液体吐出ヘッド用基板の製造方法
【課題】インク供給口を簡便に短時間で製造することが可能な液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供する。
【解決手段】液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板１と、シリコン基板１を貫通し液体を素子へ供給するための供給口１３と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層４が第２の面に設けられたシリコン基板１を提供する工程と、第２の面においてシリコンが露出した部分が枠の形状になるように層４を部分的に除去して、第２の面において部分を形成する工程と、部分から第１の面に向かってエッチング液を使用してシリコン基板１をウェットエッチングすることにより、供給口１３をシリコン基板１に形成する工程と、を有する。
【解決手段】液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板１と、シリコン基板１を貫通し液体を素子へ供給するための供給口１３と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層４が第２の面に設けられたシリコン基板１を提供する工程と、第２の面においてシリコンが露出した部分が枠の形状になるように層４を部分的に除去して、第２の面において部分を形成する工程と、部分から第１の面に向かってエッチング液を使用してシリコン基板１をウェットエッチングすることにより、供給口１３をシリコン基板１に形成する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関し、具体的には被記録媒体にインクを吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドに用いられるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドの適用例としては、インクをエネルギーにより液滴として記録媒体（通常は、紙）に吐出することで記録を行う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では、表面にエネルギー発生素子が搭載されている基板の裏面から、裏面と表面とを貫通する供給口を通じてエネルギー発生素子にインクを供給する方式が知られている。このタイプのインクジェット記録ヘッド用の基板の製造方法が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法では、シリコン基板裏面のエッチングマスク層に開口部を形成し、開口部内に露出したシリコンにドライエッチング、レーザー等で凹部を形成し、該凹部からシリコン基板にウェットエッチングを行って供給口を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２１２８９０号明細書
【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１に記載の方法では、基板の裏面の供給口に相当する領域全体に開口を形成するため、エッチングマスク層にパターニングを行う必要があり、その工程にはフォトリソグラフィープロセスが必要である。
【０００７】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、インク供給口を簡便に短時間で製造することが可能な液体吐出ヘッド用基板の製造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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層が前記第２の面に設けられた前記シリコン基板を提供する工程と、前記第２の面においてシリコンが露出した部分が枠の形状になるように前記層を部分的に除去して、前記第２の面において前記部分を形成する工程と、前記部分から前記第１の面に向かって前記エッチング液を使用して前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インク供給口を短時間で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１の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図である。
【図３】実施形態１の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図である。
【図４】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を示す図である。
【図５】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を説明するための図である。
【図６】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を説明するための図である。
【図７】実施形態２のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を示す図である。
【図８】実施形態２のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明を行う。なお、以下の説明では、液体吐出ヘッドの一例としてインクジェット記録ヘッドを、液体吐出ヘッド用基板の一例としてインクジェット記録ヘッド用基板を例にとって説明する。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、液体吐出ヘッドは、印刷分野のみならず、回路形成等さまざまな産業分野に適用可能なものであり、液体吐出ヘッド用基板はそのような液体吐出ヘッドに搭載される基板として利用可能である。
【００１２】
また、以下の説明では同様の機能を有する部材については、図中において同じ符号で指示し、その説明を省略することがある。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。図１に示すインクジェット記録ヘッド１０は、インク等の液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が所定のピッチで２列に並んで配置されているシリコン基板１を有する。シリコン基板１上には、密着層としてポリエーテルアミド層（不図示）が形成されている。更に、シリコン基板１上には、流路側壁と、エネルギー発生素子２の上方に位置するインク吐出口１１と、を備える有機膜層６が形成されている。また、シリコン基板１には、インク供給口１３が、エネルギー発生素子２の列の間に形成されている。さらに、インク供給口１３から各インク吐出口１１に連通するインク流路が形成されている。
【００１４】
インクジェット記録ヘッド１０は、インク吐出口１１が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、インク供給口１３からインク流路内に充填されたインク（液体）に、エネルギー発生素子２によって圧力が加えられると、インク吐出口１１からインク液滴が吐出する。このインク液滴が、記録媒体に付着することによって、画像を形成する。なお、「画像を形成する」とは、文字、図形、記号等といった何らかの意味を持つ画像を形成する場合のみでなく、幾何学的パターン等の特定の意味を持たない画像を形成する場合も包含する。
【００１５】
本発明の製造方法では、エッチングマスク層にレーザー、ドライエッチング等の加工にてインク供給口の開口を形成するための枠状のパターンを形成し、その後、結晶異方性エッチングを行う。以下にこの製造方法について詳しく説明する。
【００１６】
