液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
【課題】圧力発生室を形成する際に、保護膜のマスクとなるレジスト膜を良好且つ効率的に除去して製造効率を向上する。
【解決手段】液体流路を流路形成基板の表面に形成された保護膜５２をマスクとして流路形成基板をエッチングすることによって形成する際に、所定パターンの保護膜を形成する工程として、流路形成基板の表面の全面に保護膜を成膜する第１の工程と、保護膜上にポジ型のレジスト２００を塗布してプリベーク処理することによりレジスト膜を形成する第２の工程と、レジストを選択的に露光して現像することでレジスト膜を選択的に除去する第３の工程と、プリベーク処理の温度以下の温度でドライエッチングすることにより保護膜を選択的に除去する第４の工程と、第３の工程でレジスト膜の表層に形成される変質層を除去する第５の工程と、レジスト膜を再露光及び現像することによってレジスト膜を除去する第６の工程とを有する。
【解決手段】液体流路を流路形成基板の表面に形成された保護膜５２をマスクとして流路形成基板をエッチングすることによって形成する際に、所定パターンの保護膜を形成する工程として、流路形成基板の表面の全面に保護膜を成膜する第１の工程と、保護膜上にポジ型のレジスト２００を塗布してプリベーク処理することによりレジスト膜を形成する第２の工程と、レジストを選択的に露光して現像することでレジスト膜を選択的に除去する第３の工程と、プリベーク処理の温度以下の温度でドライエッチングすることにより保護膜を選択的に除去する第４の工程と、第３の工程でレジスト膜の表層に形成される変質層を除去する第５の工程と、レジスト膜を再露光及び現像することによってレジスト膜を除去する第６の工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルに連通する圧力発生室がエッチングにより形成された流路形成基板を具備する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液滴としてインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に設けられる圧力発生手段とを具備し、この圧力発生手段によって圧力発生室内に圧力を付与することで、ノズルからインク滴を噴射するものがある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室は、例えば、流路形成基板上に形成した所定パターンの保護膜（マスク膜）をマスクとして流路形成基板を異方性エッチングすることによって形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、このように圧力発生室を形成する際の保護膜は、フォトリソグラフィー法を用いて所定パターンに形成される。具体的には、流路形成基板の全面に形成した保護膜上にレジストを塗布し、露光・現像することによってレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとしてエッチングすることによって保護膜をパターニングし、その後レジスト膜を除去している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１６５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、保護膜は、ウェットエッチング又はドライエッチングの何れによってもパターニングすることはできる。しかしながら、例えば、特許文献１に記載のような構成のインクジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板の両面が加工されているため、一般的には、保護膜をドライエッチングによってパターニングしている。ウェットエッチングによって保護膜をパターニングするためには、流路形成基板の保護膜とは反対側の面にエッチング液が触れないように保護する必要があり、作業が繁雑になるためである。
【０００７】
保護膜をドライエッチングでパターニングすることで、保護膜のパターニング自体は比較的容易且つ良好に行うことができる。しかしながら、パターニングする際のマスクとして用いられるレジスト膜の除去が大変であるという問題がある。
【０００８】
レジスト膜の除去方法としては、例えば、有機剥離液による除去が挙げられるが、剥離力が強いため、基板の接着に用いられる接着剤等の有機物に悪影響を及ぼしてしまう虞がある。また、例えば、Ｏ２プラズマアッシング等による除去方法もあるが、処理時間が比較的長くかかってしまい作業効率が悪いという問題がある。
【０００９】
なお、このような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク滴以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧力発生室を形成する際に、保護膜のマスクとなるレジスト膜を良好且つ効率的に除去して製造効率を向上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並びに液体噴射装置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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記液体流路を、前記流路形成基板の表面に形成された所定パターンの保護膜をマスクとして当該流路形成基板をエッチングすることによって形成し、前記所定パターンの保護膜を形成する工程として、前記流路形成基板の表面の全面に保護膜を成膜する第１の工程と、該保護膜上にポジ型のレジストを塗布してプリベーク処理することによりレジスト膜を形成する第２の工程と、該レジスト膜を選択的に露光して現像することで当該レジスト膜を選択的に除去する第３の工程と、前記プリベーク処理の温度以下の温度でドライエッチングすることにより前記保護膜を選択的に除去する第４の工程と、前記第３の工程で前記レジスト膜の表層に形成される変質層を除去する第５の工程と、前記レジスト膜を再露光及び現像することによって当該レジスト膜を除去する第６の工程と、を有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。
【００１２】
かかる本発明では、レジスト膜をドライエッチングによりパターニングする際の出力を比較的低くしているため、レジスト膜をパターニングしてもレジスト膜の感光性が完全に消失することはない。したがって、保護膜をパターニングした後、レジスト膜を効率的に除去することができる。よって、液体噴射ヘッドの製造効率を大幅に向上することができる。
【００１３】
ここで、前記第５の工程では、オゾン水によって前記変質層を除去することが好ましい。これにより、周囲に悪影響を及ぼすことなく変質層を良好且つ容易に除去することができる。
【００１４】
また前記第４の工程では、前記流路形成基板を８０℃以下の温度に保持した状態で前記保護膜をドライエッチングすることが好ましい。これにより、レジスト膜の感光性の消失を確実に抑えつつ保護膜をパターニングすることができる。
【００１５】
また本発明は、前記保護膜を窒化シリコンによって形成し、前記第４の工程では、四フッ化炭素を用いたプラズマエッチングによって前記保護膜を除去する場合に、特に有効である。この場合、第４の工程によってレジスト膜の表層に疎水性を有する変質層が形成されるため、変質層を有する状態では現像液がはじかれてしまい現像によるレジスト膜の除去が極めて困難になる。しかしながら、本発明では、レジストを現像により除去する前に変質層を除去しているため、レジスト膜を容易に除去することができる。
【００１６】
