インクジェット記録ヘッドの製造方法
【課題】本発明は、供給口内に梁が設けられたインクジェット記録ヘッドを製造する簡便な方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、シリコン基板で構成され、かつインク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、（１）前記シリコン基板の表面に犠牲層を形成し、少なくとも前記シリコン基板の裏面であって梁形成部の下側に相当する部分にエッチングマスクを形成する工程と、（２）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板をアルカリ溶液により異方性エッチングし、さらに前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ前記シリコン基板を異方性エッチングすることにより前記梁を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、シリコン基板で構成され、かつインク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、（１）前記シリコン基板の表面に犠牲層を形成し、少なくとも前記シリコン基板の裏面であって梁形成部の下側に相当する部分にエッチングマスクを形成する工程と、（２）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板をアルカリ溶液により異方性エッチングし、さらに前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ前記シリコン基板を異方性エッチングすることにより前記梁を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に用いられるインインクジェット記録ヘッドが挙げられる。
【０００３】
インクジェット記録ヘッド（記録ヘッド）は、インクが吐出される複数の吐出口と、各吐出口に連通するインク流路と、流路にインクを供給するための供給口と、流路内のインクに吐出エネルギーを付与する吐出エネルギー発生素子とを少なくとも備えた基板を有する。基板としては、通常はシリコン（Ｓｉ）が用いられ、インク流路と連通するインク供給口が基板を貫通するように設けられている。
【０００４】
インクジェット記録方式では、吐出エネルギー発生素子でインクを加熱して気泡を生成させ、この気泡の生成によってインクを吐出し、このインクを被記録媒体上に付着させて画像形成を行う。インクジェット記録方式（例えば、特許文献１参照）は、高速記録が可能であり、また比較的記録品質も高く、低騒音であるという利点を有している。この方法では、カラー画像記録が比較的容易であって、普通紙等にも記録でき、装置の小型化も容易である。さらに、記録ヘッドにおけるインク吐出口を高密度に配設することが可能となるため、記録画像の高解像度化や高品質化に寄与する。この吐出方法を用いた記録装置（インクジェット記録装置）は、複写機、プリンタ等における情報出力手段として種々使用されている。
【０００５】
近年、データ量の多い画像情報を出力する要求が高まっており、高精細な画像を高速に記録することが望まれてきている。高精細な画像を出力するためには、微細なインク液滴を安定に吐出することが求められ、そのためには、インク吐出口を高密度かつ高精度に形成する必要がある。
【０００６】
例えば特許文献２、３には、インク吐出口を高密度かつ高精度に形成可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法が提案されている。また、特許文献４には、特許文献２、３に記載のインク吐出口の製造方法において、インク吐出口が形成された被覆樹脂層にリブ構造を形成する方法が提案されている。これらの文献に提案されているインクジェット記録ヘッドは、発熱体が形成された基板に対して、インク液滴が垂直方向に吐出する、いわゆる「サイドシュータ型」のインクジェット記録ヘッドである。
【０００７】
この、「サイドシュータ型」のインクジェット記録ヘッドにおいては、インク吐出口を高密度に配置しようとすれば当然ながらインク吐出口どうしの間隔が狭くなり、その結果、各インク吐出口までのインク流路は狭くなる。インク流路が狭くなると、インクの発泡後にインクが再びインク流路に満たす時間（リフィル時間）が長くなる。このリフィル時間を短くするためには、吐出エネルギー発生素子とインク供給口との間の距離を短くする必要がある。
【０００８】
インク供給口と吐出エネルギー発生素子との距離を正確に制御する方法として、シリコンの結晶方位面に応じたエッチング速度差を利用する、アルカリ水溶液を用いたシリコン結晶異方性エッチング（異方性エッチング）が知られている。この方法では、一般的に、方位面が＜１００＞のシリコンウエハを基板として用い、その基板の裏面よりシリコン結晶異方性エッチングを行い、インク供給口を精度良く形成することにより、吐出エネルギー発生素子とインク供給口との距離の制御を行う。
【０００９】
インク供給口の開口部をより高精度に形成するため、例えば特許文献５では、シリコン基板の表面に形成した犠牲層と異方性エッチングとを組み合わせたインク供給口の製造方法が提案されている。
【００１０】
このように、インクジェット記録ヘッドの製造において、このシリコン結晶異方性エッチングはインク供給口を精度良く形成することができるため有用な技術となっている。
【００１１】
図１は、従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ―Ａ線における断面図である。
【００１２】
図１に示すように、インクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１上に、薄い板状に形成された被覆樹脂層６が位置決め固定されることにより構成されている。
【００１３】
被覆樹脂層６には、複数のインク吐出口４が形成されている。なお、上述した特許文献４によれば、この被覆樹脂層６で構成されたインク流路５にリブ構造を設けることにより、被覆樹脂層６の変形等が防止される。
【００１４】
シリコン基板１には、被覆樹脂層６の各インク吐出口４にインクを供給するための一つのインク供給口１０が長穴として形成されている。被覆樹脂層６とシリコン基板１の間には、インク流路５が、インク供給口１０とそれぞれのインク吐出口４とに連通するように形成されている。このインク流路５内には吐出エネルギー発生素子１１が設けられており、吐出エネルギー発生素子１１は各インク吐出口４に対応するように、かつインク供給口１０が間となるように配列されている。
【００１５】
ここで、特許文献６では、シリコン基板の機械的強度を向上させるため、インク供給口に梁が形成されたインクジェット記録ヘッドの製造方法について記載されている。この製造方法について図３を用いて説明する。
【００１６】
まず、図３（Ａ）に示すように、シリコン基板１の裏面に２つの開口部２１ａ、２１ｂを備えた第１のマスク７を設ける。
【００１７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、開口部２１ａのみが開放された状態の第２のマスク８を形成し、その後、シリコン基板１に対して斜めエッチングにより第１の溝を形成する。
【００１８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第２のマスク８を除去した後、開口部２１ｂのみが開放された状態の第３のマスク９を形成し、同様に斜めエッチングにより第２の溝を形成する。
【００１９】
次に、図３（Ｄ）に示すように、第３のマスク部材９を除去した後、異方性エッチングによって両溝（第１、２の溝）の内壁及び残留部をエッチングし、インク供給口１０を形成する。
【００２０】
この特許文献６に記載の製造方法によれば、インク供給口（又はシリコン基板）内に形成された梁によってインクジェット記録ヘッドの機械的強度を向上させることができる。そのため、インクジェット記録ヘッドの変形が防止されてインク吐出口の位置ズレを防止できる。また、インクジェット記録ヘッド長尺に形成することができるため、高精細かつ高速な記録を行うことが可能となる。また、製造工程における破損も防止されるため、製造歩留まりが向上する。また、基板の表面側に共通のインク供給口が開口するためインクのリフィル時間に関する問題が防止され、吐出の周波数特性が均一化するとともに高速な記録が実現される。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平５−３３００６６号公報
【特許文献３】特開平６−２８６１４９号公報
【特許文献４】特開平１０−１４６９７９号公報
【特許文献５】特開平１０−１８１０３２号公報
【特許文献６】特開２００５−１６９９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、特許文献６に記載の方法では、上述のように、斜めエッチングを２回行った後に異方性エッチングを行う必要がある。つまり、斜めエッチング（ドライエッチング）とそれに対応するマスク形成と、インク供給口表面への貫通のための異方性エッチングと、を行う必要がある。そのため、複数の工程を必要とし、このような製造方法ではコスト高となってしまう。
【００２２】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、簡便な方法で供給口内に梁が設けられたインクジェット記録ヘッドを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
そこで、本発明は、シリコン基板の表面に犠牲層を設け、裏面にエッチングマスクを形成し、アルカリ溶液による異方性エッチング処理により梁を形成する方法を提供する。本発明により、シリコン基板の一度の異方性エッチング処理により梁を形成することが可能である。
【００２４】
本発明は、インクを吐出するインク吐出口と、前記インクを吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を有し、かつ前記インク吐出口に連通するインク流路と、該インク流路に連通し、かつシリコン基板に形成されるインク供給口と、前記シリコン基板材料で構成され、かつ前記インク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）少なくとも前記シリコン基板の表面であって前記インク供給口の形成部の上側に、アルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る犠牲層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記シリコン基板の裏面であって前記梁の形成部の下側にエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板を前記アルカリ溶液により異方性エッチングし、前記犠牲層を露出させる工程と、
（４）前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ、前記犠牲層の除去された表面側を含めて前記シリコン基板をさらに異方性エッチングする工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡便な方法で供給口内に梁を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、インクを吐出するインク吐出口と、前記インクを吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を有し、かつ前記インク吐出口に連通するインク流路と、該インク流路に連通し、かつシリコン基板に形成されるインク供給口と、前記シリコン基板材料で構成され、かつ前記インク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）少なくとも前記シリコン基板の表面であって前記インク供給口の形成部の上側に、アルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る犠牲層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記シリコン基板の裏面であって前記梁の形成部の下側にエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板を前記アルカリ溶液により異方性エッチングし、前記犠牲層を露出させる工程と、
（４）前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ、前記犠牲層の除去された表面側を含めて前記シリコン基板をさらに異方性エッチングする工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【００２７】
本発明により、シリコン基板の一回の異方性エッチング処理によりインク供給口と梁を同時で形成できる。
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
（実施形態１）
図４は本実施形態の製造方法により作製されるインクジェット記録ヘッドの概略図である。図４（ａ）は本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略平面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。図４（ｃ）は図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線における概略断面図である。図４（ｄ）は図４（ａ）に示すＣ−Ｃ線における概略断面図である。なお、本明細書において、伸方向とは梁が形成される方向のことを指し、また、伸方向中央部とはＢ−Ｂ線の部分に相当する。
【００３０】
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、複数の吐出エネルギー発生素子１１を備えたシリコン基板１上に各吐出エネルギー発生素子１１に対応する吐出口４と共通液室（不図示）に連通するインク流路５の一部を有した被覆樹脂層６が位置決め固定されている。
【００３１】