図３は、インクジェット記録ヘッド１０の製造方法を説明するための断面図であり、図１に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。また図２は、インクジェット記録ヘッド１０の製造方法を説明するための図である。図２（ａ）は、図１に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図２（ｂ）は、シリコン基板１の裏面（第１の面）の平面図である。なお、図２（ａ）では、インク供給口１３が形成される前の状態を示す。また、図４（ａ）は、図１に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図４（ｂ）は、シリコン基板１の裏面（第１の面）の平面図である。なお、図２、図４では、インク供給口１３が形成される前の状態を示している。
【００１７】
図３（ａ）に示されるように、吐出口１１が設けられた吐出口部材としての有機膜層６を備えたシリコン基板１を用意する。シリコン基板１の表面（第２の面）には、エネルギー発生素子２がシリコン基板１の長手方向に沿って２列に並べられている。このエネルギー発生素子２は、Ａｌなどからなる配線や、ＴａＳｉＮ、ＴａＮに代表される高抵抗材料などで構成される。また、シリコン基板１の表面には、インク供給口１３の表面側の開口幅を規定するための犠牲層５を形成することができる。この犠牲層５の材料としてＡｌが用いられると、配線と同時に犠牲層５を形成できるので効率的である。犠牲層５が形成された後、エネルギー発生素子２および犠牲層５を覆うように絶縁保護膜３が形成される。この絶縁保護膜３は、シリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜などからなり、インクやその他の液体からシリコン基板１に形成された配線を守ると共に、インク供給口１３を形成する時のエッチングストップ層としての役割も担っている。絶縁保護膜３の上には、フォトリソグラフィープロセスを用いて密着層（不図示）及び有機膜層６が積層され、インク流路およびインク吐出口１１が形成される。また、シリコン基板１は裏面に、エッチングマスク層４を備えている。このエッチングマスク層４のシリコンのエッチング液に対する被エッチングレートは、シリコンの該エッチング液に対する被エッチングレートより低い。エッチングマスク層４はシリコンのエッチング液に対して、十分耐性があることが好ましく、シリコン基板１の裏面に少なくとも１層以上形成される。例えば、エッチングマスク層４は、ＳｉＯに代表される絶縁膜、Ｍｏ、Ａｕ、ＴｉＮまたはＴｉに代表される金属膜、無機膜、および有機膜が形成される。なお、熱酸化膜ＳｉＯを用いれば、表面の絶縁保護膜３と同時に形成できるので、製造時間が短縮できる。
【００１８】
また、エッチングマスク層４を形成する工程において、シリコン基板１の裏面にゴミ等があった場合には、それに起因して、エッチングマスク層４に微小な欠陥が発生することが想定され得る。そのようなケースに備えるため、ピンホール（不図示）が存在したとしてもそれを被覆できるような保護膜１６を形成することもできる。保護膜１６の材料は有機膜、無機膜といった膜が選択出来るが、Ｓｉとの密着性の観点からＳｉＯ、ＳｉＯ２などのシリコンの酸化物、ＳｉＮなどのシリコンの窒化物、ＳｉＣといったシリコンをベースとした膜が適している。また形成方法はスピンコートやスパッタといった周知の方法で形成すれば良い。本実施形態ではＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）エッチング液の保護膜１６としてポリシラザンを用いてエッチングマスク層４上にＳｉＯ2膜を焼成にて形成した。ポリシラザンは下記の式（１）に示すように空気中の水と反応してＳｉＯ２膜を形成する。
【００１９】
-(SiH2NH)-+2H2O → SiO2+NH3+2H2・・・（１）
高温で焼成する程エッチング耐性が強くなり、エッチング時間を考慮すると、２５０℃以上の焼成を行うことが好適である。
【００２０】
無論、図３（ｂ）に示されるように、保護膜１６を設けない構成をとってもよい。
【００２１】
次に、エッチングマスク層４におけるインク供給口１３に対応する部分に、レーザー照射にて保護層１６、エッチングマスク層４を部分的に除去して、図２（ｂ）に示すような枠の形状の溝７を形成する。この一つの枠は一つの供給口１３に対応する。保護層１６、エッチングマスク層４を部分的に除去することで、枠の形状に露出されたシリコンは枠の内側の領域に保護層１６とエッチングマスク層４とを囲むように設けられている。尚、本実施形態では保護膜１６上からレーザー加工を行っている。このレーザー加工工程では、シリコンへの吸収率に優れるＹＡＧレーザーの３倍波（波長３５５ｎｍ）がレーザー種として用いられ、出力４．５Ｗ程度、周波数３０ｋＨｚ程度の条件で溝７が形成される。枠形状の溝７は、エッチングマスク層４を貫通し、シリコン基板１の裏面から約１０μｍ程度の深さになるように形成される。
【００２２】
また、図３（ｂ）のように保護膜１６を設けない場合には、図４（ａ）に示されるように、エッチングマスク層４のみを貫通してシリコン基板１に溝７が設けられる。
【００２３】
図２（ａ）、４（ａ）に記載されている各寸法については以下のとおりである。
【００２４】
ｔはエッチングマスク層４の厚さを示し、Ｔはシリコン基板１の厚さを示す。また、Ｘは、シリコン基板１の長手方向に延びる中心線１４から該中心線１４に沿って形成されている溝７の中心までの距離を示す。Ｌは、犠牲層５の幅を示し、これはシリコン基板１の表面におけるインク供給口１３の開口領域のシリコン基板１の短手方向の幅となる。またＤは溝７の深さである。
【００２５】
シリコン基板１の厚さＴは、６００μｍ〜７５０μｍ程度、溝７の深さＤはおおよそ５〜２０μｍ程度である。シリコン基板１に溝７を形成せずに、レーザー照射でエッチングマスク層４のみを枠状に除去してシリコンを露出するにとどめてもよい。シリコンが露出されれば、シリコンエッチング液により、裏面側（第１の面側）から表面側（第２の面側）へのエッチングが可能である。
【００２６】
図５は、溝７の他のパターンを示す図である。図５（ａ）は、図１に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図５（ｂ）は、エッチングマスク層４で覆われたシリコン基板１の裏面の平面図である。溝７は、図２（ｂ）に示すように枠状に形成されるのではなく、図５（ｂ）に示すように格子状に形成されてもよい。溝７のうち、最外枠の部分７ａの内側に対辺部７ｄが設けられ、格子形状を形成している。最外枠の部分７ａのうち、シリコン基板１の長手方向に伸びる長手部分７ｂ（長さをＲとする）同士と繋がる短手部分７ｃ（長さをＱとする）と、対辺部７ｄはほぼ平行であり、短手部分７ｃと同様に対辺部７ｄは長手部分７ｂ同士を連結している。
【００２７】
溝７が格子状に形成される場合、図５（ｂ）に示すシリコン基板１の長手方向における溝７のピッチＰの値に応じてレーザー加工時間、および後述するエッチング工程におけるエッチング速度が変化する。
【００２８】
表１は、本実施形態の製造方法において、図５で示される溝７の形状を採用した場合において、溝７のシリコン基板１の長手方向のピッチＰに対するエッチング速度及びレーザー加工時間の関係を示す表である。なお、長さＲは１５２００μｍであり、長さＱは７００μｍである。
【００２９】
【表１】
表１において、エッチング速度が◎（二重丸）というのは、後述するエッチング工程において１０時間でシリコンの面方位の一つである｛１００｝面が形成できることを意味する。また、エッチング速度が○（丸）というのは、エッチング工程において１０時間で｛１００｝面は形成できないがエッチングが犠牲層５まで進行したときには｛１００｝面が形成できることを意味する。一方、レーザー加工時間については、溝７の形成に要する時間が図２（ｂ）に示す格子枠状に形成するときに比べ２倍以内である場合には◎（二重丸）で示し、２倍を越える場合には○（丸）で示す。表１に示すように、ピッチＰが狭いほどレーザー加工時間は長くなるがエッチング時間は短くなる。従って、エッチング速度を従来と同等レベルにする場合にはピッチＰは８００μｍ以下とすることが好ましい。さらに、レーザー加工時間も考慮すると、ピッチＰは６００〜８００μｍであることが好ましい。
【００３０】
