液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】寸法精度を確保でき、さらに、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】シリコン基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜１６を含む所定形状のメタルマスク１９を形成するメタルマスク形成工程と、メタルマスク１９をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法を採用する。
【解決手段】シリコン基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜１６を含む所定形状のメタルマスク１９を形成するメタルマスク形成工程と、メタルマスク１９をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、を有するインクジェット式記録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、シリコン基板からなる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、流路形成基板の他方の面側に所定形状のマスクを形成して異方性エッチングすることにより、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、従来技術では、上記異方性エッチング手法におけるマスクとして、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と比較しエッチング時のアンダーカットによる寸法バラツキが小さい窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を採用している。このマスクは、膜厚が薄く、また、ドライエッチングでパターニングするため、寸法精度が良い。
しかしながら、異方性エッチング後に発生する庇状のマスク膜を除去するために、ウェットエッチングをする必要があり、そのエッチング液としてリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を使用する。リン酸は、基板同士を接合する接着剤等へダメージを与えるリスクがあるため、ヘッドの品質低下の一因となり得る。なお、このリスクを回避するために、当該ウェットエッチングの温度を低温化する対策もとり得るが、処理時間が長くなるため量産性が悪い。
したがって、上記異方性エッチング手法における他の新たなマスクを採用することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、寸法精度を確保でき、さらに、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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、シリコン基板の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜を含む所定形状のメタルマスクを形成するメタルマスク形成工程と、上記メタルマスクをマスクとして上記シリコン基板を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、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、異方性エッチングのマスクとして、シリコン基板の表面をシリサイド化させたシリサイド膜を含むメタルマスクを用いる。シリサイド膜は、メタルマスクとシリコン基板とを分子レベルで強固に結合させるため、サイドエッチングをほぼ完全に抑制でき、液体流路について高い寸法精度が得られる。
【０００８】
また、本発明においては、上記メタルマスクは、上記シリサイド膜としてニッケルシリサイド膜を含む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、メタルマスクが緻密で耐エッチング性に優れたニッケルシリサイド膜を含むことでマスク自体の大幅な薄膜化が可能となる。また、マスク材除去の処理時間を短くでき、基板同士を接合する接着剤へのダメージを大幅に低減可能となる。
【０００９】
また、本発明においては、上記メタルマスク形成工程は、所定の金属膜を上記シリコン基板の表面に成膜して上記シリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程と、上記シリサイド膜を上記所定形状にパターニングするパターニング工程と、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、メタルマスクの形成において、シリコン基板の表面に金属膜を形成してシリサイド膜を形成する工程と、シリサイド膜をパターニングする工程と、を有する。
【００１０】
また、本発明においては、上記シリサイド膜形成工程では、電子サイクロトロン共鳴スパッタ法によって上記金属膜を成膜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、金属膜を電子サイクロトロン共鳴スパッタ法によって成膜することで、その高密度プラズマの作用により金属膜の金属成分をシリコン基板の表面に拡散させ、シリサイド膜を形成することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記パターニング工程では、エッチングガスとして四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法によって上記パターニング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、四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法を用いることで、分子レベルで強固に結合するシリサイド膜をパターニングすることができ、所定形状のメタルマスクを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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メタルマスク形成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メタルマスク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液体流路形成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】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
ノズルプレート２０が接合される接合面には、シリサイド膜１６が設けられている。シリサイド膜１６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膜から形成されている。ここで言う耐液性とは、耐エッチング性（耐アルカリ性）のことである。なお、当該接合面における領域には、シリサイド膜１６は設けられていなくてもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、図５及び図６に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０のシリコンが露出した表面をシリサイド化して形成したシリサイド膜１６を含む所定形状のメタルマスク１９を形成する（メタルマスク形成工程）。
