パターンの形成方法及び液滴吐出ヘッド
【課題】 パターン形成において、低コスト化及び形成時間の短縮化を図るとともに、微細パターンの形成を可能としたパターンの形成方法を提供する。
【解決手段】 本発明のパターン形成方法は、基板１８上に第１金属膜２８を形成する第１金属膜形成工程と、第１金属膜２８上に、パターンを形成しない基板１８上の位置に対応する第１金属膜２８が露出するようにマスクパターン３８を形成するマスクパターン形成工程と、マスクパターン３８をマスクとして第１金属膜２８上に絶縁膜４０を形成する絶縁膜形成工程と、マスクパターン３８を除去し、メッキ法により、マスクパターン３８を除去した第１金属膜２８上に絶縁膜４０をマスクとして少なくとも第２金属膜４２を形成する第２金属膜形成工程と、を有する。
【解決手段】 本発明のパターン形成方法は、基板１８上に第１金属膜２８を形成する第１金属膜形成工程と、第１金属膜２８上に、パターンを形成しない基板１８上の位置に対応する第１金属膜２８が露出するようにマスクパターン３８を形成するマスクパターン形成工程と、マスクパターン３８をマスクとして第１金属膜２８上に絶縁膜４０を形成する絶縁膜形成工程と、マスクパターン３８を除去し、メッキ法により、マスクパターン３８を除去した第１金属膜２８上に絶縁膜４０をマスクとして少なくとも第２金属膜４２を形成する第２金属膜形成工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンの形成方法及び液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）においては、アクチュエータ基板と駆動する駆動回路とを接続するための配線を形成するが、この配線の形成方法としては、（１）フォトリソグラフィー法及び（２）無電解メッキ法が挙げられる。以下、（１），（２）に挙げる方法について簡単に説明する。
【０００３】
（１）フォトリソグラフィー法による配線の形成方法では、封止基板表面にスパッタ、蒸着等によりＮｉ−Ｃｒの金属薄膜を成膜し、ついで、Ａｕの金属薄膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー処理により、レジストを塗布・露光・現像し、配線に対応したレジスト形状にパターニングする。次に、ドライエッチングやウエットエッチングにより、上記レジストをマスクにしてＡｕ及びＮｉ−Ｃｒからなる金属薄膜を配線形状にパターニングする。その後、例えばＯ２プラズマアッシング等の方法によりレジストを剥離除去することにより、封止基板上に配線パターン（膜パターン）を形成する。
【０００４】
（２）無電解メッキ法による配線の形成方法では、封止基板上にスパッタ法、フォトリソグラフィー法により上述した金属薄膜を成膜し、その後、フォトリソグラフィー処理により、レジストを塗布・露光・現像し、配線に対応したレジスト形状にパターニングする。次に、ドライエッチングやウエットエッチングにより、上記レジストをマスクにしてＡｕ及びＮｉ−Ｃｒからなる金属薄膜を配線形状にパターニングし、レジストを剥離除去する。その後、無電解メッキにより配線形状にパターニングされた金属薄膜上に配線材料を析出させて、封止基板上に配線パターン（膜パターン）を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭６１−３１１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記配線の形成方法では以下のような問題があった。
（１）フォトリソグラフィー法による配線の形成方法では、厚膜の配線を成膜する場合、その配線の膜厚に比例した時間、スパッタ等を行わなければならず、成膜に長時間を要するといった問題があった。また、配線の膜厚が厚くなると、前記配線膜の応力による封止基板の反りが大きくなるといった問題があった。
（２）無電解メッキ法による配線の形成方法（特許文献１参照）では、膜厚の配線が容易に得られる反面、配線パターンが微細化するにつれ、パターン間に残存する金属薄膜の残渣上にメッキが析出し、配線間のブリッジ（ショート）や異物発生の原因となるという問題があった。また、封止基板に貫通孔（開口部）がある場合には、スパッタ時に貫通孔の内壁面や封止基板の裏面側へスパッタ粒子が回り込み付着してしまう。従って、この付着した異物を核として、無電解メッキ時にメッキが析出し、同様に配線間のブリッジ（ショート）や異物発生の原因となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パターン形成において、低コスト化及び形成時間の短縮化を図るとともに、微細パターンの形成を可能としたパターンの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、基板上に所定の金属パターンを形成するパターンの形成方法であって、前記基板上に第１金属膜を形成する第１金属膜形成工程と、前記第１金属膜上に、前記パターンを形成しない前記基板上の位置に対応する前記第１金属膜が露出するようにマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記第１金属膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記マスクパターンを除去し、メッキ法により、前記マスクパターンを除去した前記第１金属膜上に前記絶縁膜をマスクとして少なくとも第２金属膜を形成する第２金属膜形成工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この方法によれば、基板上のパターン形成領域にマスクパターンを選択的に形成し、このマスクパターンをマスクとして非パターン形成領域に絶縁膜を形成する。これにより、上記マスクパターンを剥離してパターン形成領域にパターンをメッキ処理により形成する際、パターン間（非パターン形成領域）には絶縁膜が形成されているため、非パターン形成領域には金属が析出しない。従って、従来法のようにパターン間の金属薄膜の残渣上に金属が析出することがないため、ブリッジ（ショート）が防止されることで、歩留りの向上を図ることができるとともに、微細パターンの形成が可能となる。
また、本発明の方法によれば、非パターン形成領域に絶縁膜を形成することで選択的に所望の領域にパターンを形成することができるため、従来法のスパッタ・フォトリソグラフィーを用いたパターンの方法に比べ、製造時間の短縮化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【０００９】
また本発明のパターン形成方法は、前記第１金属膜形成工程において、前記第１金属膜としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いたことも好ましい。
この方法によれば、前記パターン形成と前記非パターン形成領域において容易にメッキ析出の選択性をもたせることができるとともに、積層する金属膜表面の密着性の向上を図ることができる。
【００１０】
また本発明のパターン形成方法は、前記第１金属膜形成工程の前に、前記基板に貫通孔を設け、前記絶縁膜形成工程において、前記貫通孔の内壁面及び前記基板の前記パターンを形成する面とは反対側の裏面に付着した前記第１金属膜を被覆するようにして絶縁膜を形成することも好ましい。
基板に貫通孔を形成した後、第１金属膜を基板上に形成した場合、基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面に金属が異物として付着することがある。本発明によれば、第３工程において、付着した異物を被覆するようにして絶縁膜を形成するため、メッキ法により第２金属膜を基板上に形成する際に、基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面に金属が析出・剥離すること防止できる。
【００１１】
また本発明のパターン形成方法は、前記絶縁膜形成工程において、前記絶縁膜として酸化膜を用い、前記酸化膜を酸素プラズマ法、熱酸化法及びレーザー照射法のいずれかの方法により形成することも好ましい。
この方法によれば、酸化膜形成装置内において基板を所望の位置に設置することにより、基板上の非パターン形成領域のみならず、基板に形成した貫通孔の内壁面及び裏面にも酸化膜を形成することができる。
【００１２】
また本発明のパターン形成方法は、前記絶縁膜形成工程において、前記メッキ処理が無電解メッキ処理であり、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ若しくはＰｄ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて無電解メッキ処理することも好ましい。
この材料によれば、形成するパターンの抵抗値を調整することができるとともに、積層する金属膜表面との密着性の向上及び前記パターン形成と前記非パターン形成領域において良好なメッキ析出の選択性を図ることができる。
【００１３】
また本発明のパターン形成方法は、前記第２金属膜形成工程において、前記マスクパターンの材料としてレジストを用い、前記レジストを剥離液を用いて除去することも好ましい。
一般的に、レジストの除去をプラズマアッシングにより行った場合には、非パターン形成領域同様パターン形成領域の表面にも絶縁膜が形成されてしまうため、メッキ析出の選択性をもたせることができない。これに対し、本発明によれば、レジストの除去を剥離液を用いて除去するため、パターン形成領域の表面に絶縁膜を形成することなく、レジストを除去することが可能となる。
【００１４】
