液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法
【課題】最近接の供給口を隔てるＳｉ梁幅を厚くし、また、Ｓｉ梁幅のバラツキを少なくする作製方法を提供し、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、前記流路と連結し液体を吐出する吐出口と、前記流路と連結し該流路に液体を供給する供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、最近接の供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並ぶように、前記Ｓｉ基板に先導孔を形成する第１のＳｉ除去工程と、前記先導孔に対して、｛１００｝面のエッチング速度が｛１１０｝面のエッチング速度より遅い条件でＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口を形成する第２のＳｉ除去工程と、をこの順に含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【解決手段】面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、前記流路と連結し液体を吐出する吐出口と、前記流路と連結し該流路に液体を供給する供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、最近接の供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並ぶように、前記Ｓｉ基板に先導孔を形成する第１のＳｉ除去工程と、前記先導孔に対して、｛１００｝面のエッチング速度が｛１１０｝面のエッチング速度より遅い条件でＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口を形成する第２のＳｉ除去工程と、をこの順に含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出口から噴射して画像を形成する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリント方式に用いられる液体吐出ヘッドの一般的な形態の模式図を、図９に示す。Ｓｉ基板上に液滴を吐出するための微細な吐出口１０３と、吐出口１０３に連結する流路１０４と、流路１０４の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生素子１０１を備え、Ｓｉ基板には流路１０４と連結する共通液室となる空間７０１が形成されている。これは、例えば特許文献１などに記載された方法で製造される。
【０００３】
また、一般的な液体吐出ヘッドと形態を異にして、図１２の模式図で示される独立供給口１０５を有する独立供給口・副流路型の液体吐出ヘッドが開発されている。ここで、独立供給口とは、吐出口に連結する流路に対して、独立に供給口が連結されている構造のことを表しており、また副流路とは、吐出口に対して対称な二方向から流路が連結されていることを表している。
【０００４】
独立供給口・副流路型の液体吐出ヘッドは、図９に示す一般的な液体吐出ヘッドと比べて、以下に述べる優位な点を有している。
【０００５】
吐出口に連結する流路が対称的に配置されており、かつ、該流路と独立供給口とが垂直に連通するため、インク吐出圧力発生素子で発生した気泡が、左右均等に成長する。そのため、オリフィス表面から飛翔するインク液滴の方向を安定的に垂直にすることができ、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０００６】
また、前記流路と基板に対して垂直に形成された独立供給口を、液体吐出エネルギー発生素子に隣接する領域で連結させることで、高速なリフィール特性を実現する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０００７】
また、各吐出口に対応するように独立に供給口が形成されるため、吐出口間のクロストークの影響を低減することができ、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０００８】
また、独立供給口に挟まれた梁状のＳｉ（以下、Ｓｉ梁とする）により、ヘッドの強度を向上させることができ、さらに、液体吐出エネルギー発生素子への電気配線を引き回すことができる。図１２にＳｉ梁１０６を示している。
【０００９】
上記独立供給口・副流路型液体吐出ヘッドにおいて、より高密度に吐出口を配列した液体吐出ヘッドを製造するには、独立供給口を高精度・高密度に形成することが重要となる。
【００１０】
液体吐出ヘッドの供給口を形成する従来手法としては、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングが知られている。これは、アルカリ水溶液による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エッチング方法である（特許文献１）。結晶軸異方性を利用することで、精度の良好な開口幅を有するインク吐出口を形成し、液体吐出エネルギー発生素子と供給口との距離の制御を行う。
【００１１】
また、特許文献２、特許文献３では、供給口の開口幅を広げずに供給口を形成する方法として、レーザー加工により基板に先導孔を形成し、その後シリコン結晶軸異方性エッチングを行って供給口を形成する方法が示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４６９７９号公報
【特許文献２】特開２００７−２１０２４２号公報
【特許文献３】米国特許第６６４８４５４号明細書
【非特許文献１】Ｖｉｒｇｉｎｉａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ， Ｉｎｃ．、“Ｗｅｔ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００３年１月、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｒｇｉｎｉａｓｅｍｉ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／ｓｉｌｉｃｏｎｅｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｌｅａｎｉｎｇ．ｐｄｆ〉
【非特許文献２】デンソーテクニカルレビュー Ｖｏｌ．５ Ｎｏ．１ ２０００ ｐ５６−６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以下に本発明が解決しようとする課題について説明を行う。
【００１３】
なお、本明細書では結晶方位に関してミラー指数を用いて説明を行う。結晶学的に等価な面、例えば（１００）と（０１０）等、を｛１００｝と表記し、結晶学的に等価な方位、例えば［１００］と［０１０］等、を＜１００＞と表記する。
【００１４】
液体吐出ヘッドを作製する基板において、Ｓｉ基板には液体吐出エネルギー発生素子の駆動を制御するための半導体素子が作製される。また、半導体素子の電気的特性から、｛１００｝表面を有するＳｉ基板が用いられることが一般的である。そのため、特許文献１に記載の手法では、結晶異方性エッチングにて露出する｛１１１｝結晶面が、｛１００｝表面に対して約５５°傾斜することになる。これにより供給口の開口幅が大きくなり、独立供給口のアスペクト比を大きくすることができない。すなわち、独立供給口を高密度に配置することができない。
【００１５】
また、特許文献２の手法を用いると、基板表面に垂直方向の供給口断面が菱形となる。供給口の開口部は小さくできるものの、高密度に独立供給口を形成すると最近接の２つの供給口間を隔てるＳｉ梁の幅が狭くなり、ヘッドの強度が弱くなる場合がある。また、液滴吐出エネルギー発生素子から発生した熱エネルギーを効率よく基板側に放熱することが困難になる場合があり、更なる改良が望まれる。
【００１６】
特許文献３の手法は、先導孔を形成した後にＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口の壁を｛１１０｝面にて形成する事例が示されている。これは、一般的な共通液室となる空間を形成する目的において、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングで＜１１０＞方向の溝を精度良く形成しやすいためである（図１３）。この理由から、従来の液滴吐出ヘッドの吐出口は＜１１０＞方向に配列されていることが一般的であった。
