ、接着剤３１′を間に挟んで当該接着剤３１′を固化させる。これにより、図９に示すように、封止板２０と圧力室形成基板１５との間に接着剤が固化した接着層３１が形成され、封止板２０と圧力室形成基板１５とが接着される。なお、接着剤は圧力室形成基板１５側に塗布することもできる。封止板２０と圧力室形成基板１５とを接合したならば、図９に示すように、圧力室形成基板１５を所定の厚さまで研磨する。なお、図９に示す破線は、研磨される前の圧力室形成基板１５の外形を表している。その後、図１０に示すように、圧力室形成基板１５を異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力室２２、供給路２４、及び、供給空間２３等を形成する。この際、振動板開口２６が密着層４２及び金属層４３に覆われているため、エッチング液が振動板開口２６を介して封止板２０側に流れ込むことを防止できる。これにより、連通空間３３の内面がエッチングされたり、接続端子３５やその他の配線等が断線したりする不具合を抑制できる。
【００４１】
次に、密着層４２及び金属層４３を除去し、供給空間２３と連通空間３３とを連通させる。具体的には、まず、図１１に示すように、ウェットエッチングにより供給空間２３と連通空間３３との連通部分の密着層４２を除去する。すなわち、振動板開口２６に露出する密着層４２をエッチング液に曝して、密着層開口４６を形成する。この際、供給空間２３の上面側に開口する基板開口４４の縁よりも外側（具体的には、供給空間２３と連通空間３３との連通部分に対する外側）まで密着層４２を除去する。これにより、基板開口４４よりも開口幅が広い密着層開口４６が形成される。その後、図１２に示すように、ウェットエッチングにより供給空間２３と連通空間３３との連通部分の金属層４３を除去する。すなわち、供給空間２３と連通空間３３との境界（換言すると、供給空間２３と連通空間３３との間の空間）に金属層４３を残した状態で、当該金属層４３をエッチング液に曝し、密着層開口４６を形成する。この際、接着層３１と高さ方向に重なる領域に金属層４３の少なくとも一部を残して、密着層開口４６の縁よりも外側（具体的には、供給空間２３と連通空間３３との連通部分に対する外側）まで金属層４３を除去する。これにより、密着層開口４６よりも開口幅が広い金属層開口４７が形成され、この金属層開口４７を通じて供給空間２３と連通空間３３とが連通する。なお、この金属層４３を除去する工程が本発明における第１の工程に相当する。
【００４２】
密着層４２及び金属層４３を除去し、供給空間２３と連通空間３３とを連通させたならば、保護層４９を形成する。具体的には、図１３に示すように、連通空間３３の上側（供給空間２３側とは反対側）の開口を、例えば、保護フィルムや保護トレイ等の閉塞部材５０で塞いだ状態で、原子層堆積法（ＡＬＤ法）により供給空間２３の内面から連通空間３３の内面に亘って保護層４９を形成する。これにより、上記したように振動板開口２６の内面、密着層開口４６の内面、金属層開口４７の内面及び接着層開口４８の内面、並びに、振動板２１、密着層４２、金属層４３及び接着層３１のそれぞれの界面が保護層４９により覆われる。なお、この際、図３に示すように、圧力室２２、供給路２４、及び、圧力室形成基板１５の下面も、保護層４９により覆われる。また、この保護層４９を形成する工程が本発明における第２の工程に相当する。
【００４３】
このように保護層４９を形成したならば、閉塞部材５０を取り外し、封止板２０の上面に駆動ＩＣ３６を実装する。また、実装された駆動ＩＣ３６とリード電極部４１とを接続配線４０を介して接続する。さらに、圧力室形成基板１５の下面にノズル開口が穿設されたノズルプレート１６を接合する。そして、封止板２０にコンプライアンス基板３７を接合する。最後に、ダイシング等により個々のチップサイズの圧力室形成基板１５等に分割することで、上記したような記録ヘッド３を作製できる。
【００４４】