また本発明のパターン形成方法は、前記第２金属膜形成工程により少なくとも前記第２金属膜を前記基板上に形成した後、前記第２金属膜をマスクとして、前記マスクに被覆されていない前記絶縁膜及び第１金属膜をエッチングにより除去し、前記基板上に前記第１金属膜及び第２金属膜からなるパターンを形成する金属パターン形成工程を有することも好ましい。
この方法によれば、メッキ処理後に、絶縁膜及び第１金属膜をエッチングにより除去するため、基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面に異物析出物があったとしても、上記除去時に同時に異物析出物を除去することができる。従って、貫通孔間等のブリッジ（ショート）及び異物発生を防止しつつ、所定パターンを形成することができる。
【００１５】
また本発明のパターン形成方法は、前記金属パターン形成工程において、前記エッチングはウエットエッチングであることも好ましい。
この方法によれば、第２金属膜に被覆されていない領域をエッチングにより配線パターンを得るとともに基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面の異物を効率的に除去することができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記パターンの形成方法により形成されたパターンを有する封止板を備えることを特徴とする。
この方法によれば、封止板には上記ブリッジ（ショート）が防止されたパターンが形成されるため誤作動のない高信頼性、且つ異物を低減できるため歩留りの良い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
（パターンの形成方法）
まず、本実施形態のパターンの形成方法について説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｄ）は、パターンの形成方法の工程を示す図である。なお、本実施形態において、半導体基板１８上にパターンを形成する領域をパターン形成領域と称し、パターンを形成しない領域を非パターン形成領域と称する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコンからなる半導体基板１８を用意した後、半導体基板１８の表面を熱酸化処理し、半導体基板１８表面に絶縁材料からなるＳｉＯ２膜（図示省略）を形成する。次に、後述するように半導体基板１８の上面に実装される駆動回路と、半導体基板１８の下面に設けられる圧電素子とを電気的に接続するために、半導体基板１８の厚み方向に貫通する複数の貫通孔４８を形成する。具体的には、半導体基板１８上にレジスト（マスクパターン）を塗布し、露光、現像処理によりレジストを所定形状にパターニングする。その後、パターニングしたレジストをマスクとして、フッ酸によりＳｉＯ２膜（熱酸化膜）を除去後、ＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすることにより半導体基板１８に貫通孔４８を形成する。続けて、再度、半導体基板１８に熱酸化処理を施し、半導体基板１８の全面にＳｉＯ２膜（図示省略）を形成する。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、形成するパターンと基板表面との密着性を確保するためにスパッタ法により、半導体基板１８上にＮｉ−Ｃｒ合金（Ｃｒ２０％）からなるＮｉ−Ｃｒ膜２８（第１金属膜）を形成する。Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の膜厚は例えば数１０ｎｍである。このとき、半導体基板１８には複数の貫通孔４８が形成されているため、スパッタ時にスパッタ粒子が貫通孔４８の内壁面１８ａ及び半導体基板１８の裏面１８ｂに回り込む。これにより、半導体基板１８の内壁面１８ａ及び裏面１８ｂには、図１（ｂ）に示すように、スパッタ粒子が異物（以下、異常析出物２８ａと称する）として付着する。なお、半導体基板１８上に成膜する第１導電膜は、上記以外にもＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて形成することができる。これにより、パターン形成と前記非パターン形成領域において良好なメッキ析出の選択性をえることができ、且つ積層する金属膜との良好な密着性をえることができる。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体基板１８上の全面にレジストを塗布し、このレジストをフォトリソグラフィー法により、所定形状にパターニングする。このとき、レジストの形状は、非パターン形成領域に対応した位置のＮｉ−Ｃｒ膜２８が露出するように開口部５２を形成するとともに、パターン形成領域に対応した位置のＮｉ−Ｃｒ膜２８がレジスト３８に覆われるようにパターニング形成する。
【００２２】
次に、図２（ａ）に示すように、バレルアッシャーを用いたＯ２プラズマアッシング等のプラズマ処理により、半導体基板１８の全面を酸素プラズマ雰囲気中に例えば５分間曝す。すると、図２（ｂ）に示すように、所定形状にパターニングされたレジスト３８をマスクとして、半導体基板１８上に酸化膜４０（絶縁膜）が選択的に形成される。ここで、プラズマ装置内において半導体基板１８は半導体基板１８の側面を底面側として立設されるため、半導体基板１８の全面にプラズマ処理が施される。これにより、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１８上のレジスト３８に被覆されていないＮｉ−Ｃｒ膜２８の表面２８ｂが酸化され、酸化膜４０が形成される。同時に、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１８の貫通孔４８の内壁面１８ａ及び基板の裏面１８ｂに形成された異常析出物２８ａが酸化され、異常析出物２８ａを被覆するように酸化膜４０が形成される。なお、酸化膜４０は、プラズマ処理の他に、熱酸化法、又はレーザー照射法により形成しても良い。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基板１８を剥離液（剥離液１０６：東京応化）に例えば１０分程度浸漬させ、レジスト３８を剥離する。
【００２４】
次に、非パターン形成領域に形成された酸化膜４０をマスクとしてメッキ処理を行いパターンを形成するが、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８（合金）は放置しているだけで強固な酸化膜４０を形成するため、予め半導体基板１８に前処理を施す。
具体的には、Ｎｉ−Ｃｒ合金のエッチング効果が大きいエッチング液としての塩酸と、メッキ処理用のＰｄ触媒を溶解した溶液とを混合した溶液に、常温で１〜５分間、半導体基板１８を浸漬させる。ここで、混合液の濃度としては塩酸１５〜３０％、Ｐｄ塩１０〜１００ｐｐｍである。また、Ｐｄ触媒としては、濃厚な塩酸からなるエッチング液と混合してもＰｄ触媒が分解しないように、塩酸系の溶液に溶解されているものを使用する。このように、上述した前処理を半導体基板１８に施すことで、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８にＰｄ触媒が付与される。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、前処理が終了した後、８０〜９０℃に加温した無電解Ｎｉメッキ浴中に、半導体基板１８を浸漬する。すると、酸化膜４０がマスクとなり、レジスト３８の剥離によりＮｉ−Ｃｒ膜２８が露出したパターン形成領域にＰｄを核として溶液中のニッケルイオンが還元される。これにより、ニッケルがＮｉ−Ｃｒ膜２８上に析出され、膜厚約０．３〜０．８μｍのニッケル膜４２（第２導電膜）が形成される。
【００２６】
次に、６０〜８０℃に加温した無電解置換Ａｕメッキ浴中に、半導体基板１８を５〜２０分浸漬し、図２（ｄ）に示すように、ニッケル膜４２上にＡｕ膜４４を約０．０５〜０．２μｍ積層する。
さらに、４５〜６５℃に加温した自己触媒還元無電解Ａｕメッキ浴中に半導体基板１８を１〜２時間浸漬し、図２（ｄ）に示すように、０．７〜１．２μｍのＡｕ膜４４を積層して形成する。
また、無電解置換Ａｕメッキ及び自己触媒還元無電解Ａｕメッキには、亜硫酸浴を用い、上記の化学処理と化学処理との間では、純水による洗浄を３〜５分間行う。
なお、無電解メッキ液には、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ若しくはＰｄ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いることも可能である。これにより、パターン形成と前記非パターン形成領域において良好なメッキ析出の選択性をえることができ、且つ積層する金属膜との良好な密着性をえることができる。
【００２７】
次に、図２（ｅ）に示すように、ニッケル膜４２、Ａｕ膜４４が積層された膜４５をマスクとして、例えば硝酸を用いたウエットエッチングを半導体基板１８に施す。このように、同じエッチング液により非パターン形成領域に形成された酸化膜、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８を除去する。
以上説明した工程により、半導体基板１８のパターン形成領域に、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８ｃ、ニッケル膜４２及びＡｕ膜４４からなるパターン４６を形成する。
【００２８】