また、前記第３の工程は、前記レジスト膜を選択的に除去した後、さらに当該レジスト膜をポストベーク処理することが好ましい。これにより、レジスト膜をさらに良好に形成することができる。
【００１７】
さらに本発明は、上記態様の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様では、所定の性能を有する液体噴射ヘッドを比較的安価に提供できる。
【００１８】
さらに本発明は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、所定の性能を有する液体噴射装置を比較的安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、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。
【００２０】
図示するように、流路形成基板１０は、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、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１３と連通路１４とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１４の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバー１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。このように流路形成基板１０には、圧力発生室１２を含むインク流路（圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５）が形成されている。
【００２１】
流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２に連通するノズル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、ステンレス鋼などで形成されている。
【００２２】
流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には下電極膜６０と、圧電体層７０と、上電極膜８０とで構成される圧電素子３００が形成されている。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子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。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ーと称する。なお、振動板とは圧力発生室１２の一方面を構成し圧電素子３００の駆動により変形が生じる部分をいう。本実施形態では、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、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２３】
流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、当該圧電素子保持部３１が必ずしも密封されている訳ではないが、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。また保護基板３０には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３２が設けられている。リザーバー部３２は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、流路形成基板１０の連通部１５と連通して各圧力発生室１２に共通するインク室であるリザーバー１００を構成している。また、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバー部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０は、その端部近傍が貫通孔３３内で露出されている。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い。
【００２４】
保護基板３０のリザーバー部３２に対応する領域には、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からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３２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で形成される。この固定板４２のリザーバー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、リザーバー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。
【００２５】
このような構成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と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路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を撓み変形させることによって、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が吐出される。
【００２６】
以下、本発明に係る液体噴射ヘッド（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８を参照して説明する。図３〜図７は、インクジェット式記録ヘッドの圧力
発生室の長手方向の断面図であり、図８は、ドライエッチング装置の保持ステージの概略
図である。なお以下に説明するように、流路形成基板１０及び保護基板３０はそれぞれシ
リコンウエハーに複数一体的に形成され、最終的に各基板に分割される。
【００２７】
まず図３（ａ）に示すように、シリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。例えば、流路形成基板用ウエハー１１０の表面を熱酸化することにより、二酸化シリコンからなる酸化膜５１を形成する。次いで、図３（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。具体的には、弾性膜５０（酸化膜５１）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５５を形成する。
【００２８】
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５５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（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０をパターニングすることによって圧電素子３００を形成する。
【００２９】
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。また、圧電体層７０の形成方法は、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・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。なお、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されず、例えば、ＭＯＤ法やスパッタリング法等を用いるようにしてもよい。
【００３０】
