JP3713921B2 - インクジェット式記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法に係り、特にインク吐出の駆動源として圧電体素子を使用するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インク吐出用の駆動源、すなわち、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する素子として、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、「ＰＺＴ」と記す）からなる素子を使用したインクジェット式記録ヘッドがある。このインクジェット式記録ヘッドは、一般には、多数の個別インク通路（インクキャビティやインク溜り等）を形成したヘッド基台と、全ての個別インク通路を覆うように前記ヘッド基台に取り付けた振動板と、この振動板の前記個別インク通路上に対応する各部分に被着形成したＰＺＴ素子と、を備えて構成されている。この構成のインクジェット式記録ヘッドは、前記ＰＺＴ素子に電界を加えてＰＺＴ素子を変位させることにより、個別インク通路内に収容されているインクを、個別インク通路に設けられたノズル板に形成されているインク吐出口から押出すように設計されている。
【０００３】
前記ヘッド基台を単結晶シリコン基板から構成する場合、当該単結晶シリコン基板にウエットエッチングを選択的に行うことにより、個別のインク通路を形成している。このウエットエッチングは、一般的に、５重量％〜４０重量％の水酸化カリウム水溶液等の高濃度のアルカリ溶液を使用して行われる。
【０００４】
また、前記ノズル板の設置は、通常、所定位置に予めインク吐出口が形成された薄板（例えば、ステンレス板）を、前記ヘッド基台に張り付けることにより行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ウエットエッチングによりヘッド基台を形成する際に、前記ＰＺＴ素子にエッチング溶液が接触すると、当該ＰＺＴ素子が剥離したり、損傷が生じたりするという問題がある。具体的には、例えば、エッチング液としてアルカリ水溶液を用い、振動板まで到達するように単結晶シリコン基板をエッチングすると、エッチングの終点で、このアルカリ水溶液あるいはエッチング反応生成物が振動板を透過して、ＰＺＴ素子にダメージを与えるという問題がある。
【０００６】
また、所定位置に予めインク吐出口が形成された薄板を、前記ヘッド基台に張り付けることで、ノズル板を設ける方法は、組み立てが複雑であり、大量生産を行うことが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、信頼性が高い圧電体素子を備えるとともに、インクを高速で大量に吐出できるインクジェット式記録ヘッドを提供することを目的とするものである。また、信頼性が高い圧電体素子を備え、微少量のインクを高速に吐出するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とするものである。また、圧電体素子に悪影響を及ぼすことなく、インクを高速で大量に吐出できるインクヘッド式記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。さらに、ノズル板の形成を容易に行え、大量生産が可能なインクヘッド式記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
さらにまた、本発明は、素子に影響を与えるウエットエッチングを、インクジェット式記録ヘッド製造上最適なタイミングで行うようにして、信頼性が高い圧電素子を備えるインクジェット式記録ヘッドを製造可能な方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成され、ノズル開口と連通するインクを収容するインクキャビティと、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、 前記インクキャビティの側壁は、前記第１の面と反対側の第２の面から第１の面の近傍まで形成されて前記第１の面に対して略垂直な領域と、前記第１の面の近傍から前記略垂直な領域よりも外側に傾いて前記第１の面まで形成された領域からなることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。
【００１０】
また、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成され、ノズル開口と連通するインクを収容するインクキャビティと、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、前記インクキャビティの側壁は、前記第１の面と反対側の第２の面から第１の面の近傍まで形成されて前記第１の面に対して略垂直な領域と、前記第１の面の近傍から前記略垂直な領域よりも内側に傾いて前記第１の面まで形成された領域からなることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。
【００１１】
一方、前記インクキャビティの、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域に形成されている側壁を、当該インクキャビティの内側に向けて傾くテーパーから構成すれば、前記利点に加え、インクキャビティ内に収容されたインクのイナータンスを大きく、さらに、圧電体素子のコンプライアンスを小さくできる。したがって、圧電体素子の変位量が小さくても微少のインクを非常に高速に吐出することができる。このため、従来より高密度高精細な印画を実現できる。
【００１２】
また、前記第２の面は、結晶方位（１１０）であり、前記異方性ウエットエッチングのエッチング液として、アルカリ水溶液を用いることができる。
【００１３】
あるいはまた、前記第２の面は、結晶方位（１００）であり、前記異方性ウエットエッチングのエッチング液として、アルカリ水溶液を用いることができる。なお、本明細書において、「テーパー」とは、傾斜面が曲面を有するものも包含するものとする。
【００１４】
また、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、前記インクキャビティは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域に形成されている側壁が、当該インクキャビティの外側に向けて傾くテーパーからなるインクジェット式記録ヘッドを提供するものである。
【００１５】
そしてまた、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、前記インクキャビティは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域に形成されている側壁が、当該インクキャビティの内側に向けて傾くテーパーからなるインクジェット式記録ヘッドを提供するものである。
【００１６】
また、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、単結晶シリコン基板上に圧電体素子を形成する工程と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行なった後、連続して異方性ドライエッチングを選択的に行い、インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供するものである。この製造方法により、圧電体素子に支障を来すことなく、インクを高速で吐出できるインクジェット式記録ヘッドを得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記単結晶シリコン基板のインクキャビティ形成領域に異方性ウエットエッチングを所定の深さまで選択的に行なう工程と、前記異方性ウエットエッチング後、前記単結晶シリコン基板上の前記インクキャビティと対応する位置に圧電体素子を形成する工程と、前記圧電体素子形成後、前記単結晶シリコン基板のインクキャビティ形成領域に異方性ドライエッチングを選択的に行い、前記インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供するものである。この製造方法では、圧電体素子が形成される前の単結晶シリコン基板に異方性ウエットエッチングを行うことができる。したがって、この異方性ウエットエッチング中に圧電体素子が損傷を受けることが全くない。また、圧電体素子に異方性ウエットエッチングに対する保護膜を形成する必要もない。このため、圧電体素子の信頼性が向上するとともに、製造工程を簡略化することができる。
【００１８】
前記異方性ウエットエッチングは、前記第２の面から第１の面の近傍までの領域で行い、前記異方性ドライエッチングは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域で行うことが好適である。
【００１９】
そしてまた、前記異方性ウエットエッチングは、前記単結晶シリコン基板の結晶方位（１１０）面から行うとともに、エッチング液としてアルカリ水溶液を用いて行うことができる。
【００２０】
あるいはまた、前記異方性ウエットエッチングは、前記単結晶シリコン基板の結晶方位（１００）面から行うとともに、エッチング液としてアルカリ水溶液を用いて行うことができる。
【００２１】
また、前記製造方法は、インクキャビティ内に非晶質シリコンを充填する工程と、当該充填された非晶質シリコンの前記第２の面側の面を平坦化する工程と、当該平坦化された面上に、ノズル板形成用の膜を形成する工程と、前記非晶質シリコン上に形成されたノズル板形成用の膜に複数の孔を貫通形成する工程と、前記孔を介して前記非晶質シリコンを除去する工程と、当該非晶質シリコンを除去した後、前記ノズル開口となる孔以外の孔を封止する工程と、をさらに備えることができる。これによって、前記利点に加え、ノズル板の形成を簡単に行える。
【００２２】
さらにまた、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、単結晶シリコン基板上に圧電体素子を形成する工程と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置にインクキャビティを形成する工程と、前記インクキャビティ内に非晶質シリコンを充填する工程と、当該充填された非晶質シリコンの前記第２の面側の面を平坦化する工程と、当該平坦化された面上に、ノズル板形成用の膜を形成する工程と、前記ノズル板形成用の膜の非晶質シリコン上に形成された部分に複数の孔を貫通形成する工程と、前記孔を介して前記非晶質シリコンを除去する工程と、当該非晶質シリコンを除去した後、前記ノズル開口となる孔以外の孔を封止する工程と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供するものである。これによって、ノズル板の形成が簡単に行える。
【００２３】
さらに、本発明は、前記ウエットエッチングを導入するタイミングを、圧電体薄膜素子の製造工程上最適なものに調整した、インクジェット記録ヘッドの製造方法を提供するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドについて図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００２６】
実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッドは、図１に示すように、単結晶シリコン基板１の第１の面に、振動板であるシリコン酸化膜２と、振動板を兼ねている下電極であるプラチナ膜３が形成され、このプラチナ膜３上の所定領域（圧電体素子形成領域）に、ＰＺＴ膜４及び上電極であるプラチナ膜５画形成されている。さらに、単結晶シリコン膜１のＰＺＴ膜４が形成されている領域に対応する部分には、インクキャビティ２０が形成されている。一方、単結晶シリコン基板１の第１の面と反対側の第２の面には、インクキャビティ２０内に収容されたインクを吐出するノズル開口１１ｂが形成されたノズル板１０が設けられている。
【００２７】
インクキャビティの壁がシリコン基板の主面に対して概ね垂直に、アルカリ水溶液を用いたウエットエッチングによって、形成され易いように、前記単結晶シリコン基板の面方位は、（１１０）あるいは（１００）である。いずれの面方位においても本発明は利用できる。
【００２８】
インクキャビティ２０は、単結晶シリコン基板１の第２の面から第１の面の近傍までが異方性ウエットエッチングにより形成されており、この部分は、単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁７から構成されている。また、単結晶シリコン基板１の第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されており、この部分は、インクキャビティ２０の外側に向けて傾くテーパー状の側壁８から構成されている。
【００２９】
