CN103302987B - 制造喷嘴板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造喷嘴板的方法，所述方法包括：掩膜图案层形成步骤，相对于由具有（111）表面取向的第一硅衬底和具有（100）表面取向的第二硅衬底构成的叠层衬底，在所述第二硅衬底上形成框状掩膜图案层；在所述第一硅衬底中形成所述喷嘴的直线部的非贯通孔形成步骤；在未覆盖有所述掩膜图案层的所述第二硅衬底上的第一部分上和限定所述非贯通孔的所述第一和第二硅衬底的内表面上形成保护膜的保护膜形成步骤；以及对所述第二硅衬底进行各向异性蚀刻以形成由通过所述各向异性蚀刻而暴露在所述第二硅衬底中的{111}表面所限定的所述喷嘴的锥形部的各向异性蚀刻步骤。

Description

制造喷嘴板的方法

技术领域

本发明涉及一种制造包括各自具有直线部和锥形部的喷嘴的喷嘴板的方法。

背景技术

通常，喷墨记录装置的喷墨头包括喷嘴板，在喷嘴板中形成喷嘴（也称为“喷嘴孔”）。喷墨头通过使用由压电元件、发热元件等提供的喷射能向压力室内部的墨汁施加压力，分别从连接至压力室的喷嘴喷射墨滴来在记录介质上执行记录，以将墨滴沉积在记录介质上。

通常所知的喷嘴板（也称为“喷嘴形成衬底”）形成有喷嘴，每个喷嘴具有喷嘴口、直线部和锥形部，其中喷嘴口位于喷嘴板的表面（称为“喷嘴面”）中，直线部从垂直于喷嘴面的喷嘴孔垂直延伸形成，锥形部大致具有漏斗形、形成在直线部的与喷嘴口的相对侧且具有与直线部倾斜的表面。由于在直线部与锥形部之间不存在大致直角的阶梯部，那么即使墨汁含有气泡，气泡也不停留在阶梯部中，因此防止了喷射性能的下降。通过这种方式，能够实现平滑的墨滴喷射。

例如，如日本专利申请公开No.07-201806（图29至图31）中所述，这种喷嘴板由叠层衬底形成步骤、蚀刻窗形成步骤、第一蚀刻步骤和第二蚀刻步骤形成。在叠层衬底形成步骤中，通过将具有沿（100）晶面的两个平坦表面的硅衬底（下文中称为“（100）衬底”）接合在具有沿（110）晶面的两个平坦表面的硅衬底（下文中称为“（110）衬底”）上形成叠层衬底。在蚀刻窗形成步骤中，蚀刻窗形成在（100）衬底中将要形成喷嘴的位置处。除将要形成喷嘴的位置之外的区域由掩膜覆盖。

在第一蚀刻步骤中，通过蚀刻窗进行（100）衬底的各向异性蚀刻以形成（100）衬底中的凹部。每个蚀刻凹部具有侧表面和四边形底表面，其中侧表面是暴露在（100）衬底中的{111}表面，四边形底表面是（110）衬底的暴露的上表面（下文中称为“（110）衬底的四边形上表面”）。由此，形成从（100）衬底朝向（110）衬底逐渐变窄的蚀刻凹部。每个喷嘴的锥形部由限定（100）衬底中的每个蚀刻凹部的{111}表面在（100）衬底中以大致四边形金字塔形状形成。

在第二蚀刻步骤中，从在第一蚀刻步骤中已经由各向异性蚀刻暴露的（110）衬底的四边形上表面对（110）衬底进行各向异性蚀刻。通过第二蚀刻步骤中的各向异性蚀刻，（110）衬底形成有四边形孔。每个四边形孔具有侧表面，该侧表面是由各向异性蚀刻在（110）衬底中暴露的{111}表面。由此，每个喷嘴的直线部形成为（110）衬底中的四边形孔形状并连接至锥形部。

通过蚀刻（110）衬底穿透形成在（100）衬底中的蚀刻凹部以形成直线部，换言之，通过单次光刻工艺限定喷嘴的锥形部和直线部的位置（即，蚀刻窗形成步骤），由此来共轴地形成锥形部和直线部。因此，防止了锥形部与直线部之间的位置偏差。

此外，由于锥形部和直线部别形成在具有不同晶体取向的两个衬底中，那么通过调节两个衬底的厚度能够指定锥形部和直线部的长度（喷嘴板厚度方向上的长度）。因此，能够以高精度管理锥形部和直线部的长度。

发明内容

在制造日本专利申请公开No.07-201806中描述的喷嘴板的方法中，通过分别在两个具有不同表面取向的衬底中形成直线部和锥形部，能够防止锥形部与直线部之间的位置偏差，还能够实现锥形部和直线部的长度的高精度管理。然而，在该方法中，即使蚀刻窗的尺寸相同，由第一蚀刻步骤暴露的（110）衬底的四边形上表面的尺寸也随（100）衬底的厚度而变化，因此喷嘴的直线部的孔直径也变化（参见日本专利申请公开No.07-201806中的段落110）。因此，直线部的孔直径由总共由两个参数指定：蚀刻窗的尺寸和（100）衬底的厚度。虽然分别以高精度管理蚀刻窗的尺寸和（100）衬底的厚度，但是如果涉及多个参数，那么能够形成直线部（其开口的尺寸）的高精度的程度受到限制。

此外，如果叠层衬底是由（100）衬底和（110）衬底组成的双层衬底，那么叠层衬底的厚度较薄，因此处理性质较差且存在衬底断裂的风险。另外，由于直线部形成在（111）衬底中，直线部被限制于具有四边形孔形状。如果直线部具有四边形孔形状，那么在墨滴喷射期间，墨汁的流速在拐角部分与四边形形状的其它部分之间不同，并且不期望的是能够导致粘附污垢和墨汁固化。

