液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】異物欠陥を抑制することのできる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】流路形成基板用ウェハ１１０と当該流路形成基板用ウェハ１１０よりも大きいリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接着剤３５を介して接合する基板接合工程と、基板接合工程の後、流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿ってはみ出している接着剤３５ａを２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、を有する液体噴射ヘッドの製造方法を採用する。
【解決手段】流路形成基板用ウェハ１１０と当該流路形成基板用ウェハ１１０よりも大きいリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接着剤３５を介して接合する基板接合工程と、基板接合工程の後、流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿ってはみ出している接着剤３５ａを２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、を有する液体噴射ヘッドの製造方法を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギーを印加してノズル開口からインクを吐出させる構成となっている。
【０００３】
下記特許文献１には、インクジェット式記録ヘッドの製造方法が開示されている。この製造方法においては、流路形成基板の一方の面側に圧電素子の材料を複数成膜して圧電素子を形成した後、流路形成基板の一方の面側にリザーバ部を有するリザーバ形成基板を接合し、その後、流路形成基板を他方の面側から異方エッチング（ウェットエッチング）し、圧力発生室及び連通部を含む液体流路を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６１２１５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、流路形成基板用ウェハ及びリザーバ形成基板用ウェハは大きさが互いに異なっており、接着剤を用いて両者を接合させる場合、接着剤が接合部位からはみ出すことがある。この接着剤は、例えば、流路形成基板用ウェハに液体流路を形成する際、当該液体流路のためのマスク形成時にプラズマの照射を受け、また、そのマスクを介したウェットエッチング時には強アルカリ液に浸漬され、さらに、その後マスクを除去する時には強酸液に浸漬され、劣化・膨潤する。
劣化・膨潤した状態のまま別のウェットエッチング工程に移行すると、この接着剤がエッチング液中に脱落・飛散または拡散し、液体流路やその他のパターン面に残渣（所謂パーティクル）として付着し、異物欠陥を発生させる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、異物欠陥を抑制することの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している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、第１の基板と上記第１の基板よりも大きい第２の基板とを接着剤を介して接合する基板接合工程と、上記基板接合工程の後、上記第１の基板の外縁に沿ってはみ出している上記接着剤を２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、を有する液体噴射ヘッドの製造方法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、大きさが互いに異なる基板同士を、接着剤を介して接合した場合、大きさの小さい方の第１の基板の外縁に沿って接着剤がはみ出るため、このはみ出た接着剤を２流体洗浄によって除去する。２流体洗浄では、キャリアガスに所定の洗浄液を供給することにより、洗浄液を粒化及び加速させて接着剤に衝突させ、接着剤を、強い力で物理的に基板から引き剥がすようにして除去することができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記接着剤除去工程では、上記第１の基板側において、上記第１の基板の外縁に向けて配置されたノズルから２流体を噴射して上記２流体洗浄を行うという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、大きさの小さい第１の基板側に配置した２流体ノズルを用いて２流体を、はみ出した接着剤に向けて直接噴射することができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記２流体洗浄では、２流体として純水と窒素ガスとを用いるという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、キャリアガスとして不活性な窒素ガスを用い、純水を粒化及び加速させて接着剤を除去することができるため、基板や他にパターニングされた配線等にダメージを与えないようにすることができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記基板接合工程の後、上記接着剤除去工程の前に、上記第１の基板側にプラズマを照射するプラズマ処理工程を有するという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、プラズマの照射により劣化し密度が小さくスポンジ状となって物理的に弱まった接着剤を２流体洗浄で効率良く除去することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記基板接合工程の後、上記接着剤除去工程の前に、上記第１の基板側をウェットエッチングするウェットエッチング工程を有するという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、ウェットエッチングにより劣化・膨潤することにより物理的に弱まった接着剤を２流体洗浄で効率良く除去することができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記接着剤除去工程の後、上記第１の基板側をウェットエッチングする第２のウェットエッチング工程を有するという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、前工程においてはみ出ている接着剤が除去されているため、その後のウェットエッチングにおいて異物欠陥を生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における製造方法によって製造されたインクジェット式記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの基板接合工程において流路形成基板用ウェハとリザーバ形成基板用ウェハとを接合して成る基板構造体を示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの接着剤除去工程に用いる洗浄装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの接着剤除去工程を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法の実施形態について、図を参照して説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッドを例示する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態における製造方法によって製造されたインクジェット式記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す平面図及び断面図である。
図示するように、インクジェット式記録ヘッドは、流路形成基板１０を有する。流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、弾性膜５０が形成される一方の面側と逆側の他方の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がその幅方向に並設されている。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と共に液体流路を構成するインク供給路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が形成されている。