シリコン基板１は、その結晶方位が＜１００＞面のものであり、シリコン基板１中央部には吐出口列に沿って複数のインク供給口１０が形成されている。インク供給口１０には梁２が形成されている。この梁２は、シリコン基板１の機械的強度を向上させるための構造部であり、インク供給口１０を異方性エッチングにより形成する際にシリコン基板１の一部を残すことによって形成される。したがって、梁２がシリコン基板１と同一の材料で構成されている。
【００３２】
図４では、簡略化のため、インク供給口に３つの梁２が形成された構成を有するインクジェット記録ヘッドを例として示すが、梁の数はシリコン基板の形状や求める機械的強度によって適宜選択することができる。また、本実施形態で製造されるインクジェット記録ヘッドでは図４（ｄ）に示すように梁２の上面はシリコン基板表面よりも低くなっている（内側に形成される）ため、インク供給口１０はシリコン基板の表面側において梁で分割されずにすむ。そのため、梁２が形成されているにもかかわらず、インク供給口１０から各インク流路５へのインク供給が良好に行われるようになる。
【００３３】
本実施形態の製造方法によるインクジェット記録ヘッドによれば、シリコン基板１の機械的強度が向上するため、実質的に１つの長尺なインク供給口を有したヘッドにおいてもシリコン基板１は変形しにくいものとなる。また、梁２はシリコン基板１と同部材でインク供給口と同時形成できるため、特別な工程を設ける必要がなく、また、補強用の特別な部材を必要とすることもない。
【００３４】
本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法について、図５〜図８を参照して以下に説明する。
【００３５】
図５は、図４（ｂ）に示すインク供給口１０の断面部分の製造工程を説明する図である。また、図６は、図４（ｃ）に示す梁２の断面部分における製造工程を説明する図である。また、図７は、図４（ｄ）に至る異方性エッチング工程を表した断面図である。なお、図７では、シリコン基板１、保護膜（例えば熱酸化膜）３、犠牲層１７、下面のエッチングマスク１９以外は図示していない。さらに、図８は、本実施形態における具体的な犠牲層（図７（ａ））の形状を表す斜視図である。
【００３６】
まず、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、結晶方位が＜１００＞面のシリコン基板１を用意し、シリコン基板の表面に複数の吐出エネルギー発生素子１１を形成する。また、インク供給口１０と梁２を形成するための犠牲層１７を形成する。ここで、犠牲層１７は、図８に示すように、インク供給口位置に対応する領域の犠牲層１７ａより梁２に対応する領域の犠牲層１７ｂの厚さが薄くなるように犠牲層を形成する。犠牲層の材質は、アルカリ溶液でエッチングできるものであればよく、例えばアルミやポリシリコンが使用可能である。また、アルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅等のアルミの化合物であってもよい。
【００３７】
また、シリコン基板１の裏面に、後述する異方性エッチング工程で必要となるエッチングマスク１９を形成する。エッチングマスクとしては、半導体製造工程における熱酸化工程で形成される熱酸化膜や、プラズマＣＶＤ等によるＳiＮ膜等が好ましい。また、エッチングマスクとしては、熱酸化膜やＳｉＮ膜に制限されるものではなく、異方性エッチング液に耐える材料（例えばレジスト等）であれば、特に限定するものではない。また、エッチングマスクの製造方法も特に限定されるものではない。
【００３８】
次に、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面側に、インク流路５を形成するための型材として、溶解可能な樹脂材料からなる流路形成層１２を塗布し、インク流路の形状に合わせてパターニングする。
【００３９】
次に、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、流路形成層１２を覆うようにしてシリコン基板１の表面側に被覆樹脂層６を形成し、さらにインク吐出口４を形成する。なお、被覆樹脂層６としては、感光性材料を使用可能である。
【００４０】
次に、図５（ｄ）に示すように、インク供給口に対応する領域のエッチングマスク３を除去する。開口部の形状は、シリコン基板の裏面側のインク供給口形状および梁の下面形状を規制するものであるため、それに対応した形状とする必要がある。なお、エッチングマスク１９は、図７に示すように、シリコン基板の裏面であって梁形成部の下側に相当する部分にエッチングマスクが残るようにパターニングする。
【００４１】
また、エッチングマスクにおいて、梁形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍以上の幅に形成することで、インク吐出口開口下面に梁の下面を位置させることができる。例えば、厚さ６２５μｍのシリコン基板をＴＭＡＨ２２％ｗｔ溶液、８０℃にてエッチングを行う場合、梁下面を基板裏面と同一面に残すためには、開口部間、すなわち梁形成部下のエッチングマスクの幅を約１７０μｍ以上設けることが好ましい。特に限定するものではないが、これはシリコン基板の裏面から開始される＜１００＞面のエッチングが基板表面側に達する間に、基板裏面側のエッチングマスクエッジ部から＜１１１＞面のエッチングが片側約８５μｍ程度進行するからである。また、逆に、梁の形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍未満の幅に形成することで、インク吐出口開口下面より上方に梁下面を位置させることができる。
【００４２】
そして、後述の異方性エッチング工程においてシリコン基板１上に設けた各部材がアルカリ溶液によって破損しないように、シリコン基板１を保護材１６で覆う。
【００４３】
次に、図５（ｅ）、図６（ｅ）に示すように、エッチングマスク（例えば熱酸化膜）１９をマスクとして、アルカリ溶液を用いた異方性エッチングを行い、シリコン基板１の部分的な除去を開始する。ここで、シリコン基板１は＜１００＞面であるため、図５（ｅ）に示すように、シリコン基板１は上方に向かって先細りとなる四角錐台形状にエッチングされる。一方、図６（ｅ）では、対応する箇所のエッチングマスクに開口部が形成されていないため、シリコン基板１が裏面側からエッチングされない（図７（ｂ）参照）。
【００４４】
さらにエッチングが進行すると、基板表面の犠牲層１７が除去され始める。この時、犠牲層１７はシリコン基板１に比べてエッチング速度が速いため、犠牲層１７が優先的にエッチングされる。ここで、犠牲層が厚い部分ほどエッチング液が多く浸入し、エッチング速度は速くなる。したがって、図８に示すように、梁が形成される箇所に対応する犠牲層（梁形成部の上側であってシリコン基板の表面の犠牲層）１７ｂの厚さがインク供給口の貫通部分に対応する犠牲層１７ａより薄いため、犠牲層１７ａと比較して犠牲層１７ｂのエッチングレートが遅くなる。
【００４５】
なお、本実施例においては犠牲層の厚さを変えることによって、エッチングレートを調整しているが、犠牲層の材質を変えることによって、エッチングレートを調整することも可能である。例えばインク供給口の貫通部分にアルミからなる犠牲層を形成し、梁部にアルミよりエッチングレートが遅いポリシリコンからなる犠牲層を形成することによっても可能である。
【００４６】
犠牲層１７が除去されて形成された空間内に例えばアルカリ溶液等のエッチング溶液が満たされた後、図５（ｆ）、図６（ｆ）、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板１の表面側から裏面側に向かってエッチングが進行する。これにより、図５（ｆ）では裏面側からのエッチング面と平行な５４．７°を成す面が形成される。一方、図６（ｆ）では、基板表面側からのエッチングのみが図５（ｆ）と同じ深さだけ進む。また、図７（ｃ）においては上記のような犠牲層のエッチングレート差により、梁のうちシリコン基板表面側からエッチングされる面（犠牲層が厚い部分の直下（図７（ｃ）Ｙ部）と梁上面とで異なる面を形成することになる。図７において、（ｂ）から（ｃ）に至るより具体的な説明としては、基板上面に到達したエッチング液は梁の両端上部にある厚い犠牲層を両側（図の左右側）からエッチングすると同時に、梁の上側両端部（図の左右）がエッチングされる。このとき中央部分の厚さが薄い犠牲層のエッチングレートが遅くなることから、犠牲層を残したまま梁の上側両端部をエッチングできる。さらに（ｄ）では残った犠牲層がエッチングされ、梁の上面がわずかにエッチングされる。
【００４７】
なお、梁上面の深さ寸法は梁上面に設けるエッチングレートの遅い犠牲層の幅とエッチング時間によって制御可能である。
【００４８】
さらにエッチングを続けると、基板裏面側からのエッチング面と基板表面側からのエッチング面が交差するＰ部のエッチングレートが梁上面のエッチングレートより速いため、最終的に梁は図７（ｄ）のようになる。
【００４９】
その後、流路形成層１２を溶出させることによって、インクジェット記録ヘッドが作製される。
【００５０】
（実施形態２）
実施形態１において、上述のように、インク供給口の貫通部に対応する犠牲層１７ａと梁形成部に対応する犠牲層１７ｂの厚さや材料を変えることによって、それぞれの犠牲層のエッチングレートを制御することができる。これに対して本実施形態では、梁形成部に対応する犠牲層１７ｂの形状によって、インク供給口の貫通部に対応する犠牲層１７ａと異なるエッチングレートを実現する方法について説明する。
【００５１】
以下に、犠牲層の形状について説明する。なお、犠牲層の形状以外は実施形態１と同様のため、説明は省略する。
【００５２】
図９は図８と同様にシリコン基板１と犠牲層１７のみを示している。図９では、梁形成部に対応する領域の犠牲層１７ｃを格子状に形成しているため、シリコン基板表面側からの＜１００＞面のエッチングが同一面で均一に進行しない。しかし、犠牲層を配置していない格子の間隔を小さくすることによって、犠牲層を介した四方からの横方向のエッチングによって格子部のシリコン基板が除去される。したがって、結果的に梁上面が基板表面より低く形成される。本実施形態では犠牲層をパターニングする工程が一度で完了するため、実施形態１と比較して工程が少ない。
【００５３】
なお、本実施例では支持部上面の犠牲層を格子状に除去しているが、このパターンに限定されることはなく、異方性エッチング時間内に横方向のエッチングによって除去可能な形状（例えばドット形状）であればよい。
【００５４】
（実施形態３）
図１０は本実施形態において実施形態１の図７に相当する製造工程を説明する図である。
【００５５】
本実施形態のシリコン基板１は、実施形態１の犠牲層１７のみを変更したものであり、その他の構成は実施形態１のものと同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態で作製される梁は、その上面がシリコン基板表面と同一面である点で、実施形態１及び４で作製される梁と異なる。梁上面をシリコン基板表面と同一面とするためには、図１０（ａ）のように、梁形成部に対応する基板上面に犠牲層を設けないことで形成可能となる。
【００５７】
本実施形態において、特に限定するものではないが、犠牲層を設けない幅は例えば約３００μｍとすることができる。この場合、特許文献５に記載の従来の製造方法と比較して、梁上面の幅を約１／３とすることができ、課題となっていたインク供給性を大幅に向上することが可能となる。
【００５８】
図１０（ｂ）は、実施形態１および実施形態２と同様にシリコン基板裏面側からの異方性エッチングがシリコン基板表面に到達した状態を示している。
【００５９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、さらにエッチングが進行すると、犠牲層１７がエッチングされるとともに、犠牲層１７の下部にあったシリコン基板がエッチングされる（図１０（ｃ）Ｓ部）。ここで、シリコン基板表面に配置された犠牲層が完全にエッチングされると梁上面の横方向へのエッチングレートが極端に低下するため、梁上面および梁下面の横方向へのエッチングよりもＳ部（図１０（ｃ））のエッチングが極端に進行する。
【００６０】
そして、図１０（ｄ）に示すように、シリコン基板表面側からのエッチング面Ｓ部がエッチングされる。
【００６１】
例えば特許文献４で提示されているようなオリフィスプレートにリブを設けた構成を採用することにより機械的強度を向上させることができるが、一方で、インク供給性が懸念される。そこで、本実施形態の製造方法によるインクジェット記録ヘッドでは、リブ構造を採用しつつも梁上面に対応する部分のリブを部分的に除去することによって、インク供給性の低下を防ぎつつ、機械的強度を向上させることができる。
【００６２】
（実施形態４）
本実施形態では、エッチングマスクと犠牲層を設け、シリコン基板を異方性エッチング処理して、インク供給口を形成するとともに、インク供給口の開口上面と開口下面との中間に菱形断面を有する梁を形成する方法である。
【００６３】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、インク供給口の開口上面と開口下面との中間に、伸方向の横断面が菱形であって、かつその全ての面がシリコン基板の結晶方位面が＜１１１＞で構成された梁を形成することができる。また、異方性エッチングのみによって梁を形成することができるため、工程数を削減でき、設備コストも抑制することが可能となる。
【００６４】
また、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、インクジェット記録ヘッドの変形が防止されてインク吐出口の位置ズレを防止でき、インクジェット記録ヘッド長尺に形成することができる。そのため、高精細かつ高速な記録を行うことが可能となる。また、製造工程における破損も防止されるため、製造歩留まりが向上する。また、本実施形態ではインク供給口の開口上面と開口下面との中間に梁が形成されるため、インク供給口の上面を完全に開口できる。そのため、インクのリフィル時間に関する問題を防止でき、また、吐出の周波特性も均一化でき、高速な記録を実現することができる。
【００６５】
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