本发明的目的提供一种制造喷嘴板的方法，由此当分别在具有不同表面取向的硅衬底中形成直线部和锥形部时，能够以高精度形成直线部，能够防止叠层衬底的断裂，并且能够调节直线部的孔形状。

为了达到上述目的，本发明提出了一种制造喷嘴板的方法，包括：掩膜图案层形成步骤，相对于具有第一硅衬底和第二硅衬底顺序堆叠在氧化膜的表面上的结构的叠层衬底，在所述第二硅衬底上形成框状掩膜图案层，所述框状掩膜图案层具有位于将要形成喷嘴的位置处的第一开口部，所述第一硅衬底具有（111）表面取向，所述第二硅衬底具有（100）表面取向；非贯通孔形成步骤，通过形成从所述第一开口部穿过所述第二硅衬底和所述第一硅衬底直到所述氧化膜的所述表面的非贯通孔来形成所述第一硅衬底中的所述喷嘴的直线部；保护膜形成步骤，在未覆盖有所述掩膜图案层的所述第二硅衬底上的第一部分上和在限定所述非贯通孔的所述第一和第二硅衬底的内表面上形成保护膜；掩膜图案层去除步骤，从所述第二硅衬底去除所述掩膜图案层，并且暴露出由所述掩膜图案层覆盖的所述第二硅衬底的第二部分；各向异性蚀刻步骤，使用所述保护膜作为掩膜，从所述第二部分直到到达所述第一硅衬底对所述第二硅衬底执行各向异性蚀刻，以形成所述喷嘴的锥形部，所述锥形部由通过所述各向异性蚀刻而在所述第二硅衬底中暴露出的{111}表面限定，所述锥形部与所述直线部连接并且朝向所述直线部逐渐变窄；保护膜去除步骤，去除所述保护膜；以及开口暴露步骤，在与所述氧化膜相邻的所述第一硅衬底侧暴露出所述直线部的开口。

根据本发明的这一方面，当分别在第一硅衬底和第二硅衬底中形成喷嘴的直线部和锥形部时，按照单个参数（第一开口部）指定直线部的孔径。

优选地，在所述掩膜图案层形成步骤中，所述第一开口部形成为圆形；并且在所述非贯通孔形成步骤中，通过以圆孔状形成所述非贯通孔来以圆孔状形成所述直线部。

优选地，在所述掩膜图案层形成步骤中，所述掩膜图案层的外形形成为四边形形状。

优选地，通过调节所述第一硅衬底的厚度来指定所述直线部的长度。

优选地，通过调节所述第二硅衬底的厚度来指定所述锥形部的长度。

优选地，在所述各向异性蚀刻步骤中，所述第一硅衬底在对所述第二硅衬底的所述各向异性蚀刻中起到蚀刻停止部的作用。

优选地，所述掩膜图案层形成步骤包括：掩膜层形成步骤，在所述第二硅衬底上形成掩膜层；第一抗蚀剂图案层形成步骤，在所述掩膜层上与将要形成所述喷嘴的位置相对应的位置处形成形状与所述掩膜图案层相对应的第一抗蚀剂图案层；掩膜层蚀刻步骤，通过使用所述第一抗蚀剂图案层作为掩膜蚀刻所述掩膜层来形成所述掩膜图案层；以及第一抗蚀剂图案层去除步骤，去除所述第一抗蚀剂图案层。

优选地，所述非贯通孔形成步骤包括：第二抗蚀剂图案层形成步骤，在所述第二硅衬底和所述掩膜图案层上形成第二抗蚀剂图案层，所述第二抗蚀剂图案层具有暴露出所述第一开口部的第二开口部；硅衬底蚀刻步骤，通过使用所述第二抗蚀剂图案层作为掩膜以顺序地蚀刻所述第二硅衬底和所述第一硅衬底来形成所述非贯通孔；以及第二抗蚀剂图案层去除步骤，去除所述第二抗蚀剂图案层。

优选地，所述掩膜图案层由具有耐热氧化性的材料制成；并且在所述保护膜形成步骤中，作为所述保护膜的热氧化膜形成在所述第二硅衬底的所述第一部分上和限定所述非贯通孔的所述第一和第二硅衬底的所述内表面上。

优选地，在所述开口暴露步骤中，通过去除所述氧化膜，暴露出与所述氧化膜相邻的所述第一硅衬底侧的所述直线部的所述开口。

优选地，所述保护膜形成步骤包括：全表面保护膜形成步骤，在所述第二硅衬底的所述第一部分上、在所述掩膜图案层上、和在所述非贯通孔的内表面上形成所述保护膜；第三抗蚀剂图案层形成步骤，形成覆盖形成在所述第二硅衬底的所述第一部分上的所述保护膜的第三抗蚀剂图案层；以及保护膜蚀刻步骤，通过使用所述第三抗蚀剂图案层作为掩膜，蚀刻和去除形成在所述掩膜图案层上的所述保护膜和形成在所述非贯通孔的底部上的所述保护膜。

优选地，具有（110）表面取向的第三硅衬底布置在所述氧化膜的另一表面上；并且在所述掩膜图案层去除步骤中，通过经由所述非贯通孔蚀刻所述氧化膜，在所述氧化膜中形成与所述非贯通孔共轴的第三开口部，以暴露出与所述氧化膜相邻的所述第三硅衬底的第一表面的一部分。