なお、溝７を格子状に形成する場合、図５（ｂ）に示すようなシリコン基板１の長手方向に区画された形状に限らず、短手方向に区画された形状であってもよい。また、レーザー加工工程において、溝７の深さＤは、下記の式（２）の関係を満たすことが好ましい。（図２（ａ）参照）。
【００３１】
ｔ≦Ｄ≦Ｔ−（Ｘ−Ｌ／２）ｔａｎ５４．７°・・・（２）
上記の式（２）において、ｔはエッチングマスク層４の厚さを示し、Ｔはシリコン基板１の厚さを示す。また、Ｘは、シリコン基板１の長手方向に延びる中心線１４から該中心線１４に沿って形成されている溝７の中心までの距離を示し、Ｌは、犠牲層５のシリコン基板１の短手方向に沿った方向の幅を示す。
【００３２】
溝７が上記の式（２）を満たすように形成されれば、被エッチング領域が犠牲層５の領域内に収まるので、シリコン基板１の表面におけるインク供給口１３の開口領域の開口幅を犠牲層５の幅Ｌとすることができる。なお、犠牲層５の幅Ｌが十分に大きい場合、（Ｘ−Ｌ／２）がマイナスとなることがあるが、この場合は、Ｔ、ｔの値に関わらず犠牲層５内に被エッチング領域が到達することになる。そのため、この場合においても式（２）は成立する。
【００３３】
レーザー加工工程が終了すると、溝７から犠牲層５まで結晶異方性エッチングにてシリコン基板１を貫通させてインク供給口１３を形成するエッチング工程が実施される。このエッチング工程では、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）の水溶液が、シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液として使用される。このエッチング工程におけるシリコン基板１内部の状態について図６を参照しながら説明する。図６は、実施形態１のエッチング工程におけるシリコン基板１の内部の状態を示す図である。まず、シリコン基板１の裏面から表面へ向かう方向に幅が狭まるように、シリコンの面方位の一つである｛１１１｝面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、および２１ｄが形成される。点線部は当初の溝７が存在していた個所である。この時、エッチングマスク層４は、シリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングされる（図６（ａ）参照）。
【００３４】
図６（ａ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、｛１１１｝面２１ａと｛１１１｝面２１ｂ、及び｛１１１｝面２１ｃと｛１１１｝面２１ｄとがそれぞれ頂部で交差しシリコン基板１の厚み方向には見かけ上エッチングが進まなくなる。しかし、エッチングマスク層４において、シリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングが進むので、エッチングされた部分から新たに結晶異方性エッチングが進行する。この進行に伴いシリコン基板１の厚さ方向と、該厚さ方向に垂直な方向とにエッチングは進行する（図６（ｂ）参照）。図６（ｂ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、溝７の間に残っているエッチングマスク層４がエッチングされ、溝７の間に｛１００｝面２２が形成される（図６（ｃ）参照）。図６（ｃ）に示す状態からさらにエッチングが進行すると、｛１００｝面２２がシリコン基板１の表面へ向かい、最終的に犠牲層５に到達する。また、本実施形態でのエッチング時間は１４５０分でインク供給口１３を形成している。ポリシラザンの保護膜１６の厚さと、ＴＭＡＨに対する被エッチングレートを制御して、ポリシラザンの保護膜１６がＴＭＡＨによって全体的に除去される時間と、シリコン基板１に対するエッチング時間とを合わせることが可能となる。こうすることで、シリコン基板１に貫通口を形成された時点で保護膜１６が除去された状態（図６（ｅ）参照）を得ることが可能である。犠牲層５を除去してエッチング工程が完了する。エッチングマスク層４にピンホールが存在した場合でも、短いエッチング時間であれば、その影響は軽微であるので、ポリシラザンの保護膜１６が除去されたあとも、エッチングを継続することも可能である。ポリシラザンの保護膜１６は必ず除去しなければいけないわけではない。保護膜１６を除去するか、残すかは、シリコン基板１の裏面に塗布される接着剤と、保護膜１６との相性等を考慮して選択すればよい。なお、この接着剤は、インクジェット記録ヘッドを組み立てる上で、シリコン基板１の裏面側と、シリコン基板１を支持するためにアルミナなどで構成される支持部材とを接着する際に塗布される。
【００３５】
最後に、図６（ｆ）に示すように、絶縁保護膜３におけるインク供給口１３の開口領域を覆う部分をドライエッチングにて除去する。これにより、インク供給口１３と連通するインク流路１００が形成される。
【００３６】
以上の工程を経て、インク供給口１３から流入したインクをインク供給口１１から吐出させるノズル部が形成されたシリコン基板１（インクジェット記録ヘッド用基板）が完成する。そして、このシリコン基板１をダイシング等によって切断分離してチップ化し、各チップにエネルギー発生素子２を駆動させる電気配線の接合を行った後、インク供給用のチップタンク部材を接合する。これにより、インクジェット記録ヘッド１０が完成する。
【００３７】
本実施形態では、レーザー照射で溝７を形成することで、エッチングマスク層４のパターニング工程をフォトリソグラフィープロセスで実施する従来の方法よりも１ロット当たり２４０分短縮することが可能となる。
【００３８】
（実施形態２）
図７は、本実施形態の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図である。図７（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２について、図１に記載の切断線Ａ−Ａに相当する切断線に沿った断面図である。図７（ｂ）は、インクジェット記録ヘッド１２においてシリコン基板１の裏面の平面図である。なお、実施形態１で説明したインクジェット記録ヘッド１０と同様な構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、インクジェット記録ヘッド１２は、シリコン基板１の表面構造、および上述した成層工程（エッチングマスク層４を形成する工程）がインクジェット記録ヘッド１０と同様であるので、これらの説明も省略する。
【００３９】
インクジェット記録ヘッド１２では、レーザー加工工程において、まず、溝７が格子状に形成される。これは第１の実施形態において説明したものと同様であり、溝７のうち、最外枠の部分７ａの内側にピッチＰで対辺部７ｄが設けられ、格子形状を形成している。最外枠の部分７ａのうち、基板１の長手方向に伸びる長手部分７ｂ（長さをＲとする）同士と繋がる短手部分７ｃ（長さをＱとする）と、対辺部７ｄはほぼ平行であり、短手部分７ｃと同様に対辺部７ｄは長手部７ｂ同士を連結している。
【００４０】
続いて、図７（ａ）に示すような深凹部としての先導孔８が、溝７の最外枠の部分７ａに囲まれた領域内に形成される。この先導孔８は、エッチングマスク層４およびに保護膜１６を貫通し、終端部がシリコン基板１の内部にある未貫通孔である。本形態おいては、対辺部７ｄの一部が先導孔８となっている。また、先導孔８は、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１の長手方向に沿って２列に並べられている。なお、先導孔８は、インク供給口１３の開口部（シリコン基板１の裏面側の開口部）の内部に形成されればよく、先導孔８の配置、および数は限定されない。先導孔８が溝７に重ねて配置されると、エッチング工程においてエッチング液が先導孔８に入り込みやすく、異方性エッチングが速く進むようになる。そのため、このようにして先導孔８を配置することが好ましい。この場合、先導孔８が設けられた個所は溝７の中で、その周囲よりも深くシリコン基板１の表面側に向かって凹むこととなる。シリコン基板１の厚さが７００〜７５０μｍ程度の場合、溝７の外枠部の深さＤが５〜２０μｍとなる。溝７を形成するためには、まずレーザーの１パルスまたは複数パルスを基板の１の裏面の一箇所にショットする。ついで、先のショットの中止からレーザースポット径の約半分ずらした位置を中心として同じようにレーザーを照射してこれを繰り返す。これにより、中心個所が違う位置に形成された穴同士が連続することで溝７が完成する。先導孔８の深さＤＳは３５０〜６５０μｍであり、溝７を形成したときよりも多い数のレーザーパルスを基板１に対してショットして深凹部である先導孔８を溝７内に形成する。本実施形態では、溝７は、図７（ｂ）に示すように、先導孔８と重なる部分を持ち、シリコン基板１の長手方向のピッチが８００μｍとなる格子状に形成される。ピッチを８００μｍとしたのは、実施形態１で説明したようにエッチング速度およびレーザー加工時間を考慮したからである（表１参照）。
