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JP2007201071A - Piezoelectric actuator, manufacturing method thereof, droplet discharge head and droplet discharge apparatus including the same - Google Patents

Piezoelectric actuator, manufacturing method thereof, droplet discharge head and droplet discharge apparatus including the same Download PDF

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JP2007201071A
JP2007201071A JP2006016344A JP2006016344A JP2007201071A JP 2007201071 A JP2007201071 A JP 2007201071A JP 2006016344 A JP2006016344 A JP 2006016344A JP 2006016344 A JP2006016344 A JP 2006016344A JP 2007201071 A JP2007201071 A JP 2007201071A
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JP
Japan
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film
etching
layer
piezoelectric actuator
lower electrode
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Application number
JP2006016344A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Fukukawa
敦 福川
Hiroyuki Usami
浩之 宇佐美
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】エッチングによるパターン寸法の均一性を向上できるとともに、エッチングプロセスにおける条件設定の自由度を向上できる圧電アクチュエーターとその製造方法並びにそれを備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の提供を課題とする。
【解決手段】振動板４８と、振動板４８上に設けられる下部電極層５２と、下部電極層５２上に設けられる強誘電体層４６と、を備えた圧電アクチュエーターにおいて、強誘電体層４６と下部電極層５２との間に、強誘電体層４６及び下部電極層５２に対してエッチング選択性を有するエッチングストッパー層９４を設ける。そして、この圧電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッド３２とし、この液滴吐出ヘッド３２を備えた液滴吐出装置１０とする。
【選択図】図６An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of improving the uniformity of pattern dimensions by etching and improving the degree of freedom of setting conditions in an etching process, a manufacturing method thereof, and a droplet discharge head and a droplet discharge device including the piezoelectric actuator. And
A piezoelectric actuator includes a diaphragm, a lower electrode layer provided on the diaphragm, and a ferroelectric layer provided on the lower electrode layer. An etching stopper layer 94 having etching selectivity with respect to the ferroelectric layer 46 and the lower electrode layer 52 is provided between the lower electrode layer 52 and the lower electrode layer 52. The droplet discharge head 32 including the piezoelectric actuator is used, and the droplet discharge apparatus 10 including the droplet discharge head 32 is used.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドからインク等の液滴を吐出するための圧電アクチュエーターと、その製造方法に関し、更には、その圧電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator for discharging droplets such as ink from a droplet discharge head and a method for manufacturing the same, and further relates to a droplet discharge head and a droplet discharge apparatus including the piezoelectric actuator.

従来から、液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を印刷するインクジェット記録装置（液滴吐出装置）は知られている。このようなインクジェット記録装置においては、低コストで高密度かつ高精度のインクジェット記録ヘッドを実現するために、様々な課題を抱えている。その中の重要な課題の１つに、ドライエッチングによる圧電素子の加工がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet recording apparatus (liquid that ejects ink droplets selectively from a plurality of nozzles of an ink jet recording head as an example of a liquid droplet ejecting head and prints an image (including characters) on a recording medium such as recording paper Droplet discharge devices) are known. Such an ink jet recording apparatus has various problems in order to realize a high density and high accuracy ink jet recording head at a low cost. One of the important issues is the processing of the piezoelectric element by dry etching.

従来、圧電素子の加工においては、ブラスト（研磨）等の機械的な加工をしてきたが、今後のデバイスの微細化に伴う圧電素子の薄膜化や、生産性向上及びコスト低減などの観点から、これらに優れるドライエッチング加工が注目されている。しかしながら、圧電素子の材料であるＰＺＴ等のセラミック材は、難エッチング材として知られており、エッチング自体が困難であるだけでなく、下地層とのエッチング選択性を向上させる必要があることなどから、プロセス条件の設定が非常に困難になっている。   Conventionally, in the processing of piezoelectric elements, mechanical processing such as blasting (polishing) has been carried out, but from the viewpoint of reducing the thickness of piezoelectric elements due to future miniaturization of devices, improving productivity and reducing costs, etc. The dry etching process which excels in these attracts attention. However, a ceramic material such as PZT, which is a material of the piezoelectric element, is known as a difficult-to-etch material, and not only etching itself is difficult, but also etching selectivity with the underlayer needs to be improved. Setting process conditions has become very difficult.

例えば、エッチングのプロセス条件によっては、剥離するようにエッチングが進み、時間をかけてもエッチング残渣が発生したり、また、過度なオーバーエッチングをかければ、下地層である下部電極（例えばＩｒ膜）を損傷し、デバイス特性、信頼性を劣化させるおそれがあった。   For example, depending on the etching process conditions, the etching progresses so as to peel off, and an etching residue is generated over time, or if excessive over-etching is applied, the lower electrode (for example, an Ir film) that is a base layer The device characteristics and reliability may be deteriorated.

また、ＰＺＴのパターニングをドライエッチングで実施する場合、エッチング速度が遅いことも問題となっている。すなわち、ＰＺＴのドライエッチング時に発生する、ＰＺＴとエッチングガスとの反応生成物であるＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉのハロゲン化物（ＰｂＣｌ４、ＺｒＦ４等）は蒸気圧が高いため、エッチング中に脱離し難い。エッチング速度を上げるためには、処理の際に高温処理が必要であり、装置性能の温調機能の向上、及び高温に耐え得るハードマスク材料の採用の必要など、多方面に影響することになる。 In addition, when the PZT patterning is performed by dry etching, the etching rate is slow. That is, PbT, Zr, Ti halides (PbCl 4 , ZrF 4, etc.), which are reaction products of PZT and etching gas, generated during dry etching of PZT, have a high vapor pressure and are not easily detached during etching. . In order to increase the etching rate, high-temperature processing is required during processing, which affects various aspects such as the improvement of the temperature control function of the device performance and the necessity of using a hard mask material that can withstand high temperatures. .

しかも、エッチングの際に生じる、これら反応生成物が、圧力室の内壁に付着した場合には、エッチング速度が低下するだけではなく、圧力室のコンディションを激変させるため、エッチング性能に影響（エッチングレートの低下等）を及ぼす。そして、それを回復させるためには、圧力室の内壁をクリーニングする必要があるなど、圧力室内部のコンディションの維持が難しく、メンテナンス頻度が増加する問題がある。   Moreover, when these reaction products generated during etching adhere to the inner wall of the pressure chamber, not only the etching rate decreases, but the conditions of the pressure chamber are drastically changed, which affects the etching performance (etching rate). Decrease). And in order to recover it, it is necessary to clean the inner wall of a pressure chamber, etc., there exists a problem that the maintenance of the condition in a pressure chamber is difficult and maintenance frequency increases.

また、従来の製造プロセスでは、ＰＺＴをエッチングすることで、圧電素子の能動部のパターンエリアを規定していた。この場合、仕上がりのパターン寸法はＰＺＴのエッチング性能に大きく依存するため、エッチングの変換差ばらつきが、そのまま圧電素子パターンの変換差ばらつきに反映される。特に、圧電素子の厚さが厚くなるほどパターン変換差のばらつきは顕著になり、結果として変位に寄与する実効的な圧電素子の厚さがばらつくことになる。   In the conventional manufacturing process, the pattern area of the active portion of the piezoelectric element is defined by etching PZT. In this case, since the finished pattern size greatly depends on the etching performance of PZT, the etching conversion difference variation is directly reflected in the piezoelectric element pattern conversion difference variation. In particular, as the thickness of the piezoelectric element increases, the variation in the pattern conversion difference becomes more prominent. As a result, the effective thickness of the piezoelectric element contributing to the displacement varies.

そして、これにより、振動板の膜厚が不均一になる問題も生じる。この問題を回避するためには、下地層である下部電極上にエッチング調整層を設けて、圧電素子の厚さ方向のエッチングを制御して、振動板の膜厚を均一にする（例えば、特許文献１参照）、ハードマスクを採用する、エッチング性能を向上させるなどが必要であり、工数やコストの点で大きな制約が生じる問題がある。
特開２００３−２６６６８６号公報 This also causes a problem that the film thickness of the diaphragm is not uniform. In order to avoid this problem, an etching adjustment layer is provided on the lower electrode, which is the underlying layer, and the etching in the thickness direction of the piezoelectric element is controlled to make the thickness of the diaphragm uniform (for example, patent It is necessary to employ a hard mask, improve the etching performance, etc., and there is a problem that a great restriction is imposed in terms of man-hours and costs.
JP 2003-266686 A

そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、エッチングによるパターン寸法の均一性を向上できるとともに、エッチングプロセスにおける条件設定の自由度（エッチング選択比）を向上できる圧電アクチュエーターと、その製造方法、更には、その圧電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を得ることを目的とする。   Thus, in view of such problems, the present invention can improve the uniformity of pattern dimensions by etching, and can improve the degree of freedom of setting conditions in the etching process (etching selection ratio), and a manufacturing method thereof, Furthermore, it aims at obtaining the droplet discharge head and droplet discharge apparatus provided with the piezoelectric actuator.

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の圧電アクチュエーターは、振動板と、前記振動板上に設けられる下部電極層と、前記下部電極層上に設けられる強誘電体層と、を備えた圧電アクチュエーターであって、前記強誘電体層と前記下部電極層との間に、該強誘電体層及び該下部電極層に対してエッチング選択性を有するエッチングストッパー層を設けたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a piezoelectric actuator according to claim 1 according to the present invention includes a diaphragm, a lower electrode layer provided on the diaphragm, and a ferroelectric provided on the lower electrode layer. An etching stopper layer having etching selectivity with respect to the ferroelectric layer and the lower electrode layer, between the ferroelectric layer and the lower electrode layer. It is characterized by that.

また、請求項２に記載の圧電アクチュエーターは、請求項１に記載の圧電アクチュエーターにおいて、前記エッチングストッパー層が、前記強誘電体層と前記下部電極層との間に部分的に設けられていることを特徴としている。   The piezoelectric actuator according to claim 2 is the piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the etching stopper layer is partially provided between the ferroelectric layer and the lower electrode layer. It is characterized by.

また、請求項３に記載の圧電アクチュエーターは、請求項２に記載の圧電アクチュエーターにおいて、前記エッチングストッパー層のエッジが、側面視で前記強誘電体層のエッジよりも内側に形成されていることを特徴としている。   The piezoelectric actuator according to claim 3 is the piezoelectric actuator according to claim 2, wherein an edge of the etching stopper layer is formed on an inner side than an edge of the ferroelectric layer in a side view. It is a feature.

請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、エッチングストッパー層により、強誘電体層のパターン寸法を規定できる。したがって、エッチングによるパターン寸法の均一性を向上させることができる。   According to the first to third aspects of the invention, the pattern dimension of the ferroelectric layer can be defined by the etching stopper layer. Therefore, the uniformity of pattern dimensions by etching can be improved.

また、請求項４に記載の圧電アクチュエーターは、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、前記エッチングストッパー層が、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で構成されていることを特徴としている。   The piezoelectric actuator according to claim 4 is the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the etching stopper layer is made of a silicon oxide film or a silicon nitride film. It is characterized by.