优选地，在所述各向异性蚀刻步骤中，通过经由所述非贯通孔和所述第三开口部从所述第一表面的一部分朝向与所述第一表面相对的所述第三硅衬底的第二表面对所述第三硅衬底执行所述各向异性蚀刻，来在所述第三硅衬底的所述第一表面中形成埋头孔。

优选地，在所述开口暴露步骤中，通过从所述第二表面抛光或研磨所述第三硅衬底来暴露出所述埋头孔。

优选地，所述叠层衬底包括SOI衬底和所述第二硅衬底，在所述SOI衬底中所述氧化膜和所述第一硅衬底顺序地堆叠在具有（110）表面取向的第三硅衬底上，所述第二硅衬底堆叠在所述第一硅衬底上。

优选地，所述叠层衬底包括SOI衬底和所述第二硅衬底，在所述SOI衬底中所述氧化膜和所述第一硅衬底顺序地堆叠在第三硅衬底上，所述第二硅衬底堆叠在所述第一硅衬底上；并且在所述开口暴露步骤中，顺序地去除所述第三硅衬底和所述氧化膜。

优选地，所述方法还包括在所述掩膜图案层形成步骤之前制备所述叠层衬底的叠层衬底制备步骤。

在根据本发明制造喷嘴板的方法中，由于框状掩膜图案层形成在通过在氧化膜上堆叠第一和第二硅衬底而获得的叠层衬底上，所以喷嘴的直线部通过使用掩膜图案层的第一开口部作为基准而形成在第一硅衬底中，并且喷嘴的锥形部通过使用掩膜图案层作为基准而形成在第二硅衬底上，那么能够基于第一开口部来指定直线部的孔径。

因此，当分别在第一和第二硅衬底中形成直线部和锥形部时，基于单个参数指定直线部的孔径。因此，能够以高精度形成直线部，同时实现对直线部和锥形部的长度的高精度管理并防止它们之间的位置偏差。

此外，通过使用具有（111）表面取向的硅衬底作为第一硅衬底调节掩膜图案层的第一开口部的形状，能够自由地指定直线部的形状。通过形成具有圆滑（例如，圆形、椭圆形、卵形等）孔形状而非易于产生污垢粘附和墨汁固化的四边形孔形状的直线部，能够稳定喷嘴的喷射性能。此外，由于通过使用第一和第二硅衬底堆叠在氧化膜上的叠层衬底来制造喷嘴板，于是在喷嘴板（第一和第二硅衬底）具有较小厚度的情况下提高了喷嘴板的处理性质并且防止喷嘴板断裂。

附图说明

在下文中将参照附图解释本发明的性质及其其它目的和优点，贯穿全部附图相似的附图标记表示相同或相似的部分，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的喷墨头的截面图；

图2是喷墨头制造过程的流程图；

图3是掩膜图案层形成步骤的流程图；

图4是非贯通孔形成步骤的流程图；

图5A和图5B是用于描述叠层衬底制备步骤的原理图；

图6是用于描述掩膜层形成步骤的原理图；

图7是用于描述第一抗蚀剂图案层形成步骤的原理图；

图8是从上表面侧观察的图7中的叠层衬底的原理图；

图9是用于描述掩膜层蚀刻步骤的原理图；

图10是用于描述第一抗蚀剂图案层去除步骤的原理图；

图11是用于描述第二抗蚀剂图案层形成步骤的原理图；

图12是用于描述有源层蚀刻步骤的原理图；

图13是用于描述第二抗蚀剂图案层去除步骤的原理图；

图14是用于描述热氧化膜形成步骤的原理图；

图15是用于描述掩膜图案层去除步骤的原理图；

图16是用于描述各向异性蚀刻步骤的原理图；

图17是在各向异性蚀刻步骤之后的锥形部的正面图；

图18是在各向异性蚀刻步骤之后的锥形部的透视图；

图19是用于描述热氧化膜去除步骤的原理图；

图20是用于描述流路衬底附着步骤的原理图；

图21是用于描述压电元件形成步骤的原理图；

图22是用于描述处理层去除步骤的原理图；

图23是用于描述box层去除步骤的原理图；

图24是用于描述液体排斥膜形成步骤的原理图；

图25是根据第二实施例的喷墨头的截面图；

图26是喷墨头的埋头孔（counterbore）的透视图；

图27是根据第二实施例的喷墨头制造过程的流程图；

图28是用于描述全表面保护膜形成步骤的原理图；

图29是用于描述第三抗蚀剂图案层形成步骤的原理图；

图30是用于描述保护膜蚀刻步骤的原理图；

图31是用于描述第三抗蚀剂图案层去除步骤的原理图；

图32是用于描述掩膜图案层去除步骤的原理图；

图33是用于描述各向异性蚀刻步骤的原理图；

图34是用于描述保护膜去除步骤的原理图；

图35是用于描述处理层抛光步骤的原理图；

图36是喷墨记录装置的示意图；

图37是从上表面侧观察的印刷单元的原理图；

图38A至图38C是喷墨头的喷嘴表面的示意图；

图39是用于喷墨头的墨汁供应系统的示意图；以及

图40是示出喷墨记录装置的电气组成的框图。

具体实施方式

根据第一实施例的喷墨头的大体组成

图1示出喷墨头10的截面图，喷墨头10包括：形成有多个喷嘴12的喷嘴板13；形成有诸如压力室14和共用流路（未示出）等流路的流路衬底15；膜片16；和压电元件17。

