JP3387352B2 - インクジェット式記録ヘッド、これを用いたインクジェット式記録装置、並びに、インクジェット式記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク吐出の駆動
源に圧電体薄膜を使用するインクジェット式記録ヘッ
ド、このインクジェット式記録ヘッドを備えた、パソコ
ンの出力機器として用いられるインクジェットプリン
タ、ファクシミリ、ワープロ等のインクジェット式記録
装置及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関す
るものである。本発明は、特に、電極の形成技術の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体あるいはインク吐出の駆動源である
電気−機械変換素子としてチタン酸ジルコン酸鉛からな
る圧電体素子を使用した圧電型インクジェット式記録ヘ
ッドがある。このプリンタヘッドは一般には、多数の個
別インク路を形成したヘッド基台と、総ての個別インク
路を覆うようにヘッド基台に取り付けた振動板と、個別
インク路上に相当する振動板上の各部分に被着形成した
圧電体素子とで構成される。そして、圧電体素子に電界
を加えて圧電体素子を変位させることにより、個別イン
ク路内のインクを個別インク路のノズルから押し出す。

【０００３】この従来の技術の一例として、特表平５−
５０４７４０号公報に記載されたものが存在する。そこ
で、この従来例に記載のインクジェット式記録ヘッドの
製造方法を図面を用いて説明する。

【０００４】図３５に示すように、シリコン基板ＳＩ上
にシリコン酸化膜ＳＩＤを形成し、白金、アルミニウ
ム、又はニッケルの薄膜かならなる、下電極としての導
電層ＦＭＦを形成する。次いで、図３６に示すようにフ
ォトリソグラフィ法により感光したレジスト領域ＤＲＳ
を導電層上に形成し、図３７に示すように、この感光し
たレジストＤＲＳ領域をマスクにして電極パターンＦＭ
Ｌを形成する。

【０００５】次に、図３８に示すようにゾル−ゲル法に
より圧電体薄膜の一種であるチタン酸ジルコン酸鉛ＰＥ
Ｚをさらに形成し、次いで、チタン酸ジルコン酸鉛ＰＥ
Ｚを覆うように、上電極としての第二の金属薄膜ＳＭＦ
を被着形成し、さらに、第二の金属薄膜ＳＭＦを覆うよ
うにレジストＲＳを形成する。

【０００６】次いで、マスクＭＳＫを介して紫外光ＬＡ
Ｙを照射して第二の電極パターンが得られるように、感
光したレジスト領域ＤＲＳを形成する。

【０００７】さらに、図３９に示すように、第二の電極
パターンＳＭＬを形成した後、保護膜ＰＳＶを被着形成
する。さらにまた、図３９に示すように、シリコン基板
の第二の主面にレジストを被着形成し、次いで、マスク
ＭＳＫを介して紫外光ＬＡＹを照射し、図４０に示すよ
うに感光したレジスト領域ＤＲＳを形成する。

【０００８】次に、図４１に示すように、感光したレジ
スト領域ＤＲＳを残すようにレジストを剥離して、強ア
ルカリ溶液中でシリコン基板ＳＩを異方性エッチング
し、さらに、感光したレジスト領域ＲＤＳを剥離して、
インク室ＣＡＶを形成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既述の
インクジェット式記録ヘッドの製造方法には、第一の電
極パターンＦＭＬ及び第二の電極パターンＳＭＬと、イ
ンク室ＣＡＶとを互いにずれることなく正確な位置での
形成することの配慮がない。そこで、電極パターンとイ
ンク室とを正確に位置合せして形成するために、両面露
光装置によるフォトリソグラフィを既述の従来例に適用
すれば良い。

【００１０】ところが、フォトリソグラフィ法によって
インクジェット式記録ヘッドの電極のパターニングを行
うと、感光したレジストを現像する際の現像液によって
電極が電蝕を起こし電極のパターンを形成することがで
きないという問題がある。

【００１１】すなわち、第一の電極パターンが白金で、
第二の電極パターンがこれとは異なる材質のものから形
成されている場合で、電極のパターニングや電極の保護
のために、低コスト及びパターニング精度良好の観点か
らポジタイプのフォトリソグラフィ用レジストを選択し
た場合には、ポジレジストの現像液がアルカリ電解液で
あることにより、白金と第二の金属薄膜の間で電気化学
ポテンシャルの差に因る腐食現象が生じる。

【００１２】例えば、第一の電極パターンＬＥが白金で
あり、第二の電極パターンがアルミニウムの場合、ポジ
レジストの現像液のアルカリ水溶液中で、第一の電極の
白金から水素ガスが発生し、第二の電極のアルミニウム
が溶解或いは剥離する現象が発生する。この電蝕現象の
ため、インクジェット式記録ヘッドに電極パターンの形
成不良が発生し、さらに、圧電体素子を形成できないと
いう問題点がある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、このような電蝕
現象を原因として生じた電極パターンの形成不良を持っ
ていないインクジェット式記録ヘッド及びこれを備えた
インクジェット式記録装置を提供することを目的とす
る。さらに、本発明の他の目的は、既述の電蝕現象を生
じることなく、これらを製造できる方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】一方、記録ヘッドから多くのインクを吐出
するためには、振動板が大きく変位することが望まれ
る。この為に、例えば、第一の金属薄膜がヤング率の大
きな白金薄膜にし、第二の金属薄膜をヤング率が小さな
金属薄膜にする。アルミニウム薄膜はヤング率が極めて
小さいので、圧電素子デバイスに電圧を印加すると、第
一の金属薄膜と第二の金属薄膜が共に白金である場合に
比べて２倍以上も変形する。