【００１７】
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。本実施形態のインク供給路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いる。なお、本実施形態のように、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成してもよいが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路１４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１４を形成してもよい。
【００１８】
連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅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の幅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。
【００１９】
流路形成基板１０の圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３を有する液体流路に臨む内壁表面には、耐インク性を有する材料、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が設けられている。なお、ここで言う耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性のことである。また、本実施形態では、流路形成基板１０の圧力発生室１２等が開口する側の表面、すなわち、ノズルプレート２０が接合される接合面にも保護膜１６が設けられている。勿論、このような領域には、インクが実質的に接触しないため、保護膜１６は設けられていなくてもよい。
【００２０】
なお、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。
流路形成基板１０の他方の面側には、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。
【００２１】
流路形成基板１０の一方の面側には、上述したように二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５１が積層形成されている。また、絶縁体膜５１上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。
【００２２】
ここで、圧電素子３００とは、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。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。
【００２３】
また、各圧電素子３００の上電極膜８０には、密着層９１及び金属層９２からなる配線層１９０で構成されるリード電極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。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及び絶縁体膜５１上にも、リード電極９０とは不連続の配線層１９０が存在している。
【００２４】
流路形成基板１０の一方の面側には、リザーバ１００の一部を構成するリザーバ部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、このリザーバ形成基板３０と流路形成基板１０とは、接着剤３５によって接合されている。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、弾性膜５０及び絶縁体膜５１に設けられた貫通部５２を介して連通部１３と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。
【００２５】
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。圧電素子３００は、圧電素子保持部３２内に形成されており、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３２は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。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と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
【００２６】
リザーバ形成基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が設けられ、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動回路２１０が実装されている。駆動回路２１０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、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動回路２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。
【００２７】
リザーバ形成基板３０上には、リザーバ部３１に対向する領域に、例えば、ＰＰＳフィルム等の可撓性を有する材料からなる封止膜４１及び、金属材料等の硬質材料からなる固定板４２とで構成されるコンプライアンス基板４０が接合されている。固定板４２のリザーバ部３１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、リザーバ部３１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。
【００２８】
上記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２１０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内の圧力を高め、ノズル開口２１からインクを吐出させることが可能となっている。
【００２９】
以下、上記構成の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１１を参照して説明する。
【００３０】
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（第１の基板）１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５３を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５１を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）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、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で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５１を形成する。
【００３１】
次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５１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３（ｄ）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、絶縁体膜５１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）が形成される領域に、これら絶縁体膜５１及び弾性膜５０を貫通して流路形成基板用ウェハ１１０の表面を露出させた貫通部５２を形成する。
【００３２】
