液体吐出ヘッド及びその製造方法
【課題】本発明の目的は、インク供給口等の供給口内に、カバレッジ性に優れかつ容易に製造可能な液体吐出ヘッドを提要することを目的とする。。
【解決手段】本発明は、液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、前記供給口の壁面に、前記流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【解決手段】本発明は、液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、前記供給口の壁面に、前記流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されたインクジェットプリント法は、液滴吐出の原動力である熱エネルギーを液体に作用させて液体を吐出する方法である。すなわち、このインクジェットプリント法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が加熱による気化に伴って気泡を発生し、この気泡の成長に伴う膨張カにより吐出口から液滴がプリント媒体に噴射される。この液滴により、文字やイメージなどの所定の画像情報がプリント媒体にプリントされる。この方法に用いられるプリントヘッドは、例えば以下の構成を備えている。
（１）液体を吐出するための吐出口
（２）吐出口に連通して噴射するための液体が供給される液室
（３）吐出エネルギー発生素子によって発生する熱を蓄熱するための蓄熱層
（４）液滴を吐出口から噴射させるための熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子
（５）吐出エネルギー発生素子を液体から保護するパッシベイション層
また、特許文献２には、上述の液室に連通してこの液室に液体を供給するためのインク供給口を異方性エッチングにより形成する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、犠牲層を用いてインク供給口を高精度に形成する方法が開示されている。さらにまた、特許文献４にはこの犠牲層を形成する工程を簡略化する方法が開示されている。
【０００３】
上述の文献に記載されるようなインク供給口を形成する手法では、＜１００＞の面方位を有するＳｉ基板のアルカリ溶液による結晶異方性エッチングが用いられている。これは、面方位によるアルカリ溶液に対する溶解速度差を利用したもので、具体的には、溶解速度の極めて遅い＜１１１＞面を残すような形態でエッチングが進行する。
【０００４】
ここで、結晶異方性エッチングにより形成されたインク供給口は、剥き出しになったシリコン面に直接インクが触れる構造となっている。近年、インクジェットプリンタの印字品位向上に伴い、インクには様々な濃度やｐＨ７以上の強アルカリ性の材料が使用されるようになり、シリコン部に接したインクがシリコンを溶解してしまう場合がある。そこで、インクと直接触れるインク供給口を、耐インク性の部材で保護することが望まれており、例えば特許文献５では、インク供給口とインク流路の一部分に無機膜を成膜することによって保護層を形成する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平０９−０１１４７９号公報
【特許文献３】特開平１０−１８１０３２号公報
【特許文献４】特開２００５−０３５２８１号公報
【特許文献５】特開２００６−３１５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献５に記載の手法では、インク供給口に無機膜をスパッタ法で成膜するためにカバレッジ性に乏しい場合がある。また、成膜装置などの大掛かりな設備や工程が必要となるため、コストアップしてしまう場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、インク供給口等の供給口内に、カバレッジ性に優れかつ容易に製造可能な液体吐出ヘッドを提要することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、
前記供給口の壁面に、前記流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【０００９】
また、本発明は、
液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、
前記液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口とを含むシリコン基板と、を少なくとも有し、
前記流路形成部材は、少なくとも、前記液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、前記シリコン基板と前記被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、から構成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ａ）表面に前記吐出エネルギー発生素子と、前記供給口の開口寸法を制御するための犠牲層と、前記エネルギー発生素子と前記犠牲層の前記シリコン基板と反対側にパッシベイション層と、を有するシリコン基板を用意する工程と、
（ｂ）ドライエッチングを用いて前記パッシベイション層に前記犠牲層の側面に沿って溝を形成する工程と、
（ｃ）前記溝に、前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第１の有機樹脂を充填する工程と、
（ｄ）前記パッシベイション層の上に前記密着樹脂層を形成する工程と、
（ｅ）前記シリコン基板の前記流路形成部材が配置される面と反対側の面に前記供給口を形成するためのエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｆ）少なくとも前記第１の有機樹脂の上に前記液流路の型材となる流路型部材を形成する工程と、
（ｇ）少なくとも前記密着樹脂層及び前記流路型部材の上に前記被覆樹脂層を形成する工程と、
（ｈ）前記エッチングマスク層を用いて、被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチング処理し、前記供給口を形成する工程と、
（ｉ）前記結晶異方性エッチングにより、エッチングストップ層を兼ねている前記パッシベイション層まで開口された前記供給口の壁面に前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第２の有機樹脂を形成する工程と、
（ｊ）前記パッシベイション層のうち前記供給口に露出する部分を除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、流路形成部材を構成する部材と同一の材料を用いるため、容易に保護膜を形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における実施形態を示す模式的な斜視図及び垂直断面図である。
【図２】本発明における実施形態を示す模式的な垂直断面図である。
【図３】本発明における実施形態を示す模式的な斜視図である。
【図４】本実施形態の製造方法を説明するための斜視又は断面工程図である。
【図５】本実施形態の製造方法を説明するための斜視又は断面工程図である。
【図６】本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図である。
【図７】実施例３の製造方法を示すための模式的断面図及び拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する。
【００１３】
また、本発明に係る液体吐出ヘッドは、供給口の壁面に、流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されている。
【００１４】
流路形成部材は、液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、シリコン基板と被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、を含む。したがって、保護膜は被覆樹脂層又は被覆樹脂層の材料と同一の材料を用いて形成される。
【００１５】
被覆樹脂層としては、例えば、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂などを用いることができ、光反応によるカチオン重合性化合物を用いることが好ましい。また、流路形成部材の材料としては、用いる液体の種類および特性によって耐久性などが大きく左右されるので、用いるインク等の液体によって適当な化合物を選択することができる。
【００１６】
密着樹脂層としては、例えば、ポリアミド樹脂を用いることができる。
【００１７】
液流路の壁面を構成する被覆樹脂層は、一般的に液流路を流れる液体に対して耐性を有する材料で形成される。つまり、インク流路の壁面を構成する被覆樹脂層と同じ材料で供給口の保護膜を形成することにより、供給口の壁面を有効に保護することができる。また、密着樹脂層に用いられるポリアミド樹脂も一般的に液体に対する耐性が高く、耐インク性に優れる材料である。
【００１８】
また、保護膜は、供給口の壁面に加えて液流路の底部にも形成されていることが好ましい。液流路の底部に設ける保護膜は、密着樹脂層と同じ材料で形勢されていることが好ましい。密着樹脂層と同じ材料で形成することにより、密着樹脂層と同時にパターニング形成することができ、製造工程の観点から有利であるためである。