【００１５】しかしながら、第二の金属薄膜の電気化学
ポテンシャルが第一の金属薄膜のそれよりも卑である場
合、フォトリソグラフィにより第二の金属薄膜をパター
ニングする際に、既述の電蝕現象を発生し良好な第二の
金属薄膜のパターンが得られない問題点があった。

【００１６】そこで、本発明は、振動板が大きく変位す
ることを達成しながら、既述の目的をも達成可能なイン
クジェット式記録ヘッド、インクジェット式記録装置及
びそれらの製造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明者が鋭意検討を行ったところ、インクジェット
式記録ヘッドの製造工程において、電極のパターン形成
や或いはそれらの保護のためなどにポジ型レジストを用
いて電極をポジ型レジストの現像液に晒しても、上電と
下電極とを電蝕がないような組成にすることにより、た
とえ、上電極と下電極とが導通した状態にあっても従来
のように電極に不良が形成されないようにすることがで
きるとの知見を得た。

【００１８】一方、インクジェット式記録ヘッドの製造
過程において、上電極と下電極とを導通状態にないよう
しておくことにより、電極をポジレジストの現像液に晒
しても、電極に電蝕が発生するのを避けることでき、上
電極と下電極との組成を所望のもにすることができる。
さらに、電極のパターン形成や或いはそれらの保護のた
めなどにポジ型レジストに代えてネガレジストを用いる
ことによっても、電蝕が生じることを防止し、かつ電極
の組成を所望のものにすることができる。

【００１９】本発明は、このような知見に基づいて得ら
れた新規なインクジェット式記録ヘッド及びその製造方
法であるとことを特徴とするものである。

【００２０】本発明に係わるインクジェット式記録ヘッ
ドは、基板の第一の主面に圧電素子デバイスを形成し、
第二の主面にインク室を形成してなり、この圧電素子デ
バイスは、第一の電極、圧電体薄膜及び第二の電極が順
次積層されて形成されてなり、前記第一の電極の材質の
電気化学ポテンシャルと前記第二の電極の材質の電気化
学ポテンシャルとが、同じであることを特徴とするもの
である。好ましくは、前記第一の電極と第二の電極とが
同じ材質で形成されている。

【００２１】より好ましくは、前記第一の電極と第二の
電極とが共に白金より形成されてなる。 さらに、本発
明に係わるインクジェット式記録ヘッドは、基板の第一
の主面に圧電素子デバイスを形成し、第二の主面にイン
ク室を形成してなり、この圧電素子デバイスは、第一の
電極、圧電体薄膜及び第二の電極が順次積層されて形成
されてなり、前記第一の電極の材質の電気化学ポテンシ
ャルと前記第二の電極の材質の電気化学ポテンシャルと
が、前記第一及び第二の電極の少なくとも一つの形成の
際に用いられるレジストの現像液に対して両電極間に電
蝕を起こさない範囲にあることを特徴とする。好適に
は、前記第一及び第二の電極の電気化学ポテンシャル
が、ポジ型レジストの現像に使用されるアルカリ電解液
に対して電蝕を起こさない範囲にあることを特徴とす
る。

【００２２】さらに、本発明の他のインクジェット式記
録ヘッドは、基板の第一の主面に圧電素子デバイスを形
成し、第二の主面にインク室を形成してなり、この圧電
素子デバイスは、第一の電極、圧電体薄膜及び第二の電
極が順次積層されて形成されてなるものであって、前記
第一の電極と前記第二の電極は、電気化学ポテンシャル
がそれぞれ異なる金属から形成されてなるとともに、前
記第一及び二の電極の少なくとも一つのパターンがネガ
型レジストを利用して形成されてなることを特徴とす
る。

【００２３】また、本発明に係わるインクジェット式記
録ヘッドの製造方法は、基板の第一の主面に圧電素子デ
バイスを形成する工程と、第二の主面にインク室を形成
する工程を備えてなり、前記圧電素子デバイスを、第一
の電極、圧電体薄膜及び第二の電極を順次前記基板に積
層して形成し、これらの電極とインク室とをレジストを
用いて互いに所定のパターンになるようにしたインクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法であって、前記第一の電
極と前記第二の電極をそれぞれ異なる電気化学ポテンシ
ャルを持つ金属から形成するとともに、前記第一及び二
の電極の少なくとも一つのパターンの形成にネガ型レジ
ストを利用し、前記第一の電極と第二の電極とがポジ型
レジストの現像液に直接晒されることがないようにした
ことを特徴とするものである。

【００２４】また、本発明の他のインクジェット式記録
ヘッドの製造方法は、基板の第一の主面に圧電素子デバ
イスを形成し、第二の主面にインク室を形成してなり、
この圧電素子デバイスは、第一の電極、圧電体薄膜及び
第二の電極を順次基板上に積層して形成されるととも
に、これらの電極及とインク室の少なくとも一つをフォ
トレジストによってパターニングするものであって、前
記第一の電極と前記第二の電極とを、前記パターニング
の過程で互いに導通状態にならないように前記基板上に
積層することを特徴とするものである。好適な実施形態
では、前記第二の電極を前記圧電体薄膜より小さく形成
すれば良い。