本実施形態によれば、半導体基板１８上のパターン形成領域にレジスト３８を選択的に形成し、このレジスト３８をマスクとして非パターン形成領域に酸化膜４０を形成する。これにより、上記レジスト３８を剥離してパターン形成領域にパターンをメッキ処理により形成する際、パターン間（非パターン形成領域）には酸化膜４０が形成されているため、非パターン形成領域には金属が析出しない。その後ウェットエッチングにより配線パターンをえるとともに基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面の異物を効率的に除去することができる。従って、パターン間のブリッジ（ショート）を防止し、且つ異物を低減することにより、歩留りの向上を図ることができるとともに、微細パターンの形成が可能となる。
また、本発明の方法によれば、スパッタ成膜時間が短くなり、さらにはメッキ処理はバッチ処理が可能であるため、従来法のスパッタ・フォトリソグラフィーを用いたパターンの方法に比べ、製造時間の短縮化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００２９】
（液滴吐出ヘッド）
次に、上述したパターンの形成方法により形成されたパターンを有する封止基板を備えた液滴吐出ヘッドについて図３を参照して説明する。
図３は、液滴吐出ヘッドＨの断面構成図である。
液滴吐出ヘッドＨは、インク（機能液）を液滴状にしてノズルから吐出するものである。図３に示すように、液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル開口１５を備えたノズル基板１６と、ノズル基板１６の上面（＋Ｚ側）に接続されてインク流路を形成する流路形成基板１０と、流路形成基板１０の上面に接続されて圧電素子（駆動素子）３００の駆動によって変位する振動板４００と、振動板４００の上面に接続されてリザーバ１００を形成するリザーバ形成基板（保護基板）２０と、封止基板２０上に設けられた前記圧電素子３００を駆動するための駆動回路部（ドライバＩＣ）２００Ａ〜２００Ｂと、駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂと接続された複数の配線パターン（膜パターン）３４とを備えて構成されている。
【００３０】
液滴吐出ヘッド１の動作は、各駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂに接続された図示略の外部コントローラによって制御される。流路形成基板１０には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されており、これらの開口領域は、ノズル基板１６と振動板４００とにより囲まれて圧力発生室１２を形成する。また、上記平面視略櫛歯状の開口領域のうち、封止基板２０と流路形成基板１０とにより囲まれた部分がリザーバ１００を形成している。
【００３１】
流路形成基板１０の図示下面側（−Ｚ側）は開口しており、その開口を覆うようにノズル基板１６が流路形成基板１０の下面に接続されている。流路形成基板１０の下面とノズル基板１６とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。ノズル基板１６には、液滴を吐出する複数のノズル開口１５が設けられている。具体的には、ノズル基板１６に設けられた複数（例えば７２０個程度）のノズル開口１５はＹ軸方向（紙面と直交する方向）に配列されている。
【００３２】
圧力発生室１２とノズル開口１５とは、各々対応して設けられている。すなわち、圧力発生室１２は、複数のノズル開口１５に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。圧力発生室１２は、Ｘ軸方向に関して互いに対向するように配置されており、それらの間には隔壁１０Ｋが形成されている。
【００３３】
複数の圧力発生室１２の基板中央部側の端部は上述した隔壁１０Ｋによって閉塞されているが、基板外縁部側の端部は互いに接続するように集合され、リザーバ１００と接続されている。リザーバ１００は、機能液導入口２５と圧力発生室１２との間で機能液を一時的に保持するものであって、封止基板２０にＹ軸方向に延びる平面視矩形状に形成されたリザーバ部２１と、流路形成基板１０に形成された連通部１３とから構成されている。そして、連通部１３において各圧力発生室１２と接続され、複数の圧力発生室１２の共通の機能液保持室（インク室）を形成している。図３に示す機能液の経路をみると、ヘッド外端上面に開口する機能液導入口２５より導入された機能液が、導入路２６を経てリザーバ１００に流れ込み、供給路１４を経て、複数の圧力発生室１２のそれぞれに供給されるようになっている。
【００３４】
流路形成基板１０と封止基板２０との間に配置された振動板４００は、流路形成基板１０側から順に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層した構造を備えている。流路形成基板１０側に配される弾性膜５０は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、弾性膜５０上に形成される下電極膜６０は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜６０は、流路形成基板１０と封止基板２０との間に配される複数の圧電素子３００の共通電極としても機能するようになっている。
【００３５】
振動板４００を変形させるための圧電素子３００は、下電極膜６０側から順に圧電体膜７０と、上電極膜８０とを積層した構造を備えている。圧電体膜７０の厚さは例えば１μｍ程度、上電極膜８０の厚さは例えば０．１μｍ程度である。
なお、圧電素子３００の概念としては、圧電体膜７０及び上電極膜８０に加えて、下電極膜６０を含むものであってもよい。下電極膜６０は圧電素子３００として機能する一方、振動板４００としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板４００として機能する構成を採用しているが、弾性膜５０を省略して下電極膜６０が弾性膜（５０）を兼ねる構成とすることもできる。
【００３６】
圧電素子３００（圧電体膜７０及び上電極膜８０）は、複数のノズル開口１５及び圧力発生室１２のそれぞれに対応するように複数設けられている。
圧電素子３００を含む振動板４００上の領域を覆って、封止基板２０が設けられており、封止基板２０の上面（流路形成基板１０と反対側面）には、封止膜３１と固定板３２とを積層した構造のコンプライアンス基板３０が接合されている。このコンプライアンス基板３０において、内側に配される封止膜３１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなり、この封止膜３１によってリザーバ部２１の上部が封止されている。他方、外側に配される固定板３２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなる板状部材である。
この固定板３２には、リザーバ１００に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部３３が形成されており、この構成によりリザーバ１００の上部は、可撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部２２となっている。
【００３７】
通常、機能液導入口２５からリザーバ１００に機能液が供給されると、例えば、圧電素子３００の駆動時の機能液の流れ、あるいは、周囲の熱などによってリザーバ１００内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバ１００の上部が封止膜３１のみよって封止された可撓部２２を有しているので、この可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収する。従って、リザーバ１００内は常に一定の圧力に保持される。なお、その他の部分は固定板３２によって十分な強度に保持されている。そして、リザーバ１００の外側のコンプライアンス基板３０上には、リザーバ１００に機能液を供給するための機能液導入口２５が形成されており、封止基板２０には、機能液導入口２５とリザーバ１００の側壁とを連通する導入路２６が設けられている。
【００３８】
封止基板２０は、流路形成基板１０とともに液滴吐出ヘッド１の基体を成す部材であるから剛体とすることが好ましく、封止基板２０を形成する材料として流路形成基板１０と略同一の熱膨張率を有する材料を用いることがより好ましい。本実施形態の場合、流路形成基板１０がシリコンからなるものであるから、それと同一材料のシリコン単結晶基板が好適である。シリコン単結晶基板を用いた場合、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、圧電素子保持部２４や溝部７００を容易に形成できるという利点が得られる。その他、流路形成基板１０と同様、ガラス、セラミック材料等を用いて封止基板２０を作製することもできる。
【００３９】
封止基板２０上には２個の駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂが配設されている。
駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂは、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されている。各駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂは、複数の接続端子（図示せず）を備えており、一部の接続端子が封止基板２０上に形成された配線パターン３４に対してワイヤーＷ１により接続されている。駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂの他の一部の接続端子は、封止基板２０の溝部７００内に配置された上電極膜８０に対してワイヤーＷ２により接続されている。