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。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、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・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を形成する。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を介して金属層９２を形成し、密着層９１と金属層９２とからなる配線層１９０を形成する。そして、この配線層１９０上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属層９２及び密着層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。またこのとき、貫通部５２に対向する領域に、リード電極９０とは不連続の配線層（閉塞膜）１９０を残して、この配線層１９０によって貫通部５２が封止されるようにする。
【００３４】
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）、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）またはニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）等が挙げられ、本実施形態ではニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）を用いている。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ（第２の基板）１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接合する（基板接合工程）。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おり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。
【００３６】
図５（ａ）は、本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの基板接合工程において流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接合して成る基板構造体１０１を示す全体の平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。なお、図５（ａ）における点線は、基板構造体１０１においてインクジェット式記録ヘッドのチップ１０２が形成されるエリアを示す。基板接合時において各チップ１０２のエリアには、圧電素子保持部３２や接続配線２００等が形成されていることとなる。
【００３７】
図示するように、基板構造体１０１は、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接着剤３５を介して接合することで構成されている。なお、接着剤３５としては、例えば、熱硬化型のエポキシ系接着剤を用いることができる。
また、リザーバ形成基板用ウェハ１３０は、流路形成基板用ウェハ１１０よりも、図５（ｂ）に示す距離Ｋだけ、ひと回り大きく形成されている。本実施形態の距離Ｋは、例えば直径１５０ｍｍ程度の流路形成基板用ウェハ１１０に対し、０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３８】
このように、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０との大きさを互いに異ならせることで、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の平面領域の上に流路形成基板用ウェハ１１０の平面領域の全てを重ね合わせることが容易に可能となる。ここで、大きさの異なるウェハ同士を、接着剤３５を介して接合した場合、大きさの小さい方の流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿って接着剤３５がはみ出ることとなる（図５（ｂ）において符号３５ａで示す）。
【００３９】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研削・研磨した後、フッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにし、シリコン（Ｓｉ）を露出させる。
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５４を新たに形成し、所定形状にパターニングする。当該パターニングでは、ドライエッチング法のうち、四フッ化炭素（ＣＦ４）からなるエッチングガスをプラズマ化し、流路形成基板用ウェハ１１０側に照射する反応性イオンエッチング法を用いる（プラズマ処理工程）。
【００４０】
そして、図６（ｃ）に示すように、このマスク膜５４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、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３からなる液体流路を形成する（ウェットエッチング工程）。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０側を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等の強アルカリ液によって弾性膜５０及び密着層９１が露出するまでエッチングすることより、圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３を同時に形成する。
【００４１】
次に、図７（ａ）に示すように、貫通部５２内の配線層１９０の一部である密着層９１を、連通部１３側からウェットエッチング（ライトエッチング）することにより除去する。すなわち、連通部１３側に露出されている密着層９１と、この密着層９１が拡散している金属層９２の一部の領域とを、エッチングにより除去する。これにより、後の工程で、配線層１９０の金属層９２と、その上に化学気相成長法（以下、ＣＶＤ法と称する）よって形成される保護膜１６との密着力が弱められ、金属層９２上の保護膜１６が剥離し易くなる。
【００４２】
次に、図７（ｂ）に示すように、マスク膜５４を除去する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０側を、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液等の強酸液に浸漬させることにより、マスク膜５４を溶解させて除去する。
このマスク膜５４を除去した後は、図８に示す洗浄装置１４０を用いて基板構造体１０１の流路形成基板用ウェハ１１０側の洗浄を行うと共に、はみ出した接着剤３５ａの除去を行う（接着剤除去工程）。
【００４３】
図８に示すように、洗浄装置１４０は、回転テーブル１４１上に基板構造体１０１を保持させ、この回転テーブル１４１を所定の回転数で回転させながら洗浄を行う、所謂スピン洗浄によって、流路形成基板用ウェハ１１０側を洗浄する構成となっている。洗浄装置１４０は、流路形成基板用ウェハ１１０側において、流路形成基板用ウェハ１１０の中央に向けて配置されたノズル１４２と、同じく、流路形成基板用ウェハ１１０側において、流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に向けて配置された２流体ノズル（ノズル）１４３と、を有する。
【００４４】
ノズル１４２は、純水を供給する。当該純水は、流路形成基板用ウェハ１１０の中央から回転テーブル１４１の回転による遠心力によって外縁まで広がり、流路形成基板用ウェハ１１０側を全面に亘って洗浄する。
一方、２流体ノズル１４３は、２流体として純水と窒素ガスとを用いた２流体洗浄を行う。この２流体洗浄では、キャリアガスとしての窒素ガスに洗浄液としての純水を供給することにより、純水を粒化及び加速させ、本実施形態では例えば０．１メガパスカル（ＭＰａ）程度の高圧で洗浄することができる。この２流体洗浄によれば、純水のみの洗浄では取り除けない接着剤３５ａを、容易に取り除くことができる。
【００４５】
本実施形態では、２流体ノズル１４３を、リザーバ形成基板用ウェハ１３０と比較して小さい流路形成基板用ウェハ１１０側に配置することにより、図９（ａ）に示すように、２流体をはみ出した接着剤３５ａに向けて直接噴射することができる。窒素ガスにより粒化及び加速した純水は、接着剤３５ａに連続した衝撃を与えて叩き崩し、また、衝突した後は面方向に広がり、接着剤３５ａを物理的に強い力で引き剥がすようにして、接着剤３５ａを除去する。なお、本実施形態では、キャリアガスとして不活性な窒素ガスを用い、洗浄液として純水を用いているため、基板や他にパターニングされた配線（接続配線２００等）にダメージを与えないようにすることができる。
