液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】低コスト且つ品質の向上を図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】液体室となるリザーバ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用ウェハ１３０と、リザーバ部３１と連通してリザーバを構成する連通部１３を含む液体流路及びリザーバ部３１と連通部１３との間を閉塞する配線層１９０を有する流路形成基板用ウェハ１１０と、が接合状態となった後に、上記液体流路に臨む壁面部に保護膜１６を形成する保護膜形成工程を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、上記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、保護膜形成工程は、上記壁面部をシリサイド化させる金属膜１７を上記壁面部に成膜し、保護膜１６としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程を有するという手法を採用する。
【解決手段】液体室となるリザーバ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用ウェハ１３０と、リザーバ部３１と連通してリザーバを構成する連通部１３を含む液体流路及びリザーバ部３１と連通部１３との間を閉塞する配線層１９０を有する流路形成基板用ウェハ１１０と、が接合状態となった後に、上記液体流路に臨む壁面部に保護膜１６を形成する保護膜形成工程を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、上記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、保護膜形成工程は、上記壁面部をシリサイド化させる金属膜１７を上記壁面部に成膜し、保護膜１６としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程を有するという手法を採用する。
【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し、圧力発生室及び連通部を含む液体流路を形成する。このとき、リザーバ部と連通部との間は、圧電素子を形成する際に残存させた圧電材料の成膜（閉塞膜）によって閉塞されている。
【０００４】
その後、流路形成基板の液体流路に臨む壁面部に耐液性の保護膜を形成する。例えば、アルカリ性のインクを用い、且つ、シリコン基板からなる流路形成基板を用いる場合、インクがシリコンを溶解し、圧力発生室の幅等が経時的に変化することから、耐アルカリ性を備えた膜、例えば、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を成膜し、インクによる壁面部の溶解を防止する。この保護膜を形成する際、閉塞膜は、リザーバ部と連通部との間を閉塞することで、リザーバ形成基板側への保護膜の形成を阻止し、保護膜がリザーバ形成基板に設けられた配線部を覆って、圧電素子の駆動回路の接続不良となることを防止する。
【０００５】
その後、閉塞膜上にも形成された保護膜を除去すべく、保護膜上に剥離層を形成する。酸化タンタルに対し、剥離層としてチタンタングステン（ＴｉＷ）を成膜すると、応力が発生して閉塞膜上の保護膜のみが破れ、剥離層の剥離除去と共に閉塞膜上の保護膜のみを除去することができる。その後、エッチングにより、リザーバ部と連通部との間の閉塞膜を貫通させ、リザーバを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上記手法においては、閉塞膜上の保護膜を剥離させる応力を発現させるために、剥離層を厚く成膜する必要があり、当該工程におけるコストが高いという問題がある。また、その後、剥離層を剥離除去するべく過水（Ｈ２Ｏ２）処理する際も、膜厚が厚いため、高温且つ長時間の処理を必要とし、基板同士を接合する接着剤等へのダメージが大きくなり、ヘッドの品質低下の一因となる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、低コスト且つ品質の向上を図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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、液体室となる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、上記リザーバ部と連通して上記リザーバを構成する連通部を含む液体流路及び上記リザーバ部と上記連通部との間を閉塞する閉塞膜を有する流路形成基板と、が接合状態となった後に、上記液体流路に臨む壁面部に保護膜を形成する保護膜形成工程を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、上記保護膜形成工程は、上記壁面部をシリサイド化させる金属膜を上記壁面部に成膜し、上記保護膜としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成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、保護膜としてシリサイド膜を用いることで、シリコンまたはシリコン化合物からなる壁面部に保護膜を選択的に形成することができる。このため、従来手法で必要であった保護膜の一部を除去する工程を排除することができ、これにより低コスト化及び品質の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記シリサイド膜形成工程の後、上記金属膜を除去し、上記シリサイド膜と上記閉塞膜とを露出させる金属膜除去工程と、上記金属膜除去工程の後、上記閉塞膜を貫通させる貫通工程と、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、壁面部に保護膜を選択的に形成することができるため、シリサイド膜形成後に金属膜を除去することで、シリサイド膜と閉塞膜とを露出させることができ、その後、閉塞膜を貫通させる際には、その膜上に保護膜が形成されていないため、当該貫通を容易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記金属膜は、ニッケル（Ｎｉ）、または、タングステン（Ｗ）、または、チタン（Ｔｉ）、または、コバルト（Ｃｏ）からな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、ニッケル（Ｎｉ）を成膜することでニッケルシリサイド膜を形成でき、また、タングステン（Ｗ）を成膜することでタングステンシリサイド膜を形成でき、また、てチタン（Ｔｉ）を成膜することでチタンシリサイド膜を形成でき、また、コバルト（Ｃｏ）を成膜することでコバルトシリサイド膜を形成でき、これらのシリサイド膜は耐液性を有し、保護膜として好適に用いることができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記閉塞膜は、金（Ａｕ）からな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、安定した金（Ａｕ）で閉塞膜を形成することで、壁面部と対照的に金属膜の金属成分の浸入・拡散を阻止することができる。
