(57)【要約】【課題】圧力発生素子の表面汚染をマグネトロンドライエッチングにより除去しても、良好なヒステリシス特性を確保できる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力発生素子の表面汚染をマグネトロンドライエッチングにより除去する表面除去処理工程と、圧力発生素子上に配線を形成する配線工程と、を有し、表面除去処理工程におけるマグネトロン印加電流を、圧力発生素子の表面除去量と表面除去に伴うヒステリシス特性の変化量に基づいて設定する。【選択図】図１２
2012213968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路形成基板上に設けられた圧力発生素子の駆動によって前記流路形成基板内の液体を噴射させる液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記圧力発生素子の表面汚染をマグネトロンドライエッチングにより除去する表面除去処理工程と、
前記圧力発生素子上に配線を形成する配線工程と、
を有し、
前記表面除去処理工程におけるマグネトロン印加電流を、前記圧力発生素子の表面除去量と表面除去に伴うヒステリシス特性の変化量に基づいて設定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】
前記ヒステリシス特性の変化量は、同一の流路形成基板に設けられる複数の圧力発生素子におけるヒステリシス特性のばらつきであることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記流路形成基板が複数形成される流路形成基板用ウエハに対する前記マグネトロンの配置位置に応じて印加電流を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記流路形成基板用ウエハの中心部に対向する中心電磁石と外周部に対向する外周電磁石への印加電流比を設定することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記中心電磁石への印加電流をＩＡとし、前記外周電磁石への印加電流をＩＢとしたとき、
次の条件式１を満足することを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【数１】
2012213968.tif 000005
【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する。
【背景技術】
【０００２】
液体を噴射する液体噴射ヘッドには、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に圧電素子を設け、圧電素子の変位によって圧力発生室内の圧力変動を行わせてインク滴をノズル開口から吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドとして、流路形成基板の圧電素子側に保護基板を接合し、保護基板上に設けられた駆動回路の各端子と、各圧電素子とをワイヤーボンディングによってボンディングワイヤーで電気的に接続し、駆動回路からの駆動信号をボンディングワイヤーを介して圧電素子に供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
また、インクジェット式記録ヘッドとして、複数の圧電素子に駆動信号を供給するＣＯＦ基板を接続したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０５３０７９号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１７３６号公報
【特許文献３】特開２００８−０２３７９９号公報
【特許文献４】特開２００６−２８１４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した記録ヘッドを製造する場合には、流路形成基板上に圧力発生素子を形成し、更に圧力発生素子上に金属配線を形成している。
圧力発生素子と金属配線との良好な接合を確保するためには、圧力発生素子の表面に付着したカーボンや酸化膜等の汚染物質を除去する必要がある。このため、金属配線の形成に先立って、逆スパッタなどと呼ばれるマグネトロンドライエッチング処理により圧力発生素子上の汚染物質を除去する処理が行われている。
【０００７】
ところが、圧力発生素子の表面を削り取り過ぎると、流路形成基板上に形成される複数の圧力発生素子のヒステリシス特性がばらついてしまうことを、発明者らは発見した。特に、流路形成基板用ウエハのうち、中央部分に配置された記録ヘッド（チップ）における複数の圧力発生素子間のヒステリシス特性がばらついてしまうことを、発明者らは発見した。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、圧力発生素子の表面汚染をマグネトロンドライエッチングにより除去しても、良好なヒステリシス特性を確保できる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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、流路形成基板上に設けられた圧力発生素子の駆動によって前記流路形成基板内の液体を噴射させる液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧力発生素子の表面汚染をマグネトロンドライエッチングにより除去する表面除去処理工程と、前記圧力発生素子上に配線を形成する配線工程と、
を有し、前記表面除去処理工程におけるマグネトロン印加電流を、前記圧力発生素子の表面除去量と表面除去に伴うヒステリシス特性の変化量に基づいて設定することを特徴とする。
【００１０】