【００４６】
流路形成基板用ウェハ１１０の外縁からはみ出した接着剤３５ａは、上述したマスク膜５４形成時のプラズマ処理、液体流路形成時の強アルカリ処理、さらには、マスク膜５４除去時の強酸処理によって、劣化・膨潤している。より詳しくは、流路形成基板用ウェハ１１０側へのプラズマの照射により、接着剤３５ａに多数の孔部が形成され、密度が小さくスポンジ状となって物理的に弱まっている。また、流路形成基板用ウェハ１１０側の強アルカリ液及び強酸液への浸漬により、接着剤３５ａが化学的に劣化し、また、液浸によって膨潤することにより物理的に弱まっている。この物理的に弱まっている接着剤３５ａに２流体を直接当てることにより、劣化・膨潤した接着剤３５ａを、効率良く、且つ、図９（ｂ）に示すように選択的に除去することができる。
【００４７】
次に、図１０（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路、すなわち、圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３の内壁面に保護膜１６を形成する。
保護膜１６は、上述したように、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性（耐インク性）を有する材料からなり、本実施形態では、五酸化タンタルからなる。また、保護膜１６は、例えばＣＶＤ法によって形成する。
【００４８】
なお、貫通部５２は配線層１９０によって封止されているため、貫通部５２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が形成されることはない。このため、接続配線２００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が形成されて駆動回路２１０などの接続不良等が発生するのを防止することができる。また同時に、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。
【００４９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、保護膜１６上に、保護膜１６とはエッチングの選択性を有する材料からなる剥離層１７を、例えばスパッタ法によって形成する。ここで、保護膜１６とはエッチングの選択性を有する材料とは、その材料をウェットエッチングするためのエッチング液によって保護膜１６がエッチングされ難く、実質的にエッチングされない材料のことをいう。また、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く、保護膜１６との密着力が、保護膜１６と配線層１９０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、以上の条件を満たすチタンタングステン化合物（ＴｉＷ）を用いている。
【００５０】
次に、図１１（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って完全に除去すると同時に、配線層１９０上の保護膜１６を選択的に除去する。ここで、保護膜１６の金（Ａｕ）からなる金属層９２との密着力は、保護膜１６の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５０との密着力よりも弱く、剥離層１７の内部応力が圧縮応力であるため、保護膜１６上に剥離層１７を形成することで、剥離層１７の内部応力によって保護膜１６は配線層１９０からある程度剥離された状態となる。この状態で、剥離層１７をウェットエッチングによって除去することで、配線層１９０上の保護膜１６も同時に選択的に除去される。
【００５１】
このように配線層１９０上の保護膜１６を除去した後は、図１１（ｂ）に示すように、配線層１９０（金属層９２）を連通部１３側からウェットエッチングすることによって除去して貫通部５２を開口させる。このとき配線層１９０上には保護膜１６が形成されていないため、保護膜１６が配線層１９０のウェットエッチングを邪魔することはない。したがって、配線層１９０を容易且つ確実にウェットエッチングにより除去して貫通部５２を開口させることができる。
【００５２】
上記のように接着剤除去工程の後に、配線層１９０を貫通させるために行われる仕上げ段階の第２のウェットエッチング工程においては、はみ出ている接着剤３５ａが前工程において予め除去されているため、接着剤３５ａがエッチング液中に脱落・飛散または拡散し、液体流路やその他のパターン面に残渣（パーティクル）として付着することはなく、異物欠陥が低減されることとなる。
【００５３】
その後は、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動回路２１０を実装すると共に、駆動回路２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する。次いで、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。
【００５４】
したがって、上述した本実施形態によれば、流路形成基板用ウェハ１１０と当該流路形成基板用ウェハ１１０よりも大きいリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接着剤３５を介して接合する基板接合工程と、基板接合工程の後、流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿ってはみ出している接着剤３５ａを２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、を有するという手法を採用することによって、大きさが互いに異なる基板同士を、接着剤３５を介して接合した場合に、大きさの小さい方の流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿ってはみ出ている接着剤３５を、２流体洗浄によって除去することができるため、異物欠陥を抑制し、信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを製造することができる。
【００５５】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５６】
例えば、上述した実施形態においては、流路形成基板用ウェハ１１０よりもリザーバ形成基板用ウェハ１３０をひと回り大きく形成した形態について説明したが、リザーバ形成基板用ウェハ１３０よりも流路形成基板用ウェハ１１０をひと回り大きく形成した形態についても本発明を適用できる。
【００５７】
また、例えば、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（面発光ディスプレー）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。
【符号の説明】
【００５８】
１０…流路形成基板、３０…リザーバ形成基板、３５…接着剤、３５ａ…はみ出た接着剤、１０１…基板構造体、１１０…流路形成基板用ウェハ（第１の基板）、１３０…リザーバ形成基板用ウェハ（第２の基板）、１４３…２流体ノズル（ノズル）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギーを印加してノズル開口からインクを吐出させる構成となっている。
【０００３】
下記特許文献１には、インクジェット式記録ヘッドの製造方法が開示されている。この製造方法においては、流路形成基板の一方の面側に圧電素子の材料を複数成膜して圧電素子を形成した後、流路形成基板の一方の面側にリザーバ部を有するリザーバ形成基板を接合し、その後、流路形成基板を他方の面側から異方エッチング（ウェットエッチング）し、圧力発生室及び連通部を含む液体流路を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６１２１５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、流路形成基板用ウェハ及びリザーバ形成基板用ウェハは大きさが互いに異なっており、接着剤を用いて両者を接合させる場合、接着剤が接合部位からはみ出すことがある。この接着剤は、例えば、流路形成基板用ウェハに液体流路を形成する際、当該液体流路のためのマスク形成時にプラズマの照射を受け、また、そのマスクを介したウェットエッチング時には強アルカリ液に浸漬され、さらに、その後マスクを除去する時には強酸液に浸漬され、劣化・膨潤する。