【００４１】
レーザー加工工程が終了すると実施形態１と同様にエッチング工程が実施される。このエッチング工程では、実施形態１と同様にＴＭＡＨをエッチング液として使用し、保護膜１６から犠牲層５に至るインク供給口１３が形成される。ここで、本実施形態のエッチング工程におけるシリコン基板１内部の状態について図８を参照しながら説明する。図８は、実施形態２のエッチング工程におけるシリコン基板１の内部の状態を示す図である。まず、シリコン基板１の裏面から表面へ向かう方向に幅が狭まるように｛１１１｝面３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、および３１ｄが形成される。同時に、先導孔８、および溝７からシリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングが進む。また、シリコン基板１の裏面側のインク供給口１３の開口部においては、シリコン基板１の裏面から表面へ向かう方向に幅が広がるように｛１１１｝面３２ａ、３２ｂが形成される（図８（ａ）参照）。
【００４２】
図８（ａ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、｛１１１｝面３１ｂと｛１１１｝面３１ｃとが接し、この接合によって形成された頂部からさらにシリコン基板１の表面に向かう方向にエッチングが進行する。また、｛１１１｝面３１ａと｛１１１｝面３２ａ、および｛１１１｝面３１ｄと｛１１１｝面３２ｂとがそれぞれ交差し、シリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングが見かけ上進行しなくなる（図８（ｂ）参照）。
【００４３】
図８（ｂ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、２列に並べられた先導孔８の間に｛１００｝面３３が形成される（図８（ｃ）参照）。この｛１００｝面３３は、エッチングの進行と共にシリコン基板１の表面へ向かい、最終的に犠牲層５に到達する。そして犠牲層５が除去されて、エッチング工程が完了する（図８（ｄ）参照）。
【００４４】
最後に、図８（ｅ）に示すように、絶縁保護膜３におけるインク供給口１３のシリコン基板１の表面側の開口部を覆う部分をドライエッチングにて除去する。これにより、インク供給口１３とインク流路１００が連通される。その後エッチングマスク層４を除去してもよい。
【００４５】
以上の工程を経て、ノズル部が形成されたシリコン基板１（インクジェット記録ヘッド用基板）が完成する。その後は、実施形態１と同様の加工が実施されてインクジェット記録ヘッド１２が完成する。
【００４６】
本実施形態では、溝７とともに先導孔８をレーザー照射にて形成することで、エッチングマスク層４のパターニング工程をフォトリソグラフィープロセスで実施する従来の方法よりも大幅に短縮することが可能となる。
【００４７】
なお、実施形態１および実施形態２では、シリコン基板１の表面にインク流路となる部材を形成した後に、溝７および先導孔８を形成する旨の説明を行った。しかし、本発明では、この順序に限定されず、溝７、先導孔８、およびエッチングマスク層４が形成されたシリコン基板１を用意した後に、シリコン基板１の表面にインク流路となる部材を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ シリコン基板
４ エッチングマスク層
７ 溝
１３ インク供給口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関し、具体的には被記録媒体にインクを吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドに用いられるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドの適用例としては、インクをエネルギーにより液滴として記録媒体（通常は、紙）に吐出することで記録を行う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では、表面にエネルギー発生素子が搭載されている基板の裏面から、裏面と表面とを貫通する供給口を通じてエネルギー発生素子にインクを供給する方式が知られている。このタイプのインクジェット記録ヘッド用の基板の製造方法が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法では、シリコン基板裏面のエッチングマスク層に開口部を形成し、開口部内に露出したシリコンにドライエッチング、レーザー等で凹部を形成し、該凹部からシリコン基板にウェットエッチングを行って供給口を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２１２８９０号明細書
【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１に記載の方法では、基板の裏面の供給口に相当する領域全体に開口を形成するため、エッチングマスク層にパターニングを行う必要があり、その工程にはフォトリソグラフィープロセスが必要である。
【０００７】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、インク供給口を簡便に短時間で製造することが可能な液体吐出ヘッド用基板の製造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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層が前記第２の面に設けられた前記シリコン基板を提供する工程と、前記第２の面においてシリコンが露出した部分が枠の形状になるように前記層を部分的に除去して、前記第２の面において前記部分を形成する工程と、前記部分から前記第１の面に向かって前記エッチング液を使用して前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インク供給口を短時間で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１の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図である。
【図３】実施形態１の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図である。
【図４】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を示す図である。
【図５】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を説明するための図である。
【図６】実施形態１のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を説明するための図である。
【図７】実施形態２のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を示す図である。