【００１９】
また、液流路の底部に形成される部分の保護膜及び前記密着樹脂層は、凹凸形状を有することが好ましい。凹凸形状を有することにより、インク等の液体との濡れ性を向上でき、さらに、シリコン基板と被覆樹脂層との密着性も向上することができるためである。とくにこの場合、保護膜と密着樹脂層とが同じ材料であれば、フォトリソ法等を用いて凹凸形状を同時に付与することができる。
【００２０】
凹凸形状は密着樹脂層を例えばハーフエッチングを用いて形成することができる。凹凸形状の深さは例えば１．０〜１．５μｍである。凹凸形状の水平断面の形状は上例えば円形状や多角形状とすることができる。凹凸形状の寸法は、一辺５μｍ程度とすることができる。また、凹凸形状は濡れ性や密着性を向上するために出来るだけ多くの凹凸を形成することが好ましい。
【００２１】
以下、液体吐出ヘッドの実施形態について説明する。また、以下の説明では、本発明の適用例として、インクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明する場合があるが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドにも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの模式的斜視図である。図２は、本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの模式的断面図である。図３は、本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式的な斜視段面図である。
【００２３】
このインクジェット記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子３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と、該シリコン基板の上側に配置された流路形成部材と、を有している。流路形成部材は、インクを吐出するためのインク吐出口１４と、該インク吐出口１４にインクを供給するためのインク流路１８とを構成する。シリコン基板１にはインク流路１８にインクを供給するためのインク供給口１６が設けられている。
【００２４】
シリコン基板１は、吐出エネルギー発生素子３が形成される面側に該エネルギー発生素子３を保護するためのパッシベーション膜４を有する。流路形成部材は、少なくとも、インク流路１８の壁面を構成する被覆樹脂層１１と、シリコン基板と被覆樹脂層１１との間に配置される密着樹脂層７と、を含んで構成される。なお、パッシベーション膜４はインク供給口を結晶異方性エッチングで形成する際に、エッチングのストップさせる機能も有するため、以下ではエッチングストップ層とも称す。
【００２５】
シリコン基板と被覆樹脂層１１との密着性を向上させるために用いられる密着樹脂層７は例えばポリアミド樹脂を用いることができる。
【００２６】
被覆樹脂層１１は、インク流路１８と、吐出エネルギー発生素子３の上方に開口するインク吐出口１４を構成している。
【００２７】
シリコン基板１の流路形成部材１０２と反対の面にはシリコン酸化膜６が形成されている。インク供給口１６はこのシリコン酸化膜６をマスクとしてＳｉの結晶異方性エッチングによって形成されることができる。
【００２８】
インク供給口１６は、吐出エネルギー発生素子３の２つの列の間に開口されている。また、インク供給口１６の壁面は、流路形成部材１０２を構成する部材と同じ材料である有機樹脂からなる保護膜９が形成されている。つまり、インク供給口１６の壁面は、被覆樹脂層１１又は密着樹脂層７の材料と同じ有機樹脂を用いて被覆されている。この構成とすることにより、耐インク性をインク供給口に付与することができる。また、有機樹脂はカバレッジ性に優れるため、有効に供給口壁面を保護することができる。また、同じ材料を用いることにより、工程数を削減できる。
【００２９】
このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１６を介してインク流路１８内に充填されたインク（液体）に、吐出エネルギー発生素子３で発生する圧力を加えることによって、インク吐出口１４からインク液滴を吐出させる。この吐出したインク液滴を被記録媒体に付着させることにより記録を行うことができる。
【００３０】
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等の装置、更に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。なお、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。
【００３１】
以下、本発明によるインクジェット基板の製造方法に係る実施形態を図４及び５を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき技術にも応用することができる。
【００３２】
図４及び５は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための断面概略図又は斜視模式図である。
【００３３】
図４（Ａ）は使用するシリコン基板の斜視模式図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の点線ＡＡにおける垂直断面図である。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３が複数個配置されている。また、シリコン基板１の裏面はシリコン酸化膜６で覆われている。また、シリコン基板１の上には、アルカリ性の溶液によってインク供給口を形成する際に必要となる犠牲層２が設けられている。また、シリコン基板１、吐出エネルギー発生素子３及び犠牲層２の上には、エッチングストップ層（パッシベイション層）４が設けられている。なお、吐出エネルギー発生素子を構成するヒーターの配線やそのヒーターを駆動するための回路、又は蓄熱層等は不図示である。パッシベイション層は、エネルギー発生素子と犠牲層のシリコン基板と反対側に形成される。
【００３４】
犠牲層２は、アルカリ溶液でエッチングが可能な材料で形成され、例えば、ポリＳｉやエッチング速度の速いアルミ、アルミＳｉ、アルミ銅、アルミＳｉ銅などで形成される。犠牲層を設けておくことにより、供給口の開口寸法を制御して形成することができる。
【００３５】
エッチングストップ層４は、異方性エッチング時に犠牲層が露出した後、アルカリ溶液でのエッチングが進行しない若しくは進行し難い材料で構成される。例えば、ヒーターの裏面側に位置し蓄熱層として用いることもできる酸化珪素や、ヒーターの上層に位置し保護膜として用いることもできる窒化珪素等が挙げられる。
【００３６】
次に、図４（Ｃ）に示すように、シリコン基板１上の犠牲層２の側面に沿った形状でエッチングストップ層４に溝５を形成する。
【００３７】
溝５は、例えば、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像し、エッチングストップ層４をドライエッチング等によりパターニングすることが挙げられる。マスクとして用いたポジ型レジストは剥離する。溝５はシリコン基板１が露出されるように形成する。
【００３８】
次に、図４（Ｄ）に示すように、シリコン基板１に被覆樹脂材料と同じ有機樹脂をスピンコート法等を用いて塗布し、エッチングストップ層４に形成した溝５内に第１の有機樹脂を充填する。そして、紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等による露光、現像を行って、形成されるインク供給口とインク流路との境界部分の周辺に配置されるように第１の有機樹脂をパターニングし、保護膜９の上部を構成する上部保護膜９’を形成する。
【００３９】
また、シリコン基板の表面（図で上側の面）と裏面（図で下側の面）に、それぞれ密着樹脂層７及びエッチングマスク層８を形成する。
【００４０】
密着樹脂層７は、例えばポリアミド樹脂等の樹脂材料を塗布し、ベークにより硬化させることにより形成することができる。また、密着樹脂層７は、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像してマスクを形成した後、ドライエッチング等によりパターニングすることで形成できる。エッチングマスク層８も同様に形成することができる。エッチングマスク層は、シリコン基板の前記流路形成部材が配置される面と反対側の面に形成される。
【００４１】
次に、図４（Ｅ）に示すように、シリコン基板１の表面側にインク流路の型となる流路型部材１０を形成する。流路型部材１０は、例えばポジ型レジストをパターニングすることにより形成することができる。
【００４２】
次に、図５（Ｆ）に示すように、流路型部材１０及び密着樹脂層７の上に被覆樹脂層１１及び撥液層１３を形成する。なお、図５（Ｇ）は、図４（Ｅ）の状態における斜視模式図である。
【００４３】
被覆樹脂層１１及び撥液層１３は、例えば以下の方法で形成することができる。まず、スピンコート等によりシリコン基板１の表面側に被覆樹脂材料を配置し、さらにその上に撥液材をドライフィルムのラミネート等により形成する。そして、被覆樹脂層１１及び撥液層１３を紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等による露光、現像を行ってパターニングし、インク吐出口１４を形成する。また、撥液材としては例えば撥水材を用いることができる。