劣化・膨潤した状態のまま別のウェットエッチング工程に移行すると、この接着剤がエッチング液中に脱落・飛散または拡散し、液体流路やその他のパターン面に残渣（所謂パーティクル）として付着し、異物欠陥を発生させる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、異物欠陥を抑制することの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している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、第１の基板と上記第１の基板よりも大きい第２の基板とを接着剤を介して接合する基板接合工程と、上記基板接合工程の後、上記第１の基板の外縁に沿ってはみ出している上記接着剤を２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、を有する液体噴射ヘッドの製造方法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、大きさが互いに異なる基板同士を、接着剤を介して接合した場合、大きさの小さい方の第１の基板の外縁に沿って接着剤がはみ出るため、このはみ出た接着剤を２流体洗浄によって除去する。２流体洗浄では、キャリアガスに所定の洗浄液を供給することにより、洗浄液を粒化及び加速させて接着剤に衝突させ、接着剤を、強い力で物理的に基板から引き剥がすようにして除去することができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記接着剤除去工程では、上記第１の基板側において、上記第１の基板の外縁に向けて配置されたノズルから２流体を噴射して上記２流体洗浄を行うという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、大きさの小さい第１の基板側に配置した２流体ノズルを用いて２流体を、はみ出した接着剤に向けて直接噴射することができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記２流体洗浄では、２流体として純水と窒素ガスとを用いるという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、キャリアガスとして不活性な窒素ガスを用い、純水を粒化及び加速させて接着剤を除去することができるため、基板や他にパターニングされた配線等にダメージを与えないようにすることができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記基板接合工程の後、上記接着剤除去工程の前に、上記第１の基板側にプラズマを照射するプラズマ処理工程を有するという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、プラズマの照射により劣化し密度が小さくスポンジ状となって物理的に弱まった接着剤を２流体洗浄で効率良く除去することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記基板接合工程の後、上記接着剤除去工程の前に、上記第１の基板側をウェットエッチングするウェットエッチング工程を有するという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、ウェットエッチングにより劣化・膨潤することにより物理的に弱まった接着剤を２流体洗浄で効率良く除去することができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記接着剤除去工程の後、上記第１の基板側をウェットエッチングする第２のウェットエッチング工程を有するという手法を採用する。
このような手法を採用することによって、本発明では、前工程においてはみ出ている接着剤が除去されているため、その後のウェットエッチングにおいて異物欠陥を生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における製造方法によって製造されたインクジェット式記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの基板接合工程において流路形成基板用ウェハとリザーバ形成基板用ウェハとを接合して成る基板構造体を示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの接着剤除去工程に用いる洗浄装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの接着剤除去工程を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法の実施形態について、図を参照して説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッドを例示する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態における製造方法によって製造されたインクジェット式記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す平面図及び断面図である。
図示するように、インクジェット式記録ヘッドは、流路形成基板１０を有する。流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、弾性膜５０が形成される一方の面側と逆側の他方の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がその幅方向に並設されている。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と共に液体流路を構成するインク供給路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が形成されている。
【００１７】
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。本実施形態のインク供給路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いる。なお、本実施形態のように、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成してもよいが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路１４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１４を形成してもよい。
【００１８】
連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅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の幅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。
【００１９】
流路形成基板１０の圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３を有する液体流路に臨む内壁表面には、耐インク性を有する材料、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が設けられている。なお、ここで言う耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性のことである。また、本実施形態では、流路形成基板１０の圧力発生室１２等が開口する側の表面、すなわち、ノズルプレート２０が接合される接合面にも保護膜１６が設けられている。勿論、このような領域には、インクが実質的に接触しないため、保護膜１６は設けられていなくてもよい。
【００２０】
なお、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。
流路形成基板１０の他方の面側には、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。
【００２１】
流路形成基板１０の一方の面側には、上述したように二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５１が積層形成されている。また、絶縁体膜５１上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。