図１１は、本実施形態によるインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。図１２は、図１１のインクジェット記録ヘッドの断面図であり、図１２（Ａ）は図１１Ｂ−Ｂ線における断面図を示し、図１２（Ｂ）は図１１Ａ−Ａ線における断面図を示している。
【００６７】
まず、本実施形態により製造されるインクジェット記録ヘッドの構成を図１１、図１２、図１４によって説明する。
【００６８】
図１１に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、シリコン単結晶＜１００＞からなるシリコン基板１と、複数のインク吐出口４を備え、シリコン基板１上に接着固定された被覆樹脂層６とを備えている。シリコン基板１には、インク供給口１０が形成されており、インク供給口１０の開口上面と開口下面との中間に梁２が形成されている。つまり、インク供給口１０の開口上面と下面に接しないように梁２が形成されている。シリコン基板１に形成された梁２とその周辺の構造について詳細に説明する。
【００６９】
インク供給口１０は、図１２に示すようにシリコン基板１を貫通する形状に形成されている。図示するように、シリコン基板１によって構成されているインク供給口１０の側面は、シリコン基板１の裏面側の開口部から結晶方位面＜１１１＞が露出する角度に形成される。よって、シリコン基板１の裏面側の開口部から表面側の開口部に連続する結晶方位面＜１１１＞が形成されている。
【００７０】
梁２は、シリコン基板１全体を補強するための構造体であり、図１２に示すように、断面が菱形に形成され、インク供給口１０の開口上面と開口下面との中間に形成されている。梁２の数は特に限定されるものではないが、図示するインクジェット記録ヘッドでは、１本の梁２が形成されている。梁２は、シリコン基板１を異方性エッチングすることにより形成され、シリコン基板面に対して平行な方向であって図面Ｙ方向に伸びるように形成されている。断面菱形の４つの面全てがインク供給口１０内に面しており、その結晶方位面は＜１１１＞となっている。図１２（Ｂ）に示すように、梁２の高さ寸法、すなわち、シリコン基板１の板厚方向（図面Ｚ方向）における梁２の寸法は、シリコン基板１の板厚よりも小さい値となっている。これにより、梁２の上方、下方ともにインク供給口１０の一部として形成され、シリコン基板１の表面側および裏面側ともに開口している。
【００７１】
以上説明した、本実施形態により製造されるインクジェット記録ヘッドは、インク供給口の開口上面と開口下面との中間にシリコン基板１の結晶方位面が＜１１１＞で構成された梁を有するため、特許文献６に開示されるものと同等の機械的強度が得られる。したがって、例えばインク供給口１０を長尺に形成した場合であっても、梁２によってシリコン基板１の変形が防止される。その結果、シリコン基板１の変形に伴うインク吐出口４の位置ズレも防止される。更に、インクと接する面が全て結晶方位面＜１１１＞であるので、アルカリ性のインクによるシリコン基板１の溶解を防ぐことができる。
【００７２】
また、梁２の高さ寸法は、機械的強度をより向上させる観点から、シリコン基板１の板厚（すなわち、インク供給口の高さ寸法）の１／２の寸法よりも大きいものであることが好ましい。
【００７３】
次に、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法についてより具体的に説明する。とくに、４面全てが結晶方位面＜１１１＞からなる梁を形成するための異方性エッチング処理について詳細に説明する。
【００７４】
まず、インク供給口１０および梁２を形成する異方性エッチングは、シリコン基板１の裏面に形成したエッチングマスクの開口部をエッチング開始面とし、結晶方位面＜１００＞のエッチングによりシリコン基板１の表面まで（犠牲層に達するまで）貫通させる。その際に、シリコン基板１の裏面にパターンＢに形成したエッチングマスク（図１４（Ｃ））によって、菱形の梁２の下部頂点ｂを挟む２つの面が結晶方位面＜１１１＞を形成する。なお、パターンＢの形状については、少なくとも、シリコン基板の裏面であって梁形成部の下側に相当する部分にエッチングマスクが残るようにパターニングされる。
【００７５】
次に、さらにエッチングを続け、犠牲層１７を溶解する。さらにエッチングを続けると犠牲層が溶解した部分からエッチング溶液が入り込み、シリコン基板の表面から異方性エッチングが進行し、前記梁２の上部頂点ａを挟む２つの面が結晶方位面＜１１１＞を形成する。ここで、犠牲層のパターンＡは、犠牲層に達するまで異方性エッチングを行った際のシリコン基板の開口部上面よりも梁形成部の上側に延在して形成されている（図１５（Ａ）参照）。また、前記シリコン基板の表面であって前記梁形成部の上側に相当する部分において、梁形成部の伸方向中央部上方を除く領域まで延在して形成されている（図１４（Ａ）参照）。
【００７６】
梁２において、上部頂点ａから下部頂点ｂまでの寸法、すなわち梁２の高さ寸法（図１２（Ｂ）参照）は、最大でシリコン基板１の板厚近くまで形成可能である。また、異方性エッチングにより形成する結晶方位面＜１１１＞は、一定の角度（５４．７度）で形成されることから、シリコン基板１の厚さ方向に長い菱形の形状となる。
【００７７】
ここで、梁２の上部頂点ａの位置は、異方性エッチング処理時間と犠牲層のパターン形状によって制御することができる。つまり、シリコン基板１の裏面から異方性エッチングを開始してからシリコン基板１の表面まで貫通したあとのエッチング時間と、図１４（Ａ）に示す犠牲層１７のパターンＡの幅の寸法２０によって規定することができる。例えば、エッチング時間が一定（固定）である場合は、犠牲層１７のパターンＡの幅の寸法２０によって規定し、犠牲層１７のパターンＡの幅の寸法２０が一定（固定）である場合は、シリコン基板１の表面に貫通したあとのエッチング時間によって制御することができる。ここで、パターンＡの幅の寸法は、例えば１２０〜６０μｍとすることができる。
【００７８】
また、梁２の下部頂点ｂの位置は、異方性エッチング処理時間とシリコン基板裏面のエッチングマスクのパターン形状によって制御することができる。つまり、異方性エッチング時間と図１４（Ｃ）に示すエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４で形成したパターンＢの幅の寸法２１によって制御することができる。例えば、エッチング時間が一定（固定）である場合は、エッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４のパターンＢの幅の寸法２１によって制御し、パターンＢの幅の寸法２１が一定（固定）である場合は、異方性エッチング時間によって制御することができる。ここで、パターンＢの幅の寸法は、例えば５〜５０○μｍとすることができる。
【００７９】
ただし、異方性エッチングのエッチング液であるアルカリ溶液の種類、濃度、液温度等の条件によって、各結晶方位面に対するエッチング速度、エッチング面の平滑性が異なることから、実験により適宜選択することが望ましい。とくに、上部頂点ａ、下部頂点ｂが形成できるように種々条件を選択することが望ましい。
【００８０】
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を、図１３〜図１５を参照しながら工程順に説明する。
【００８１】
図１３は、本実施形態の製造方法を説明するための工程断面図であり、各分図の左側が図１１のＢ−Ｂ断面図、右側がＡ−Ａ断面図である。図１４は、図１３（Ｂ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。図１５は、図１３（Ｆ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。
【００８２】
まず、図１３（Ａ）に示すように、半導体製造技術により、吐出エネルギー発生素子（例えば発熱抵抗素子）１１とこれを駆動させるための駆動素子（図示せず）をシリコン基板１に形成する。ついで、吐出エネルギー発生素子１１と外部制御機器との電気的取り出しを形成する。
【００８３】
シリコン基板１の表面に電気的取り出しを形成した際に、梁を形成する位置に犠牲層１７をパターンＡ（図１４（Ａ）参照）に形成した。
【００８４】
さらに、シリコン基板１の裏面に、後述する異方性エッチング工程で必要となる第１のエッチングマスク１８を形成した。第１のエッチングマスク１８としては、半導体製造工程における酸化工程で形成される酸化膜やプラズマＣＶＤ等によるＳｉＮ膜が望ましい。また、第１のエッチングマスク１８としては酸化膜やＳｉＮ膜に制限されるものではなく、異方性エッチング液に耐え得る材料であれば、特に限定するものではない。製造方法も特に限定するものではない。
【００８５】
次に、図１３（Ｂ）に示すように、シリコン基板１に、被覆樹脂層６とシリコン基板１との密着性を向上させるための密着向上層１３を形成する。また、後述の異方性エッチングで必要となる第１のエッチングマスク１８のパターニングマスクとなる第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４をフォトリソグラフィー技術により形成した。第２のエッチングマスク１４としては、熱可塑性樹脂に制限されるものではなく、異方性エッチング液に耐え得る材料であればとくに限定するものではない。
【００８６】
次に、図１３（Ｃ）に示すように、インク流路５となる流路形成層１２を、溶解可能な樹脂を用いてフォトリソグラフィー技術により形成する。例えば、ポジ型フォトレジストＰＭＥＲ−ＡＲ９００（商品名、東京応化社製）を用い、所望の膜厚のパターンに流路形成層１２を形成することができる。
【００８７】
次に、図１３（Ｄ）に示すように、前の工程で形成された流路形成層１２の上に、これを被覆するように被覆樹脂層６をフォトリソグラフィー技術により形成し、被覆樹脂層６にインク吐出口４を形成した。被覆樹脂層としては、例えば、感光性エポキシ樹脂や感光性アクリル樹脂等を挙げることができる。
【００８８】
なお、この被覆樹脂層６は、常にインクと接触するため、以下の点を考慮して、選択することが望ましい。（１）被覆樹脂層がインクと接触したとき、その被覆樹脂層より不純物がインクに溶出しない。（２）被覆樹脂層とシリコン基板との密着性がよく、経時変化により剥がれが生じない。これらの（１）及び（２）を考慮して被覆樹脂層を選択すると、被覆樹脂層としては光反応によるカチオン重合化合物が適している。
【００８９】
次に、図１３（Ｅ）に示すように、流路形成層１２と被覆樹脂層６等が形成されている前記シリコン基板１の表面及び側面をスピンコート等により保護材１６で覆う。そして、このシリコン基板１の裏面に形成した第１のエッチングマスク（例えば酸化膜）１８を、第２のエッチングマスク材（例えば熱可塑性樹脂）１４をマスクとして異方性エッチングの開始面となるシリコン基板をエッチングにより露出させる。
【００９０】
次に、図１３（Ｆ）に示すように、アルカリ溶液を用いて異方性エッチングを行い、インク供給口１０とインク供給口の開口上面と開口裏面との中間に梁２を形成する。その後に、異方性エッチングの保護材１６を除去する。アルカリ溶液としては、実施形態５で例示したものが使用できるが、濃度や処理温度等の条件により、エッチング速度、エッチング面の平滑性が異なることから、それらを考慮して適宜選択することが望ましい。
【００９１】
次に、図１３（Ｇ）に示すように、シリコン基板１の裏面の第１のエッチングマスク（例えば酸化膜）１８のマスクであった第２のエッチングマスク材（例えば熱可塑性樹脂）を除去する。その後、流路形成層１４を溶解除去し、インク流路５を形成する。
【００９２】
以下に、異方性エッチング処理の具体例について説明する。
【００９３】
本具体例は、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％溶液を用い、エッチング液温度８０℃にて実験し、その実験で得られた結果を考慮して、図１４（Ａ）に示すパターンＡの幅寸法を８μｍ、図１４（Ｃ）に示すパターンＢの開口部幅寸法を１６０μｍに形成し、所定の時間、異方性エッチングを行った。その結果、各エッチング速度には以下の関係があることが分かった。
（１）結晶方位面＜１００＞のエッチング速度：Ｘμｍ／ｍｉｎ
（２）結晶方位面＜１１１＞のエッチング速度：０．１３Ｘμｍ／ｍｉｎ
（３）２つの辺が結晶方位面＜１１１＞で構成される頂点のエッチング速度：２Ｘμｍ／ｍｉｎ
（４）２つの辺が結晶方位面＜１００＞と、＜１１１＞で構成される頂点を有する＜１００＞のエッチング速度：８Ｘμｍ／ｍｉｎ
図１５は、図１３（Ｆ）の詳細を説明するための図である。
【００９４】
図１５（Ａ）は、シリコン基板１の裏面より異方性エッチングを開始し、シリコン基板１の表面に貫通し、犠牲層１７の一部が露出した時点の状態を示したものである。この時点では、梁２の下部頂点ｂは形成されていない状態である。
【００９５】
図１５（Ｂ）は、シリコン基板１の異方性エッチングが完了した状態を示したものである。梁２の上部頂点ａ及び梁２の下部頂点ｂはいづれも異方性エッチング完了前に形成される。形成後所定の異方性エッチングを施すようにパターンＡおよびパターンＢの寸法を設定することができる。なお、図１５において、具体例としてパターンＡの幅の寸法は８μｍである。
【００９６】
それぞれのパターンＡ及びパターンＢの形状・寸法によって梁２の上部頂点ａ及び下部頂点ｂの位置を制御することができる。本具体例では、図１５（Ｃ）に示すように、梁２の高さ寸法は約４８０μｍである。なお、シリコン基板の厚さは６２５μｍであった。
【００９７】
（実施形態５）
図１６０に本実施形態において製造するインクジェット記録ヘッドの平面図及び断面図を示す。また、図１７は、図４のＢ−Ｂにおける断面図であって、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造工程を表す工程図である。
【００９８】