【００４０】
封止基板２０のうち、Ｘ軸方向に関して中央部には、Ｙ軸方向に延びる溝部７００が形成されている。
溝部７００によってＸ軸方向に関し区画される封止基板２０のうち、回路駆動部２００Ａと接続される複数の圧電素子３００を封止している部分を第１封止部２０Ａとし、駆動回路部２００Ｂと接続される複数の圧電素子３００を封止ししている部分を第２封止部２０Ｂとする。これらの第１封止部２０Ａ及び第２封止部２０Ｂには、それぞれ圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する圧電素子保持部２４が設けられている。圧電素子３００のうち、少なくとも圧電体膜７０は、この圧電素子保持部２４内に密封されている。
【００４１】
第１封止部２０Ａの圧電素子保持部２４によって封止されている圧電素子３００のうち、上電極膜８０の−Ｘ側の端部は、第１封止部２０Ａの外側まで延びて、溝部７００の底面部に露出している。溝部７００における流路形成基板１０上に下電極膜６０の一部が配置されている場合においては、上電極膜８０と下電極膜６０との短絡を防止するための絶縁膜６００が、上電極膜８０と下電極膜６０との間に介挿されている。同様に、第２封止部２０Ｂの圧電素子保持部２４によって封止されている圧電素子３００のうち、上電極膜８０の＋Ｘ側の端部が、第２封止部２０Ｂの外側まで延びて、溝部７００内に露出しており、この露出側の端部にも、上電極膜８０と下電極膜６０との間に絶縁膜６００が介挿されている。
【００４２】
本実施形態では、配線パターン３４、駆動回路部２００Ａ、２００Ｂ等が設けられた封止基板２０及び圧電素子３００が設けられた流路形成基板１０がそれぞれ本発明に係るデバイスの一部を構成し、これらのデバイスを組み立て、固定することにより、液滴吐出ヘッドＨが製造される。
【００４３】
上述した構成を有する液滴吐出ヘッド１により機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッド１に接続された外部コントローラ（図示略）によって機能液導入口２５に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口２５を介してリザーバ１００に供給された後、ノズル開口１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たす。
【００４４】
また外部コントローラは、封止基板２０上に実装された駆動回路部２００Ａ、２００Ｂ等に例えば配線パターン３４を介して駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した駆動回路部２００Ａ、２００Ｂは、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を、各圧電素子３００に送信する。
すると、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との間に電圧が印加される結果、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体膜７０に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室１２の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口１５より液滴が吐出される。
【００４５】
本実施形態によれば、封止基板２０にはブリッジ（ショート）が防止された配線パターンが形成されるため、誤作動のない高信頼性の液滴吐出ヘッドＨを提供することができる。
【００４６】
（液滴吐出装置）
次に、上述した液滴吐出ヘッドＨを備えた液滴吐出装置の一例について図４を参照しながら説明する。本例では、その一例として、前述の液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット式記録装置について説明する。
【００４７】
液滴吐出ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載されている。図４に示すように、液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ６２Ａ及び６２Ｂが着脱可能に設けられており、この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３が、装置本体６４に取り付けられたキャリッジ軸６５に軸方向移動自在に取り付けられている。
【００４８】
記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト６７を介してキャリッジ６３に伝達されることで、記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３がキャリッジ軸６５に沿って移動するようになっている。一方、装置本体６４にはキャリッジ軸６５に沿ってプラテン６８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン６８上に搬送されるようになっている。上記構成を具備したインクジェット式記録装置は、前述の液滴吐出ヘッドＨを備えているので、小型で信頼性が高く、さらに低コストなインクジェット式記録装置となっている。
【００４９】
なお、図４では、本発明の液滴吐出装置の一例としてプリンタ単体としてのインクジェット式記録装置を示したが、本発明はこれに限らず、係る液滴吐出ヘッドを組み込むことによって実現されるプリンタユニットに適用することも可能である。このようなプリンタユニットは、例えば、テレビ等の表示デバイスやホワイトボード等の入力デバイスに装着され、該表示デバイス又は入力デバイスによって表示若しくは入力された画像を印刷するために使用される。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】パターンの形成工程を示す断面図である。
【図２】図１に続くパターンの形成工程を示す断面図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図４】液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１８…半導体基板（基板）、 １８ａ…内壁面、 １８ｂ…裏面、 ２０…封止基板、 ２８…Ｎｉ−Ｃｒ膜（第１導電膜）、 ２８ａ…異常析出物、 ３８…レジスト、 ４０…酸化膜、 ４２…ニッケル膜、 ４４…Ａｕ膜、 ４６…パターン、 ４８…貫通孔、 ５２…開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンの形成方法及び液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）においては、アクチュエータ基板と駆動する駆動回路とを接続するための配線を形成するが、この配線の形成方法としては、（１）フォトリソグラフィー法及び（２）無電解メッキ法が挙げられる。以下、（１），（２）に挙げる方法について簡単に説明する。
【０００３】
（１）フォトリソグラフィー法による配線の形成方法では、封止基板表面にスパッタ、蒸着等によりＮｉ−Ｃｒの金属薄膜を成膜し、ついで、Ａｕの金属薄膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー処理により、レジストを塗布・露光・現像し、配線に対応したレジスト形状にパターニングする。次に、ドライエッチングやウエットエッチングにより、上記レジストをマスクにしてＡｕ及びＮｉ−Ｃｒからなる金属薄膜を配線形状にパターニングする。その後、例えばＯ２プラズマアッシング等の方法によりレジストを剥離除去することにより、封止基板上に配線パターン（膜パターン）を形成する。
【０００４】
（２）無電解メッキ法による配線の形成方法では、封止基板上にスパッタ法、フォトリソグラフィー法により上述した金属薄膜を成膜し、その後、フォトリソグラフィー処理により、レジストを塗布・露光・現像し、配線に対応したレジスト形状にパターニングする。次に、ドライエッチングやウエットエッチングにより、上記レジストをマスクにしてＡｕ及びＮｉ−Ｃｒからなる金属薄膜を配線形状にパターニングし、レジストを剥離除去する。その後、無電解メッキにより配線形状にパターニングされた金属薄膜上に配線材料を析出させて、封止基板上に配線パターン（膜パターン）を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭６１−３１１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記配線の形成方法では以下のような問題があった。
（１）フォトリソグラフィー法による配線の形成方法では、厚膜の配線を成膜する場合、その配線の膜厚に比例した時間、スパッタ等を行わなければならず、成膜に長時間を要するといった問題があった。また、配線の膜厚が厚くなると、前記配線膜の応力による封止基板の反りが大きくなるといった問題があった。