【００２５】本発明に係わる他のインクジェット式記録
ヘッド製造方法は、基板の第一の主面に圧電素子デバイ
スを形成する工程と、第二の主面にインク室を形成する
工程を備えてなり、前記圧電素子デバイスを、第一の電
極、圧電体薄膜及び第二の電極を順次前記基板に積層し
て形成し、これら電極とインク室とをレジストを用いて
互いに所定のパターンになるようにしたものであって、
前記第一の電極と前記第二の電極とを互いに電気化学ポ
テンシャルが等しい材質によって形成することを特徴と
する。好ましくは、前記第一の電極と第二の電極とを同
材質により形成する。さらに、好ましくは、前記第一の
電極と第二の電極とを共に白金により形成する。

【００２６】一つの実施形態によれば、本発明のインク
ジェット式記録ヘッドは、シリコン基板の両面に酸化膜
を形成する工程と、前記シリコン基板の第一の主面の酸
化膜上に第一の金属薄膜を被着形成する工程と、前記第
一の金属薄膜上に圧電体薄膜を被着形成する工程と、前
記圧電体薄膜上に前記第一の金属薄膜と同じ材質の第二
の金属薄膜を形成する工程と、シリコン基板の第一の金
属薄膜が形成されていない第二の主面の酸化膜上にポジ
レジスト膜を被着形成する工程と、前記第二の金属薄膜
上にネガレジスト膜を被着形成する工程と、位置合わせ
されたフォトリソグラフィ用の第一のマスクとフォトリ
ソグラフィ用の第二のマスクの間に、第一のマスクと前
記シリコン基板の第一の主面が向き合うように、前記シ
リコン基板を設置する工程と、前記第一のマスクと前記
第二のマスクのパターンを感光するように、前記シリコ
ン基板の両面に光を照射する工程と、前記感光されたポ
ジレジストをアルカリ溶剤で現像してパターニングする
工程と、前記感光されたネガレジストを有機溶剤で現像
してパターニングする工程と、前記第一の主面全面にポ
ジレジストを被着形成する工程と、前記第二の主面に形
成された酸化膜を前記パターニングされたポジレジスト
をマスクにして酸性溶液でエッチングする工程と、前記
第一の主面に全面に被着形成されたポジレジストを剥離
する工程と、前記第一の主面に形成された第二の金属薄
膜を前記パターニングされたネガレジストをマスクにし
てエッチングする工程を有することを特徴とする。

【００２７】また、他の実施形態によれば、本発明に係
わるインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、シリコ
ン基板の両面に酸化膜を形成する工程と、前記シリコン
基板の第一の主面の酸化膜上に第一の金属薄膜を被着形
成する工程と、前記第一の金属薄膜上に圧電体薄膜を被
着形成する工程と、前記圧電体薄膜上に前記第一の金属
薄膜と異なる材質の第二の金属薄膜を形成する工程と、
シリコン基板の第一の金属薄膜が形成されていない第二
の主面の酸化膜上にポジタイプのレジスト膜を被着形成
する工程と、前記第二の金属薄膜上に第一のネガタイプ
のレジスト膜を被着形成する工程と、位置合わせされた
フォトリソグラフィ用の第一のマスクとフォトリソグラ
フィ用の第二のマスクの間に、第一のマスクと前記シリ
コン基板の第一の主面が向き合うように、前記シリコン
基板を設置する工程と、前記第一のマスクと前記第二の
マスクのパターンを感光するように、前記シリコン基板
の両面に光を照射する工程と、前記感光されたポジタイ
プのフォトレジストをアルカリ溶剤で現像してパターニ
ングする工程と、前記感光された第一のネガタイプのフ
ォトレジストを有機溶剤で現像してパターニングする工
程と、前記第一の主面全面に第二のネガタイプのフォト
レジストを被着形成する工程と、前記第二の主面に形成
された酸化膜を、前記パターニングされたポジタイプの
フォトレジストをマスクにして酸性溶液でエッチングす
る工程と、前記第一の主面に全面に被着形成された第二
のネガタイプのフォトレジストを剥離する工程と、前記
第一の主面に形成された第二の金属薄膜を前記パターニ
ングされた第一のネガタイプのフォトレジストをマスク
にしてエッチングする工程を有することを特徴とする。

【００２８】さらに、本発明は、既述のインクジェット
式記録ヘッドの製造方法によって形成されたインクジェ
ット式記録ヘッドと当該インクジェット式記録ヘッドを
備えたインクジェット式記録装置であることを特徴とす
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の第１の実施の形態
について説明する。図１は、本発明に係わるインクジェ
ット式記録ヘッドの製造工程の第１段階を示す断面図で
ある。以後、この製造工程の進行に合わせて製造される
インクジェット式記録ヘッドの構造について説明するこ
ととする。

【００３０】先ず、図１に示すように、シリコン基板Ｓ
Ｉを１１００℃の酸素を含んだガス中で酸化して、膜厚
１μmのシリコン酸化膜ＳＩＤを形成する。

【００３１】次に、シリコン基板の第一の主面に第一の
金属薄膜ＬＥを、スパッタ法あるいは蒸着法、ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法で被着形成する。この金属薄膜の材質は、チタン
酸ジルコン酸鉛薄膜ＰＥＺと反応性の低い金属が好まし
く、白金、イリジウムあるいは、その合金がよい。

【００３２】例えば基板加熱温度２００℃のスパッタ法
で白金を７００ｎｍの厚みで第一の金属薄膜を被着形成
する。次に、チタン酸ジルコン酸鉛ＰＥＺを前記第一の
金属薄膜ＬＥに、０．５〜５μmの厚みで、スパッタ
法、ゾルーゲル法、蒸着法のいずれかの方法で、前記第
一の金属薄膜の上に被着形成する。