每一个喷嘴12由喷嘴口19、直线部20和锥形部21构成。喷嘴口19在喷墨头10的喷嘴板13的喷嘴表面13a上形成开口。直线部20具有从喷嘴口19垂直延伸（即，在喷嘴板13的厚度方向上）的圆柱形孔形状。锥形部21形成在直线部20的与喷嘴口19的相反侧上，并且大致具有漏斗形状（四边形金字塔形状）（参见图16至图18）。锥形部21连接至直线部20并朝向直线部20逐渐变窄。

喷嘴板13由第一有源层（第一硅衬底）23和第二有源层（第二硅衬底）24构成。第一有源层23含有直线部20。第二有源层24含有形成有喷嘴口19的喷嘴表面13a和锥形部21。此外，为了稳定墨滴的喷射方向和提高喷射性能，在喷嘴表面13a上形成液体排斥膜25。

流路衬底15例如由硅制成，并且构成压力室14的侧壁部。此外，流路衬底15形成有供应口（未示出），该供应口是将墨汁从共用流路（未示出）引导至每个压力室14的单独供应通路的限流器（最狭隘的部分）。为了描述，图1中给出流路衬底15的简图，但是流路衬底15能够具有通过将一个或多个衬底结合在一起形成的结构。共用流路（未示出）连接至形成墨汁供给源的墨盒（未示出）。将由墨盒供应的墨汁通过共用流路供应至压力室14。

膜片16构成每个压力室14的顶面（图1中压力室14的上面）。压电元件17形成在膜片16上。每个压电元件17由下电极26、压电膜27和上电极28构成，并且由于驱动电压的施加而变形。通过按照压电元件17的变形使膜片16变形来减小压力室14的体积，将压力施加至压力室14内部的墨汁。从而，墨汁通过对应的喷嘴12喷射。

根据第一实施例的喷墨头制造过程

接下来，参照图2至图4中的流程图和图5A至图24中的原理图描述了根据本发明的实施例的、包括喷嘴板制造过程的、用于制造喷墨头10的喷墨头制造过程30（在下文中简称为“头制造过程30”）。在图5A至图24中，为了避免图的复杂化，针对作为喷墨头10的记录元件的一个单元的一个通路的墨汁喷射元件来描述制造过程。

如图2所示，头制造过程30包括顺序执行以下步骤：叠层衬底制备步骤31、掩膜图案层形成步骤32、非贯通孔形成步骤33、热氧化膜形成步骤（保护膜形成步骤）34、掩膜图案层去除步骤35、各向异性蚀刻步骤36、热氧化膜去除步骤（保护膜去除步骤）37、流路衬底附着步骤38、压电元件形成步骤39、处理层去除步骤40、box层去除步骤41、和液体排斥膜形成步骤42。处理层去除步骤40和box层去除步骤41对应于根据本发明的开口暴露步骤。

在喷墨头制造过程30中，当已完成box层去除步骤41时，完成了图1中示出的喷嘴板13。

如图5A所示，通过使用绝缘体上硅（SOI）衬底48制造喷嘴板13。通过在处理层（也称为“支承层”，对应于本发明中的第三硅衬底）50上顺序布置box层（也称为“埋入氧化膜层”，对应于本发明中的氧化层）51和第一有源层23，以形成SOI衬底48。此外，术语“上”指图5A中的上侧，并且在这种情况下表示从处理层50朝向第二有源层24的方向（叠层方向）。

处理层50是具有沿（100）晶面的两个平坦表面的单晶硅衬底。对处理层50的表面取向没有特别限制。将处理层50的厚度调节为100μm至1000μm。在这种情况下，如果处理层50薄于400μm，那么处理性质较差且衬底断裂的可能性上升。另一方面，如果处理层厚于500μm，那么在随后步骤（处理层去除步骤40）中的去除处理层50所需的时间变长，导致成本增加。因此，在本实施例中将处理层50的厚度设定为500μm，并且更期望厚度大约是400μm。

box层51例如由SiO₂制成。将box层51的厚度调节为0.1μm至10μm，并且在本实施例中将其设定为1μm。

第一有源层23是具有沿（111）晶面的两个平坦表面的单晶硅衬底。根据直线部20在喷嘴板13的厚度方向上的长度（在下文中简称为“直线部20的长度”）指定第一有源层23的厚度。能够根据喷射性能（更具体地为将要喷射的墨汁的性质和兼容性、和喷射的墨滴的方向性）来指定直线部20的长度。将直线部20的长度调节为例如0.5μm至500μm，并且在本发明中将其设定为5μm。

<叠层衬底制备步骤>

如图5B所示，在叠层衬底制备步骤31中，通过将切割硅衬底而预先形成的第二有源层24层压（附着或接合）在例如第一有源层23上，形成叠层衬底53。因此，第一有源层23和第二有源层24顺序层压在box层51的一侧（图5B中的上侧）上。此外，在层压（附着）在第一有源层23上之后，可以通过研磨或抛光来将第二有源层24调节至规定厚度。如果第二有源层较薄，那么衬底的处理性质较差并且衬底断裂的可能性较高，因此优选在叠层之后研磨或抛光第二有源层。叠层衬底53也可以做为制造品从制造商购买。

第二有源层24是具有沿（100）晶面的两个平坦表面的单晶硅衬底。根据锥形部21在喷嘴板13的厚度方向上的长度（在下文中简称为“锥形部21的长度”）指定第二有源层24的厚度。能够根据喷射性能（更具体地为将要喷射的墨汁的性质和兼容性）指定锥形部21的长度。将锥形部21的长度调节为例如0.5μm至500μm，并且考虑到墨汁的喷射效率等在本发明中将其设定为50μm。