前記ヒステリシス特性の変化量は、同一の流路形成基板に設けられる複数の圧力発生素子におけるヒステリシス特性のばらつきであることを特徴とする。
【００１１】
前記流路形成基板が複数形成される流路形成基板用ウエハに対する前記マグネトロンの配置位置に応じて印加電流を設定することを特徴とする。
【００１２】
前記流路形成基板用ウエハの中心部に対向する中心電磁石と外周部に対向する外周電磁石への印加電流比を設定することを特徴とする。
【００１３】
前記中心電磁石への印加電流をＩＡとし、前記外周電磁石への印加電流をＩＢとしたとき、次の条件式１を満足することを特徴とする。
【数１】
2012213968.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造工程を説明する図である。
【図５】図４に続く製造工程を示す図である。
【図６】図５に続く製造工程を示す図である。
【図７】図６に続く製造工程を示す図である。
【図８】流路形成基板用ウエハ１１０に形成される複数の流路形成基板１０（記録ヘッドチップ）を示す図である。
【図９】逆スパッタ処理装置の概略構成を示す図である。
【図１０】流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示す図である。
【図１１】流路形成基板用ウエハ１１０に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示す図である。
【図１２】流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線の変化量（ばらつき）と逆スパッタ処理による表面除去量との関係を示す図である。
【図１３】圧電素子３００の耐久試験（変位低下率）の結果を示す図である。
【図１４】圧電素子３００への駆動波形（印加電圧）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
［インクジェット式記録装置Ａ］
図１は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略構成を示した斜視図である。
インクジェット式記録装置（液体噴射装置）Ａは、インクを噴射する記録ヘッド１、記録ヘッド１を搭載するキャリッジ２及びインクが着弾する記録紙Ｓを支持するプラテン３等を備えている。
キャリッジ２は、キャリッジモータ４により駆動されるタイミングベルト５を介して、キャリッジ軸６に案内されて往復移動するように構成されている。
プラテン３は、記録媒体である記録紙Ｓをその裏面から支持して、記録ヘッド１に対する記録紙Ｓの位置を規定する。
【００１７】
記録ヘッド１は、キャリッジ２の記録紙Ｓに対向する面側に搭載される。そして、キャリッジ２には、記録ヘッド１にインクを供給する複数のインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。
【００１８】
［記録ヘッド１］
図２は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を示す分解斜視図である。
図３は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を示す平面図及び断面図である。
【００１９】
流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００２０】
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、複数の壁部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）に並設された列が、圧力発生室１２の長手方向に２列設けられている。
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、圧力発生室１２と共にノズル開口毎に個別流路を構成するインク供給路１４と連通路１３とが壁部１１によって区画されている。インク供給路１４及び連通路１３は、圧力発生室１２の各列において、圧力発生室１２の２つの列の外側に配置されている。
【００２１】
インク供給路１４は、マニホールド１００と圧力発生室１２との間でインクに流路抵抗を生じさせるものであり、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、インク供給路１４は、圧力発生室１２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いる。
なお、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、各達通路１３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。連通路１３を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００２２】
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１３とからなる個別流路が複数の壁部１１により区画されて設けられた列が２列設けられている。
【００２３】
流路形成基板１０の圧力発生室１２等の個別流路が開口する面側には、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形成部材の一例でノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フイ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。
【００２４】
