(57)【要約】【課題】異物による目詰まり等の吐出不良を確実に防止することができ、歩留まり及び信頼性を向上した液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】流路形成基板１０の一方面側に、振動板を介して圧電素子３００を形成すると共に、振動板に貫通部５１を形成し、流路形成基板１０の一方面側に貫通部５１を封止する第１の隔離層９３を形成する工程と、第１の隔離層９３に開口部を形成した後、第１の隔離層９３上に開口部内に突出する規制部を有する第２の隔離層９４を形成する工程と、流路形成基板１０にリザーバ形成基板３０を接合する工程と、流路形成基板１０をウェットエッチングして液体流路を形成する工程と、液体流路により露出された第１の隔離層９３をウェットエッチングして当該第１の隔離層９３の規制部により囲まれた領域を除去する工程と、前記第２の隔離層９４を除去して、液体流路とリザーバ部３１とを連通させる工程とを具備する。【選択図】  図２
2008168548.tif 000002
【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、少なくとも複数の圧力発生室を構成する液体流路が設けられる流路形成基板の一方面側に、振動板と、該振動板上に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを形成する工程と、
前記振動板の前記液体流路の一部に相対向する領域に貫通部を形成し、且つ前記流路形成基板の前記一方面側に前記貫通部を封止する第１の隔離層を形成すると共に、該第１の隔離層の前記貫通部の周囲を囲む領域に厚さ方向に貫通した開口部を形成した後、該第１の隔離層上の前記貫通部を封止する領域に前記開口部内に規制部を有すると共に前記第１の隔離層とはエッチングの選択性を有する第２の隔離層を形成して、前記第１の隔離層と前記第２の隔離層とからなる隔離層を形成する工程と、
前記流路形成基板の一方面側に、前記液体流路の一部と連通するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板を接合する工程と、
前記流路形成基板を他方面側から前記振動板及び前記隔離層が露出するまでウェットエッチングすることにより前記液体流路を形成する工程と、
前記液体流路の一部により露出された前記第１の隔離層をウェットエッチングすることにより当該第１の隔離層の前記規制部により囲まれた領域を除去する工程と、
前記第２の隔離層を除去することにより、前記液体流路の一部と前記リザーバ部とを連通させ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】
前記隔離層を形成する工程では、前記流路形成基板の前記一方面側に前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成すると共に、前記リード電極と同一の層からなるが当該リード電極とは不連続の当該剥離層を形成することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧力発生室を形成する工程の後、前記圧力発生室及び前記液体流路の一部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をさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記保護膜を形成する工程の後、前記隔離層上の当該保護膜を剥離して除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記保護膜を剥離する工程では、前記保護膜上に内部応力が圧縮応力である剥離層を形成した後、該剥離層を剥離することで当該剥離層と共に前記隔離層上の前記保護膜を剥離することを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記剥離層の前記保護膜との密着力が、前記保護膜と前記隔離層との密着力より大きいことを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記剥離層の材料として、チタンタングステンを用いたことを特徴とする請求項５又は６記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記保護膜を形成する工程の前に、前記液体流路の一部内に露出した前記第１の隔離層の前記規制部で囲まれた領域を除去する工程を行うことを特徴とする請求項３〜７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記流路形成基板が、シリコン単結晶基板からなると共に、前記振動板の少なくとも前記開口部の周縁部が二酸化シリコンからなり、前記第２の隔離層を金を主成分とする材料で形成すると共に、前記第１の隔離層の前記振動板との密着力が、前記振動板と前記第２の隔離層との密着力よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の隔離層が、ニッケルクロムからなることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記貫通部の内面が、前記流路形成基板側が内部に向かって突出する方向に傾斜した傾斜面となっていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記開口部を前記貫通部の内面に相対向する領域に設けることを特徴とする請求項１１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、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と共に隔壁により区画された圧力発生室と、延設された隔壁により区画された圧力発生室に連通するインク供給路及びインク供給路に連通する連通路と、連通路に連通すると共に複数の圧力発生室に連通する連通部とが形成された流路形成基板と、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するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、流路形成基板の一方面側に振動板と圧電素子とを形成した後、振動板の連通部が形成される領域に貫通部を形成し、その後、貫通部をニッケルクロムからなる密着層と、金属層とからなる隔離層（不連続金属層）で封止する。