【図８】実施形態２のインクジェット記録ヘッドの製造方法における製造過程中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明を行う。なお、以下の説明では、液体吐出ヘッドの一例としてインクジェット記録ヘッドを、液体吐出ヘッド用基板の一例としてインクジェット記録ヘッド用基板を例にとって説明する。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、液体吐出ヘッドは、印刷分野のみならず、回路形成等さまざまな産業分野に適用可能なものであり、液体吐出ヘッド用基板はそのような液体吐出ヘッドに搭載される基板として利用可能である。
【００１２】
また、以下の説明では同様の機能を有する部材については、図中において同じ符号で指示し、その説明を省略することがある。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。図１に示すインクジェット記録ヘッド１０は、インク等の液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が所定のピッチで２列に並んで配置されているシリコン基板１を有する。シリコン基板１上には、密着層としてポリエーテルアミド層（不図示）が形成されている。更に、シリコン基板１上には、流路側壁と、エネルギー発生素子２の上方に位置するインク吐出口１１と、を備える有機膜層６が形成されている。また、シリコン基板１には、インク供給口１３が、エネルギー発生素子２の列の間に形成されている。さらに、インク供給口１３から各インク吐出口１１に連通するインク流路が形成されている。
【００１４】
インクジェット記録ヘッド１０は、インク吐出口１１が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、インク供給口１３からインク流路内に充填されたインク（液体）に、エネルギー発生素子２によって圧力が加えられると、インク吐出口１１からインク液滴が吐出する。このインク液滴が、記録媒体に付着することによって、画像を形成する。なお、「画像を形成する」とは、文字、図形、記号等といった何らかの意味を持つ画像を形成する場合のみでなく、幾何学的パターン等の特定の意味を持たない画像を形成する場合も包含する。
【００１５】
本発明の製造方法では、エッチングマスク層にレーザー、ドライエッチング等の加工にてインク供給口の開口を形成するための枠状のパターンを形成し、その後、結晶異方性エッチングを行う。以下にこの製造方法について詳しく説明する。
【００１６】
図３は、インクジェット記録ヘッド１０の製造方法を説明するための断面図であり、図１に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。また図２は、インクジェット記録ヘッド１０の製造方法を説明するための図である。図２（ａ）は、図１に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図２（ｂ）は、シリコン基板１の裏面（第１の面）の平面図である。なお、図２（ａ）では、インク供給口１３が形成される前の状態を示す。また、図４（ａ）は、図１に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図４（ｂ）は、シリコン基板１の裏面（第１の面）の平面図である。なお、図２、図４では、インク供給口１３が形成される前の状態を示している。
【００１７】
図３（ａ）に示されるように、吐出口１１が設けられた吐出口部材としての有機膜層６を備えたシリコン基板１を用意する。シリコン基板１の表面（第２の面）には、エネルギー発生素子２がシリコン基板１の長手方向に沿って２列に並べられている。このエネルギー発生素子２は、Ａｌなどからなる配線や、ＴａＳｉＮ、ＴａＮに代表される高抵抗材料などで構成される。また、シリコン基板１の表面には、インク供給口１３の表面側の開口幅を規定するための犠牲層５を形成することができる。この犠牲層５の材料としてＡｌが用いられると、配線と同時に犠牲層５を形成できるので効率的である。犠牲層５が形成された後、エネルギー発生素子２および犠牲層５を覆うように絶縁保護膜３が形成される。この絶縁保護膜３は、シリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜などからなり、インクやその他の液体からシリコン基板１に形成された配線を守ると共に、インク供給口１３を形成する時のエッチングストップ層としての役割も担っている。絶縁保護膜３の上には、フォトリソグラフィープロセスを用いて密着層（不図示）及び有機膜層６が積層され、インク流路およびインク吐出口１１が形成される。また、シリコン基板１は裏面に、エッチングマスク層４を備えている。このエッチングマスク層４のシリコンのエッチング液に対する被エッチングレートは、シリコンの該エッチング液に対する被エッチングレートより低い。エッチングマスク層４はシリコンのエッチング液に対して、十分耐性があることが好ましく、シリコン基板１の裏面に少なくとも１層以上形成される。例えば、エッチングマスク層４は、ＳｉＯに代表される絶縁膜、Ｍｏ、Ａｕ、ＴｉＮまたはＴｉに代表される金属膜、無機膜、および有機膜が形成される。なお、熱酸化膜ＳｉＯを用いれば、表面の絶縁保護膜３と同時に形成できるので、製造時間が短縮できる。
【００１８】
また、エッチングマスク層４を形成する工程において、シリコン基板１の裏面にゴミ等があった場合には、それに起因して、エッチングマスク層４に微小な欠陥が発生することが想定され得る。そのようなケースに備えるため、ピンホール（不図示）が存在したとしてもそれを被覆できるような保護膜１６を形成することもできる。保護膜１６の材料は有機膜、無機膜といった膜が選択出来るが、Ｓｉとの密着性の観点からＳｉＯ、ＳｉＯ２などのシリコンの酸化物、ＳｉＮなどのシリコンの窒化物、ＳｉＣといったシリコンをベースとした膜が適している。また形成方法はスピンコートやスパッタといった周知の方法で形成すれば良い。本実施形態ではＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）エッチング液の保護膜１６としてポリシラザンを用いてエッチングマスク層４上にＳｉＯ2膜を焼成にて形成した。ポリシラザンは下記の式（１）に示すように空気中の水と反応してＳｉＯ２膜を形成する。
【００１９】
-(SiH2NH)-+2H2O → SiO2+NH3+2H2・・・（１）
高温で焼成する程エッチング耐性が強くなり、エッチング時間を考慮すると、２５０℃以上の焼成を行うことが好適である。
【００２０】
無論、図３（ｂ）に示されるように、保護膜１６を設けない構成をとってもよい。
【００２１】
次に、エッチングマスク層４におけるインク供給口１３に対応する部分に、レーザー照射にて保護層１６、エッチングマスク層４を部分的に除去して、図２（ｂ）に示すような枠の形状の溝７を形成する。この一つの枠は一つの供給口１３に対応する。保護層１６、エッチングマスク層４を部分的に除去することで、枠の形状に露出されたシリコンは枠の内側の領域に保護層１６とエッチングマスク層４とを囲むように設けられている。尚、本実施形態では保護膜１６上からレーザー加工を行っている。このレーザー加工工程では、シリコンへの吸収率に優れるＹＡＧレーザーの３倍波（波長３５５ｎｍ）がレーザー種として用いられ、出力４．５Ｗ程度、周波数３０ｋＨｚ程度の条件で溝７が形成される。枠形状の溝７は、エッチングマスク層４を貫通し、シリコン基板１の裏面から約１０μｍ程度の深さになるように形成される。
【００２２】
また、図３（ｂ）のように保護膜１６を設けない場合には、図４（ａ）に示されるように、エッチングマスク層４のみを貫通してシリコン基板１に溝７が設けられる。
【００２３】
図２（ａ）、４（ａ）に記載されている各寸法については以下のとおりである。
【００２４】
ｔはエッチングマスク層４の厚さを示し、Ｔはシリコン基板１の厚さを示す。また、Ｘは、シリコン基板１の長手方向に延びる中心線１４から該中心線１４に沿って形成されている溝７の中心までの距離を示す。Ｌは、犠牲層５の幅を示し、これはシリコン基板１の表面におけるインク供給口１３の開口領域のシリコン基板１の短手方向の幅となる。またＤは溝７の深さである。