【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を説明するための図である。
【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のうちのシリサイド膜形成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のうちの金属膜除去工程及び貫通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（壁面部）には、耐液性を有するシリサイド膜、例えば、ニッケルシリサイドからなる保護膜１６が設けられている。なお、ここで言う耐液性とは、使用するインクに対する耐エッチング性（耐腐食性）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を形成するシリサイド膜としては、ニッケルシリサイドに限定されず、使用するインクのｐＨ値等によっては、例えば、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド等を用いることができる。
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７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。
次いで、図４（ｃ）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。
【００３６】
次に、図５（ａ）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。
そして、図５（ｂ）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。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。
【００３７】
次に、図５（ｃ）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。その後、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）等でマスク膜５４を除去する。
【００３８】
次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）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（保護膜形成工程）。
保護膜１６は、上述したように、例えば、耐液性を有するシリサイド膜からなり、本実施形態では、ニッケルシリサイドからなる。
【００３９】
先ず、図６（ａ）に示すように、液体流路の内壁面に、その内壁面をシリサイド化させる金属膜１７を成膜する。具体的には、金属膜１７としてニッケル（Ｎｉ）を、例えばスパッタ法によって、１０〜１００ナノメートル（ｎｍ）程度の厚みで成膜する。なお、金属膜１７の厚みは均一にする必要はなく、液体流路の内壁面全面に付着さえすればよい。また、本実施形態のスパッタ法としては、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）スパッタ法を採用する。
【００４０】
ＥＣＲスパッタ法では、マイクロ波を用い、気体分子にエネルギーを与えプラズマ化させ、そのプラズマを磁界内で回転させ、外部に漏れないようにさせることができるため、高密度のプラズマが得られる。この高密度プラズマの作用により、液体流路の内壁面に成膜された金属膜１７は、そのシリコンまたはシリコン化合物（二酸化シリコン等）からなる内壁面に拡散し易くなる。このように、ニッケルが拡散しシリサイド化することで、図６（ｂ）に示すように、所定厚（例えば１〜２ｎｍ程度）のニッケルシリサイド膜（保護膜１６）が形成される（シリサイド膜形成工程）。
【００４１】
なお、当該スパッタ時に形成される１〜２ｎｍ程度の厚みのシリサイド膜でも、保護膜１６として使用可能であるが、さらに１００〜４００℃程度のアニール処理を行うことで、ニッケルをシリコンへとさらに拡散させ、より厚いシリサイド膜を形成することが可能である。また、ＥＣＲスパッタ法以外の成膜法、例えば、マグネトロンスパッタ法等を用いても、金属膜１７の成膜後、アニール処理を行うことで、所定厚のシリサイド膜を形成することが可能である。
【００４２】
ここで、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の外面等に金属膜１７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の表面に金属膜１７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。
【００４３】
次に、図７（ａ）に示すように、金属膜１７をウェットエッチングによって除去する（金属膜除去工程）。本実施形態の金属膜１７はニッケルからなるため、エッチング液としては、例えば塩酸やフッ酸を用いることができる。ここで、保護膜１６としてのシリサイド膜は、シリコンまたはシリコン化合物の表面にのみ選択的に形成され、それとは対照的に、安定した金（Ａｕ）からなる配線層１９０の表面には形成されない。この状態でウェットエッチングすると、保護膜１６上の金属膜１７が除去され、保護膜１６が露出すると共に、配線層１９０上の金属膜１７が除去され、配線層１９０が露出する。
【００４４】
このように金属膜１７を除去した後は、図７（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。以上により、配線層１９０を貫通させる貫通工程が終了する。
【００４５】
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。
【００４６】
したがって、上述した本実施形態によれば、液体室となるリザーバ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用ウェハ１３０と、リザーバ部３１と連通してリザーバ１００を構成する連通部１３を含む液体流路及びリザーバ部３１と連通部１３との間を閉塞する配線層１９０を有する流路形成基板用ウェハ１１０と、が接合状態となった後に、上記液体流路に臨む壁面部に保護膜１６を形成する保護膜形成工程を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、上記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、保護膜形成工程は、上記壁面部をシリサイド化させる金属膜１７を上記壁面部に成膜し、保護膜１６としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程を有するという手法を採用することによって、保護膜１６としてシリサイド膜を用いて、シリコンまたはシリコン化合物からなる壁面部に保護膜１６を選択的に形成することができる。このため、従来手法で必要であった保護膜１６の一部を除去する工程を排除することができ、これにより低コスト化及び品質の向上を図ることができる。