【００４４】
次に、図５（Ｈ）に示すように、シリコン基板１の側面や被覆樹脂層１１、流路型部材１０等を保護する保護材１５をスピンコート等によって形成する。
【００４５】
次に、図５（Ｉ）に示すように、シリコン酸化膜６をエッチングしてエッチング開始面となるＳｉ面を露出した後、結晶異方性エッチング処理を行い、インク供給口１６を形成する。結晶異方性エッチング処理により、被エッチング面が犠牲層に到達して犠牲層が除去される。
【００４６】
より具体的には、まず、エッチングマスク層８をマスクとして、その開口部にあるシリコン基板１の裏面のシリコン酸化膜６を除去する。その後、ＴＭＡＨを異方性エッチング液として用い、Ｓｉ基板の裏面からエッチングを行ってインク供給口１６を形成する。
【００４７】
この際、裏面からのエッチングがＳｉ基板を貫通して犠牲層を除去した後、エッチングストップ層４に形成した溝５に充填した有機樹脂からなる上部保護膜９’が露出されるまでシリコンを後退させる。
【００４８】
次に、図５（Ｊ）で示すように、被覆樹脂材料と同じ有機樹脂をスピンコート法等を用いてインク供給口１６の壁面を含む領域に第２の有機樹脂を裏面より塗布する。そして、紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等による露光、現像を行って、第２の有機樹脂がインク供給口１６の壁面に残るようにパターニングし、インク供給口１６の側面を保護する側面保護膜９’’を形成する。より具体的には、犠牲層があった部分とエッチングマスク層上の有機樹脂を除去し、インク供給口の側面に露出するシリコンを保護する膜を形成する。なお、本実施形態では、上部保護膜９’及び側面保護膜９’’からなる保護膜が形成される。
【００４９】
次に、図５（Ｋ）に示すように、エッチングマスク層８及びインク供給口１６のインク流路側の開口部に存在する部分のエッチングストップ層４をドライエッチングにて除去する。
【００５０】
また、保護材１５を除去する。さらに、流路型部材１０をインク供給口１６から溶出させることにより、インク流路１８を形成する。
【００５１】
その後、インク流路等が形成された基板をダイシングソー等により切断分離し、チップ化する。また、吐出エネルギー発生素子３を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのチップタンク部材を接続することで、インクジェット記録ヘッドを完成させることができる。
【００５２】
また、以上の製造方法の説明では、インク供給口の壁面を被覆樹脂材料と同じ有機樹脂を用いて塗布して保護したが、密着樹脂材料と同じ有機樹脂を用いてインク供給口の壁面を保護することもできる。
【００５３】
また、本実施形態で例として説明した製造方法は、インク流路とインク供給口とが繋がる部分の角部に保護膜を形成する方法として好ましく採用することができる。
【００５４】
（実施例１）
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５５】
まず、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数の吐出エネルギー発生素子３、犠牲層２及びエッチングストップ層４が上側に形成されたシリコン基板１を用意した。より具体的には、吐出エネルギー発生素子３（材質：ＴａＳｉＮ）とドライバーやロジック回路（不図示）が複数配置され、流路の形成部位に蓄熱層（不図示）及びエッチングストップ層（ＳｉＮ）４を有するシリコン基板１を用意した。また、シリコン基板１の上にはインク供給口の上部開口を精密に形成するための犠牲層２が設けられている（図４（Ａ）及び（Ｂ））。
【００５６】
次に、シリコン基板１の上にポジ型レジストである東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いて基板１上の犠牲層２の側面に沿った形状でｉｈｇ線の投影露光装置にて５μｍ幅に一括露光した。そして、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像し、剥き出しになったシリコン基板１上のエッチングストップ層部分をケミカルドライエッチングにて除去した。そして、ローム社製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去した（図４（Ｃ））。
【００５７】
次に、シリコン基板１に流路形成部材を構成する被覆樹脂層１１の材料であるネガ型の感光性樹脂をスピンコートにより２μｍ厚で塗布し、犠牲層２の側面に沿って形成した溝５内に充填した。
【００５８】
続いて、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて露光し、キシレン６０％とＭＩＢＫ４０％の混合液で現像を行い、溝５に充填した感光性樹脂を残すようにパターニングし、上部保護膜９’を形成した。
【００５９】
次に、シリコン基板１の表面側（上側）と裏面側（下側）に、密着樹脂層７及びエッチングマスク層８を形成した。より具体的には、まず、密着樹脂層７及びエッチングマスク層８の材料であるポリアミド樹脂をスピンコートにて２μｍ厚に塗布し、オーブン炉にて１００℃／３０ｍｉｎ＋２５０℃／６０ｍｉｎベークし、ポリアミド樹脂を硬化させた。そして、シリコン基板１の表面側と裏面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布し、裏面にフォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて一括露光した。次に、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像し、剥き出しになったポリアミド樹脂をケミカルドライエッチングにて除去し、ローム社製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去した。さらに、シリコン基板１の表面側と裏面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布し、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光した。東京応化製ＮＭＤ−３にて現像して剥き出しになったポリアミド樹脂をＲＩＥ方式にてドライエッチングして、ローム社製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去した（図４（Ｄ））。
【００６０】
次に、シリコン基板１の表面側に流路型部材１０を形成した。より具体的には、流路型部材１０の材料であるポジ型の東京応化社製ＯＤＵＲ（商品名）をスピンコートにより１４μｍ厚で塗布した。続いて、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて露光し、林純葉社製ＭＰ−５０５０（商品名）で現像し、型材パターンを形成した（図４（Ｅ））。
【００６１】
次に、流路型部材１０を形成したシリコン基板１の表面側に被覆樹脂層１１の材料であるネガ型の感光性樹脂をスピンコートにより２５μｍ厚で塗布し、さらにその上に撥水材１３をスピンコートにより０．５μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光し、キシレン６０％とＭＩＢＫ４０％の混合液で現像を行い、オーブン炉にて１４０℃／６０ｍｉｎにて硬化させ、吐出口１４を形成した（図４（Ｆ））。
【００６２】
次に、シリコン基板１の表面側及び側面側に保護材１５として東京応化製ＯＢＣ（商品名）をスピンコートにて４０μｍ厚で塗布した（図５（Ｈ））。
【００６３】
次に、シリコン基板１の裏面側にエッチングマスク層８をマスクとして、インク供給口を形成するためのエッチング開始面となるシリコン酸化膜を、ダイキン工業社製ＢＨＦ−Ｕ（商品名）にて１５ｍｉｎエッチングした。
【００６４】
そして、８３℃に加熱温調した関東化学社製「ＴＭＡＨ−２２」（水酸化テトラメチルアンモニウム）を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面から異方性エッチングを行った。エッチングは、犠牲層が除去された後に上部保護層９’が露出するまで実施した。エッチング時間の算出は、シリコン基板１の厚み（μｍ）÷エッチングレート（ｍｉｎ／μｍ）＋オーバーエッチング６０（ｍｉｎ）で行った（図５（Ｉ））。
【００６５】
次に、インク供給口１６の壁面に側面保護膜９’’を形成した。より具体的には、まず、シリコン基板１の裏面側より被覆樹脂層１１と同じ材料のネガ型感光性樹脂をスピンコートにより２μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて一括露光し、キシレン６０％とＭＩＢＫ４０％の混合液で現像を行うことで、犠牲層のあった部分とエッチングマスク層８上のネガ型感光性樹脂を除去した（図４（Ｊ））。
【００６６】
次に、裏面よりエッチングマスク層８とインク供給口１６の上部開口に露出するエッチングストップ層４をケミカルドライエッチングにて除去した。また、キシレン１００％で保護材１５のＯＢＣを除去した。さらに、４０℃に加熱温調した乳酸メチルに浸漬して２００ｋＨｚ／２００Ｗ超音波をかけることで流路型部材１０をインク供給口１６から溶出させ、インク流路１８を形成した。また、オーブン炉にて２００℃／６０ｍｉｎで処理し、被覆樹脂層１１を硬化させた（図５（Ｋ））。