先ず、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に、その表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、流路形成基板用ウェハ１１０の表面全面に付着さえすればよい。
【００３５】
本実施形態の金属膜１７を成膜する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。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。
【００３６】
当該スパッタ法によれば、高密度プラズマの作用により、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に成膜された金属膜１７の金属成分は、そのシリコンまたはシリコン化合物（二酸化シリコン等）からなる表面に拡散する。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５（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（シリサイド膜１６）が形成される（シリサイド膜形成工程）。
【００３７】
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１６でも、マスク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１６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。
【００３８】
次に、図６（ａ）に示すように、金属膜１７上にレジストを塗布等することにより液体流路の形状に応じた所定形状のレジストパターン１８を形成する。具体的には、例えば、ネガレジストをスピンコート法等により金属膜１７上に塗布し、その後、所定形状のマスクを用いて露光・現像等を行うことによって所定パターンのレジストパターン１８を形成する。勿論、ネガレジストの代わりにポジレジストを用いてもよい。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン１８をマスクとして、金属膜１７をウェットエッチングして所定形状にパターニングする。すなわち、シリサイド膜１６の表面が露出するまで金属膜１７をウェットエッチングする。このエッチング液として、例えば、塩酸（ＨＣｌ）やフッ酸（ＨＦ）を用いることで、ニッケルからなる金属膜１７を除去できる。
【００４０】
次いで、図６（ｃ）に示すように、さらにレジストパターン１８をマスクとして、シリサイド膜１６を所定形状にパターニングし、シリサイド膜１６及び金属膜１７からなるメタルマスク１９を形成する（パターニング工程）。
シリサイド膜１６は、例えばフッ酸（ＨＦ）等を用いた上記ウェットエッチングによっても多少は減少させることができるが、エッチングレートが遅いため現実的でない。そこで、本実施形態では、シリサイド膜１６をパターニングする手法として、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いた反応性イオンエッチング法（ドライエッチング法）を用いる。これにより、分子レベルで強固にシリコンと結合するシリサイド膜１６をパターニングすることができ、所定形状のメタルマスク１９を形成することができる。
【００４１】
次に、図７（ａ）に示すように、レジストパターン１８を除去後、メタルマスク１９をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３からなる液体流路を形成する（液体流路形成工程）。
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）水溶液やＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等のアルカリ性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。
【００４２】
メタルマスク１９は、ニッケルシリサイドからなるシリサイド膜１６を有しており、シリサイド膜１６は、金属膜１７と流路形成基板用ウェハ１１０との間、すなわち、ニッケル（Ｎｉ）‐シリコン（Ｓｉ）間に形成されることで、結合力が分子レベルで強固であるため、異方性エッチング（ウェットエッチング）時のサイドエッチングをほぼ完全に抑制でき、液体流路について高い寸法精度を得ることができる。また、シリサイド膜１６は膜厚が薄く反応性イオンエッチング法（ドライエッチング法）によってパターニングされているため、より高い寸法精度を得ることができる。また、ニッケルシリサイド自体が、耐アルカリ性があり、緻密であるため、マスクの大幅な薄膜化が可能となる。
【００４３】
上記異方性エッチング後は、図７（ｂ）に示すように、不要なマスク材を除去する。
異方性エッチングを行うと、（１１０）面だけでなく、（１１１）面においても、エッチングレートは例えば１／１８０程度と比較的小さいが、エッチングされるために、マスク膜が庇状に残る場合がある。この庇状のマスク膜は、屈曲、そして破損することにより、異物として液体流路の内壁面等に付着することがあるため、この異方性エッチング後に発生する庇状のマスク膜を除去するために、ウェットエッチングを行う。
【００４４】
このエッチング液として、例えば、塩酸（ＨＣｌ）やフッ酸（ＨＦ）を用いることで、１分程度のウェットエッチング処理で、マスク材（金属膜１７）を除去することができる。したがって、マスク材除去の処理時間を短くでき、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を接合する接着剤３５へのダメージを大幅に低減可能となり、ヘッドの品質を向上させることができる。
【００４５】
当該エッチングとして、例えば、スピンエッチャーを用いて行うことで、庇状のマスク膜をほぼ完全にリフトオフ除去可能である。すなわち、メタルマスク１９のうち、シリサイド膜１６は、当該エッチング液によってはエッチングされ難いが、厚みが数ｎｍ程度で薄いため、エッチング液の遠心力等によって物理的に金属膜１７と共に除去可能なためである。一方、庇状となっていないシリサイド膜１６は、図７（ｂ）に示すように、結合力が強く当該エッチングによっても流路形成基板用ウェハ１１０の表面に残存するが、緻密で薄いため、後の工程でのノズルプレート２０等の接合性に関しては問題ない。なお、当該シリサイド膜１６を除去する場合は、上述した四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法を用いることで完全に除去可能である。
【００４６】
その後は、連通部１３とリザーバ部３１とを連通させてリザーバ１００を形成し、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。
【００４７】