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、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９１を形成後、この金属層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０を形成する。
【００３１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーである保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５によって接合する。なお、この保護基板用ウエハー１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバー部３２及び貫通孔３３が予め形成されている。
【００３２】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対面側を加工して、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みとする。次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の表面に、圧力発生室１２等のインク流路を形成する際のマスクとなる所定パターンの保護膜５２を形成する。すなわち、圧力発生室１２等のインク流路に対向する領域に開口部５２ａを有する保護膜５２を形成する。
【００３３】
所定パターンの保護膜５２を形成する工程としては、具体的にはまず図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に、例えば、ＣＶＤ法等により窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる保護膜５２を全面に形成する（第１の工程）。次いで図６（ｂ）に示すように、保護膜５２上にポジ型のレジストを塗布し、例えば、１００℃程度の比較的低い温度でプリベーク処理することによってレジスト膜２００を形成する（第２の工程）。
【００３４】
次にこのレジスト膜２００を露光・現像することにより、その一部を選択的に除去する（第３の工程）。この第３の工程としては、まず図６（ｃ）に示すように、所定位置に開口部２５１を有するマスク材２５０を介してレジスト膜２００を選択的に露光する。すなわち、マスク材２５０の開口部２５１から圧力発生室１２等のインク流路が形成される領域のレジスト膜２００を露光する。次いでそのレジスト膜２００を、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等の現像液によって現像する。これにより、図６（ｄ）に示すように、圧力発生室１２等のインク流路が形成される領域のレジスト膜２００が選択的に除去されて、レジスト膜２００に開口部２０１が形成される。
【００３５】
次いで、図７（ａ）に示すように、レジスト膜２００をマスクとして保護膜５２をドライエッチングすることにより、保護膜５２の一部を選択的に除去して所定パターンに形成する（第４の工程）。具体的には、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いたプラズマエッチングによって、圧力発生室１２等の流路が形成される領域の保護膜５２を選択的に除去して保護膜５２に開口部５２ａを形成する。
【００３６】
このようにドライエッチングにより保護膜５２に開口部５２ａを形成する際には、レジスト膜２００のプリベーク処理の温度以下の温度で実施する必要がある。すなわち、保護膜５２が形成されている流路形成基板用ウエハー１１０の温度を、プリベーク処理の温度以下に保持した状態で、保護膜５２をドライエッチングする必要がある。例えば、本実施形態では、１００℃程度の温度でプリベーク処理しているため、１００℃以下の温度で行う必要がある。好ましくは、流路形成基板用ウエハー１１０を８０℃以下の温度に保持した状態で、保護膜５２のドライエッチングを行う。
【００３７】
これにより、第３の工程を実施した後でも、レジスト膜２００の感光性が完全に消失することはない。すなわち、レジスト膜２００にはプリベーク処理の温度よりも高い温度がかかっていないため、ドライエッチング後であっても、レジスト膜２００の感光性は完全に消失することはない。
【００３８】
ここで、保護膜５２のドライエッチングは、例えば、図８に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１３０との接合体１５０を、流路形成基板用ウエハー１１０を上側としてドライエッチング装置の保持ステージ４００上に固定した状態、すなわち保護基板用ウエハー１３０を保持ステージ４００上に固定した状態で実施される。保護基板用ウエハー１３０の外表面には、圧電素子３００や圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣが接続される配線パターン（図示なし）が設けられているため、保護基板用ウエハー１３０の全面を保持ステージ４００に当接させることはできない。このため、保持ステージ４００の中央部には凹部４０１が設けられており、接合体１５０は、保護基板用ウエハー１３０の周縁部のみが保持ステージ４００に当接された状態で固定されている。
【００３９】
そして保護膜５２をドライエッチングする際には、この保持ステージ４００を、例えば、６０℃程度の温度に保持することによって、流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１３０との接合体１５０を上述したように８０℃程度と比較的低い温度に維持している。なお保持ステージ４００の冷却温度は特に限定されるものではない。
【００４０】
このように保持ステージ４００の温度を制御して、接合体１５０（流路形成基板用ウエハー１１０）の温度を抑えるためには、保持ステージ４００の凹部４０１の深さｄを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の深さとすることが好ましく、特に、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とするのが望ましい。これにより接合体１５０の全面が保持ステージ４００に接触しているのと同等の冷却効果が得られる。
【００４１】
なお凹部４０１の深さが０．１ｍｍよりも浅いと、接合体１５０（保護基板用ウエハー１３０）の表面を確実に保護することができない虞があり、また０．５ｍｍよりも深いと接合体１５０を十分に冷却されない虞がある。また凹部４０１中が真空である場合でも、凹部４０１の深さを上記の範囲とすることで、接合体１５０を良好に冷却することができる。
【００４２】
保護膜５２をドライエッチングした後は、レジスト膜２００を以下の手順で除去する。上述したように保護膜５２をドライエッチングした後であってもレジスト膜２００の感光性が完全に消失することはないが、レジスト膜２００の表層にはレジスト膜２００が変質した変質層２０２が形成されてしまう。例えば、本実施形態の場合、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いているため、レジスト膜２００の表層には、疎水性を有する変質層２０２が形成されてしまう。
【００４３】
このためレジスト膜２００を除去するにあたり、まずは図７（ｂ）に示すように、レジスト膜２００の表層に形成された変質層２０２を除去する（第５の工程）。具体的には、例えば、スピンコート装置等によってレジスト膜２００上にオゾン水（Ｏ３）を供給し、このオゾン水によって変質層２０２を除去するのが好ましい。これにより、周囲に悪影響を及ぼすことなく、変質層２０２を良好に除去することができる。なおオゾン水の濃度は、特に限定されず、例えば、１０〜２０ｐｐｍ程度と比較的低濃度のものであってもよい。なお、レジスト膜２００の感光性を消失させない方法であれば、変質層２０２の除去方法は、必ずしもオゾン水によるものに限定されるものではない。