そして、リザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を流路形成基板の圧電素子側の面に接合した後、流路形成基板の他方面側からウェットエッチングすることにより圧力発生室及び連通部を形成し、その後、密着層及び金属層を順次ウェットエッチングすることにより除去して、連通部とリザーバ部とを連通してリザーバを形成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３１８９７号公報（第３〜７図、第６〜９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ニッケルクロムからなる密着層を過酸化水素水でウェットエッチングすると、密着層を完全に除去することができず金属層上に密着層が残留してしまい、金属層のウェットエッチングを良好に行なえず歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【０００６】
また、ニッケルクロム専用のエッチング液でウェットエッチングすると、密着層がサイドエッチングされてしまうため、密着層のサイドエッチングによってエッチング液が圧電素子側まで侵入し、圧電素子が破壊されてしまうという問題や、密着層のエッチングを制御するのが困難であるという問題がある。
【０００７】
さらに、密着層がサイドエッチングされると、振動板の端部がリザーバ内に突出して設けられてしまい、このリザーバ内に突出した振動板がリザーバ内を通過する液体によって剥離してしまい、ノズル開口の目詰まり等の液体吐出不良が発生してしまうという問題がある。
【０００８】
なお、このような問題は、ニッケルクロムからなる密着層だけではなく、他の材料からなる密着層を用いた場合にも同様である。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、異物による目詰まり等の吐出不良を確実に防止することができ、歩留まり及び信頼性を向上した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、少なくとも複数の圧力発生室を構成する液体流路が設けられる流路形成基板の一方面側に、振動板と、該振動板上に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを形成する工程と、前記振動板の前記液体流路の一部に相対向する領域に貫通部を形成し、且つ前記流路形成基板の前記一方面側に前記貫通部を封止する第１の隔離層を形成すると共に、該第１の隔離層の前記貫通部の周囲を囲む領域に厚さ方向に貫通した開口部を形成した後、該第１の隔離層上の前記貫通部を封止する領域に前記開口部内に規制部を有すると共に前記第１の隔離層とはエッチングの選択性を有する第２の隔離層を形成して、前記第１の隔離層と前記第２の隔離層とからなる隔離層を形成する工程と、前記流路形成基板の一方面側に、前記液体流路の一部と連通するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板を接合する工程と、前記流路形成基板を他方面側から前記振動板及び前記隔離層が露出するまでウェットエッチングすることにより前記液体流路を形成する工程と、前記液体流路の一部により露出された前記第１の隔離層をウェットエッチングすることにより当該第１の隔離層の前記規制部により囲まれた領域を除去する工程と、前記第２の隔離層を除去することにより、前記液体流路の一部と前記リザーバ部とを連通させ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。
かかる態様では、第１の隔離層を除去する際に過酸化水素水ではなく、専用のエッチング液を用いて除去することができるため、第１の隔離層が第２の隔離層上に残留するのを防止して、第２の隔離層の除去を良好に行うことができると共に、第２の隔離層の規制部によって、第１の隔離層をエッチングする際のサイドエッチングを防止することができ、第１の隔離層の所望の領域を選択的に除去することができる。また、第１の隔離層のサイドエッチングが防止できるため、エッチング液による圧電素子の破壊を確実に防止することができると共に、振動板のみがリザーバ内に庇状に突出する領域を制御して、振動板の剛性を高めることができ、振動板の庇状に突出した端部が剥離することによってノズル開口の目詰まりを防止できる。
【００１１】
ここで、前記隔離層を形成する工程では、前記流路形成基板の前記一方面側に前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成すると共に、前記リード電極と同一の層からなるが当該リード電極とは不連続の当該剥離層を形成することが好ましい。これによれば、リード電極と隔離層とを同一工程で形成することができるため、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００１２】
また、前記圧力発生室を形成する工程の後、前記圧力発生室及び前記液体流路の一部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をさらに有することが好ましい。これによれば、耐液体性を有する保護膜を設けることによって液体による流路形成基板の侵食を防止することができる。
【００１３】
また、前記保護膜を形成する工程の後、前記隔離層上の当該保護膜を剥離して除去する工程をさらに有することが好ましい。これによれば、隔離層上の保護膜が除去されているため、隔離層の除去を容易に且つ確実に行うことができる。
【００１４】
また、前記保護膜を剥離する工程では、前記保護膜上に内部応力が圧縮応力である剥離層を形成した後、該剥離層を剥離することで当該剥離層と共に前記隔離層上の前記保護膜を剥離することが好ましい。これによれば、剥離層によって隔離層上の保護膜をさらに容易に且つ確実に除去することができる。
【００１５】
また、前記剥離層の前記保護膜との密着力が、前記保護膜と前記隔離層との密着力より大きいことが好ましい。これによれば、剥離層と保護膜とが良好に密着するため、隔離層上の保護膜を剥離層と共にさらに容易且つ確実に除去することができる。
【００１６】
また、前記剥離層の材料として、チタンタングステンを用いることが好ましい。これによれば、剥離層を所定の材料で形成することで、隔離層上の保護膜を剥離層と共にさらに容易且つ確実に除去することができる。