【００６７】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で掲げた図４（Ｃ）で形成した犠牲層２の側面に沿って形成した溝５内に充填させる樹脂を密着樹脂層と同じ材料とした例を示す。つまり、本実施例では、上部保護膜９’を密着性樹脂層の材料と同じ材料であるポリアミド樹脂を用いて形成した。
【００６８】
まず、図４（Ｃ）まで実施例１と同様に形成したシリコン基板１の表面側と裏面側に密着樹脂層７とエッチングマスク層８であるポリアミド樹脂をスピンコートにて２μｍ厚に塗布した。そして、オーブン炉にて１００℃／３０ｍｉｎ＋２５０℃／６０ｍｉｎでベーク処理し、ポリアミド樹脂を硬化させた。そして、シリコン基板１の裏面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて一括露光し、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像した。そして、剥き出しになったポリアミド樹脂をケミカルドライエッチングにて除去し、ローム製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去し、エッチングマスク層８を形成した。さらに、シリコン基板１の表面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布し、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光した。そして、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像を行い、マスクを形成した。そして、剥き出しになった部分のポリアミド樹脂をＲＩＥ方式にてドライエッチングして、ローム製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去し、上部保護膜９’及び密着樹脂層７を形成した（図６（Ａ））。
【００６９】
以降は、側面保護膜９’’として密着樹脂層７の材料と同じ材料であるポリアミド樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製した（図６（Ｂ）、（Ｃ））。
【００７０】
（実施例３）
実施例２で掲げた図６（Ａ）における密着樹脂層７と上部保護層９’を構成するポリアミド樹脂に凹凸形状を形成することで、インク流路の濡れ性と被覆樹脂層１１とシリコン基板１との密着性を向上させることができる。凹凸形状は、例えば２層のポリアミド樹脂を形成し、上層に凹部を形成することにより形成することができる。
【００７１】
以下に実施方法について例を説明する。
【００７２】
まず、図６（Ａ）まで形成したシリコン基板１の表面に２層目のポリアミド樹脂をスピンコートにて２μｍ厚に塗布した。
【００７３】
そして、オーブン炉にて１００℃／３０ｍｉｎ＋２５０℃／６０ｍｉｎでベーク処理し、ポリアミド樹脂を硬化させた。
【００７４】
次に、シリコン基板１の表面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布した。
【００７５】
次に、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光し、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像を行い、２層目のポリアミド樹脂を凹凸形状とするためのレジストパターンを形成した。
【００７６】
剥き出しになった２層目のポリアミド樹脂をＲＩＥ方式にてドライエッチングした。エッチング時間は、１層目のポリアミド樹脂が残るように設定した。
【００７７】
その後、ローム製リムーバ１１１２Ａ（商品名）を用いてレジストを除去した（図７（Ａ））。
【００７８】
また、２層目のポリアミド樹脂として感光性樹脂を用いて、凹凸形状を形成しても良い。
【００７９】
その後、実施例２と同様の工程を経ることにより、図７（Ｂ）に示す形態を形成した。
【００８０】
前記の手法で形成したインクジェット記録ヘッドを、１２１℃／２気圧／水蒸気雰囲気にてインクディッピングによるインク吐出口形成部材１１の剥れ試験を行った結果、従来の形態より密着性が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００８１】
１：シリコン基板
２：犠牲層
３：吐出エネルギー発生素子
４：エッチングストップ層
５：溝
６：シリコン酸化膜
７：密着樹脂層
８：エッチングマスク層（ポリアミド樹脂）
９：保護膜
１０：流路型部材
１１：被覆樹脂層
１３：撥水材
１４：インク吐出口
１５：保護材
１６：インク供給口
１７：２層目の密着樹脂層（２層目のポリアミド樹脂）
１８：インク流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されたインクジェットプリント法は、液滴吐出の原動力である熱エネルギーを液体に作用させて液体を吐出する方法である。すなわち、このインクジェットプリント法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が加熱による気化に伴って気泡を発生し、この気泡の成長に伴う膨張カにより吐出口から液滴がプリント媒体に噴射される。この液滴により、文字やイメージなどの所定の画像情報がプリント媒体にプリントされる。この方法に用いられるプリントヘッドは、例えば以下の構成を備えている。
（１）液体を吐出するための吐出口
（２）吐出口に連通して噴射するための液体が供給される液室
（３）吐出エネルギー発生素子によって発生する熱を蓄熱するための蓄熱層
（４）液滴を吐出口から噴射させるための熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子
（５）吐出エネルギー発生素子を液体から保護するパッシベイション層
また、特許文献２には、上述の液室に連通してこの液室に液体を供給するためのインク供給口を異方性エッチングにより形成する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、犠牲層を用いてインク供給口を高精度に形成する方法が開示されている。さらにまた、特許文献４にはこの犠牲層を形成する工程を簡略化する方法が開示されている。
【０００３】
上述の文献に記載されるようなインク供給口を形成する手法では、＜１００＞の面方位を有するＳｉ基板のアルカリ溶液による結晶異方性エッチングが用いられている。これは、面方位によるアルカリ溶液に対する溶解速度差を利用したもので、具体的には、溶解速度の極めて遅い＜１１１＞面を残すような形態でエッチングが進行する。
【０００４】
ここで、結晶異方性エッチングにより形成されたインク供給口は、剥き出しになったシリコン面に直接インクが触れる構造となっている。近年、インクジェットプリンタの印字品位向上に伴い、インクには様々な濃度やｐＨ７以上の強アルカリ性の材料が使用されるようになり、シリコン部に接したインクがシリコンを溶解してしまう場合がある。そこで、インクと直接触れるインク供給口を、耐インク性の部材で保護することが望まれており、例えば特許文献５では、インク供給口とインク流路の一部分に無機膜を成膜することによって保護層を形成する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平０９−０１１４７９号公報
【特許文献３】特開平１０−１８１０３２号公報
【特許文献４】特開２００５−０３５２８１号公報
【特許文献５】特開２００６−３１５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献５に記載の手法では、インク供給口に無機膜をスパッタ法で成膜するためにカバレッジ性に乏しい場合がある。また、成膜装置などの大掛かりな設備や工程が必要となるため、コストアップしてしまう場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、インク供給口等の供給口内に、カバレッジ性に優れかつ容易に製造可能な液体吐出ヘッドを提要することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、
前記供給口の壁面に、前記流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【０００９】
また、本発明は、
液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、
前記液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口とを含むシリコン基板と、を少なくとも有し、
前記流路形成部材は、少なくとも、前記液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、前記シリコン基板と前記被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、から構成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ａ）表面に前記吐出エネルギー発生素子と、前記供給口の開口寸法を制御するための犠牲層と、前記エネルギー発生素子と前記犠牲層の前記シリコン基板と反対側にパッシベイション層と、を有するシリコン基板を用意する工程と、
（ｂ）ドライエッチングを用いて前記パッシベイション層に前記犠牲層の側面に沿って溝を形成する工程と、