【００３３】チタン酸ジルコン酸鉛ＰＥＺが形成された
シリコン基板は、９００℃のＲＴＡ（ラピット・サーマ
ル・アニーリング）法、あるいは拡散炉中の７００℃の
アニーリング処理によって、多結晶化される。

【００３４】さらに、前記アニール済みのチタン酸ジル
コン酸鉛ＰＥＺ上に、第二の金属薄膜ＴＥを被着形成す
る。この金属薄膜ＴＥは、フォトリソグラフィ工程での
電蝕を防止するため、第一の金属薄膜と同じ電気化学ポ
テンシャルの材質であることが望ましい。たとえば、第
一の金属薄膜と第二の金属薄膜が同じ材質の白金である
ことがよい。以上の一連の工程を終えた基板の断面図を
図１に示した。

【００３５】次に、図２に示すように前記図１に示した
工程を終えたシリコン基板の第一の主面に、ネガタイプ
のフォトレジストＮＲをスピンコータ法により２μmの
厚みで成膜する。続いてシリコン基板の第二の主面に、
ポジタイプのフォトレジストＰＲをスピンコータ法によ
り１μmの厚みで成膜する。それぞれのフォトレジスト
を成膜した後に、１４０℃で３０分のアニーリング処理
を施す。

【００３６】次に、ネガフォトレジストＮＲを感光する
ためのネガ用マスクＮＭとポジレジストＰＲを感光する
ためのポジ用マスクＰＭ間で位置合わせを実施し、この
ネガ用マスクＮＭとポジ用マスクＰＭの間に、図２に示
すシリコン基板ＳＩを図３に示すように挿入する。

【００３７】シリコン基板ＳＩにも、位置合わせ用のア
ライメントマークがついているので、ネガ用マスクＮＭ
あるいはポジ用マスクＰＭとシリコン基板ＳＩの間で正
確な位置合わせが可能である。

【００３８】次に、図４に示すようにシリコン基板ＳＩ
の両面から、紫外光ＬＡＹを照射してシリコン基板に成
膜しているポジレジストＰＲとネガレジストＮＲを感光
する。図４において、ネガレジストの感光領域をＬＮ
Ｒ、ポジレジストの感光領域をＬＰＲで示している。

【００３９】次に、図５に示すように、ポジレジストの
感光領域ＬＰＲを、アルカリ性の水溶液である現像液に
より溶解除去する。次に、図６に示すように、ネガレジ
ストの感光領域ＬＮＲを残すように有機溶媒である現像
液で溶解除去する。

【００４０】次に、図７に示すように、光が照射された
ネガレジスト領域ＬＮＲを覆うように、厚み１μmのポ
ジレジストＰＲをシリコン基板ＳＩの第一の主面に被着
形成する。さらに、前記シリコン基板ＳＩの第二の主面
に露出したシリコン酸化膜ＳＩＤを、フッ酸を主成分と
する水溶液でエッチング除去し、シリコン基板の第二の
主面のシリコン表面ＣＥＳを露出する。

【００４１】次に、シリコン基板の第一の主面と第二の
主面の両面に、光を照射してポジレジストＰＲを露光し
て、アルカリ水溶液である現像液で溶解除去する。ポジ
レジストの場合、紫外光を照射することによって、容易
に現像液で溶解除去される。

【００４２】第一の金属薄膜と第二の金属薄膜の材質が
同じであったり、電気化学ポテンシャルが同じである場
合、ポジレジストをアルカリ水溶液である現像液で剥離
しても、電蝕の問題は発生しない。図８に示すように、
シリコン基板ＳＩの第一の主面には感光したネガレジス
ト領域ＬＮＲが、シリコン基板ＳＩの第二の主面には、
パターニングされたシリコン酸化膜ＩＳＤが露出する。

【００４３】次に、図９に示すように、高エネルギー粒
子ＨＥＰをシリコン基板の第一の主面に照射してネガレ
ジスト領域ＬＮＲをマスクにして、第二の金属薄膜をエ
ッチング除去する。さらに、高エネルギー粒子を連続し
て照射してエッチングすることにより、パターニングさ
れた圧電体薄膜ＥＰＺを形成する。例えば、この高エネ
ルギー粒子ＨＥＰは、４００Ｖの電圧で加速したアルゴ
ンイオンあるいはアルギン原子である。

【００４４】この工程により図１０に示すように、パタ
ーニングされた圧電体薄膜ＥＰＺとパターニングされた
第二の金属薄膜ＥＡＥが形成される。

【００４５】次に、図１１に示すように、紫外光を照射
したネガレジスト領域ＬＮＲを、マイクロ波により発生
した酸素プラズマ中で、例えば、出力２５０Ｗ、酸素流
量１００ｓｃｃｍ、時間１０分でアッシング除去して、
パターニングされた第二の金属薄膜ＥＡＥの表面を露出
する。

【００４６】次に、図１２に示すように、パターニング
された圧電体薄膜ＥＰＺとパターニングされた第二の金
属薄膜ＥＡＥを覆うように、シリコン基板の第一の主面
の全面に、アルカリ溶液に浸食されない保護膜ＰＦＭを
被着形成する。この保護膜としては厚み５μmのフッ素
を含有する有機薄膜である。

【００４７】次に、図１３に示すように、保護膜ＰＦＭ
が被着形成されたシリコン基板を、シリコンの結晶方位
面に対して選択エッチング可能なアルカリ水溶液中に浸
して、第二の主面の露出しているシリコンを、シリコン
基板ＳＩの第一の主面側のシリコン酸化膜ＳＩＤが露出
するまでエッチングして、インク室ＣＡＶを形成する。
このアルカリ水溶液は、例えば、温度８０℃の濃度１０
％の水酸化カリウム水溶液である。