すなわち、本手法によれば、配線層１９０上に保護膜１６が形成されることはないことから、配線層１９０上の保護膜１６のみを剥離させる、従来のチタンタングステン（ＴｉＷ）の成膜・剥離工程を、削減することができる。より具体的には、比較的高価なチタンタングステンを厚く成膜する必要がなくなり、低コスト化に寄与できる。また、高温且つ長時間の過水（Ｈ２Ｏ２）処理をする必要がなくなり、接着剤３５等へのダメージを低減でき、それによってヘッド品質の向上を図ることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
例えば、上述した実施形態においては、シリコンまたはシリコン化合物をシリサイド化する金属膜１７としてニッケル（Ｎｉ）を成膜する手法について説明したが、本発明はこの手法に限定されることなく、タングステン（Ｗ）、または、チタン（Ｔｉ）、または、コバルト（Ｃｏ）を成膜する手法を採用しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、シリコンまたはシリコン化合物をシリサイド化する金属膜１７としては、他に、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）を採用し得る。
【００４９】
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（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】
【００５０】
１０…流路形成基板、１３…連通部、１６…保護膜（シリサイド膜）、１７…金属膜、３０…リザーバ形成基板、３１…リザーバ部、１００…リザーバ、１１０…流路形成基板用ウェハ（流路形成基板）、１３０…リザーバ形成基板用ウェハ（リザーバ形成基板）、１９０…配線層（閉塞膜）
【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し、圧力発生室及び連通部を含む液体流路を形成する。このとき、リザーバ部と連通部との間は、圧電素子を形成する際に残存させた圧電材料の成膜（閉塞膜）によって閉塞されている。
【０００４】
その後、流路形成基板の液体流路に臨む壁面部に耐液性の保護膜を形成する。例えば、アルカリ性のインクを用い、且つ、シリコン基板からなる流路形成基板を用いる場合、インクがシリコンを溶解し、圧力発生室の幅等が経時的に変化することから、耐アルカリ性を備えた膜、例えば、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を成膜し、インクによる壁面部の溶解を防止する。この保護膜を形成する際、閉塞膜は、リザーバ部と連通部との間を閉塞することで、リザーバ形成基板側への保護膜の形成を阻止し、保護膜がリザーバ形成基板に設けられた配線部を覆って、圧電素子の駆動回路の接続不良となることを防止する。
【０００５】
その後、閉塞膜上にも形成された保護膜を除去すべく、保護膜上に剥離層を形成する。酸化タンタルに対し、剥離層としてチタンタングステン（ＴｉＷ）を成膜すると、応力が発生して閉塞膜上の保護膜のみが破れ、剥離層の剥離除去と共に閉塞膜上の保護膜のみを除去することができる。その後、エッチングにより、リザーバ部と連通部との間の閉塞膜を貫通させ、リザーバを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上記手法においては、閉塞膜上の保護膜を剥離させる応力を発現させるために、剥離層を厚く成膜する必要があり、当該工程におけるコストが高いという問題がある。また、その後、剥離層を剥離除去するべく過水（Ｈ２Ｏ２）処理する際も、膜厚が厚いため、高温且つ長時間の処理を必要とし、基板同士を接合する接着剤等へのダメージが大きくなり、ヘッドの品質低下の一因となる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、低コスト且つ品質の向上を図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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、液体室となる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、上記リザーバ部と連通して上記リザーバを構成する連通部を含む液体流路及び上記リザーバ部と上記連通部との間を閉塞する閉塞膜を有する流路形成基板と、が接合状態となった後に、上記液体流路に臨む壁面部に保護膜を形成する保護膜形成工程を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、上記保護膜形成工程は、上記壁面部をシリサイド化させる金属膜を上記壁面部に成膜し、上記保護膜としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成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、保護膜としてシリサイド膜を用いることで、シリコンまたはシリコン化合物からなる壁面部に保護膜を選択的に形成することができる。このため、従来手法で必要であった保護膜の一部を除去する工程を排除することができ、これにより低コスト化及び品質の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記シリサイド膜形成工程の後、上記金属膜を除去し、上記シリサイド膜と上記閉塞膜とを露出させる金属膜除去工程と、上記金属膜除去工程の後、上記閉塞膜を貫通させる貫通工程と、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、壁面部に保護膜を選択的に形成することができるため、シリサイド膜形成後に金属膜を除去することで、シリサイド膜と閉塞膜とを露出させることができ、その後、閉塞膜を貫通させる際には、その膜上に保護膜が形成されていないため、当該貫通を容易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記金属膜は、ニッケル（Ｎｉ）、または、タングステン（Ｗ）、または、チタン（Ｔｉ）、または、コバルト（Ｃｏ）からな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、ニッケル（Ｎｉ）を成膜することでニッケルシリサイド膜を形成でき、また、タングステン（Ｗ）を成膜することでタングステンシリサイド膜を形成でき、また、てチタン（Ｔｉ）を成膜することでチタンシリサイド膜を形成でき、また、コバルト（Ｃｏ）を成膜することでコバルトシリサイド膜を形成でき、これらのシリサイド膜は耐液性を有し、保護膜として好適に用いることができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記閉塞膜は、金（Ａｕ）からな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、安定した金（Ａｕ）で閉塞膜を形成することで、壁面部と対照的に金属膜の金属成分の浸入・拡散を阻止することができる。