このように、供給空間２３の内面から連通空間３３の内面に亘って保護層４９を形成したので、接着層３１及び接着層３１の界面（特に接着層３１と金属層４３との界面）を保護層４９で保護することができる。これにより、接着層３１に影響を及ぼすインク等により接着層３１の接着力が弱まることを抑制できる。その結果、接着層３１が剥がれたり、接着層３１の界面から収容空間３２内にインクが進入して圧電素子１９等が破壊されたりする不具合を抑制できる。また、供給空間２３と連通空間３３とが連通した状態で保護層４９を形成したので、圧力室形成基板となる基板又は封止板となる基板の何れか一方の基板側に保護層を形成した後、何れか他方の基板側に保護層を形成する製造方法と比較して、工程を減らすことができる。さらに、接着層３１と重なる領域に金属層４３の少なくとも一部を残したので、接着層と重なる領域に金属層が残らない場合と比較して、接着強度を高めることができる。すなわち、金属層が残らない場合、金属層があった部分に隙間が形成され、接着強度が低下する虞がある。しかしながら、接着層３１と重なる領域に金属層４３を残すことで、このような強度の低下を抑制することができる。また、接着層３１と重なる領域に金属層４３を残すことで、接着層３１が露出する虞がある領域を少なくできる。これにより、インクが浸入することによる接着層３１の接着力の低下を抑制できる。さらに、本実施形態においては、図３に示すように、封止板２０の一部がリード電極部４１と重なるように接着されるため、封止板２０が接着される領域における圧力室形成基板１５の表面からの高さを揃え易くなる。その結果、例えば、封止板２０が圧力室形成基板１５に対して傾いて接着される等の不具合を抑制できる。
【００４５】
また、本実施形態においては、原子層堆積法により保護層４９が形成されたので、供給空間２３の内面から連通空間３３の内面に亘って均一に保護層４９を形成し易くなる。すなわち、本実施形態のように、第１の空間の内面から第２の空間の内面に亘って凹凸が形成されている場合でも、均一な膜厚の保護層４９を形成し易くなる。さらに、保護層４９を形成する際に、連通空間３３の上側の開口を閉塞部材５０で塞いだので、封止板２０の外側にある部品等（例えば、接続端子３５）に保護層４９が堆積することを抑制できる。また、封止板２０と圧力室形成基板１５とが接合されてなるウェハーを、封止板２０側がステージ側になるように載置して保護層４９を形成する場合に、当該ステージに保護層４９が堆積することも抑制できる。
【００４６】
なお、上記した第１の実施形態における記録ヘッド３では、駆動ＩＣ３６が封止板２０の上面に取り付けられたが、これには限られない。例えば、駆動ＩＣを備えた配線基板をリード電極部に接続する構成を採用することもできる。具体的には、図１４を参照して、詳しく説明する。図１４は、第２の実施形態における記録ヘッド７０の要部の断面図である。本実施形態における記録ヘッド７０は、ノズルプレート７５、圧力室形成基板８０、圧電素子８３、封止板８４、及び、コンプライアンス基板８８等が積層された状態で、ヘッドケース７２に取り付けられている。
【００４７】
本実施形態における圧力室形成基板８０も、上記した第１の実施形態と同様にシリコン製の基板で構成されている。本実施形態においても、圧力室形成基板８０に、ノズル列方向に沿って並設された複数の圧力室８１、連通空間８５（本発明における第２の空間に相当）と連通してリザーバー７７を構成する供給空間７８（本発明における第１の空間に相当）、及び、圧力室８１と供給空間７８とを接続する供給路７９が形成されている。図１４に示すように、本実施形態では、圧力室８１の列が２列に形成され、これに対応して、供給空間７８が２列に形成されている。そして、本実施形態においても、圧力室形成基板８０のうち、圧力室８１、供給路７８及び供給空間７８の内面、並びに、圧力室形成基板８０の下面に、保護層７１が形成されている。
【００４８】
圧力室形成基板８０の下面（封止板８４とは反対側の面）には、ノズルプレート７５が固定されている。本実施形態におけるノズルプレート７５も、上記した第１の実施形態と同様にシリコン製の基板からなり、圧力室８１に連通するノズル７６が圧力室８１毎に複数穿設されている。本実施形態では、２列に形成された圧力室８１の列に対応して、お互いに離間したノズル７６の列（ノズル列）が２列に形成されている。圧力室形成基板８０の上面（ノズルプレート７５とは反対側の面）には、振動板８２が積層されている。この振動板８２も、上記した第１の実施形態と同様に、弾性膜と絶縁体膜（何れも図示せず）とから成る。また、連通空間８５と供給空間７８との連通部分における振動板８２には、開口が形成されている。