図１６０において、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子１１が所定のピッチで２列並んで形成されたシリコン基板１を有している。シリコン基板には、ＳｉＯ2膜をマスクとしてＳｉの異方性エッチングによって形成されたインク供給口（液体供給口）１０が吐出エネルギー発生素子１１の２つの列の間に開口されている。シリコン基板１上には、主に被覆樹脂層からなるオリフィスプレート７によって、各吐出エネルギー発生素子１１の上方に開口するインク吐出口（液体吐出口）４と、インク供給口１０に連通するインク流路が形成されている。このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１０が形成された面が被記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１０を介してインク流路内に充填されたインク（液体）を吐出エネルギー発生素子１１が発生する圧力によって吐出させ、被記録媒体に付着させる。
【００９９】
このインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、このインクジェット記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。尚、本発明において「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
【０１００】
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。ここでは図１６のインクジェット記録ヘッドを作製するための工程を図１７により説明する。
【０１０１】
図１７（Ａ）〜（Ｆ）は、図１６のＢ−Ｂ線における断面図であり、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法について、基本的な製造工程を示す断面工程図である。
【０１０２】
図１７（Ａ）において、シリコン基板１上には、発熱抵抗体等の吐出エネルギー発生素子１１が複数個配置されている。また、シリコン基板１の裏面には例えばＳｉＯ2膜等の第１のエッチングマスク１８で全面覆われている。また、シリコン基板１の結晶方位は１００である。そして、後工程における異方性エッチングによってインク供給口１０及び梁２を形成する時にその表面の寸法を精度良く加工するために、犠牲層１７が基板１に設けてある。吐出エネルギー発生素子１１の配線や駆動するための半導体素子は不図示である。この犠牲層に用いる材料として、シリコン基板の異方性エッチングに用いるアルカリ溶液にて等方性エッチングできる材料であり、かつ薄膜形成できる材料であれば、半導体、絶縁体、金属等さまざまな材料が利用可能である。例えば、ポリシリコンやアルミで形成される。また、アルカリ溶液に対してシリコン基板よりエッチング速度の速い材料であるアルミ、アルミシリコン、アルミ銅又はアルミシリコン銅などが好ましい。この犠牲層を設けることで、犠牲層がエッチング溶液でエッチングされる際に、その犠牲層の下部のシリコン基板が同時にエッチングされるようになる。すなわち、犠牲層のパターンによりインク供給口の大きさを制御することが可能となる。そして、吐出エネルギー発生素子１１及び犠牲層１７の上に、保護膜３が形成されている。この保護膜３は、異方性エッチングの際のエッチングストップ層の役割を果たす。
【０１０３】
まず、図１７（Ｂ）に示すように、図１７（Ａ）の状態に対して、シリコン基板１の表面に例えば熱可塑性樹脂等をスピンコート等により塗布し、ベークにより硬化させ、密着樹脂層１３を形成する。この密着樹脂層１３は、前記保護膜３と後工程で形成される被覆樹脂層６との密着性を向上させるために設けられる。
【０１０４】
また、シリコン基板の裏面に例えば熱可塑性樹脂等をスピンコート等により塗布し、ベークにより硬化させ、第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４を形成する。この第２のエッチングマスク１４は、後工程における異方性エッチング処理を行う際に第１のエッチングマスクと同様にマスクとして使用するために形成するものである。
【０１０５】
また、シリコン基板表面の密着樹脂層１３をパターニングするため、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像する。そして、ドライエッチング等により密着樹脂層１３をパターニングした後、ポジ型レジストを剥離する。
【０１０６】
また、シリコン基板裏面の第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４に、スピンコート等によりポジ型レジストを塗布する。そして、所定のマスクで露光、現像し、ドライエッチング等によりパターニングし、第２のエッチングマスク１４を後工程における異方性エッチング処理によりインク供給口１０と梁２を形成するための所定のパターン形状にパターニングする。その後、ポジ型レジストを剥離する。なお、この裏面をパターニングする時に表面を保護して行ってもよい。また、この際、第２のエッチングマスク１４は、図１７（Ｂ’）に示す下面図ように、少なくとも、シリコン基板１の裏面であって少なくとも前記梁形成部に相当する領域下を除いて、前記インク供給口を形成する開口部を形成するようにパターニングされる。なお、梁形成部とは、梁が形成されるシリコン基板部分のことを指す。
【０１０７】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、表面にノズル流路となる流路形成層１２をポジ型レジストで形成し、パターニングする。該ポジ型レジストとしては、例えばＯＤＵＲ（商品名、東京応化製）を用いることができる。
【０１０８】
次に、図１７（Ｄ）に示すように、被覆樹脂層６（例えばエポキシ樹脂と光重合開始剤を成分とする）をスピンコート等により塗布する。被覆感光性樹脂層６上にはドライフィルムのラミネート等を用いて撥水層１５を形成する。インク吐出口４は、被覆感光性樹脂層６を紫外線やＤｅｅｐＵＶ等による露光、現像を行ってパターニングし形成する。
【０１０９】
次に、図１７（Ｅ）に示すように、流路形成層１２や被覆樹脂層６等がパターン形成されている前記シリコン基板１の表面及び側面を、スピンコート等により保護材１６で覆う。保護材１６は、後工程における異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料であるため、異方性エッチングによる撥水層１５等の劣化防止を可能とする。
【０１１０】
シリコン基板１の裏面の第１のエッチングマスク１８は第２のエッチングマスク１４をマスクとしてエッチングによりパターニングされ、異方性エッチングのエッチング開始面となるシリコン基板の裏面が露出される。
【０１１１】
次に、図１７（Ｆ）に示すように、異方性エッチングによりシリコン基板１にインク供給口１０と梁２を設ける。異方性エッチングとしては、例えばＴＭＡＨ等の強アルカリ溶液による化学的なエッチングを用いることができる。そして、シリコン基板１の結晶方位が１００であるため、裏面から異方性エッチングを行っていくと、図１７（Ｆ）に示すように、エッチング面が表面の犠牲層１７に到達する。犠牲層１７は等方的にエッチングされ、犠牲層１７が除去された部分に侵入したアルカリ溶液によりシリコン基板１の上面側からもエッチングが進むことにより、インク供給口の開口上面８と開口下面９の間に梁２が形成される。異方性エッチングに用いるアルカリ溶液としては、例えば、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液、ＫＯＨ水溶液、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）溶液、ヒドラジン溶液等を用いることができる。
【０１１２】
次に、第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４、第１のエッチングマスク（例えばＳｉＯ2膜）１８及び保護材１６を除去する。また、流路形成層１２をインク供給口から溶出させることにより、インク流路および発泡室を形成する。流路形成層１２の除去は、ＤｅｅｐＵＶ光による前面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよい。また、必要に応じて、現像において超音波浸漬を利用することができる。
【０１１３】
そして、ノズル部が形成されたシリコン基板１をダイシングソー等により切断分離し、チップ化し、吐出エネルギー発生素子１１を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給の為のチップタンク部材を接続して、インクジェット記録ヘッドを完成させる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】インクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＣ―Ｃ線における断面図である。
【図３】特許文献６に開示されるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図４】実施形態１の製造方法により作製されるインクジェット記録ヘッドの概略図である。
【図５】実施形態１におけるインク供給口の断面部分の製造工程を説明する工程図である。
【図６】図４（ｃ）に示す梁の断面部分における製造工程を詳細に説明する工程図である。
【図７】図４（ｄ）に至る異方性エッチング工程を表した工程図である。
【図８】実施形態１における具体的な犠牲層の形状を表す斜視図である。
【図９】犠牲層の形状の一例を表す斜視図である。
【図１０】実施形態３において実施形態１の図７に相当する製造工程を説明する図である。
【図１１】実施形態４の製造方法によるインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図１２】（Ａ）図１１のインクジェット記録ヘッドにおけるＢ−Ｂ線における断面図である。（Ｂ）図１１のインクジェット記録ヘッドにおけるＡ−Ａ線における断面図である。
【図１３】実施形態４における製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１４】図１３（Ｂ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。
【図１５】図１３（Ｆ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。
【図１６】実施形態５に製造方法により作製するインクジェット記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図１７】実施形態５のインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する工程図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ シリコン基板
２ 梁
３ 保護膜
４ インク吐出口
５ インク流路
６ 被覆樹脂層
７ オリフィスプレート
８ インク供給口開口上面
９ インク供給口開口下面
１０ インク供給口
１１ 吐出エネルギー発生素子
１２ 流路形成層
１３ 密着樹脂層
１４ 第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）
１５ 撥水層
１６ 保護材
１７ 犠牲層
１７ａ 犠牲層
１７ｂ 犠牲層
１８ 第１のエッチングマスク（例えばＳｉＯ2膜）
１９ エッチングマスク
２０ パターンＡの幅の寸法
２１ パターンＢの幅の寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に用いられるインインクジェット記録ヘッドが挙げられる。
【０００３】
インクジェット記録ヘッド（記録ヘッド）は、インクが吐出される複数の吐出口と、各吐出口に連通するインク流路と、流路にインクを供給するための供給口と、流路内のインクに吐出エネルギーを付与する吐出エネルギー発生素子とを少なくとも備えた基板を有する。基板としては、通常はシリコン（Ｓｉ）が用いられ、インク流路と連通するインク供給口が基板を貫通するように設けられている。
【０００４】
インクジェット記録方式では、吐出エネルギー発生素子でインクを加熱して気泡を生成させ、この気泡の生成によってインクを吐出し、このインクを被記録媒体上に付着させて画像形成を行う。インクジェット記録方式（例えば、特許文献１参照）は、高速記録が可能であり、また比較的記録品質も高く、低騒音であるという利点を有している。この方法では、カラー画像記録が比較的容易であって、普通紙等にも記録でき、装置の小型化も容易である。さらに、記録ヘッドにおけるインク吐出口を高密度に配設することが可能となるため、記録画像の高解像度化や高品質化に寄与する。この吐出方法を用いた記録装置（インクジェット記録装置）は、複写機、プリンタ等における情報出力手段として種々使用されている。
【０００５】
近年、データ量の多い画像情報を出力する要求が高まっており、高精細な画像を高速に記録することが望まれてきている。高精細な画像を出力するためには、微細なインク液滴を安定に吐出することが求められ、そのためには、インク吐出口を高密度かつ高精度に形成する必要がある。
【０００６】
例えば特許文献２、３には、インク吐出口を高密度かつ高精度に形成可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法が提案されている。また、特許文献４には、特許文献２、３に記載のインク吐出口の製造方法において、インク吐出口が形成された被覆樹脂層にリブ構造を形成する方法が提案されている。これらの文献に提案されているインクジェット記録ヘッドは、発熱体が形成された基板に対して、インク液滴が垂直方向に吐出する、いわゆる「サイドシュータ型」のインクジェット記録ヘッドである。
【０００７】
この、「サイドシュータ型」のインクジェット記録ヘッドにおいては、インク吐出口を高密度に配置しようとすれば当然ながらインク吐出口どうしの間隔が狭くなり、その結果、各インク吐出口までのインク流路は狭くなる。インク流路が狭くなると、インクの発泡後にインクが再びインク流路に満たす時間（リフィル時間）が長くなる。このリフィル時間を短くするためには、吐出エネルギー発生素子とインク供給口との間の距離を短くする必要がある。
【０００８】