【００２２】
ここで、圧電素子３００とは、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。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。
【００２３】
また、各圧電素子３００の上電極膜８０には、密着層９１及び金属層９２からなる配線層１９０で構成されるリード電極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。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及び絶縁体膜５１上にも、リード電極９０とは不連続の配線層１９０が存在している。
【００２４】
流路形成基板１０の一方の面側には、リザーバ１００の一部を構成するリザーバ部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、このリザーバ形成基板３０と流路形成基板１０とは、接着剤３５によって接合されている。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、弾性膜５０及び絶縁体膜５１に設けられた貫通部５２を介して連通部１３と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。
【００２５】
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。圧電素子３００は、圧電素子保持部３２内に形成されており、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３２は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。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と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
【００２６】
リザーバ形成基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が設けられ、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動回路２１０が実装されている。駆動回路２１０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、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動回路２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。
【００２７】
リザーバ形成基板３０上には、リザーバ部３１に対向する領域に、例えば、ＰＰＳフィルム等の可撓性を有する材料からなる封止膜４１及び、金属材料等の硬質材料からなる固定板４２とで構成されるコンプライアンス基板４０が接合されている。固定板４２のリザーバ部３１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、リザーバ部３１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。
【００２８】
上記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２１０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内の圧力を高め、ノズル開口２１からインクを吐出させることが可能となっている。
【００２９】
以下、上記構成の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１１を参照して説明する。
【００３０】
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（第１の基板）１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５３を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５１を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）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、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で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５１を形成する。
【００３１】
次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５１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３（ｄ）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、絶縁体膜５１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）が形成される領域に、これら絶縁体膜５１及び弾性膜５０を貫通して流路形成基板用ウェハ１１０の表面を露出させた貫通部５２を形成する。
【００３２】
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。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、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・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を形成する。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を介して金属層９２を形成し、密着層９１と金属層９２とからなる配線層１９０を形成する。そして、この配線層１９０上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属層９２及び密着層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。またこのとき、貫通部５２に対向する領域に、リード電極９０とは不連続の配線層（閉塞膜）１９０を残して、この配線層１９０によって貫通部５２が封止されるようにする。
【００３４】
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）、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）またはニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）等が挙げられ、本実施形態ではニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）を用いている。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ（第２の基板）１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接合する（基板接合工程）。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おり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。
【００３６】
図５（ａ）は、本発明の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの製造工程のうちの基板接合工程において流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接合して成る基板構造体１０１を示す全体の平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。なお、図５（ａ）における点線は、基板構造体１０１においてインクジェット式記録ヘッドのチップ１０２が形成されるエリアを示す。基板接合時において各チップ１０２のエリアには、圧電素子保持部３２や接続配線２００等が形成されていることとなる。