【００４９】
振動板８２の上面における各圧力室８１に対応する領域には、圧電素子８３がそれぞれ積層されている。本実施形態における圧電素子８３も、所謂撓みモードの圧電素子である。また、本実施形態における圧電素子８３は、図示を省略するが、振動板８２上から順に、個別電極となる下電極層、圧電体層及び共通電極となる上電極層が順次積層されてなる。なお、駆動回路や配線の都合によって、下電極層を共通電極、上電極層を個別電極にすることもできる。また、振動板８２上における圧力室８１に対応する領域から２列に形成された圧電素子列の間の領域に亘って、圧電素子８３から延在されたリード電極部９２が形成されている。このリード電極部９２は、振動板８２上に形成された密着層（図示せず）と、この密着層上に形成された金属層９４とからなる。そして、本実施形態においても、上記した第１の実施と同様に、振動板８２上における連通空間８５と供給空間７８との連通部分の開口の周縁に密着層及び金属層９４が形成されている。
【００５０】
振動板８２の上面には、接着層９５を介して封止板８４が接合されている。この封止板８４には、リザーバー７７となる連通空間８５、及び、連通空間８５に対して隔離された収容空間８６等が形成されている。本実施形態における連通空間８５は、供給空間７８に対応する位置において、厚さ方向に貫通した状態に形成される一方、供給空間７８から内側（すなわち、ノズル列方向に直交する方向における中央側）に外れた位置において、封止板８４が板厚方向に貫通されずに、封止板８４の上面から板厚方向の途中まで凹んだ状態に形成されている。すなわち、連通空間８５の上部（換言すると、ヘッドケース７２側の部分）における幅（詳しくは、ノズル列方向に直交する方向の寸法）は、連通空間８５の下部（換言すると、圧力室形成基板８０側の部分）における幅よりも広く形成されている。そして、本実施形態においてもリザーバー７７を画成する面のうち封止板８４の連通空間８５を画成する面から圧力室形成基板８０の供給空間７８を画成する面に亘って保護層７１が形成されている。なお、連通空間８５と供給空間７８との連通部分における保護層７１、振動板８２、接着層９５等の構成は、図４に示す第１の実施形態における供給空間２３と連通空間３３との連通部分の構成と同じであるため、説明を省略する。また、２つの収容空間８６の間には、封止板８４が板厚方向に除去された接続空間８７が形成されている。接続空間８７は後述する挿通空間７３と連通され、その内部には挿通空間７３に挿通された、例えば、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の配線部材９２の端部が配置される。そして、配線部材９２の端部は、この接続空間８７内において、各圧電素子８３から延在されたリード電極部９２と接続されている。なお、本実施形態においては、封止板８４の上面に駆動ＩＣが実装されず、配線部材９２に駆動ＩＣ９６が設けられている。
【００５１】
封止板８４の上面には、コンプライアンス基板８８が接合されている。このコンプライアンス基板８８は、供給空間７８の上面を封止してリザーバー７７を区画する基板であり、本実施形態においても上記した第１の実施と同様に、封止膜８９と固定基板９０とから成る。また、コンプライアンス基板８８における挿通空間７３に対応する位置及び液体導入路７４に対応する位置は、厚さ方向に貫通した開口となっている。さらに、コンプライアンス基板８８のリザーバー７７に対向する領域のうち液体導入路７４の周囲以外の領域は、固定基板９０が除去されて封止膜８９のみとなっている。この封止膜８９のみからなる部分は、リザーバー７７内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。
【００５２】