インク供給口と吐出エネルギー発生素子との距離を正確に制御する方法として、シリコンの結晶方位面に応じたエッチング速度差を利用する、アルカリ水溶液を用いたシリコン結晶異方性エッチング（異方性エッチング）が知られている。この方法では、一般的に、方位面が＜１００＞のシリコンウエハを基板として用い、その基板の裏面よりシリコン結晶異方性エッチングを行い、インク供給口を精度良く形成することにより、吐出エネルギー発生素子とインク供給口との距離の制御を行う。
【０００９】
インク供給口の開口部をより高精度に形成するため、例えば特許文献５では、シリコン基板の表面に形成した犠牲層と異方性エッチングとを組み合わせたインク供給口の製造方法が提案されている。
【００１０】
このように、インクジェット記録ヘッドの製造において、このシリコン結晶異方性エッチングはインク供給口を精度良く形成することができるため有用な技術となっている。
【００１１】
図１は、従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ―Ａ線における断面図である。
【００１２】
図１に示すように、インクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１上に、薄い板状に形成された被覆樹脂層６が位置決め固定されることにより構成されている。
【００１３】
被覆樹脂層６には、複数のインク吐出口４が形成されている。なお、上述した特許文献４によれば、この被覆樹脂層６で構成されたインク流路５にリブ構造を設けることにより、被覆樹脂層６の変形等が防止される。
【００１４】
シリコン基板１には、被覆樹脂層６の各インク吐出口４にインクを供給するための一つのインク供給口１０が長穴として形成されている。被覆樹脂層６とシリコン基板１の間には、インク流路５が、インク供給口１０とそれぞれのインク吐出口４とに連通するように形成されている。このインク流路５内には吐出エネルギー発生素子１１が設けられており、吐出エネルギー発生素子１１は各インク吐出口４に対応するように、かつインク供給口１０が間となるように配列されている。
【００１５】
ここで、特許文献６では、シリコン基板の機械的強度を向上させるため、インク供給口に梁が形成されたインクジェット記録ヘッドの製造方法について記載されている。この製造方法について図３を用いて説明する。
【００１６】
まず、図３（Ａ）に示すように、シリコン基板１の裏面に２つの開口部２１ａ、２１ｂを備えた第１のマスク７を設ける。
【００１７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、開口部２１ａのみが開放された状態の第２のマスク８を形成し、その後、シリコン基板１に対して斜めエッチングにより第１の溝を形成する。
【００１８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第２のマスク８を除去した後、開口部２１ｂのみが開放された状態の第３のマスク９を形成し、同様に斜めエッチングにより第２の溝を形成する。
【００１９】
次に、図３（Ｄ）に示すように、第３のマスク部材９を除去した後、異方性エッチングによって両溝（第１、２の溝）の内壁及び残留部をエッチングし、インク供給口１０を形成する。
【００２０】
この特許文献６に記載の製造方法によれば、インク供給口（又はシリコン基板）内に形成された梁によってインクジェット記録ヘッドの機械的強度を向上させることができる。そのため、インクジェット記録ヘッドの変形が防止されてインク吐出口の位置ズレを防止できる。また、インクジェット記録ヘッド長尺に形成することができるため、高精細かつ高速な記録を行うことが可能となる。また、製造工程における破損も防止されるため、製造歩留まりが向上する。また、基板の表面側に共通のインク供給口が開口するためインクのリフィル時間に関する問題が防止され、吐出の周波数特性が均一化するとともに高速な記録が実現される。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平５−３３００６６号公報
【特許文献３】特開平６−２８６１４９号公報
【特許文献４】特開平１０−１４６９７９号公報
【特許文献５】特開平１０−１８１０３２号公報
【特許文献６】特開２００５−１６９９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、特許文献６に記載の方法では、上述のように、斜めエッチングを２回行った後に異方性エッチングを行う必要がある。つまり、斜めエッチング（ドライエッチング）とそれに対応するマスク形成と、インク供給口表面への貫通のための異方性エッチングと、を行う必要がある。そのため、複数の工程を必要とし、このような製造方法ではコスト高となってしまう。
【００２２】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、簡便な方法で供給口内に梁が設けられたインクジェット記録ヘッドを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
そこで、本発明は、シリコン基板の表面に犠牲層を設け、裏面にエッチングマスクを形成し、アルカリ溶液による異方性エッチング処理により梁を形成する方法を提供する。本発明により、シリコン基板の一度の異方性エッチング処理により梁を形成することが可能である。
【００２４】
本発明は、インクを吐出するインク吐出口と、前記インクを吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を有し、かつ前記インク吐出口に連通するインク流路と、該インク流路に連通し、かつシリコン基板に形成されるインク供給口と、前記シリコン基板材料で構成され、かつ前記インク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）少なくとも前記シリコン基板の表面であって前記インク供給口の形成部の上側に、アルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る犠牲層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記シリコン基板の裏面であって前記梁の形成部の下側にエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板を前記アルカリ溶液により異方性エッチングし、前記犠牲層を露出させる工程と、
（４）前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ、前記犠牲層の除去された表面側を含めて前記シリコン基板をさらに異方性エッチングする工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡便な方法で供給口内に梁を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、インクを吐出するインク吐出口と、前記インクを吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を有し、かつ前記インク吐出口に連通するインク流路と、該インク流路に連通し、かつシリコン基板に形成されるインク供給口と、前記シリコン基板材料で構成され、かつ前記インク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）少なくとも前記シリコン基板の表面であって前記インク供給口の形成部の上側に、アルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る犠牲層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記シリコン基板の裏面であって前記梁の形成部の下側にエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板を前記アルカリ溶液により異方性エッチングし、前記犠牲層を露出させる工程と、
（４）前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ、前記犠牲層の除去された表面側を含めて前記シリコン基板をさらに異方性エッチングする工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【００２７】
本発明により、シリコン基板の一回の異方性エッチング処理によりインク供給口と梁を同時で形成できる。
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
（実施形態１）
図４は本実施形態の製造方法により作製されるインクジェット記録ヘッドの概略図である。図４（ａ）は本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略平面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。図４（ｃ）は図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線における概略断面図である。図４（ｄ）は図４（ａ）に示すＣ−Ｃ線における概略断面図である。なお、本明細書において、伸方向とは梁が形成される方向のことを指し、また、伸方向中央部とはＢ−Ｂ線の部分に相当する。
【００３０】
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、複数の吐出エネルギー発生素子１１を備えたシリコン基板１上に各吐出エネルギー発生素子１１に対応する吐出口４と共通液室（不図示）に連通するインク流路５の一部を有した被覆樹脂層６が位置決め固定されている。
【００３１】
シリコン基板１は、その結晶方位が＜１００＞面のものであり、シリコン基板１中央部には吐出口列に沿って複数のインク供給口１０が形成されている。インク供給口１０には梁２が形成されている。この梁２は、シリコン基板１の機械的強度を向上させるための構造部であり、インク供給口１０を異方性エッチングにより形成する際にシリコン基板１の一部を残すことによって形成される。したがって、梁２がシリコン基板１と同一の材料で構成されている。
【００３２】
図４では、簡略化のため、インク供給口に３つの梁２が形成された構成を有するインクジェット記録ヘッドを例として示すが、梁の数はシリコン基板の形状や求める機械的強度によって適宜選択することができる。また、本実施形態で製造されるインクジェット記録ヘッドでは図４（ｄ）に示すように梁２の上面はシリコン基板表面よりも低くなっている（内側に形成される）ため、インク供給口１０はシリコン基板の表面側において梁で分割されずにすむ。そのため、梁２が形成されているにもかかわらず、インク供給口１０から各インク流路５へのインク供給が良好に行われるようになる。
【００３３】
本実施形態の製造方法によるインクジェット記録ヘッドによれば、シリコン基板１の機械的強度が向上するため、実質的に１つの長尺なインク供給口を有したヘッドにおいてもシリコン基板１は変形しにくいものとなる。また、梁２はシリコン基板１と同部材でインク供給口と同時形成できるため、特別な工程を設ける必要がなく、また、補強用の特別な部材を必要とすることもない。
【００３４】
本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法について、図５〜図８を参照して以下に説明する。
【００３５】
図５は、図４（ｂ）に示すインク供給口１０の断面部分の製造工程を説明する図である。また、図６は、図４（ｃ）に示す梁２の断面部分における製造工程を説明する図である。また、図７は、図４（ｄ）に至る異方性エッチング工程を表した断面図である。なお、図７では、シリコン基板１、保護膜（例えば熱酸化膜）３、犠牲層１７、下面のエッチングマスク１９以外は図示していない。さらに、図８は、本実施形態における具体的な犠牲層（図７（ａ））の形状を表す斜視図である。
【００３６】
まず、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、結晶方位が＜１００＞面のシリコン基板１を用意し、シリコン基板の表面に複数の吐出エネルギー発生素子１１を形成する。また、インク供給口１０と梁２を形成するための犠牲層１７を形成する。ここで、犠牲層１７は、図８に示すように、インク供給口位置に対応する領域の犠牲層１７ａより梁２に対応する領域の犠牲層１７ｂの厚さが薄くなるように犠牲層を形成する。犠牲層の材質は、アルカリ溶液でエッチングできるものであればよく、例えばアルミやポリシリコンが使用可能である。また、アルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅等のアルミの化合物であってもよい。
【００３７】
また、シリコン基板１の裏面に、後述する異方性エッチング工程で必要となるエッチングマスク１９を形成する。エッチングマスクとしては、半導体製造工程における熱酸化工程で形成される熱酸化膜や、プラズマＣＶＤ等によるＳiＮ膜等が好ましい。また、エッチングマスクとしては、熱酸化膜やＳｉＮ膜に制限されるものではなく、異方性エッチング液に耐える材料（例えばレジスト等）であれば、特に限定するものではない。また、エッチングマスクの製造方法も特に限定されるものではない。
【００３８】
次に、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面側に、インク流路５を形成するための型材として、溶解可能な樹脂材料からなる流路形成層１２を塗布し、インク流路の形状に合わせてパターニングする。
【００３９】
次に、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、流路形成層１２を覆うようにしてシリコン基板１の表面側に被覆樹脂層６を形成し、さらにインク吐出口４を形成する。なお、被覆樹脂層６としては、感光性材料を使用可能である。
【００４０】
次に、図５（ｄ）に示すように、インク供給口に対応する領域のエッチングマスク３を除去する。開口部の形状は、シリコン基板の裏面側のインク供給口形状および梁の下面形状を規制するものであるため、それに対応した形状とする必要がある。なお、エッチングマスク１９は、図７に示すように、シリコン基板の裏面であって梁形成部の下側に相当する部分にエッチングマスクが残るようにパターニングする。
【００４１】