また、請求項５に記載の圧電アクチュエーターは、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、前記強誘電体層が、ＰＺＴで構成されていることを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to any one of the first to fourth aspects, the ferroelectric layer is made of PZT.

また、請求項６に記載の圧電アクチュエーターは、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、前記下部電極層が、Ｉｒ、ＩｒＯ２、Ｒｕ、ＲｕＯ２、Ｐｔ、ＰｔＯ２、Ｔａ、ＴａＯ２の何れかで構成されていることを特徴としている。 The piezoelectric actuator according to claim 6, in the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the lower electrode layer, Ir, IrO 2, Ru, RuO 2, Pt, PtO 2 , Ta, or TaO 2 .

請求項４乃至請求項６に記載の発明によれば、エッチングプロセスにおける条件設定の自由度が増し、エッチング選択比を向上させることができる。   According to the fourth to sixth aspects of the invention, the degree of freedom in setting conditions in the etching process is increased, and the etching selectivity can be improved.

また、本発明に係る請求項７に記載の圧電アクチュエーターの製造方法は、振動板と、
前記振動板上に設けられる下部電極層と、前記下部電極層上に設けられる強誘電体層と、を備えた圧電アクチュエーターの製造方法であって、前記強誘電体層と前記下部電極層との間に、該強誘電体層及び該下部電極層に対してエッチング選択性を有するエッチングストッパー層を設け、前記強誘電体層の所定エリアをエッチング除去した後に、前記エッチングストッパー層を除去することを特徴としている。 According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator manufacturing method comprising: a diaphragm;
A method of manufacturing a piezoelectric actuator comprising: a lower electrode layer provided on the diaphragm; and a ferroelectric layer provided on the lower electrode layer, wherein the ferroelectric layer and the lower electrode layer An etching stopper layer having etching selectivity with respect to the ferroelectric layer and the lower electrode layer is provided therebetween, and the etching stopper layer is removed after removing a predetermined area of the ferroelectric layer by etching. It is a feature.

また、請求項８に記載の圧電アクチュエーターの製造方法は、請求項７に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、前記強誘電体層の所定エリアにスリット状又は格子状の開口部を形成し、該所定エリアのエッチング除去を前記エッチングストッパー層に到達するまで実施した後、レジストの塗布、前記エッチングストッパー層の除去、前記レジストの除去を実施することで、前記強誘電体層をパターニングすることを特徴としている。   The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 8 is the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 7, wherein a slit-like or lattice-like opening is formed in a predetermined area of the ferroelectric layer, Etching removal of a predetermined area is performed until reaching the etching stopper layer, and then the ferroelectric layer is patterned by applying a resist, removing the etching stopper layer, and removing the resist. It is said.

また、請求項９に記載の圧電アクチュエーターの製造方法は、請求項７又は請求項８に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、前記エッチングストッパー層が、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で構成されていることを特徴としている。   The piezoelectric actuator manufacturing method according to claim 9 is the piezoelectric actuator manufacturing method according to claim 7 or 8, wherein the etching stopper layer is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. It is characterized by that.

請求項７乃至請求項９に記載の発明によれば、エッチングストッパー層により、強誘電体層のパターン寸法を規定できる。したがって、エッチングによるパターン寸法の均一性を向上させることができる。そして、エッチングプロセスにおける条件設定の自由度が増し、エッチング選択比を向上させることができる。   According to the invention described in claims 7 to 9, the pattern dimension of the ferroelectric layer can be defined by the etching stopper layer. Therefore, the uniformity of pattern dimensions by etching can be improved. And the freedom degree of the condition setting in an etching process increases, and an etching selectivity can be improved.

また、本発明に係る請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の圧電アクチュエーターを備えたことを特徴としている。   A droplet discharge head according to a tenth aspect of the present invention includes the piezoelectric actuator according to any one of the first to sixth aspects.

そして、本発明に係る請求項１１に記載の液滴吐出装置は、請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴としている。   A droplet discharge device according to an eleventh aspect of the present invention includes the droplet discharge head according to the tenth aspect.

請求項１０及び請求項１１に記載の発明によれば、低コストで高密度かつ高精度の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を実現することができる。   According to the tenth and eleventh aspects of the present invention, it is possible to realize a low-cost, high-density and high-precision droplet discharge head and droplet discharge apparatus.

以上のように、本発明によれば、エッチングによるパターン寸法の均一性を向上できるとともに、エッチングプロセスにおける条件設定の自由度（エッチング選択比）を向上できる圧電アクチュエーターと、その製造方法、更には、その圧電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the piezoelectric actuator capable of improving the uniformity of pattern dimensions by etching and improving the degree of freedom in setting conditions in the etching process (etching selection ratio), a manufacturing method thereof, A droplet discharge head and a droplet discharge device including the piezoelectric actuator can be provided.

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、液滴吐出装置としてはインクジェット記録装置１０を例に採って説明する。したがって、液体はインク１１０とし、液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド３２として説明をする。また、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on the embodiments shown in the drawings. Note that the ink jet recording apparatus 10 will be described as an example of the droplet discharge apparatus. Therefore, the liquid will be described as ink 110, and the droplet discharge head will be described as an inkjet recording head 32. The recording medium will be described as recording paper P.

インクジェット記録装置１０は、図１で示すように、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。   As shown in FIG. 1, the inkjet recording apparatus 10 includes a paper supply unit 12 that feeds the recording paper P, a registration adjustment unit 14 that controls the posture of the recording paper P, and forms an image on the recording paper P by ejecting ink droplets. The recording head unit 16 and the recording unit 20 including the maintenance unit 18 that performs maintenance of the recording head unit 16 and the discharge unit 22 that discharges the recording paper P on which the image is formed by the recording unit 20 are basically configured. .

用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが積層されてストックされているストッカー２４と、ストッカー２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納する。   The paper supply unit 12 includes a stocker 24 in which recording papers P are stacked and stocked, and a conveying device 26 that takes out the papers one by one from the stocker 24 and conveys them to the registration adjusting unit 14. The registration adjusting unit 14 includes a loop forming unit 28 and a guide member 29 that controls the posture of the recording paper P. The recording paper P passes through this portion, and uses the stiffness to skew. Is corrected, and the conveyance timing is controlled and supplied to the recording unit 20. The discharge unit 22 stores the recording paper P on which the image is formed by the recording unit 20 in the tray 25 via the discharge belt 23.

記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。   Between the recording head unit 16 and the maintenance unit 18, a paper transport path 27 through which the recording paper P is transported is formed (the paper transport direction is indicated by an arrow PF). The paper conveyance path 27 includes a star wheel 17 and a conveyance roll 19, and conveys the recording paper P between the star wheel 17 and the conveyance roll 19 continuously (without stopping). Then, ink droplets are ejected from the recording head unit 16 to the recording paper P, and an image is formed on the recording paper P.

メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ワイピング、更には、ダミージェットやバキューム等の処理を行う。   The maintenance unit 18 includes a maintenance device 21 disposed to face the ink jet recording unit 30, and performs capping and wiping on the ink jet recording head 32, and further processes such as dummy jet and vacuum.

図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と直交する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル５６が並設されている。   As shown in FIG. 2, each inkjet recording unit 30 includes a support member 34 disposed in a direction orthogonal to the paper conveyance direction indicated by arrow PF, and a plurality of inkjet recording heads 32 are attached to the support member 34. It has been. A plurality of nozzles 56 are formed in a matrix in the inkjet recording head 32, and the nozzles 56 are arranged in parallel in the width direction of the recording paper P at a constant pitch as the entire inkjet recording unit 30.

そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。   An image is recorded on the recording paper P by ejecting ink droplets from the nozzles 56 onto the recording paper P that is continuously transported through the paper transporting path 27. For example, in order to record a so-called full-color image, at least four inkjet recording units 30 are arranged corresponding to each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Has been.

図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。つまり、このインクジェット記録ユニット３０は、シングルパス印字が可能なＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）となっている。   As shown in FIG. 3, the print area width by the nozzle 56 of each inkjet recording unit 30 is longer than the maximum sheet width PW of the recording sheet P on which image recording by the inkjet recording apparatus 10 is assumed, Image recording over the entire width of the recording paper P is possible without moving the inkjet recording unit 30 in the paper width direction. That is, the inkjet recording unit 30 is a full width array (FWA) capable of single pass printing.

ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあるためと、縁無し印字の要望が高いためである。   Here, the print area width is basically the largest of the recording areas obtained by subtracting the margins not to be printed from both ends of the recording paper P, but is generally larger than the maximum paper width PW to be printed. ing. This is because there is a possibility that the recording paper P is conveyed at a predetermined angle with respect to the conveying direction (skewed) and there is a high demand for borderless printing.

以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図４はインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図である。すなわち、図４（Ａ）はインクジェット記録ヘッド３２の全体構成を示すものであり、図４（Ｂ）は１つの素子の構成を示すものである。   Next, the inkjet recording head 32 in the inkjet recording apparatus 10 configured as described above will be described in detail. FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the ink jet recording head 32. 4A shows the overall configuration of the inkjet recording head 32, and FIG. 4B shows the configuration of one element.

また、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は、それぞれ図４（Ｂ）の各部をＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線の断面にて示すものである。ただし、後述するシリコン基板７２、プール室部材３９、ＳｉＯ２膜９４等は省略している。更に、図６はインクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示した概略縦断面図である。 5 (A) to 5 (C) show sections of FIG. 4 (B) in cross sections taken along the lines AA ′, BB ′, and CC ′, respectively. However, the silicon substrate 72, the pool chamber member 39, the SiO 2 film 94 and the like which will be described later are omitted. FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing the ink jet recording head 32 partially taken out so that the main part becomes clear.

このインクジェット記録ヘッド３２には、天板部材４０が配置されている。本実施形態では、天板部材４０を構成するガラス製の天板４１は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。天板部材４０には、駆動ＩＣ６０と、駆動ＩＣ６０に通電するための金属配線９０が設けられている。金属配線９０は、樹脂保護膜９２で被覆保護されており、インク１１０による浸食が防止されるようになっている。   A top plate member 40 is disposed on the ink jet recording head 32. In the present embodiment, the glass top plate 41 constituting the top plate member 40 is plate-shaped and has wiring, which is the top plate of the entire inkjet recording head 32. The top plate member 40 is provided with a driving IC 60 and a metal wiring 90 for energizing the driving IC 60. The metal wiring 90 is covered and protected by a resin protective film 92 so that erosion by the ink 110 is prevented.

また、この駆動ＩＣ６０の下面には、図７で示すように、複数のバンプ６０Ｂがマトリックス状に所定高さ突設されており、天板４１上で、かつプール室部材３９よりも外側の金属配線９０にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、強誘電体である圧電素子４６に対する高密度配線と低抵抗化が容易に実現可能であり、これによって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。なお、駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。   Further, as shown in FIG. 7, a plurality of bumps 60 </ b> B project in a matrix shape at a predetermined height on the lower surface of the drive IC 60, and the metal on the top plate 41 and outside the pool chamber member 39. The wiring 90 is flip-chip mounted. Therefore, it is possible to easily realize high-density wiring and low resistance for the piezoelectric element 46 that is a ferroelectric material, and thus, it is possible to reduce the size of the inkjet recording head 32. The periphery of the drive IC 60 is sealed with a resin material 58.