【００４８】続いて、図１４に示すように、保護膜ＰＦ
Ｍを酸素プラズマ中で剥離除去することにより、パター
ニングされた圧電体薄膜ＥＰＺを利用した、インクジェ
ット式記録ヘッド用の基板が形成される。

【００４９】さらに、図１５に示すように、インク室を
覆うようにして、インク吐出口ＮＨを形成したノズルプ
レートＮＰを貼り付けることにより、インクジェット式
記録ヘッドが形成される。

【００５０】次に本発明の第２の実施形態について説明
する。図１と同様にして、図１６に示すように、シリコ
ン基板ＳＩにシリコン酸化膜ＳＩＤを形成する。さら
に、シリコン基板の第一の主面に第一の金属薄膜ＬＥを
被着形成する。次に、チタン酸ジルコン酸鉛ＰＥＺを前
記第一の金属薄膜ＬＥ上に被着形成する。さらに、チタ
ン酸ジルコン酸鉛ＰＥＺ上に、第二の金属薄膜ＴＥを被
着形成する。この第二の金属薄膜として、例えば、１０
０ｎｍ〜５００ｎｍの厚みのアルミニウム薄膜を１５０
℃の加熱温度でスパッタ法により成膜する。

【００５１】なお、正確には、図１６に示すように、第
二の金属薄膜ＴＥはその周辺部において第一の金属薄膜
に接触していて両者は導通状態にある。このことは、図
１の場合も同様であるが、図１にはこれを省略してい
る。既述のように、図１のものでは、第一の金属薄膜と
第二の金属薄膜とが互いに導通状態にあっても、両者が
同じ白金によって形成されているために、インクジェッ
ト式記録ヘッドをポジ型のレジストの現像液であるアル
カリ水溶液に浸しても電極間の電蝕の問題が生じない。

【００５２】次に、図１７に示すように第二の金属薄膜
であるアルミニウム薄膜ＴＥを上から覆うようにネガタ
イプのフォトレジストＮＲを２μmの膜厚で被着形成す
る。さらに、シリコン基板の第二の主面の酸化シリコン
膜ＳＩＤにポジタイプのフォトレジストＰＲを同じく１
μmの厚みで被着形成する。それぞれのフォトレジスト
を成膜した後にアニーリング処理を施す。

【００５３】次に、図１８に示すように、ネガタイプの
フォトレジストＮＲを感光するためのネガ用マスクＮＭ
とポジタイプのフォトレジストＰＲを感光するためのポ
ジ用マスクＰＭ間で位置合わせを実施し、このネガ用マ
スクＮＭとポジ用マスクＰＭの間に、成膜済みのシリコ
ン基板ＳＩを挿入する。

【００５４】次に、図１９に示すようにシリコン基板Ｓ
Ｉの両面から、紫外光ＬＡＹを照射してシリコン基板に
成膜しているポジタイプのフォトレジストＰＲとネガタ
イプのフォトレジストＮＲを感光する。図１９におい
て、ネガタイプのフォトレジストの感光領域をＬＮＲ、
ポジタイプのフォトレジストの感光領域をＬＰＲで示し
ている。

【００５５】次に、図２０に示すように、ポジタイプの
フォトレジストの感光領域ＬＰＲを、アルカリ性の水溶
液である現像液により溶解除去する。

【００５６】次に、図２１に示すように、ネガタイプの
フォトレジストの感光領域ＬＮＲを残すように有機溶媒
である現像液で溶解除去する。

【００５７】この実施形態に示すように、第一の金属薄
膜である白金より卑の電気化学的性質を持つ第二の金属
薄膜であるアルミニウム薄膜上のフォトレジストの現像
に有機溶剤を使用するため、第一の金属薄膜と第二の金
属薄膜とがたとえ導通状態にあったとしても電蝕が発生
することなく第二の金属薄膜のパターンが形成できる。

【００５８】次に、図２２に示すように、光が照射され
たネガタイプのフォトレジスト領域ＬＮＲを覆うよう
に、厚み１μmの第二のネガタイプのフォトレジストＳ
ＮＲをシリコン基板ＳＩの第一の主面に紫外光を照射し
ないで被着形成する。さらに、前記シリコン基板ＳＩの
第二の主面に露出したシリコン酸化膜ＳＩＤを、フッ酸
を主成分とする水溶液でエッチング除去し、シリコン基
板の第二の主面のシリコン表面ＣＥＳを露出する。この
ように、第一の主面上に全面にネガタイプのフォトレジ
ストを被着形成しているため、第二の主面上の酸化シリ
コン膜を、強酸であるフッ酸でエッチングしても、第一
の主面上の薄膜に剥離などの損傷は発生しない。

【００５９】次に、図２３に示すように、第二の主面に
紫外光を照射してポジタイプのフォトレジストＰＲを露
光し、図２４に示すようにアルカリ水溶液である現像液
でポジタイプのフォトレジストを溶解除去する。ポジタ
イプのフォトレジストの場合、紫外光を照射することに
よって、容易に現像液で溶解除去される。この現像液
は、無機アルカリ液、あるいは有機アルカリ溶液である
が、第一の主面上にはネガタイプのフォトレジストが保
護膜ＳＮＲとして第二の電極薄膜ＴＥの周縁をも覆うよ
うに被着形成されているため、第一の主面上の薄膜は変
化しない。