一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極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、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極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。
第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極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。すなわち、圧力発生室１２内のインク（液体）に圧力変化を生じさせるアクチュエーター装置として、圧電素子３００を設けるようにした。
【００２５】
また、このような各圧電素子３００の第２電極８０には、流路形成基板１０のインク供給路１４とは反対側の端部近傍まで延設された金（Ａｕ）等のリード電極９０がそれぞれ接続されている。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。すなわち、リード電極９０の圧電素子３００とは反対側の端部が、配線基板が電気的に接続される実装部となっている。
【００２６】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、接着剤３５等によって接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に配置されているため、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３１は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電素子保持部３１は、各圧電素子３００毎に独立して設けてもよく、複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにしてもよい。
【００２７】
さらに、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域には、複数の個別流路の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００が設けられている。マニホールド１００は、保護基板３０の流路形成基板１０との接合面とは反対側の面に設けられた凹部で形成されている。すなわち、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対側に開口しており、マニホールド１００の開口はコンプライアンス基板４０によって封止されている。
なお、マニホールド１００は、複数の個別流路の短手方向（幅方向）に亘って連続して設けられている。
【００２８】
また、マニホールド１００は、圧力発生室１２の長手方向で保護基板３０の両端部近傍まで設けられており、マニホールド１００の一端部側は、個別流路の端部に相対向する領域まで設けられている。このようにマニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方（平面視した際に圧電素子保持部３１と重なる領域）に設けることで、マニホールド１００を、圧力発生室１２の長手方向における外側に拡幅する必要がなく、インクジェット式記録ヘッド１の圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくして小型化することができる。
【００２９】
また、保護基板３０には、個別流路である連通路１３の端部に一端が連通すると共に、マニホールド１００の一端部に他端が連通する厚さ方向に貫通した貫通孔である供給部１０１が設けられている。供給部１０１は、複数の個別流路である連通路１３に亘って１つ設けられている。
そして、マニホールド１００からのインクは、供給部１０１を介して各個別流路である連通路１３、インク供給路１４及び圧力発生室１２に供給される。すなわち、供給部１０１もマニホールド１００の一部として機能する。
【００３０】
このような保護基板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、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
【００３１】
また、保護基板３０には、圧力発生室１２の２列の間に対応する領域に、厚さ方向に貫通する貫通孔１０２が設けられている。この貫通孔１０２には、配線基板２００が挿通されており、配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部とを電気的に接続するものである。
ここで、アクチュエーター装置が圧電素子３００であり、圧電素子３００に接続されたリード電極９０は、その端部が貫通孔１０２内に配置される位置に設けられている。
【００３２】
また、貫通孔１０２は、圧電素子３００の２列に対して１つずつ設けられている。すなわち、本実施形態では、圧電素子３００の２列毎に配線基板２００が接続されており、圧電素子３００の列が２列あるため、貫通孔１０２は１つ設けられている。
そして、貫通孔１０２の内側底部には、実装部（リード電極９０の端部）を区画する隔壁１０３が形成されている。
【００３３】
貫通孔１０２内に露出したリード電極９０の端部（実装部）には、配線基板２００が電気的に接続されている。配線基板２００は、図示しない配線上に圧電素子３００を駆動するための駆動回路２０１が実装された可撓性を有するものであり、例えば、チップオンフイルム（ＣＯＦ）やテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いることができる。
【００３４】
配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部であるリード電極９０とは、例えば、半田や異方性導電性接着剤（ＡＣＰ）を介して電気的に接続することができる。配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して電気的に接続するようにした。