天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が貼着されており、天板４１との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が形成されている。プール室部材３９には、インクタンク（図示省略）と連通するインク供給ポート３６が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。   A pool chamber member 39 made of a material having ink resistance is attached to the top plate member 40, and an ink pool chamber 38 having a predetermined shape and volume is formed between the top plate member 40 and the top plate member 40. ing. An ink supply port 36 communicating with an ink tank (not shown) is formed in the pool chamber member 39 at a predetermined location, and the ink 110 injected from the ink supply port 36 is stored in the ink pool chamber 38. .

天板４１には、後述する圧力室１１５と１対１で対応するインク供給用貫通口１１２が形成されており、その内部が第１インク供給路１１４Ａとなっている。また、天板４１には、後述する上部電極５４に対応する位置に、電気接続用貫通口４２が形成されている。天板４１の金属配線９０は電気接続用貫通口４２内にまで延長されて、その電気接続用貫通口４２の内面を覆い、更に上部電極５４に接触している。   The top plate 41 is formed with an ink supply through-hole 112 that corresponds one-to-one with a pressure chamber 115 to be described later, and the inside thereof is a first ink supply path 114A. The top plate 41 has an electrical connection through hole 42 at a position corresponding to an upper electrode 54 described later. The metal wiring 90 of the top plate 41 extends into the electrical connection through hole 42, covers the inner surface of the electrical connection through hole 42, and is in contact with the upper electrode 54.

これにより、金属配線９０と上部電極５４とが電気的に接続され、後述する圧電素子基板７０の個別配線が不要になっている。なお、電気接続用貫通口４２の下部は金属配線９０によって閉塞された底部４２Ｂ（図１１−１（Ｂ）参照）となっており、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となっている。   Thereby, the metal wiring 90 and the upper electrode 54 are electrically connected, and the individual wiring of the piezoelectric element substrate 70 described later is unnecessary. The lower part of the electrical connection through hole 42 is a bottom 42B (see FIG. 11B) closed by the metal wiring 90, and the electrical connection through hole 42 is opened only upward. Is a closed space.

流路基板としてのシリコン基板７２には、インクプール室３８から供給されたインク１１０が充填される圧力室１１５が形成され、圧力室１１５と連通するノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。そして、インクプール室３８と圧力室１１５とが同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室１１５を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル５６をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。   A pressure chamber 115 filled with the ink 110 supplied from the ink pool chamber 38 is formed on the silicon substrate 72 as the flow path substrate, and ink droplets are ejected from the nozzles 56 communicating with the pressure chamber 115. ing. The ink pool chamber 38 and the pressure chamber 115 are configured not to exist on the same horizontal plane. Therefore, the pressure chambers 115 can be arranged close to each other, and the nozzles 56 can be arranged in a matrix at high density.

シリコン基板７２の下面には、ノズル５６が形成されたノズルプレート７４が貼着され、シリコン基板７２の上面には、圧電素子基板７０が形成（作製）される。圧電素子基板７０は振動板４８を有しており、振動板４８の振動によって圧力室１１５の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル５６からのインク滴の吐出が可能になっている。したがって、振動板４８が圧力室１１５の１つの面を構成している。   A nozzle plate 74 having nozzles 56 is attached to the lower surface of the silicon substrate 72, and a piezoelectric element substrate 70 is formed (produced) on the upper surface of the silicon substrate 72. The piezoelectric element substrate 70 has a vibration plate 48. By generating a pressure wave by increasing / decreasing the volume of the pressure chamber 115 by the vibration of the vibration plate 48, ink droplets can be ejected from the nozzle 56. Yes. Therefore, the diaphragm 48 forms one surface of the pressure chamber 115.

振動板４８は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で形成され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４６に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８の厚さは、安定した剛性を得るために、１μｍ〜２０μｍとされている。 The diaphragm 48 is formed of a silicon oxide film (SiO 2 film) and has elasticity in at least the vertical direction. When the piezoelectric element 46 is energized (when a voltage is applied), the diaphragm 48 bends and deforms in the vertical direction ( Displacement). The thickness of the diaphragm 48 is set to 1 μm to 20 μm in order to obtain stable rigidity.

また、圧電素子４６は、圧力室１１５毎に振動板４８の上面に接着されている。圧電素子４６の下面には一方の極性となる下部電極５２が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる上部電極５４が配置されている。そして、圧電素子４６は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。圧電素子４６を被覆保護している低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４６の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。   The piezoelectric element 46 is bonded to the upper surface of the diaphragm 48 for each pressure chamber 115. A lower electrode 52 having one polarity is disposed on the lower surface of the piezoelectric element 46, and an upper electrode 54 having the other polarity is disposed on the upper surface of the piezoelectric element 46. The piezoelectric element 46 is covered and protected by a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80. Since the low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 that covers and protects the piezoelectric element 46 is deposited under the condition that the moisture permeability is low, moisture penetrates into the piezoelectric element 46 and becomes unreliable. (Deterioration of piezoelectric characteristics caused by reducing oxygen in the PZT film) can be prevented.

更に、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０上には、隔壁樹脂層１１９が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１９は、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の空間を区画している。隔壁樹脂層１１９には、天板４１のインク供給用貫通口１１２と連通するインク供給用貫通口４４が形成されており、その内部が第２インク供給路１１４Ｂとなっている。   Further, a partition resin layer 119 is laminated on the low water-permeable insulating film (SiOx film) 80. As shown in FIG. 4B, the partition resin layer 119 partitions the space between the piezoelectric element substrate 70 and the top plate member 40. The partition resin layer 119 is formed with an ink supply through-hole 44 that communicates with the ink supply through-hole 112 of the top plate 41, and the inside thereof is a second ink supply path 114 </ b> B.

第２インク供給路１１４Ｂは、第１インク供給路１１４Ａの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路１１４全体での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第１インク供給路１１４Ａの断面積は、第２インク供給路１１４Ｂの断面積よりも充分に大きくされており、第２インク供給路１１４Ｂでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室３８から圧力室１１５へのインク供給路１１４の流路抵抗は、第２インク供給路１１４Ｂのみで規定される。   The second ink supply path 114B has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the first ink supply path 114A, and is adjusted so that the flow path resistance in the entire ink supply path 114 becomes a predetermined value. . That is, the cross-sectional area of the first ink supply path 114A is sufficiently larger than the cross-sectional area of the second ink supply path 114B, and can be substantially ignored as compared with the flow path resistance in the second ink supply path 114B. It is said to be about. Therefore, the flow resistance of the ink supply path 114 from the ink pool chamber 38 to the pressure chamber 115 is defined only by the second ink supply path 114B.

また、このように、隔壁樹脂層１１９に形成したインク供給用貫通口４４によってインク１１０を供給するようにしたことで、供給途中における圧電素子４６領域へのインク漏れが防止されている。なお、隔壁樹脂層１１９には大気連通孔１１６が形成されており、インクジェット記録ヘッド３２の製造時や画像記録時における天板４１と圧電素子基板７０の空間の圧力変動を低減している。   In addition, since the ink 110 is supplied through the ink supply through-hole 44 formed in the partition resin layer 119 as described above, ink leakage to the piezoelectric element 46 region during supply is prevented. An air communication hole 116 is formed in the partition resin layer 119 to reduce pressure fluctuations in the space between the top plate 41 and the piezoelectric element substrate 70 when the inkjet recording head 32 is manufactured or when an image is recorded.

また、電気接続用貫通口４２に対応する位置にも隔壁樹脂層１１８が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１８には、金属配線９０が貫通する貫通孔１２０が形成されており、金属配線９０の下端を上部電極５４に接触可能としている。なお、図４（Ｂ）では、隔壁樹脂層１１８と隔壁樹脂層１１９が分離された位置での断面としているが、これらは、実際には部分的に繋がっている。   A partition resin layer 118 is also laminated at a position corresponding to the electrical connection through hole 42. As shown in FIG. 4B, a through hole 120 through which the metal wiring 90 penetrates is formed in the partition resin layer 118 so that the lower end of the metal wiring 90 can contact the upper electrode 54. In FIG. 4B, a cross section is taken at a position where the partition resin layer 118 and the partition resin layer 119 are separated, but these are actually partially connected.

また、隔壁樹脂層１１８、１１９によって、天板部材４０と圧電素子４６（厳密には、圧電素子４６上の低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０）との間に間隙が構成され、空気層となっている。この空気層により、圧電素子４６の駆動や振動板４８の振動に影響を与えないようになっている。   In addition, the partition resin layers 118 and 119 form a gap between the top plate member 40 and the piezoelectric element 46 (strictly, the low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 on the piezoelectric element 46), and the air layer It has become. The air layer prevents the drive of the piezoelectric element 46 and the vibration of the diaphragm 48 from being affected.

そして、電気接続用貫通口４２の内部には、金属配線９０に接触するようにして、半田８６が充填されている。これにより、実質的に金属配線９０が補強されて、上部電極５４に対する接触状態（電気的な接続状態）が向上されており、例えば、熱ストレスや機械的ストレスなどによって接触状態が低下しそうになった場合でも、半田８６によって、その接触状態が良好に維持される。   The inside of the electrical connection through hole 42 is filled with solder 86 so as to be in contact with the metal wiring 90. Thereby, the metal wiring 90 is substantially reinforced, and the contact state (electrical connection state) with respect to the upper electrode 54 is improved. For example, the contact state is likely to be lowered due to thermal stress or mechanical stress. Even in this case, the contact state is maintained well by the solder 86.

したがって、駆動ＩＣ６０からの信号が、天板部材４０の金属配線９０に通電され、更に金属配線９０から上部電極５４に通電される。そして、下部電極５２との間に設けられた圧電素子４６に所定のタイミングで電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室１１５内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する。   Therefore, a signal from the driving IC 60 is energized to the metal wiring 90 of the top plate member 40 and further energized from the metal wiring 90 to the upper electrode 54. A voltage is applied at a predetermined timing to the piezoelectric element 46 provided between the lower electrode 52 and the vibration plate 48 is bent and deformed in the vertical direction, whereby the ink 110 filled in the pressure chamber 115 is added. The ink droplet is ejected from the nozzle 56 under pressure.

なお、振動板４８、圧電素子４６、上部電極５４、下部電極５２が圧電アクチュエーターの構成要素である。また、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８は、その上面の高さが一定、即ち面一になるように構成されている。したがって、天板４１から測った隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８の対向面の高さ（距離）も同一になっている。これにより、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、シール性も高くなっている。また、金属配線９０にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００も接続される。   The diaphragm 48, the piezoelectric element 46, the upper electrode 54, and the lower electrode 52 are components of the piezoelectric actuator. Further, the partition wall resin layer 119 and the partition wall resin layer 118 are configured such that the heights of the upper surfaces thereof are constant, that is, flush with each other. Therefore, the height (distance) of the opposing surfaces of the partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 measured from the top plate 41 is also the same. Thereby, the contact property at the time of the top plate 41 contacting becomes high, and the sealing performance is also high. A flexible printed circuit board (FPC) 100 is also connected to the metal wiring 90.