（２）無電解メッキ法による配線の形成方法（特許文献１参照）では、膜厚の配線が容易に得られる反面、配線パターンが微細化するにつれ、パターン間に残存する金属薄膜の残渣上にメッキが析出し、配線間のブリッジ（ショート）や異物発生の原因となるという問題があった。また、封止基板に貫通孔（開口部）がある場合には、スパッタ時に貫通孔の内壁面や封止基板の裏面側へスパッタ粒子が回り込み付着してしまう。従って、この付着した異物を核として、無電解メッキ時にメッキが析出し、同様に配線間のブリッジ（ショート）や異物発生の原因となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パターン形成において、低コスト化及び形成時間の短縮化を図るとともに、微細パターンの形成を可能としたパターンの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、基板上に所定の金属パターンを形成するパターンの形成方法であって、前記基板上に第１金属膜を形成する第１金属膜形成工程と、前記第１金属膜上に、前記パターンを形成しない前記基板上の位置に対応する前記第１金属膜が露出するようにマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記第１金属膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記マスクパターンを除去し、メッキ法により、前記マスクパターンを除去した前記第１金属膜上に前記絶縁膜をマスクとして少なくとも第２金属膜を形成する第２金属膜形成工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この方法によれば、基板上のパターン形成領域にマスクパターンを選択的に形成し、このマスクパターンをマスクとして非パターン形成領域に絶縁膜を形成する。これにより、上記マスクパターンを剥離してパターン形成領域にパターンをメッキ処理により形成する際、パターン間（非パターン形成領域）には絶縁膜が形成されているため、非パターン形成領域には金属が析出しない。従って、従来法のようにパターン間の金属薄膜の残渣上に金属が析出することがないため、ブリッジ（ショート）が防止されることで、歩留りの向上を図ることができるとともに、微細パターンの形成が可能となる。
また、本発明の方法によれば、非パターン形成領域に絶縁膜を形成することで選択的に所望の領域にパターンを形成することができるため、従来法のスパッタ・フォトリソグラフィーを用いたパターンの方法に比べ、製造時間の短縮化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【０００９】
また本発明のパターン形成方法は、前記第１金属膜形成工程において、前記第１金属膜としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いたことも好ましい。
この方法によれば、前記パターン形成と前記非パターン形成領域において容易にメッキ析出の選択性をもたせることができるとともに、積層する金属膜表面の密着性の向上を図ることができる。
【００１０】
また本発明のパターン形成方法は、前記第１金属膜形成工程の前に、前記基板に貫通孔を設け、前記絶縁膜形成工程において、前記貫通孔の内壁面及び前記基板の前記パターンを形成する面とは反対側の裏面に付着した前記第１金属膜を被覆するようにして絶縁膜を形成することも好ましい。
基板に貫通孔を形成した後、第１金属膜を基板上に形成した場合、基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面に金属が異物として付着することがある。本発明によれば、第３工程において、付着した異物を被覆するようにして絶縁膜を形成するため、メッキ法により第２金属膜を基板上に形成する際に、基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面に金属が析出・剥離すること防止できる。
【００１１】
また本発明のパターン形成方法は、前記絶縁膜形成工程において、前記絶縁膜として酸化膜を用い、前記酸化膜を酸素プラズマ法、熱酸化法及びレーザー照射法のいずれかの方法により形成することも好ましい。
この方法によれば、酸化膜形成装置内において基板を所望の位置に設置することにより、基板上の非パターン形成領域のみならず、基板に形成した貫通孔の内壁面及び裏面にも酸化膜を形成することができる。
【００１２】
また本発明のパターン形成方法は、前記絶縁膜形成工程において、前記メッキ処理が無電解メッキ処理であり、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ若しくはＰｄ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて無電解メッキ処理することも好ましい。
この材料によれば、形成するパターンの抵抗値を調整することができるとともに、積層する金属膜表面との密着性の向上及び前記パターン形成と前記非パターン形成領域において良好なメッキ析出の選択性を図ることができる。
【００１３】
また本発明のパターン形成方法は、前記第２金属膜形成工程において、前記マスクパターンの材料としてレジストを用い、前記レジストを剥離液を用いて除去することも好ましい。
一般的に、レジストの除去をプラズマアッシングにより行った場合には、非パターン形成領域同様パターン形成領域の表面にも絶縁膜が形成されてしまうため、メッキ析出の選択性をもたせることができない。これに対し、本発明によれば、レジストの除去を剥離液を用いて除去するため、パターン形成領域の表面に絶縁膜を形成することなく、レジストを除去することが可能となる。
【００１４】
また本発明のパターン形成方法は、前記第２金属膜形成工程により少なくとも前記第２金属膜を前記基板上に形成した後、前記第２金属膜をマスクとして、前記マスクに被覆されていない前記絶縁膜及び第１金属膜をエッチングにより除去し、前記基板上に前記第１金属膜及び第２金属膜からなるパターンを形成する金属パターン形成工程を有することも好ましい。
この方法によれば、メッキ処理後に、絶縁膜及び第１金属膜をエッチングにより除去するため、基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面に異物析出物があったとしても、上記除去時に同時に異物析出物を除去することができる。従って、貫通孔間等のブリッジ（ショート）及び異物発生を防止しつつ、所定パターンを形成することができる。
【００１５】
また本発明のパターン形成方法は、前記金属パターン形成工程において、前記エッチングはウエットエッチングであることも好ましい。
この方法によれば、第２金属膜に被覆されていない領域をエッチングにより配線パターンを得るとともに基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面の異物を効率的に除去することができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記パターンの形成方法により形成されたパターンを有する封止板を備えることを特徴とする。
この方法によれば、封止板には上記ブリッジ（ショート）が防止されたパターンが形成されるため誤作動のない高信頼性、且つ異物を低減できるため歩留りの良い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
（パターンの形成方法）
まず、本実施形態のパターンの形成方法について説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｄ）は、パターンの形成方法の工程を示す図である。なお、本実施形態において、半導体基板１８上にパターンを形成する領域をパターン形成領域と称し、パターンを形成しない領域を非パターン形成領域と称する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコンからなる半導体基板１８を用意した後、半導体基板１８の表面を熱酸化処理し、半導体基板１８表面に絶縁材料からなるＳｉＯ２膜（図示省略）を形成する。次に、後述するように半導体基板１８の上面に実装される駆動回路と、半導体基板１８の下面に設けられる圧電素子とを電気的に接続するために、半導体基板１８の厚み方向に貫通する複数の貫通孔４８を形成する。具体的には、半導体基板１８上にレジスト（マスクパターン）を塗布し、露光、現像処理によりレジストを所定形状にパターニングする。その後、パターニングしたレジストをマスクとして、フッ酸によりＳｉＯ２膜（熱酸化膜）を除去後、ＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすることにより半導体基板１８に貫通孔４８を形成する。続けて、再度、半導体基板１８に熱酸化処理を施し、半導体基板１８の全面にＳｉＯ２膜（図示省略）を形成する。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、形成するパターンと基板表面との密着性を確保するためにスパッタ法により、半導体基板１８上にＮｉ−Ｃｒ合金（Ｃｒ２０％）からなるＮｉ−Ｃｒ膜２８（第１金属膜）を形成する。Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の膜厚は例えば数１０ｎｍである。このとき、半導体基板１８には複数の貫通孔４８が形成されているため、スパッタ時にスパッタ粒子が貫通孔４８の内壁面１８ａ及び半導体基板１８の裏面１８ｂに回り込む。これにより、半導体基板１８の内壁面１８ａ及び裏面１８ｂには、図１（ｂ）に示すように、スパッタ粒子が異物（以下、異常析出物２８ａと称する）として付着する。なお、半導体基板１８上に成膜する第１導電膜は、上記以外にもＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて形成することができる。これにより、パターン形成と前記非パターン形成領域において良好なメッキ析出の選択性をえることができ、且つ積層する金属膜との良好な密着性をえることができる。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体基板１８上の全面にレジストを塗布し、このレジストをフォトリソグラフィー法により、所定形状にパターニングする。このとき、レジストの形状は、非パターン形成領域に対応した位置のＮｉ−Ｃｒ膜２８が露出するように開口部５２を形成するとともに、パターン形成領域に対応した位置のＮｉ−Ｃｒ膜２８がレジスト３８に覆われるようにパターニング形成する。