この構成を備えたインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティ２０の側壁７及び８のコンプライアンスは、従来のインクジェット式記録ヘッドのそれと殆ど変わらないのにもかかわらず、シリコン酸化膜２及びプラチナ膜３のコンプライアンスを大きくすることができるため、振動板の変位量を大きくとることができる。したがって、インクキャビティ２０内に収容されたインクを高速でかつ大量に吐出することができる。また、側壁８は、テーパー構造を有しているため、単結晶シリコン基板１に歪みが生じることを防止することもできる。また、インクキャビティ２０の前記第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されているため、インクキャビティ２０をエッチング形成する際に、ＰＺＴ膜４及びプラチナ膜３がエッチング終点前後で、エッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止できる。したがって、信頼性を向上することもできる。
【００３０】
次に、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図２を参照して説明する。
【００３１】
図２(1)に示す工程では、例えば、厚さ２００μｍの単結晶シリコン基板１の全面に、膜厚が１．０〜２．０μｍ程度のシリコン酸化膜２を熱酸化法により形成する。次に、シリコン酸化膜２が形成された単結晶シリコン基板１の第１の面に、膜厚が０．２〜１．０μｍ程度のプラチナ膜３をスパッタ法により形成する。次いで、このプラチナ膜３上に、膜厚が０．５〜５．０μｍ程度のＰＺＴ膜４をゾル・ゲル法あるいはスパッタ法により形成する。次に、このＰＺＴ膜４上に、膜厚が０．０５〜０．２μｍ程度のプラチナ膜５をスパッタ法により形成する。その後、プラチナ膜５上の圧電体素子形成領域に、図示しないレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行う。
【００３２】
次に、図２(2)に示す工程では、図２(1)に示す工程で得られた単結晶シリコン基板１の第１の面と反対側に位置する第２の面に形成されたシリコン酸化膜２上であって、ＰＺＴ膜４が形成された領域以外の部分にレジスト膜６を形成する。次いで、このレジスト膜６をマスクとして、シリコン酸化膜２をウエットエッチングする。
【００３３】
次に、図２(3)に示す工程では、図２(2)に示す工程で形成したレジスト膜６を剥離除去し、次いで前記でパターニングされたシリコン酸化膜２をマスクとして単結晶シリコン基板１を異方性エッチングする。この異方性ウエットエッチングは、先ず、エッチング液としてフッ酸系溶液を使用してシリコン酸化膜２をエッチング除去した後、エッチング液の溶質として水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用い、単結晶シリコン基板１をエッチング除去する。なお、本実施の形態では、この単結晶シリコン膜１のエッチングは、１８０〜１９０μｍ程度の深さまで行った。この工程により、単結晶シリコン基板１のインクキャビティ２０となる領域に、前記第１の面に対して略垂直な側壁７を形成した。
【００３４】
次いで、図２(4)に示す工程では、図２(3)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングを異方性ドライエッチングに切り替えて、さらに単結晶シリコン基板１をエッチングする。この異方性ドライエッチングは、エッチングガスとして、六フッ化硫黄ガス、あるいはフッ素元素を含む有機ガス、あるいは六フッ化硫黄とフッ素元素を含む有機物の混合ガスを使用し、エッチング後のインクキャビティ２０の側壁が目的の形状になるよう反応圧力や前記混合ガスの混合割合を適宜調整し、基板温度が室温で高周波出力１００Ｗ〜２０００Ｗのエネルギーで５〜３０分の条件で、シリコン酸化膜２が露出するまで行った。この異方性ドライエッチングにより、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、インクキャビティ２０の外側に向けて傾くテーパー状の側壁８を形成した。
【００３５】
このように、図２(3)及び(4)に示す工程により、前述した構成のインクキャビティ２０を形成した。本実施の形態では、異方性ウエットエッチングと異方性ドライエッチングとの組み合わせによってインクキャビティ２０を形成するため、この工程の際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４が、エッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止することができる。
【００３６】
次に、図２(5)に示す工程では、インクキャビティ２０内に、非晶質（アモルファス）シリコン９をプラズマＣＶＤ法により充填する。次いで、単結晶シリコン基板１の第２の面に形成されているシリコン酸化膜２と、非晶質シリコン９とを平坦化する。次に、平坦化されたシリコン酸化膜２及び非晶質シリコン９上に、ノズル板形成用の膜として、膜厚が１．０〜５．０μｍ程度の金属膜１０をスパッタ法によって形成する。なお、本実施の形態では、ニッケルからなる金属膜１０を形成した。次いで、金属膜１０の非晶質シリコン９上に形成されている部分を、選択的にエッチングし、複数の孔１１ａ〜１１ｃを開口する。なお、この孔１１ａ〜１１ｃは、これらの中にノズル開口となる孔が含まれるように形成した。
【００３７】
次に、図２(6)に示す工程では、図２(5)に示す工程で形成した孔１１ａ〜１１ｃを介して非晶質シリコン９をエッチング除去する。このエッチングは、フッ素を含むガスを使用して行った。次いで、このエッチングが終了した後、孔１１ａ〜１１ｃのうち、ノズル開口となる孔１１ｂ以外を閉鎖する。その後、所望の工程を行い、図１に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００３８】
なお、本実施の形態では、単結晶シリコン基板１の膜厚を２００μｍ程度としたが、これに限らず、単結晶シリコン基板１の膜厚は、製造したいインクジェット式記録ヘッドのサイズなどにより任意に決定してよい。また、シリコン酸化膜２やプラチナ膜３及び５、ＰＺＴ膜４、金属膜１０の膜厚も同様に、任意に決定してよい。
【００３９】
また、本実施の形態では、単結晶シリコン基板１に、１８０〜１９０μｍ程度の深さまで異方性ウエットエッチングを行った場合について説明したが、これに限らず、異方性ウエットエッチングは、完成したインクジェット式記録ヘッドにおいて、インクキャビティ２０に収容されたインク中で発生した気泡がスムースに排出できる深さとなるまで行えばよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、下電極としてプラチナからなる膜を使用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、イリジウム、パラジウム、あるいはイリジウムとプラチナとの合金、イリジウムとパラジウムの積層膜等の導電性膜を使用することができる。さらに、本実施の形態では、上電極としてプラチナからなる膜を使用した場合について説明したがこれに限らず、例えば、アルミニウム、シリコンと銅とアルミ二ウムとの合金、クロム、タングステン、インジウム−スズ酸化膜等の導電性膜を使用することができる。
【００４１】
そしてまた、本実施の形態では、ノズル板を構成する金属膜１０として、ニッケルを使用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、ジュラルミン、ステンレス等を使用してもよく、また、金属板に代えてジルコニア等のセラミック、あるいは熱酸化膜付きのシリコンウエハを使用してもよい。
【００４２】
さらにまた、本実施の形態では、インクキャビティ２０内に非晶質シリコン９を充填した場合について説明したが、これに限らず、インクキャビティ２０内には、単結晶シリコン、不純物を含まない熱酸化によるシリコン酸化膜、ノズル板及びデバイス保護膜等に対して、所定のエッチング液においてエッチングレートが速い物質を充填することができる。具体的には、例えば、エッチング液がフッ酸の場合には、ＰＳＧ（りんを含んだシリコン酸化膜）やプラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜等を充填することができる。また、エッチング液がキシレンの場合には、ネガレジストを充填することができ、エッチング液がアセトンの場合には、ポジレジストを充填することができる。
【００４３】
また、本実施の形態で行った図２(5)及び図２(6)に示す工程、すなわちノズル板の製造工程は、他の構造や、従来の構造のインクキャビティを備えたヘッド基台にも応用可能であることは勿論である。
【００４４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドについて、図３及び図４を参照して説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１で説明したインクジェット式記録ヘッドと同様の構造については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、図４は、図３に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００４６】
図３に示すインクジェット式記録ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッド（図１参照）との構造上の違いは、インクキャビティの側壁構造である。実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドのキャビティ３０は、単結晶シリコン基板１の第２の面から第１の面の近傍までが異方性ウエットエッチングにより形成されており、この部分は、単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁７から構成されている。また、単結晶シリコン基板１の第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されており、この部分は、インクキャビティ３０の内側に向けて傾くテーパー状の側壁１８から構成されている。
【００４７】
この構成を備えたインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティ３０内に収容されたインクのイナータンスを大きく、さらにシリコン酸化膜２とプラチナ膜３のコンプライアンスを小さくできる。したがって、微少のインクを高速に吐出することができる。この結果、従来のインクジェット式記録ヘッドより高密度高精細な印画を実現できる。したがって、ＰＺＴ膜４の変位量が小さくてもインクを十分に吐出することができる。また、インクキャビティ３０の前記第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されているため、インクキャビティ３０をエッチング形成する際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４がエッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止できる。したがって、信頼性を向上することもできる。
【００４８】
次に、図３に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４を参照して説明する。なお、この実施の形態では、実施の形態１で説明した製造方法と同一の工程については、図２を参照し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
先ず、図２(1)〜図２(3)に示す工程と同様の工程を行った後、図４に示す工程を行う。
【００５０】
図４に示す工程では、図２(3)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングを異方性ドライエッチングに切り替えて、さらに単結晶シリコン基板１をエッチングする。この異方性ドライエッチングは、エッチングガスとして、六フッ化硫黄ガス、あるいはフッ素元素を含む有機ガス、あるいは六フッ化硫黄とフッ素元素を含む有機物の混合ガスを使用し、エッチング後のインクキャビティ２０の側壁が目的の形状になるよう反応圧力と前記ガスの混合割合を適宜調整し、基板温度が室温で高周波出力１００Ｗ〜２０００Ｗのエネルギーで５〜３０分の条件で、シリコン酸化膜２が露出するまで行った。この異方性ドライエッチングにより、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、インクキャビティ３０の内側に向けて傾くテーパー状の側壁１８を形成した。
【００５１】
このように、図２(1)〜図２(3)及び図４に示す工程により、前述した構成のインクキャビティ３０を形成した。本実施の形態では、異方性ウエットエッチングと異方性ドライエッチングとの組み合わせによってインクキャビティ３０を形成するため、この工程の際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４がエッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止することができる。
【００５２】