また、エッチングマスクにおいて、梁形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍以上の幅に形成することで、インク吐出口開口下面に梁の下面を位置させることができる。例えば、厚さ６２５μｍのシリコン基板をＴＭＡＨ２２％ｗｔ溶液、８０℃にてエッチングを行う場合、梁下面を基板裏面と同一面に残すためには、開口部間、すなわち梁形成部下のエッチングマスクの幅を約１７０μｍ以上設けることが好ましい。特に限定するものではないが、これはシリコン基板の裏面から開始される＜１００＞面のエッチングが基板表面側に達する間に、基板裏面側のエッチングマスクエッジ部から＜１１１＞面のエッチングが片側約８５μｍ程度進行するからである。また、逆に、梁の形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍未満の幅に形成することで、インク吐出口開口下面より上方に梁下面を位置させることができる。
【００４２】
そして、後述の異方性エッチング工程においてシリコン基板１上に設けた各部材がアルカリ溶液によって破損しないように、シリコン基板１を保護材１６で覆う。
【００４３】
次に、図５（ｅ）、図６（ｅ）に示すように、エッチングマスク（例えば熱酸化膜）１９をマスクとして、アルカリ溶液を用いた異方性エッチングを行い、シリコン基板１の部分的な除去を開始する。ここで、シリコン基板１は＜１００＞面であるため、図５（ｅ）に示すように、シリコン基板１は上方に向かって先細りとなる四角錐台形状にエッチングされる。一方、図６（ｅ）では、対応する箇所のエッチングマスクに開口部が形成されていないため、シリコン基板１が裏面側からエッチングされない（図７（ｂ）参照）。
【００４４】
さらにエッチングが進行すると、基板表面の犠牲層１７が除去され始める。この時、犠牲層１７はシリコン基板１に比べてエッチング速度が速いため、犠牲層１７が優先的にエッチングされる。ここで、犠牲層が厚い部分ほどエッチング液が多く浸入し、エッチング速度は速くなる。したがって、図８に示すように、梁が形成される箇所に対応する犠牲層（梁形成部の上側であってシリコン基板の表面の犠牲層）１７ｂの厚さがインク供給口の貫通部分に対応する犠牲層１７ａより薄いため、犠牲層１７ａと比較して犠牲層１７ｂのエッチングレートが遅くなる。
【００４５】
なお、本実施例においては犠牲層の厚さを変えることによって、エッチングレートを調整しているが、犠牲層の材質を変えることによって、エッチングレートを調整することも可能である。例えばインク供給口の貫通部分にアルミからなる犠牲層を形成し、梁部にアルミよりエッチングレートが遅いポリシリコンからなる犠牲層を形成することによっても可能である。
【００４６】
犠牲層１７が除去されて形成された空間内に例えばアルカリ溶液等のエッチング溶液が満たされた後、図５（ｆ）、図６（ｆ）、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板１の表面側から裏面側に向かってエッチングが進行する。これにより、図５（ｆ）では裏面側からのエッチング面と平行な５４．７°を成す面が形成される。一方、図６（ｆ）では、基板表面側からのエッチングのみが図５（ｆ）と同じ深さだけ進む。また、図７（ｃ）においては上記のような犠牲層のエッチングレート差により、梁のうちシリコン基板表面側からエッチングされる面（犠牲層が厚い部分の直下（図７（ｃ）Ｙ部）と梁上面とで異なる面を形成することになる。図７において、（ｂ）から（ｃ）に至るより具体的な説明としては、基板上面に到達したエッチング液は梁の両端上部にある厚い犠牲層を両側（図の左右側）からエッチングすると同時に、梁の上側両端部（図の左右）がエッチングされる。このとき中央部分の厚さが薄い犠牲層のエッチングレートが遅くなることから、犠牲層を残したまま梁の上側両端部をエッチングできる。さらに（ｄ）では残った犠牲層がエッチングされ、梁の上面がわずかにエッチングされる。
【００４７】
なお、梁上面の深さ寸法は梁上面に設けるエッチングレートの遅い犠牲層の幅とエッチング時間によって制御可能である。
【００４８】
さらにエッチングを続けると、基板裏面側からのエッチング面と基板表面側からのエッチング面が交差するＰ部のエッチングレートが梁上面のエッチングレートより速いため、最終的に梁は図７（ｄ）のようになる。
【００４９】
その後、流路形成層１２を溶出させることによって、インクジェット記録ヘッドが作製される。
【００５０】
（実施形態２）
実施形態１において、上述のように、インク供給口の貫通部に対応する犠牲層１７ａと梁形成部に対応する犠牲層１７ｂの厚さや材料を変えることによって、それぞれの犠牲層のエッチングレートを制御することができる。これに対して本実施形態では、梁形成部に対応する犠牲層１７ｂの形状によって、インク供給口の貫通部に対応する犠牲層１７ａと異なるエッチングレートを実現する方法について説明する。
【００５１】
以下に、犠牲層の形状について説明する。なお、犠牲層の形状以外は実施形態１と同様のため、説明は省略する。
【００５２】
図９は図８と同様にシリコン基板１と犠牲層１７のみを示している。図９では、梁形成部に対応する領域の犠牲層１７ｃを格子状に形成しているため、シリコン基板表面側からの＜１００＞面のエッチングが同一面で均一に進行しない。しかし、犠牲層を配置していない格子の間隔を小さくすることによって、犠牲層を介した四方からの横方向のエッチングによって格子部のシリコン基板が除去される。したがって、結果的に梁上面が基板表面より低く形成される。本実施形態では犠牲層をパターニングする工程が一度で完了するため、実施形態１と比較して工程が少ない。
【００５３】
なお、本実施例では支持部上面の犠牲層を格子状に除去しているが、このパターンに限定されることはなく、異方性エッチング時間内に横方向のエッチングによって除去可能な形状（例えばドット形状）であればよい。
【００５４】
（実施形態３）
図１０は本実施形態において実施形態１の図７に相当する製造工程を説明する図である。
【００５５】
本実施形態のシリコン基板１は、実施形態１の犠牲層１７のみを変更したものであり、その他の構成は実施形態１のものと同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態で作製される梁は、その上面がシリコン基板表面と同一面である点で、実施形態１及び４で作製される梁と異なる。梁上面をシリコン基板表面と同一面とするためには、図１０（ａ）のように、梁形成部に対応する基板上面に犠牲層を設けないことで形成可能となる。
【００５７】
本実施形態において、特に限定するものではないが、犠牲層を設けない幅は例えば約３００μｍとすることができる。この場合、特許文献５に記載の従来の製造方法と比較して、梁上面の幅を約１／３とすることができ、課題となっていたインク供給性を大幅に向上することが可能となる。
【００５８】
図１０（ｂ）は、実施形態１および実施形態２と同様にシリコン基板裏面側からの異方性エッチングがシリコン基板表面に到達した状態を示している。
【００５９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、さらにエッチングが進行すると、犠牲層１７がエッチングされるとともに、犠牲層１７の下部にあったシリコン基板がエッチングされる（図１０（ｃ）Ｓ部）。ここで、シリコン基板表面に配置された犠牲層が完全にエッチングされると梁上面の横方向へのエッチングレートが極端に低下するため、梁上面および梁下面の横方向へのエッチングよりもＳ部（図１０（ｃ））のエッチングが極端に進行する。
【００６０】
そして、図１０（ｄ）に示すように、シリコン基板表面側からのエッチング面Ｓ部がエッチングされる。
【００６１】
例えば特許文献４で提示されているようなオリフィスプレートにリブを設けた構成を採用することにより機械的強度を向上させることができるが、一方で、インク供給性が懸念される。そこで、本実施形態の製造方法によるインクジェット記録ヘッドでは、リブ構造を採用しつつも梁上面に対応する部分のリブを部分的に除去することによって、インク供給性の低下を防ぎつつ、機械的強度を向上させることができる。
【００６２】
（実施形態４）
本実施形態では、エッチングマスクと犠牲層を設け、シリコン基板を異方性エッチング処理して、インク供給口を形成するとともに、インク供給口の開口上面と開口下面との中間に菱形断面を有する梁を形成する方法である。
【００６３】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、インク供給口の開口上面と開口下面との中間に、伸方向の横断面が菱形であって、かつその全ての面がシリコン基板の結晶方位面が＜１１１＞で構成された梁を形成することができる。また、異方性エッチングのみによって梁を形成することができるため、工程数を削減でき、設備コストも抑制することが可能となる。
【００６４】
また、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、インクジェット記録ヘッドの変形が防止されてインク吐出口の位置ズレを防止でき、インクジェット記録ヘッド長尺に形成することができる。そのため、高精細かつ高速な記録を行うことが可能となる。また、製造工程における破損も防止されるため、製造歩留まりが向上する。また、本実施形態ではインク供給口の開口上面と開口下面との中間に梁が形成されるため、インク供給口の上面を完全に開口できる。そのため、インクのリフィル時間に関する問題を防止でき、また、吐出の周波特性も均一化でき、高速な記録を実現することができる。
【００６５】
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
図１１は、本実施形態によるインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。図１２は、図１１のインクジェット記録ヘッドの断面図であり、図１２（Ａ）は図１１Ｂ−Ｂ線における断面図を示し、図１２（Ｂ）は図１１Ａ−Ａ線における断面図を示している。
【００６７】
まず、本実施形態により製造されるインクジェット記録ヘッドの構成を図１１、図１２、図１４によって説明する。
【００６８】
図１１に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、シリコン単結晶＜１００＞からなるシリコン基板１と、複数のインク吐出口４を備え、シリコン基板１上に接着固定された被覆樹脂層６とを備えている。シリコン基板１には、インク供給口１０が形成されており、インク供給口１０の開口上面と開口下面との中間に梁２が形成されている。つまり、インク供給口１０の開口上面と下面に接しないように梁２が形成されている。シリコン基板１に形成された梁２とその周辺の構造について詳細に説明する。
【００６９】
インク供給口１０は、図１２に示すようにシリコン基板１を貫通する形状に形成されている。図示するように、シリコン基板１によって構成されているインク供給口１０の側面は、シリコン基板１の裏面側の開口部から結晶方位面＜１１１＞が露出する角度に形成される。よって、シリコン基板１の裏面側の開口部から表面側の開口部に連続する結晶方位面＜１１１＞が形成されている。
【００７０】
梁２は、シリコン基板１全体を補強するための構造体であり、図１２に示すように、断面が菱形に形成され、インク供給口１０の開口上面と開口下面との中間に形成されている。梁２の数は特に限定されるものではないが、図示するインクジェット記録ヘッドでは、１本の梁２が形成されている。梁２は、シリコン基板１を異方性エッチングすることにより形成され、シリコン基板面に対して平行な方向であって図面Ｙ方向に伸びるように形成されている。断面菱形の４つの面全てがインク供給口１０内に面しており、その結晶方位面は＜１１１＞となっている。図１２（Ｂ）に示すように、梁２の高さ寸法、すなわち、シリコン基板１の板厚方向（図面Ｚ方向）における梁２の寸法は、シリコン基板１の板厚よりも小さい値となっている。これにより、梁２の上方、下方ともにインク供給口１０の一部として形成され、シリコン基板１の表面側および裏面側ともに開口している。
【００７１】
以上説明した、本実施形態により製造されるインクジェット記録ヘッドは、インク供給口の開口上面と開口下面との中間にシリコン基板１の結晶方位面が＜１１１＞で構成された梁を有するため、特許文献６に開示されるものと同等の機械的強度が得られる。したがって、例えばインク供給口１０を長尺に形成した場合であっても、梁２によってシリコン基板１の変形が防止される。その結果、シリコン基板１の変形に伴うインク吐出口４の位置ズレも防止される。更に、インクと接する面が全て結晶方位面＜１１１＞であるので、アルカリ性のインクによるシリコン基板１の溶解を防ぐことができる。
【００７２】
また、梁２の高さ寸法は、機械的強度をより向上させる観点から、シリコン基板１の板厚（すなわち、インク供給口の高さ寸法）の１／２の寸法よりも大きいものであることが好ましい。
【００７３】
次に、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法についてより具体的に説明する。とくに、４面全てが結晶方位面＜１１１＞からなる梁を形成するための異方性エッチング処理について詳細に説明する。
【００７４】
まず、インク供給口１０および梁２を形成する異方性エッチングは、シリコン基板１の裏面に形成したエッチングマスクの開口部をエッチング開始面とし、結晶方位面＜１００＞のエッチングによりシリコン基板１の表面まで（犠牲層に達するまで）貫通させる。その際に、シリコン基板１の裏面にパターンＢに形成したエッチングマスク（図１４（Ｃ））によって、菱形の梁２の下部頂点ｂを挟む２つの面が結晶方位面＜１１１＞を形成する。なお、パターンＢの形状については、少なくとも、シリコン基板の裏面であって梁形成部の下側に相当する部分にエッチングマスクが残るようにパターニングされる。
【００７５】
次に、さらにエッチングを続け、犠牲層１７を溶解する。さらにエッチングを続けると犠牲層が溶解した部分からエッチング溶液が入り込み、シリコン基板の表面から異方性エッチングが進行し、前記梁２の上部頂点ａを挟む２つの面が結晶方位面＜１１１＞を形成する。ここで、犠牲層のパターンＡは、犠牲層に達するまで異方性エッチングを行った際のシリコン基板の開口部上面よりも梁形成部の上側に延在して形成されている（図１５（Ａ）参照）。また、前記シリコン基板の表面であって前記梁形成部の上側に相当する部分において、梁形成部の伸方向中央部上方を除く領域まで延在して形成されている（図１４（Ａ）参照）。