【００２２】
次に、図２（ａ）に示すように、バレルアッシャーを用いたＯ２プラズマアッシング等のプラズマ処理により、半導体基板１８の全面を酸素プラズマ雰囲気中に例えば５分間曝す。すると、図２（ｂ）に示すように、所定形状にパターニングされたレジスト３８をマスクとして、半導体基板１８上に酸化膜４０（絶縁膜）が選択的に形成される。ここで、プラズマ装置内において半導体基板１８は半導体基板１８の側面を底面側として立設されるため、半導体基板１８の全面にプラズマ処理が施される。これにより、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１８上のレジスト３８に被覆されていないＮｉ−Ｃｒ膜２８の表面２８ｂが酸化され、酸化膜４０が形成される。同時に、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１８の貫通孔４８の内壁面１８ａ及び基板の裏面１８ｂに形成された異常析出物２８ａが酸化され、異常析出物２８ａを被覆するように酸化膜４０が形成される。なお、酸化膜４０は、プラズマ処理の他に、熱酸化法、又はレーザー照射法により形成しても良い。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基板１８を剥離液（剥離液１０６：東京応化）に例えば１０分程度浸漬させ、レジスト３８を剥離する。
【００２４】
次に、非パターン形成領域に形成された酸化膜４０をマスクとしてメッキ処理を行いパターンを形成するが、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８（合金）は放置しているだけで強固な酸化膜４０を形成するため、予め半導体基板１８に前処理を施す。
具体的には、Ｎｉ−Ｃｒ合金のエッチング効果が大きいエッチング液としての塩酸と、メッキ処理用のＰｄ触媒を溶解した溶液とを混合した溶液に、常温で１〜５分間、半導体基板１８を浸漬させる。ここで、混合液の濃度としては塩酸１５〜３０％、Ｐｄ塩１０〜１００ｐｐｍである。また、Ｐｄ触媒としては、濃厚な塩酸からなるエッチング液と混合してもＰｄ触媒が分解しないように、塩酸系の溶液に溶解されているものを使用する。このように、上述した前処理を半導体基板１８に施すことで、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８にＰｄ触媒が付与される。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、前処理が終了した後、８０〜９０℃に加温した無電解Ｎｉメッキ浴中に、半導体基板１８を浸漬する。すると、酸化膜４０がマスクとなり、レジスト３８の剥離によりＮｉ−Ｃｒ膜２８が露出したパターン形成領域にＰｄを核として溶液中のニッケルイオンが還元される。これにより、ニッケルがＮｉ−Ｃｒ膜２８上に析出され、膜厚約０．３〜０．８μｍのニッケル膜４２（第２導電膜）が形成される。
【００２６】
次に、６０〜８０℃に加温した無電解置換Ａｕメッキ浴中に、半導体基板１８を５〜２０分浸漬し、図２（ｄ）に示すように、ニッケル膜４２上にＡｕ膜４４を約０．０５〜０．２μｍ積層する。
さらに、４５〜６５℃に加温した自己触媒還元無電解Ａｕメッキ浴中に半導体基板１８を１〜２時間浸漬し、図２（ｄ）に示すように、０．７〜１．２μｍのＡｕ膜４４を積層して形成する。
また、無電解置換Ａｕメッキ及び自己触媒還元無電解Ａｕメッキには、亜硫酸浴を用い、上記の化学処理と化学処理との間では、純水による洗浄を３〜５分間行う。
なお、無電解メッキ液には、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ若しくはＰｄ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いることも可能である。これにより、パターン形成と前記非パターン形成領域において良好なメッキ析出の選択性をえることができ、且つ積層する金属膜との良好な密着性をえることができる。
【００２７】
次に、図２（ｅ）に示すように、ニッケル膜４２、Ａｕ膜４４が積層された膜４５をマスクとして、例えば硝酸を用いたウエットエッチングを半導体基板１８に施す。このように、同じエッチング液により非パターン形成領域に形成された酸化膜、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８を除去する。
以上説明した工程により、半導体基板１８のパターン形成領域に、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８ｃ、ニッケル膜４２及びＡｕ膜４４からなるパターン４６を形成する。
【００２８】
本実施形態によれば、半導体基板１８上のパターン形成領域にレジスト３８を選択的に形成し、このレジスト３８をマスクとして非パターン形成領域に酸化膜４０を形成する。これにより、上記レジスト３８を剥離してパターン形成領域にパターンをメッキ処理により形成する際、パターン間（非パターン形成領域）には酸化膜４０が形成されているため、非パターン形成領域には金属が析出しない。その後ウェットエッチングにより配線パターンをえるとともに基板の貫通孔の内壁面及び基板の裏面の異物を効率的に除去することができる。従って、パターン間のブリッジ（ショート）を防止し、且つ異物を低減することにより、歩留りの向上を図ることができるとともに、微細パターンの形成が可能となる。
また、本発明の方法によれば、スパッタ成膜時間が短くなり、さらにはメッキ処理はバッチ処理が可能であるため、従来法のスパッタ・フォトリソグラフィーを用いたパターンの方法に比べ、製造時間の短縮化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００２９】
（液滴吐出ヘッド）
次に、上述したパターンの形成方法により形成されたパターンを有する封止基板を備えた液滴吐出ヘッドについて図３を参照して説明する。
図３は、液滴吐出ヘッドＨの断面構成図である。
液滴吐出ヘッドＨは、インク（機能液）を液滴状にしてノズルから吐出するものである。図３に示すように、液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル開口１５を備えたノズル基板１６と、ノズル基板１６の上面（＋Ｚ側）に接続されてインク流路を形成する流路形成基板１０と、流路形成基板１０の上面に接続されて圧電素子（駆動素子）３００の駆動によって変位する振動板４００と、振動板４００の上面に接続されてリザーバ１００を形成するリザーバ形成基板（保護基板）２０と、封止基板２０上に設けられた前記圧電素子３００を駆動するための駆動回路部（ドライバＩＣ）２００Ａ〜２００Ｂと、駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂと接続された複数の配線パターン（膜パターン）３４とを備えて構成されている。
【００３０】
液滴吐出ヘッド１の動作は、各駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂに接続された図示略の外部コントローラによって制御される。流路形成基板１０には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されており、これらの開口領域は、ノズル基板１６と振動板４００とにより囲まれて圧力発生室１２を形成する。また、上記平面視略櫛歯状の開口領域のうち、封止基板２０と流路形成基板１０とにより囲まれた部分がリザーバ１００を形成している。
【００３１】
流路形成基板１０の図示下面側（−Ｚ側）は開口しており、その開口を覆うようにノズル基板１６が流路形成基板１０の下面に接続されている。流路形成基板１０の下面とノズル基板１６とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。ノズル基板１６には、液滴を吐出する複数のノズル開口１５が設けられている。具体的には、ノズル基板１６に設けられた複数（例えば７２０個程度）のノズル開口１５はＹ軸方向（紙面と直交する方向）に配列されている。
【００３２】
圧力発生室１２とノズル開口１５とは、各々対応して設けられている。すなわち、圧力発生室１２は、複数のノズル開口１５に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。圧力発生室１２は、Ｘ軸方向に関して互いに対向するように配置されており、それらの間には隔壁１０Ｋが形成されている。
【００３３】
複数の圧力発生室１２の基板中央部側の端部は上述した隔壁１０Ｋによって閉塞されているが、基板外縁部側の端部は互いに接続するように集合され、リザーバ１００と接続されている。リザーバ１００は、機能液導入口２５と圧力発生室１２との間で機能液を一時的に保持するものであって、封止基板２０にＹ軸方向に延びる平面視矩形状に形成されたリザーバ部２１と、流路形成基板１０に形成された連通部１３とから構成されている。そして、連通部１３において各圧力発生室１２と接続され、複数の圧力発生室１２の共通の機能液保持室（インク室）を形成している。図３に示す機能液の経路をみると、ヘッド外端上面に開口する機能液導入口２５より導入された機能液が、導入路２６を経てリザーバ１００に流れ込み、供給路１４を経て、複数の圧力発生室１２のそれぞれに供給されるようになっている。
【００３４】