また、異方性導電性接着剤２１０は、配線基板２００とリード電極９０とを電気的に接続すると共に、配線基板２００を固定する接着剤としても機能する。
【００３５】
また、保護基板３０のマニホールド１００が開口する面側には、封止膜４１及び固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合され、コンプライアンス基板４０によってマニホールド１００の開口が封止されている。
封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、厚さが数μｍ程度のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フイルム等からなる。
【００３６】
また、固定板４２は、例えば、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属などの硬質の材料からなる。固定板４２は、図３に示すように、保護基板３０のマニホールド１００の周囲に亘って設けられており、マニホールド１００に相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。
また、固定板４２には、開口部４３側に突出する突出部４４が設けられており、この突出部４４には、厚さ方向に貫通してインクが貯留された貯留手段（不図示）からのインクをマニホールドに供給するための導入路４５が設けられている。
【００３７】
突出部４４は、供給部１０１とは反対側に、且つ圧力発生室１２の並設方向の一部をマニホールド１００に相対向する領域まで突出させるように設けられる。このため、導入路４５は、保護基板３０に設けられた供給部１０１とは圧力発生室１２の長手方向における反対側の端部に設けるようにした。
このように、導入路４５を保護基板３０の供給部１０１とは反対側の端部に設けることによって、貯留手段から導入されたインクの動圧による影響が供給部１０１を介して圧力発生室１２に及ぼされるのを低減させることができる。
【００３８】
そして、このような固定板４２の開口部４３によって、マニホールド１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４１のみで封止された撓み変形可能な可撓部４６となっている。すなわち、可撓部４６は、マニホールド１００に相対向する領域の保護基板３０の供給部１０１に相対向する領域と、マニホールド１００に相対向する領域の固定板４２の導入路４５の周囲とに設けられており、可撓部４６は、これらの供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けられている。
このように、可撓部４６を供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けることで、可撓部４６を広い面積で形成することができ、マニホールド１００内のコンプライアンスを増大させて、圧力変動の悪影響によるクロストークの発生を確実に低減させることができる。
【００３９】
また、駆動回路２０１が実装された配線基板２００をリード電極９０に接続するようにしたため、保護基板３０上に駆動回路２０１を実装する必要がない。したがって、マニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方に拡幅することができると共に、保護基板３０上に広い可撓部４６を有するコンプライアンス基板４０を設けることができる。
【００４０】
このようなインクジェット式記録ヘッド１では、インクカートリッジ７からマニホールド１００内にインクを取り込み、マニホールド１００から供給部１０１を介してノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２０１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第１電極６０と第２電極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からインクが噴射（吐出）する。
【００４１】
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４〜図７を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウエハであり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウエハ１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。
【００４２】
そして、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００４３】
次いで、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成すると共に所定形状にパターニングして圧電素子３００を形成する。
【００４４】
次に、各圧電素子３００上に金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を配線（形成）する。
リード電極９０を形成するに先立って、流路形成基板用ウエハ１１０の全面（圧電素子３００）を、逆スパッタ処理する。圧電素子３００の上面等に付着したカーボン（炭素）や酸化膜等の表面汚染物質を除去するためである。表面汚染物質を除去することにより、金等からなるリード電極９０を良好に形成することが可能となる。
この逆スパッタ処理の処理条件等の詳細については、後述する。
【００４５】