【００４４】
次いで、図７（ｃ）に示すように、残っているレジスト膜２００を再露光し、その後現像することで、図７（ｄ）に示すようにレジスト膜２００を完全に除去する（第６の工程）。上述したように、保護膜５２をドライエッチングする際の温度を、レジスト膜２００のプリベーク処理の温度以下としているため、ドライエッチング後であってもレジスト膜２００の感光性は完全に失われることなく残っている。したがって、ポジ型のレジストからなるレジスト膜２００を再露光及び現像することで、残っている全てのレジスト膜２００を比較的容易に除去することができる。
【００４５】
また本発明では、上述したようにレジスト膜２００の再露光及び現像前にレジスト膜２００の表層に形成された変質層２０２を除去している。このため、レジスト膜２００を再露光及び現像することによって、レジスト膜２００を完全に除去することができる。ちなみにレジスト膜２００の表層に変質層２０２が残っていると、変質層２０２によってレジスト膜２００の現像が阻害されてしまう。例えば、本実施形態では、変質層２０２が疎水性を有するため、レジスト膜２００を現像する際に、この変質層２０２によって現像液がはじかれてしまう。このため、変質層２０２が残った状態で、レジスト膜２００を再露光及び現像したとしても、レジスト膜２００を除去するのは難しい。
【００４６】
このように保護膜５２を形成した後は、図５（ｃ）に示すように、この保護膜５２をマスクとして流路形成基板用ウエハー１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）する。これにより、流路形成基板用ウエハー１１０には、インク流路を構成する圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５が形成される。
【００４７】
その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー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、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対側の面にノズル２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー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インクジェット式記録ヘッドが製造される。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。
【００４９】
例えば、本実施形態では、レジスト膜２００のポストベーク処理を行っていない。保護膜５２の厚さが比較的薄い場合には、ポストベーク処理を行わなくてもレジスト膜２００は保護膜５２をエッチングする際のマスクとして十分に機能する。勿論、第３の工程でレジスト膜２００を露光・現像した後、レジスト膜２００をポストベーク処理するようにしてもよい。ただしポストベーク処理の温度は、レジスト膜２００の感光性が完全に失われない程度の温度とする必要があり、プリベーク処理の温度よりも若干高い温度、例えば、１２０℃程度であることが好ましい。
【００５０】
また例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィープロセスを応用して製造される薄膜型の圧電素子を圧力発生手段として具備するインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を圧力発生手段として具備するインクジェット式記録ヘッド等、他のタイプの圧力発生手段を具備するインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００５１】
さらに、上述のように製造されたインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５２】
図９に示すように、インクジェット式記録装置における記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５３】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５４】
また上述の実施形態では、インクジェット式記録ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するタイプのインクジェット式記録装置を例示したが、本発明は、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、固定された複数のインクジェット式記録ヘッドを有し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００５５】
なお上述した実施形態では、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例示したが、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、プリンター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ー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】
【００５６】
【図１】一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】ドライエッチング装置の保持ステージを示す概略図である。
【図９】一実施形態に係る記録装置の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバー部、 ３３ 貫通孔、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５２ 保護膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １１０ 流路形成基板用ウエハー、 １３０ 保護基板用ウエハー、 ２００ レジスト膜、 ２０１ 開口部、 ２０２ 変質層、 ２５０ マスク材、 ２５１ 開口部、 ３００ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルに連通する圧力発生室がエッチングにより形成された流路形成基板を具備する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液滴としてインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に設けられる圧力発生手段とを具備し、この圧力発生手段によって圧力発生室内に圧力を付与することで、ノズルからインク滴を噴射するものがある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室は、例えば、流路形成基板上に形成した所定パターンの保護膜（マスク膜）をマスクとして流路形成基板を異方性エッチングすることによって形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、このように圧力発生室を形成する際の保護膜は、フォトリソグラフィー法を用いて所定パターンに形成される。具体的には、流路形成基板の全面に形成した保護膜上にレジストを塗布し、露光・現像することによってレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとしてエッチングすることによって保護膜をパターニングし、その後レジスト膜を除去している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１６５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、保護膜は、ウェットエッチング又はドライエッチングの何れによってもパターニングすることはできる。しかしながら、例えば、特許文献１に記載のような構成のインクジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板の両面が加工されているため、一般的には、保護膜をドライエッチングによってパターニングしている。ウェットエッチングによって保護膜をパターニングするためには、流路形成基板の保護膜とは反対側の面にエッチング液が触れないように保護する必要があり、作業が繁雑になるためである。