流路形成基板１０と封止基板２０との間に配置された振動板４００は、流路形成基板１０側から順に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層した構造を備えている。流路形成基板１０側に配される弾性膜５０は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、弾性膜５０上に形成される下電極膜６０は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜６０は、流路形成基板１０と封止基板２０との間に配される複数の圧電素子３００の共通電極としても機能するようになっている。
【００３５】
振動板４００を変形させるための圧電素子３００は、下電極膜６０側から順に圧電体膜７０と、上電極膜８０とを積層した構造を備えている。圧電体膜７０の厚さは例えば１μｍ程度、上電極膜８０の厚さは例えば０．１μｍ程度である。
なお、圧電素子３００の概念としては、圧電体膜７０及び上電極膜８０に加えて、下電極膜６０を含むものであってもよい。下電極膜６０は圧電素子３００として機能する一方、振動板４００としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板４００として機能する構成を採用しているが、弾性膜５０を省略して下電極膜６０が弾性膜（５０）を兼ねる構成とすることもできる。
【００３６】
圧電素子３００（圧電体膜７０及び上電極膜８０）は、複数のノズル開口１５及び圧力発生室１２のそれぞれに対応するように複数設けられている。
圧電素子３００を含む振動板４００上の領域を覆って、封止基板２０が設けられており、封止基板２０の上面（流路形成基板１０と反対側面）には、封止膜３１と固定板３２とを積層した構造のコンプライアンス基板３０が接合されている。このコンプライアンス基板３０において、内側に配される封止膜３１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなり、この封止膜３１によってリザーバ部２１の上部が封止されている。他方、外側に配される固定板３２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなる板状部材である。
この固定板３２には、リザーバ１００に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部３３が形成されており、この構成によりリザーバ１００の上部は、可撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部２２となっている。
【００３７】
通常、機能液導入口２５からリザーバ１００に機能液が供給されると、例えば、圧電素子３００の駆動時の機能液の流れ、あるいは、周囲の熱などによってリザーバ１００内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバ１００の上部が封止膜３１のみよって封止された可撓部２２を有しているので、この可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収する。従って、リザーバ１００内は常に一定の圧力に保持される。なお、その他の部分は固定板３２によって十分な強度に保持されている。そして、リザーバ１００の外側のコンプライアンス基板３０上には、リザーバ１００に機能液を供給するための機能液導入口２５が形成されており、封止基板２０には、機能液導入口２５とリザーバ１００の側壁とを連通する導入路２６が設けられている。
【００３８】
封止基板２０は、流路形成基板１０とともに液滴吐出ヘッド１の基体を成す部材であるから剛体とすることが好ましく、封止基板２０を形成する材料として流路形成基板１０と略同一の熱膨張率を有する材料を用いることがより好ましい。本実施形態の場合、流路形成基板１０がシリコンからなるものであるから、それと同一材料のシリコン単結晶基板が好適である。シリコン単結晶基板を用いた場合、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、圧電素子保持部２４や溝部７００を容易に形成できるという利点が得られる。その他、流路形成基板１０と同様、ガラス、セラミック材料等を用いて封止基板２０を作製することもできる。
【００３９】
封止基板２０上には２個の駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂが配設されている。
駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂは、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されている。各駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂは、複数の接続端子（図示せず）を備えており、一部の接続端子が封止基板２０上に形成された配線パターン３４に対してワイヤーＷ１により接続されている。駆動回路部２００Ａ〜２００Ｂの他の一部の接続端子は、封止基板２０の溝部７００内に配置された上電極膜８０に対してワイヤーＷ２により接続されている。
【００４０】
封止基板２０のうち、Ｘ軸方向に関して中央部には、Ｙ軸方向に延びる溝部７００が形成されている。
溝部７００によってＸ軸方向に関し区画される封止基板２０のうち、回路駆動部２００Ａと接続される複数の圧電素子３００を封止している部分を第１封止部２０Ａとし、駆動回路部２００Ｂと接続される複数の圧電素子３００を封止ししている部分を第２封止部２０Ｂとする。これらの第１封止部２０Ａ及び第２封止部２０Ｂには、それぞれ圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する圧電素子保持部２４が設けられている。圧電素子３００のうち、少なくとも圧電体膜７０は、この圧電素子保持部２４内に密封されている。
【００４１】
第１封止部２０Ａの圧電素子保持部２４によって封止されている圧電素子３００のうち、上電極膜８０の−Ｘ側の端部は、第１封止部２０Ａの外側まで延びて、溝部７００の底面部に露出している。溝部７００における流路形成基板１０上に下電極膜６０の一部が配置されている場合においては、上電極膜８０と下電極膜６０との短絡を防止するための絶縁膜６００が、上電極膜８０と下電極膜６０との間に介挿されている。同様に、第２封止部２０Ｂの圧電素子保持部２４によって封止されている圧電素子３００のうち、上電極膜８０の＋Ｘ側の端部が、第２封止部２０Ｂの外側まで延びて、溝部７００内に露出しており、この露出側の端部にも、上電極膜８０と下電極膜６０との間に絶縁膜６００が介挿されている。
【００４２】
本実施形態では、配線パターン３４、駆動回路部２００Ａ、２００Ｂ等が設けられた封止基板２０及び圧電素子３００が設けられた流路形成基板１０がそれぞれ本発明に係るデバイスの一部を構成し、これらのデバイスを組み立て、固定することにより、液滴吐出ヘッドＨが製造される。
【００４３】
上述した構成を有する液滴吐出ヘッド１により機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッド１に接続された外部コントローラ（図示略）によって機能液導入口２５に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口２５を介してリザーバ１００に供給された後、ノズル開口１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たす。
【００４４】
また外部コントローラは、封止基板２０上に実装された駆動回路部２００Ａ、２００Ｂ等に例えば配線パターン３４を介して駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した駆動回路部２００Ａ、２００Ｂは、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を、各圧電素子３００に送信する。
すると、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との間に電圧が印加される結果、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体膜７０に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室１２の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口１５より液滴が吐出される。
【００４５】
本実施形態によれば、封止基板２０にはブリッジ（ショート）が防止された配線パターンが形成されるため、誤作動のない高信頼性の液滴吐出ヘッドＨを提供することができる。
【００４６】
（液滴吐出装置）
次に、上述した液滴吐出ヘッドＨを備えた液滴吐出装置の一例について図４を参照しながら説明する。本例では、その一例として、前述の液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット式記録装置について説明する。
【００４７】
液滴吐出ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載されている。図４に示すように、液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ６２Ａ及び６２Ｂが着脱可能に設けられており、この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３が、装置本体６４に取り付けられたキャリッジ軸６５に軸方向移動自在に取り付けられている。
【００４８】