（ｃ）前記溝に、前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第１の有機樹脂を充填する工程と、
（ｄ）前記パッシベイション層の上に前記密着樹脂層を形成する工程と、
（ｅ）前記シリコン基板の前記流路形成部材が配置される面と反対側の面に前記供給口を形成するためのエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｆ）少なくとも前記第１の有機樹脂の上に前記液流路の型材となる流路型部材を形成する工程と、
（ｇ）少なくとも前記密着樹脂層及び前記流路型部材の上に前記被覆樹脂層を形成する工程と、
（ｈ）前記エッチングマスク層を用いて、被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチング処理し、前記供給口を形成する工程と、
（ｉ）前記結晶異方性エッチングにより、エッチングストップ層を兼ねている前記パッシベイション層まで開口された前記供給口の壁面に前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第２の有機樹脂を形成する工程と、
（ｊ）前記パッシベイション層のうち前記供給口に露出する部分を除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、流路形成部材を構成する部材と同一の材料を用いるため、容易に保護膜を形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における実施形態を示す模式的な斜視図及び垂直断面図である。
【図２】本発明における実施形態を示す模式的な垂直断面図である。
【図３】本発明における実施形態を示す模式的な斜視図である。
【図４】本実施形態の製造方法を説明するための斜視又は断面工程図である。
【図５】本実施形態の製造方法を説明するための斜視又は断面工程図である。
【図６】本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図である。
【図７】実施例３の製造方法を示すための模式的断面図及び拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する。
【００１３】
また、本発明に係る液体吐出ヘッドは、供給口の壁面に、流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されている。
【００１４】
流路形成部材は、液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、シリコン基板と被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、を含む。したがって、保護膜は被覆樹脂層又は被覆樹脂層の材料と同一の材料を用いて形成される。
【００１５】
被覆樹脂層としては、例えば、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂などを用いることができ、光反応によるカチオン重合性化合物を用いることが好ましい。また、流路形成部材の材料としては、用いる液体の種類および特性によって耐久性などが大きく左右されるので、用いるインク等の液体によって適当な化合物を選択することができる。
【００１６】
密着樹脂層としては、例えば、ポリアミド樹脂を用いることができる。
【００１７】
液流路の壁面を構成する被覆樹脂層は、一般的に液流路を流れる液体に対して耐性を有する材料で形成される。つまり、インク流路の壁面を構成する被覆樹脂層と同じ材料で供給口の保護膜を形成することにより、供給口の壁面を有効に保護することができる。また、密着樹脂層に用いられるポリアミド樹脂も一般的に液体に対する耐性が高く、耐インク性に優れる材料である。
【００１８】
また、保護膜は、供給口の壁面に加えて液流路の底部にも形成されていることが好ましい。液流路の底部に設ける保護膜は、密着樹脂層と同じ材料で形勢されていることが好ましい。密着樹脂層と同じ材料で形成することにより、密着樹脂層と同時にパターニング形成することができ、製造工程の観点から有利であるためである。
【００１９】
また、液流路の底部に形成される部分の保護膜及び前記密着樹脂層は、凹凸形状を有することが好ましい。凹凸形状を有することにより、インク等の液体との濡れ性を向上でき、さらに、シリコン基板と被覆樹脂層との密着性も向上することができるためである。とくにこの場合、保護膜と密着樹脂層とが同じ材料であれば、フォトリソ法等を用いて凹凸形状を同時に付与することができる。
【００２０】
凹凸形状は密着樹脂層を例えばハーフエッチングを用いて形成することができる。凹凸形状の深さは例えば１．０〜１．５μｍである。凹凸形状の水平断面の形状は上例えば円形状や多角形状とすることができる。凹凸形状の寸法は、一辺５μｍ程度とすることができる。また、凹凸形状は濡れ性や密着性を向上するために出来るだけ多くの凹凸を形成することが好ましい。
【００２１】
以下、液体吐出ヘッドの実施形態について説明する。また、以下の説明では、本発明の適用例として、インクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明する場合があるが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドにも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの模式的斜視図である。図２は、本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの模式的断面図である。図３は、本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドの模式的な斜視段面図である。
【００２３】
このインクジェット記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子３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と、該シリコン基板の上側に配置された流路形成部材と、を有している。流路形成部材は、インクを吐出するためのインク吐出口１４と、該インク吐出口１４にインクを供給するためのインク流路１８とを構成する。シリコン基板１にはインク流路１８にインクを供給するためのインク供給口１６が設けられている。
【００２４】
シリコン基板１は、吐出エネルギー発生素子３が形成される面側に該エネルギー発生素子３を保護するためのパッシベーション膜４を有する。流路形成部材は、少なくとも、インク流路１８の壁面を構成する被覆樹脂層１１と、シリコン基板と被覆樹脂層１１との間に配置される密着樹脂層７と、を含んで構成される。なお、パッシベーション膜４はインク供給口を結晶異方性エッチングで形成する際に、エッチングのストップさせる機能も有するため、以下ではエッチングストップ層とも称す。
【００２５】
シリコン基板と被覆樹脂層１１との密着性を向上させるために用いられる密着樹脂層７は例えばポリアミド樹脂を用いることができる。
【００２６】
被覆樹脂層１１は、インク流路１８と、吐出エネルギー発生素子３の上方に開口するインク吐出口１４を構成している。
【００２７】
シリコン基板１の流路形成部材１０２と反対の面にはシリコン酸化膜６が形成されている。インク供給口１６はこのシリコン酸化膜６をマスクとしてＳｉの結晶異方性エッチングによって形成されることができる。
【００２８】
インク供給口１６は、吐出エネルギー発生素子３の２つの列の間に開口されている。また、インク供給口１６の壁面は、流路形成部材１０２を構成する部材と同じ材料である有機樹脂からなる保護膜９が形成されている。つまり、インク供給口１６の壁面は、被覆樹脂層１１又は密着樹脂層７の材料と同じ有機樹脂を用いて被覆されている。この構成とすることにより、耐インク性をインク供給口に付与することができる。また、有機樹脂はカバレッジ性に優れるため、有効に供給口壁面を保護することができる。また、同じ材料を用いることにより、工程数を削減できる。
【００２９】
このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１６を介してインク流路１８内に充填されたインク（液体）に、吐出エネルギー発生素子３で発生する圧力を加えることによって、インク吐出口１４からインク液滴を吐出させる。この吐出したインク液滴を被記録媒体に付着させることにより記録を行うことができる。
【００３０】
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等の装置、更に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。なお、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。
【００３１】
以下、本発明によるインクジェット基板の製造方法に係る実施形態を図４及び５を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき技術にも応用することができる。
【００３２】
図４及び５は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための断面概略図又は斜視模式図である。
【００３３】