【００１７】
ところが、多くの条件において、｛１１０｝面のＳｉ軸結晶異方性エッチング速度は、他の代表的な結晶方位である｛１００｝面や｛１１１｝面のエッチング速度よりも速いことが知られている（非特許文献１）。このことから、従来の＜１１０＞方向に配列された吐出口に対して独立供給口を形成すると、最近接の２つの供給口を隔てるＳｉ梁の幅が、速いエッチング速度によって狭くなり、ヘッドの強度が弱くなる課題があった。
【００１８】
また、Ｓｉ結晶異方性エッチングのエッチング速度比｛１００｝／｛１１０｝は、エッチャント濃度、温度、Ｓｉ溶解量、不純物溶解量の影響で異なることが知られている（非特許文献２）。このことから、｛１００｝面のエッチング量と、横方向｛１１０｝面のエッチング量が処理バッチ毎に一定ではなくなり、Ｓｉ梁の幅を一定として形成することができず、放熱性にバラツキが生じる課題があった。
【００１９】
本発明は以上の課題を鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドにおいて、最近接の２つの供給口間を隔てるＳｉ梁の幅を広くし、同時にＳｉ梁の幅のバラツキを少なくする製造方法を提供する。ひいては、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッド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】
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、
前記流路と連結し、液体を吐出する複数の吐出口と、
前記流路と連結し、該流路に液体を供給する前記Ｓｉ基板に設けられた複数の供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
最近接の２つの供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並ぶように、前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面とは反対の面から先導孔を形成する第１のＳｉ除去工程と、
前記先導孔に対して、｛１００｝面のエッチング速度が｛１１０｝面のエッチング速度より遅い条件でＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口を形成する第２のＳｉ除去工程と、
をこの順に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
液体吐出ヘッドにおいて、最近接の２つの供給口間を隔てるＳｉ梁の幅を広くし、同時にＳｉ梁の幅のバラツキを少なくする製造方法を提供し、ひいては、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本発明により製造された液体吐出ヘッドを吐出面側から観察した時の模式図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’の位置の断面を示した斜視図を示す。表面に｛１００｝面を持つＳｉ基板１００上には液体吐出エネルギー発生素子１０１が設けられ、ノズル材料１０２を用いて液体を吐出する吐出口１０３及び液体を保持する流路１０４が形成されている。また、流路１０４に連結された供給口１０５がＳｉ基板１００に複数設けられている。
【００２３】
本実施の形態を、図３、図４、図５を用いて説明する。図３は、図１におけるＡ−Ａ’断面及び、Ｂ−Ｂ’断面を、工程順に表した模式図である。
【００２４】
まず、基板３００を準備する（図３（ａ））。基板３００は、｛１００｝表面を持つＳｉ基板１００上に液体吐出エネルギー発生素子１０１が設けられ、吐出口１０３及び流路１０４が形成されている。また、基板３００には、パッシベーション膜３０１が設けられている。パッシベーション膜３０１は、液体吐出エネルギー発生素子１０１を駆動させるトランジスタ工程等で成膜された膜であり、成分として、例えば酸化ケイ素膜や、窒化珪素膜、あるいはその積層構造で形成されている。パッシベーション膜３０１はＳｉ基板１００上全面に形成されていても、部分的に除去されている構造でもかまわない。
【００２５】
また、基板３００における吐出口１０３及び流路１０４は、従来の製法で作製すればよい。その際には、｛１００｝表面のＳｉ基板１００に対して、図４に示すように吐出口列の長手方向が＜１００＞方向になるようにチップを配列して作製すればよい。
【００２６】
次に、Ｓｉ基板１００の裏面（流路１０４が形成される面とは反対の面）側から、レーザーを用いてＳｉを除去することにより先導孔３０２を形成する（図３（ｂ）、第１のＳｉ除去工程）。このとき、最近接の２つの先導孔３０２がＳｉ基板１００の結晶軸＜１００＞方向に並ぶように先導孔３０２を形成する。
【００２７】
この際、レーザー加工の深さはパッシベーション膜３０１に達しない程度に制御される必要がある。なぜなら、レーザー加工がパッシベーション膜３０１に達すると、パッシベーション膜３０１とともに、その上層に存在するノズル材料１０２を損傷する可能性があるからである。なお、加工深さの値は、レーザー加工の深さばらつきを考慮して決定されるが、先導孔３０２の先端部分とパッシベーション膜３０１との間隔は、５μｍ以上であることが、レーザー加工においてノズル材料１０２の損傷を防ぐ観点から好ましい。
【００２８】
レーザー加工に用いるレーザーとしては、Ｓｉを効果的に除去できるものであれば良く、波長、パルス時間、レーザー照射スポットの形も特に限定されない。ただし、レーザースポットの形は、円形であることが一般的であり、コスト面から好ましい。レーザースポットの形状として円形のものを用いた場合、形成する先導孔３０２の直径は１５μｍ〜３５μｍであること、また、最近接の２つの先導孔３０２を隔てるＳｉ梁の幅は、５０μｍ〜７０μｍであることが好ましい。後述する第２のＳｉ除去工程により供給口を高密度に形成することができ、かつ、得られる液体吐出ヘッドの強度を向上させることができるためである。
【００２９】
次に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を主成分とするエッチャント（エッチング液）を用いて、Ｓｉ軸結晶異方性エッチングを行い、供給口の空間の一部をパッシベーション膜３０１まで到達させる（第２のＳｉ除去工程）。
【００３０】
このとき、｛１００｝面のエッチング速度が、｛１１０｝面のエッチング速度よりも遅い条件でエッチングを行う。このエッチング速度の条件は、ＴＭＡＨ濃度、温度等の種々のパラメータを適宜調整することにより満たすことができる。例えば、ＴＭＡＨ濃度が１７．５％〜２５％、エッチングの温度が７０℃〜９０℃である場合、前記エッチング速度の条件を満たすことができるため好ましい。
【００３１】
なお、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングのエッチャントはＴＭＡＨ溶液に限定されるものではない。ＴＭＡＨ、ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ溶液を主成分とするエッチャントの他に、結晶面のエッチング速度が、｛１００｝面＜｛１１０｝面となる性質をもつエッチャントであればよい。
【００３２】
その後、化学気相エッチングやウェットエッチングにより裏面からパッシベーション膜３０１を除去して、流路１０４に連結された独立供給口１０５を形成する（図３（ｃ））。
【００３３】
ここで、図５を用いて、Ｓｉ異方性エッチングにより供給口が形成される過程を、更に詳しく説明する。図５は基板を裏面（流路が形成される面とは反対の面）側から観察したときの模式図である。基板表面に存在する吐出口及び流路を点線で表している。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、表面に存在する流路に連結できるような位置に、裏面からレーザーによりＳｉ加工を行い、先導孔３０２を形成する。このとき、最近接の２つの先導孔が、Ｓｉ結晶軸に対して＜１００＞方向に並ぶように加工する。
【００３５】
次にエッチング速度が、｛１００｝面＜｛１１０｝面となるような条件で、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングを行う。すると、図５（ｂ）に示すように、エッチング速度が遅い｛１００｝面が独立供給口１０５の側面として形成される。
【００３６】