したがって、上述した本実施形態によれば、シリコン基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜１６を含む所定形状のメタルマスク１９を形成するメタルマスク形成工程と、メタルマスク１９をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法を採用することによって、サイドエッチングをほぼ完全に抑制でき、液体流路について高い寸法精度が得られ、また、マスク除去処理の時間を短縮できるため、接着剤３５へのダメージを低減してヘッドの品質を向上させることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、上述した実施形態においては、金属膜１７を、塩酸（ＨＣｌ）やフッ酸（ＨＦ）でウェットエッチングした後、シリサイド膜１６を、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いた反応性イオンエッチング法でドライエッチングしてメタルマスク１９をパターニングすると説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、イオンミリング法を用いることにより両方の層を一括で除去可能である。
【００５０】
また、例えば、上述した実施形態においては、メタルマスク１９のシリサイド膜１６としてニッケルシリサイドを例示したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、タングステン（Ｗ）を成膜して形成できるタングステンシリサイド、または、チタン（Ｔｉ）を成膜して形成できるチタンシリサイド、または、コバルト（Ｃｏ）を成膜して形成できるコバルトシリサイドを採用しても、ニッケルシリサイドと同様の耐エッチング性を有するためメタルマスク１９として採用し得る。
また、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）を用いてもシリコン基板表面をシリサイド化させることが可能である。
【００５１】
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（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】
【００５２】
１０…流路形成基板、１６…シリサイド膜（ニッケルシリサイド膜）、１７…金属膜、１９…メタルマスク、１１０…流路形成基板用ウェハ（シリコン基板）
【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、シリコン基板からなる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、流路形成基板の他方の面側に所定形状のマスクを形成して異方性エッチングすることにより、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、従来技術では、上記異方性エッチング手法におけるマスクとして、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と比較しエッチング時のアンダーカットによる寸法バラツキが小さい窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を採用している。このマスクは、膜厚が薄く、また、ドライエッチングでパターニングするため、寸法精度が良い。
しかしながら、異方性エッチング後に発生する庇状のマスク膜を除去するために、ウェットエッチングをする必要があり、そのエッチング液としてリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を使用する。リン酸は、基板同士を接合する接着剤等へダメージを与えるリスクがあるため、ヘッドの品質低下の一因となり得る。なお、このリスクを回避するために、当該ウェットエッチングの温度を低温化する対策もとり得るが、処理時間が長くなるため量産性が悪い。
したがって、上記異方性エッチング手法における他の新たなマスクを採用することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、寸法精度を確保でき、さらに、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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、シリコン基板の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜を含む所定形状のメタルマスクを形成するメタルマスク形成工程と、上記メタルマスクをマスクとして上記シリコン基板を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、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、異方性エッチングのマスクとして、シリコン基板の表面をシリサイド化させたシリサイド膜を含むメタルマスクを用いる。シリサイド膜は、メタルマスクとシリコン基板とを分子レベルで強固に結合させるため、サイドエッチングをほぼ完全に抑制でき、液体流路について高い寸法精度が得られる。
【０００８】
また、本発明においては、上記メタルマスクは、上記シリサイド膜としてニッケルシリサイド膜を含む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、メタルマスクが緻密で耐エッチング性に優れたニッケルシリサイド膜を含むことでマスク自体の大幅な薄膜化が可能となる。また、マスク材除去の処理時間を短くでき、基板同士を接合する接着剤へのダメージを大幅に低減可能となる。
【０００９】
また、本発明においては、上記メタルマスク形成工程は、所定の金属膜を上記シリコン基板の表面に成膜して上記シリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程と、上記シリサイド膜を上記所定形状にパターニングするパターニング工程と、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、メタルマスクの形成において、シリコン基板の表面に金属膜を形成してシリサイド膜を形成する工程と、シリサイド膜をパターニングする工程と、を有する。
【００１０】
また、本発明においては、上記シリサイド膜形成工程では、電子サイクロトロン共鳴スパッタ法によって上記金属膜を成膜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、金属膜を電子サイクロトロン共鳴スパッタ法によって成膜することで、その高密度プラズマの作用により金属膜の金属成分をシリコン基板の表面に拡散させ、シリサイド膜を形成することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記パターニング工程では、エッチングガスとして四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法によって上記パターニング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、四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法を用いることで、分子レベルで強固に結合するシリサイド膜をパターニングすることができ、所定形状のメタルマスクを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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メタルマスク形成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メタルマスク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液体流路形成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】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