コンプライアンス基板８８の上面には、ヘッドケース７２が接合されている。本実施形態におけるヘッドケース７２は、合成樹脂製の箱体状部材である。このヘッドケース７２の中央部には、ノズル列方向に沿って長尺な空間である挿通空間７３が形成されている。挿通空間７３は、駆動ＩＣ９６を備えた配線部材９３が挿通される空間であり、ヘッドケース７２を板厚方向に貫通した状態に形成されている。また、ヘッドケース７２の内部にはホルダー内流路７７と接続される液体導入路７４が形成されている。この液体導入路７４の下端は、リザーバー７７（詳しくは、連通空間８５）と接続されている。さらに、ヘッドケース７２の下面のうちリザーバー７７に対応する部分には、封止膜８９の可撓変形を阻害しない程度の深さのコンプライアンス空間９１が下面から凹んだ状態に形成されている。このコンプライアンス空間９１は、可及的に流路抵抗が高められた図示しない大気開放路を介して、記録ヘッド７０の外側の空間に開放されている。なお、その他の構成は、上記した第１の実施形態と概ね同じであるため、説明を省略する。また、本実施形態における記録ヘッドの製造方法は、上記した第１の実施形態における記録ヘッド３の製造方法と概ね同じであり、特に、連通空間８５と供給空間７８との連通部分の形成工程は、第１の実施形態における連通空間３３と供給空間２３との連通部分の形成工程と同じであるため、説明を省略する。
【００５３】
そして、本実施形態の記録ヘッド７０における連通空間８５と供給空間７８との連通部分の構成は第１の実施形態の記録ヘッド３における連通空間３３と供給空間２３との連通部分と同じ構成を有しており、本実施形態における記録ヘッド７０の製造方法は第１の実施形態における記録ヘッド３の製造方法と概ね同じであるため、本実施形態においても上記した第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００５４】
そして、以上においては、ＭＥＭＳデバイスとして、インクを噴射する記録ヘッド３及び記録ヘッド７０を例に挙げて説明したが、本発明は、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。
【００５５】
さらに、液体噴射ヘッドに限られず、第１の空間が形成された第１の部材と第１の空間と連通する第２の空間が形成された第２の部材とが接着層を介して接合されたＭＥＭＳデバイスであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、圧電素子を圧力変化、振動、あるいは変位等を検出するためのセンサーに応用したものにも本発明を適用することができる。また、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等のＭＥＭＳデバイスにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１４…アクチュエーターユニット，１５…圧力室形成基板，１６…ノズルプレート，１７…弾性膜，１８…絶縁体膜，１９…圧電素子，２０…封止板，２１…振動板，２２…圧力室，２３…供給空間，２４…供給路，２５…ノズル，２６…振動板開口，２７…下電極層，２８…圧電体層，２９…上電極層，３１…接着層，３２…収容空間，３３…連通空間，３４…リザーバー，３５…接続端子，３６…駆動ＩＣ，３７…コンプライアンス基板，３８…封止膜，３９…固定基板，４０…接続配線，４１…リード電極部，４２…密着層，４３…金属層，４４…基板開口，４５…封止板開口，４６…密着層開口，４７…金属層開口，４８…接着層開口，４９…保護層，５０…閉塞部材，７０…記録ヘッド，７１…保護層，７２…ヘッドケース，７３…挿通空間，７４…液体導入路，７５…ノズルプレート，７６…ノズル，７７…リザーバー，７８…供給空間，７９…供給路，８０…圧力室形成基板，８１…圧力室，８２…振動板，８３…圧電素子，８４…封止板，８５…連通空間，８６…収容空間，８７…接続空間，８８…コンプライアンス基板，８９…封止膜，９０…固定基板，９１…コンプライアンス空間，９２…リード電極部，９３…配線部材，９４…金属層，９５…接着層，９６…駆動ＩＣ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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