【００１７】
また、前記保護膜を形成する工程の前に、前記液体流路の一部内に露出した前記第１の隔離層の前記規制部で囲まれた領域を除去する工程を行うことが好ましい。これによれば、第２の隔離層上に保護膜が形成されるため、保護膜と隔離層との密着力を弱めて、保護膜を容易に且つ確実に剥離することができる。
【００１８】
また、前記流路形成基板が、シリコン単結晶基板からなると共に、前記振動板の少なくとも前記開口部の周縁部が二酸化シリコンからなり、前記第２の隔離層を金を主成分とする材料で形成すると共に、前記第１の隔離層の前記振動板との密着力が、前記振動板と前記第２の隔離層との密着力よりも大きいことが好ましい。これによれば、流路形成基板上に隔離層を良好な膜質で形成することができると共に、流路形成基板をウェットエッチングする際のエッチング液が隔離層によってリザーバ形成基板側に侵入するのを確実に防止することができる。
【００１９】
また、前記第１の隔離層が、ニッケルクロムからなることが好ましい。これによれば、第２の隔離層と流路形成基板との密着力を向上して、隔離層が流路形成基板から剥離するのを防止することができる。
【００２０】
また、前記貫通部の内面が、前記流路形成基板側が内部に向かって突出する方向に傾斜した傾斜面となっていることが好ましい。これによれば、保護膜を剥離する際に貫通部の開口縁部に亘って良好に分離することができ、保護膜の剥離残渣を防止して、剥離残渣によるノズル開口の目詰まり等が発生するのを防止することができる。
【００２１】
また、前記開口部を前記貫通部の内面に相対向する領域に設けることが好ましい。これによれば、第１の隔離層が残留する面積を広くして、振動板のみが庇状に突出する領域を減少させることができるため、振動板の剥離によるノズル開口の目詰まり等をさらに確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００２３】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面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。
【００２４】
流路形成基板１０には、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３（液体流路の一部）が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。なお、連通部１３は、リザーバ１００の一部を構成するものであると記載したが、連通部１３を圧力発生室１２と同様に複数設けてリザーバ１００の一部を構成しない液体流路としてもよい。また、流路形成基板１０の液体流路としては、当該流路形成基板１０に連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５を形成せずに圧力発生室１２のみを形成して、当該圧力発生室１２一端部と後述するリザーバ部３１とを直接連通させる形態を採用してもよい。この場合、インク供給路１４に相当する流路が必要となるが、この場合は、後述するリザーバ形成基板３０の流路形成基板１０近傍に流路の断面積を絞った流路を形成して、インク供給路としての機能を持たせればよい。
【００２５】
ここで、図２（ｂ）に示すように、本実施形態のインク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さ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。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００２６】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００２７】
ここで、流路形成基板１０の圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５の内壁表面には、耐インク特性を有する材料、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１６が、約５０ｎｍの厚さで設けられている。なお、ここで言う耐インク特性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング特性のことである。
【００２８】
なお、このような保護膜１６の材料は、酸化タンタルに限定されず、使用するインク（液体）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）、クロム（Ｃｒ）等を用いてもよい。ただし、酸性の液体を用いる場合には、もちろん耐酸性の保護膜を用いることになる。
【００２９】
また、本実施形態では、振動板を構成する弾性膜５０には、連通部１３と、詳しくは後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１とを連通する貫通部５１が設けられている。そして、図２に示すように、この弾性膜５０上に設けられた保護膜１６は、弾性膜５０の貫通部５１の開口近傍で破断されて設けられている。
【００３０】
なお、貫通部５１の内面と、弾性膜５０の流路形成基板１０側の表面との角度が、鋭角となるように、貫通部５１の内面は傾斜した傾斜面で形成されている。この貫通部５１の傾斜面は、流路形成基板１０側が貫通部５１内に突出して尖がる方向に傾斜して設けられている。このように、貫通部５１の内面をリザーバ部３１側よりも連通部１３側が貫通部５１に突出するように傾斜した傾斜面とすることで、詳しくは後述する製造方法によって、隔離層上の保護膜１６を剥離層と共に良好に且つ確実に除去することができる。
【００３１】
また、詳しくは後述するが、弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５５が積層形成されている。この絶縁体膜５５には、貫通部５１よりも大きな開口を有する貫通孔５６が設けられている。
【００３２】
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、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００３３】