ノズルプレート２０が接合される接合面には、シリサイド膜１６が設けられている。シリサイド膜１６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膜から形成されている。ここで言う耐液性とは、耐エッチング性（耐アルカリ性）のことである。なお、当該接合面における領域には、シリサイド膜１６は設けられていなくてもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、図５及び図６に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０のシリコンが露出した表面をシリサイド化して形成したシリサイド膜１６を含む所定形状のメタルマスク１９を形成する（メタルマスク形成工程）。
先ず、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に、その表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、流路形成基板用ウェハ１１０の表面全面に付着さえすればよい。
【００３５】
本実施形態の金属膜１７を成膜する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。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。
【００３６】
当該スパッタ法によれば、高密度プラズマの作用により、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に成膜された金属膜１７の金属成分は、そのシリコンまたはシリコン化合物（二酸化シリコン等）からなる表面に拡散する。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５（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（シリサイド膜１６）が形成される（シリサイド膜形成工程）。
【００３７】
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１６でも、マスク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１６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。
【００３８】
次に、図６（ａ）に示すように、金属膜１７上にレジストを塗布等することにより液体流路の形状に応じた所定形状のレジストパターン１８を形成する。具体的には、例えば、ネガレジストをスピンコート法等により金属膜１７上に塗布し、その後、所定形状のマスクを用いて露光・現像等を行うことによって所定パターンのレジストパターン１８を形成する。勿論、ネガレジストの代わりにポジレジストを用いてもよい。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン１８をマスクとして、金属膜１７をウェットエッチングして所定形状にパターニングする。すなわち、シリサイド膜１６の表面が露出するまで金属膜１７をウェットエッチングする。このエッチング液として、例えば、塩酸（ＨＣｌ）やフッ酸（ＨＦ）を用いることで、ニッケルからなる金属膜１７を除去できる。
【００４０】
次いで、図６（ｃ）に示すように、さらにレジストパターン１８をマスクとして、シリサイド膜１６を所定形状にパターニングし、シリサイド膜１６及び金属膜１７からなるメタルマスク１９を形成する（パターニング工程）。
シリサイド膜１６は、例えばフッ酸（ＨＦ）等を用いた上記ウェットエッチングによっても多少は減少させることができるが、エッチングレートが遅いため現実的でない。そこで、本実施形態では、シリサイド膜１６をパターニングする手法として、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いた反応性イオンエッチング法（ドライエッチング法）を用いる。これにより、分子レベルで強固にシリコンと結合するシリサイド膜１６をパターニングすることができ、所定形状のメタルマスク１９を形成することができる。
【００４１】
次に、図７（ａ）に示すように、レジストパターン１８を除去後、メタルマスク１９をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５及び連通部１３からなる液体流路を形成する（液体流路形成工程）。
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）水溶液やＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等のアルカリ性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。
【００４２】
メタルマスク１９は、ニッケルシリサイドからなるシリサイド膜１６を有しており、シリサイド膜１６は、金属膜１７と流路形成基板用ウェハ１１０との間、すなわち、ニッケル（Ｎｉ）‐シリコン（Ｓｉ）間に形成されることで、結合力が分子レベルで強固であるため、異方性エッチング（ウェットエッチング）時のサイドエッチングをほぼ完全に抑制でき、液体流路について高い寸法精度を得ることができる。また、シリサイド膜１６は膜厚が薄く反応性イオンエッチング法（ドライエッチング法）によってパターニングされているため、より高い寸法精度を得ることができる。また、ニッケルシリサイド自体が、耐アルカリ性があり、緻密であるため、マスクの大幅な薄膜化が可能となる。
【００４３】
上記異方性エッチング後は、図７（ｂ）に示すように、不要なマスク材を除去する。
異方性エッチングを行うと、（１１０）面だけでなく、（１１１）面においても、エッチングレートは例えば１／１８０程度と比較的小さいが、エッチングされるために、マスク膜が庇状に残る場合がある。この庇状のマスク膜は、屈曲、そして破損することにより、異物として液体流路の内壁面等に付着することがあるため、この異方性エッチング後に発生する庇状のマスク膜を除去するために、ウェットエッチングを行う。
【００４４】
このエッチング液として、例えば、塩酸（ＨＣｌ）やフッ酸（ＨＦ）を用いることで、１分程度のウェットエッチング処理で、マスク材（金属膜１７）を除去することができる。したがって、マスク材除去の処理時間を短くでき、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を接合する接着剤３５へのダメージを大幅に低減可能となり、ヘッドの品質を向上させることができる。
【００４５】