【０００７】
保護膜をドライエッチングでパターニングすることで、保護膜のパターニング自体は比較的容易且つ良好に行うことができる。しかしながら、パターニングする際のマスクとして用いられるレジスト膜の除去が大変であるという問題がある。
【０００８】
レジスト膜の除去方法としては、例えば、有機剥離液による除去が挙げられるが、剥離力が強いため、基板の接着に用いられる接着剤等の有機物に悪影響を及ぼしてしまう虞がある。また、例えば、Ｏ２プラズマアッシング等による除去方法もあるが、処理時間が比較的長くかかってしまい作業効率が悪いという問題がある。
【０００９】
なお、このような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク滴以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧力発生室を形成する際に、保護膜のマスクとなるレジスト膜を良好且つ効率的に除去して製造効率を向上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並びに液体噴射装置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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記液体流路を、前記流路形成基板の表面に形成された所定パターンの保護膜をマスクとして当該流路形成基板をエッチングすることによって形成し、前記所定パターンの保護膜を形成する工程として、前記流路形成基板の表面の全面に保護膜を成膜する第１の工程と、該保護膜上にポジ型のレジストを塗布してプリベーク処理することによりレジスト膜を形成する第２の工程と、該レジスト膜を選択的に露光して現像することで当該レジスト膜を選択的に除去する第３の工程と、前記プリベーク処理の温度以下の温度でドライエッチングすることにより前記保護膜を選択的に除去する第４の工程と、前記第３の工程で前記レジスト膜の表層に形成される変質層を除去する第５の工程と、前記レジスト膜を再露光及び現像することによって当該レジスト膜を除去する第６の工程と、を有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。
【００１２】
かかる本発明では、レジスト膜をドライエッチングによりパターニングする際の出力を比較的低くしているため、レジスト膜をパターニングしてもレジスト膜の感光性が完全に消失することはない。したがって、保護膜をパターニングした後、レジスト膜を効率的に除去することができる。よって、液体噴射ヘッドの製造効率を大幅に向上することができる。
【００１３】
ここで、前記第５の工程では、オゾン水によって前記変質層を除去することが好ましい。これにより、周囲に悪影響を及ぼすことなく変質層を良好且つ容易に除去することができる。
【００１４】
また前記第４の工程では、前記流路形成基板を８０℃以下の温度に保持した状態で前記保護膜をドライエッチングすることが好ましい。これにより、レジスト膜の感光性の消失を確実に抑えつつ保護膜をパターニングすることができる。
【００１５】
また本発明は、前記保護膜を窒化シリコンによって形成し、前記第４の工程では、四フッ化炭素を用いたプラズマエッチングによって前記保護膜を除去する場合に、特に有効である。この場合、第４の工程によってレジスト膜の表層に疎水性を有する変質層が形成されるため、変質層を有する状態では現像液がはじかれてしまい現像によるレジスト膜の除去が極めて困難になる。しかしながら、本発明では、レジストを現像により除去する前に変質層を除去しているため、レジスト膜を容易に除去することができる。
【００１６】
また、前記第３の工程は、前記レジスト膜を選択的に除去した後、さらに当該レジスト膜をポストベーク処理することが好ましい。これにより、レジスト膜をさらに良好に形成することができる。
【００１７】
さらに本発明は、上記態様の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様では、所定の性能を有する液体噴射ヘッドを比較的安価に提供できる。
【００１８】
さらに本発明は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、所定の性能を有する液体噴射装置を比較的安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、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。
【００２０】
図示するように、流路形成基板１０は、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、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１３と連通路１４とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１４の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバー１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。このように流路形成基板１０には、圧力発生室１２を含むインク流路（圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５）が形成されている。
【００２１】
流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２に連通するノズル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、ステンレス鋼などで形成されている。
【００２２】
流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には下電極膜６０と、圧電体層７０と、上電極膜８０とで構成される圧電素子３００が形成されている。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子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。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ーと称する。なお、振動板とは圧力発生室１２の一方面を構成し圧電素子３００の駆動により変形が生じる部分をいう。本実施形態では、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、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２３】