なお、前述した＜１００＞方向に並ぶように先導孔３０２を形成するとは、加工中心が完全に＜１００＞方向に配列しているという意味ではない。Ｓｉ結晶軸異方性エッチングを行った後に、独立供給口１０５を隔てる距離が＜１００＞方向で規定される配置であればよく、例えば図５（ｃ）に示すように、２つの先導孔３０２の中心位置が＜１００＞軸からずれていても良い。
【００３７】
このとき、供給口と供給口とを隔てるＳｉ梁の幅は、図３（ｃ）に示されたＷ１、もしくはＷ２で表現できる。そしてＳｉ梁の幅Ｗ１、もしくはＷ２は、結晶軸異方性エッチングにより現れた｛１００｝面の距離により決定される。
【００３８】
吐出口１０３は高密度に形成する必要があるため、一般的には、吐出口１０３列の長手方向に対するピッチが狭くなり、Ｗ１＜Ｗ２となる。
【００３９】
Ｗ１の幅を持つＳｉ梁の表面には、液体吐出エネルギー発生素子１０１と液体吐出エネルギー発生素子１０１を駆動する半導体素子とを電気的に接続する配線が形成されていることがある。また、Ｓｉ梁は、液体吐出エネルギー発生素子１０１から発生した熱を基板側に伝熱するという大きな役割を担っている。
【００４０】
構造的強度や電気的信頼性、また放熱安定性の観点から、Ｗ１は可能な限り大きな値で安定的に形成することが望まれる。本実施形態によれば、供給口を隔てるＳｉ梁の幅がエッチング速度の遅い｛１００｝面にて規定されるため、Ｓｉ梁の幅が広く形成されやすいという効果がある。本実施形態において、例えば、Ｗ１は３５μｍ〜５０μｍであることが、吐出口１０３を高密度に形成でき、かつ、液体吐出ヘッドの強度、安定性が高いことから好ましい。
【００４１】
また、深さ方向加工面と横方向の加工面がともに｛１００｝面であるため、エッチャントの濃度、温度、不純物等によるエッチング速度変動の影響を受けにくく、供給口構造を安定的に形成しやすいという効果がある。
【００４２】
これにより、良好な印字品位を達成できる液体吐出ヘッドを歩留まり良く製造することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図６を用いて実施の形態２を説明する。図６は図１におけるＡ−Ａ’断面、及び、Ｂ−Ｂ’断面を工程順に表した模式図である。
【００４４】
まず、犠牲層６０１を備えた基板６００を準備する（図６（ａ））。基板６００には、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングの際に等方性エッチングされる犠牲層６０１が設けられている。また、犠牲層６０１は所望の大きさにパターニングされている。犠牲層６０１としては、例えばアルミニウムなどの金属膜や多結晶Ｓｉ膜、又はポーラスＳｉ酸化膜などが使用できる。
【００４５】
次に、基板の裏面側から、先導孔６０２を形成する（図６（ｂ））。先導孔６０２を形成する方法としては、レーザー加工やドライエッチングを用いればよい。本実施形態においては、ドライエッチングによる加工例を示す。
【００４６】
犠牲層６０１のエッチング速度やパッシベーション膜のエッチング速度が、Ｓｉのエッチング速度に比べて十分に遅い場合は、犠牲層６０１もしくはパッシベーション膜に到達するまで先導孔６０２を形成すればよい。導電性の犠牲層を用いた場合、基板チャージアップによるＳｉエッチング加工時の形状不良が抑制される効果が期待できる。
【００４７】
なお、先導孔６０２はフォトリソグラフィ技術を用いて、最近接の２つの先導孔６０２がＳｉ結晶軸の＜１００＞方向に並ぶように形成される。先導孔６０２の基板表面に平行な断面形状は、円形や矩形等の形状で限定されるものではなく、基板流路側にパターニングされた犠牲層６０１の範囲内に収まる面積のものであれば良い。
【００４８】
次に前記実施の形態１と同様にＳｉ結晶軸異方性エッチングを行う。この際、犠牲層６０１も同時に除去される。その後、化学気相エッチングやウェットエッチングにより裏面からパッシベーション膜を除去して、流路に連結された独立供給口を形成する（図６（ｃ））。
【００４９】
犠牲層６０１が存在した領域も、供給口の一部として空間が形成される。結果として、基板表面側の供給口端部が犠牲層６０１のパターニング形状によって規定される。このことから、犠牲層６０１を用いることで、基板表面側の供給口の開口位置精度を、高精度で形成可能であるという効果がある。
【００５０】
なお、基板表面に対して垂直方向の独立供給口断面形状は、結晶性異方性エッチングの条件、犠牲層６０１のパターン、犠牲層６０１のエッチング速度などの多くのパラメータによって異なるが、これらの形状は本発明の効果を限定するものではない。
【００５１】
（実施の形態３）
図７、図８を用いて実施の形態３を説明する。図７は図８（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面、及び、Ｂ−Ｂ’断面を工程順に表した模式図である。
【００５２】
前記実施の形態１と同様に基板を準備する。ただし該基板は、犠牲層を設けていても、設けていなくてもどちらでも良い。
【００５３】
基板の裏面側に共通液室となる空間７０１の位置に対応するようなエッチングレジスト層７００をパターニング形成する（図７（ａ））。その後エッチングにてＳｉを除去し共通液室となる空間７０１を形成する。
【００５４】
共通液室となる空間７０１を形成するためのエッチング方法としては、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングやドライエッチングを用いてもよい。エッチングレジスト層７００は選択したエッチング方法に適した材料を適宜選択して形成することができる。
【００５５】
ドライエッチングを用いた場合は、共通液室となる空間７０１の垂直性が高くチップシュリンクが実現でき、また、Ｓｉ結晶軸に関係なく配置できるため設計自由度が高い等の優位点がある。この場合、実施の形態１と同様、図４の配置にてＳｉ基板を準備すればよい。
【００５６】
また、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングを用いると、簡便で生産性の高い製造を可能とすることができる。しかし、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングにより露出する｛１１１｝面の角度から、吐出列の長手方向を＜１１０＞方向とする制限をうける。よって、例えば、図８に示すように、吐出口、流路、独立供給口の配置を、基板薄化された領域７０２上に斜めに配列すればよい。
【００５７】
共通液室となる空間７０１を形成したのち、基板薄化された領域７０２に対して、実施の形態１、又は実施の形態２と同様に独立供給口を形成する（図７（ｂ）、（ｃ））。これにより、独立供給口が少なくとも二つ以上連結された共通液室となる空間７０１が形成される。独立供給口の深さ方向が短くなるため、先導孔加工の際に加工形状のアスペクト比が小さくなり、加工形状精度の向上やタクト向上の効果がある。
【実施例】
【００５８】
以下に本発明に係る実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
図１０に本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
【００６０】
まず｛１００｝表面を有し、液体を吐出するためのヒーターと、それを駆動・制御するための半導体素子が設けられたＳｉ基板を準備した（図１０（ａ））。
【００６１】
このウエハに対し、Ｎ−メチル−ピロリドンを溶媒とするポリエーテルアミド７００を裏面にスピンコートにより成膜し、さらにポジレジストをウエハ裏面に塗布した。フォトリソ技術を用いてウエハ裏面のポジレジストをパターニングした後、ケミカルドライエッチングにより除去し、ポジレジストを剥離した（図１０（ｂ））。
【００６２】
このウエハ表面にポリメチルイソプロペニルケトンを含有する、インク流路を形成するための型材１００１となるレジストを塗布し、露光、現像を行いパターニングした（図１０（ｃ））。
【００６３】
次に、オリフィスプレートを形成する感光性エポキシ１０２を塗布し、露光、現像によりパターニングして吐出口を形成した（図１０（ｄ））。
【００６４】
その後、形成されたオリフィスプレートを保護するため、ウエハ表面及び周囲にゴム樹脂からなる保護膜１００２をコーティングした。
【００６５】
その後、裏面にパターニングされたポリエーテルアミドをレジストとして、そして２２ｗｔ％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）をエッチャントとして、残し基板膜厚が１２５μｍとなるように結晶軸異方性エッチングを行い、共通液室となる空間を形成した。
【００６６】