【００３７】
図示するように、基板構造体１０１は、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接着剤３５を介して接合することで構成されている。なお、接着剤３５としては、例えば、熱硬化型のエポキシ系接着剤を用いることができる。
また、リザーバ形成基板用ウェハ１３０は、流路形成基板用ウェハ１１０よりも、図５（ｂ）に示す距離Ｋだけ、ひと回り大きく形成されている。本実施形態の距離Ｋは、例えば直径１５０ｍｍ程度の流路形成基板用ウェハ１１０に対し、０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３８】
このように、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０との大きさを互いに異ならせることで、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の平面領域の上に流路形成基板用ウェハ１１０の平面領域の全てを重ね合わせることが容易に可能となる。ここで、大きさの異なるウェハ同士を、接着剤３５を介して接合した場合、大きさの小さい方の流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿って接着剤３５がはみ出ることとなる（図５（ｂ）において符号３５ａで示す）。
【００３９】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研削・研磨した後、フッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにし、シリコン（Ｓｉ）を露出させる。
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５４を新たに形成し、所定形状にパターニングする。当該パターニングでは、ドライエッチング法のうち、四フッ化炭素（ＣＦ４）からなるエッチングガスをプラズマ化し、流路形成基板用ウェハ１１０側に照射する反応性イオンエッチング法を用いる（プラズマ処理工程）。
【００４０】
そして、図６（ｃ）に示すように、このマスク膜５４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、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３からなる液体流路を形成する（ウェットエッチング工程）。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０側を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等の強アルカリ液によって弾性膜５０及び密着層９１が露出するまでエッチングすることより、圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３を同時に形成する。
【００４１】
次に、図７（ａ）に示すように、貫通部５２内の配線層１９０の一部である密着層９１を、連通部１３側からウェットエッチング（ライトエッチング）することにより除去する。すなわち、連通部１３側に露出されている密着層９１と、この密着層９１が拡散している金属層９２の一部の領域とを、エッチングにより除去する。これにより、後の工程で、配線層１９０の金属層９２と、その上に化学気相成長法（以下、ＣＶＤ法と称する）よって形成される保護膜１６との密着力が弱められ、金属層９２上の保護膜１６が剥離し易くなる。
【００４２】
次に、図７（ｂ）に示すように、マスク膜５４を除去する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０側を、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液等の強酸液に浸漬させることにより、マスク膜５４を溶解させて除去する。
このマスク膜５４を除去した後は、図８に示す洗浄装置１４０を用いて基板構造体１０１の流路形成基板用ウェハ１１０側の洗浄を行うと共に、はみ出した接着剤３５ａの除去を行う（接着剤除去工程）。
【００４３】
図８に示すように、洗浄装置１４０は、回転テーブル１４１上に基板構造体１０１を保持させ、この回転テーブル１４１を所定の回転数で回転させながら洗浄を行う、所謂スピン洗浄によって、流路形成基板用ウェハ１１０側を洗浄する構成となっている。洗浄装置１４０は、流路形成基板用ウェハ１１０側において、流路形成基板用ウェハ１１０の中央に向けて配置されたノズル１４２と、同じく、流路形成基板用ウェハ１１０側において、流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に向けて配置された２流体ノズル（ノズル）１４３と、を有する。
【００４４】
ノズル１４２は、純水を供給する。当該純水は、流路形成基板用ウェハ１１０の中央から回転テーブル１４１の回転による遠心力によって外縁まで広がり、流路形成基板用ウェハ１１０側を全面に亘って洗浄する。
一方、２流体ノズル１４３は、２流体として純水と窒素ガスとを用いた２流体洗浄を行う。この２流体洗浄では、キャリアガスとしての窒素ガスに洗浄液としての純水を供給することにより、純水を粒化及び加速させ、本実施形態では例えば０．１メガパスカル（ＭＰａ）程度の高圧で洗浄することができる。この２流体洗浄によれば、純水のみの洗浄では取り除けない接着剤３５ａを、容易に取り除くことができる。
【００４５】
本実施形態では、２流体ノズル１４３を、リザーバ形成基板用ウェハ１３０と比較して小さい流路形成基板用ウェハ１１０側に配置することにより、図９（ａ）に示すように、２流体をはみ出した接着剤３５ａに向けて直接噴射することができる。窒素ガスにより粒化及び加速した純水は、接着剤３５ａに連続した衝撃を与えて叩き崩し、また、衝突した後は面方向に広がり、接着剤３５ａを物理的に強い力で引き剥がすようにして、接着剤３５ａを除去する。なお、本実施形態では、キャリアガスとして不活性な窒素ガスを用い、洗浄液として純水を用いているため、基板や他にパターニングされた配線（接続配線２００等）にダメージを与えないようにすることができる。
【００４６】
流路形成基板用ウェハ１１０の外縁からはみ出した接着剤３５ａは、上述したマスク膜５４形成時のプラズマ処理、液体流路形成時の強アルカリ処理、さらには、マスク膜５４除去時の強酸処理によって、劣化・膨潤している。より詳しくは、流路形成基板用ウェハ１１０側へのプラズマの照射により、接着剤３５ａに多数の孔部が形成され、密度が小さくスポンジ状となって物理的に弱まっている。また、流路形成基板用ウェハ１１０側の強アルカリ液及び強酸液への浸漬により、接着剤３５ａが化学的に劣化し、また、液浸によって膨潤することにより物理的に弱まっている。この物理的に弱まっている接着剤３５ａに２流体を直接当てることにより、劣化・膨潤した接着剤３５ａを、効率良く、且つ、図９（ｂ）に示すように選択的に除去することができる。
【００４７】
次に、図１０（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の液体流路、すなわち、圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３の内壁面に保護膜１６を形成する。
保護膜１６は、上述したように、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性（耐インク性）を有する材料からなり、本実施形態では、五酸化タンタルからなる。また、保護膜１６は、例えばＣＶＤ法によって形成する。
【００４８】
なお、貫通部５２は配線層１９０によって封止されているため、貫通部５２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が形成されることはない。このため、接続配線２００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が形成されて駆動回路２１０などの接続不良等が発生するのを防止することができる。また同時に、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。