流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、当該圧電素子保持部３１が必ずしも密封されている訳ではないが、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。また保護基板３０には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３２が設けられている。リザーバー部３２は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、流路形成基板１０の連通部１５と連通して各圧力発生室１２に共通するインク室であるリザーバー１００を構成している。また、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバー部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０は、その端部近傍が貫通孔３３内で露出されている。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い。
【００２４】
保護基板３０のリザーバー部３２に対応する領域には、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からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３２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で形成される。この固定板４２のリザーバー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、リザーバー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。
【００２５】
このような構成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と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路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を撓み変形させることによって、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が吐出される。
【００２６】
以下、本発明に係る液体噴射ヘッド（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８を参照して説明する。図３〜図７は、インクジェット式記録ヘッドの圧力
発生室の長手方向の断面図であり、図８は、ドライエッチング装置の保持ステージの概略
図である。なお以下に説明するように、流路形成基板１０及び保護基板３０はそれぞれシ
リコンウエハーに複数一体的に形成され、最終的に各基板に分割される。
【００２７】
まず図３（ａ）に示すように、シリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。例えば、流路形成基板用ウエハー１１０の表面を熱酸化することにより、二酸化シリコンからなる酸化膜５１を形成する。次いで、図３（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。具体的には、弾性膜５０（酸化膜５１）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５５を形成する。
【００２８】
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５５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（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０をパターニングすることによって圧電素子３００を形成する。
【００２９】
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。また、圧電体層７０の形成方法は、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・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。なお、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されず、例えば、ＭＯＤ法やスパッタリング法等を用いるようにしてもよい。
【００３０】
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、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９１を形成後、この金属層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０を形成する。
【００３１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーである保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５によって接合する。なお、この保護基板用ウエハー１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバー部３２及び貫通孔３３が予め形成されている。
【００３２】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対面側を加工して、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みとする。次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の表面に、圧力発生室１２等のインク流路を形成する際のマスクとなる所定パターンの保護膜５２を形成する。すなわち、圧力発生室１２等のインク流路に対向する領域に開口部５２ａを有する保護膜５２を形成する。
【００３３】
所定パターンの保護膜５２を形成する工程としては、具体的にはまず図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に、例えば、ＣＶＤ法等により窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる保護膜５２を全面に形成する（第１の工程）。次いで図６（ｂ）に示すように、保護膜５２上にポジ型のレジストを塗布し、例えば、１００℃程度の比較的低い温度でプリベーク処理することによってレジスト膜２００を形成する（第２の工程）。
【００３４】
次にこのレジスト膜２００を露光・現像することにより、その一部を選択的に除去する（第３の工程）。この第３の工程としては、まず図６（ｃ）に示すように、所定位置に開口部２５１を有するマスク材２５０を介してレジスト膜２００を選択的に露光する。すなわち、マスク材２５０の開口部２５１から圧力発生室１２等のインク流路が形成される領域のレジスト膜２００を露光する。次いでそのレジスト膜２００を、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等の現像液によって現像する。これにより、図６（ｄ）に示すように、圧力発生室１２等のインク流路が形成される領域のレジスト膜２００が選択的に除去されて、レジスト膜２００に開口部２０１が形成される。
【００３５】