図４（Ａ）は使用するシリコン基板の斜視模式図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の点線ＡＡにおける垂直断面図である。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３が複数個配置されている。また、シリコン基板１の裏面はシリコン酸化膜６で覆われている。また、シリコン基板１の上には、アルカリ性の溶液によってインク供給口を形成する際に必要となる犠牲層２が設けられている。また、シリコン基板１、吐出エネルギー発生素子３及び犠牲層２の上には、エッチングストップ層（パッシベイション層）４が設けられている。なお、吐出エネルギー発生素子を構成するヒーターの配線やそのヒーターを駆動するための回路、又は蓄熱層等は不図示である。パッシベイション層は、エネルギー発生素子と犠牲層のシリコン基板と反対側に形成される。
【００３４】
犠牲層２は、アルカリ溶液でエッチングが可能な材料で形成され、例えば、ポリＳｉやエッチング速度の速いアルミ、アルミＳｉ、アルミ銅、アルミＳｉ銅などで形成される。犠牲層を設けておくことにより、供給口の開口寸法を制御して形成することができる。
【００３５】
エッチングストップ層４は、異方性エッチング時に犠牲層が露出した後、アルカリ溶液でのエッチングが進行しない若しくは進行し難い材料で構成される。例えば、ヒーターの裏面側に位置し蓄熱層として用いることもできる酸化珪素や、ヒーターの上層に位置し保護膜として用いることもできる窒化珪素等が挙げられる。
【００３６】
次に、図４（Ｃ）に示すように、シリコン基板１上の犠牲層２の側面に沿った形状でエッチングストップ層４に溝５を形成する。
【００３７】
溝５は、例えば、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像し、エッチングストップ層４をドライエッチング等によりパターニングすることが挙げられる。マスクとして用いたポジ型レジストは剥離する。溝５はシリコン基板１が露出されるように形成する。
【００３８】
次に、図４（Ｄ）に示すように、シリコン基板１に被覆樹脂材料と同じ有機樹脂をスピンコート法等を用いて塗布し、エッチングストップ層４に形成した溝５内に第１の有機樹脂を充填する。そして、紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等による露光、現像を行って、形成されるインク供給口とインク流路との境界部分の周辺に配置されるように第１の有機樹脂をパターニングし、保護膜９の上部を構成する上部保護膜９’を形成する。
【００３９】
また、シリコン基板の表面（図で上側の面）と裏面（図で下側の面）に、それぞれ密着樹脂層７及びエッチングマスク層８を形成する。
【００４０】
密着樹脂層７は、例えばポリアミド樹脂等の樹脂材料を塗布し、ベークにより硬化させることにより形成することができる。また、密着樹脂層７は、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像してマスクを形成した後、ドライエッチング等によりパターニングすることで形成できる。エッチングマスク層８も同様に形成することができる。エッチングマスク層は、シリコン基板の前記流路形成部材が配置される面と反対側の面に形成される。
【００４１】
次に、図４（Ｅ）に示すように、シリコン基板１の表面側にインク流路の型となる流路型部材１０を形成する。流路型部材１０は、例えばポジ型レジストをパターニングすることにより形成することができる。
【００４２】
次に、図５（Ｆ）に示すように、流路型部材１０及び密着樹脂層７の上に被覆樹脂層１１及び撥液層１３を形成する。なお、図５（Ｇ）は、図４（Ｅ）の状態における斜視模式図である。
【００４３】
被覆樹脂層１１及び撥液層１３は、例えば以下の方法で形成することができる。まず、スピンコート等によりシリコン基板１の表面側に被覆樹脂材料を配置し、さらにその上に撥液材をドライフィルムのラミネート等により形成する。そして、被覆樹脂層１１及び撥液層１３を紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等による露光、現像を行ってパターニングし、インク吐出口１４を形成する。また、撥液材としては例えば撥水材を用いることができる。
【００４４】
次に、図５（Ｈ）に示すように、シリコン基板１の側面や被覆樹脂層１１、流路型部材１０等を保護する保護材１５をスピンコート等によって形成する。
【００４５】
次に、図５（Ｉ）に示すように、シリコン酸化膜６をエッチングしてエッチング開始面となるＳｉ面を露出した後、結晶異方性エッチング処理を行い、インク供給口１６を形成する。結晶異方性エッチング処理により、被エッチング面が犠牲層に到達して犠牲層が除去される。
【００４６】
より具体的には、まず、エッチングマスク層８をマスクとして、その開口部にあるシリコン基板１の裏面のシリコン酸化膜６を除去する。その後、ＴＭＡＨを異方性エッチング液として用い、Ｓｉ基板の裏面からエッチングを行ってインク供給口１６を形成する。
【００４７】
この際、裏面からのエッチングがＳｉ基板を貫通して犠牲層を除去した後、エッチングストップ層４に形成した溝５に充填した有機樹脂からなる上部保護膜９’が露出されるまでシリコンを後退させる。
【００４８】
次に、図５（Ｊ）で示すように、被覆樹脂材料と同じ有機樹脂をスピンコート法等を用いてインク供給口１６の壁面を含む領域に第２の有機樹脂を裏面より塗布する。そして、紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等による露光、現像を行って、第２の有機樹脂がインク供給口１６の壁面に残るようにパターニングし、インク供給口１６の側面を保護する側面保護膜９’’を形成する。より具体的には、犠牲層があった部分とエッチングマスク層上の有機樹脂を除去し、インク供給口の側面に露出するシリコンを保護する膜を形成する。なお、本実施形態では、上部保護膜９’及び側面保護膜９’’からなる保護膜が形成される。
【００４９】
次に、図５（Ｋ）に示すように、エッチングマスク層８及びインク供給口１６のインク流路側の開口部に存在する部分のエッチングストップ層４をドライエッチングにて除去する。
【００５０】
また、保護材１５を除去する。さらに、流路型部材１０をインク供給口１６から溶出させることにより、インク流路１８を形成する。
【００５１】
その後、インク流路等が形成された基板をダイシングソー等により切断分離し、チップ化する。また、吐出エネルギー発生素子３を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのチップタンク部材を接続することで、インクジェット記録ヘッドを完成させることができる。
【００５２】
また、以上の製造方法の説明では、インク供給口の壁面を被覆樹脂材料と同じ有機樹脂を用いて塗布して保護したが、密着樹脂材料と同じ有機樹脂を用いてインク供給口の壁面を保護することもできる。
【００５３】
また、本実施形態で例として説明した製造方法は、インク流路とインク供給口とが繋がる部分の角部に保護膜を形成する方法として好ましく採用することができる。
【００５４】
（実施例１）
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５５】
まず、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数の吐出エネルギー発生素子３、犠牲層２及びエッチングストップ層４が上側に形成されたシリコン基板１を用意した。より具体的には、吐出エネルギー発生素子３（材質：ＴａＳｉＮ）とドライバーやロジック回路（不図示）が複数配置され、流路の形成部位に蓄熱層（不図示）及びエッチングストップ層（ＳｉＮ）４を有するシリコン基板１を用意した。また、シリコン基板１の上にはインク供給口の上部開口を精密に形成するための犠牲層２が設けられている（図４（Ａ）及び（Ｂ））。
【００５６】
次に、シリコン基板１の上にポジ型レジストである東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いて基板１上の犠牲層２の側面に沿った形状でｉｈｇ線の投影露光装置にて５μｍ幅に一括露光した。そして、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像し、剥き出しになったシリコン基板１上のエッチングストップ層部分をケミカルドライエッチングにて除去した。そして、ローム社製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去した（図４（Ｃ））。
【００５７】
次に、シリコン基板１に流路形成部材を構成する被覆樹脂層１１の材料であるネガ型の感光性樹脂をスピンコートにより２μｍ厚で塗布し、犠牲層２の側面に沿って形成した溝５内に充填した。
【００５８】
続いて、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて露光し、キシレン６０％とＭＩＢＫ４０％の混合液で現像を行い、溝５に充填した感光性樹脂を残すようにパターニングし、上部保護膜９’を形成した。
【００５９】