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程（製造プロセス）について、図８乃至図１２を基に詳細に説明する。図８で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、流路基板としてのシリコン基板７２の上面に圧電素子基板７０を作製し、その後、シリコン基板７２の下面にノズルプレート７４（ノズルフィルム６８）を接合（貼着）することによって製造される。   Next, the manufacturing process (manufacturing process) of the ink jet recording head 32 configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the ink jet recording head 32 produces a piezoelectric element substrate 70 on the upper surface of a silicon substrate 72 as a flow path substrate, and then a nozzle plate 74 (nozzle film 68) on the lower surface of the silicon substrate 72. It is manufactured by bonding (sticking).

図９−１（Ａ）で示すように、まず、シリコン基板７２を用意する。そして、図９−１（Ｂ）で示すように、Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により、そのシリコン基板７２の連通路５０となる領域に開口部７２Ａを形成する。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。   As shown in FIG. 9A, first, a silicon substrate 72 is prepared. Then, as shown in FIG. 9-1 (B), an opening 72A is formed in a region to be the communication path 50 of the silicon substrate 72 by a reactive ion etching (RIE) method. Specifically, resist formation by photolithography, patterning, etching by RIE, and resist removal by oxygen plasma.

次いで、図９−１（Ｃ）で示すように、ＲＩＥ法により、そのシリコン基板７２の圧力室１１５となる領域に溝部７２Ｂを形成する。具体的には、上記と同様に、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。これにより、圧力室１１５と連通路５０とからなる多段構造が形成される。   Next, as shown in FIG. 9-1 (C), a groove 72B is formed in a region to be the pressure chamber 115 of the silicon substrate 72 by the RIE method. Specifically, as described above, resist formation by photolithography, patterning, etching by RIE, and resist stripping by oxygen plasma. Thereby, a multistage structure including the pressure chamber 115 and the communication passage 50 is formed.

その後、図９−１（Ｄ）で示すように、連通路５０を構成する開口部７２Ａと、圧力室１１５を構成する溝部７２Ｂに、スクリーン印刷法（図１３（Ｂ）参照）により、ガラスペースト７６を充填する（埋め込む）。スクリーン印刷法を用いると、深い貫通開口部７２Ａや溝部７２Ｂでも確実にガラスペースト７６を埋め込むことができるので好ましい。   Thereafter, as shown in FIG. 9-1 (D), the glass paste is applied to the opening 72A constituting the communication path 50 and the groove 72B constituting the pressure chamber 115 by screen printing (see FIG. 13 (B)). 76 is filled (embedded). Use of the screen printing method is preferable because the glass paste 76 can be reliably embedded even in the deep through opening 72A and the groove 72B.

また、このガラスペースト７６は、熱膨張係数が、１×１０−６／℃〜６×１０−６／℃であり、軟化点は、５５０℃〜９００℃である。この範囲のガラスペースト７６を使用することで、ガラスペースト７６にクラックや剥離が発生するのを防止でき、更には、圧電素子４６や振動板４８となる膜に形状歪みが発生するのを防止できる。 Moreover, this glass paste 76 has a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −6 / ° C. to 6 × 10 −6 / ° C., and a softening point of 550 ° C. to 900 ° C. By using the glass paste 76 in this range, it is possible to prevent the glass paste 76 from being cracked or peeled, and further to prevent the piezoelectric element 46 and the diaphragm 48 from being deformed. .

そして、ガラスペースト７６を充填後、シリコン基板７２を、例えば８００℃で１０分間、加熱処理する。このガラスペースト７６の硬化熱処理に使用する温度は、後述する圧電素子４６や振動板４８の成膜温度（例えば３５０℃）よりも高い温度である。これにより、振動板４８及び圧電素子４６の成膜工程において、ガラスペースト７６に高温耐性ができる。つまり、少なくともガラスペースト７６を硬化熱処理した温度までは、後工程で使用可能となるので、後工程での使用温度の許容範囲が広がる。   Then, after the glass paste 76 is filled, the silicon substrate 72 is heat-treated at 800 ° C. for 10 minutes, for example. The temperature used for the curing heat treatment of the glass paste 76 is higher than the film formation temperature (for example, 350 ° C.) of the piezoelectric element 46 and the diaphragm 48 described later. Thereby, the glass paste 76 can be resistant to high temperatures in the film forming process of the diaphragm 48 and the piezoelectric element 46. That is, at least the temperature at which the glass paste 76 is cured and heat-treated can be used in the subsequent process, so that the allowable range of the use temperature in the subsequent process is widened.

その後、シリコン基板７２の上面（表面）を研磨して余剰ガラスペースト７６を除去し、その上面（表面）を平坦化する。これにより、圧力室１１５及び連通路５０となる領域上にも薄膜等を精度よく形成することが可能となる。   Thereafter, the upper surface (surface) of the silicon substrate 72 is polished to remove the excess glass paste 76, and the upper surface (surface) is flattened. As a result, a thin film or the like can be formed with high precision also on the areas to be the pressure chamber 115 and the communication path 50.

次に、図９−２（Ｅ）で示すように、シリコン基板７２の上面（表面）に、スパッタ法により、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜７８（膜厚１μｍ）を着膜する。このＧｅ膜７８は、後工程でガラスペースト７６をフッ化水素（ＨＦ）溶液でエッチング除去するときに、ＳｉＯ２膜８２（振動板４８）が一緒にエッチングされないように保護するエッチングストッパー層として機能する。なお、エッチングストッパー層としては、シリコン（Ｓｉ）膜も使用できる。 Next, as shown in FIG. 9B, a germanium (Ge) film 78 (film thickness: 1 μm) is deposited on the upper surface (surface) of the silicon substrate 72 by sputtering. This Ge film 78 functions as an etching stopper layer that protects the SiO 2 film 82 (vibrating plate 48) from being etched together when the glass paste 76 is etched away with a hydrogen fluoride (HF) solution in a later step. To do. Note that a silicon (Si) film can also be used as the etching stopper layer.

そして、図９−２（Ｆ）で示すように、そのＧｅ膜７８の上面に振動板４８となる薄膜、即ちＳｉＯ２膜８２（膜厚５μｍ）をＰｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｐ−ＣＶＤ）法により成膜する。なお、振動板４８には、ＳｉやＳＵＳ等も使用できる。その後、図９−２（Ｇ）で示すように、スパッタ法により、例えば厚み０．５μｍ程度のＩｒとＴｉとの積層膜６２、即ち下部電極５２を成膜する。 Then, as shown in FIG. 9-2 (F), a thin film that becomes the vibration plate 48, that is, a SiO 2 film 82 (film thickness: 5 μm) is formed on the upper surface of the Ge film 78 by the Plasma-Chemical Vapor Deposition (P-CVD) method. The film is formed by Si or SUS can also be used for the diaphragm 48. Thereafter, as shown in FIG. 9-2 (G), a laminated film 62 of Ir and Ti having a thickness of, for example, about 0.5 μm, that is, a lower electrode 52 is formed by sputtering.

そして、図９−３（Ｈ）で示すように、下部電極５２の上面に、ＳｉＯ２膜９４（膜厚１μｍ）をスパッタ法により成膜し、パターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（濃度２０％のＨＦ溶液によるウェットエッチング又はＣＦ系ガス（ＣＦ４、ＣＨＦ３等）によるドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。このＳｉＯ２膜９４は、圧電素子４６を精度よくパターニングするためのエッチングストッパー層として機能する。なお、このエッチングストッパー層としては、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）も使用できる。 Then, as shown in FIG. 9-3 (H), an SiO 2 film 94 (film thickness: 1 μm) is formed on the upper surface of the lower electrode 52 by sputtering and patterned. Specifically, resist formation by photolithography, patterning (wet etching with an HF solution having a concentration of 20% or dry etching with CF gas (CF 4 , CHF 3 etc.)), and resist stripping with oxygen plasma. This SiO 2 film 94 functions as an etching stopper layer for patterning the piezoelectric element 46 with high accuracy. Note that a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) can also be used as the etching stopper layer.

その後、図９−３（Ｉ）で示すように、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜６４と、上部電極５４となるＩｒ膜６６を順にスパッタ法で積層する。そして、図９−３（Ｊ）で示すように、ホトリソグラフィー法により、レジストマスク９６を形成する。このレジストマスク９６では、ＰＺＴ膜６４及びＩｒ膜６６の除去エリア（所定エリア）９６Ａが、スリット状、好ましくは格子状のパターンとされている。その後、図９−４（Ｋ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）及び上部電極５４（Ｉｒ膜６６）をパターニングする。   Thereafter, as shown in FIG. 9-3 (I), a PZT film 64 which is a material of the piezoelectric element 46 and an Ir film 66 which becomes the upper electrode 54 are sequentially laminated by a sputtering method. Then, as shown in FIG. 9-3 (J), a resist mask 96 is formed by photolithography. In this resist mask 96, the removal area (predetermined area) 96A of the PZT film 64 and the Ir film 66 is a slit-like pattern, preferably a lattice-like pattern. Thereafter, as shown in FIG. 9-4 (K), the piezoelectric element 46 (PZT film 64) and the upper electrode 54 (Ir film 66) are patterned.

つまり、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚１０μｍ）、Ｉｒ膜スパッタ（膜厚０．５μｍ）、パターニング（Ｃｌ２系又はＦ系のガスを用いたドライエッチング）により、ＰＺＴ膜６４及びＩｒ膜６６の除去エリア９６Ａにスリット状、好ましくは格子状の開口部９８を形成する。なお、下部及び上部の電極材料としては、圧電素子４６であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｒｕ、ＰｔＯ２、ＴａＯ４、ＩｒＯ２等が挙げられる。また、ＰＺＴ膜６４の積層には、ＡＤ法、ゾルゲル法等も用いることができる。何れにしても、このような材料を用いると、エッチングプロセスにおける条件設定の自由度（エッチング選択比）を向上させることができる。 That is, the removal area of the PZT film 64 and the Ir film 66 by PZT film sputtering (film thickness 10 μm), Ir film sputtering (film thickness 0.5 μm), and patterning (dry etching using Cl 2 or F-based gas). A slit-like, preferably lattice-like opening 98 is formed in 96A. The lower and upper electrode materials have high affinity with the PZT material that is the piezoelectric element 46 and heat resistance, such as Ir, Pt, Ta, Ru, PtO 2 , TaO 4 , and IrO 2. It is done. Further, for the lamination of the PZT film 64, an AD method, a sol-gel method, or the like can be used. In any case, when such a material is used, the degree of freedom in setting conditions in the etching process (etching selection ratio) can be improved.