当該エッチングとして、例えば、スピンエッチャーを用いて行うことで、庇状のマスク膜をほぼ完全にリフトオフ除去可能である。すなわち、メタルマスク１９のうち、シリサイド膜１６は、当該エッチング液によってはエッチングされ難いが、厚みが数ｎｍ程度で薄いため、エッチング液の遠心力等によって物理的に金属膜１７と共に除去可能なためである。一方、庇状となっていないシリサイド膜１６は、図７（ｂ）に示すように、結合力が強く当該エッチングによっても流路形成基板用ウェハ１１０の表面に残存するが、緻密で薄いため、後の工程でのノズルプレート２０等の接合性に関しては問題ない。なお、当該シリサイド膜１６を除去する場合は、上述した四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法を用いることで完全に除去可能である。
【００４６】
その後は、連通部１３とリザーバ部３１とを連通させてリザーバ１００を形成し、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。
【００４７】
したがって、上述した本実施形態によれば、シリコン基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜１６を含む所定形状のメタルマスク１９を形成するメタルマスク形成工程と、メタルマスク１９をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、を有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法を採用することによって、サイドエッチングをほぼ完全に抑制でき、液体流路について高い寸法精度が得られ、また、マスク除去処理の時間を短縮できるため、接着剤３５へのダメージを低減してヘッドの品質を向上させることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、上述した実施形態においては、金属膜１７を、塩酸（ＨＣｌ）やフッ酸（ＨＦ）でウェットエッチングした後、シリサイド膜１６を、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いた反応性イオンエッチング法でドライエッチングしてメタルマスク１９をパターニングすると説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、イオンミリング法を用いることにより両方の層を一括で除去可能である。
【００５０】
また、例えば、上述した実施形態においては、メタルマスク１９のシリサイド膜１６としてニッケルシリサイドを例示したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、タングステン（Ｗ）を成膜して形成できるタングステンシリサイド、または、チタン（Ｔｉ）を成膜して形成できるチタンシリサイド、または、コバルト（Ｃｏ）を成膜して形成できるコバルトシリサイドを採用しても、ニッケルシリサイドと同様の耐エッチング性を有するためメタルマスク１９として採用し得る。
また、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）を用いてもシリコン基板表面をシリサイド化させることが可能である。
【００５１】
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（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】
【００５２】
１０…流路形成基板、１６…シリサイド膜（ニッケルシリサイド膜）、１７…金属膜、１９…メタルマスク、１１０…流路形成基板用ウェハ（シリコン基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜を含む所定形状のメタルマスクを形成するメタルマスク形成工程と、
前記メタルマスクをマスクとして前記シリコン基板を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、
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】
前記メタルマスクは、前記シリサイド膜としてニッケルシリサイド膜を含む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】
前記メタルマスク形成工程は、
所定の金属膜を前記シリコン基板の表面に成膜して前記シリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程と、
前記シリサイド膜を前記所定形状にパターニングするパターニング工程と、
を有す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】
前記シリサイド膜形成工程では、電子サイクロトロン共鳴スパッタ法によって前記金属膜を成膜することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記パターニング工程では、エッチングガスとして四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法によって前記パターニングを行うことを特徴とする請求項３または４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
シリコン基板の表面をシリサイド化させて形成したシリサイド膜を含む所定形状のメタルマスクを形成するメタルマスク形成工程と、
前記メタルマスクをマスクとして前記シリコン基板を異方性エッチングすることにより液体流路を形成する液体流路形成工程と、
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】
前記メタルマスクは、前記シリサイド膜としてニッケルシリサイド膜を含む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】
前記メタルマスク形成工程は、
所定の金属膜を前記シリコン基板の表面に成膜して前記シリサイド膜を形成するシリサイド膜形成工程と、
前記シリサイド膜を前記所定形状にパターニングするパターニング工程と、
を有す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】
前記シリサイド膜形成工程では、電子サイクロトロン共鳴スパッタ法によって前記金属膜を成膜することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記パターニング工程では、エッチングガスとして四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチング法によって前記パターニングを行うことを特徴とする請求項３または４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２０１２−２１８２４２（Ｐ２０１２−２１８２４２Ａ）
【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２０１１−８４６７２（Ｐ２０１１−８４６７２）
【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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