次に、シリコン基板１の表面側（上側）と裏面側（下側）に、密着樹脂層７及びエッチングマスク層８を形成した。より具体的には、まず、密着樹脂層７及びエッチングマスク層８の材料であるポリアミド樹脂をスピンコートにて２μｍ厚に塗布し、オーブン炉にて１００℃／３０ｍｉｎ＋２５０℃／６０ｍｉｎベークし、ポリアミド樹脂を硬化させた。そして、シリコン基板１の表面側と裏面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布し、裏面にフォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて一括露光した。次に、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像し、剥き出しになったポリアミド樹脂をケミカルドライエッチングにて除去し、ローム社製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去した。さらに、シリコン基板１の表面側と裏面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布し、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光した。東京応化製ＮＭＤ−３にて現像して剥き出しになったポリアミド樹脂をＲＩＥ方式にてドライエッチングして、ローム社製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去した（図４（Ｄ））。
【００６０】
次に、シリコン基板１の表面側に流路型部材１０を形成した。より具体的には、流路型部材１０の材料であるポジ型の東京応化社製ＯＤＵＲ（商品名）をスピンコートにより１４μｍ厚で塗布した。続いて、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて露光し、林純葉社製ＭＰ−５０５０（商品名）で現像し、型材パターンを形成した（図４（Ｅ））。
【００６１】
次に、流路型部材１０を形成したシリコン基板１の表面側に被覆樹脂層１１の材料であるネガ型の感光性樹脂をスピンコートにより２５μｍ厚で塗布し、さらにその上に撥水材１３をスピンコートにより０．５μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光し、キシレン６０％とＭＩＢＫ４０％の混合液で現像を行い、オーブン炉にて１４０℃／６０ｍｉｎにて硬化させ、吐出口１４を形成した（図４（Ｆ））。
【００６２】
次に、シリコン基板１の表面側及び側面側に保護材１５として東京応化製ＯＢＣ（商品名）をスピンコートにて４０μｍ厚で塗布した（図５（Ｈ））。
【００６３】
次に、シリコン基板１の裏面側にエッチングマスク層８をマスクとして、インク供給口を形成するためのエッチング開始面となるシリコン酸化膜を、ダイキン工業社製ＢＨＦ−Ｕ（商品名）にて１５ｍｉｎエッチングした。
【００６４】
そして、８３℃に加熱温調した関東化学社製「ＴＭＡＨ−２２」（水酸化テトラメチルアンモニウム）を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面から異方性エッチングを行った。エッチングは、犠牲層が除去された後に上部保護層９’が露出するまで実施した。エッチング時間の算出は、シリコン基板１の厚み（μｍ）÷エッチングレート（ｍｉｎ／μｍ）＋オーバーエッチング６０（ｍｉｎ）で行った（図５（Ｉ））。
【００６５】
次に、インク供給口１６の壁面に側面保護膜９’’を形成した。より具体的には、まず、シリコン基板１の裏面側より被覆樹脂層１１と同じ材料のネガ型感光性樹脂をスピンコートにより２μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて一括露光し、キシレン６０％とＭＩＢＫ４０％の混合液で現像を行うことで、犠牲層のあった部分とエッチングマスク層８上のネガ型感光性樹脂を除去した（図４（Ｊ））。
【００６６】
次に、裏面よりエッチングマスク層８とインク供給口１６の上部開口に露出するエッチングストップ層４をケミカルドライエッチングにて除去した。また、キシレン１００％で保護材１５のＯＢＣを除去した。さらに、４０℃に加熱温調した乳酸メチルに浸漬して２００ｋＨｚ／２００Ｗ超音波をかけることで流路型部材１０をインク供給口１６から溶出させ、インク流路１８を形成した。また、オーブン炉にて２００℃／６０ｍｉｎで処理し、被覆樹脂層１１を硬化させた（図５（Ｋ））。
【００６７】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で掲げた図４（Ｃ）で形成した犠牲層２の側面に沿って形成した溝５内に充填させる樹脂を密着樹脂層と同じ材料とした例を示す。つまり、本実施例では、上部保護膜９’を密着性樹脂層の材料と同じ材料であるポリアミド樹脂を用いて形成した。
【００６８】
まず、図４（Ｃ）まで実施例１と同様に形成したシリコン基板１の表面側と裏面側に密着樹脂層７とエッチングマスク層８であるポリアミド樹脂をスピンコートにて２μｍ厚に塗布した。そして、オーブン炉にて１００℃／３０ｍｉｎ＋２５０℃／６０ｍｉｎでベーク処理し、ポリアミド樹脂を硬化させた。そして、シリコン基板１の裏面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布した。そして、フォトマスクを用いてｉｈｇ線の投影露光装置にて一括露光し、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像した。そして、剥き出しになったポリアミド樹脂をケミカルドライエッチングにて除去し、ローム製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去し、エッチングマスク層８を形成した。さらに、シリコン基板１の表面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布し、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光した。そして、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像を行い、マスクを形成した。そして、剥き出しになった部分のポリアミド樹脂をＲＩＥ方式にてドライエッチングして、ローム製リムーバ１１１２Ａ（商品名）によってレジストを除去し、上部保護膜９’及び密着樹脂層７を形成した（図６（Ａ））。
【００６９】
以降は、側面保護膜９’’として密着樹脂層７の材料と同じ材料であるポリアミド樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製した（図６（Ｂ）、（Ｃ））。
【００７０】
（実施例３）
実施例２で掲げた図６（Ａ）における密着樹脂層７と上部保護層９’を構成するポリアミド樹脂に凹凸形状を形成することで、インク流路の濡れ性と被覆樹脂層１１とシリコン基板１との密着性を向上させることができる。凹凸形状は、例えば２層のポリアミド樹脂を形成し、上層に凹部を形成することにより形成することができる。
【００７１】
以下に実施方法について例を説明する。
【００７２】
まず、図６（Ａ）まで形成したシリコン基板１の表面に２層目のポリアミド樹脂をスピンコートにて２μｍ厚に塗布した。
【００７３】
そして、オーブン炉にて１００℃／３０ｍｉｎ＋２５０℃／６０ｍｉｎでベーク処理し、ポリアミド樹脂を硬化させた。
【００７４】
次に、シリコン基板１の表面側に前記東京応化製ＩＰ５７００（商品名）をスピンコートにより５μｍ厚で塗布した。
【００７５】
次に、フォトマスクを用いてｉ線ステッパーにて露光し、東京応化製ＮＭＤ−３（商品名）にて現像を行い、２層目のポリアミド樹脂を凹凸形状とするためのレジストパターンを形成した。
【００７６】
剥き出しになった２層目のポリアミド樹脂をＲＩＥ方式にてドライエッチングした。エッチング時間は、１層目のポリアミド樹脂が残るように設定した。
【００７７】
その後、ローム製リムーバ１１１２Ａ（商品名）を用いてレジストを除去した（図７（Ａ））。
【００７８】
また、２層目のポリアミド樹脂として感光性樹脂を用いて、凹凸形状を形成しても良い。
【００７９】
その後、実施例２と同様の工程を経ることにより、図７（Ｂ）に示す形態を形成した。
【００８０】
前記の手法で形成したインクジェット記録ヘッドを、１２１℃／２気圧／水蒸気雰囲気にてインクディッピングによるインク吐出口形成部材１１の剥れ試験を行った結果、従来の形態より密着性が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００８１】
１：シリコン基板
２：犠牲層
３：吐出エネルギー発生素子
４：エッチングストップ層
５：溝
６：シリコン酸化膜
７：密着樹脂層
８：エッチングマスク層（ポリアミド樹脂）
９：保護膜
１０：流路型部材
１１：被覆樹脂層
１３：撥水材
１４：インク吐出口
１５：保護材
１６：インク供給口
１７：２層目の密着樹脂層（２層目のポリアミド樹脂）
１８：インク流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、