次に、図２(5)及び図２(6)に示す工程と同様の工程を順次行い、図３に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００５３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドについて、図５及び図６を参照して説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１で説明したインクジェット式記録ヘッドと同様の構造については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５は、本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、図６は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００５５】
図５に示すインクジェット式記録ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッド（図１参照）との構造上の違いは、インクキャビティの側壁構造である。実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドのキャビティ４０は、単結晶シリコン基板１の第２の面から第１の面の近傍までが異方性ウエットエッチングにより形成されており、この部分は、単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁７から構成されている。また、単結晶シリコン基板１の第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されており、この部分も単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁１７から構成されている。
【００５６】
この構造を備えたインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティ４０の前記第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されているため、インクキャビティ４０をエッチング形成する際に、ＰＺＴ膜４がエッチング液によって侵されることを防止できる。したがって、信頼性を向上することができる。
【００５７】
次に、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図６を参照して説明する。なお、この実施の形態では、実施の形態１で説明した製造方法と同一の工程については、図２を参照し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
先ず、図２(1)〜図２(3)に示す工程と同様の工程を行った後、図６に示す工程を行う。
【００５９】
図６に示す工程では、図２(3)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングを異方性ドライエッチングに切り替えて、さらに単結晶シリコン基板１をエッチングする。この異方性ドライエッチングは、エッチングガスとして、六フッ化硫黄ガス、あるいはフッ素元素を含む有機ガス、あるいは六フッ化硫黄とフッ素元素を含む有機物の混合ガスを使用し、エッチング後のインクキャビティ２０の側壁が目的の形状になるよう反応圧力と前記混合ガスの混合割合を適宜調整し、基板温度が室温で高周波出力１００Ｗ〜２０００Ｗのエネルギーで５〜３０分の条件で、シリコン酸化膜２が露出するまで行った。この異方性ドライエッチングにより、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、側壁７と同様の垂直な側壁１７を形成した。
【００６０】
このように、図２(1)〜図２(3)及び図４に示す工程により、前述した構成のインクキャビティ４０を形成した。本実施の形態では、異方性ウエットエッチングと異方性ドライエッチングとの組み合わせによってインクキャビティ４０を形成するため、この工程の際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４がエッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止することができる。
【００６１】
次に、図２(5)及び図２(6)に示す工程と同様の工程を順次行い、図５に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００６２】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドについて、図７を参照して説明する。
【００６３】
本実施の形態では、実施の形態１で説明した構造のインクジェット式記録ヘッドを、他の方法で製造する方法について説明する。なお、実施の形態１と同様の工程については、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
図７は、実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００６５】
先ず、図７(1)に示す工程では、実施の形態１と同様の方法で、単結晶シリコン基板１の全面にシリコン酸化膜２を形成する。次に、単結晶シリコン基板１の第２の面に形成されたシリコン酸化膜２上のインクキャビティ２０となる領域以外にレジスト膜６を形成する。次いで、このレジスト膜６をマスクとして、シリコン酸化膜２をウエットエッチングする。
【００６６】
次に、図７(2)に示す工程では、レジスト膜６を剥離除去した後、前記ウエットエッチングによりパターニングされたシリコン酸化膜２をマスクとして、実施の形態１と同様の条件で、単結晶シリコン基板１を異方性エッチングする。このようにして、単結晶シリコン基板１のインクキャビティ２０となる領域に、前記第１の面に対して略垂直な側壁７を形成する。
【００６７】
ここで、前記単結晶シリコン基板１に対する異方性エッチングは、圧電体素子が形成されていない状態で行われる。したがって、この異方性ウエットエッチング中に圧電体素子が損傷を受けることが全くない。また、圧電体素子に異方性ウエットエッチングに対する保護膜を形成する必要もない。このため、圧電体素子の信頼性が向上するとともに、製造工程を簡略化することができる。
【００６８】
次に、シリコン酸化膜２が形成された単結晶シリコン基板１の第１の面に、実施の形態１と同様の条件で、プラチナ膜３、ＰＺＴ膜４及びプラチナ膜５からなる圧電体素子を形成する。
【００６９】
次いで、図７(3)に示す工程では、図７(1)に示す工程でパターニングしたシリコン酸化膜２をマスクとして、単結晶シリコン基板１に、実施例１と同様の条件で異方性ドライエッチングを行う。このようにして、図７(2)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングの停止位置から単結晶シリコン基板１をさらに深くエッチングし、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、インクキャビティ２０の外側に向けて傾くテーパー状の側壁８を形成した。
【００７０】
その後、実施の形態１で説明した図２(5)及び図２(6)に示す工程を行い、図１に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００７１】
（実施の形態５）
次に第５の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、これ以降に説明される実施形態において、インクジェット式記録ヘッドは、図１の記録ヘッドを紙面に向かって垂直な切断面によって切断した断面図として図示されている。
【００７２】
図８に示されるものは、図７の工程の変形例である。（１）の工程において、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜２を形成する。（２）の工程において、シリコンウエハの第２の面のシリコン酸化膜をパターニングする。（３）の工程では、シリコンウエハ１の第２の面における二酸化シリコンの開口部２１から、シリコンを異方性ウエットエッチング法によりエッチングして、単結晶シリコン基板１に、インクキャビティ２０を形成するためのハーフエッチングを行う。
【００７３】
（４）の工程では、シリコン基板１の第１の面に下部電極膜３、ＰＺＴ膜４、そして、上部電極膜５を順次積層する。さらに、（５）の工程において、シリコン基板の第１の面にレジスト８０を形成し、（６）の工程において、上部電極膜５とＰＺＴ膜４とをエッチングする。
【００７４】
（７）の工程では、このレジスト８０を剥離して、（８）の工程において、下部電極エッチング用のレジストマスク８２を形成する。次いで、（９）の工程において、下部電極をエッチングしてパターニングする。
【００７５】
さらに、（１０）の工程において、レジスト８２を剥離させて（１１）の工程では、層間絶縁膜８４を形成し、かつ、上部電極に対する配線８６を形成する。次いで、（１２）の工程において、異方性ドライエッチングによって、インクキャビティ２０内に残っている単結晶シリコンを素子側のシリコン酸化膜２までエッチングする。以上により、図７の変形例としてのインクジェット記録式ヘッドが完成される。
【００７６】
この一連の工程において、シリコン酸化膜を形成した後にウエットエッチングを実施し、工程の最後にドライエッチングを行っている。異方性ウエットエッチングは、ＫＯＨなどの強アルカリ性水溶液であるため、エッチング時に素子面に耐アルカリ性保護膜を形成する必要があるが、ここでの工程では、ＰＺＴなどが形成されていない状態でウエットエッチングが行われているために、保護膜を必要とすることなく、信頼性の高いアクチュエータ、インクジェットプリンタヘッドを簡単に形成できる。
【００７７】
（第６の実施形態）
この実施形態に係わる工程を図９に基づいて説明する。（１）の工程において、単結晶シリコン基板１上にシリコン酸化膜２を形成する。（２）の工程において、シリコン基板１の第１の面に下部電極膜３を形成する。さらに、シリコン基板１の第２の面のシリコン酸化膜２に開口を形成する。
【００７８】
次いで、（３）の工程において、下部電極３上に保護膜９０を形成する。（４）の工程において、シリコン基板の第２面から異方性ウエットエッチング法によりシリコンをハーフエッチングする。次いで、（５）の工程において、前記保護膜９０を除去する。次いで、工程（６）において、ＰＺＴ膜４及び上部電極膜５を形成する。以後の工程は、図７の（５）に続く。
【００７９】
この実施形態では、下部電極膜３が形成された後に異方性ウエットエッチング法でシリコン酸化膜をハーフエッチングしてウエハ工程の最後にドライエッチングを施している。この工程によれば、圧電体薄膜が形成されていない段階でウエットエッチングを行うので、たとえ、エッチング保護膜９０の耐エッチング性が完璧でなく、ピンホールがあったとしても、下部電極３がＰｔやＩｒから形成されているために、下部電極に損傷が発生しない。ましてや、保護膜９０そのものを省略することも可能である。したがって、信頼性が高いアクチュエータ、インクジェットプリンタヘッドを簡単に形成することができる。
【００８０】
また、ここでの工程において、（２）の工程におけるシリコン基板１の第２の面におけるシリコン酸化膜のエッチングの際、シリコン基板の第１の面におけるシリコン酸化膜が下部電極３によって保護されている。したがって、シリコン酸化膜の膜厚が損なわれることが極力防止され、振動板としてのシリコン酸化膜の振動特性が変動するのを防止することが可能となる。
【００８１】
（第７の実施形態）
この実施形態を図１０に基づいて説明する。この実施形態では、（１）の工程において、シリコン基板１上にシリコン酸化膜２が形成される。（２）の工程では、シリコン酸化膜２の上に下部電極膜３とＰＺＴ膜４を形成する。（３）の工程において、シリコン基板の第２の面側のシリコン酸化膜２に開口部２１を形成する。
【００８２】
（４）の工程において、ＰＺＴ膜４の上に保護膜９０を形成する。（５）の工程では、シリコン基板１の第２の面側に異方性ウエットエッチングによりハーフエッチングを施す。次いで、（６）の工程において、前記保護膜９０を剥離する。以後の工程は、上部電極膜５を形成した後、図８の（５）以降と同じ工程を辿る。
【００８３】
ここでの工程において、圧電体薄膜４を形成した後にウエットエッチング法でシリコンをハーフエッチング（被エッチング層の途中までエッチングすること。）して、工程の最後にドライエッチングを施しているが、素子側にまだフォトリソグラフィー工程が行われていない段階でのウエットエッチングであるので、ウエハ上に異物などの汚染がなく、エッチング保護膜９０にピンホールなどの欠陥がない。したがって、圧電体薄膜にダメージがなくインク室キャビティを形成することが可能となる。
【００８４】
（第８の実施形態）
この実施形態では、図１１の（１）の工程にあるように、シリコンウエハ１にシリコン酸化膜２、下部電極膜３、ＰＺＴ薄膜４、上部電極膜５を順次形成する。次いで（２）の工程において、シリコンウエハの第２の面のシリコン酸化膜２に開口部２１を形成する。（３）の工程では、シリコン酸化膜の開口２１からシリコンをハーフエッチングする。以後は、図８の（５）以降の工程に続く。
【００８５】