【００６０】次に、図２５に示すように、シリコン基板
の第一の主面に形成された第二のネガタイプのフォトレ
ジストＳＮＲを有機溶液の現像液で剥離する。

【００６１】第一の金属薄膜上に、ゾル−ゲル法やスパ
ッタ法で圧電体薄膜を形成し、さらに圧電体薄膜上に第
一の金属薄膜より、標準酸化還元電位の低い金属を少な
くとも一種類含む第二の金属薄膜を形成すると、圧電体
薄膜の基板端部における被覆が一般に完璧でないため、
第一の金属薄膜と第二の金属薄膜は、基板端部で図１６
で既述のように接触する。

【００６２】仮に、第一の金属薄膜と、第一の金属薄膜
より標準酸化還元電位の低い金属を少なくとも一種類含
む第二の金属薄膜を形成し、第二の主面のシリコン酸化
膜をフッ酸でパターニングする時、圧電素子のフッ酸に
対する保護膜がポジタイプのフォトレジストである場合
には、このポジタイプのフォトレジストを剥離するとき
の現像液が、例えば、リン酸水素ナトリウム４％，ケイ
酸ナトリウム７％を含むような無機電解液であるため、
第一の電極と第２の電極とが導通状態にあると、この電
解液によって電池を形成し、電気化学ポテンシャルや酸
化還元電位の相違により、第一の金属薄膜と第二の金属
薄膜のいずれかが基板から剥離したり、又は電解液に溶
解する電蝕現象が発生する。

【００６３】また、電解液である現像液を使用せず、酸
素プラズマで剥離しようとしても、第二の電極パターン
のためのネガタイプのフォトレジストと保護膜となるポ
ジタイプのフォトレジストの酸素プラズマに対する反応
速度がほとんど同じであるため、保護膜となるポジタイ
プのフォトレジストを選択的に剥離することは非常に困
難である。一方、ネガタイプのフォトレジストの剥離液
は有機溶媒で電蝕の危険がない。

【００６４】この理由で、フッ酸で第二の主面のシリコ
ン酸化膜をエッチングするときの圧電素子に対する保護
膜ＳＮＲはネガタイプのフォトレジストが適当であり、
これによって圧電体薄膜を挟む金属薄膜に電蝕現象は発
生しない。

【００６５】図２６に示すように、シリコン基板ＳＩの
第一の主面には感光したネガタイプのフォトレジスト領
域ＬＮＲが、シリコン基板ＳＩの第二の主面には、パタ
ーニングされたシリコン酸化膜ＩＳＤが露出する。

【００６６】次に、図２７に示すように、高エネルギー
粒子ＨＥＰをシリコン基板の第一の主面に照射してネガ
タイプのフォトレジスト領域ＬＮＲをマスクにして、第
二の金属薄膜をエッチング除去する。さらに、高エネル
ギー粒子を連続して照射してエッチングすることによ
り、パターニングされた圧電体薄膜ＥＰＺを形成する。

【００６７】この工程により図２８に示すように、パタ
ーニングされた圧電体薄膜ＥＰＺとパターニングされた
第二の金属薄膜ＥＡＥが形成される。

【００６８】次に、図２９に示すように、紫外光を照射
したネガタイプのフォトレジスト領域ＬＮＲを、マイク
ロ波により発生した酸素プラズマ中で、例えば、出力２
５０Ｗ、酸素流量２５０ｓｃｃｍ、時間１５分でアッシ
ング除去して、パターニングされた第二の金属薄膜ＥＡ
Ｅの表面を露出する。

【００６９】次に、図３０に示すように、パターニング
された圧電体薄膜ＥＰＺとパターニングされた第二の金
属薄膜ＥＡＥを覆うように、シリコン基板の第一の主面
の全面に、アルカリ溶液に浸食されない保護膜ＰＦＭを
被着形成する。この保護膜としては厚み５μmのフッ素
樹脂である。

【００７０】次に、図３１に示すように、保護膜ＰＦＭ
が被着形成されたシリコン基板を、シリコンの結晶方位
面に対して異方性エッチング可能なアルカリ水溶液中に
浸して、第二の主面の露出しているシリコンを、シリコ
ン基板ＳＩの第一の主面側のシリコン酸化膜ＳＩＤが露
出するまでエッチングして、インク室ＣＡＶを形成す
る。

【００７１】続いて、図３２に示すように、保護膜ＰＦ
Ｍを酸素プラズマ中で剥離除去することにより、パター
ニングされた圧電体薄膜ＰＺＥを利用した、インクジェ
ット式記録ヘッド用の基板が形成される。

【００７２】さらに、図３３に示すように、インク室Ｃ
ＡＶを覆うようにして、インク吐出口ＮＨを形成したノ
ズルプレートＮＰを貼り付けることにより、インクジェ
ット式記録ヘッドが形成される。

【００７３】なお、上記の実施例では、第二の金属薄膜
がアルミニウム薄膜である場合を説明したが、第二の金
属薄膜はアルミニウムに限られるものではない。例え
ば、チタン酸ジルコン酸鉛に接触する金属薄膜が厚み５
０ｎｍのチタンと、このチタンに連続して形成される厚
み２００ｎｍの金薄膜の２層薄膜でも、本発明を適用で
きる。金薄膜は、ヤング率が非常に小さくやわらかい材
料であるので、アクチュエーターを十分変位させられ
る。さらに、金薄膜は比抵抗が小さいので、ドライバー
回路からの信号をほとんど歪みの発生が無く伝達するこ
とが可能である。さらに、金薄膜はアルミニウムと異な
り大気中で酸化することもないので、ドライバーＩＣの
ハンダ付けなどの接続で、コンタクト抵抗が発生しない
ので、やはりドライバー信号の歪みが生じない。