記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト６７を介してキャリッジ６３に伝達されることで、記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３がキャリッジ軸６５に沿って移動するようになっている。一方、装置本体６４にはキャリッジ軸６５に沿ってプラテン６８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン６８上に搬送されるようになっている。上記構成を具備したインクジェット式記録装置は、前述の液滴吐出ヘッドＨを備えているので、小型で信頼性が高く、さらに低コストなインクジェット式記録装置となっている。
【００４９】
なお、図４では、本発明の液滴吐出装置の一例としてプリンタ単体としてのインクジェット式記録装置を示したが、本発明はこれに限らず、係る液滴吐出ヘッドを組み込むことによって実現されるプリンタユニットに適用することも可能である。このようなプリンタユニットは、例えば、テレビ等の表示デバイスやホワイトボード等の入力デバイスに装着され、該表示デバイス又は入力デバイスによって表示若しくは入力された画像を印刷するために使用される。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】パターンの形成工程を示す断面図である。
【図２】図１に続くパターンの形成工程を示す断面図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図４】液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１８…半導体基板（基板）、 １８ａ…内壁面、 １８ｂ…裏面、 ２０…封止基板、 ２８…Ｎｉ−Ｃｒ膜（第１導電膜）、 ２８ａ…異常析出物、 ３８…レジスト、 ４０…酸化膜、 ４２…ニッケル膜、 ４４…Ａｕ膜、 ４６…パターン、 ４８…貫通孔、 ５２…開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所定の金属パターンを形成するパターンの形成方法であって、
前記基板上に第１金属膜を形成する第１金属膜形成工程と、
前記第１金属膜上に、前記パターンを形成しない前記基板上の位置に対応する前記第１金属膜が露出するようにマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、
前記マスクパターンをマスクとして前記第１金属膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記マスクパターンを除去し、メッキ法により、前記マスクパターンを除去した前記第１金属膜上に前記絶縁膜をマスクとして少なくとも第２金属膜を形成する第２金属膜形成工程と、
を有することを特徴とするパターンの形成方法。
【請求項２】
前記第１金属膜形成工程において、
前記第１金属膜としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いたことを特徴とする請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項３】
前記第１金属膜形成工程の前に、前記基板に貫通孔を設け、
前記絶縁膜形成工程において、前記貫通孔の内壁面及び前記基板の前記パターンを形成する面とは反対側の裏面に付着した前記第１金属膜を被覆するようにして絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターンの形成方法。
【請求項４】
前記絶縁膜形成工程において、前記絶縁膜として酸化膜を用い、前記酸化膜を酸素プラズマ法、熱酸化法及びレーザー照射法のいずれかの方法により形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項５】
前記絶縁膜形成工程において、前記メッキ処理が無電解メッキ処理であり、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ若しくはＰｄ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて無電解メッキ処理することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項６】
前記第２金属膜形成工程において、前記マスクパターンの材料としてレジストを用い、
前記レジストを剥離液を用いて除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項７】
前記第２金属膜形成工程により少なくとも前記第２金属膜を前記基板上に形成した後、
前記第２金属膜をマスクとして、前記マスクに被覆されていない前記絶縁膜及び第１金属膜をエッチングにより除去し、前記基板上に前記第１金属膜及び第２金属膜からなるパターンを形成する金属パターン形成工程を有すること特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項８】
前記金属パターン形成工程において、
前記エッチングはウエットエッチングであることを特徴とする請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のパターンの形成方法により形成されたパターンを有する封止基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１】
基板上に所定の金属パターンを形成するパターンの形成方法であって、
前記基板上に第１金属膜を形成する第１金属膜形成工程と、
前記第１金属膜上に、前記パターンを形成しない前記基板上の位置に対応する前記第１金属膜が露出するようにマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、
前記マスクパターンをマスクとして前記第１金属膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記マスクパターンを除去し、メッキ法により、前記マスクパターンを除去した前記第１金属膜上に前記絶縁膜をマスクとして少なくとも第２金属膜を形成する第２金属膜形成工程と、
を有することを特徴とするパターンの形成方法。
【請求項２】
前記第１金属膜形成工程において、
前記第１金属膜としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いたことを特徴とする請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項３】
前記第１金属膜形成工程の前に、前記基板に貫通孔を設け、
前記絶縁膜形成工程において、前記貫通孔の内壁面及び前記基板の前記パターンを形成する面とは反対側の裏面に付着した前記第１金属膜を被覆するようにして絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターンの形成方法。
【請求項４】
前記絶縁膜形成工程において、前記絶縁膜として酸化膜を用い、前記酸化膜を酸素プラズマ法、熱酸化法及びレーザー照射法のいずれかの方法により形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項５】
前記絶縁膜形成工程において、前記メッキ処理が無電解メッキ処理であり、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ若しくはＰｄ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて無電解メッキ処理することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項６】
前記第２金属膜形成工程において、前記マスクパターンの材料としてレジストを用い、
前記レジストを剥離液を用いて除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項７】
前記第２金属膜形成工程により少なくとも前記第２金属膜を前記基板上に形成した後、
前記第２金属膜をマスクとして、前記マスクに被覆されていない前記絶縁膜及び第１金属膜をエッチングにより除去し、前記基板上に前記第１金属膜及び第２金属膜からなるパターンを形成する金属パターン形成工程を有すること特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のパターンの形成方法。
【請求項８】
前記金属パターン形成工程において、
前記エッチングはウエットエッチングであることを特徴とする請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のパターンの形成方法により形成されたパターンを有する封止基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３４６９６２（Ｐ２００６−３４６９６２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７４８８３（Ｐ２００５−１７４８８３）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【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１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【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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