ここでの一連の工程では、上部電極膜５を形成した後にウエットエッチング法でシリコンをハーフエッチングしてウエハ工程の最後にドライエッチングを施している。この工程によると、上部電極膜の材質がＰｔ、Ｉｒなどの貴金属であるために、上部電極が保護膜となって、ＰＺＴ膜に損傷が発生するのを防止する。
【００８６】
（第９の実施形態）
この実施形態を図１２に基づいて説明する。（１）の工程において、シリコンウエハ１の上にシリコン酸化膜２、下部電極膜３、圧電体薄膜４、そして、上部電極膜５を順次形成する。（２）の工程では、シリコンウエハの第１の面及び第２の面に、レジスト８０をそれぞれ形成する。
【００８７】
次いで、（３）の工程では、シリコン基板１の第２の面のシリコン酸化膜２に開口部２１を形成する。次いで、（４）の工程において、上部電極膜５とＰＺＴ薄膜４とをエッチングする。（５）の工程では、シリコン基板の両面のレジストを剥離除去する。（６）の工程は、シリコン基板の第１の面に保護膜９０を形成する。
【００８８】
（７）の工程では、シリコン基板の第２の面に於けるシリコン酸化膜２に開口部を形成し、次いで、異方性ウエットエッチング法によってシリコンをハーフエッチングする。次いで（８）の工程で、保護膜９０を除去する。以後は、図８の（８）の工程に続く。
【００８９】
これらの工程では、圧電体素子の主要な部分が形成されてから、ウエットエッチング法でシリコンをエッチングし、最後にドライエッチングを施している。この実施形態では、有機薄膜による層間絶縁膜を形成する前にウエットエッチングを施すので、保護膜９０として有機膜を選定することができる。有機膜は、スピンコーティングなどの簡単な方法で形成できるので、工程の簡素化につながる。工程が簡素化できるために、歩留まりを向上しながら、信頼性の高い圧電体素子を形成することが可能となる。
【００９０】
（第１０の実施形態）
次に、第１０の実施形態を、図１３を用いて説明する。この実施形態の（１）〜（５）の工程は、図１２のそれと同じである。（６）の工程では、下部電極膜３上にこの電極のパターンに合わせてレジスト８０形成する。（７）の工程では、レジスト８１をマスクにして下部電極膜３をパターニングする。（８）の工程では、レジストを剥離する。（９）の工程では、シリコン基板の電極側に保護膜９０を形成し、シリコン基板の第２の面側にあるシリコン酸化膜の開口２１からシリコンを異方性ウエットエッチング法によってエッチングする。（１０）の工程では、保護膜９０を除去する。
【００９１】
これらの工程では、下部電極膜３をエッチングしてからウエットエッチング法でシリコンをハーフエッチングする。このようにすると次のような効果が得られる。
【００９２】
下部電極の材料には、ＰｔやＩｒ等の貴金属が使用されている。エッチング保護膜には、フッ素樹脂の有機高分子膜が利用されるが、このフッ素系有機高分子膜は、ＰｔやＩｒとの密着性が低く、ウエットエッチング時にエッチング保護膜が剥離する問題がある。しかしながら、下部電極をエッチングした後は、酸化シリコン膜２が露出するので、酸化シリコン膜とエッチング保護膜がより密着してウエットエッチング工程で保護膜が剥離することがない。したがって、高い歩留まりで信頼性が高い圧電体薄膜素子を得ることが可能となる。
【００９３】
（第１１の実施形態）
次に、第１１の実施形態を図１４を用いて説明する。図１４の（１）〜（７）の工程は、図１３の（１）〜（８）の工程と同じである。図１４の（８）の工程では、シリコン基板の圧電体素子側の層間絶縁膜８４を形成する。（９）の工程では、さらに、保護膜を積層する。（１０）は異方性ウエットエッチング法により、シリコン酸化膜の開口部２１から、シリコンをハーフエッチングする。
【００９４】
（１１）の工程では保護膜を除去し、上部電極５に通ずる配線を形成する。（１２）の工程では、異方性ドライエッチングによってシリコンを第１の面にあるシリコン酸化膜２が露出するまでエッチングする。
【００９５】
これらの工程によれば、層間絶縁膜を形成した後に、ウエットエッチング工程を実施し、工程の最後にドライエッチング工程を施こすことにより、次のような利点を達成することができる。
【００９６】
フッ素系高分子膜であるエッチング保護膜と密着性が低い貴金属材料からなる下部電極が、層間絶縁膜で完全に被覆されているので結果的にエッチング保護膜は下部電極と接触することなく、密着性が高い層間絶縁膜に積層している。したがって、ウエットエッチング時にエッチングであるＫＯＨ水溶液によるダメージが圧電体素子に発生することはない。
【００９７】
（第１２の実施形態）
さらに次の実施形態を、図１５を利用して説明する。図１５の（１）より前の工程は、図１４の（１）〜（８）の工程と同じであるので省略する。（１）の工程では、層間絶縁膜８４上に上部電極５に導通する配線８６を形成する。（２）の工程では、さらに保護膜９０を形成する。（３）の工程では、異方性ウエットエッチングによりシリコン酸化膜２の開口からシリコンをハーフエッチングする。
【００９８】
（４）の工程では、保護膜９０を剥離除去する。（５）の工程では、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜の開口部残りのシリコンをエッチングする。なお、（４）と（５）との工程を入れ替えても良い。
【００９９】
さらに、最終工程として、耐環境保護膜１５０を工程（６）にて形成し、最後にノズルプレート１６０をインクキャビティ２０の側に貼り付ける等してインクジェット式プリンタヘッドを完成させる。
【０１００】
この実施形態においては、配綜工程の後にウエットエッチング工程を実施し、ウェハプロセスの最後にドライエッチング工程を施している。保護膜を工程（５）の後に剥離すれば、ウエットエッチングとドライエッチングを連続して実施することになる。したがって、シリコンウェハの厚みは２００μｍ程度であれば、ウエットエッチングによるキヤビティー（あるいはグイアフラム）のハーフエッチングの深さは、１８０μｍ程度である。ハーフエッチング状態のウェハを、各種成膜、フォトリソグラフィーの工程を通すと、様々な汚染に曝される。ハーフエッチング状態のキャビティー（あるいはダイアフラム）に、微粒子などの異物が溜まりやすく洗浄除去しにくい。
【０１０１】
そこで、この実施形態のようにウェットエッチングどドライエッチングを連続して実施すれば、微粒子などの汚染がキヤビティ（あるいはダイアフラム）に入ることがないので、大変信頼性が高く、歩留まりの高いアクチュエータ、インクジェットプリンタヘッドを製造することが出来る。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係るインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティの圧電体素子に近い部分を異方性ドライエッチングにより形成した構造を有している。したがって、インクキャビティを形成する際に、圧電体素子に悪影響を及ぼすことを防止できる。この結果、信頼性の高い圧電体素子を備えたインクジェット式記録ヘッドを提供することができる。
【０１０３】
また、前記インクキャビティの圧電体素子に近い部分を、当該インクキャビティの外側に向けて傾くテーパーから構成することで、前記効果に加え、インクキャビティの壁のコンプライアンスは、従来のインクジェット式記録ヘッドのそれと殆ど変わらないにもかからわず、シリコン酸化膜及び下電極のコンプライアンスを大きくとることができる結果、圧電体素子の変位量を大きくとることができるため、インクを高速で大量に吐出することができる。
【０１０４】
一方、前記インクキャビティの圧電体素子に近い部分を、当該インクキャビティの内側に向けて傾くテーパーから構成すれば、前記効果に加え、インクキャビティ内に収容されたインクのイナータンスを大きく、さらに振動板及び下電極のコンプライアンスを小さくすることができる。したがって、振動板の変位量が小さくても従来より微少のインクを高速に吐出することができる。この結果、従来より高密度、高精細な印画を実現することができる。
【０１０５】
そしてまた、単結晶シリコン基板に異方性ウエットエッチングを行った後、圧電体素子を形成し、その後、異方性ドライエッチングを行うことによりインクキャビティを形成することで、圧電体素子が前記異方性ウエットエッチングにより損傷を受けることが全くない結果、圧電体素子の信頼性をより向上することができる。また、圧電体素子に異方性ウエットエッチングに対する保護膜を形成する必要もなく、製造工程を簡略化することができる。
【０１０６】
また、本発明に係るインクジェット式記録ヘッドは、ノズル板形成用の膜を成膜し、これにノズル開口を形成するため、ノズル板の形成を簡単に行うことができる。この結果、大量生産を容易に行え、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図２】図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図４】図３に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図６】図５に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【符号の説明】
１ 単結晶シリコン基板
２ シリコン酸化膜
３ プラチナ膜
４ ＰＺＴ膜
５ プラチナ膜
６ レジスト膜
７ 側壁
８ 側壁
９ 非晶質シリコン
１０ ノズル板
１１ｂ ノズル開口
２０ インクキャビティ
２１ シリコン酸化膜に形成されたウエットエッチング用開口部
３０ インクキャビティ
４０ インクキャビティ
８０ レジスト
８４ 層間絶縁膜
８６ 配線
９０ ウエットエッチング用保護膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法に係り、特にインク吐出の駆動源として圧電体素子を使用するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インク吐出用の駆動源、すなわち、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する素子として、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、「ＰＺＴ」と記す）からなる素子を使用したインクジェット式記録ヘッドがある。このインクジェット式記録ヘッドは、一般には、多数の個別インク通路（インクキャビティやインク溜り等）を形成したヘッド基台と、全ての個別インク通路を覆うように前記ヘッド基台に取り付けた振動板と、この振動板の前記個別インク通路上に対応する各部分に被着形成したＰＺＴ素子と、を備えて構成されている。この構成のインクジェット式記録ヘッドは、前記ＰＺＴ素子に電界を加えてＰＺＴ素子を変位させることにより、個別インク通路内に収容されているインクを、個別インク通路に設けられたノズル板に形成されているインク吐出口から押出すように設計されている。
【０００３】
前記ヘッド基台を単結晶シリコン基板から構成する場合、当該単結晶シリコン基板にウエットエッチングを選択的に行うことにより、個別のインク通路を形成している。このウエットエッチングは、一般的に、５重量％〜４０重量％の水酸化カリウム水溶液等の高濃度のアルカリ溶液を使用して行われる。
【０００４】
また、前記ノズル板の設置は、通常、所定位置に予めインク吐出口が形成された薄板（例えば、ステンレス板）を、前記ヘッド基台に張り付けることにより行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ウエットエッチングによりヘッド基台を形成する際に、前記ＰＺＴ素子にエッチング溶液が接触すると、当該ＰＺＴ素子が剥離したり、損傷が生じたりするという問題がある。具体的には、例えば、エッチング液としてアルカリ水溶液を用い、振動板まで到達するように単結晶シリコン基板をエッチングすると、エッチングの終点で、このアルカリ水溶液あるいはエッチング反応生成物が振動板を透過して、ＰＺＴ素子にダメージを与えるという問題がある。
【０００６】
また、所定位置に予めインク吐出口が形成された薄板を、前記ヘッド基台に張り付けることで、ノズル板を設ける方法は、組み立てが複雑であり、大量生産を行うことが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、信頼性が高い圧電体素子を備えるとともに、インクを高速で大量に吐出できるインクジェット式記録ヘッドを提供することを目的とするものである。また、信頼性が高い圧電体素子を備え、微少量のインクを高速に吐出するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とするものである。また、圧電体素子に悪影響を及ぼすことなく、インクを高速で大量に吐出できるインクヘッド式記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。さらに、ノズル板の形成を容易に行え、大量生産が可能なインクヘッド式記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