因此，根据第一和第二有源层23和24的厚度指定直线部20的长度和锥形部21的长度。能够在叠层衬底53（SOI衬底48）的制造期间以高精度管理第一和第二有源层23和24的厚度，并且因此也能够以高精度管理直线部20和锥形部21的长度。

由硅形成第一和第二有源层23和24的原因在于：如果使用除硅以外的材料，则在头制造过程30的各个步骤中进行热处理时，诸如热膨胀系数差异等材料物理性质的变化引起喷嘴板13的翘曲。例如，如果出现喷嘴板13的翘曲，那么将出现直线部20不再具有直线形状而变成弯曲且不对称地变形的问题。因此，第一和第二有源层23和24由硅制成。

<掩膜图案层形成步骤>

如图3中所示，在掩膜图案层形成步骤32中，顺序进行掩膜层形成步骤55、第一抗蚀剂图案层形成步骤56、掩膜层蚀刻步骤57和第一抗蚀剂图案层去除步骤58。

<<掩膜层形成步骤>>

如图6中所示，在掩膜层形成步骤55中，掩膜层60形成在第二有源层24上。掩膜层60由SiO₂、SiN、SiC、Al₂O₃等形成。此处，在随后进行的热氧化膜形成步骤34中对掩膜层60进行热氧化，因此掩膜层60应由除SiO₂（氧化硅）的热氧化膜以外的材料制成。这是由于在热氧化膜形成步骤34中选择性地对硅层（第一和第二有源层23和24）进行氧化以形成SiO₂。因此，如果掩膜层60由例如SiN制成，那么能够在热氧化膜形成步骤34中选择性地对除SiN之外的部分（第一和第二有源层23和24）进行氧化（参见图14）。因此，在本实施例中，掩膜层60由SiN制成。除了SiN，掩膜层60能够由具有热氧化稳定性的材料制成。

通过溅射、气相沉积（例如，化学气相沉积（CVD））等形成SiN膜或掩膜层60。例如，如果使用CVD方法形成SiN膜或掩膜层，那么能够选择LPCVD（低压化学气相沉积）方法或热CVD方法。如果选择热CVD方法，那么由SiH₂Cl₂（二氯甲硅烷）与NH₃（氨）之间的热反应产生SiN膜。在这种情况下将反应压力设定为20Pa至200Pa，并且将加热温度设定为650℃至800℃。

将掩膜层60的厚度调节为大约0.1μm至5.0μm，并且在本实施例中将其设定为0.5μm。能够基于在随后进行的各向异性蚀刻步骤36中使用诸如KOH等刻蚀剂的选择性，将掩膜层60的膜厚度设定为必要的膜厚度。在将KOH用作刻蚀剂的情况下，对SiN的选择性较高，因此能够减小掩膜层60的所需膜厚度。

<<第一抗蚀剂图案层形成步骤>>

如图7和图8中所示，在第一抗蚀剂图案层形成步骤56中，通过抗蚀剂层形成步骤、光刻步骤和后烘干步骤在掩膜层60上形成第一抗蚀剂图案层62。在图8中，为了阐明相对于图7的关系，以阴影样式示出掩膜层60和第一抗蚀剂图案层62。

在抗蚀剂层形成步骤中，通过旋涂、喷涂等，使用由Tokyo Ohka Kogyo制造的OFPR系列或TSMR系列的通用产品，在掩膜层60上形成抗蚀剂层（在随后的步骤中形成为第一抗蚀剂图案层62）。将抗蚀剂层的膜厚度调节为0.1μm至10μm，并且在本实施例中将其设定为2μm。于是，为了使抗蚀剂层中的溶剂成分蒸发而进行预烘烤。预烘烤采用热板或烘箱，并且在本实施例中使用热板以100℃进行预烘烤两分钟。

在光刻步骤中，使用诸如台阶器（stepper）或对准器等暴露装置进行暴露，以将掩膜图案转移至抗蚀剂层。基于抗蚀剂层中使用的抗蚀剂类型和抗蚀剂层的厚度等，将该过程中的暴露时间和/或曝光量设定为最优值。在暴露步骤之后，通过使用特殊显影液（例如，由Tokyo Ohka Kogyo制造的NMD-3（四甲基氢氧化铵（TMAH）2.38%））使抗蚀剂层显影。在本实施例中，将显影时间设定为一分钟。因此，第一抗蚀剂图案层62在掩膜层60上形成喷嘴12的位置处形成为框状。

第一抗蚀剂图案层62形成为具有四边形外部形状（包括大致四边形的形状），并且第一抗蚀剂开口部62a形成在第一抗蚀剂图案层62的中央部分（包括第一抗蚀剂图案层62的大致中央部分）。第一抗蚀剂开口部62a限定直线部20的孔形状和孔直径，并且在本实施例中，形成为具有20μm的直径的圆形形状。

此外，第一抗蚀剂图案层62的外部形状限定图1中示出的在压力室14侧的锥形部21的开口的大小（在下文中简称为“锥形部21的开口”）。锥形部21的开口的大小由直线部20的孔直径、锥形部21的角度和第二有源层24的厚度指定。更具体地，直线部20的孔直径X、锥形部21的开口的尺寸Y、第二有源层24的厚度d、和锥形部21的倾斜角θ满足以下关系：

Y=X+(d/tanθ)×2   (1)

因此，如果直线部20具有20μm的孔直径X，第一有源层23具有50μm的厚度，并且锥形部21具有54.74度的倾斜角θ，那么根据上述公式1，锥形部21的开口具有大约90.6μm的尺寸Y。因此，第一抗蚀剂图案层的外部形状形成为90.6μm的尺寸。