次に、ＥＳＩ社製レーザー加工装置（商品名：「Ｍｏｄｅｌ−５３３０」）にて、最近接の２つの先導孔がＳｉ結晶軸の＜１００＞方向に並ぶように先導孔を形成した。レーザーの波長は３５５ｎｍ、パルス時間は７０±５ｎ秒であり、レーザー照射スポット形は円形とした。形成した先導孔の深さは１２０μｍであり、先導孔の先端とパッシベーション膜との間隔は５μｍであった。また、最近接の２つの先導孔を隔てるＳｉ梁の幅は５９μｍであった（図１０（ｅ））。
【００６７】
その後、１０ｗｔ％、８０℃の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）をエッチャントとして、先導孔より結晶軸異方性エッチングを行い、｛１００｝面が壁面となる供給口を形成した。該供給口は、パッシベーション膜まで到達するように形成した。なお、このときの代表的な面方位のエッチングレートは、｛１００｝＝０．８７μｍ／ｍｉｎ、｛１１０｝＝１．２８μｍ／ｍｉｎであった。
【００６８】
この後、ケミカルドライエッチングにより、ウエハ裏面のポリエーテルアミド樹脂を除去した。次に、ケミカルドライエッチングにより、パッシベーション層を除去した。そして、ウエハ表面及びウエハ周囲をコートしている保護膜１００２をキシレンにより除去した。最後に、インク流路の型材１００１であるレジストを乳酸メチルにより除去した（図１０（ｆ））。
【００６９】
以上により、独立供給口・副流路型の液体吐出ヘッドを製造した。
【００７０】
得られた液体吐出ヘッドの最近接の２つの供給口を隔てるＳｉ梁の幅は３９μｍであり、十分なヘッド強度を示した。また、各Ｓｉ梁の幅はほぼ同等であり、バラツキはほとんど確認されなかった。
（実施例２）
図１１に本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
【００７１】
まず｛１００｝表面を有し、液体を吐出するためのヒーターと、それを駆動・制御するための半導体素子と、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングの犠牲層であるＡｌ膜が設けられたＳｉ基板を準備した。
【００７２】
液体吐出ヘッドのチップは、Ｓｉウエハの結晶方位に対して図４に示すように配置した。
【００７３】
また、実施例１と同様の工程にて、吐出口を形成した（図１１（ａ））。その後、形成されたオリフィスプレートを保護するため、ウエハ表面及び周囲にゴム樹脂からなる保護膜をコーティングした。
【００７４】
そして、ボッシュ方式のドライエッチングにて基板膜厚が１２５μｍとなるように共通液室となる空間を形成した。
【００７５】
次に、形成した共通液室となる空間の底部に、スプレー方式によりポジレジストを塗布した。
【００７６】
フォトリソ法を用いて、最近接の２つの先導孔がＳｉ結晶軸の＜１００＞方向に並ぶように、ポジレジストをパターニングし、ボッシュ方式のドライエッチングにより先導孔を形成した。ドライエッチングは犠牲層であるＡｌをエッチングストップ層として用いた。形成した先導孔の形状は円形であり、犠牲層の範囲に収まるものであった。また、最近接の２つの先導孔のＳｉ梁の幅は５９μｍであった（図１１（ｂ））。
【００７７】
そして、３８ｗｔ％、７０℃の水酸化カリウム（ＫＯＨ）をエッチャントとして、先導孔より結晶軸異方性エッチングを行うとともに、犠牲層を除去することで、｛１００｝面が側面となる供給口を形成した。
【００７８】
なお、このときの｛１００｝面のエッチング速度は０．６４μｍ／ｍｉｎ、｛１１０｝面のエッチング速度は１．３０μｍ／ｍｉｎであった。
【００７９】
この後、ケミカルドライエッチングにより、ウエハ裏面のポリエーテルアミド樹脂を除去した。次に、ケミカルドライエッチングにより、パッシベーション層を除去した。そして、ウエハ表面及びウエハ周囲をコートしている保護膜をキシレンにより除去した。最後に、インク流路の型材であるレジストを乳酸メチルにより除去した（図１１（ｃ））。
【００８０】
以上により、液体吐出ヘッドを作成した。
【００８１】
得られた液体吐出ヘッドの最近接の２つの供給口を隔てるＳｉ梁の幅は３９μｍであり、十分なヘッド強度を示した。また、各Ｓｉ梁の幅はほぼ同等であり、バラツキはほとんど確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明において製造された液体吐出ヘッドの模式図である。
【図２】本発明において製造された液体吐出ヘッドの模式図である。
【図３】本発明の一実施形態について工程順に説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態について説明するための模式図である。
【図５】本発明のＳｉ結晶軸異方性エッチングによる独立供給口形成について説明する模式図である。
【図６】本発明の一実施形態について工程順に説明するための断面模式図である。
【図７】本発明の一実施形態について工程順に説明するための断面模式図である。
【図８】本発明において製造された液体吐出ヘッドの模式図である。
【図９】従来の一般的な液体吐出ヘッドの模式図である。
【図１０】本発明の一実施例について工程順に説明するための断面模式図である。
【図１１】本発明の一実施例について工程順に説明するための断面模式図である。
【図１２】従来の液体吐出ヘッドの模式図である。
【図１３】一般的な液体吐出ヘッドに形成される共通液室の模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１００ Ｓｉ基板
１０１ 液体吐出エネルギー発生素子
１０２ ノズル材料
１０３ 吐出口
１０４ 流路
１０５ 独立供給口
１０６ Ｓｉ梁
３００ 基板
３０１ パッシベーション膜
３０２、６０２ 先導孔
６００ 犠牲層付き基板
６０１ 犠牲層
７００ レジスト
７０１ 共通液室となる空間
７０２ 基板薄化された領域
１００１ 型材
１００２ 保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出口から噴射して画像を形成する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリント方式に用いられる液体吐出ヘッドの一般的な形態の模式図を、図９に示す。Ｓｉ基板上に液滴を吐出するための微細な吐出口１０３と、吐出口１０３に連結する流路１０４と、流路１０４の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生素子１０１を備え、Ｓｉ基板には流路１０４と連結する共通液室となる空間７０１が形成されている。これは、例えば特許文献１などに記載された方法で製造される。
【０００３】
また、一般的な液体吐出ヘッドと形態を異にして、図１２の模式図で示される独立供給口１０５を有する独立供給口・副流路型の液体吐出ヘッドが開発されている。ここで、独立供給口とは、吐出口に連結する流路に対して、独立に供給口が連結されている構造のことを表しており、また副流路とは、吐出口に対して対称な二方向から流路が連結されていることを表している。
【０００４】
独立供給口・副流路型の液体吐出ヘッドは、図９に示す一般的な液体吐出ヘッドと比べて、以下に述べる優位な点を有している。
【０００５】
吐出口に連結する流路が対称的に配置されており、かつ、該流路と独立供給口とが垂直に連通するため、インク吐出圧力発生素子で発生した気泡が、左右均等に成長する。そのため、オリフィス表面から飛翔するインク液滴の方向を安定的に垂直にすることができ、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０００６】
また、前記流路と基板に対して垂直に形成された独立供給口を、液体吐出エネルギー発生素子に隣接する領域で連結させることで、高速なリフィール特性を実現する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０００７】
また、各吐出口に対応するように独立に供給口が形成されるため、吐出口間のクロストークの影響を低減することができ、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０００８】
また、独立供給口に挟まれた梁状のＳｉ（以下、Ｓｉ梁とする）により、ヘッドの強度を向上させることができ、さらに、液体吐出エネルギー発生素子への電気配線を引き回すことができる。図１２にＳｉ梁１０６を示している。
【０００９】
上記独立供給口・副流路型液体吐出ヘッドにおいて、より高密度に吐出口を配列した液体吐出ヘッドを製造するには、独立供給口を高精度・高密度に形成することが重要となる。
【００１０】