一方、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、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成されており、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなり厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、この絶縁体膜５５上には、厚さが約０．１〜０．５μｍの下電極膜６０と、圧電体膜の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなり厚さが例えば、約１．１μｍ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３２０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１２毎に圧電体能動部３２０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アクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、絶縁体膜５５を設けずに、弾性膜５０と下電極膜６０とを振動板としてもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
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振動板、すなわち、弾性膜５０上にも、リード電極９０や下電極膜６０とは不連続の隔離層１９０が存在している。
【００３６】
ここで、隔離層１９０は、本実施形態では、リード電極９０と同一層からなるが、リード電極９０とは不連続なものである。すなわち、隔離層１９０は、リード電極９０の密着層９１と同一層からなるが不連続な第１の隔離層９３と、リード電極９０の金属層９２と同一層からなるが不連続な第２の隔離層９４とで構成されている。
【００３７】
なお、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）、白金（Ｐｔ）、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）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。
【００３８】
また、詳しくは後述するが、第２の隔離層９４は、第１の隔離層９３をウェットエッチングにより除去する際にエッチングの選択性を有するものである。すなわち、第２の隔離層９４は、第１の隔離層９３をウェットエッチングにより除去する際に用いられるエッチング液によってエッチングされない材料からなる。また、第１の隔離層９３は、第２の隔離層９４と振動板を構成する弾性膜５０との密着力よりも高い密着力を有する材料からなる。このため、本実施形態では、隔離層１９０をリード電極９０を構成する密着層９１及び金属層９２と同一層（同一材料）で形成するようにしたが、隔離層１９０の材料は特にこれに限定されるものではない。
【００３９】
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に設けられた貫通部５１を介して連通部１３と連通している。ここでリザーバ部３１は、連通部１３と共にリザーバ１００を構成してもよく、また、リザーバ部３１のみがリザーバ１００を構成してもよい。この場合は、リザーバ部３１が流路形成基板１０の複数の圧力発生室１２の一端部に直接連通してもよく、また、流路形成基板１０に隔壁１１により区画された複数の連通部１３を形成し、この複数の連通部１３にリザーバ部３１が連通するようにしてもよい。
【００４０】
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。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。
【００４１】
また、リザーバ形成基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定されている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００４２】
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。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。
【００４３】
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、駆動回路２００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。
【００４４】
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９を参照して説明する。なお、図３〜図７は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の長手方向の断面図であり、図８及び図９は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す要部拡大断面図である。
【００４５】
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の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５２を形成する。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００４７】
次に、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを流路形成基板用ウェハ１１０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。
【００４８】
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）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、図８（ａ）に示すように、絶縁体膜５５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）が形成される領域の絶縁体膜５５及び弾性膜５０を貫通させる。すなわち、絶縁体膜５５をエッチングして貫通孔５６を形成し、さらに弾性膜５０をエッチングすることにより貫通部５１を形成する。なお、本実施形態では、絶縁体膜５５の貫通孔５６を、弾性膜５０の貫通部５１よりも開口面積が大きくなるように形成している。勿論、これら貫通部５１、貫通孔５６は、同じ大きさで形成されていてもよい。