由于喷嘴12的直线部20和锥形部21能够因此由第一抗蚀剂图案层62共同地形成，那么直线部20和锥形部21的对准不必要，并且能够实现高精度的喷嘴形成。

在后烘烤步骤中，通过使用热板或烘箱等对显影处理之后的第一抗蚀剂图案层62进行后烘烤。本实施例中，使用热板以120℃进行三分钟的后烘烤。通过前述步骤，完成了第一抗蚀剂图案层形成步骤56。

<<掩膜层蚀刻步骤>>

如图9中所示，在掩膜层蚀刻步骤57中，使用第一抗蚀剂图案层62作为掩膜，通过公知的干法蚀刻装置对掩膜层60进行干法蚀刻工艺。在干法蚀刻工艺中使用氟素性气体。除了干法蚀刻，也能够进行各种类型的各向异性蚀刻。

当通过干法蚀刻工艺去除未被第一抗蚀剂图案层62覆盖的掩膜层60的一部分时，将第一抗蚀剂图案层62的形状转移至掩膜层60。因此，掩膜图案层60a形成在第二有源层24上将要形成喷嘴12的位置处。

与第一抗蚀剂图案层62类型，掩膜图案层60a形成有四边形的外部形状，并且在其中央部分形成具有圆形掩膜开口部（第一开口部）60b的框形图案。掩膜图案层60a和掩膜开口部60b的形状和大小分别与第一抗蚀剂图案层62和第一抗蚀剂开口部62a的形状和大小相同。掩膜图案层60a覆盖第二有源层24上将形成锥形部21的位置，并且掩膜开口部60b暴露第二有源层24上将形成直线部20的位置。

<<第一抗蚀剂图案层去除步骤>>

如图10所示，在第一抗蚀剂图案层去除步骤58中，通过灰化或使用特定去除剂溶液将第一抗蚀剂图案层62从掩膜图案层60a去除。通过前述步骤，完成了掩膜图案层形成步骤32。

<非贯通孔形成步骤>

如图4中所示，在非贯通孔形成步骤33中，顺序进行第二抗蚀剂图案层形成步骤64、有源层蚀刻步骤（硅衬底蚀刻步骤）65、和第二抗蚀剂图案层去除步骤66。

<<第二抗蚀剂图案层形成步骤>>

如图11所示，在第二抗蚀剂图案层形成步骤64中，第二抗蚀剂图案层68形成在第二有源层24和掩膜图案层60a上。第二抗蚀剂图案层68具有第二抗蚀剂开口部（第二开口部）68a，该第二抗蚀剂开口部68a暴露掩膜开口部60b，并且遮蔽第二有源层24和掩膜图案层60a。例如，第二抗蚀剂图案层68由与上述的第一抗蚀剂图案层62相似的方法（抗蚀剂层形成步骤、光刻步骤等）形成。

第二抗蚀剂开口部68a相对于掩膜开口部60b的对齐可以是低精度的。这是因为喷嘴12的锥形部21和直线部20的喷孔的位置由前述光刻步骤（掩膜图案层形成步骤32）中的掩膜图案层60a指定，因此在现阶段，对于将要位于第二有源层24和掩膜图案层60a之上的第二抗蚀剂图案层68（掩膜）来说是足够的。

<<有源层蚀刻步骤>>

如图12所示，在有源层蚀刻步骤65中，使用第二抗蚀剂图案层68作为掩膜，通过公知的干法蚀刻装置，对第二有源层24和第一有源层23顺序进行干法蚀刻工艺。除了干法蚀刻，也能够进行各种类型的各向异性蚀刻。

不考虑第一和第二有源层23和24的表面取向，能够用干法蚀刻方法来蚀刻第一和第二有源层23和24（即，其单晶硅衬底的表面取向分别是（111）和（100））。例如能够用波希法（Bosch process）执行干法蚀刻。能够通过交替地重复使用诸如SF₆等氟素性气体的蚀刻步骤和使用诸如C₄F₈等氟素性气体的聚合物沉积步骤，来垂直地进行孔处理。在这种情况下，产生的孔在侧壁上具有规则的粗糙度或扇形边，并且试图通过例如缩短蚀刻和聚合物沉积步骤的各自持续时间来降低粗糙度。

在干法蚀刻工艺中，能够使用诸如SF₆、CF₄、CHF₃、C₄F₈等的至少一种氟素性气体和氧气作为蚀刻气体。此外，能够添加诸如Ar、N₂、He等惰性气体。如果采用这种方法那么不会出现扇形边的问题，但是如果使用氧气作为蚀刻气体，那么考虑到对用作掩膜（第二抗蚀剂图案层68）的抗蚀剂的选择性，有必要预先形成厚的第二抗蚀剂图案层68。通过在具有SF₆与氧气的比例为1:1的混合物的蚀刻条件下进行干法蚀刻，能够垂直形成孔。

通过这种干法蚀刻工艺，朝向box层51的一个表面（图12中的上表面）垂直向下挖掘形状（更具体地，在与孔的深度方向垂直的平面上截取的截面形状）与第二抗蚀剂开口部68a和掩膜开口部60b相同（即，圆形或圆孔形）的孔。干法蚀刻由SiO₂膜的box层51停止。由此box层51起到干法蚀刻停止部的作用。因此，在叠层衬底53中将要形成喷嘴12的位置处，穿过第二有源层24和第一有源层23形成了到达box层51的表面的非贯通孔70。此处，第一和第二有源层23和24都由硅制成，因此能够被共同地处理。