液体吐出ヘッドの供給口を形成する従来手法としては、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングが知られている。これは、アルカリ水溶液による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エッチング方法である（特許文献１）。結晶軸異方性を利用することで、精度の良好な開口幅を有するインク吐出口を形成し、液体吐出エネルギー発生素子と供給口との距離の制御を行う。
【００１１】
また、特許文献２、特許文献３では、供給口の開口幅を広げずに供給口を形成する方法として、レーザー加工により基板に先導孔を形成し、その後シリコン結晶軸異方性エッチングを行って供給口を形成する方法が示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４６９７９号公報
【特許文献２】特開２００７−２１０２４２号公報
【特許文献３】米国特許第６６４８４５４号明細書
【非特許文献１】Ｖｉｒｇｉｎｉａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ， Ｉｎｃ．、“Ｗｅｔ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００３年１月、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｒｇｉｎｉａｓｅｍｉ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／ｓｉｌｉｃｏｎｅｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｌｅａｎｉｎｇ．ｐｄｆ〉
【非特許文献２】デンソーテクニカルレビュー Ｖｏｌ．５ Ｎｏ．１ ２０００ ｐ５６−６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以下に本発明が解決しようとする課題について説明を行う。
【００１３】
なお、本明細書では結晶方位に関してミラー指数を用いて説明を行う。結晶学的に等価な面、例えば（１００）と（０１０）等、を｛１００｝と表記し、結晶学的に等価な方位、例えば［１００］と［０１０］等、を＜１００＞と表記する。
【００１４】
液体吐出ヘッドを作製する基板において、Ｓｉ基板には液体吐出エネルギー発生素子の駆動を制御するための半導体素子が作製される。また、半導体素子の電気的特性から、｛１００｝表面を有するＳｉ基板が用いられることが一般的である。そのため、特許文献１に記載の手法では、結晶異方性エッチングにて露出する｛１１１｝結晶面が、｛１００｝表面に対して約５５°傾斜することになる。これにより供給口の開口幅が大きくなり、独立供給口のアスペクト比を大きくすることができない。すなわち、独立供給口を高密度に配置することができない。
【００１５】
また、特許文献２の手法を用いると、基板表面に垂直方向の供給口断面が菱形となる。供給口の開口部は小さくできるものの、高密度に独立供給口を形成すると最近接の２つの供給口間を隔てるＳｉ梁の幅が狭くなり、ヘッドの強度が弱くなる場合がある。また、液滴吐出エネルギー発生素子から発生した熱エネルギーを効率よく基板側に放熱することが困難になる場合があり、更なる改良が望まれる。
【００１６】
特許文献３の手法は、先導孔を形成した後にＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口の壁を｛１１０｝面にて形成する事例が示されている。これは、一般的な共通液室となる空間を形成する目的において、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングで＜１１０＞方向の溝を精度良く形成しやすいためである（図１３）。この理由から、従来の液滴吐出ヘッドの吐出口は＜１１０＞方向に配列されていることが一般的であった。
【００１７】
ところが、多くの条件において、｛１１０｝面のＳｉ軸結晶異方性エッチング速度は、他の代表的な結晶方位である｛１００｝面や｛１１１｝面のエッチング速度よりも速いことが知られている（非特許文献１）。このことから、従来の＜１１０＞方向に配列された吐出口に対して独立供給口を形成すると、最近接の２つの供給口を隔てるＳｉ梁の幅が、速いエッチング速度によって狭くなり、ヘッドの強度が弱くなる課題があった。
【００１８】
また、Ｓｉ結晶異方性エッチングのエッチング速度比｛１００｝／｛１１０｝は、エッチャント濃度、温度、Ｓｉ溶解量、不純物溶解量の影響で異なることが知られている（非特許文献２）。このことから、｛１００｝面のエッチング量と、横方向｛１１０｝面のエッチング量が処理バッチ毎に一定ではなくなり、Ｓｉ梁の幅を一定として形成することができず、放熱性にバラツキが生じる課題があった。
【００１９】
本発明は以上の課題を鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドにおいて、最近接の２つの供給口間を隔てるＳｉ梁の幅を広くし、同時にＳｉ梁の幅のバラツキを少なくする製造方法を提供する。ひいては、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッド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】
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、
前記流路と連結し、液体を吐出する複数の吐出口と、
前記流路と連結し、該流路に液体を供給する前記Ｓｉ基板に設けられた複数の供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
最近接の２つの供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並ぶように、前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面とは反対の面から先導孔を形成する第１のＳｉ除去工程と、
前記先導孔に対して、｛１００｝面のエッチング速度が｛１１０｝面のエッチング速度より遅い条件でＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口を形成する第２のＳｉ除去工程と、
をこの順に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
液体吐出ヘッドにおいて、最近接の２つの供給口間を隔てるＳｉ梁の幅を広くし、同時にＳｉ梁の幅のバラツキを少なくする製造方法を提供し、ひいては、良好な印字品位を達成する液体吐出ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本発明により製造された液体吐出ヘッドを吐出面側から観察した時の模式図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’の位置の断面を示した斜視図を示す。表面に｛１００｝面を持つＳｉ基板１００上には液体吐出エネルギー発生素子１０１が設けられ、ノズル材料１０２を用いて液体を吐出する吐出口１０３及び液体を保持する流路１０４が形成されている。また、流路１０４に連結された供給口１０５がＳｉ基板１００に複数設けられている。
【００２３】
本実施の形態を、図３、図４、図５を用いて説明する。図３は、図１におけるＡ−Ａ’断面及び、Ｂ−Ｂ’断面を、工程順に表した模式図である。
【００２４】
まず、基板３００を準備する（図３（ａ））。基板３００は、｛１００｝表面を持つＳｉ基板１００上に液体吐出エネルギー発生素子１０１が設けられ、吐出口１０３及び流路１０４が形成されている。また、基板３００には、パッシベーション膜３０１が設けられている。パッシベーション膜３０１は、液体吐出エネルギー発生素子１０１を駆動させるトランジスタ工程等で成膜された膜であり、成分として、例えば酸化ケイ素膜や、窒化珪素膜、あるいはその積層構造で形成されている。パッシベーション膜３０１はＳｉ基板１００上全面に形成されていても、部分的に除去されている構造でもかまわない。
【００２５】
また、基板３００における吐出口１０３及び流路１０４は、従来の製法で作製すればよい。その際には、｛１００｝表面のＳｉ基板１００に対して、図４に示すように吐出口列の長手方向が＜１００＞方向になるようにチップを配列して作製すればよい。
【００２６】
次に、Ｓｉ基板１００の裏面（流路１０４が形成される面とは反対の面）側から、レーザーを用いてＳｉを除去することにより先導孔３０２を形成する（図３（ｂ）、第１のＳｉ除去工程）。このとき、最近接の２つの先導孔３０２がＳｉ基板１００の結晶軸＜１００＞方向に並ぶように先導孔３０２を形成する。
【００２７】