【００４９】
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（Ｓｃ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。
【００５０】
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、ゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法等を用いてもよい。
【００５１】
さらに、上電極膜８０及び圧電体層７０のパターニング方法は、特に限定されず、例えば、イオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングが挙げられる。
【００５２】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、まず、図４（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を形成すると共に、所定形状にパターニングする。密着層９１のパターニングでは、リード電極９０となる領域に密着層９１が形成されるように行う。また、このとき、貫通部５１に対向する領域に密着層９１と同一層からなり、且つ密着層９１とは不連続となる第１の隔離層９３を形成する。すなわち、第１の隔離層９３によって貫通部５１が封止されるようにする。さらに、第１の隔離層９３の貫通部５１の周囲を囲む領域に、第１の隔離層９３を厚さ方向に貫通した開口部９５を形成する。
【００５３】
第１の隔離層９３の開口部９５は、弾性膜５０の貫通部５１の内面を含む貫通部５１の外側に設けられている。また、開口部９５は、貫通部５１の内面に相対向する領域に設けるのが好ましい。これは、例えば、開口部９５の幅が広すぎると、後の工程で、隔離層１９０が除去された際に、除去される領域が広くなり、弾性膜５０のみがリザーバ１００内に庇状に突出して残留してしまい剛性が低下してしまうからである。
【００５４】
次に、図４（ｃ）及び図８（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って金属層９２を形成すると共に所定形状にパターニングする。これにより各圧電素子３００毎に密着層９１及び金属層９２からなるリード電極９０を形成する。また、貫通部５１に対向する領域に金属層９２と同一層からなり、且つ金属層９２とは不連続となる第２の隔離層９４を形成する。これにより、第１の隔離層９３及び第２の隔離層９４からなる隔離層１９０を形成する。このとき、第２の隔離層９４は、第１の隔離層９３の開口部９５内に充填された規制部９６が形成される。
【００５５】
なお、密着層９１（第１の隔離層９３）及び金属層９２（第２の隔離層９４）のパターニングは、ウェットエッチングやドライエッチングなどで行うことができる。
【００５６】
ここで、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）、白金（Ｐｔ）、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）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。
【００５７】
このように、本実施形態では、リザーバ部３１と連通部１３とを隔離する隔離層１９０として、リード電極９０と同一層からなるが、リード電極９０とは不連続の独立したものを用いるようにした。これにより、リード電極９０と同時に隔離層１９０を形成することができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。なお、隔離層１９０は、リード電極９０と同時に形成せずに、別工程で形成するようにしてもよく、また、隔離層１９０の材料は、上述したものに限定されない。すなわち、隔離層１９０の第２の隔離層９４は、第１の隔離層９３をエッチングにより除去する際に、エッチングの選択性を有する材料であれば、特にこれに限定されない。また、第１の隔離層９３は、振動板の貫通部５１が形成された弾性膜５０と第２の隔離層９４との密着力よりも高い密着力を有する材料であれば、特にこれに限定されない。
【００５８】
次に、図５（ａ）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いる。
【００５９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上にマスク膜５７を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００６０】
そして、図６（ａ）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、インク供給路１４及び連通路１５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及び隔離層１９０の第１の隔離層９３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、インク供給路１４及び連通路１５を同時に形成する。このとき、弾性膜５０の貫通部５１は、隔離層１９０によって封止されているため、貫通部５１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（図示なし）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。
【００６１】
また、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。
【００６２】
次に、図６（ｂ）及び図８（ｄ）に示すように、貫通部５１内の連通部１３側に露出されている第１の隔離層９３をウェットエッチングすることにより除去する。このとき、第１の隔離層９３は、第２の隔離層９４に設けられた規制部９６によって囲まれた領域のみが除去される。すなわち、第１の隔離層９３の連通部１３側に露出された領域をエッチングした際に、エッチングの選択性を有する第２の隔離層９４の規制部９６がエッチングされず、第１の隔離層９３のサイドエッチングが規制される。これにより、第１の隔離層９３の第２の隔離層９４の規制部９６によって囲まれた領域のみを選択的にエッチングして除去することができる。