【００２５】
シリコン基板１の厚さＴは、６００μｍ〜７５０μｍ程度、溝７の深さＤはおおよそ５〜２０μｍ程度である。シリコン基板１に溝７を形成せずに、レーザー照射でエッチングマスク層４のみを枠状に除去してシリコンを露出するにとどめてもよい。シリコンが露出されれば、シリコンエッチング液により、裏面側（第１の面側）から表面側（第２の面側）へのエッチングが可能である。
【００２６】
図５は、溝７の他のパターンを示す図である。図５（ａ）は、図１に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図５（ｂ）は、エッチングマスク層４で覆われたシリコン基板１の裏面の平面図である。溝７は、図２（ｂ）に示すように枠状に形成されるのではなく、図５（ｂ）に示すように格子状に形成されてもよい。溝７のうち、最外枠の部分７ａの内側に対辺部７ｄが設けられ、格子形状を形成している。最外枠の部分７ａのうち、シリコン基板１の長手方向に伸びる長手部分７ｂ（長さをＲとする）同士と繋がる短手部分７ｃ（長さをＱとする）と、対辺部７ｄはほぼ平行であり、短手部分７ｃと同様に対辺部７ｄは長手部分７ｂ同士を連結している。
【００２７】
溝７が格子状に形成される場合、図５（ｂ）に示すシリコン基板１の長手方向における溝７のピッチＰの値に応じてレーザー加工時間、および後述するエッチング工程におけるエッチング速度が変化する。
【００２８】
表１は、本実施形態の製造方法において、図５で示される溝７の形状を採用した場合において、溝７のシリコン基板１の長手方向のピッチＰに対するエッチング速度及びレーザー加工時間の関係を示す表である。なお、長さＲは１５２００μｍであり、長さＱは７００μｍである。
【００２９】
【表１】
表１において、エッチング速度が◎（二重丸）というのは、後述するエッチング工程において１０時間でシリコンの面方位の一つである｛１００｝面が形成できることを意味する。また、エッチング速度が○（丸）というのは、エッチング工程において１０時間で｛１００｝面は形成できないがエッチングが犠牲層５まで進行したときには｛１００｝面が形成できることを意味する。一方、レーザー加工時間については、溝７の形成に要する時間が図２（ｂ）に示す格子枠状に形成するときに比べ２倍以内である場合には◎（二重丸）で示し、２倍を越える場合には○（丸）で示す。表１に示すように、ピッチＰが狭いほどレーザー加工時間は長くなるがエッチング時間は短くなる。従って、エッチング速度を従来と同等レベルにする場合にはピッチＰは８００μｍ以下とすることが好ましい。さらに、レーザー加工時間も考慮すると、ピッチＰは６００〜８００μｍであることが好ましい。
【００３０】
なお、溝７を格子状に形成する場合、図５（ｂ）に示すようなシリコン基板１の長手方向に区画された形状に限らず、短手方向に区画された形状であってもよい。また、レーザー加工工程において、溝７の深さＤは、下記の式（２）の関係を満たすことが好ましい。（図２（ａ）参照）。
【００３１】
ｔ≦Ｄ≦Ｔ−（Ｘ−Ｌ／２）ｔａｎ５４．７°・・・（２）
上記の式（２）において、ｔはエッチングマスク層４の厚さを示し、Ｔはシリコン基板１の厚さを示す。また、Ｘは、シリコン基板１の長手方向に延びる中心線１４から該中心線１４に沿って形成されている溝７の中心までの距離を示し、Ｌは、犠牲層５のシリコン基板１の短手方向に沿った方向の幅を示す。
【００３２】
溝７が上記の式（２）を満たすように形成されれば、被エッチング領域が犠牲層５の領域内に収まるので、シリコン基板１の表面におけるインク供給口１３の開口領域の開口幅を犠牲層５の幅Ｌとすることができる。なお、犠牲層５の幅Ｌが十分に大きい場合、（Ｘ−Ｌ／２）がマイナスとなることがあるが、この場合は、Ｔ、ｔの値に関わらず犠牲層５内に被エッチング領域が到達することになる。そのため、この場合においても式（２）は成立する。
【００３３】
レーザー加工工程が終了すると、溝７から犠牲層５まで結晶異方性エッチングにてシリコン基板１を貫通させてインク供給口１３を形成するエッチング工程が実施される。このエッチング工程では、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）の水溶液が、シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液として使用される。このエッチング工程におけるシリコン基板１内部の状態について図６を参照しながら説明する。図６は、実施形態１のエッチング工程におけるシリコン基板１の内部の状態を示す図である。まず、シリコン基板１の裏面から表面へ向かう方向に幅が狭まるように、シリコンの面方位の一つである｛１１１｝面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、および２１ｄが形成される。点線部は当初の溝７が存在していた個所である。この時、エッチングマスク層４は、シリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングされる（図６（ａ）参照）。
【００３４】
図６（ａ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、｛１１１｝面２１ａと｛１１１｝面２１ｂ、及び｛１１１｝面２１ｃと｛１１１｝面２１ｄとがそれぞれ頂部で交差しシリコン基板１の厚み方向には見かけ上エッチングが進まなくなる。しかし、エッチングマスク層４において、シリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングが進むので、エッチングされた部分から新たに結晶異方性エッチングが進行する。この進行に伴いシリコン基板１の厚さ方向と、該厚さ方向に垂直な方向とにエッチングは進行する（図６（ｂ）参照）。図６（ｂ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、溝７の間に残っているエッチングマスク層４がエッチングされ、溝７の間に｛１００｝面２２が形成される（図６（ｃ）参照）。図６（ｃ）に示す状態からさらにエッチングが進行すると、｛１００｝面２２がシリコン基板１の表面へ向かい、最終的に犠牲層５に到達する。また、本実施形態でのエッチング時間は１４５０分でインク供給口１３を形成している。ポリシラザンの保護膜１６の厚さと、ＴＭＡＨに対する被エッチングレートを制御して、ポリシラザンの保護膜１６がＴＭＡＨによって全体的に除去される時間と、シリコン基板１に対するエッチング時間とを合わせることが可能となる。こうすることで、シリコン基板１に貫通口を形成された時点で保護膜１６が除去された状態（図６（ｅ）参照）を得ることが可能である。犠牲層５を除去してエッチング工程が完了する。エッチングマスク層４にピンホールが存在した場合でも、短いエッチング時間であれば、その影響は軽微であるので、ポリシラザンの保護膜１６が除去されたあとも、エッチングを継続することも可能である。ポリシラザンの保護膜１６は必ず除去しなければいけないわけではない。保護膜１６を除去するか、残すかは、シリコン基板１の裏面に塗布される接着剤と、保護膜１６との相性等を考慮して選択すればよい。なお、この接着剤は、インクジェット記録ヘッドを組み立てる上で、シリコン基板１の裏面側と、シリコン基板１を支持するためにアルミナなどで構成される支持部材とを接着する際に塗布される。
【００３５】
最後に、図６（ｆ）に示すように、絶縁保護膜３におけるインク供給口１３の開口領域を覆う部分をドライエッチングにて除去する。これにより、インク供給口１３と連通するインク流路１００が形成される。
【００３６】
以上の工程を経て、インク供給口１３から流入したインクをインク供給口１１から吐出させるノズル部が形成されたシリコン基板１（インクジェット記録ヘッド用基板）が完成する。そして、このシリコン基板１をダイシング等によって切断分離してチップ化し、各チップにエネルギー発生素子２を駆動させる電気配線の接合を行った後、インク供給用のチップタンク部材を接合する。これにより、インクジェット記録ヘッド１０が完成する。