この際、レーザー加工の深さはパッシベーション膜３０１に達しない程度に制御される必要がある。なぜなら、レーザー加工がパッシベーション膜３０１に達すると、パッシベーション膜３０１とともに、その上層に存在するノズル材料１０２を損傷する可能性があるからである。なお、加工深さの値は、レーザー加工の深さばらつきを考慮して決定されるが、先導孔３０２の先端部分とパッシベーション膜３０１との間隔は、５μｍ以上であることが、レーザー加工においてノズル材料１０２の損傷を防ぐ観点から好ましい。
【００２８】
レーザー加工に用いるレーザーとしては、Ｓｉを効果的に除去できるものであれば良く、波長、パルス時間、レーザー照射スポットの形も特に限定されない。ただし、レーザースポットの形は、円形であることが一般的であり、コスト面から好ましい。レーザースポットの形状として円形のものを用いた場合、形成する先導孔３０２の直径は１５μｍ〜３５μｍであること、また、最近接の２つの先導孔３０２を隔てるＳｉ梁の幅は、５０μｍ〜７０μｍであることが好ましい。後述する第２のＳｉ除去工程により供給口を高密度に形成することができ、かつ、得られる液体吐出ヘッドの強度を向上させることができるためである。
【００２９】
次に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を主成分とするエッチャント（エッチング液）を用いて、Ｓｉ軸結晶異方性エッチングを行い、供給口の空間の一部をパッシベーション膜３０１まで到達させる（第２のＳｉ除去工程）。
【００３０】
このとき、｛１００｝面のエッチング速度が、｛１１０｝面のエッチング速度よりも遅い条件でエッチングを行う。このエッチング速度の条件は、ＴＭＡＨ濃度、温度等の種々のパラメータを適宜調整することにより満たすことができる。例えば、ＴＭＡＨ濃度が１７．５％〜２５％、エッチングの温度が７０℃〜９０℃である場合、前記エッチング速度の条件を満たすことができるため好ましい。
【００３１】
なお、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングのエッチャントはＴＭＡＨ溶液に限定されるものではない。ＴＭＡＨ、ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ溶液を主成分とするエッチャントの他に、結晶面のエッチング速度が、｛１００｝面＜｛１１０｝面となる性質をもつエッチャントであればよい。
【００３２】
その後、化学気相エッチングやウェットエッチングにより裏面からパッシベーション膜３０１を除去して、流路１０４に連結された独立供給口１０５を形成する（図３（ｃ））。
【００３３】
ここで、図５を用いて、Ｓｉ異方性エッチングにより供給口が形成される過程を、更に詳しく説明する。図５は基板を裏面（流路が形成される面とは反対の面）側から観察したときの模式図である。基板表面に存在する吐出口及び流路を点線で表している。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、表面に存在する流路に連結できるような位置に、裏面からレーザーによりＳｉ加工を行い、先導孔３０２を形成する。このとき、最近接の２つの先導孔が、Ｓｉ結晶軸に対して＜１００＞方向に並ぶように加工する。
【００３５】
次にエッチング速度が、｛１００｝面＜｛１１０｝面となるような条件で、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングを行う。すると、図５（ｂ）に示すように、エッチング速度が遅い｛１００｝面が独立供給口１０５の側面として形成される。
【００３６】
なお、前述した＜１００＞方向に並ぶように先導孔３０２を形成するとは、加工中心が完全に＜１００＞方向に配列しているという意味ではない。Ｓｉ結晶軸異方性エッチングを行った後に、独立供給口１０５を隔てる距離が＜１００＞方向で規定される配置であればよく、例えば図５（ｃ）に示すように、２つの先導孔３０２の中心位置が＜１００＞軸からずれていても良い。
【００３７】
このとき、供給口と供給口とを隔てるＳｉ梁の幅は、図３（ｃ）に示されたＷ１、もしくはＷ２で表現できる。そしてＳｉ梁の幅Ｗ１、もしくはＷ２は、結晶軸異方性エッチングにより現れた｛１００｝面の距離により決定される。
【００３８】
吐出口１０３は高密度に形成する必要があるため、一般的には、吐出口１０３列の長手方向に対するピッチが狭くなり、Ｗ１＜Ｗ２となる。
【００３９】
Ｗ１の幅を持つＳｉ梁の表面には、液体吐出エネルギー発生素子１０１と液体吐出エネルギー発生素子１０１を駆動する半導体素子とを電気的に接続する配線が形成されていることがある。また、Ｓｉ梁は、液体吐出エネルギー発生素子１０１から発生した熱を基板側に伝熱するという大きな役割を担っている。
【００４０】
構造的強度や電気的信頼性、また放熱安定性の観点から、Ｗ１は可能な限り大きな値で安定的に形成することが望まれる。本実施形態によれば、供給口を隔てるＳｉ梁の幅がエッチング速度の遅い｛１００｝面にて規定されるため、Ｓｉ梁の幅が広く形成されやすいという効果がある。本実施形態において、例えば、Ｗ１は３５μｍ〜５０μｍであることが、吐出口１０３を高密度に形成でき、かつ、液体吐出ヘッドの強度、安定性が高いことから好ましい。
【００４１】
また、深さ方向加工面と横方向の加工面がともに｛１００｝面であるため、エッチャントの濃度、温度、不純物等によるエッチング速度変動の影響を受けにくく、供給口構造を安定的に形成しやすいという効果がある。
【００４２】
これにより、良好な印字品位を達成できる液体吐出ヘッドを歩留まり良く製造することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図６を用いて実施の形態２を説明する。図６は図１におけるＡ−Ａ’断面、及び、Ｂ−Ｂ’断面を工程順に表した模式図である。
【００４４】
まず、犠牲層６０１を備えた基板６００を準備する（図６（ａ））。基板６００には、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングの際に等方性エッチングされる犠牲層６０１が設けられている。また、犠牲層６０１は所望の大きさにパターニングされている。犠牲層６０１としては、例えばアルミニウムなどの金属膜や多結晶Ｓｉ膜、又はポーラスＳｉ酸化膜などが使用できる。
【００４５】
次に、基板の裏面側から、先導孔６０２を形成する（図６（ｂ））。先導孔６０２を形成する方法としては、レーザー加工やドライエッチングを用いればよい。本実施形態においては、ドライエッチングによる加工例を示す。
【００４６】
犠牲層６０１のエッチング速度やパッシベーション膜のエッチング速度が、Ｓｉのエッチング速度に比べて十分に遅い場合は、犠牲層６０１もしくはパッシベーション膜に到達するまで先導孔６０２を形成すればよい。導電性の犠牲層を用いた場合、基板チャージアップによるＳｉエッチング加工時の形状不良が抑制される効果が期待できる。
【００４７】
なお、先導孔６０２はフォトリソグラフィ技術を用いて、最近接の２つの先導孔６０２がＳｉ結晶軸の＜１００＞方向に並ぶように形成される。先導孔６０２の基板表面に平行な断面形状は、円形や矩形等の形状で限定されるものではなく、基板流路側にパターニングされた犠牲層６０１の範囲内に収まる面積のものであれば良い。
【００４８】
次に前記実施の形態１と同様にＳｉ結晶軸異方性エッチングを行う。この際、犠牲層６０１も同時に除去される。その後、化学気相エッチングやウェットエッチングにより裏面からパッシベーション膜を除去して、流路に連結された独立供給口を形成する（図６（ｃ））。
【００４９】
犠牲層６０１が存在した領域も、供給口の一部として空間が形成される。結果として、基板表面側の供給口端部が犠牲層６０１のパターニング形状によって規定される。このことから、犠牲層６０１を用いることで、基板表面側の供給口の開口位置精度を、高精度で形成可能であるという効果がある。
【００５０】
なお、基板表面に対して垂直方向の独立供給口断面形状は、結晶性異方性エッチングの条件、犠牲層６０１のパターン、犠牲層６０１のエッチング速度などの多くのパラメータによって異なるが、これらの形状は本発明の効果を限定するものではない。
【００５１】
（実施の形態３）
図７、図８を用いて実施の形態３を説明する。図７は図８（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面、及び、Ｂ−Ｂ’断面を工程順に表した模式図である。
【００５２】
前記実施の形態１と同様に基板を準備する。ただし該基板は、犠牲層を設けていても、設けていなくてもどちらでも良い。
【００５３】
基板の裏面側に共通液室となる空間７０１の位置に対応するようなエッチングレジスト層７００をパターニング形成する（図７（ａ））。その後エッチングにてＳｉを除去し共通液室となる空間７０１を形成する。