【００６３】
したがって、第１の隔離層９３のエッチングにより除去される領域を規制部９６によって規制することができるため、第１の隔離層９３をエッチングするエッチング液として、専用のエッチング液（例えば、硝酸セリウムアンモン水溶液）を用いることができる。すなわち、第１の隔離層９３をエッチングするエッチング液として、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）を用いると、第１の隔離層９３を完全に除去するのは困難であり、第２の隔離層９４上に第１の隔離層９３が残留して、第２の隔離層９４をエッチングにより除去する際にエッチング不良が発生してしまう。また、規制部９６が形成されていない場合には、第１の隔離層９３を専用のエッチング液（例えば、硝酸セリウムアンモン水溶液）でエッチングすると、弾性膜５０上の第１の隔離層９３がサイドエッチングされてしまう。本発明では、第１の隔離層９３を専用のエッチング液で除去することで、第１の隔離層９３が第２の隔離層９４上に残留するのを防止することができ、後の工程で第２の隔離層９４を容易に且つ確実に除去することができると共に、第１の隔離層９３を専用のエッチング液でエッチングすることで、第１の隔離層９３がサイドエッチングされることなく規制部９６によって囲まれた領域のみを高精度に且つ確実に除去することができる。
【００６４】
また、第１の隔離層９３がサイドエッチングされるのを防止することができるため、第１の隔離層９３がサイドエッチングされることによって、エッチング液が圧電素子３００側に侵入し、エッチング液により圧電素子３００が破壊されてしまうのを防止することができる。また、第１の隔離層９３がサイドエッチングされることによって、弾性膜５０のみがリザーバ１００側に庇状に突出する領域を制御することができ、弾性膜５０のみが庇状に存在する領域を制御して、リザーバ１００内を通過する液体によって弾性膜５０に亀裂が生じ、剥離した弾性膜５０によってノズル開口２１の目詰まり等の吐出不良が発生するのを防止することができる。
【００６５】
次に、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜５７を除去し、図６（ｃ）に示すように、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性（耐インク特性）を有する材料、本実施形態では、五酸化タンタルからなる保護膜１６を、ＣＶＤ法等によって形成する。このとき、貫通部５１は第２の隔離層９４によって封止されているため、貫通部５１を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０の外面等に保護膜１６が形成されることがない。したがって、接続用の配線等が形成されたリザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に保護膜１６が形成されることなく、駆動回路などの接続不良等の発生を防止することができると共に、余分な保護膜１６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。
【００６６】
次に、図７（ａ）に示すように、保護膜１６上に高応力材料からなる剥離層１７を、例えば、ＣＶＤ法によって形成する。この剥離層１７は、その内部応力が圧縮応力であることが好ましい。また、剥離層１７は、保護膜１６との密着力が保護膜１６と第２の隔離層９４との密着力よりも大きな材料を用いるのが好ましい。本実施形態では、剥離層１７の材料としてチタンタングステン化合物（ＴｉＷ）を用いている。
【００６７】
このように高応力材料からなると共に保護膜１６との密着力が高い剥離層１７を保護膜１６上に形成すると、剥離層１７の応力によって第２の隔離層９４上に形成された保護膜１６が剥がれ始める。そして、図７（ｂ）及び図９（ａ）に示すように、この剥離層１７をウェットエッチングにより除去することで、第２の隔離層９４上の保護膜１６を剥離層１７と共に完全に除去する。なお、本実施形態では、前述した工程で貫通部５１に設けられた第１の隔離層９３が除去されているため、第２の隔離層９４と保護膜１６との密着力が弱く、保護膜１６を第２の隔離層９４から容易に剥離することができる。
【００６８】
また、本発明では、連通部１３は、その振動板（弾性膜５０）側の開口縁部が、貫通部５１よりも外側となるように形成されている。そして、貫通部５１の流路形成基板用ウェハ１１０側の開口縁部が、振動板（弾性膜５０）のみ、すなわち、酸化物のみで構成されるようにしている。このため、連通部１３等の内面に形成されている保護膜１６は、剥離層１７と共に剥離されて除去される際、この連通部１３の開口縁部に沿って良好に分離され、第２の隔離層９４上の保護膜１６のみが確実に剥離して除去される。したがって、いわゆる剥離残渣がほとんど生じることがなく、この剥離残渣によるノズル詰まり等の発生を確実に防止することができる。
【００６９】
また、このように隔離層１９０上の保護膜１６を良好に剥離させるためには、貫通部５１の内面（弾性膜５０の端面）と振動板の表面（弾性膜５０の表面）との角度が１０〜９０°程度の鋭角であることが好ましい。さらに、貫通部５１は、その周縁部に沿って角部が存在しないような開口形状で形成されていることが好ましい。例えば、貫通部５１を略矩形の開口形状で形成する場合、その四隅を全てＲ形状とするのが好ましい。これにより、第２の隔離層９４上の保護膜１６を剥離層１７と共にさらに良好且つ確実に剥離させることができる。
【００７０】
このように第２の隔離層９４上の保護膜１６を除去した後は、図７（ｃ）及び図９（ｂ）に示すように、第２の隔離層９４を連通部１３側からエッチングすることによって除去して貫通部５１を開口させる。このとき第２の隔離層９４上には保護膜１６が形成されていないため、保護膜１６が第２の隔離層９４のエッチングを邪魔することはない。
【００７１】
したがって、第２の隔離層９４を容易且つ確実にエッチングにより除去して貫通部５１を開口させることができる。
【００７２】