さらにまた、本発明は、素子に影響を与えるウエットエッチングを、インクジェット式記録ヘッド製造上最適なタイミングで行うようにして、信頼性が高い圧電素子を備えるインクジェット式記録ヘッドを製造可能な方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成され、ノズル開口と連通するインクを収容するインクキャビティと、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、 前記インクキャビティの側壁は、前記第１の面と反対側の第２の面から第１の面の近傍まで形成されて前記第１の面に対して略垂直な領域と、前記第１の面の近傍から前記略垂直な領域よりも外側に傾いて前記第１の面まで形成された領域からなることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。
【００１０】
また、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成され、ノズル開口と連通するインクを収容するインクキャビティと、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、前記インクキャビティの側壁は、前記第１の面と反対側の第２の面から第１の面の近傍まで形成されて前記第１の面に対して略垂直な領域と、前記第１の面の近傍から前記略垂直な領域よりも内側に傾いて前記第１の面まで形成された領域からなることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。
【００１１】
一方、前記インクキャビティの、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域に形成されている側壁を、当該インクキャビティの内側に向けて傾くテーパーから構成すれば、前記利点に加え、インクキャビティ内に収容されたインクのイナータンスを大きく、さらに、圧電体素子のコンプライアンスを小さくできる。したがって、圧電体素子の変位量が小さくても微少のインクを非常に高速に吐出することができる。このため、従来より高密度高精細な印画を実現できる。
【００１２】
また、前記第２の面は、結晶方位（１１０）であり、前記異方性ウエットエッチングのエッチング液として、アルカリ水溶液を用いることができる。
【００１３】
あるいはまた、前記第２の面は、結晶方位（１００）であり、前記異方性ウエットエッチングのエッチング液として、アルカリ水溶液を用いることができる。なお、本明細書において、「テーパー」とは、傾斜面が曲面を有するものも包含するものとする。
【００１４】
また、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、前記インクキャビティは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域に形成されている側壁が、当該インクキャビティの外側に向けて傾くテーパーからなるインクジェット式記録ヘッドを提供するものである。
【００１５】
そしてまた、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドであって、前記インクキャビティは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域に形成されている側壁が、当該インクキャビティの内側に向けて傾くテーパーからなるインクジェット式記録ヘッドを提供するものである。
【００１６】
また、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、単結晶シリコン基板上に圧電体素子を形成する工程と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行なった後、連続して異方性ドライエッチングを選択的に行い、インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供するものである。この製造方法により、圧電体素子に支障を来すことなく、インクを高速で吐出できるインクジェット式記録ヘッドを得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記単結晶シリコン基板のインクキャビティ形成領域に異方性ウエットエッチングを所定の深さまで選択的に行なう工程と、前記異方性ウエットエッチング後、前記単結晶シリコン基板上の前記インクキャビティと対応する位置に圧電体素子を形成する工程と、前記圧電体素子形成後、前記単結晶シリコン基板のインクキャビティ形成領域に異方性ドライエッチングを選択的に行い、前記インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供するものである。この製造方法では、圧電体素子が形成される前の単結晶シリコン基板に異方性ウエットエッチングを行うことができる。したがって、この異方性ウエットエッチング中に圧電体素子が損傷を受けることが全くない。また、圧電体素子に異方性ウエットエッチングに対する保護膜を形成する必要もない。このため、圧電体素子の信頼性が向上するとともに、製造工程を簡略化することができる。
【００１８】
前記異方性ウエットエッチングは、前記第２の面から第１の面の近傍までの領域で行い、前記異方性ドライエッチングは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域で行うことが好適である。
【００１９】
そしてまた、前記異方性ウエットエッチングは、前記単結晶シリコン基板の結晶方位（１１０）面から行うとともに、エッチング液としてアルカリ水溶液を用いて行うことができる。
【００２０】
あるいはまた、前記異方性ウエットエッチングは、前記単結晶シリコン基板の結晶方位（１００）面から行うとともに、エッチング液としてアルカリ水溶液を用いて行うことができる。
【００２１】
また、前記製造方法は、インクキャビティ内に非晶質シリコンを充填する工程と、当該充填された非晶質シリコンの前記第２の面側の面を平坦化する工程と、当該平坦化された面上に、ノズル板形成用の膜を形成する工程と、前記非晶質シリコン上に形成されたノズル板形成用の膜に複数の孔を貫通形成する工程と、前記孔を介して前記非晶質シリコンを除去する工程と、当該非晶質シリコンを除去した後、前記ノズル開口となる孔以外の孔を封止する工程と、をさらに備えることができる。これによって、前記利点に加え、ノズル板の形成を簡単に行える。
【００２２】
さらにまた、本発明は、単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、単結晶シリコン基板上に圧電体素子を形成する工程と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置にインクキャビティを形成する工程と、前記インクキャビティ内に非晶質シリコンを充填する工程と、当該充填された非晶質シリコンの前記第２の面側の面を平坦化する工程と、当該平坦化された面上に、ノズル板形成用の膜を形成する工程と、前記ノズル板形成用の膜の非晶質シリコン上に形成された部分に複数の孔を貫通形成する工程と、前記孔を介して前記非晶質シリコンを除去する工程と、当該非晶質シリコンを除去した後、前記ノズル開口となる孔以外の孔を封止する工程と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法を提供するものである。これによって、ノズル板の形成が簡単に行える。
【００２３】
さらに、本発明は、前記ウエットエッチングを導入するタイミングを、圧電体薄膜素子の製造工程上最適なものに調整した、インクジェット記録ヘッドの製造方法を提供するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドについて図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００２６】
実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッドは、図１に示すように、単結晶シリコン基板１の第１の面に、振動板であるシリコン酸化膜２と、振動板を兼ねている下電極であるプラチナ膜３が形成され、このプラチナ膜３上の所定領域（圧電体素子形成領域）に、ＰＺＴ膜４及び上電極であるプラチナ膜５画形成されている。さらに、単結晶シリコン膜１のＰＺＴ膜４が形成されている領域に対応する部分には、インクキャビティ２０が形成されている。一方、単結晶シリコン基板１の第１の面と反対側の第２の面には、インクキャビティ２０内に収容されたインクを吐出するノズル開口１１ｂが形成されたノズル板１０が設けられている。
【００２７】
インクキャビティの壁がシリコン基板の主面に対して概ね垂直に、アルカリ水溶液を用いたウエットエッチングによって、形成され易いように、前記単結晶シリコン基板の面方位は、（１１０）あるいは（１００）である。いずれの面方位においても本発明は利用できる。
【００２８】
インクキャビティ２０は、単結晶シリコン基板１の第２の面から第１の面の近傍までが異方性ウエットエッチングにより形成されており、この部分は、単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁７から構成されている。また、単結晶シリコン基板１の第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されており、この部分は、インクキャビティ２０の外側に向けて傾くテーパー状の側壁８から構成されている。
【００２９】
この構成を備えたインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティ２０の側壁７及び８のコンプライアンスは、従来のインクジェット式記録ヘッドのそれと殆ど変わらないのにもかかわらず、シリコン酸化膜２及びプラチナ膜３のコンプライアンスを大きくすることができるため、振動板の変位量を大きくとることができる。したがって、インクキャビティ２０内に収容されたインクを高速でかつ大量に吐出することができる。また、側壁８は、テーパー構造を有しているため、単結晶シリコン基板１に歪みが生じることを防止することもできる。また、インクキャビティ２０の前記第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されているため、インクキャビティ２０をエッチング形成する際に、ＰＺＴ膜４及びプラチナ膜３がエッチング終点前後で、エッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止できる。したがって、信頼性を向上することもできる。
【００３０】
次に、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図２を参照して説明する。
【００３１】
図２(1)に示す工程では、例えば、厚さ２００μｍの単結晶シリコン基板１の全面に、膜厚が１．０〜２．０μｍ程度のシリコン酸化膜２を熱酸化法により形成する。次に、シリコン酸化膜２が形成された単結晶シリコン基板１の第１の面に、膜厚が０．２〜１．０μｍ程度のプラチナ膜３をスパッタ法により形成する。次いで、このプラチナ膜３上に、膜厚が０．５〜５．０μｍ程度のＰＺＴ膜４をゾル・ゲル法あるいはスパッタ法により形成する。次に、このＰＺＴ膜４上に、膜厚が０．０５〜０．２μｍ程度のプラチナ膜５をスパッタ法により形成する。その後、プラチナ膜５上の圧電体素子形成領域に、図示しないレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行う。
【００３２】
次に、図２(2)に示す工程では、図２(1)に示す工程で得られた単結晶シリコン基板１の第１の面と反対側に位置する第２の面に形成されたシリコン酸化膜２上であって、ＰＺＴ膜４が形成された領域以外の部分にレジスト膜６を形成する。次いで、このレジスト膜６をマスクとして、シリコン酸化膜２をウエットエッチングする。
【００３３】
次に、図２(3)に示す工程では、図２(2)に示す工程で形成したレジスト膜６を剥離除去し、次いで前記でパターニングされたシリコン酸化膜２をマスクとして単結晶シリコン基板１を異方性エッチングする。この異方性ウエットエッチングは、先ず、エッチング液としてフッ酸系溶液を使用してシリコン酸化膜２をエッチング除去した後、エッチング液の溶質として水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用い、単結晶シリコン基板１をエッチング除去する。なお、本実施の形態では、この単結晶シリコン膜１のエッチングは、１８０〜１９０μｍ程度の深さまで行った。この工程により、単結晶シリコン基板１のインクキャビティ２０となる領域に、前記第１の面に対して略垂直な側壁７を形成した。
【００３４】
次いで、図２(4)に示す工程では、図２(3)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングを異方性ドライエッチングに切り替えて、さらに単結晶シリコン基板１をエッチングする。この異方性ドライエッチングは、エッチングガスとして、六フッ化硫黄ガス、あるいはフッ素元素を含む有機ガス、あるいは六フッ化硫黄とフッ素元素を含む有機物の混合ガスを使用し、エッチング後のインクキャビティ２０の側壁が目的の形状になるよう反応圧力や前記混合ガスの混合割合を適宜調整し、基板温度が室温で高周波出力１００Ｗ〜２０００Ｗのエネルギーで５〜３０分の条件で、シリコン酸化膜２が露出するまで行った。この異方性ドライエッチングにより、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、インクキャビティ２０の外側に向けて傾くテーパー状の側壁８を形成した。