【００５４】
共通液室となる空間７０１を形成するためのエッチング方法としては、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングやドライエッチングを用いてもよい。エッチングレジスト層７００は選択したエッチング方法に適した材料を適宜選択して形成することができる。
【００５５】
ドライエッチングを用いた場合は、共通液室となる空間７０１の垂直性が高くチップシュリンクが実現でき、また、Ｓｉ結晶軸に関係なく配置できるため設計自由度が高い等の優位点がある。この場合、実施の形態１と同様、図４の配置にてＳｉ基板を準備すればよい。
【００５６】
また、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングを用いると、簡便で生産性の高い製造を可能とすることができる。しかし、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングにより露出する｛１１１｝面の角度から、吐出列の長手方向を＜１１０＞方向とする制限をうける。よって、例えば、図８に示すように、吐出口、流路、独立供給口の配置を、基板薄化された領域７０２上に斜めに配列すればよい。
【００５７】
共通液室となる空間７０１を形成したのち、基板薄化された領域７０２に対して、実施の形態１、又は実施の形態２と同様に独立供給口を形成する（図７（ｂ）、（ｃ））。これにより、独立供給口が少なくとも二つ以上連結された共通液室となる空間７０１が形成される。独立供給口の深さ方向が短くなるため、先導孔加工の際に加工形状のアスペクト比が小さくなり、加工形状精度の向上やタクト向上の効果がある。
【実施例】
【００５８】
以下に本発明に係る実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
図１０に本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
【００６０】
まず｛１００｝表面を有し、液体を吐出するためのヒーターと、それを駆動・制御するための半導体素子が設けられたＳｉ基板を準備した（図１０（ａ））。
【００６１】
このウエハに対し、Ｎ−メチル−ピロリドンを溶媒とするポリエーテルアミド７００を裏面にスピンコートにより成膜し、さらにポジレジストをウエハ裏面に塗布した。フォトリソ技術を用いてウエハ裏面のポジレジストをパターニングした後、ケミカルドライエッチングにより除去し、ポジレジストを剥離した（図１０（ｂ））。
【００６２】
このウエハ表面にポリメチルイソプロペニルケトンを含有する、インク流路を形成するための型材１００１となるレジストを塗布し、露光、現像を行いパターニングした（図１０（ｃ））。
【００６３】
次に、オリフィスプレートを形成する感光性エポキシ１０２を塗布し、露光、現像によりパターニングして吐出口を形成した（図１０（ｄ））。
【００６４】
その後、形成されたオリフィスプレートを保護するため、ウエハ表面及び周囲にゴム樹脂からなる保護膜１００２をコーティングした。
【００６５】
その後、裏面にパターニングされたポリエーテルアミドをレジストとして、そして２２ｗｔ％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）をエッチャントとして、残し基板膜厚が１２５μｍとなるように結晶軸異方性エッチングを行い、共通液室となる空間を形成した。
【００６６】
次に、ＥＳＩ社製レーザー加工装置（商品名：「Ｍｏｄｅｌ−５３３０」）にて、最近接の２つの先導孔がＳｉ結晶軸の＜１００＞方向に並ぶように先導孔を形成した。レーザーの波長は３５５ｎｍ、パルス時間は７０±５ｎ秒であり、レーザー照射スポット形は円形とした。形成した先導孔の深さは１２０μｍであり、先導孔の先端とパッシベーション膜との間隔は５μｍであった。また、最近接の２つの先導孔を隔てるＳｉ梁の幅は５９μｍであった（図１０（ｅ））。
【００６７】
その後、１０ｗｔ％、８０℃の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）をエッチャントとして、先導孔より結晶軸異方性エッチングを行い、｛１００｝面が壁面となる供給口を形成した。該供給口は、パッシベーション膜まで到達するように形成した。なお、このときの代表的な面方位のエッチングレートは、｛１００｝＝０．８７μｍ／ｍｉｎ、｛１１０｝＝１．２８μｍ／ｍｉｎであった。
【００６８】
この後、ケミカルドライエッチングにより、ウエハ裏面のポリエーテルアミド樹脂を除去した。次に、ケミカルドライエッチングにより、パッシベーション層を除去した。そして、ウエハ表面及びウエハ周囲をコートしている保護膜１００２をキシレンにより除去した。最後に、インク流路の型材１００１であるレジストを乳酸メチルにより除去した（図１０（ｆ））。
【００６９】
以上により、独立供給口・副流路型の液体吐出ヘッドを製造した。
【００７０】
得られた液体吐出ヘッドの最近接の２つの供給口を隔てるＳｉ梁の幅は３９μｍであり、十分なヘッド強度を示した。また、各Ｓｉ梁の幅はほぼ同等であり、バラツキはほとんど確認されなかった。
（実施例２）
図１１に本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を示す。
【００７１】
まず｛１００｝表面を有し、液体を吐出するためのヒーターと、それを駆動・制御するための半導体素子と、Ｓｉ結晶軸異方性エッチングの犠牲層であるＡｌ膜が設けられたＳｉ基板を準備した。
【００７２】
液体吐出ヘッドのチップは、Ｓｉウエハの結晶方位に対して図４に示すように配置した。
【００７３】
また、実施例１と同様の工程にて、吐出口を形成した（図１１（ａ））。その後、形成されたオリフィスプレートを保護するため、ウエハ表面及び周囲にゴム樹脂からなる保護膜をコーティングした。
【００７４】
そして、ボッシュ方式のドライエッチングにて基板膜厚が１２５μｍとなるように共通液室となる空間を形成した。
【００７５】
次に、形成した共通液室となる空間の底部に、スプレー方式によりポジレジストを塗布した。
【００７６】
フォトリソ法を用いて、最近接の２つの先導孔がＳｉ結晶軸の＜１００＞方向に並ぶように、ポジレジストをパターニングし、ボッシュ方式のドライエッチングにより先導孔を形成した。ドライエッチングは犠牲層であるＡｌをエッチングストップ層として用いた。形成した先導孔の形状は円形であり、犠牲層の範囲に収まるものであった。また、最近接の２つの先導孔のＳｉ梁の幅は５９μｍであった（図１１（ｂ））。
【００７７】
そして、３８ｗｔ％、７０℃の水酸化カリウム（ＫＯＨ）をエッチャントとして、先導孔より結晶軸異方性エッチングを行うとともに、犠牲層を除去することで、｛１００｝面が側面となる供給口を形成した。
【００７８】
なお、このときの｛１００｝面のエッチング速度は０．６４μｍ／ｍｉｎ、｛１１０｝面のエッチング速度は１．３０μｍ／ｍｉｎであった。
【００７９】
この後、ケミカルドライエッチングにより、ウエハ裏面のポリエーテルアミド樹脂を除去した。次に、ケミカルドライエッチングにより、パッシベーション層を除去した。そして、ウエハ表面及びウエハ周囲をコートしている保護膜をキシレンにより除去した。最後に、インク流路の型材であるレジストを乳酸メチルにより除去した（図１１（ｃ））。
【００８０】
以上により、液体吐出ヘッドを作成した。
【００８１】
得られた液体吐出ヘッドの最近接の２つの供給口を隔てるＳｉ梁の幅は３９μｍであり、十分なヘッド強度を示した。また、各Ｓｉ梁の幅はほぼ同等であり、バラツキはほとんど確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明において製造された液体吐出ヘッドの模式図である。
【図２】本発明において製造された液体吐出ヘッドの模式図である。
【図３】本発明の一実施形態について工程順に説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態について説明するための模式図である。
【図５】本発明のＳｉ結晶軸異方性エッチングによる独立供給口形成について説明する模式図である。
【図６】本発明の一実施形態について工程順に説明するための断面模式図である。
【図７】本発明の一実施形態について工程順に説明するための断面模式図である。
【図８】本発明において製造された液体吐出ヘッドの模式図である。
【図９】従来の一般的な液体吐出ヘッドの模式図である。
【図１０】本発明の一実施例について工程順に説明するための断面模式図である。
【図１１】本発明の一実施例について工程順に説明するための断面模式図である。