その後、図９−４（Ｌ）で示すように、エッチングストッパー層としてのＳｉＯ２膜９４が、ＨＦ等の除去用薬液により除去され、次いで、図９−４（Ｍ）で示すように、所定の剥離液により、レジストマスク９６が除去される。こうして、ＰＺＴ膜６４、即ち圧電素子４６が精度よくパターニングされる。なお、エッチングストッパー層であるＳｉＯ２膜９４が成膜されていない領域が、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）が機能する能動領域であり、ＳｉＯ２膜９４が成膜されて除去されていない領域が、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）がそのＳｉＯ２膜９４によって機能不能とされた非能動領域となる。 Thereafter, as shown in FIG. 9-4 (L), the SiO 2 film 94 as the etching stopper layer is removed by a chemical solution for removal such as HF, and then, as shown in FIG. The resist mask 96 is removed by the stripping solution. Thus, the PZT film 64, that is, the piezoelectric element 46 is patterned with high accuracy. The region where the SiO 2 film 94 which is an etching stopper layer is not formed is an active region where the piezoelectric element 46 (PZT film 64) functions, and the region where the SiO 2 film 94 is formed and not removed. However, the piezoelectric element 46 (PZT film 64) becomes an inactive region incapable of functioning by the SiO 2 film 94.

次に、図９−５（Ｎ）で示すように、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法による（Ｃｌ２系のガスを用いた）ドライエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５２が接地電位となる。そして、振動板４８（ＳｉＯ２膜８２）にインク供給路１１４形成用の孔部４８Ａをパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（濃度２０％のＨＦ溶液によるウェットエッチング又はＣＦ系ガス（ＣＦ４、ＣＨＦ３等）によるドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。 Next, as shown in FIG. 9-5 (N), the lower electrode 52 laminated on the upper surface of the diaphragm 48 is patterned. Specifically, resist formation by photolithography, patterning, dry etching (using Cl 2 gas) by RIE, and resist stripping by oxygen plasma. This lower electrode 52 becomes the ground potential. Then, the hole 48A for forming the ink supply path 114 is patterned in the vibration plate 48 (SiO 2 film 82). Specifically, resist formation by photolithography, patterning (wet etching with an HF solution having a concentration of 20% or dry etching with CF gas (CF 4 , CHF 3 etc.)), and resist stripping with oxygen plasma.

次に、図９−５（Ｏ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を積層する。そして、パターニングにより、上部電極５４と金属配線９０を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。具体的には、ＣＶＤ法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を着膜する、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（濃度２０％のＨＦ溶液によるウェットエッチング又はＣＦ系ガス（ＣＦ４、ＣＨＦ３等）によるドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。 Next, as shown in FIG. 9-5 (O), a low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is laminated on the upper surface of the lower electrode 52 and the upper electrode 54 exposed on the upper surface. Then, an opening 84 (contact hole) for connecting the upper electrode 54 and the metal wiring 90 is formed by patterning. Specifically, a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 having a high dangling bond density is formed by CVD, resist formation by photolithography, patterning (wet etching with 20% concentration HF solution or CF The resist is stripped by a system gas (CF 4 , CHF 3 or the like) and oxygen plasma.

なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉＯｘ膜を用いたが、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。また、このとき、エッチングストッパー層であるＳｉＯ２膜９４の端部（エッジ）９４Ａは、側面視で圧電素子４６の端部（エッジ）４６Ａよりも内側に食い込むように形成されるため（図９−４（Ｍ）参照）、能動領域と非能動領域が精度よく規定される。 Although the SiOx film is used here as the low water permeable insulating film, it may be a SiNx film, a SiOxNy film, or the like. At this time, the end (edge) 94A of the SiO 2 film 94, which is an etching stopper layer, is formed so as to bite inward from the end (edge) 46A of the piezoelectric element 46 in a side view (FIG. 9). -4 (M)), the active area and the inactive area are defined with high accuracy.

次いで、図９−５（Ｐ）で示すように、隔壁樹脂層１１９及び隔壁樹脂層１１８をパターニングする。具体的には、隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂を塗布し、露光・現像することでパターンを形成し、最後にキュアする。このとき、隔壁樹脂層１１９にインク供給用貫通口４４を形成しておく。   Next, as shown in FIG. 9-5 (P), the partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 are patterned. Specifically, a photosensitive resin constituting the partition wall resin layer 119 and the partition wall resin layer 118 is applied, exposed to light and developed to form a pattern, and finally cured. At this time, the ink supply through hole 44 is formed in the partition wall resin layer 119.

なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは、同一膜であるが、設計パターンが異なっている。また、隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。   The partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 are the same film, but have different design patterns. In addition, the photosensitive resin constituting the partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 may have ink resistance such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, and silicone.

こうして、シリコン基板７２（流路基板）の上面に圧電素子基板７０が作製され、この圧電素子基板７０の上面に、例えばガラス板を支持体とする天板部材４０が結合（接合）される。天板部材４０の製造においては、図１０（Ａ）で示すように、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）の天板４１を含んでいるので、別途支持体を設ける必要がない。この天板４１に、図１０（Ｂ）で示すように、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２を形成する。   Thus, the piezoelectric element substrate 70 is manufactured on the upper surface of the silicon substrate 72 (flow path substrate), and the top plate member 40 having, for example, a glass plate as a support is bonded (bonded) to the upper surface of the piezoelectric element substrate 70. In the manufacture of the top plate member 40, as shown in FIG. 10A, a top plate 41 having a thickness (0.3 mm to 1.5 mm) that can secure a strength that allows the top plate member 40 itself to be a support. Since it contains, it is not necessary to provide a separate support body. As shown in FIG. 10B, the ink supply through-hole 112 and the electrical connection through-hole 42 are formed in the top plate 41.

具体的には、ホトリソグラフィー法で感光性ドライフィルムのレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてサンドブラスト処理を行って開口を形成した後、そのレジストを酸素プラズマにて剥離する。なお、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されている。   Specifically, a photosensitive dry film resist is patterned by a photolithography method, and an opening is formed by performing sand blasting using the resist as a mask, and then the resist is peeled off by oxygen plasma. The ink supply through-hole 112 and the electrical connection through-hole 42 are formed in a tapered shape (funnel shape) such that the inner surface gradually approaches downward in a cross-sectional view.

このようにしてインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２が形成された天板４１（天板部材４０）を、図１１−１（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０に被せて、両者を熱圧着（例えば３５０℃、２ｋｇ／ｃｍ２で２０分間）により結合（接合）する。このとき、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは面一（同一高さ）になるように構成されているので、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、高いシール性で接合することができる。 As shown in FIG. 11A, the top plate 41 (top plate member 40) in which the ink supply through-hole 112 and the electrical connection through-hole 42 are thus formed is covered with the piezoelectric element substrate 70. Then, they are bonded (joined) by thermocompression bonding (for example, at 350 ° C. and 2 kg / cm 2 for 20 minutes). At this time, since the partition wall resin layer 119 and the partition wall resin layer 118 are configured to be flush with each other (same height), the contactability when the top plate 41 comes into contact is increased, and the sealing resin is bonded with high sealing performance. can do.

そして、図１１−１（Ｂ）で示すように、天板４１の上面に金属配線９０を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜（膜厚１μｍ）の着膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ3ＰＯ4薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。 Then, as shown in FIG. 11B, metal wiring 90 is formed on the top surface of the top plate 41 and patterned. Specifically, deposition of an Al film (film thickness: 1 μm) by sputtering, formation of a resist by photolithography, wet etching of an Al film using H 3 PO 4 chemical solution, and resist stripping by oxygen plasma.

なお、電気接続用貫通口４２の段差は非常に大きいので、ホトリソグラフィー工程ではレジストのスプレー塗布法と長焦点深度露光法を用いている。このとき、金属配線９０の一部が、電気接続用貫通口４２の内面から、上部電極５４へと達するようにパターニングしておく。これにより、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂが金属配線９０で閉塞され、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。   In addition, since the level difference of the electrical connection through hole 42 is very large, a resist spray coating method and a long focal depth exposure method are used in the photolithography process. At this time, the metal wiring 90 is patterned so that a part of the metal wiring 90 reaches the upper electrode 54 from the inner surface of the through hole 42 for electrical connection. As a result, the bottom portion 42B of the electrical connection through hole 42 is closed by the metal wiring 90, and the electrical connection through hole 42 is a closed space except that it is opened only upward.

また、金属配線９０を電気接続用貫通口４２の深部まで厚く成膜したい場合には、スパッタ法よりも段差被覆性の良好なＣＶＤ法を採用すればよい。何れにしても、電気接続用貫通口４２をテーパー状（漏斗状）に形成することで、開口部が広くなり、薄膜形成時の段差被覆性が改善するので、電気接続用貫通口４２内の金属配線９０（金属薄膜）を深部まで厚く形成することができる。   Further, when it is desired to form the metal wiring 90 thickly up to the deep part of the electrical connection through hole 42, a CVD method having better step coverage than the sputtering method may be employed. In any case, by forming the electrical connection through hole 42 in a tapered shape (funnel shape), the opening becomes wider and the step coverage during the formation of the thin film is improved. The metal wiring 90 (metal thin film) can be formed thick up to the deep part.

そして、このように金属配線９０がパターニングされた電気接続用貫通口４２内（上記空間内）に、図１１−１（Ｃ）で示すように、半田８６を搭載する。この方法としては、半田ボール８６Ｂを電気接続用貫通口４２内に直接搭載する半田ボール法を用いることができる。   Then, as shown in FIG. 11-1 (C), solder 86 is mounted in the electrical connection through hole 42 (in the space) in which the metal wiring 90 is patterned in this way. As this method, a solder ball method in which the solder ball 86B is directly mounted in the electrical connection through hole 42 can be used.

なお、半田ボール法以外に、図１３（Ａ）で示すように、インクジェットの原理を応用した加熱溶融半田吐出供給法を用いてもよい。この方法では、天板４１と非接触で、かつ、マスクを用いることなく、半田８６を所定の位置に供給することができる。更に、図１３（Ｂ）で示すように、スクリーン印刷法を用いて半田８６を供給してもよい。何れの供給方法であっても、電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されているので、半田８６が電気接続用貫通口４２の内面に付着しやすい。   In addition to the solder ball method, as shown in FIG. 13A, a heated and melted solder discharge supply method applying the principle of ink jet may be used. In this method, the solder 86 can be supplied to a predetermined position without contact with the top plate 41 and without using a mask. Further, as shown in FIG. 13B, the solder 86 may be supplied using a screen printing method. In any supply method, the electrical connection through-hole 42 is formed in a taper shape (funnel shape) so that the inner surface gradually approaches downward in a cross-sectional view, so that the solder 86 is used for electrical connection. It tends to adhere to the inner surface of the through hole 42.

次に、図１１−２（Ｄ）で示すように、半田８６をリフロー（例えば２８０℃で１０分間）し、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂにまで行き渡らせる。このとき、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂには、溶融した半田８６が流れ出る経路がないので、高温の環境下で半田８６を充分に溶融させて、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂまで確実に充填することができる。   Next, as shown in FIG. 11-2 (D), the solder 86 is reflowed (for example, at 280 ° C. for 10 minutes) and spreads to the bottom 42B of the through hole 42 for electrical connection. At this time, there is no path for the molten solder 86 to flow out at the bottom 42B of the electrical connection through hole 42. Therefore, the solder 86 is sufficiently melted in a high-temperature environment to reach the bottom 42B of the electrical connection through hole 42. It can be filled reliably.