【００３５】
このように、図２(3)及び(4)に示す工程により、前述した構成のインクキャビティ２０を形成した。本実施の形態では、異方性ウエットエッチングと異方性ドライエッチングとの組み合わせによってインクキャビティ２０を形成するため、この工程の際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４が、エッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止することができる。
【００３６】
次に、図２(5)に示す工程では、インクキャビティ２０内に、非晶質（アモルファス）シリコン９をプラズマＣＶＤ法により充填する。次いで、単結晶シリコン基板１の第２の面に形成されているシリコン酸化膜２と、非晶質シリコン９とを平坦化する。次に、平坦化されたシリコン酸化膜２及び非晶質シリコン９上に、ノズル板形成用の膜として、膜厚が１．０〜５．０μｍ程度の金属膜１０をスパッタ法によって形成する。なお、本実施の形態では、ニッケルからなる金属膜１０を形成した。次いで、金属膜１０の非晶質シリコン９上に形成されている部分を、選択的にエッチングし、複数の孔１１ａ〜１１ｃを開口する。なお、この孔１１ａ〜１１ｃは、これらの中にノズル開口となる孔が含まれるように形成した。
【００３７】
次に、図２(6)に示す工程では、図２(5)に示す工程で形成した孔１１ａ〜１１ｃを介して非晶質シリコン９をエッチング除去する。このエッチングは、フッ素を含むガスを使用して行った。次いで、このエッチングが終了した後、孔１１ａ〜１１ｃのうち、ノズル開口となる孔１１ｂ以外を閉鎖する。その後、所望の工程を行い、図１に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００３８】
なお、本実施の形態では、単結晶シリコン基板１の膜厚を２００μｍ程度としたが、これに限らず、単結晶シリコン基板１の膜厚は、製造したいインクジェット式記録ヘッドのサイズなどにより任意に決定してよい。また、シリコン酸化膜２やプラチナ膜３及び５、ＰＺＴ膜４、金属膜１０の膜厚も同様に、任意に決定してよい。
【００３９】
また、本実施の形態では、単結晶シリコン基板１に、１８０〜１９０μｍ程度の深さまで異方性ウエットエッチングを行った場合について説明したが、これに限らず、異方性ウエットエッチングは、完成したインクジェット式記録ヘッドにおいて、インクキャビティ２０に収容されたインク中で発生した気泡がスムースに排出できる深さとなるまで行えばよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、下電極としてプラチナからなる膜を使用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、イリジウム、パラジウム、あるいはイリジウムとプラチナとの合金、イリジウムとパラジウムの積層膜等の導電性膜を使用することができる。さらに、本実施の形態では、上電極としてプラチナからなる膜を使用した場合について説明したがこれに限らず、例えば、アルミニウム、シリコンと銅とアルミ二ウムとの合金、クロム、タングステン、インジウム−スズ酸化膜等の導電性膜を使用することができる。
【００４１】
そしてまた、本実施の形態では、ノズル板を構成する金属膜１０として、ニッケルを使用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、ジュラルミン、ステンレス等を使用してもよく、また、金属板に代えてジルコニア等のセラミック、あるいは熱酸化膜付きのシリコンウエハを使用してもよい。
【００４２】
さらにまた、本実施の形態では、インクキャビティ２０内に非晶質シリコン９を充填した場合について説明したが、これに限らず、インクキャビティ２０内には、単結晶シリコン、不純物を含まない熱酸化によるシリコン酸化膜、ノズル板及びデバイス保護膜等に対して、所定のエッチング液においてエッチングレートが速い物質を充填することができる。具体的には、例えば、エッチング液がフッ酸の場合には、ＰＳＧ（りんを含んだシリコン酸化膜）やプラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜等を充填することができる。また、エッチング液がキシレンの場合には、ネガレジストを充填することができ、エッチング液がアセトンの場合には、ポジレジストを充填することができる。
【００４３】
また、本実施の形態で行った図２(5)及び図２(6)に示す工程、すなわちノズル板の製造工程は、他の構造や、従来の構造のインクキャビティを備えたヘッド基台にも応用可能であることは勿論である。
【００４４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドについて、図３及び図４を参照して説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１で説明したインクジェット式記録ヘッドと同様の構造については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、図４は、図３に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００４６】
図３に示すインクジェット式記録ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッド（図１参照）との構造上の違いは、インクキャビティの側壁構造である。実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドのキャビティ３０は、単結晶シリコン基板１の第２の面から第１の面の近傍までが異方性ウエットエッチングにより形成されており、この部分は、単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁７から構成されている。また、単結晶シリコン基板１の第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されており、この部分は、インクキャビティ３０の内側に向けて傾くテーパー状の側壁１８から構成されている。
【００４７】
この構成を備えたインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティ３０内に収容されたインクのイナータンスを大きく、さらにシリコン酸化膜２とプラチナ膜３のコンプライアンスを小さくできる。したがって、微少のインクを高速に吐出することができる。この結果、従来のインクジェット式記録ヘッドより高密度高精細な印画を実現できる。したがって、ＰＺＴ膜４の変位量が小さくてもインクを十分に吐出することができる。また、インクキャビティ３０の前記第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されているため、インクキャビティ３０をエッチング形成する際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４がエッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止できる。したがって、信頼性を向上することもできる。
【００４８】
次に、図３に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４を参照して説明する。なお、この実施の形態では、実施の形態１で説明した製造方法と同一の工程については、図２を参照し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
先ず、図２(1)〜図２(3)に示す工程と同様の工程を行った後、図４に示す工程を行う。
【００５０】
図４に示す工程では、図２(3)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングを異方性ドライエッチングに切り替えて、さらに単結晶シリコン基板１をエッチングする。この異方性ドライエッチングは、エッチングガスとして、六フッ化硫黄ガス、あるいはフッ素元素を含む有機ガス、あるいは六フッ化硫黄とフッ素元素を含む有機物の混合ガスを使用し、エッチング後のインクキャビティ２０の側壁が目的の形状になるよう反応圧力と前記ガスの混合割合を適宜調整し、基板温度が室温で高周波出力１００Ｗ〜２０００Ｗのエネルギーで５〜３０分の条件で、シリコン酸化膜２が露出するまで行った。この異方性ドライエッチングにより、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、インクキャビティ３０の内側に向けて傾くテーパー状の側壁１８を形成した。
【００５１】
このように、図２(1)〜図２(3)及び図４に示す工程により、前述した構成のインクキャビティ３０を形成した。本実施の形態では、異方性ウエットエッチングと異方性ドライエッチングとの組み合わせによってインクキャビティ３０を形成するため、この工程の際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４がエッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止することができる。
【００５２】
次に、図２(5)及び図２(6)に示す工程と同様の工程を順次行い、図３に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００５３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドについて、図５及び図６を参照して説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１で説明したインクジェット式記録ヘッドと同様の構造については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５は、本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図、図６は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００５５】
図５に示すインクジェット式記録ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッド（図１参照）との構造上の違いは、インクキャビティの側壁構造である。実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドのキャビティ４０は、単結晶シリコン基板１の第２の面から第１の面の近傍までが異方性ウエットエッチングにより形成されており、この部分は、単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁７から構成されている。また、単結晶シリコン基板１の第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されており、この部分も単結晶シリコン基板１の第１の面に対して略垂直な側壁１７から構成されている。
【００５６】
この構造を備えたインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティ４０の前記第１の面の近傍から第１の面までが、異方性ドライエッチングにより形成されているため、インクキャビティ４０をエッチング形成する際に、ＰＺＴ膜４がエッチング液によって侵されることを防止できる。したがって、信頼性を向上することができる。
【００５７】
次に、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図６を参照して説明する。なお、この実施の形態では、実施の形態１で説明した製造方法と同一の工程については、図２を参照し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
先ず、図２(1)〜図２(3)に示す工程と同様の工程を行った後、図６に示す工程を行う。
【００５９】
図６に示す工程では、図２(3)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングを異方性ドライエッチングに切り替えて、さらに単結晶シリコン基板１をエッチングする。この異方性ドライエッチングは、エッチングガスとして、六フッ化硫黄ガス、あるいはフッ素元素を含む有機ガス、あるいは六フッ化硫黄とフッ素元素を含む有機物の混合ガスを使用し、エッチング後のインクキャビティ２０の側壁が目的の形状になるよう反応圧力と前記混合ガスの混合割合を適宜調整し、基板温度が室温で高周波出力１００Ｗ〜２０００Ｗのエネルギーで５〜３０分の条件で、シリコン酸化膜２が露出するまで行った。この異方性ドライエッチングにより、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、側壁７と同様の垂直な側壁１７を形成した。
【００６０】
このように、図２(1)〜図２(3)及び図４に示す工程により、前述した構成のインクキャビティ４０を形成した。本実施の形態では、異方性ウエットエッチングと異方性ドライエッチングとの組み合わせによってインクキャビティ４０を形成するため、この工程の際に、プラチナ膜３及びＰＺＴ膜４がエッチング液及びエッチング反応生成物によって侵されることを防止することができる。