【図１２】従来の液体吐出ヘッドの模式図である。
【図１３】一般的な液体吐出ヘッドに形成される共通液室の模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１００ Ｓｉ基板
１０１ 液体吐出エネルギー発生素子
１０２ ノズル材料
１０３ 吐出口
１０４ 流路
１０５ 独立供給口
１０６ Ｓｉ梁
３００ 基板
３０１ パッシベーション膜
３０２、６０２ 先導孔
６００ 犠牲層付き基板
６０１ 犠牲層
７００ レジスト
７０１ 共通液室となる空間
７０２ 基板薄化された領域
１００１ 型材
１００２ 保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、
前記流路と連結し、液体を吐出する複数の吐出口と、
前記流路と連結し、該流路に液体を供給する前記Ｓｉ基板に設けられた複数の供給口と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
最近接の２つの供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並ぶように、前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面とは反対の面から先導孔を形成する第１のＳｉ除去工程と、
前記先導孔に対して、｛１００｝面のエッチング速度が｛１１０｝面のエッチング速度より遅い条件でＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口を形成する第２のＳｉ除去工程と、
をこの順に含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第２のＳｉ除去工程において、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を主成分とするエッチング液を用いてＳｉ結晶軸異方性エッチングを行う請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第２のＳｉ除去工程において、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主成分とするエッチング液を用いてＳｉ結晶軸異方性エッチングを行う請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１のＳｉ除去工程において、レーザー加工を用いてＳｉを除去することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面の一部に、前記第２のＳｉ除去工程においてＳｉ結晶軸異方性エッチングの際に等方性エッチングされる犠牲層を設ける工程を、前記第１のＳｉ除去工程より前に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１のＳｉ除去工程において、ドライエッチングを用いてＳｉを除去することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面とは反対の面から、前記供給口が少なくとも二つ以上連結された共通液室となる空間を形成する工程を、前記第１のＳｉ除去工程より前に有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記共通液室となる空間をＳｉ結晶軸異方性エッチングにて形成する請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記共通液室となる空間をドライエッチングにて形成する請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、
前記流路と連結し、液体を吐出する複数の吐出口と、
前記流路と連結し、該流路に液体を供給する前記Ｓｉ基板に設けられた複数の供給口と、
を有する液体吐出ヘッドにおいて、
最近接の２つの供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並び、供給口の壁面が｛１００｝面で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１】
面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、
前記流路と連結し、液体を吐出する複数の吐出口と、
前記流路と連結し、該流路に液体を供給する前記Ｓｉ基板に設けられた複数の供給口と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
最近接の２つの供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並ぶように、前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面とは反対の面から先導孔を形成する第１のＳｉ除去工程と、
前記先導孔に対して、｛１００｝面のエッチング速度が｛１１０｝面のエッチング速度より遅い条件でＳｉ結晶軸異方性エッチングを行い、供給口を形成する第２のＳｉ除去工程と、
をこの順に含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第２のＳｉ除去工程において、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を主成分とするエッチング液を用いてＳｉ結晶軸異方性エッチングを行う請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第２のＳｉ除去工程において、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主成分とするエッチング液を用いてＳｉ結晶軸異方性エッチングを行う請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１のＳｉ除去工程において、レーザー加工を用いてＳｉを除去することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面の一部に、前記第２のＳｉ除去工程においてＳｉ結晶軸異方性エッチングの際に等方性エッチングされる犠牲層を設ける工程を、前記第１のＳｉ除去工程より前に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１のＳｉ除去工程において、ドライエッチングを用いてＳｉを除去することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記Ｓｉ基板の前記流路が形成される面とは反対の面から、前記供給口が少なくとも二つ以上連結された共通液室となる空間を形成する工程を、前記第１のＳｉ除去工程より前に有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記共通液室となる空間をＳｉ結晶軸異方性エッチングにて形成する請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記共通液室となる空間をドライエッチングにて形成する請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
面方位が｛１００｝であるＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に液体を保持する流路と、
前記流路と連結し、液体を吐出する複数の吐出口と、
前記流路と連結し、該流路に液体を供給する前記Ｓｉ基板に設けられた複数の供給口と、
を有する液体吐出ヘッドにおいて、
最近接の２つの供給口が前記Ｓｉ基板の＜１００＞方向に並び、供給口の壁面が｛１００｝面で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１４３１１９（Ｐ２０１０−１４３１１９Ａ）
【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２００８−３２３７８７（Ｐ２００８−３２３７８７）
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【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１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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