つまり、この段階で、半田８６の最下部は、天板４１の下面（金属配線９０が形成されていない面）よりも下側の電気接続用貫通口４２内に位置しており、電気接続用貫通口４２内の金属配線９０に確実に接触するようになっている。また、この段階で、溶融した半田８６が、天板４１の上面（厳密には、金属配線９０の上面）よりも上方に位置しないように、充填する半田８６の量は予め所定量に決められている。   That is, at this stage, the lowermost part of the solder 86 is located in the electrical connection through hole 42 below the lower surface of the top plate 41 (the surface where the metal wiring 90 is not formed). The metal wiring 90 in the through hole 42 is surely contacted. At this stage, the amount of solder 86 to be filled is determined in advance so that the melted solder 86 is not positioned above the upper surface of the top plate 41 (strictly, the upper surface of the metal wiring 90). ing.

ここで、金属配線９０の底部、即ち上部電極５４と接触している部位は、金属配線９０を構成しているＡｌ膜が薄くなることがあり、隔壁樹脂層１１９の熱膨張等で機械的ストレスを受けて、金属配線９０が断線しているおそれがある。しかし、このような場合でも、底部４２Ｂに充填された半田８６が、底部４２Ｂと電気接続用貫通口４２内の金属配線９０を接続しているので、半田８６による導通確保が可能となる。また、溶融した半田８６が流れ出ないので、電気接続用貫通口４２の近傍部分を半田８６が不用意に短絡させてしまうおそれもない。   Here, at the bottom portion of the metal wiring 90, that is, the portion in contact with the upper electrode 54, the Al film constituting the metal wiring 90 may be thin, and mechanical stress is caused by thermal expansion of the partition resin layer 119. In response, the metal wiring 90 may be disconnected. However, even in such a case, since the solder 86 filled in the bottom portion 42B connects the bottom portion 42B and the metal wiring 90 in the electrical connection through hole 42, conduction by the solder 86 can be ensured. Further, since the molten solder 86 does not flow out, there is no possibility that the solder 86 will inadvertently short-circuit the vicinity of the electrical connection through hole 42.

つまり、半田８６が電気接続用貫通口４２の上方部まで充填されていなくても、下層部の金属配線９０（金属薄膜）が半田８６と接触しているため、良好な電気接続を実現できる。なお、電気接続用貫通口４２に充填されるものは半田８６に限定されるものではなく、溶融金属、金属ペースト、導電性接着剤等でも構わない。これらの材料に求められる抵抗率は、素子に要求される特性に応じて異なって来るため、コストや工程マッチング（耐熱温度等）を考慮して適宜選択すればよい。   That is, even if the solder 86 is not filled up to the upper part of the electrical connection through-hole 42, the lower layer metal wiring 90 (metal thin film) is in contact with the solder 86, so that good electrical connection can be realized. In addition, what is filled in the through hole 42 for electrical connection is not limited to the solder 86, but may be a molten metal, a metal paste, a conductive adhesive, or the like. Since the resistivity required for these materials varies depending on the characteristics required for the element, it may be appropriately selected in consideration of cost and process matching (heat resistant temperature, etc.).

次に、図１１−２（Ｅ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂保護膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、第１インク供給路１１４Ａを樹脂保護膜９２が覆わないようにする。また、この樹脂保護膜９２としては、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。   Next, as shown in FIG. 11-2 (E), a resin protective film 92 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated and patterned on the surface on which the metal wiring 90 is formed. At this time, the resin protective film 92 is not covered with the first ink supply path 114A. The resin protective film 92 only needs to have ink resistance such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, and silicone.

次いで、図１１−３（Ｆ）で示すように、樹脂保護膜９２の上面及びインク供給路１１４内に、耐ＨＦ保護用レジスト８８を塗布する。そして、図１１−３（Ｇ）で示すように、シリコン基板７２に充填した（埋め込んだ）ガラスペースト７６を、ＨＦを含む溶解液によって選択的にエッチング除去する。   Next, as shown in FIG. 11-3 (F), an anti-HF protection resist 88 is applied to the upper surface of the resin protective film 92 and the ink supply path 114. Then, as shown in FIG. 11-3 (G), the glass paste 76 filled (embedded) in the silicon substrate 72 is selectively removed by etching with a solution containing HF.

このとき、ＳｉＯ２膜８２からなる振動板４８は、Ｇｅ膜７８によりＨＦ溶液から保護されるため、エッチングされることはない。つまり、このＧｅ膜７８は、上記したように、ガラスペースト７６をＨＦ溶液でエッチング除去する際に、ＳｉＯ２膜８２からなる振動板４８が一緒にエッチング除去されてしまうのを防止するエッチングストッパー層として機能する。 At this time, the diaphragm 48 made of the SiO 2 film 82 is protected from the HF solution by the Ge film 78 and is not etched. That is, as described above, the Ge film 78 is an etching stopper layer that prevents the vibration plate 48 made of the SiO 2 film 82 from being etched away together when the glass paste 76 is etched away with the HF solution. Function as.

なお、ここではガラスペースト７６の除去に、ＨＦを含んだ液体を用いたが、ガラスペースト７６の除去には、ＨＦを含んだガスや蒸気を使用してもよい。エッチング液を狭い入口から供給する場合には、被エッチング材（この場合はガラスペースト７６）をエッチングした際に発生する気泡が抜けなかったり、新しいエッチング液との置換ができなかったりするため、エッチングの進行が阻害されることがある。ガスや蒸気を用いると、このような不具合は起きないため、上記のような場合には、ガスや蒸気とした方が好ましい。   In addition, although the liquid containing HF was used for the removal of the glass paste 76 here, you may use the gas and vapor | steam containing HF for the removal of the glass paste 76. When the etching solution is supplied from a narrow inlet, bubbles generated when the material to be etched (in this case, the glass paste 76) is etched cannot be removed or cannot be replaced with a new etching solution. Progression may be inhibited. When gas or steam is used, such a problem does not occur. In such a case, it is preferable to use gas or steam.

その後、図１１−４（Ｈ）で示すように、Ｇｅ膜７８の溶解液、例えば６０℃に加熱した過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を圧力室１１５側から供給して、Ｇｅ膜７８の一部をエッチングして除去する。この段階で圧力室１１５及び連通路５０が完成する。こうして、Ｇｅ膜７８をエッチング除去したら、図１１−４（Ｉ）で示すように、耐ＨＦ保護用レジスト８８をアセトンによって除去する。なお、圧力室１１５及び連通路５０を形成した部位以外では、Ｇｅ膜７８が残ったままとなるが、特に問題はない。 Thereafter, as shown in FIG. 11-4 (H), a solution of the Ge film 78, for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) heated to 60 ° C. is supplied from the pressure chamber 115 side, and the Ge film 78 A part is removed by etching. At this stage, the pressure chamber 115 and the communication path 50 are completed. After the Ge film 78 is removed by etching in this way, as shown in FIG. 11-4 (I), the HF resistant resist 88 is removed with acetone. It should be noted that the Ge film 78 remains except for the portion where the pressure chamber 115 and the communication path 50 are formed, but there is no particular problem.

そして次に、シリコン基板７２の下面にノズルプレート７４を貼着する。すなわち、図１２−１（Ａ）で示すように、ノズル５６となる開口６８Ａが形成されたノズルフィルム６８をシリコン基板７２の下面に貼り付ける。その後、図１２−１（Ｂ）で示すように、金属配線９０に駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。   Next, a nozzle plate 74 is attached to the lower surface of the silicon substrate 72. That is, as shown in FIG. 12A, the nozzle film 68 in which the opening 68 </ b> A that becomes the nozzle 56 is formed is attached to the lower surface of the silicon substrate 72. After that, as shown in FIG. 12A, the driving IC 60 is flip-chip mounted on the metal wiring 90. At this time, the drive IC 60 is processed to a predetermined thickness (70 μm to 300 μm) in a grinding process performed in advance at the end of the semiconductor wafer process.

そして、駆動ＩＣ６０の周囲を樹脂材５８で封止し、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるようにする。これにより、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。そして、図１２−２（Ｃ）で示すように、金属配線９０にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００を接続する。   Then, the periphery of the drive IC 60 is sealed with a resin material 58 so that the drive IC 60 can be protected from an external environment such as moisture. Thereby, damage in a subsequent process, for example, damage caused by water or a grinding piece when the completed piezoelectric element substrate 70 is divided into the ink jet recording head 32 by dicing can be avoided. Then, as shown in FIG. 12-2 (C), a flexible printed circuit board (FPC) 100 is connected to the metal wiring 90.

次に、図１２−２（Ｄ）で示すように、駆動ＩＣ６０よりも内側の天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成する。これにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１２−３（Ｅ）で示すように、インクプール室３８や圧力室１１５内にインク１１０が充填可能とされる。   Next, as shown in FIG. 12D, a pool chamber member 39 is mounted on the top surface of the top plate member 40 (top plate 41) inside the drive IC 60, and the ink pool chamber 38 is interposed therebetween. Configure. As a result, the ink jet recording head 32 is completed, and the ink 110 can be filled into the ink pool chamber 38 and the pressure chamber 115 as shown in FIG.

以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカー２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。   Next, the operation of the inkjet recording apparatus 10 including the inkjet recording head 32 manufactured as described above will be described. First, when an electrical signal for instructing printing is sent to the inkjet recording apparatus 10, one sheet of recording paper P is picked up from the stocker 24 and conveyed by the conveying device 26.

一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク供給路１１４を経て圧力室１１５へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室１１５側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。   On the other hand, in the ink jet recording unit 30, the ink 110 has already been injected (filled) from the ink tank into the ink pool chamber 38 of the ink jet recording head 32 via the ink supply port. The pressure chamber 115 is supplied (filled) through the supply path 114. At this time, a meniscus in which the surface of the ink 110 is slightly recessed toward the pressure chamber 115 is formed at the tip (ejection port) of the nozzle 56.

そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室１１５内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐをトレイ２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。   A part of the image based on the image data is recorded on the recording paper P by selectively ejecting ink droplets from the plurality of nozzles 56 while conveying the recording paper P. That is, a voltage is applied to a predetermined piezoelectric element 46 by a driving IC 60 at a predetermined timing, and the vibration plate 48 is bent and deformed in the vertical direction (vibrated out of plane) to apply the ink 110 in the pressure chamber 115. And ejected as ink droplets from a predetermined nozzle 56. Thus, when the image based on the image data is completely recorded on the recording paper P, the recording paper P is discharged onto the tray 25 by the paper discharge belt 23. Thereby, the printing process (image recording) on the recording paper P is completed.

ここで、このインクジェット記録ヘッド３２は、インクプール室３８と圧力室１１５の間に振動板４８（圧電素子４６）が配置され、インクプール室３８と圧力室１１５が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室１１５が互いに近接配置され、ノズル５６が高密度に配設されている。   Here, in the ink jet recording head 32, the vibration plate 48 (piezoelectric element 46) is disposed between the ink pool chamber 38 and the pressure chamber 115 so that the ink pool chamber 38 and the pressure chamber 115 do not exist on the same horizontal plane. It is configured. Therefore, the pressure chambers 115 are arranged close to each other, and the nozzles 56 are arranged with high density.