【００３７】
本実施形態では、レーザー照射で溝７を形成することで、エッチングマスク層４のパターニング工程をフォトリソグラフィープロセスで実施する従来の方法よりも１ロット当たり２４０分短縮することが可能となる。
【００３８】
（実施形態２）
図７は、本実施形態の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図である。図７（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２について、図１に記載の切断線Ａ−Ａに相当する切断線に沿った断面図である。図７（ｂ）は、インクジェット記録ヘッド１２においてシリコン基板１の裏面の平面図である。なお、実施形態１で説明したインクジェット記録ヘッド１０と同様な構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、インクジェット記録ヘッド１２は、シリコン基板１の表面構造、および上述した成層工程（エッチングマスク層４を形成する工程）がインクジェット記録ヘッド１０と同様であるので、これらの説明も省略する。
【００３９】
インクジェット記録ヘッド１２では、レーザー加工工程において、まず、溝７が格子状に形成される。これは第１の実施形態において説明したものと同様であり、溝７のうち、最外枠の部分７ａの内側にピッチＰで対辺部７ｄが設けられ、格子形状を形成している。最外枠の部分７ａのうち、基板１の長手方向に伸びる長手部分７ｂ（長さをＲとする）同士と繋がる短手部分７ｃ（長さをＱとする）と、対辺部７ｄはほぼ平行であり、短手部分７ｃと同様に対辺部７ｄは長手部７ｂ同士を連結している。
【００４０】
続いて、図７（ａ）に示すような深凹部としての先導孔８が、溝７の最外枠の部分７ａに囲まれた領域内に形成される。この先導孔８は、エッチングマスク層４およびに保護膜１６を貫通し、終端部がシリコン基板１の内部にある未貫通孔である。本形態おいては、対辺部７ｄの一部が先導孔８となっている。また、先導孔８は、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１の長手方向に沿って２列に並べられている。なお、先導孔８は、インク供給口１３の開口部（シリコン基板１の裏面側の開口部）の内部に形成されればよく、先導孔８の配置、および数は限定されない。先導孔８が溝７に重ねて配置されると、エッチング工程においてエッチング液が先導孔８に入り込みやすく、異方性エッチングが速く進むようになる。そのため、このようにして先導孔８を配置することが好ましい。この場合、先導孔８が設けられた個所は溝７の中で、その周囲よりも深くシリコン基板１の表面側に向かって凹むこととなる。シリコン基板１の厚さが７００〜７５０μｍ程度の場合、溝７の外枠部の深さＤが５〜２０μｍとなる。溝７を形成するためには、まずレーザーの１パルスまたは複数パルスを基板の１の裏面の一箇所にショットする。ついで、先のショットの中止からレーザースポット径の約半分ずらした位置を中心として同じようにレーザーを照射してこれを繰り返す。これにより、中心個所が違う位置に形成された穴同士が連続することで溝７が完成する。先導孔８の深さＤＳは３５０〜６５０μｍであり、溝７を形成したときよりも多い数のレーザーパルスを基板１に対してショットして深凹部である先導孔８を溝７内に形成する。本実施形態では、溝７は、図７（ｂ）に示すように、先導孔８と重なる部分を持ち、シリコン基板１の長手方向のピッチが８００μｍとなる格子状に形成される。ピッチを８００μｍとしたのは、実施形態１で説明したようにエッチング速度およびレーザー加工時間を考慮したからである（表１参照）。
【００４１】
レーザー加工工程が終了すると実施形態１と同様にエッチング工程が実施される。このエッチング工程では、実施形態１と同様にＴＭＡＨをエッチング液として使用し、保護膜１６から犠牲層５に至るインク供給口１３が形成される。ここで、本実施形態のエッチング工程におけるシリコン基板１内部の状態について図８を参照しながら説明する。図８は、実施形態２のエッチング工程におけるシリコン基板１の内部の状態を示す図である。まず、シリコン基板１の裏面から表面へ向かう方向に幅が狭まるように｛１１１｝面３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、および３１ｄが形成される。同時に、先導孔８、および溝７からシリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングが進む。また、シリコン基板１の裏面側のインク供給口１３の開口部においては、シリコン基板１の裏面から表面へ向かう方向に幅が広がるように｛１１１｝面３２ａ、３２ｂが形成される（図８（ａ）参照）。
【００４２】
図８（ａ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、｛１１１｝面３１ｂと｛１１１｝面３１ｃとが接し、この接合によって形成された頂部からさらにシリコン基板１の表面に向かう方向にエッチングが進行する。また、｛１１１｝面３１ａと｛１１１｝面３２ａ、および｛１１１｝面３１ｄと｛１１１｝面３２ｂとがそれぞれ交差し、シリコン基板１の厚さ方向に垂直な方向にエッチングが見かけ上進行しなくなる（図８（ｂ）参照）。
【００４３】
図８（ｂ）に示す状態から更にエッチングが進行すると、２列に並べられた先導孔８の間に｛１００｝面３３が形成される（図８（ｃ）参照）。この｛１００｝面３３は、エッチングの進行と共にシリコン基板１の表面へ向かい、最終的に犠牲層５に到達する。そして犠牲層５が除去されて、エッチング工程が完了する（図８（ｄ）参照）。
【００４４】
最後に、図８（ｅ）に示すように、絶縁保護膜３におけるインク供給口１３のシリコン基板１の表面側の開口部を覆う部分をドライエッチングにて除去する。これにより、インク供給口１３とインク流路１００が連通される。その後エッチングマスク層４を除去してもよい。
【００４５】
以上の工程を経て、ノズル部が形成されたシリコン基板１（インクジェット記録ヘッド用基板）が完成する。その後は、実施形態１と同様の加工が実施されてインクジェット記録ヘッド１２が完成する。
【００４６】
本実施形態では、溝７とともに先導孔８をレーザー照射にて形成することで、エッチングマスク層４のパターニング工程をフォトリソグラフィープロセスで実施する従来の方法よりも大幅に短縮することが可能となる。
【００４７】
なお、実施形態１および実施形態２では、シリコン基板１の表面にインク流路となる部材を形成した後に、溝７および先導孔８を形成する旨の説明を行った。しかし、本発明では、この順序に限定されず、溝７、先導孔８、およびエッチングマスク層４が形成されたシリコン基板１を用意した後に、シリコン基板１の表面にインク流路となる部材を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ シリコン基板
４ エッチングマスク層
７ 溝
１３ インク供給口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層が前記第２の面に設けられた前記シリコン基板を提供する工程と、前記第２の面においてシリコンが露出した部分が枠の形状になるように前記層を部分的に除去して、前記第２の面において前記部分を形成する工程と、前記部分から前記第１の面に向かって前記エッチング液を使用して前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記層に対してレーザーを照射することにより前記層を除去する、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記層から前記シリコン基板の内部に向かって加工を行い、前記第２の面に向かって前記シリコン基板を見た場合に、枠形状の溝を前記シリコン基板に形成する工程をさらに有する、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記層はシリコンの窒化物または酸化物からなる、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】