【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を説明するための図である。
【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のうちのシリサイド膜形成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のうちの金属膜除去工程及び貫通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（壁面部）には、耐液性を有するシリサイド膜、例えば、ニッケルシリサイドからなる保護膜１６が設けられている。なお、ここで言う耐液性とは、使用するインクに対する耐エッチング性（耐腐食性）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を形成するシリサイド膜としては、ニッケルシリサイドに限定されず、使用するインクのｐＨ値等によっては、例えば、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド等を用いることができる。
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７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。
次いで、図４（ｃ）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。
【００３６】
次に、図５（ａ）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。
そして、図５（ｂ）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。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。
【００３７】
次に、図５（ｃ）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。その後、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）等でマスク膜５４を除去する。
【００３８】
次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）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（保護膜形成工程）。
保護膜１６は、上述したように、例えば、耐液性を有するシリサイド膜からなり、本実施形態では、ニッケルシリサイドからなる。
【００３９】
先ず、図６（ａ）に示すように、液体流路の内壁面に、その内壁面をシリサイド化させる金属膜１７を成膜する。具体的には、金属膜１７としてニッケル（Ｎｉ）を、例えばスパッタ法によって、１０〜１００ナノメートル（ｎｍ）程度の厚みで成膜する。なお、金属膜１７の厚みは均一にする必要はなく、液体流路の内壁面全面に付着さえすればよい。また、本実施形態のスパッタ法としては、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）スパッタ法を採用する。
【００４０】
ＥＣＲスパッタ法では、マイクロ波を用い、気体分子にエネルギーを与えプラズマ化させ、そのプラズマを磁界内で回転させ、外部に漏れないようにさせることができるため、高密度のプラズマが得られる。この高密度プラズマの作用により、液体流路の内壁面に成膜された金属膜１７は、そのシリコンまたはシリコン化合物（二酸化シリコン等）からなる内壁面に拡散し易くなる。このように、ニッケルが拡散しシリサイド化することで、図６（ｂ）に示すように、所定厚（例えば１〜２ｎｍ程度）のニッケルシリサイド膜（保護膜１６）が形成される（シリサイド膜形成工程）。
【００４１】
なお、当該スパッタ時に形成される１〜２ｎｍ程度の厚みのシリサイド膜でも、保護膜１６として使用可能であるが、さらに１００〜４００℃程度のアニール処理を行うことで、ニッケルをシリコンへとさらに拡散させ、より厚いシリサイド膜を形成することが可能である。また、ＥＣＲスパッタ法以外の成膜法、例えば、マグネトロンスパッタ法等を用いても、金属膜１７の成膜後、アニール処理を行うことで、所定厚のシリサイド膜を形成することが可能である。
【００４２】
ここで、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の外面等に金属膜１７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の表面に金属膜１７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。
【００４３】
次に、図７（ａ）に示すように、金属膜１７をウェットエッチングによって除去する（金属膜除去工程）。本実施形態の金属膜１７はニッケルからなるため、エッチング液としては、例えば塩酸やフッ酸を用いることができる。ここで、保護膜１６としてのシリサイド膜は、シリコンまたはシリコン化合物の表面にのみ選択的に形成され、それとは対照的に、安定した金（Ａｕ）からなる配線層１９０の表面には形成されない。この状態でウェットエッチングすると、保護膜１６上の金属膜１７が除去され、保護膜１６が露出すると共に、配線層１９０上の金属膜１７が除去され、配線層１９０が露出する。
【００４４】
このように金属膜１７を除去した後は、図７（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。以上により、配線層１９０を貫通させる貫通工程が終了する。
【００４５】
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。
【００４６】