そして、リード電極９０の形成では、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハ１１０の全面に亘って、例えば金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成する。その後に、例えばレジスト等からなるマスクパターン（不図示）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４６】
次に、図５（ｂ）に示すように、保護基板用ウエハ１３０を、流路形成基板用ウエハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、この保護基板用ウエハ１３０には、圧電素子保持部３１、マニホールド１００、供給部１０１、貫通孔１０２及び隔壁１０３等が予め形成されている。
なお、この保護基板用ウエハ１３０は、比較的厚いため、保護基板用ウエハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウエハ１１０の剛性は著しく向上することになる。
【００４７】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハ１１０を所定の厚みに薄くする。
【００４８】
次いで、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハ１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハ１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通路１３及びインク供給路１４等を形成する。
【００４９】
なお、流路形成基板用ウエハ１１０に個別流路を形成する際には、保護基板用ウエハ１３０の流路形成基板用ウエハ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）等からなる封止フイルムで封止するのが好ましい。
また、保護基板用ウエハ１３０に予めマニホールド１００及び供給部１０１を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、流路形成基板用ウエハ１１０と保護基板用ウエハ１３０とを接合後、流路形成基板用ウエハ１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、同時にウェットエッチングによりマニホールド１００及び供給部１０１を形成するようにしてもよい。
これにより製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００５０】
次いで、図７に示すように、保護基板用ウエハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合した後、貫通孔１０２に露出されている圧電素子３００のリード電極９０の列に配線基板２００（図示しない配線）を電気的に接続する。配線基板２００とリード電極９０との接合は、異方性導電性接着剤２１０を介して行う。
【００５１】
具体的には、異方性導電性接着剤２１０を貫通孔１０２内において隔壁１０３により区画されている空間内に充填した後、配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱することで、リード電極９０と配線基板２００とを接続する。配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱するには、配線基板２００の裏面に当接される実装ツールを利用する。
【００５２】
なお、配線基板２００を接続する前の工程又は後の工程において、流路形成基板用ウエハ１１０及び保護基板用ウエハ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し流路形成基板用ウエハ１１０の保護基板用ウエハ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。
そして、これら流路形成基板用ウエハ１１０等を、図３に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することで、インクジェット式記録ヘッド１が製造される。もちろん、コンプライアンス基板４０も、配線基板２００を接続した後に固定するようにしてもよい。
【００５３】
［逆スパッタ処理（マグネトロンドライエッチング）］
次に、圧電素子３００上に配線を形成する配線形成工程に先だって行われる逆スパッタ処理について詳述する。
図８は、流路形成基板用ウエハ１１０に形成される複数の流路形成基板１０（記録ヘッドチップ１０Ａ〜１０Ｄ）を示す図である。
図９は、逆スパッタ処理装置４００の概略構成を示す図である。
【００５４】
逆スパッタ処理装置４００は、流路形成基板用ウエハ１１０を保持する基板保持台４０１を収容する処理容器４０２を備える。処理容器４０２の上部には、基板保持台４０１に対向するように、スパッタターゲット４０３が配設される。処理容器４０２内部には、ガス源４０４のアルゴン（Ａｒ）ガス等のプラズマガスが、ガスポート４０５より供給され、排気ポート４０６から排気される。
【００５５】
逆スパッタ処理装置４００は、スパッタターゲット４０３の背後に中心電磁石４１１、外周電磁石４１２からなるマグネトロン４１０を備える。このマグネトロン４１０からの磁場により、高密度プラズマをスパッタターゲット４０３の全面にわたり発生させる。
なお、中心電磁石４１１、外周電磁石４１２に対する印加電流は、０〜１０ｍＡの範囲で変化させることができる。
【００５６】
そして、スパッタターゲット４０３には、交流電源４０７から交流バイアスが印加され、基板保持台４０１には、負の直流バイアスが印加される。これにより、基板表面の構成粒子を飛ばして、流路形成基板用ウエハ１１０（流路形成基板１０）の表面を一様にドライエッチングする。