【００６１】
次に、図２(5)及び図２(6)に示す工程と同様の工程を順次行い、図５に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００６２】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドについて、図７を参照して説明する。
【００６３】
本実施の形態では、実施の形態１で説明した構造のインクジェット式記録ヘッドを、他の方法で製造する方法について説明する。なお、実施の形態１と同様の工程については、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
図７は、実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【００６５】
先ず、図７(1)に示す工程では、実施の形態１と同様の方法で、単結晶シリコン基板１の全面にシリコン酸化膜２を形成する。次に、単結晶シリコン基板１の第２の面に形成されたシリコン酸化膜２上のインクキャビティ２０となる領域以外にレジスト膜６を形成する。次いで、このレジスト膜６をマスクとして、シリコン酸化膜２をウエットエッチングする。
【００６６】
次に、図７(2)に示す工程では、レジスト膜６を剥離除去した後、前記ウエットエッチングによりパターニングされたシリコン酸化膜２をマスクとして、実施の形態１と同様の条件で、単結晶シリコン基板１を異方性エッチングする。このようにして、単結晶シリコン基板１のインクキャビティ２０となる領域に、前記第１の面に対して略垂直な側壁７を形成する。
【００６７】
ここで、前記単結晶シリコン基板１に対する異方性エッチングは、圧電体素子が形成されていない状態で行われる。したがって、この異方性ウエットエッチング中に圧電体素子が損傷を受けることが全くない。また、圧電体素子に異方性ウエットエッチングに対する保護膜を形成する必要もない。このため、圧電体素子の信頼性が向上するとともに、製造工程を簡略化することができる。
【００６８】
次に、シリコン酸化膜２が形成された単結晶シリコン基板１の第１の面に、実施の形態１と同様の条件で、プラチナ膜３、ＰＺＴ膜４及びプラチナ膜５からなる圧電体素子を形成する。
【００６９】
次いで、図７(3)に示す工程では、図７(1)に示す工程でパターニングしたシリコン酸化膜２をマスクとして、単結晶シリコン基板１に、実施例１と同様の条件で異方性ドライエッチングを行う。このようにして、図７(2)に示す工程で行った異方性ウエットエッチングの停止位置から単結晶シリコン基板１をさらに深くエッチングし、側壁７とシリコン酸化膜２との間に、インクキャビティ２０の外側に向けて傾くテーパー状の側壁８を形成した。
【００７０】
その後、実施の形態１で説明した図２(5)及び図２(6)に示す工程を行い、図１に示す構造のインクジェット式記録ヘッドを製造した。
【００７１】
（実施の形態５）
次に第５の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、これ以降に説明される実施形態において、インクジェット式記録ヘッドは、図１の記録ヘッドを紙面に向かって垂直な切断面によって切断した断面図として図示されている。
【００７２】
図８に示されるものは、図７の工程の変形例である。（１）の工程において、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜２を形成する。（２）の工程において、シリコンウエハの第２の面のシリコン酸化膜をパターニングする。（３）の工程では、シリコンウエハ１の第２の面における二酸化シリコンの開口部２１から、シリコンを異方性ウエットエッチング法によりエッチングして、単結晶シリコン基板１に、インクキャビティ２０を形成するためのハーフエッチングを行う。
【００７３】
（４）の工程では、シリコン基板１の第１の面に下部電極膜３、ＰＺＴ膜４、そして、上部電極膜５を順次積層する。さらに、（５）の工程において、シリコン基板の第１の面にレジスト８０を形成し、（６）の工程において、上部電極膜５とＰＺＴ膜４とをエッチングする。
【００７４】
（７）の工程では、このレジスト８０を剥離して、（８）の工程において、下部電極エッチング用のレジストマスク８２を形成する。次いで、（９）の工程において、下部電極をエッチングしてパターニングする。
【００７５】
さらに、（１０）の工程において、レジスト８２を剥離させて（１１）の工程では、層間絶縁膜８４を形成し、かつ、上部電極に対する配線８６を形成する。次いで、（１２）の工程において、異方性ドライエッチングによって、インクキャビティ２０内に残っている単結晶シリコンを素子側のシリコン酸化膜２までエッチングする。以上により、図７の変形例としてのインクジェット記録式ヘッドが完成される。
【００７６】
この一連の工程において、シリコン酸化膜を形成した後にウエットエッチングを実施し、工程の最後にドライエッチングを行っている。異方性ウエットエッチングは、ＫＯＨなどの強アルカリ性水溶液であるため、エッチング時に素子面に耐アルカリ性保護膜を形成する必要があるが、ここでの工程では、ＰＺＴなどが形成されていない状態でウエットエッチングが行われているために、保護膜を必要とすることなく、信頼性の高いアクチュエータ、インクジェットプリンタヘッドを簡単に形成できる。
【００７７】
（第６の実施形態）
この実施形態に係わる工程を図９に基づいて説明する。（１）の工程において、単結晶シリコン基板１上にシリコン酸化膜２を形成する。（２）の工程において、シリコン基板１の第１の面に下部電極膜３を形成する。さらに、シリコン基板１の第２の面のシリコン酸化膜２に開口を形成する。
【００７８】
次いで、（３）の工程において、下部電極３上に保護膜９０を形成する。（４）の工程において、シリコン基板の第２面から異方性ウエットエッチング法によりシリコンをハーフエッチングする。次いで、（５）の工程において、前記保護膜９０を除去する。次いで、工程（６）において、ＰＺＴ膜４及び上部電極膜５を形成する。以後の工程は、図７の（５）に続く。
【００７９】
この実施形態では、下部電極膜３が形成された後に異方性ウエットエッチング法でシリコン酸化膜をハーフエッチングしてウエハ工程の最後にドライエッチングを施している。この工程によれば、圧電体薄膜が形成されていない段階でウエットエッチングを行うので、たとえ、エッチング保護膜９０の耐エッチング性が完璧でなく、ピンホールがあったとしても、下部電極３がＰｔやＩｒから形成されているために、下部電極に損傷が発生しない。ましてや、保護膜９０そのものを省略することも可能である。したがって、信頼性が高いアクチュエータ、インクジェットプリンタヘッドを簡単に形成することができる。
【００８０】
また、ここでの工程において、（２）の工程におけるシリコン基板１の第２の面におけるシリコン酸化膜のエッチングの際、シリコン基板の第１の面におけるシリコン酸化膜が下部電極３によって保護されている。したがって、シリコン酸化膜の膜厚が損なわれることが極力防止され、振動板としてのシリコン酸化膜の振動特性が変動するのを防止することが可能となる。
【００８１】
（第７の実施形態）
この実施形態を図１０に基づいて説明する。この実施形態では、（１）の工程において、シリコン基板１上にシリコン酸化膜２が形成される。（２）の工程では、シリコン酸化膜２の上に下部電極膜３とＰＺＴ膜４を形成する。（３）の工程において、シリコン基板の第２の面側のシリコン酸化膜２に開口部２１を形成する。
【００８２】
（４）の工程において、ＰＺＴ膜４の上に保護膜９０を形成する。（５）の工程では、シリコン基板１の第２の面側に異方性ウエットエッチングによりハーフエッチングを施す。次いで、（６）の工程において、前記保護膜９０を剥離する。以後の工程は、上部電極膜５を形成した後、図８の（５）以降と同じ工程を辿る。
【００８３】
ここでの工程において、圧電体薄膜４を形成した後にウエットエッチング法でシリコンをハーフエッチング（被エッチング層の途中までエッチングすること。）して、工程の最後にドライエッチングを施しているが、素子側にまだフォトリソグラフィー工程が行われていない段階でのウエットエッチングであるので、ウエハ上に異物などの汚染がなく、エッチング保護膜９０にピンホールなどの欠陥がない。したがって、圧電体薄膜にダメージがなくインク室キャビティを形成することが可能となる。
【００８４】
（第８の実施形態）
この実施形態では、図１１の（１）の工程にあるように、シリコンウエハ１にシリコン酸化膜２、下部電極膜３、ＰＺＴ薄膜４、上部電極膜５を順次形成する。次いで（２）の工程において、シリコンウエハの第２の面のシリコン酸化膜２に開口部２１を形成する。（３）の工程では、シリコン酸化膜の開口２１からシリコンをハーフエッチングする。以後は、図８の（５）以降の工程に続く。
【００８５】
ここでの一連の工程では、上部電極膜５を形成した後にウエットエッチング法でシリコンをハーフエッチングしてウエハ工程の最後にドライエッチングを施している。この工程によると、上部電極膜の材質がＰｔ、Ｉｒなどの貴金属であるために、上部電極が保護膜となって、ＰＺＴ膜に損傷が発生するのを防止する。
【００８６】
（第９の実施形態）
この実施形態を図１２に基づいて説明する。（１）の工程において、シリコンウエハ１の上にシリコン酸化膜２、下部電極膜３、圧電体薄膜４、そして、上部電極膜５を順次形成する。（２）の工程では、シリコンウエハの第１の面及び第２の面に、レジスト８０をそれぞれ形成する。
【００８７】
次いで、（３）の工程では、シリコン基板１の第２の面のシリコン酸化膜２に開口部２１を形成する。次いで、（４）の工程において、上部電極膜５とＰＺＴ薄膜４とをエッチングする。（５）の工程では、シリコン基板の両面のレジストを剥離除去する。（６）の工程は、シリコン基板の第１の面に保護膜９０を形成する。
【００８８】
（７）の工程では、シリコン基板の第２の面に於けるシリコン酸化膜２に開口部を形成し、次いで、異方性ウエットエッチング法によってシリコンをハーフエッチングする。次いで（８）の工程で、保護膜９０を除去する。以後は、図８の（８）の工程に続く。
【００８９】
これらの工程では、圧電体素子の主要な部分が形成されてから、ウエットエッチング法でシリコンをエッチングし、最後にドライエッチングを施している。この実施形態では、有機薄膜による層間絶縁膜を形成する前にウエットエッチングを施すので、保護膜９０として有機膜を選定することができる。有機膜は、スピンコーティングなどの簡単な方法で形成できるので、工程の簡素化につながる。工程が簡素化できるために、歩留まりを向上しながら、信頼性の高い圧電体素子を形成することが可能となる。
【００９０】
（第１０の実施形態）
次に、第１０の実施形態を、図１３を用いて説明する。この実施形態の（１）〜（５）の工程は、図１２のそれと同じである。（６）の工程では、下部電極膜３上にこの電極のパターンに合わせてレジスト８０形成する。（７）の工程では、レジスト８１をマスクにして下部電極膜３をパターニングする。（８）の工程では、レジストを剥離する。（９）の工程では、シリコン基板の電極側に保護膜９０を形成し、シリコン基板の第２の面側にあるシリコン酸化膜の開口２１からシリコンを異方性ウエットエッチング法によってエッチングする。（１０）の工程では、保護膜９０を除去する。
【００９１】
これらの工程では、下部電極膜３をエッチングしてからウエットエッチング法でシリコンをハーフエッチングする。このようにすると次のような効果が得られる。
【００９２】
下部電極の材料には、ＰｔやＩｒ等の貴金属が使用されている。エッチング保護膜には、フッ素樹脂の有機高分子膜が利用されるが、このフッ素系有機高分子膜は、ＰｔやＩｒとの密着性が低く、ウエットエッチング時にエッチング保護膜が剥離する問題がある。しかしながら、下部電極をエッチングした後は、酸化シリコン膜２が露出するので、酸化シリコン膜とエッチング保護膜がより密着してウエットエッチング工程で保護膜が剥離することがない。したがって、高い歩留まりで信頼性が高い圧電体薄膜素子を得ることが可能となる。
【００９３】
（第１１の実施形態）
次に、第１１の実施形態を図１４を用いて説明する。図１４の（１）〜（７）の工程は、図１３の（１）〜（８）の工程と同じである。図１４の（８）の工程では、シリコン基板の圧電体素子側の層間絶縁膜８４を形成する。（９）の工程では、さらに、保護膜を積層する。（１０）は異方性ウエットエッチング法により、シリコン酸化膜の開口部２１から、シリコンをハーフエッチングする。
【００９４】
（１１）の工程では保護膜を除去し、上部電極５に通ずる配線を形成する。（１２）の工程では、異方性ドライエッチングによってシリコンを第１の面にあるシリコン酸化膜２が露出するまでエッチングする。
【００９５】
これらの工程によれば、層間絶縁膜を形成した後に、ウエットエッチング工程を実施し、工程の最後にドライエッチング工程を施こすことにより、次のような利点を達成することができる。
【００９６】
フッ素系高分子膜であるエッチング保護膜と密着性が低い貴金属材料からなる下部電極が、層間絶縁膜で完全に被覆されているので結果的にエッチング保護膜は下部電極と接触することなく、密着性が高い層間絶縁膜に積層している。したがって、ウエットエッチング時にエッチングであるＫＯＨ水溶液によるダメージが圧電体素子に発生することはない。