また、圧電素子４６に電圧を印加する駆動ＩＣ６０は、圧電素子基板７０よりも外方側へ突出しない構成とされている（インクジェット記録ヘッド３２内に内蔵されている）。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の外部に駆動ＩＣ６０を実装する場合に比べて、圧電素子４６と駆動ＩＣ６０の間を接続する金属配線９０の長さが短くて済み、これによって、駆動ＩＣ６０から圧電素子４６までの低抵抗化が実現されている。   The drive IC 60 for applying a voltage to the piezoelectric element 46 is configured not to protrude outward from the piezoelectric element substrate 70 (built in the ink jet recording head 32). Therefore, compared with the case where the drive IC 60 is mounted outside the ink jet recording head 32, the length of the metal wiring 90 connecting the piezoelectric element 46 and the drive IC 60 can be shortened. Low resistance is realized.

つまり、実用的な配線抵抗値で、ノズル５６の高密度化、即ちノズル５６の高密度なマトリックス状配設が実現されており、これによって、高解像度化（高精度化）が実現可能になっている。しかも、その駆動ＩＣ６０は、天板４１上にフリップチップ実装されているので、高密度の配線接続が容易にでき、更には駆動ＩＣ６０の高さの低減も図れて（薄くできて）、部品点数も低減できる。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化及び製造コストの低減が実現される。   In other words, with a practical wiring resistance value, the nozzle 56 has a high density, that is, a high-density matrix arrangement of the nozzles 56, thereby achieving a high resolution (high accuracy). ing. In addition, since the driving IC 60 is flip-chip mounted on the top plate 41, high-density wiring connection can be facilitated, and further, the height of the driving IC 60 can be reduced (thinned), and the number of parts can be reduced. Can also be reduced. Therefore, the ink jet recording head 32 can be reduced in size and manufacturing cost.

また、天板４１の金属配線９０が、樹脂保護膜９２によって被覆されているので、インク１１０による金属配線９０の腐食を防止することができる。また、駆動ＩＣ６０と上部電極５４とは、天板４１に形成された電気接続用貫通口４２内の金属配線９０で接続されるが、更に電気接続用貫通口４２内は半田８６が充填されており、底部４２Ｂ（図１１−２（Ｂ）参照）が補強されている。   In addition, since the metal wiring 90 of the top plate 41 is covered with the resin protective film 92, corrosion of the metal wiring 90 by the ink 110 can be prevented. The drive IC 60 and the upper electrode 54 are connected by a metal wiring 90 in the electrical connection through hole 42 formed in the top plate 41, and the electrical connection through hole 42 is further filled with solder 86. The bottom portion 42B (see FIG. 11B) is reinforced.

このため、底部４２Ｂへ熱ストレスや機械的ストレスが作用した場合でも金属配線９０と上部電極５４との接触状態を確実に維持できる。また、万が一、金属配線９０が断線した場合であっても、半田８６によって導通状態を確保できる。また、天板４１の裏面（下面）に、配線やバンプを形成することなく、天板部材４０を圧電素子基板７０と電気的に接続できる。すなわち、天板４１に対して片面（上面）のみに加工を施せばよいので、製造が容易になる。   For this reason, the contact state between the metal wiring 90 and the upper electrode 54 can be reliably maintained even when thermal stress or mechanical stress is applied to the bottom 42B. Further, even if the metal wiring 90 is disconnected, the conductive state can be secured by the solder 86. Further, the top plate member 40 can be electrically connected to the piezoelectric element substrate 70 without forming wirings or bumps on the back surface (lower surface) of the top plate 41. That is, since it is only necessary to process the top plate 41 only on one side (upper surface), the manufacturing becomes easy.

しかも、例えばバンプ等によって金属配線９０と上部電極５４とを電気的に接続する場合には、バンプの高さに大きなばらつきがあると接合が困難になることがあるが、本実施形態では、半田８６の量にばらつきがあっても、過分の半田８６は電気接続用貫通口４２内に収容されているので、天板部材４０と圧電素子基板７０とを好適に接合できる。つまり、半田８６の量のばらつきに対して、マージンを大きくとれるので、この点においても製造が容易になっている。   In addition, for example, when the metal wiring 90 and the upper electrode 54 are electrically connected by a bump or the like, bonding may be difficult if there is a large variation in the height of the bump. Even if there is a variation in the amount of 86, since the excess solder 86 is accommodated in the electrical connection through hole 42, the top plate member 40 and the piezoelectric element substrate 70 can be suitably joined. In other words, the margin can be increased with respect to the variation in the amount of the solder 86, and the manufacturing is facilitated also in this respect.

また、金属配線９０と上部電極５４との接続部分では、実質的に、金属配線９０と、上部電極５４と、半田８６のみが存在しており、これらは高温耐性がある。このため、加工方法や材料選択の自由度が高くなる。更に、シリコン基板７２が圧電素子基板７０の支持体となって形成される（圧電素子基板７０をシリコン基板７２で支持した状態で作製できる）ので、インクジェット記録ヘッド３２を製造しやすい。しかも、製造された（完成した）インクジェット記録ヘッド３２は、天板４１によっても支持されるので（天板４１が支持体になるので）、その剛性は充分に確保される。   Further, in the connection portion between the metal wiring 90 and the upper electrode 54, substantially only the metal wiring 90, the upper electrode 54, and the solder 86 exist, and these are resistant to high temperatures. For this reason, the freedom degree of a processing method and material selection becomes high. Further, since the silicon substrate 72 is formed as a support for the piezoelectric element substrate 70 (can be manufactured with the piezoelectric element substrate 70 supported by the silicon substrate 72), the inkjet recording head 32 can be easily manufactured. In addition, since the manufactured (completed) ink jet recording head 32 is also supported by the top plate 41 (since the top plate 41 becomes a support), its rigidity is sufficiently ensured.

また、ＰＺＴ膜６４をエッチングする開口部９８で、ＰＺＴ膜６４の能動部のパターンエリアを規定するのではなく、ＰＺＴ膜６４の積層前に、エッチングストッパー層であるＳｉＯ２膜９４を成膜して（パターニングして）、下部電極５２と接するＰＺＴ膜６４の能動領域を規定するため、ＰＺＴ膜６４の能動領域は、予めパターニングされたＳｉＯ２膜９４のパターン寸法で規定される。したがって、ＰＺＴ膜６４をエッチングしたときに、開口部９８のばらつきの影響を受けずに済み、エッチングによるパターン寸法の均一性を向上させることができる。 In addition, the opening 98 for etching the PZT film 64 does not define the pattern area of the active part of the PZT film 64, but an SiO 2 film 94 as an etching stopper layer is formed before the PZT film 64 is laminated. In order to define an active region of the PZT film 64 in contact with the lower electrode 52 (by patterning), the active region of the PZT film 64 is defined by the pattern dimension of the SiO 2 film 94 that has been patterned in advance. Therefore, when the PZT film 64 is etched, it is not affected by the variation of the opening 98, and the uniformity of the pattern dimension by etching can be improved.

一般に、ＰＺＴ膜６４のパターン精度は、膜厚が厚くなるほど（例えば５μｍ〜２０μｍ）、エッチングの際の寸法ばらつきが大きくなる。それに比べて、ＰＺＴ膜６４のパターン寸法を規定するＳｉＯ２膜９４は、約１μｍ程度の膜厚であるため、寸法ばらつきを小さくすることができる。つまり、このＳｉＯ２膜９４でＰＺＴ膜６４の能動領域を規定することにより、寸法精度を向上させることができる。しかも、このようなＳｉＯ２膜９４によるパターン形成の工程のみを追加することで、ＰＺＴ膜６４のパターン精度を向上させることができるため、ハードマスクを採用する、ＰＺＴ膜６４のエッチング性能を向上させるなどが必要とされないメリットもある。 In general, the pattern accuracy of the PZT film 64 increases in dimensional variation during etching as the film thickness increases (for example, 5 μm to 20 μm). In comparison, the SiO 2 film 94 that defines the pattern dimensions of the PZT film 64 has a film thickness of about 1 μm, so that the size variation can be reduced. That is, by defining the active region of the PZT film 64 with the SiO 2 film 94, the dimensional accuracy can be improved. In addition, since the pattern accuracy of the PZT film 64 can be improved by adding only the process of forming the pattern using the SiO 2 film 94, the etching performance of the PZT film 64 employing a hard mask is improved. There is also an advantage that is not required.

また、ＰＺＴ膜９４のドライエッチングにおいては、エッチング生成物の圧力室１１５内壁への付着、エッチング速度が遅いなどの問題があるが、ＰＺＴ膜６４を除去するマスクパターンを、開口部９８を形成するエリアのみに限定したので、これらの問題を解決することができる。すなわち、一般的なドライエッチングにおいて、エッチング速度は、開口部９８が大きくなるに従ってエッチングエリアが増加するため、低下する。   Further, in the dry etching of the PZT film 94, there are problems such as adhesion of etching products to the inner wall of the pressure chamber 115 and slow etching speed. However, the opening 98 is formed with a mask pattern for removing the PZT film 64. Since it is limited to the area, these problems can be solved. That is, in general dry etching, the etching rate decreases because the etching area increases as the opening 98 increases.

しかし、本実施形態では、ＰＺＴ膜６４のデバイスとしての機能に制約がない範囲内で、かつＰＺＴ膜６４の能動領域の周辺部のみに、開口部９８（エッチングエリア）を限定したので、エッチングエリアの増加を抑制することができる。したがって、エッチング速度を向上させることができるとともに、エッチングの際に生じる反応生成物を抑制することができる。そして、これにより、圧力室１１５内のコンディションの維持がしやすくなり、圧力室内のメンテナンス頻度を抑制することが可能となる。   However, in the present embodiment, since the opening 98 (etching area) is limited to the peripheral portion of the active region of the PZT film 64 within the range where the function of the PZT film 64 is not restricted, the etching area is limited. Can be suppressed. Therefore, the etching rate can be improved and reaction products generated during etching can be suppressed. As a result, the condition in the pressure chamber 115 can be easily maintained, and the maintenance frequency in the pressure chamber can be suppressed.

また、ＰＺＴ膜６４の非能動部においては、ＰＺＴ膜６４のエッチング後にＳｉＯ２膜９４を除去する工程を加えることにより、ＰＺＴ膜６４の端部（エッジ）６４Ａのパターニングが容易にできる。つまり、非能動領域のＳｉＯ２膜９４は、端部（エッジ）９４Ａのみが浸食されるため、エッチングストッパー層であるＳｉＯ２膜９４のパターンの粗密により、ＳｉＯ２膜９４を残すエリアと除去するエリアを精度よく規定することが可能となる。 In addition, in the inactive portion of the PZT film 64, by adding a step of removing the SiO 2 film 94 after the etching of the PZT film 64, patterning of the end (edge) 64A of the PZT film 64 can be facilitated. That, SiO 2 film 94 of the non-active area, because only the end (edge) 94A is eroded by the pattern density of the SiO 2 film 94 is an etching stopper layer, removing the area to leave the SiO 2 film 94 It becomes possible to define the area with high accuracy.