前記シリコン基板を熱酸化することにより前記シリコン基板の一部を酸化してシリコンの酸化物からなる前記層を前記第２の面に形成する工程をさらに有する、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】
前記エッチング液として水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液を使用する、請求項１から５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７】
前記溝は周囲よりも、前記シリコン基板に向かって深く凹んだ深凹部を有する、請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
一つの前記供給口に対応する前記溝の最外の枠よりも内側に前記深凹部が設けられる、請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第２の面に向かって見た場合に、前記枠の形状に露出されたシリコンはその内側の領域にある前記層を囲むように設けられている、請求項１から８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１０】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層が前記第２の面に設けられた前記シリコン基板を提供する工程と、前記第２の面においてシリコンが露出した部分が格子の形状になるように前記層を部分的に除去して、前記第２の面において前記部分を形成する工程と、前記部分から前記第１の面に向かって前記エッチング液を使用して前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコンのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い層を前記第２の面に有するシリコン基板を提供する工程と、前記層を貫通して前記シリコン基板に溝を形成するように前記第２の面に対してレーザーを照射することによって、前記第２の面において前記溝を格子の形状に形成する工程と、前記溝から前記第１の面に向かって前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記溝は周囲よりも、前記シリコン基板に向かって深く凹んでいる深凹部を有する、請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
一つの前記供給口に対応する前記溝の最外の枠よりも内側に前記深凹部が設けられる、請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層が前記第２の面に設けられた前記シリコン基板を提供する工程と、前記第２の面においてシリコンが露出した部分が枠の形状になるように前記層を部分的に除去して、前記第２の面において前記部分を形成する工程と、前記部分から前記第１の面に向かって前記エッチング液を使用して前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記層に対してレーザーを照射することにより前記層を除去する、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記層から前記シリコン基板の内部に向かって加工を行い、前記第２の面に向かって前記シリコン基板を見た場合に、枠形状の溝を前記シリコン基板に形成する工程をさらに有する、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記層はシリコンの窒化物または酸化物からなる、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】
前記シリコン基板を熱酸化することにより前記シリコン基板の一部を酸化してシリコンの酸化物からなる前記層を前記第２の面に形成する工程をさらに有する、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】
前記エッチング液として水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液を使用する、請求項１から５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７】
前記溝は周囲よりも、前記シリコン基板に向かって深く凹んだ深凹部を有する、請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
一つの前記供給口に対応する前記溝の最外の枠よりも内側に前記深凹部が設けられる、請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第２の面に向かって見た場合に、前記枠の形状に露出されたシリコンはその内側の領域にある前記層を囲むように設けられている、請求項１から８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１０】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコンをウェットエッチングするためのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い材料からなる層が前記第２の面に設けられた前記シリコン基板を提供する工程と、前記第２の面においてシリコンが露出した部分が格子の形状になるように前記層を部分的に除去して、前記第２の面において前記部分を形成する工程と、前記部分から前記第１の面に向かって前記エッチング液を使用して前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子が設けられた第１の面と該第１の面の裏面である第２の面とを有するシリコン基板と、該シリコン基板を貫通し液体を前記素子へ供給するための供給口と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコンのエッチング液に対する被エッチングレートがシリコンより低い層を前記第２の面に有するシリコン基板を提供する工程と、前記層を貫通して前記シリコン基板に溝を形成するように前記第２の面に対してレーザーを照射することによって、前記第２の面において前記溝を格子の形状に形成する工程と、前記溝から前記第１の面に向かって前記シリコン基板をウェットエッチングすることにより、前記供給口を前記シリコン基板に形成する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記溝は周囲よりも、前記シリコン基板に向かって深く凹んでいる深凹部を有する、請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
一つの前記供給口に対応する前記溝の最外の枠よりも内側に前記深凹部が設けられる、請求項１２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８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４３７０１（Ｐ２０１１−１４３７０１Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３４６９３（Ｐ２０１０−３４６９３）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【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２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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