【００４９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、保護膜１６上に、保護膜１６とはエッチングの選択性を有する材料からなる剥離層１７を、例えばスパッタ法によって形成する。ここで、保護膜１６とはエッチングの選択性を有する材料とは、その材料をウェットエッチングするためのエッチング液によって保護膜１６がエッチングされ難く、実質的にエッチングされない材料のことをいう。また、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く、保護膜１６との密着力が、保護膜１６と配線層１９０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、以上の条件を満たすチタンタングステン化合物（ＴｉＷ）を用いている。
【００５０】
次に、図１１（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って完全に除去すると同時に、配線層１９０上の保護膜１６を選択的に除去する。ここで、保護膜１６の金（Ａｕ）からなる金属層９２との密着力は、保護膜１６の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５０との密着力よりも弱く、剥離層１７の内部応力が圧縮応力であるため、保護膜１６上に剥離層１７を形成することで、剥離層１７の内部応力によって保護膜１６は配線層１９０からある程度剥離された状態となる。この状態で、剥離層１７をウェットエッチングによって除去することで、配線層１９０上の保護膜１６も同時に選択的に除去される。
【００５１】
このように配線層１９０上の保護膜１６を除去した後は、図１１（ｂ）に示すように、配線層１９０（金属層９２）を連通部１３側からウェットエッチングすることによって除去して貫通部５２を開口させる。このとき配線層１９０上には保護膜１６が形成されていないため、保護膜１６が配線層１９０のウェットエッチングを邪魔することはない。したがって、配線層１９０を容易且つ確実にウェットエッチングにより除去して貫通部５２を開口させることができる。
【００５２】
上記のように接着剤除去工程の後に、配線層１９０を貫通させるために行われる仕上げ段階の第２のウェットエッチング工程においては、はみ出ている接着剤３５ａが前工程において予め除去されているため、接着剤３５ａがエッチング液中に脱落・飛散または拡散し、液体流路やその他のパターン面に残渣（パーティクル）として付着することはなく、異物欠陥が低減されることとなる。
【００５３】
その後は、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動回路２１０を実装すると共に、駆動回路２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する。次いで、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。
【００５４】
したがって、上述した本実施形態によれば、流路形成基板用ウェハ１１０と当該流路形成基板用ウェハ１１０よりも大きいリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを接着剤３５を介して接合する基板接合工程と、基板接合工程の後、流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿ってはみ出している接着剤３５ａを２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、を有するという手法を採用することによって、大きさが互いに異なる基板同士を、接着剤３５を介して接合した場合に、大きさの小さい方の流路形成基板用ウェハ１１０の外縁に沿ってはみ出ている接着剤３５を、２流体洗浄によって除去することができるため、異物欠陥を抑制し、信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを製造することができる。
【００５５】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５６】
例えば、上述した実施形態においては、流路形成基板用ウェハ１１０よりもリザーバ形成基板用ウェハ１３０をひと回り大きく形成した形態について説明したが、リザーバ形成基板用ウェハ１３０よりも流路形成基板用ウェハ１１０をひと回り大きく形成した形態についても本発明を適用できる。
【００５７】
また、例えば、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（面発光ディスプレー）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。
【符号の説明】
【００５８】
１０…流路形成基板、３０…リザーバ形成基板、３５…接着剤、３５ａ…はみ出た接着剤、１０１…基板構造体、１１０…流路形成基板用ウェハ（第１の基板）、１３０…リザーバ形成基板用ウェハ（第２の基板）、１４３…２流体ノズル（ノズル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と前記第１の基板よりも大きい第２の基板とを接着剤を介して接合する基板接合工程と、
前記基板接合工程の後、前記第１の基板の外縁に沿ってはみ出している前記接着剤を２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、
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】
前記接着剤除去工程では、前記第１の基板側において、前記第１の基板の外縁に向けて配置されたノズルから２流体を噴射して前記２流体洗浄を行う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２流体洗浄では、２流体として純水と窒素ガスとを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記基板接合工程の後、前記接着剤除去工程の前に、前記第１の基板側にプラズマを照射するプラズマ処理工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記基板接合工程の後、前記接着剤除去工程の前に、前記第１の基板側をウェットエッチングするウェットエッチング工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記接着剤除去工程の後、前記第１の基板側をウェットエッチングする第２のウェットエッチング工程を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
第１の基板と前記第１の基板よりも大きい第２の基板とを接着剤を介して接合する基板接合工程と、
前記基板接合工程の後、前記第１の基板の外縁に沿ってはみ出している前記接着剤を２流体洗浄により除去する接着剤除去工程と、
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】
前記接着剤除去工程では、前記第１の基板側において、前記第１の基板の外縁に向けて配置されたノズルから２流体を噴射して前記２流体洗浄を行う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２流体洗浄では、２流体として純水と窒素ガスとを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記基板接合工程の後、前記接着剤除去工程の前に、前記第１の基板側にプラズマを照射するプラズマ処理工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記基板接合工程の後、前記接着剤除去工程の前に、前記第１の基板側をウェットエッチングするウェットエッチング工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記接着剤除去工程の後、前記第１の基板側をウェットエッチングする第２のウェットエッチング工程を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１３９６７（Ｐ２０１２−２１３９６７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１６９４（Ｐ２０１１−８１６９４）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【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２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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