通过形成非贯通孔70，在第一有源层23中形成了作为非贯通孔70的一部分的直线部20。由于非贯通孔70形成圆孔状（在垂直于孔的深度方向的平面上截取的截面具有圆形形状），那么直线部20也形成圆孔状。

此外，如果将具有（110）表面取向的单晶硅衬底用作第一有源层23，那么形成具有四边形孔形状的直线部（在垂直于孔的深度方向的平面上截取的截面具有四边形形状）。如果直线部具有四边形孔形状，那么在墨滴喷射期间，墨汁在拐角部分与四边形形状的其它部分之间流速不同，而这能够引起不希望出现的污垢附着和墨汁固化。

另一方面，在本实施例中，通过使用具有（111）表面取向的单晶硅衬底作为第一有源层23，并且通过采用光刻处理调节第二抗蚀剂开口部68a和掩膜开口部60b的形状，能够自由设定直线部20的形状。因此，也能够将直线部20设定为除圆孔状以外的形状，但是通过将直线部20的截面形状设定为圆滑形状（例如，圆形、椭圆形或卵形），能够使喷嘴12的喷射性能稳定。

按照第一抗蚀剂开口部62a（掩膜开口部60b）的尺寸（开口直径）指定直线部20的孔径。按照第一有源层23的厚度指定直线部20的长度。

<<第二抗蚀剂图案层去除步骤>>

如图13所示，在第二抗蚀剂图案层去除步骤66中，通过灰化或使用特定去除剂溶液将第二抗蚀剂图案层68从第二有源层24和掩膜图案层60a去除。利用前述步骤，完成了非贯通孔形成步骤33。

<热氧化膜形成步骤>

如图14中所示，在热氧化膜形成步骤34中，在未被掩膜图案层60a遮蔽的叠层衬底53的一部分上，例如使用诸如湿法氧化或干法氧化等热氧化膜形成方法来进行热氧化处理，由此形成对应于本发明的保护膜的热氧化膜72（本实施例中的SiO₂）。热氧化膜72形成在未被第二有源层24上的掩膜图案层60a覆盖的未遮蔽部分（对应于第一部分）24a上，并且还形成在第一和第二有源层23和24的形成非贯通孔70的内表面上（在下文中简称为“非贯通孔70的内表面”）。

例如，当进行湿法氧化时，通过加热至800℃至1200℃的管引入氧气和水蒸气，并与硅反应形成氧化硅（SiO₂）膜。

<掩膜图案层去除步骤>

如图15所示，在掩膜图案层去除步骤35中，去除第二有源膜24上的掩膜图案层60a。在本实施例中，通过湿法蚀刻（也能够采用除湿法蚀刻以外的方法）去除掩膜图案层60a。将加热至100℃至150℃的磷酸用于湿法蚀刻。由此，暴露出先前由掩膜图案层60a覆盖的第二有源层24的一部分。该暴露部分在下文中称为暴露部分（对应于第二部分）24b。

<各向异性蚀刻步骤>

在各向异性蚀刻步骤36中，使用热氧化膜72作为掩膜，通过湿法蚀刻装置对第二有源层24进行各向异性蚀刻。由于第二有源层24的未遮蔽部分24a（参见图13）和非贯通孔70的内侧表面由热氧化膜72遮蔽，并且box层（SiO₂）暴露在非贯通孔70的底表面中，那么通过暴露部分24b对第二有源层24进行各向异性蚀刻。

能够将含有KOH、TMAH等的蚀刻溶液用于各向异性蚀刻，并且在本实施例中，使用含有KOH的蚀刻溶液，例如由Mitsubishi Gas Chemical制造的“ELM-SiM”硅蚀刻溶液。ELM-SiM是一种基于KOH的蚀刻溶液，并且通过将以1:1的重量比结合的、基于KOH的溶液和含有羟胺溶液的混合物加热至50℃至90℃（本实施例中为80℃）来使用该ELM-SiM。通过在进行各向异性蚀刻的同时旋转叠层衬底53（例如，在本实施例中以45rpm的速度）提高了蚀刻的均匀度。

由于第二有源层24具有沿（100）晶面的顶表面，那么第二有源层24具有各自相对于顶表面具有45°角的{111}晶面。此处，单晶硅表面的蚀刻速度随表面取向而极大地变化。更具体地，沿（100）面的表面的蚀刻速率是沿（111）面的表面的蚀刻速率的10至1000倍高。例如，如果（100）面的蚀刻速率是1μm/分钟，那么（111）面的蚀刻速率是1nm/分钟至100nm/分钟，因此（111）表面的蚀刻根本难以进行。

另一方面，由于第一有源层23具有沿（111）晶面的顶表面，那么类似地，与第二有源层24相邻的第一有源层23的（111）表面中的蚀刻也根本难以进行。因此，第一有源层23起到停止第二有源层24的各向异性蚀刻的蚀刻停止部的作用。

如图16至图18所示，用蚀刻溶液从暴露部分24b朝向第一有源层23侧对第二有源层24进行各向异性蚀刻。当对第二有源层24进行各向异性蚀刻直到到达第一有源层23时，由于第一有源层23的（111）表面，在从第二有源层24朝向第一有源层23的方向上（图16中的向下方向）的蚀刻速率大大下降。因此，图16中的向下方向上的蚀刻停止。

此外，当通过各向异性蚀刻使4个{111}表面73在第二有源层24中暴露时，蚀刻速率大大下降，因此第二有源层24中的各向异性蚀刻也停止。因此，在第二有源层24中形成了由4个{111}表面73限定的、具有近似四边形金字塔形状的锥形部21。锥形部21连接至直线部20（当热氧化膜72在随后的步骤被去除时），并且随着它接近直线部20而逐渐变窄。