前記供給口の壁面に、前記流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記流路形成部材は、少なくとも、前記液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、前記シリコン基板と前記被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、から構成されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記保護膜は、前記被覆樹脂層と同じ材料である感光性樹脂を用いて形成されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記保護膜は、前記密着樹脂層と同じ材料であるポリアミド樹脂を用いて形成されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記保護膜は、前記供給口の壁面及び前記液流路の底部に形成されている請求項２乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記液流路の底部に形成される部分の前記保護膜及び前記密着樹脂層は、凹凸形状を有する請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記保護膜は耐インク性を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、
前記液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口とを含むシリコン基板と、を少なくとも有し、
前記流路形成部材は、少なくとも、前記液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、前記シリコン基板と前記被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、から構成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ａ）表面に前記吐出エネルギー発生素子と、前記供給口の開口寸法を制御するための犠牲層と、前記エネルギー発生素子と前記犠牲層の前記シリコン基板と反対側にパッシベイション層と、を有するシリコン基板を用意する工程と、
（ｂ）ドライエッチングを用いて前記パッシベイション層に前記犠牲層の側面に沿って溝を形成する工程と、
（ｃ）前記溝に、前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第１の有機樹脂を充填する工程と、
（ｄ）前記パッシベイション層の上に前記密着樹脂層を形成する工程と、
（ｅ）前記シリコン基板の前記流路形成部材が配置される面と反対側の面に前記供給口を形成するためのエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｆ）少なくとも前記第１の有機樹脂の上に前記液流路の型材となる流路型部材を形成する工程と、
（ｇ）少なくとも前記密着樹脂層及び前記流路型部材の上に前記被覆樹脂層を形成する工程と、
（ｈ）前記エッチングマスク層を用いて、被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチング処理し、前記供給口を形成する工程と、
（ｉ）前記結晶異方性エッチングにより、エッチングストップ層を兼ねている前記パッシベイション層まで開口された前記供給口の壁面に前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第２の有機樹脂を形成する工程と、
（ｊ）前記パッシベイション層のうち前記供給口に露出する部分を除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）において、前記溝は前記シリコン基板が露出するまでエッチングすることにより形成される請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｈ）において、前記結晶異方性エッチングは、前記溝に充填された前記第１の有機樹脂が露出するまで実施される請求項８又は９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の有機樹脂及び前記第２の有機樹脂は、前記密着樹脂層と同じ材料であるポリアミド樹脂である請求項８乃至１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の有機樹脂及び前記密着樹脂層は同時にパターニング形成される請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口を含むシリコン基板と、を少なくとも有する液体吐出ヘッドであって、
前記供給口の壁面に、前記流路形成部材を構成する部材と同一の材料である有機樹脂からなる保護膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記流路形成部材は、少なくとも、前記液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、前記シリコン基板と前記被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、から構成されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記保護膜は、前記被覆樹脂層と同じ材料である感光性樹脂を用いて形成されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記保護膜は、前記密着樹脂層と同じ材料であるポリアミド樹脂を用いて形成されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記保護膜は、前記供給口の壁面及び前記液流路の底部に形成されている請求項２乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記液流路の底部に形成される部分の前記保護膜及び前記密着樹脂層は、凹凸形状を有する請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記保護膜は耐インク性を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液流路とを含む流路形成部材と、
前記液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子と、前記液流路に前記液体を供給するための供給口とを含むシリコン基板と、を少なくとも有し、
前記流路形成部材は、少なくとも、前記液流路の壁面を構成する被覆樹脂層と、前記シリコン基板と前記被覆樹脂層との間に配置される密着樹脂層と、から構成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ａ）表面に前記吐出エネルギー発生素子と、前記供給口の開口寸法を制御するための犠牲層と、前記エネルギー発生素子と前記犠牲層の前記シリコン基板と反対側にパッシベイション層と、を有するシリコン基板を用意する工程と、
（ｂ）ドライエッチングを用いて前記パッシベイション層に前記犠牲層の側面に沿って溝を形成する工程と、
（ｃ）前記溝に、前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第１の有機樹脂を充填する工程と、
（ｄ）前記パッシベイション層の上に前記密着樹脂層を形成する工程と、
（ｅ）前記シリコン基板の前記流路形成部材が配置される面と反対側の面に前記供給口を形成するためのエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｆ）少なくとも前記第１の有機樹脂の上に前記液流路の型材となる流路型部材を形成する工程と、
（ｇ）少なくとも前記密着樹脂層及び前記流路型部材の上に前記被覆樹脂層を形成する工程と、
（ｈ）前記エッチングマスク層を用いて、被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチング処理し、前記供給口を形成する工程と、
（ｉ）前記結晶異方性エッチングにより、エッチングストップ層を兼ねている前記パッシベイション層まで開口された前記供給口の壁面に前記被覆樹脂層又は前記密着樹脂層と同じ材料である第２の有機樹脂を形成する工程と、
（ｊ）前記パッシベイション層のうち前記供給口に露出する部分を除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）において、前記溝は前記シリコン基板が露出するまでエッチングすることにより形成される請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｈ）において、前記結晶異方性エッチングは、前記溝に充填された前記第１の有機樹脂が露出するまで実施される請求項８又は９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の有機樹脂及び前記第２の有機樹脂は、前記密着樹脂層と同じ材料であるポリアミド樹脂である請求項８乃至１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の有機樹脂及び前記密着樹脂層は同時にパターニング形成される請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２０４７０（Ｐ２０１２−２０４７０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９７４６（Ｐ２０１０−１５９７４６）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【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２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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