なお、第２の隔離層９４のエッチングは、ウェットエッチングであっても、ドライエッチングであってもよい。本実施形態では、第２の隔離層９４をウェットエッチングにより除去して貫通部５１を開口させるようにした。ちなみに、第２の隔離層９４のエッチングをドライエッチングで行った場合には、弾性膜５０をマスクとして行うことで、貫通部５１に相対向する領域に開口させることができる。
【００７３】
以上説明したように、隔離層１９０をエッチングにより除去することで、従来の機械的な加工とは異なり加工カス等の異物が発生することはない。したがって、圧力発生室１２、連通部１３等のインク流路内に加工カスが残留し、残留した加工カスによってノズル詰まり等の吐出不良が発生するのを確実に防止することができる。
【００７４】
また、第１の隔離層９３を専用のエッチング液によって除去することにより、第１の隔離層９３が第２の隔離層９４上に残留するのを防止することができ、第２の隔離層９４をエッチングする際に第１の隔離層９３の残留物によるエッチング不良を防止できると共に、第１の隔離層９３を専用のエッチング液でエッチングしても、第１の隔離層９３がサイドエッチングされることなく規制部９６によって囲まれた領域のみを高精度に且つ確実に除去することができる。また、第１の隔離層９３をエッチングするエッチング液が圧電素子３００側に侵入し、エッチング液により圧電素子３００が破壊されてしまうのを防止することができる。さらに、第１の隔離層９３がサイドエッチングされることによって、弾性膜５０のみがリザーバ１００側に庇状に突出する領域を制御することができ、弾性膜５０のみが庇状に存在する領域を制御して、リザーバ１００内を通過するインクによって弾性膜５０に亀裂が生じ、剥離した弾性膜５０によってノズル開口２１の目詰まり等の吐出不良が発生するのを防止することができる。
【００７５】
なお、第１の隔離層９３の開口部９５を、貫通部５１に相対向する領域から弾性膜５０上までに亘って、すなわち、貫通部５１よりも大きな開口面積で形成することも考えられるが、金（Ａｕ）からなる第２の隔離層９４がシリコン単結晶基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０上に直接形成された際に、金がシリコンに拡散してしまい第２の隔離層９４を正常な膜状態で形成することができないため好ましくない。また、金とシリコンとの密着力も弱いことから、第２の隔離層９４が流路形成基板用ウェハ１１０から容易に剥離してしまうため好ましくない。
【００７６】
その後は、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の不要部分、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。
【００７７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、本発明の基本的構成は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、第１の隔離層９３の規制部９６で囲まれた領域を除去してから、保護膜１６を除去するようにしたが、保護膜１６は、第１の隔離層９３の規制部９６で囲まれた領域を除去する前に第１の隔離層９３上に形成するようにしてもよい。
【００７８】
また、上述した実施形態１では、下電極膜６０として、白金及びイリジウムを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、下電極膜６０の絶縁体膜５５側の最下層に密着性を向上するチタン（Ｔｉ）等の密着層を設けるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、絶縁体膜５５側から白金とイリジウムとを積層した構成としても、絶縁体膜５５側からイリジウムと白金とを積層した構成としても、絶縁体膜５５側からイリジウムと白金とイリジウムとを積層した構成としてもよい。
【００７９】
さらに、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００８０】
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（電界放出ディスプレー）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】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態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】本発明の実施形態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】本発明の実施形態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】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態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９】本発明の実施形態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。
【符号の説明】
【００８２】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １６  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  貫通部、  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、  ９３  第１の隔離層、  ９４  第２の隔離層、  ９５  開口部、  ９６  規制部、  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、  １９０  隔離層、  ２００  駆動回路、  ２１０  駆動配線、  ３００  圧電素子
【図１】
2008168548.tif 000003
【図２】
2008168548.tif 000004
【図３】
2008168548.tif 000005
【図４】
2008168548.tif 000006
【図５】
2008168548.tif 000007
【図６】
2008168548.tif 000008
【図７】
2008168548.tif 000009
【図８】
2008168548.tif 000010
【図９】
2008168548.tif 000011