【００９７】
（第１２の実施形態）
さらに次の実施形態を、図１５を利用して説明する。図１５の（１）より前の工程は、図１４の（１）〜（８）の工程と同じであるので省略する。（１）の工程では、層間絶縁膜８４上に上部電極５に導通する配線８６を形成する。（２）の工程では、さらに保護膜９０を形成する。（３）の工程では、異方性ウエットエッチングによりシリコン酸化膜２の開口からシリコンをハーフエッチングする。
【００９８】
（４）の工程では、保護膜９０を剥離除去する。（５）の工程では、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜の開口部残りのシリコンをエッチングする。なお、（４）と（５）との工程を入れ替えても良い。
【００９９】
さらに、最終工程として、耐環境保護膜１５０を工程（６）にて形成し、最後にノズルプレート１６０をインクキャビティ２０の側に貼り付ける等してインクジェット式プリンタヘッドを完成させる。
【０１００】
この実施形態においては、配綜工程の後にウエットエッチング工程を実施し、ウェハプロセスの最後にドライエッチング工程を施している。保護膜を工程（５）の後に剥離すれば、ウエットエッチングとドライエッチングを連続して実施することになる。したがって、シリコンウェハの厚みは２００μｍ程度であれば、ウエットエッチングによるキヤビティー（あるいはグイアフラム）のハーフエッチングの深さは、１８０μｍ程度である。ハーフエッチング状態のウェハを、各種成膜、フォトリソグラフィーの工程を通すと、様々な汚染に曝される。ハーフエッチング状態のキャビティー（あるいはダイアフラム）に、微粒子などの異物が溜まりやすく洗浄除去しにくい。
【０１０１】
そこで、この実施形態のようにウェットエッチングどドライエッチングを連続して実施すれば、微粒子などの汚染がキヤビティ（あるいはダイアフラム）に入ることがないので、大変信頼性が高く、歩留まりの高いアクチュエータ、インクジェットプリンタヘッドを製造することが出来る。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係るインクジェット式記録ヘッドは、インクキャビティの圧電体素子に近い部分を異方性ドライエッチングにより形成した構造を有している。したがって、インクキャビティを形成する際に、圧電体素子に悪影響を及ぼすことを防止できる。この結果、信頼性の高い圧電体素子を備えたインクジェット式記録ヘッドを提供することができる。
【０１０３】
また、前記インクキャビティの圧電体素子に近い部分を、当該インクキャビティの外側に向けて傾くテーパーから構成することで、前記効果に加え、インクキャビティの壁のコンプライアンスは、従来のインクジェット式記録ヘッドのそれと殆ど変わらないにもかからわず、シリコン酸化膜及び下電極のコンプライアンスを大きくとることができる結果、圧電体素子の変位量を大きくとることができるため、インクを高速で大量に吐出することができる。
【０１０４】
一方、前記インクキャビティの圧電体素子に近い部分を、当該インクキャビティの内側に向けて傾くテーパーから構成すれば、前記効果に加え、インクキャビティ内に収容されたインクのイナータンスを大きく、さらに振動板及び下電極のコンプライアンスを小さくすることができる。したがって、振動板の変位量が小さくても従来より微少のインクを高速に吐出することができる。この結果、従来より高密度、高精細な印画を実現することができる。
【０１０５】
そしてまた、単結晶シリコン基板に異方性ウエットエッチングを行った後、圧電体素子を形成し、その後、異方性ドライエッチングを行うことによりインクキャビティを形成することで、圧電体素子が前記異方性ウエットエッチングにより損傷を受けることが全くない結果、圧電体素子の信頼性をより向上することができる。また、圧電体素子に異方性ウエットエッチングに対する保護膜を形成する必要もなく、製造工程を簡略化することができる。
【０１０６】
また、本発明に係るインクジェット式記録ヘッドは、ノズル板形成用の膜を成膜し、これにノズル開口を形成するため、ノズル板の形成を簡単に行うことができる。この結果、大量生産を容易に行え、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図２】図１に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図４】図３に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの一部を示す断面図である。
【図６】図５に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態に係わる同工程断面図である。
【符号の説明】
１ 単結晶シリコン基板
２ シリコン酸化膜
３ プラチナ膜
４ ＰＺＴ膜
５ プラチナ膜
６ レジスト膜
７ 側壁
８ 側壁
９ 非晶質シリコン
１０ ノズル板
１１ｂ ノズル開口
２０ インクキャビティ
２１ シリコン酸化膜に形成されたウエットエッチング用開口部
３０ インクキャビティ
４０ インクキャビティ
８０ レジスト
８４ 層間絶縁膜
８６ 配線
９０ ウエットエッチング用保護膜
Claims (14)
- 単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記単結晶シリコン基板上に圧電体素子を形成する工程と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行なった後、連続して異方性ドライエッチングを選択的に行い、前記インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に形成された圧電体素子と、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に形成されたインクキャビティと、単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に設けられ、かつ前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口が形成されたノズル板と、を備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記単結晶シリコン基板のインクキャビティ形成領域に異方性ウエットエッチングを所定の深さまで選択的に行なう工程と、前記異方性ウエットエッチング後、前記単結晶シリコン基板上の前記インクキャビティと対応する位置に圧電体素子を形成する工程と、前記圧電体素子形成後、前記単結晶シリコン基板のインクキャビティ形成領域に異方性ドライエッチングを選択的に行い、前記インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 前記異方性ウエットエッチングは、前記第２の面から第１の面の近傍までの領域で行い、前記異方性ドライエッチングは、前記第１の面の近傍から第１の面までの領域で行う請求項１または請求項２記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 前記インクキャビティ内に、所定のエッチング液に対してエッチングレートが速い物質を充填する工程と、当該充填された物質の前記第２の面側の面を平坦化する工程と、当該平坦化された面上に、ノズル板形成用の膜を形成する工程と、前記物質上に形成されたノズル板形成用の膜に複数の孔を貫通形成する工程と、前記孔を介して前記物質を除去する工程と、当該物質を除去した後、前記ノズル開口となる孔以外の孔を封止する工程と、をさらに備えた請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、この圧電体素子と対応する位置にインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記単結晶シリコン基板上に圧電体素子を形成するための下部電極を形成し、かつ、この圧電体素子を形成するための圧電体薄膜を形成する以前に、前記単結晶シリコン基板の前記圧電体素子と対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行なった後、異方性ドライエッチングを選択的に行って前記インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 前記下部電極に保護膜を積層した後前記ウエットエッチングを行うようにした請求項５記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、この圧電体素子と対応する位置にインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記単結晶シリコン基板上に圧電体素子のパターンを形成するためのフォトリソグラフィーが実行される以前に、前記ウエットエッチングに対する保護膜を前記シリコン基板の第１面側に形成し、次いで、このシリコン基板の前記圧電体素子に対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行なった後、異方性ドライエッチングを選択的に行い、前記インクキャビティを形成する工程と、を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 前記保護膜は、前記シリコン基板上に形成された下部電極と圧電体とを形成後にこれに積層されてなる請求項７記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、この圧電体素子と対応する位置にインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記圧電体素子を形成するための最外面となる上部電極膜を形成後に、前記シリコン基板の前記圧電体素子に対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行ない、次いで、異方性ドライエッチングを選択的に行い、前記インクキャビティを形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、この圧電体素子と対応する位置にインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記圧電体素子のパターン上に層間絶縁膜と配線を形成する工程を備えるとともに、この層間絶縁膜を形成する以前に、前記シリコン基板の前記圧電体素子に対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行ない、次いで、異方性ドライエッチングを選択的に行ってインクキャビティを形成するインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 前記圧電体素子に対応するパターンを形成後、保護膜を積層し、次いで、前記異方性ウエットエッチングを行うとともに、その後、前記層間絶縁膜と配線とを形成し、さらに、前記異方性ドライエッチングを行う請求項１０記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、このシリコン基板の前記圧電体素子に対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行い、次いで異方性ドライエッチングを選択的に行ってインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成する方法であって、前記圧電体素子を形成するための下部電極をエッチングした後に、前記ウエットエッチングに対する保護膜を前記シリコン基板上の酸化膜上に積層し、次いで、このウエットエッチングを施してなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、この圧電体素子と対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行い、次いで異方性ドライエッチングを選択的に行ってインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成する方法であって、前記圧電体素子を形成するための下部電極を層間絶縁膜で被覆した後に、さらに前記ウエットエッチングに対する保護膜を積層し、次いで、このウエットエッチングを施してなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
- 単結晶シリコン基板の第１の面に、圧電体素子を形成するとともに、この圧電体素子と対応する位置に異方性ウエットエッチングを選択的に行い、次いで異方性ドライエッチングを選択的に行ってインクキャビティを形成し、さらに、前記単結晶シリコン基板の第１の面の反対側に位置する第２の面に、前記インクキャビティ内に収容されたインクを吐出するノズル開口を有するノズル板を形成する方法であって、前記圧電体素子のパターンと、層間絶縁膜と、配線を形成後、前記ウエットエッチング用の保護膜を積層し、次いで、前記ウエットエッチングとドライエッチングとを連続して行うようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
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