【００７４】次に本発明の第３の実施形態について説明
する。この実施形態では、インクジェット式記録ヘッド
の製造工程において、第一の電極が第二の電極に導通し
ないようにするために、図３４に示すように第二の電極
ＴＥを第一の電極上に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛
ＰＥＺの周縁部より内側になるように、圧電体より小さ
く形成する。図３４以降は、既述の第１の実施形態に基
づいてインクジェット式記録ヘッドが形成される。この
実施形態では、インクジェット式記録ヘッドの製造工程
の途中で、第一の電極が第二の電極に導通しないように
なっているために、インクジェット式記録ヘッドのパタ
ーニングに際して、第一の電極及び第二の電極をポジ型
レジストの現像液に晒しても電極の電蝕を回避すること
ができる。

【００７５】なお、既述の説明では、電極間の電蝕の問
題はポジ型レジストの現像液である電解液に第一の電極
と第二の電極とを晒したときに発生することを述べた。
しかしながら、この電蝕の問題は、ネガ型レジストの現
像液が電解液である場合についても発生する。したがっ
て、本発明の電蝕の問題は、ポジ型のレジストであるか
ネガ型のレジストであるかに拘らず、電解液を用いてレ
ジストを現像した場合に生じることになる。現状のレジ
ストの現像液は、ポジ型のレジストの場合、電解液はケ
イ酸ナトリウム，リン酸水素ナトリウムの混合液であ
り、ネガ型のレジストの場合は、キシレンとエチルベン
ゼン混合液のような電解液ではない有機溶媒である。し
たがって、本発明は、電解液であるレジスト現像液に電
極を晒さないようにするものとして理解される。

【００７６】

【発明の効果】本発明のインクジェット式記録ヘッドに
よれば、第一の金属薄膜と第二の金属薄膜が同じである
ため、インクジェット式記録ヘッドの製造過程で電蝕に
よる金属薄膜の剥離や溶解などの損傷が発生しない。

【００７７】すなわち、両面同時露光で圧電素子デバイ
スの第一の金属薄膜と第二の金属薄膜の材質の電気化学
ポテンシャルが同じであれば、圧電素子デバイスに、金
属薄膜の剥離や溶解などの損傷の発生が無くインクジェ
ット式記録ヘッド基板を形成できる。

【００７８】また、基板の第一の主面のフォトリソグラ
フィ工程にポジタイプのフォトレジストの使用がないた
め、インクジェット式記録ヘッドの製造過程で電蝕によ
る金属薄膜の剥離や溶解などの損傷が発生しない。

【００７９】したがって、両面同時露光で圧電素子デバ
イスの第一の金属薄膜と第二の金属薄膜の材質が異なっ
ても、圧電素子デバイスに損傷の発生が無くインクジェ
ット式記録ヘッド基板を形成できる。

【００８０】さらに、両面同時露光で圧電素子デバイス
の第一の金属薄膜と第二の金属薄膜の材質の電気化学ポ
テンシャルが異なっても、圧電素子デバイスに、金属薄
膜の剥離や溶解などの損傷の発生が無くインクジェット
式記録ヘッド基板を形成できる。

【００８１】また、振動板を兼ねる第一の金属薄膜がヤ
ング率の大きな白金薄膜と、第二の金属薄膜がヤング率
の小さなアルミニウム薄膜を使用することにより、従来
より２倍以上の振動板の変位を発生することから、従来
より２倍以上のインク滴を吐出することが可能になった
ので、本発明のインクジェット式記録ヘッドを用いたプ
リンタにより大変鮮明な印字品質を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わるインクジェッ
ト式記録ヘッド製造工程の一段階の断面図である。

【図２】図１の次の段階の断面図である。

【図３】図２の次の段階の断面図である。

【図４】図３の次の段階の断面図である。

【図５】図４の次の段階の断面図である。

【図６】図５の次の段階の断面図である。

【図７】図６の次の段階の断面図である。

【図８】図７の次の段階の断面図である。

【図９】図８の次の段階の断面図である。

【図１０】図９の次の段階の断面図である。

【図１１】図１０の次の段階の断面図である。

【図１２】図１１の次の段階の断面図である。

【図１３】図１２の次の段階の断面図である。

【図１４】図１３の次の段階の断面図である。

【図１５】図１４の次の段階の断面図である。

【図１６】本発明の第２の実施形態に係わるインクジェ
ット式記録ヘッド製造工程の一段階の断面図である。

【図１７】図１６の次の段階の断面図である。

【図１８】図１７の次の段階の断面図である。

【図１９】図１８の次の段階の断面図である。

【図２０】図１９の次の段階の断面図である。

【図２１】図２０の次の段階の断面図である。

【図２２】図２１の次の段階の断面図である。

【図２３】図２２の次の段階の断面図である。

【図２４】図２３の次の段階の断面図である。

【図２５】図２４の次の段階の断面図である。

【図２６】図２５の次の段階の断面図である。

【図２７】図２６の次の段階の断面図である。

【図２８】図２７の次の段階の断面図である。

【図２９】図２８の次の段階の断面図である。

【図３０】図２９の次の段階の断面図である。

【図３１】図３０の次の段階の断面図である。

【図３２】図３１の次の段階の断面図である。

【図３３】図３２の次の段階の断面図である。

【図３４】本発明の第３の実施形態に係わるインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法の第１の段階を示す面図で
ある。