【００５７】
このように、流路形成基板１０の圧電素子３００の上面等に付着したカーボン（炭素）や酸化膜等の表面汚染物質を、逆スパッタ処理（マグネトロンドライエッチング）により除去する。
【００５８】
図１０は、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示す図である。
図１０では、流路形成基板用ウエハ１１０のうち、ウエハ中心Ｃの近傍に存在した１つの流路形成基板１０（図８の記録ヘッドチップ１０Ｂ）に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示している。より詳細には、記録ヘッドチップ１０Ｂ（流路形成基板１０）には、３５６個の圧電素子３００が形成され、そのうちウエハ中心Ｃに近い圧電素子３００（No.１，５，１０、２５，３０，３５，６０：ノズルのナンバーに対応）のヒステリシス特性曲線を示している。
【００５９】
流路形成基板１０上には、複数の圧電素子３００が存在する（図２等参照）。記録ヘッド１として高い印刷品質を得るためには、これら複数の圧電素子３００のヒステリシス特性が均一であることが望まれる。
しかし、図１０に示すように、複数の圧電素子３００のヒステリシス特性にはばらつきが生じている。特に、圧電素子３００の分極量（Polarization）が０［μＣ／ｃｍ２］となる印加電圧Ｖｃの位置に注目すると、複数の圧電素子３００同士のヒステリシス特性のばらつきが顕著であることが分かる。
ヒステリシス特性のばらつきは、圧電素子３００の上面を逆スパッタ処理した際に、圧電素子３００に電荷がチャージされることが原因だと推測される。
【００６０】
図１１は、流路形成基板用ウエハ１１０に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示す図である。縦軸は、圧電素子３００の分極量が０［μＣ／ｃｍ２］となる印加電圧Ｖｃの値である。
図１１では、流路形成基板用ウエハ１１０のウエハ中心Ｃを通る線上に沿って配置された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示している。つまり、ウエハ中心Ｃを通って長手方向に並列配置された記録ヘッドチップ１０Ａ〜１０Ｄにおける複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を示している。
また、図１１では、逆スパッタ処理（マグネトロンドライエッチング）においてマグネトロン４１０への印加電流を５種類に異ならせた場合のヒステリシス特性曲線の変化量を示している。
【００６１】
図１１では、マグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）は、中心電磁石４１１への印加電流をＩＡとし、外周電磁石４１２への印加電流をＩＢとしたとき、以下の条件式の値（Ｋ）が異なるように設定している。
Ｋ＝３×ＩＡ−ＩＢ      
具体的には、Ｋ＝０．７５、１．３３、２．０、２．７５、３．２１  の５種類に異ならせている。
なお、この条件式は、実験的に求めたものである。
【００６２】
図１１に示すように、逆スパッタ処理において、マグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）を、Ｋ＝３×ＩＡ−ＩＢ＝３．２１とした場合には、ウエハ中心Ｃに最も近く配置された記録ヘッドチップ１０Ｂ，１０Ｃにおける複数の圧電素子３００の分極量が０となる印加電圧Ｖｃがばらついている、つまり、ヒステリシス特性曲線の変化量が均一でないことが分かる。
一方、ウエハ外周Ｔに配置された記録ヘッドチップ１０Ａ，１０Ｄにおける複数の圧電素子３００の分極量が０となる印加電圧Ｖｃは、記録ヘッドチップ１０Ａ，１０Ｄに比べてばらつきが小さいことが分かる。
この結果から、逆スパッタ処理におけるマグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）の値（Ｋ）を、以下のように設定することが望ましい。
Ｋ＝３×ＩＡ−ＩＢ＜３．０      
【００６３】
図１２は、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線の変化量（ばらつき）と逆スパッタ処理による表面除去量との関係を示す図である。
図１２において、横軸はマグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）の値（Ｋ）を示す。曲線１はヒステリシス特性曲線の変化量（印加電圧Ｖｃにおけるばらつき（平均値））を示す。曲線２は、圧電素子３００の表面除去量（表面傾き（平均値））を示す。
【００６４】
図１２に示すように、逆スパッタ処理において、マグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）を、Ｋ＝３×ＩＡ−ＩＢ＝３．２１とした場合には、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線の変化量が大きくなることが分かる。つまり、印加電圧Ｖｃにおけるばらつきが大きく、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線が均一でないことが分かる。この結果は、図１１の場合と同一である。
そして、同時に、圧電素子３００の表面が除去されて、表面傾き（平均値）が良好に低下していることが分かる。
【００６５】
一方、逆スパッタ処理において、マグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）を、Ｋ＝３×ＩＡ−ＩＢ＝０．７５とした場合には、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線の変化量が小さくなることが分かる。つまり、印加電圧Ｖｃにおけるばらつきが少なく、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線が均一化できることが分かる。