【００７６】
梁２において、上部頂点ａから下部頂点ｂまでの寸法、すなわち梁２の高さ寸法（図１２（Ｂ）参照）は、最大でシリコン基板１の板厚近くまで形成可能である。また、異方性エッチングにより形成する結晶方位面＜１１１＞は、一定の角度（５４．７度）で形成されることから、シリコン基板１の厚さ方向に長い菱形の形状となる。
【００７７】
ここで、梁２の上部頂点ａの位置は、異方性エッチング処理時間と犠牲層のパターン形状によって制御することができる。つまり、シリコン基板１の裏面から異方性エッチングを開始してからシリコン基板１の表面まで貫通したあとのエッチング時間と、図１４（Ａ）に示す犠牲層１７のパターンＡの幅の寸法２０によって規定することができる。例えば、エッチング時間が一定（固定）である場合は、犠牲層１７のパターンＡの幅の寸法２０によって規定し、犠牲層１７のパターンＡの幅の寸法２０が一定（固定）である場合は、シリコン基板１の表面に貫通したあとのエッチング時間によって制御することができる。ここで、パターンＡの幅の寸法は、例えば１２０〜６０μｍとすることができる。
【００７８】
また、梁２の下部頂点ｂの位置は、異方性エッチング処理時間とシリコン基板裏面のエッチングマスクのパターン形状によって制御することができる。つまり、異方性エッチング時間と図１４（Ｃ）に示すエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４で形成したパターンＢの幅の寸法２１によって制御することができる。例えば、エッチング時間が一定（固定）である場合は、エッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４のパターンＢの幅の寸法２１によって制御し、パターンＢの幅の寸法２１が一定（固定）である場合は、異方性エッチング時間によって制御することができる。ここで、パターンＢの幅の寸法は、例えば５〜５０○μｍとすることができる。
【００７９】
ただし、異方性エッチングのエッチング液であるアルカリ溶液の種類、濃度、液温度等の条件によって、各結晶方位面に対するエッチング速度、エッチング面の平滑性が異なることから、実験により適宜選択することが望ましい。とくに、上部頂点ａ、下部頂点ｂが形成できるように種々条件を選択することが望ましい。
【００８０】
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を、図１３〜図１５を参照しながら工程順に説明する。
【００８１】
図１３は、本実施形態の製造方法を説明するための工程断面図であり、各分図の左側が図１１のＢ−Ｂ断面図、右側がＡ−Ａ断面図である。図１４は、図１３（Ｂ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。図１５は、図１３（Ｆ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。
【００８２】
まず、図１３（Ａ）に示すように、半導体製造技術により、吐出エネルギー発生素子（例えば発熱抵抗素子）１１とこれを駆動させるための駆動素子（図示せず）をシリコン基板１に形成する。ついで、吐出エネルギー発生素子１１と外部制御機器との電気的取り出しを形成する。
【００８３】
シリコン基板１の表面に電気的取り出しを形成した際に、梁を形成する位置に犠牲層１７をパターンＡ（図１４（Ａ）参照）に形成した。
【００８４】
さらに、シリコン基板１の裏面に、後述する異方性エッチング工程で必要となる第１のエッチングマスク１８を形成した。第１のエッチングマスク１８としては、半導体製造工程における酸化工程で形成される酸化膜やプラズマＣＶＤ等によるＳｉＮ膜が望ましい。また、第１のエッチングマスク１８としては酸化膜やＳｉＮ膜に制限されるものではなく、異方性エッチング液に耐え得る材料であれば、特に限定するものではない。製造方法も特に限定するものではない。
【００８５】
次に、図１３（Ｂ）に示すように、シリコン基板１に、被覆樹脂層６とシリコン基板１との密着性を向上させるための密着向上層１３を形成する。また、後述の異方性エッチングで必要となる第１のエッチングマスク１８のパターニングマスクとなる第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４をフォトリソグラフィー技術により形成した。第２のエッチングマスク１４としては、熱可塑性樹脂に制限されるものではなく、異方性エッチング液に耐え得る材料であればとくに限定するものではない。
【００８６】
次に、図１３（Ｃ）に示すように、インク流路５となる流路形成層１２を、溶解可能な樹脂を用いてフォトリソグラフィー技術により形成する。例えば、ポジ型フォトレジストＰＭＥＲ−ＡＲ９００（商品名、東京応化社製）を用い、所望の膜厚のパターンに流路形成層１２を形成することができる。
【００８７】
次に、図１３（Ｄ）に示すように、前の工程で形成された流路形成層１２の上に、これを被覆するように被覆樹脂層６をフォトリソグラフィー技術により形成し、被覆樹脂層６にインク吐出口４を形成した。被覆樹脂層としては、例えば、感光性エポキシ樹脂や感光性アクリル樹脂等を挙げることができる。
【００８８】
なお、この被覆樹脂層６は、常にインクと接触するため、以下の点を考慮して、選択することが望ましい。（１）被覆樹脂層がインクと接触したとき、その被覆樹脂層より不純物がインクに溶出しない。（２）被覆樹脂層とシリコン基板との密着性がよく、経時変化により剥がれが生じない。これらの（１）及び（２）を考慮して被覆樹脂層を選択すると、被覆樹脂層としては光反応によるカチオン重合化合物が適している。
【００８９】
次に、図１３（Ｅ）に示すように、流路形成層１２と被覆樹脂層６等が形成されている前記シリコン基板１の表面及び側面をスピンコート等により保護材１６で覆う。そして、このシリコン基板１の裏面に形成した第１のエッチングマスク（例えば酸化膜）１８を、第２のエッチングマスク材（例えば熱可塑性樹脂）１４をマスクとして異方性エッチングの開始面となるシリコン基板をエッチングにより露出させる。
【００９０】
次に、図１３（Ｆ）に示すように、アルカリ溶液を用いて異方性エッチングを行い、インク供給口１０とインク供給口の開口上面と開口裏面との中間に梁２を形成する。その後に、異方性エッチングの保護材１６を除去する。アルカリ溶液としては、実施形態５で例示したものが使用できるが、濃度や処理温度等の条件により、エッチング速度、エッチング面の平滑性が異なることから、それらを考慮して適宜選択することが望ましい。
【００９１】
次に、図１３（Ｇ）に示すように、シリコン基板１の裏面の第１のエッチングマスク（例えば酸化膜）１８のマスクであった第２のエッチングマスク材（例えば熱可塑性樹脂）を除去する。その後、流路形成層１４を溶解除去し、インク流路５を形成する。
【００９２】
以下に、異方性エッチング処理の具体例について説明する。
【００９３】
本具体例は、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％溶液を用い、エッチング液温度８０℃にて実験し、その実験で得られた結果を考慮して、図１４（Ａ）に示すパターンＡの幅寸法を８μｍ、図１４（Ｃ）に示すパターンＢの開口部幅寸法を１６０μｍに形成し、所定の時間、異方性エッチングを行った。その結果、各エッチング速度には以下の関係があることが分かった。
（１）結晶方位面＜１００＞のエッチング速度：Ｘμｍ／ｍｉｎ
（２）結晶方位面＜１１１＞のエッチング速度：０．１３Ｘμｍ／ｍｉｎ
（３）２つの辺が結晶方位面＜１１１＞で構成される頂点のエッチング速度：２Ｘμｍ／ｍｉｎ
（４）２つの辺が結晶方位面＜１００＞と、＜１１１＞で構成される頂点を有する＜１００＞のエッチング速度：８Ｘμｍ／ｍｉｎ
図１５は、図１３（Ｆ）の詳細を説明するための図である。
【００９４】
図１５（Ａ）は、シリコン基板１の裏面より異方性エッチングを開始し、シリコン基板１の表面に貫通し、犠牲層１７の一部が露出した時点の状態を示したものである。この時点では、梁２の下部頂点ｂは形成されていない状態である。
【００９５】
図１５（Ｂ）は、シリコン基板１の異方性エッチングが完了した状態を示したものである。梁２の上部頂点ａ及び梁２の下部頂点ｂはいづれも異方性エッチング完了前に形成される。形成後所定の異方性エッチングを施すようにパターンＡおよびパターンＢの寸法を設定することができる。なお、図１５において、具体例としてパターンＡの幅の寸法は８μｍである。
【００９６】
それぞれのパターンＡ及びパターンＢの形状・寸法によって梁２の上部頂点ａ及び下部頂点ｂの位置を制御することができる。本具体例では、図１５（Ｃ）に示すように、梁２の高さ寸法は約４８０μｍである。なお、シリコン基板の厚さは６２５μｍであった。
【００９７】
（実施形態５）
図１６０に本実施形態において製造するインクジェット記録ヘッドの平面図及び断面図を示す。また、図１７は、図４のＢ−Ｂにおける断面図であって、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造工程を表す工程図である。
【００９８】
図１６０において、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子１１が所定のピッチで２列並んで形成されたシリコン基板１を有している。シリコン基板には、ＳｉＯ2膜をマスクとしてＳｉの異方性エッチングによって形成されたインク供給口（液体供給口）１０が吐出エネルギー発生素子１１の２つの列の間に開口されている。シリコン基板１上には、主に被覆樹脂層からなるオリフィスプレート７によって、各吐出エネルギー発生素子１１の上方に開口するインク吐出口（液体吐出口）４と、インク供給口１０に連通するインク流路が形成されている。このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１０が形成された面が被記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１０を介してインク流路内に充填されたインク（液体）を吐出エネルギー発生素子１１が発生する圧力によって吐出させ、被記録媒体に付着させる。
【００９９】
このインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、このインクジェット記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。尚、本発明において「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
【０１００】
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。ここでは図１６のインクジェット記録ヘッドを作製するための工程を図１７により説明する。
【０１０１】
図１７（Ａ）〜（Ｆ）は、図１６のＢ−Ｂ線における断面図であり、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法について、基本的な製造工程を示す断面工程図である。
【０１０２】
図１７（Ａ）において、シリコン基板１上には、発熱抵抗体等の吐出エネルギー発生素子１１が複数個配置されている。また、シリコン基板１の裏面には例えばＳｉＯ2膜等の第１のエッチングマスク１８で全面覆われている。また、シリコン基板１の結晶方位は１００である。そして、後工程における異方性エッチングによってインク供給口１０及び梁２を形成する時にその表面の寸法を精度良く加工するために、犠牲層１７が基板１に設けてある。吐出エネルギー発生素子１１の配線や駆動するための半導体素子は不図示である。この犠牲層に用いる材料として、シリコン基板の異方性エッチングに用いるアルカリ溶液にて等方性エッチングできる材料であり、かつ薄膜形成できる材料であれば、半導体、絶縁体、金属等さまざまな材料が利用可能である。例えば、ポリシリコンやアルミで形成される。また、アルカリ溶液に対してシリコン基板よりエッチング速度の速い材料であるアルミ、アルミシリコン、アルミ銅又はアルミシリコン銅などが好ましい。この犠牲層を設けることで、犠牲層がエッチング溶液でエッチングされる際に、その犠牲層の下部のシリコン基板が同時にエッチングされるようになる。すなわち、犠牲層のパターンによりインク供給口の大きさを制御することが可能となる。そして、吐出エネルギー発生素子１１及び犠牲層１７の上に、保護膜３が形成されている。この保護膜３は、異方性エッチングの際のエッチングストップ層の役割を果たす。
【０１０３】
まず、図１７（Ｂ）に示すように、図１７（Ａ）の状態に対して、シリコン基板１の表面に例えば熱可塑性樹脂等をスピンコート等により塗布し、ベークにより硬化させ、密着樹脂層１３を形成する。この密着樹脂層１３は、前記保護膜３と後工程で形成される被覆樹脂層６との密着性を向上させるために設けられる。
【０１０４】
また、シリコン基板の裏面に例えば熱可塑性樹脂等をスピンコート等により塗布し、ベークにより硬化させ、第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４を形成する。この第２のエッチングマスク１４は、後工程における異方性エッチング処理を行う際に第１のエッチングマスクと同様にマスクとして使用するために形成するものである。
【０１０５】
また、シリコン基板表面の密着樹脂層１３をパターニングするため、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像する。そして、ドライエッチング等により密着樹脂層１３をパターニングした後、ポジ型レジストを剥離する。
【０１０６】
また、シリコン基板裏面の第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４に、スピンコート等によりポジ型レジストを塗布する。そして、所定のマスクで露光、現像し、ドライエッチング等によりパターニングし、第２のエッチングマスク１４を後工程における異方性エッチング処理によりインク供給口１０と梁２を形成するための所定のパターン形状にパターニングする。その後、ポジ型レジストを剥離する。なお、この裏面をパターニングする時に表面を保護して行ってもよい。また、この際、第２のエッチングマスク１４は、図１７（Ｂ’）に示す下面図ように、少なくとも、シリコン基板１の裏面であって少なくとも前記梁形成部に相当する領域下を除いて、前記インク供給口を形成する開口部を形成するようにパターニングされる。なお、梁形成部とは、梁が形成されるシリコン基板部分のことを指す。