なお、ＳｉＯ２膜９４の除去を実施する際、ＰＺＴ膜６４の開口部９８を格子状に形成すると、除去用薬液（ＳｉＯ２の場合にはＨＦ溶液等）を供給しやすくできるので、ＳｉＯ２膜９４の除去を促進することができる。また、これにより、エッチング速度を速めることができるので、下部電極５２の損傷を大幅に抑制することができる。 Incidentally, when carrying out the removal of the SiO 2 film 94 and the opening 98 of the PZT film 64 is formed in a grid pattern, since it tends to provide a (HF solution or the like in the case of SiO 2) removing chemical, SiO 2 Removal of the film 94 can be facilitated. In addition, this can increase the etching rate, so that damage to the lower electrode 52 can be significantly suppressed.

以上、説明したように、本発明によれば、従来の製造プロセスに比べて、エッチングストッパー層（ＳｉＯ２膜９４）の形成工程と除去工程の追加のみで、ＰＺＴ膜６４のパターン精度（能動領域精度）を向上させることができ、ＰＺＴ膜６４のドライエッチングプロセスにおける安定性の向上（下部電極５２とのエッチング選択比（エッチングレート）の向上、エッチング残渣の低減）を図ることができる。 As described above, according to the present invention, compared with the conventional manufacturing process, the pattern accuracy (active region) of the PZT film 64 can be increased only by adding an etching stopper layer (SiO 2 film 94) forming process and a removing process. The accuracy in the dry etching process of the PZT film 64 (improvement of the etching selectivity (etching rate) with the lower electrode 52, reduction of etching residue) can be achieved.

なお、本発明に係る液滴吐出ヘッドとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド３２を挙げ、液滴吐出装置としても、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０を挙げたが、本発明に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上への画像（文字を含む）の記録に限定されるものではない。   The droplet discharge head according to the present invention includes an inkjet recording head 32 that discharges ink droplets of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). However, the ink jet recording apparatus 10 including the ink jet recording head 32 has been described. However, the liquid droplet ejection head and the liquid droplet ejection apparatus according to the present invention are limited to the recording of images (including characters) on the recording paper P. Is not to be done.

すなわち、上記実施形態のインクジェット記録装置１０では各色のインクジェット記録ユニット３０のインクジェット記録ヘッド３２から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録用紙Ｐに記録されるようになっているが、記録媒体は記録用紙Ｐに限定されるものでなく、また、吐出する液体もインク１１０に限定されるものではない。   That is, in the ink jet recording apparatus 10 of the above embodiment, ink droplets are selectively ejected from the ink jet recording head 32 of the ink jet recording unit 30 of each color based on image data so that a full color image is recorded on the recording paper P. However, the recording medium is not limited to the recording paper P, and the liquid to be ejected is not limited to the ink 110.

例えば、高分子フィルムやガラス上にインク１１０を吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。更に、上記実施形態のインクジェット記録装置１０では、ＦＷＡを例に挙げたが、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）に本発明を適用してもよい。   For example, the ink 110 is ejected onto a polymer film or glass to produce a color filter for display, or the solder in a welded state is ejected onto a substrate to form bumps for component mounting. The inkjet recording head 32 according to the present invention can be applied to all droplet ejecting apparatuses. Furthermore, in the inkjet recording apparatus 10 of the above-described embodiment, FWA has been described as an example, but the present invention may be applied to a partial width array (PWA) having a main scanning mechanism and a sub-scanning mechanism.

インクジェット記録装置を示す概略正面図Schematic front view showing an inkjet recording apparatus インクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図Explanatory drawing showing the arrangement of inkjet recording heads 記録媒体の幅と印字領域の幅との関係を示す説明図Explanatory diagram showing the relationship between the width of the recording medium and the width of the print area （Ａ）インクジェット記録ヘッドの全体構成を示す概略平面図、（Ｂ）インクジェット記録ヘッドの１素子の構成を示す概略平面図(A) Schematic plan view showing the overall configuration of the inkjet recording head, (B) Schematic plan view showing the configuration of one element of the inkjet recording head （Ａ）図４（Ｂ）のＡ−Ａ’線断面図、（Ｂ）図４（Ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図、（Ｃ）図４（Ｂ）のＣ−Ｃ’線断面図4A is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 4B, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 4B, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line C-C ′ in FIG. インクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the configuration of an ink jet recording head インクジェット記録ヘッドの駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図Schematic plan view showing bumps of drive IC for inkjet recording head インクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図Explanatory drawing of the entire process for manufacturing an inkjet recording head シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (A)-(D) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on a silicon substrate. シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｅ）〜（Ｇ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (E)-(G) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on a silicon substrate. シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｈ）〜（Ｊ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (H)-(J) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on a silicon substrate. シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｋ）〜（Ｍ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (K)-(M) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on a silicon substrate. シリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程（Ｎ）〜（Ｐ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (N)-(P) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on a silicon substrate. 天板部材を製造する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (A)-(B) which manufactures a top-plate member 圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (A)-(C) after joining a top plate member to a piezoelectric element substrate. 圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｄ）〜（Ｅ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (D)-(E) after joining a top plate member to a piezoelectric element board | substrate. 圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｆ）〜（Ｇ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (F)-(G) after joining a top plate member to a piezoelectric element board | substrate. 圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｈ）〜（Ｉ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (H)-(I) after joining a top plate member to a piezoelectric element board | substrate. シリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (A)-(B) after joining a nozzle plate to a silicon substrate. シリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図Explanatory drawing which shows process (C)-(D) after joining a nozzle plate to a silicon substrate. シリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ｅ）を示す説明図Explanatory drawing which shows the process (E) after joining a nozzle plate to a silicon substrate. （Ａ）半田を搭載する別の方法を示す説明図、（Ｂ）半田を搭載する更に別の方法を示す説明図(A) An explanatory view showing another method for mounting solder, (B) an explanatory view showing still another method for mounting solder

符号の説明Explanation of symbols

１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３８ インクプール室
４０ 天板部材
４１ 天板
４２ 電気接続用貫通口
４４ インク供給用貫通口
４６ 圧電素子（強誘電体層）
４８ 振動板
５０ 連通路
５２ 下部電極（下部電極層）
５４ 上部電極
５６ ノズル
６０ 駆動ＩＣ
６２ 積層膜
６４ ＰＺＴ膜
６６ Ｉｒ膜
６８ ノズルフィルム
７０ 圧電素子基板
７２ シリコン基板
７４ ノズルプレート
７６ ガラスペースト
７８ Ｇｅ膜
８０ ＳｉＯｘ膜
８２ ＳｉＯ２膜
９４ ＳｉＯ２膜（エッチングストッパー層）
９６ レジストマスク
９８ 開口部
１１０ インク
１１２ インク供給用貫通口
１１４ インク供給路
１１５ 圧力室 10 Inkjet recording device (droplet ejection device)
32 Inkjet recording head (droplet ejection head)
38 Ink pool chamber 40 Top plate member 41 Top plate 42 Through hole for electrical connection 44 Through hole for ink supply 46 Piezoelectric element (ferroelectric layer)
48 Diaphragm 50 Communication path 52 Lower electrode (lower electrode layer)
54 Upper electrode 56 Nozzle 60 Drive IC
62 laminated film 64 PZT film 66 Ir film 68 nozzle film 70 piezoelectric element substrate 72 silicon substrate 74 nozzle plate 76 glass paste 78 Ge film 80 SiOx film 82 SiO 2 film 94 SiO 2 film (etching stopper layer)
96 Resist mask 98 Opening 110 Ink 112 Ink supply through-hole 114 Ink supply path 115 Pressure chamber

Claims (11)

振動板と、
前記振動板上に設けられる下部電極層と、
前記下部電極層上に設けられる強誘電体層と、
を備えた圧電アクチュエーターであって、
前記強誘電体層と前記下部電極層との間に、該強誘電体層及び該下部電極層に対してエッチング選択性を有するエッチングストッパー層を設けたことを特徴とする圧電アクチュエーター。 A diaphragm,
A lower electrode layer provided on the diaphragm;
A ferroelectric layer provided on the lower electrode layer;
A piezoelectric actuator comprising:
A piezoelectric actuator comprising an etching stopper layer having etching selectivity with respect to the ferroelectric layer and the lower electrode layer between the ferroelectric layer and the lower electrode layer. 前記エッチングストッパー層は、前記強誘電体層と前記下部電極層との間に部分的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエーター。   The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the etching stopper layer is partially provided between the ferroelectric layer and the lower electrode layer. 前記エッチングストッパー層のエッジが、側面視で前記強誘電体層のエッジよりも内側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエーター。   3. The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein an edge of the etching stopper layer is formed on an inner side than an edge of the ferroelectric layer in a side view. 前記エッチングストッパー層は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の圧電アクチュエーター。   4. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the etching stopper layer is made of a silicon oxide film or a silicon nitride film. 5. 前記強誘電体層が、ＰＺＴで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の圧電アクチュエーター。   The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the ferroelectric layer is made of PZT. 前記下部電極層が、Ｉｒ、ＩｒＯ２、Ｒｕ、ＲｕＯ２、Ｐｔ、ＰｔＯ２、Ｔａ、ＴａＯ２の何れかで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の圧電アクチュエーター。 The lower electrode layer is made of any one of Ir, IrO 2 , Ru, RuO 2 , Pt, PtO 2 , Ta, and TaO 2. 6. The piezoelectric actuator described in 1. 振動板と、
前記振動板上に設けられる下部電極層と、
前記下部電極層上に設けられる強誘電体層と、
を備えた圧電アクチュエーターの製造方法であって、
前記強誘電体層と前記下部電極層との間に、該強誘電体層及び該下部電極層に対してエッチング選択性を有するエッチングストッパー層を設け、前記強誘電体層の所定エリアをエッチング除去した後に、前記エッチングストッパー層を除去することを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。 A diaphragm,
A lower electrode layer provided on the diaphragm;
A ferroelectric layer provided on the lower electrode layer;
A method of manufacturing a piezoelectric actuator comprising:
An etching stopper layer having etching selectivity with respect to the ferroelectric layer and the lower electrode layer is provided between the ferroelectric layer and the lower electrode layer, and a predetermined area of the ferroelectric layer is removed by etching. Thereafter, the etching stopper layer is removed. 前記強誘電体層の所定エリアにスリット状又は格子状の開口部を形成し、該所定エリアのエッチング除去を前記エッチングストッパー層に到達するまで実施した後、レジストの塗布、前記エッチングストッパー層の除去、前記レジストの除去を実施することで、前記強誘電体層をパターニングすることを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエーターの製造方法。   A slit-like or lattice-like opening is formed in a predetermined area of the ferroelectric layer, and etching removal of the predetermined area is performed until reaching the etching stopper layer, followed by resist application and removal of the etching stopper layer. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 7, wherein the ferroelectric layer is patterned by removing the resist. 前記エッチングストッパー層が、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で構成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の圧電アクチュエーターの製造方法。   9. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 7, wherein the etching stopper layer is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の圧電アクチュエーターを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A droplet discharge head comprising the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 6. 請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 10.
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