【図３５】従来のインクジェット式記録ヘッド製造工程
の第１の段階の断面図である。

【図３６】図３５の次の段階の断面図である。

【図３７】図３６の次の段階の断面図である。

【図３８】図３７の次の段階の断面図である。

【図３９】図３８の次の段階の断面図である。

【図４０】図３９の次の段階の断面図である。

【図４１】図４０の次の段階の断面図である。

【符号の説明】

ＣＡＶ…インク室 ＣＥＳ…第二の主面のシリコン表面 ＥＡＥ…パターニングされた第二の金属薄膜 ＥＰＲ…パターニングされたポジタイプのフォトレジス
ト ＥＰＺ…パターニングされた圧電体薄膜 ＦＭＦ…導電層 ＦＭＬ…電極パターン ＨＥＰ…高エネルギー粒子 ＩＳＤ…パターニングされたシリコン酸化膜 ＬＡＹ…光、紫外光 ＬＥ …第一の金属薄膜、第一の電極、下電極 ＬＮＲ…感光したネガタイプのフォトレジスト領域 ＬＰＲ…感光したポジタイプのフォトレジスト領域 ＭＳＫ…マスク ＮＨ …インク吐出口 ＮＭ …ネガタイプのフォトレジスト用マスク ＮＰ …ノズルプレート ＮＲ …ネガタイプのフォトレジスト ＰＥＺ…チタン酸ジルコン酸鉛薄膜 ＰＦＭ…保護膜 ＰＭ …ポジタイプのフォトレジスト用マスク ＰＲ …ポジタイプのフォトレジスト ＰＳＶ…保護膜 ＲＳ …レジスト ＳＩ …シリコン基板 ＳＩＤ…シリコン酸化膜 ＳＭＦ…第二の金属薄膜 ＳＭＬ…第二の電極パターン ＳＮＲ…第二のネガタイプのフォトレジスト ＴＥ …第二の金属薄膜、第二の電極、上電極

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板の両面に酸化膜を形成する
   工程と、前記シリコン基板の第一の主面の酸化膜上に第
   一の金属薄膜を被着形成する工程と、前記第一の金属薄
   膜上に圧電体薄膜を被着形成する工程と、前記圧電体薄
   膜上に前記第一の金属薄膜と同じ材質の第二の金属薄膜
   を形成する工程と、シリコン基板の第一の金属薄膜が形
   成されていない第二の主面の酸化膜上にポジレジスト膜
   を被着形成する工程と、前記第二の金属薄膜上にネガレ
   ジスト膜を被着形成する工程と、位置合わせされたフォ
   トリソグラフィ用の第一のマスクとフォトリソグラフィ
   用の第二のマスクの間に、第一のマスクと前記シリコン
   基板の第一の主面が向き合うように、前記シリコン基板
   を設置する工程と、前記第一のマスクと前記第二のマス
   クのパターンを感光するように、前記シリコン基板の両
   面に光を照射する工程と、前記感光されたポジレジスト
   をアルカリ溶剤で現像してパターニングする工程と、前
   記感光されたネガレジストを有機溶剤で現像してパター
   ニングする工程と、前記第一の主面全面にポジレジスト
   を被着形成する工程と、前記第二の主面に形成された酸
   化膜を前記パターニングされたポジレジストをマスクに
   して酸性溶液でエッチングする工程と、前記第一の主面
   に全面に被着形成されたポジレジストを剥離する工程
   と、前記第一の主面に形成された第二の金属薄膜を前記
   パターニングされたネガレジストをマスクにしてエッチ
   ングする工程を有するインクジェット式記録ヘッドの製
   造方法。
2. 【請求項２】 シリコン基板の両面に酸化膜を形成する
   工程と、前記シリコン基板の第一の主面の酸化膜上に第
   一の金属薄膜を被着形成する工程と、前記第一の金属薄
   膜上に圧電体薄膜を被着形成する工程と、前記圧電体薄
   膜上に前記第一の金属薄膜と異なる材質の第二の金属薄
   膜を形成する工程と、シリコン基板の第一の金属薄膜が
   形成されていない第二の主面の酸化膜上にポジタイプの
   レジスト膜を被着形成する工程と、前記第二の金属薄膜
   上に第一のネガタイプのレジスト膜を被着形成する工程
   と、位置合わせされたフォトリソグラフィ用の第一のマ
   スクとフォトリソグラフィ用の第二のマスクの間に、第
   一のマスクと前記シリコン基板の第一の主面が向き合う
   ように、前記シリコン基板を設置する工程と、前記第一
   のマスクと前記第二のマスクのパターンを感光するよう
   に、前記シリコン基板の両面に光を照射する工程と、前
   記感光されたポジタイプのフォトレジストをアルカリ溶
   剤で現像してパターニングする工程と、前記感光された
   第一のネガタイプのフォトレジストを有機溶剤で現像し
   てパターニングする工程と、前記第一の主面全面に第二
   のネガタイプのフォトレジストを被着形成する工程と、
   前記第二の主面に形成された酸化膜を、前記パターニン
   グされたポジタイプのフォトレジストをマスクにして酸
   性溶液でエッチングする工程と、前記第一の主面に全面
   に被着形成された第二のネガタイプのフォトレジストを
   剥離する工程と、前記第一の主面に形成された第二の金
   属薄膜を前記パターニングされた第一のネガタイプのフ
   ォトレジストをマスクにしてエッチングする工程を有す
   ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のインクジェッ
   ト式記録ヘッドの製造方法によって形成されたインクジ
   ェット式記録ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のインクジェット式記録
   ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット式記録
   装置。