【０１０７】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、表面にノズル流路となる流路形成層１２をポジ型レジストで形成し、パターニングする。該ポジ型レジストとしては、例えばＯＤＵＲ（商品名、東京応化製）を用いることができる。
【０１０８】
次に、図１７（Ｄ）に示すように、被覆樹脂層６（例えばエポキシ樹脂と光重合開始剤を成分とする）をスピンコート等により塗布する。被覆感光性樹脂層６上にはドライフィルムのラミネート等を用いて撥水層１５を形成する。インク吐出口４は、被覆感光性樹脂層６を紫外線やＤｅｅｐＵＶ等による露光、現像を行ってパターニングし形成する。
【０１０９】
次に、図１７（Ｅ）に示すように、流路形成層１２や被覆樹脂層６等がパターン形成されている前記シリコン基板１の表面及び側面を、スピンコート等により保護材１６で覆う。保護材１６は、後工程における異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料であるため、異方性エッチングによる撥水層１５等の劣化防止を可能とする。
【０１１０】
シリコン基板１の裏面の第１のエッチングマスク１８は第２のエッチングマスク１４をマスクとしてエッチングによりパターニングされ、異方性エッチングのエッチング開始面となるシリコン基板の裏面が露出される。
【０１１１】
次に、図１７（Ｆ）に示すように、異方性エッチングによりシリコン基板１にインク供給口１０と梁２を設ける。異方性エッチングとしては、例えばＴＭＡＨ等の強アルカリ溶液による化学的なエッチングを用いることができる。そして、シリコン基板１の結晶方位が１００であるため、裏面から異方性エッチングを行っていくと、図１７（Ｆ）に示すように、エッチング面が表面の犠牲層１７に到達する。犠牲層１７は等方的にエッチングされ、犠牲層１７が除去された部分に侵入したアルカリ溶液によりシリコン基板１の上面側からもエッチングが進むことにより、インク供給口の開口上面８と開口下面９の間に梁２が形成される。異方性エッチングに用いるアルカリ溶液としては、例えば、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液、ＫＯＨ水溶液、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）溶液、ヒドラジン溶液等を用いることができる。
【０１１２】
次に、第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）１４、第１のエッチングマスク（例えばＳｉＯ2膜）１８及び保護材１６を除去する。また、流路形成層１２をインク供給口から溶出させることにより、インク流路および発泡室を形成する。流路形成層１２の除去は、ＤｅｅｐＵＶ光による前面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよい。また、必要に応じて、現像において超音波浸漬を利用することができる。
【０１１３】
そして、ノズル部が形成されたシリコン基板１をダイシングソー等により切断分離し、チップ化し、吐出エネルギー発生素子１１を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給の為のチップタンク部材を接続して、インクジェット記録ヘッドを完成させる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】インクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＣ―Ｃ線における断面図である。
【図３】特許文献６に開示されるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図４】実施形態１の製造方法により作製されるインクジェット記録ヘッドの概略図である。
【図５】実施形態１におけるインク供給口の断面部分の製造工程を説明する工程図である。
【図６】図４（ｃ）に示す梁の断面部分における製造工程を詳細に説明する工程図である。
【図７】図４（ｄ）に至る異方性エッチング工程を表した工程図である。
【図８】実施形態１における具体的な犠牲層の形状を表す斜視図である。
【図９】犠牲層の形状の一例を表す斜視図である。
【図１０】実施形態３において実施形態１の図７に相当する製造工程を説明する図である。
【図１１】実施形態４の製造方法によるインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図１２】（Ａ）図１１のインクジェット記録ヘッドにおけるＢ−Ｂ線における断面図である。（Ｂ）図１１のインクジェット記録ヘッドにおけるＡ−Ａ線における断面図である。
【図１３】実施形態４における製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１４】図１３（Ｂ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。
【図１５】図１３（Ｆ）の工程を詳細に説明するための概略断面図である。
【図１６】実施形態５に製造方法により作製するインクジェット記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図１７】実施形態５のインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する工程図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ シリコン基板
２ 梁
３ 保護膜
４ インク吐出口
５ インク流路
６ 被覆樹脂層
７ オリフィスプレート
８ インク供給口開口上面
９ インク供給口開口下面
１０ インク供給口
１１ 吐出エネルギー発生素子
１２ 流路形成層
１３ 密着樹脂層
１４ 第２のエッチングマスク（例えば熱可塑性樹脂）
１５ 撥水層
１６ 保護材
１７ 犠牲層
１７ａ 犠牲層
１７ｂ 犠牲層
１８ 第１のエッチングマスク（例えばＳｉＯ2膜）
１９ エッチングマスク
２０ パターンＡの幅の寸法
２１ パターンＢの幅の寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するインク吐出口と、前記インクを吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を有し、かつ前記インク吐出口に連通するインク流路と、該インク流路に連通し、かつシリコン基板に形成されるインク供給口と、前記シリコン基板材料で構成され、かつ前記インク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）少なくとも前記シリコン基板の表面であって前記インク供給口の形成部の上側に、アルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る犠牲層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記シリコン基板の裏面であって前記梁の形成部の下側にエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板を前記アルカリ溶液により異方性エッチングし、前記犠牲層を露出させる工程と、
（４）前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ、前記犠牲層の除去された表面側を含めて前記シリコン基板をさらに異方性エッチングする工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の上方の少なくとも一部に延在して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の伸方向中央部上方を除く領域まで延在して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の伸方向中央部上方を覆う領域まで延在して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の伸方向中央部に向かってエッチング速度が遅くなるように形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記犠牲層のエッチング速度の遅くなる領域は、該犠牲層の膜厚を他の領域よりも薄くした領域であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記犠牲層のエッチング速度の遅くなる領域は、格子状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記工程（１）で犠牲層を形成した後、該犠牲層を覆うエッチングストップ層を形成する工程を有する請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記シリコン基板のエッチング開始面の結晶方位が（１００）であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングマスクにおいて、前記梁の形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍以上の幅に形成し、インク吐出口開口下面に前記梁の下面を位置させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記エッチングマスクにおいて、前記梁の形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍未満の幅に形成し、インク吐出口開口下面より上方に前記梁の下面を位置させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１】
インクを吐出するインク吐出口と、前記インクを吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を有し、かつ前記インク吐出口に連通するインク流路と、該インク流路に連通し、かつシリコン基板に形成されるインク供給口と、前記シリコン基板材料で構成され、かつ前記インク供給口の相対する長辺間をつなぐように形成された梁と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）少なくとも前記シリコン基板の表面であって前記インク供給口の形成部の上側に、アルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る犠牲層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記シリコン基板の裏面であって前記梁の形成部の下側にエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記エッチングマスクをマスクとして前記シリコン基板を前記アルカリ溶液により異方性エッチングし、前記犠牲層を露出させる工程と、
（４）前記犠牲層を前記アルカリ溶液によりエッチングしつつ、前記犠牲層の除去された表面側を含めて前記シリコン基板をさらに異方性エッチングする工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の上方の少なくとも一部に延在して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の伸方向中央部上方を除く領域まで延在して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の伸方向中央部上方を覆う領域まで延在して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記犠牲層は、前記梁の形成部の伸方向中央部に向かってエッチング速度が遅くなるように形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記犠牲層のエッチング速度の遅くなる領域は、該犠牲層の膜厚を他の領域よりも薄くした領域であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記犠牲層のエッチング速度の遅くなる領域は、格子状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記工程（１）で犠牲層を形成した後、該犠牲層を覆うエッチングストップ層を形成する工程を有する請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記シリコン基板のエッチング開始面の結晶方位が（１００）であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングマスクにおいて、前記梁の形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍以上の幅に形成し、インク吐出口開口下面に前記梁の下面を位置させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記エッチングマスクにおいて、前記梁の形成部下の伸方向に直交する幅を、シリコン基板の横方向のエッチング量の２倍未満の幅に形成し、インク吐出口開口下面より上方に前記梁の下面を位置させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１４２９７２（Ｐ２０１０−１４２９７２Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９７２０（Ｐ２００８−３１９７２０）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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