同時に、圧電素子３００の表面除去量が少なく、表面傾き（平均値）が低下していないことが分かる。
【００６６】
この結果から、逆スパッタ処理におけるマグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）の値（Ｋ）を、以下のように設定することが望ましい。
Ｋ＝３×ＩＡ−ＩＢ＞１．０      
【００６７】
以上より、逆スパッタ処理におけるマグネトロン４１０への印加電流（印加電流比）の値（Ｋ）を、以下の条件式１のように設定することが望ましい。
【００６８】
【数２】
2012213968.tif 000004
【００６９】
そして、以下に示す実験結果からも、流路形成基板１０上に形成された複数の圧電素子３００のヒステリシス特性曲線を均一化することが望ましいことが理解できる。
【００７０】
図１３は、圧電素子３００の耐久試験（変位低下率）の結果を示す図である。耐久試験の試験サンプル数は、印加電圧（Ｖｂｓ−Ｖｃ）枚に４〜５個である。
図１４は、圧電素子３００への駆動波形（印加電圧）を示す図である。
圧電素子３００の耐久試験は、圧電素子３００に対してインク吐出電圧信号（駆動波形）を連続して印加して、圧電素子３００の変位量の低下率を測定するものである。図１４に示すように、圧電素子３００への駆動波形における最小電圧をＶｂｓとする。
【００７１】
図１３に示すように、Ｖｂｓ−Ｖｃ＝０の場合には、圧電素子３００の耐久試験後の変位低下率は低くなる。このため、駆動波形における最小電圧Ｖｂｓを分極量が０となる印加電圧Ｖｃに設定するのが理想である。
一方、Ｖｂｓ−Ｖｃ≠０の場合には、変位低下率が悪化する。特に、Ｖｂｓ−Ｖｃ＜０となった場合には、耐久試験後の変位低下率が急激に悪化する。
【００７２】
上述したように、圧電素子３００のヒステリシス特性がばらつくことが想定される。このため、Ｖｂｓ−Ｖｃ≧０にするために、Ｖｂｓの値を大きく設定する必要がある。
言い換えれば、圧電素子３００のヒステリシス特性のばらつきが小さくなれば、Ｖｂｓの値をできるだけ小さく設定しつつ、Ｖｂｓ−Ｖｃ≧０にすることができる。つまり、圧電素子３００の耐久試験後の変位低下率も低く抑えることが可能となる。
よって、圧電素子３００の耐久試験の結果からもＶｃが安定していること、つまり圧電素子３００のヒステリシス特性が均一化させることが望ましいことが分かる。
【００７３】
以上、説明したように、本実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法によれば、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上の表面汚染をマグネトロンドライエッチングにより除去する際に、圧電素子３００の表面除去量と表面除去に伴うヒステリシス特性の変化量に基づいてマグネトロン印加電流を設定しているので、良好なヒステリシス特性を有する圧電素子３００が得られる。したがって、良好な印刷品質を有する記録ヘッド１が得られる。
【００７４】
特に、流路形成基板用ウエハ１１０の中心部に配置された流路形成基板１０（記録ヘッドチップ１０Ｂ、１０Ｃ）において、複数の圧電素子３００のヒステリシス特性を均一化することができる。
【００７５】
具体的には、逆スパッタ処理装置４００のマグネトロン４１０（中心電磁石４１１、外周電磁石４１２）への印加電流を調整することで、容易かつ確実に、流路形成基板１０上の複数の圧電素子３００のヒステリシス特性を均一化することができる。
【００７６】
上述した実施形態では、圧力発生室内の液体に圧力を付与する圧力発生素子として、撓み振動型の圧電素子を例示したが、特に限定されない。例えば、圧力発生素子として、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子であってもよいし、発熱素子等であってもよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドを例示して本発明を説明したが、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る。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を挙げることができる。
【符号の説明】
【００７８】
Ａ…インクジェット式記録装置、  １…インクジェット式記録ヘッド、  １０…流路形成基板、  １０Ａ〜１０Ｄ…記録ヘッドチップ、  ９０…リード電極、  １１０…流路形成基板用ウエハ、  ３００…圧電素子（圧力発生素子）、  ４００…逆スパッタ処理装置（マグネトロンドライエッチング処理装置）、  ４１０…マグネトロン、  ４１１…中心電磁石、  ４１２…外周電磁石、  ＩＡ，ＩＢ…印加連流、  Ｃ…ウエハ中心（中心部）、  Ｔ…ウエハ外周（外周部）
【図１】
2012213968.tif 000006
【図２】
2012213968.tif 000007
【図３】
2012213968.tif 000008
【図４】
2012213968.tif 000009
【図５】
2012213968.tif 000010
【図６】
2012213968.tif 000011
【図７】
2012213968.tif 000012
【図８】
2012213968.tif 000013
【図９】
2012213968.tif 000014
【図１０】
2012213968.tif 000015
【図１１】
2012213968.tif 000016
【図１２】
2012213968.tif 000017
【図１３】
2012213968.tif 000018
【図１４】
2012213968.tif 000019