次いで、図７（ａ）に示すように、レジスト膜２００をマスクとして保護膜５２をドライエッチングすることにより、保護膜５２の一部を選択的に除去して所定パターンに形成する（第４の工程）。具体的には、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いたプラズマエッチングによって、圧力発生室１２等の流路が形成される領域の保護膜５２を選択的に除去して保護膜５２に開口部５２ａを形成する。
【００３６】
このようにドライエッチングにより保護膜５２に開口部５２ａを形成する際には、レジスト膜２００のプリベーク処理の温度以下の温度で実施する必要がある。すなわち、保護膜５２が形成されている流路形成基板用ウエハー１１０の温度を、プリベーク処理の温度以下に保持した状態で、保護膜５２をドライエッチングする必要がある。例えば、本実施形態では、１００℃程度の温度でプリベーク処理しているため、１００℃以下の温度で行う必要がある。好ましくは、流路形成基板用ウエハー１１０を８０℃以下の温度に保持した状態で、保護膜５２のドライエッチングを行う。
【００３７】
これにより、第３の工程を実施した後でも、レジスト膜２００の感光性が完全に消失することはない。すなわち、レジスト膜２００にはプリベーク処理の温度よりも高い温度がかかっていないため、ドライエッチング後であっても、レジスト膜２００の感光性は完全に消失することはない。
【００３８】
ここで、保護膜５２のドライエッチングは、例えば、図８に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１３０との接合体１５０を、流路形成基板用ウエハー１１０を上側としてドライエッチング装置の保持ステージ４００上に固定した状態、すなわち保護基板用ウエハー１３０を保持ステージ４００上に固定した状態で実施される。保護基板用ウエハー１３０の外表面には、圧電素子３００や圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣが接続される配線パターン（図示なし）が設けられているため、保護基板用ウエハー１３０の全面を保持ステージ４００に当接させることはできない。このため、保持ステージ４００の中央部には凹部４０１が設けられており、接合体１５０は、保護基板用ウエハー１３０の周縁部のみが保持ステージ４００に当接された状態で固定されている。
【００３９】
そして保護膜５２をドライエッチングする際には、この保持ステージ４００を、例えば、６０℃程度の温度に保持することによって、流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１３０との接合体１５０を上述したように８０℃程度と比較的低い温度に維持している。なお保持ステージ４００の冷却温度は特に限定されるものではない。
【００４０】
このように保持ステージ４００の温度を制御して、接合体１５０（流路形成基板用ウエハー１１０）の温度を抑えるためには、保持ステージ４００の凹部４０１の深さｄを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の深さとすることが好ましく、特に、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とするのが望ましい。これにより接合体１５０の全面が保持ステージ４００に接触しているのと同等の冷却効果が得られる。
【００４１】
なお凹部４０１の深さが０．１ｍｍよりも浅いと、接合体１５０（保護基板用ウエハー１３０）の表面を確実に保護することができない虞があり、また０．５ｍｍよりも深いと接合体１５０を十分に冷却されない虞がある。また凹部４０１中が真空である場合でも、凹部４０１の深さを上記の範囲とすることで、接合体１５０を良好に冷却することができる。
【００４２】
保護膜５２をドライエッチングした後は、レジスト膜２００を以下の手順で除去する。上述したように保護膜５２をドライエッチングした後であってもレジスト膜２００の感光性が完全に消失することはないが、レジスト膜２００の表層にはレジスト膜２００が変質した変質層２０２が形成されてしまう。例えば、本実施形態の場合、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いているため、レジスト膜２００の表層には、疎水性を有する変質層２０２が形成されてしまう。
【００４３】
このためレジスト膜２００を除去するにあたり、まずは図７（ｂ）に示すように、レジスト膜２００の表層に形成された変質層２０２を除去する（第５の工程）。具体的には、例えば、スピンコート装置等によってレジスト膜２００上にオゾン水（Ｏ３）を供給し、このオゾン水によって変質層２０２を除去するのが好ましい。これにより、周囲に悪影響を及ぼすことなく、変質層２０２を良好に除去することができる。なおオゾン水の濃度は、特に限定されず、例えば、１０〜２０ｐｐｍ程度と比較的低濃度のものであってもよい。なお、レジスト膜２００の感光性を消失させない方法であれば、変質層２０２の除去方法は、必ずしもオゾン水によるものに限定されるものではない。
【００４４】
次いで、図７（ｃ）に示すように、残っているレジスト膜２００を再露光し、その後現像することで、図７（ｄ）に示すようにレジスト膜２００を完全に除去する（第６の工程）。上述したように、保護膜５２をドライエッチングする際の温度を、レジスト膜２００のプリベーク処理の温度以下としているため、ドライエッチング後であってもレジスト膜２００の感光性は完全に失われることなく残っている。したがって、ポジ型のレジストからなるレジスト膜２００を再露光及び現像することで、残っている全てのレジスト膜２００を比較的容易に除去することができる。
【００４５】
また本発明では、上述したようにレジスト膜２００の再露光及び現像前にレジスト膜２００の表層に形成された変質層２０２を除去している。このため、レジスト膜２００を再露光及び現像することによって、レジスト膜２００を完全に除去することができる。ちなみにレジスト膜２００の表層に変質層２０２が残っていると、変質層２０２によってレジスト膜２００の現像が阻害されてしまう。例えば、本実施形態では、変質層２０２が疎水性を有するため、レジスト膜２００を現像する際に、この変質層２０２によって現像液がはじかれてしまう。このため、変質層２０２が残った状態で、レジスト膜２００を再露光及び現像したとしても、レジスト膜２００を除去するのは難しい。
【００４６】
このように保護膜５２を形成した後は、図５（ｃ）に示すように、この保護膜５２をマスクとして流路形成基板用ウエハー１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）する。これにより、流路形成基板用ウエハー１１０には、インク流路を構成する圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５が形成される。
【００４７】
その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー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、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対側の面にノズル２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー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インクジェット式記録ヘッドが製造される。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。
【００４９】