したがって、上述した本実施形態によれば、液体室となるリザーバ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用ウェハ１３０と、リザーバ部３１と連通してリザーバ１００を構成する連通部１３を含む液体流路及びリザーバ部３１と連通部１３との間を閉塞する配線層１９０を有する流路形成基板用ウェハ１１０と、が接合状態となった後に、上記液体流路に臨む壁面部に保護膜１６を形成する保護膜形成工程を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、上記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、保護膜形成工程は、上記壁面部をシリサイド化させる金属膜１７を上記壁面部に成膜し、保護膜１６としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程を有するという手法を採用することによって、保護膜１６としてシリサイド膜を用いて、シリコンまたはシリコン化合物からなる壁面部に保護膜１６を選択的に形成することができる。このため、従来手法で必要であった保護膜１６の一部を除去する工程を排除することができ、これにより低コスト化及び品質の向上を図ることができる。
すなわち、本手法によれば、配線層１９０上に保護膜１６が形成されることはないことから、配線層１９０上の保護膜１６のみを剥離させる、従来のチタンタングステン（ＴｉＷ）の成膜・剥離工程を、削減することができる。より具体的には、比較的高価なチタンタングステンを厚く成膜する必要がなくなり、低コスト化に寄与できる。また、高温且つ長時間の過水（Ｈ２Ｏ２）処理をする必要がなくなり、接着剤３５等へのダメージを低減でき、それによってヘッド品質の向上を図ることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
例えば、上述した実施形態においては、シリコンまたはシリコン化合物をシリサイド化する金属膜１７としてニッケル（Ｎｉ）を成膜する手法について説明したが、本発明はこの手法に限定されることなく、タングステン（Ｗ）、または、チタン（Ｔｉ）、または、コバルト（Ｃｏ）を成膜する手法を採用しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、シリコンまたはシリコン化合物をシリサイド化する金属膜１７としては、他に、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）を採用し得る。
【００４９】
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（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】
【００５０】
１０…流路形成基板、１３…連通部、１６…保護膜（シリサイド膜）、１７…金属膜、３０…リザーバ形成基板、３１…リザーバ部、１００…リザーバ、１１０…流路形成基板用ウェハ（流路形成基板）、１３０…リザーバ形成基板用ウェハ（リザーバ形成基板）、１９０…配線層（閉塞膜）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体室となる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、前記リザーバ部と連通して前記リザーバを構成する連通部を含む液体流路及び前記リザーバ部と前記連通部との間を閉塞する閉塞膜を有する流路形成基板と、が接合状態となった後に、前記液体流路に臨む壁面部に保護膜を形成する保護膜形成工程を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、
前記保護膜形成工程は、前記壁面部をシリサイド化させる金属膜を前記壁面部に成膜し、前記保護膜としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程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】
前記シリサイド膜形成工程の後、前記金属膜を除去し、前記シリサイド膜と前記閉塞膜とを露出させる金属膜除去工程と、
前記金属膜除去工程の後、前記閉塞膜を貫通させる貫通工程と、
を有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】
前記金属膜は、ニッケル（Ｎｉ）、または、タングステン（Ｗ）、または、チタン（Ｔｉ）、または、コバルト（Ｃｏ）からな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】
前記閉塞膜は、金（Ａｕ）からな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１】
液体室となる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、前記リザーバ部と連通して前記リザーバを構成する連通部を含む液体流路及び前記リザーバ部と前記連通部との間を閉塞する閉塞膜を有する流路形成基板と、が接合状態となった後に、前記液体流路に臨む壁面部に保護膜を形成する保護膜形成工程を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記壁面部は、シリコンまたはシリコン化合物からなり、
前記保護膜形成工程は、前記壁面部をシリサイド化させる金属膜を前記壁面部に成膜し、前記保護膜としてシリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程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】
前記シリサイド膜形成工程の後、前記金属膜を除去し、前記シリサイド膜と前記閉塞膜とを露出させる金属膜除去工程と、
前記金属膜除去工程の後、前記閉塞膜を貫通させる貫通工程と、
を有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】
前記金属膜は、ニッケル（Ｎｉ）、または、タングステン（Ｗ）、または、チタン（Ｔｉ）、または、コバルト（Ｃｏ）からな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】
前記閉塞膜は、金（Ａｕ）からな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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１８２４１（Ｐ２０１２−２１８２４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４６７１（Ｐ２０１１−８４６７１）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【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１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【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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