例えば、本実施形態では、レジスト膜２００のポストベーク処理を行っていない。保護膜５２の厚さが比較的薄い場合には、ポストベーク処理を行わなくてもレジスト膜２００は保護膜５２をエッチングする際のマスクとして十分に機能する。勿論、第３の工程でレジスト膜２００を露光・現像した後、レジスト膜２００をポストベーク処理するようにしてもよい。ただしポストベーク処理の温度は、レジスト膜２００の感光性が完全に失われない程度の温度とする必要があり、プリベーク処理の温度よりも若干高い温度、例えば、１２０℃程度であることが好ましい。
【００５０】
また例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィープロセスを応用して製造される薄膜型の圧電素子を圧力発生手段として具備するインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を圧力発生手段として具備するインクジェット式記録ヘッド等、他のタイプの圧力発生手段を具備するインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００５１】
さらに、上述のように製造されたインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５２】
図９に示すように、インクジェット式記録装置における記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５３】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５４】
また上述の実施形態では、インクジェット式記録ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するタイプのインクジェット式記録装置を例示したが、本発明は、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、固定された複数のインクジェット式記録ヘッドを有し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００５５】
なお上述した実施形態では、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例示したが、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、プリンター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ー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】
【００５６】
【図１】一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】ドライエッチング装置の保持ステージを示す概略図である。
【図９】一実施形態に係る記録装置の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバー部、 ３３ 貫通孔、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５２ 保護膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １１０ 流路形成基板用ウエハー、 １３０ 保護基板用ウエハー、 ２００ レジスト膜、 ２０１ 開口部、 ２０２ 変質層、 ２５０ マスク材、 ２５１ 開口部、 ３００ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記液体流路を、前記流路形成基板の表面に形成された所定パターンの保護膜をマスクとして当該流路形成基板をエッチングすることによって形成し、
前記所定パターンの保護膜を形成する工程として、前記流路形成基板の表面の全面に保護膜を成膜する第１の工程と、該保護膜上にポジ型のレジストを塗布してプリベーク処理することによりレジスト膜を形成する第２の工程と、該レジスト膜を選択的に露光して現像することで当該レジスト膜を選択的に除去する第３の工程と、前記プリベーク処理の温度以下の温度でドライエッチングすることにより前記保護膜を選択的に除去する第４の工程と、前記第３の工程で前記レジスト膜の表層に形成される変質層を除去する第５の工程と、前記レジスト膜を再露光及び現像することによって当該レジスト膜を除去する第６の工程と、を有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】
前記第５の工程では、オゾン水によって前記変質層を除去す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】
前記第４の工程では、前記流路形成基板を８０℃以下の温度に保持した状態で前記保護膜をドライエッチング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】
前記保護膜を窒化シリコンによって形成し、前記第４の工程では、四フッ化炭素を用いたプラズマエッチングによって前記保護膜を除去することを特徴とする請求項１〜３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５】
前記第３の工程は、前記レジスト膜を選択的に除去した後、さらに当該レジスト膜をポストベーク処理することを特徴とする請求項１〜４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６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記液体流路を、前記流路形成基板の表面に形成された所定パターンの保護膜をマスクとして当該流路形成基板をエッチングすることによって形成し、
前記所定パターンの保護膜を形成する工程として、前記流路形成基板の表面の全面に保護膜を成膜する第１の工程と、該保護膜上にポジ型のレジストを塗布してプリベーク処理することによりレジスト膜を形成する第２の工程と、該レジスト膜を選択的に露光して現像することで当該レジスト膜を選択的に除去する第３の工程と、前記プリベーク処理の温度以下の温度でドライエッチングすることにより前記保護膜を選択的に除去する第４の工程と、前記第３の工程で前記レジスト膜の表層に形成される変質層を除去する第５の工程と、前記レジスト膜を再露光及び現像することによって当該レジスト膜を除去する第６の工程と、を有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】
前記第５の工程では、オゾン水によって前記変質層を除去す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】
前記第４の工程では、前記流路形成基板を８０℃以下の温度に保持した状態で前記保護膜をドライエッチング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】
前記保護膜を窒化シリコンによって形成し、前記第４の工程では、四フッ化炭素を用いたプラズマエッチングによって前記保護膜を除去することを特徴とする請求項１〜３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５】
前記第３の工程は、前記レジスト膜を選択的に除去した後、さらに当該レジスト膜をポストベーク処理することを特徴とする請求項１〜４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６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１８４３５０（Ｐ２００９−１８４３５０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２６４６８（Ｐ２００８−３２６４６８）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]