按照暴露部分24b的尺寸（换言之，第一抗蚀剂图案层62（掩膜图案层60a）的外部形状）指定锥形部21的四边形开口的尺寸。因此，可以通过调节第一抗蚀剂图案层62（掩膜图案层60a）的外形尺寸来容易地调节锥形部21的开口的尺寸。此外，按照第二有源层24的厚度指定锥形部21的长度。

因此，可以通过第一有源层23和第二有源层24的厚度指定喷嘴12的直线部20和锥形部21的长度。可以在叠层衬底53（SOI衬底48）的制造期间以高精度管理第一和第二有源层23和24这两者的厚度，因此还能够以高精度管理直线部20和锥形部21的长度。

此外，参照第一抗蚀剂图案层62（掩膜图案层60a）形成喷嘴12的直线部20和锥形部21，因此只进行一次光刻处理来限定直线部20和锥形部21的形状和位置。因此，锥形部21和直线部20（非贯通孔70）共轴地形成，并且防止了锥形部21与直线部20之间的位置偏差。因此，能够实现高精度的喷嘴形成。

此外，由于在直线部20与锥形部21之间不存在大致直角的阶梯部，于是即使墨汁含有气泡，气泡也不停留在阶梯部中，因此防止了喷射性能的下降。通过这种方式，能够实现墨滴的平滑喷射。

<热氧化膜去除步骤>

如图19所示，在热氧化膜去除步骤37中，通过进行湿法蚀刻（例如，使用HF或BHF溶液）等将热氧化膜72从叠层衬底53去除。如果BHF溶液是10:1混合物，并且热氧化膜72具有1μm的厚度，那么能够通过大约15分钟的蚀刻来去除热氧化膜72。因此，在堆叠在处理层50和box层51上的状态下形成喷嘴板13。如果在此阶段去除处理层50和box层51，那么完成了喷嘴板13。通过上述的各个步骤，在喷嘴板13中形成了各自具有直线部20和锥形部21的喷嘴12。

<流路衬底附着步骤>

如图20所示，在流路衬底附着步骤38中，将接合有膜片16的流路衬底15附着在第二有源层24上，并将其接合在一起。由于第二有源层24和流路衬底15都由硅制成，那么它们直接互相接合。

<压电元件形成步骤>

如图21所示，在压电元件形成步骤39中，通过将下电极26、压电膜27和上电极28设置在膜片16的与面向压力室14的表面相反的表面上形成压电元件17。由于形成压电元件17的方法是公知的，于是在此处省略对其的详细描述。

<处理层去除步骤>

如图22所示，在处理层去除步骤40中，通过研磨和/或抛光使处理层50厚度减小直到其厚度变为数微米（μm）至数十微米。例如，通过干法抛光研磨处理层50。剩下的处理层50由干法蚀刻去除。例如，通过使用氟素性等离子体等进行干法蚀刻，能够仅蚀刻和去除处理层50。去除处理层50的方法不限制于干法抛光和干法蚀刻，并且能够由各种公知的抛光、研磨或蚀刻方法执行。

<Box层去除步骤>

如图23所示，在box层去除步骤41中，例如通过干法蚀刻去除box层（SiO₂）51。例如，通过使用氟素性等离子体，能够选择性地去除box层51。因此，暴露出喷嘴板13的喷嘴表面13a和各个喷嘴12的喷孔19。去除box层51的方法不限制于干法蚀刻，并且能够由各种公知的抛光、研磨或蚀刻方法来执行。

<液体排斥膜形成步骤>

如图24所示，在液体排斥膜形成步骤42中，通过旋涂、浸涂、气相沉积、CVD等，在喷嘴表面13a上形成液体排斥膜25。例如，通过使用Saitop（商标名）或Optool（商标名）形成液体排斥膜25。利用前述步骤，完成了头制造过程30中的所有步骤，并且完成喷墨头10。

<根据第一实施例的喷墨头制造过程的有益效果>

在上述头制造过程30中，当分别在第一和第二有源层23和24中形成直线部20和锥形部21时，能够按照第一抗蚀剂开口部62a（掩膜开口部60b）指定直线部20的孔直径（喷嘴孔19的孔直径）。即，直线部20的孔径由一个参数指定。因此，能够以高精度形成直线部20，同时实现对直线部20与锥形部21的长度的高精度管理，并防止它们之间的位置偏差。

此外，通过使用具有（111）表面取向的单晶硅衬底作为第一有源层23，并通过调节第二抗蚀剂开口部68a（掩膜开口部60b）的形状，能够自由地设定直线部20的形状。通过以圆孔形状而非易于产生污垢附着和墨汁固化的四边形孔形状形成直线部20，能够使喷嘴12的喷射性能稳定。另外，由于通过使用第二有源层24层压在SOI衬底48上的叠层衬底53来制造喷嘴板13，那么在喷嘴板13（第一和第二有源层23和24）具有较小厚度的情况下能够防止由于处理性质较差而引起的喷嘴板13的断裂。

根据第二实施例的喷墨头的大体组成

接下来，参照图25和图26描述根据本发明的第二实施例的喷墨头80。在根据上述第一实施例的喷墨头10中，将处理层50和box层51的全部从喷嘴板13的喷嘴表面13a去除。另一方面，喷墨头80具有box层51、具有（110）表面取向的处理层82、和形成在处理层82中的四边形埋头孔83。第二实施例中的喷墨头80还具有为了防止图的复杂化而未在图中示出的液体排斥膜25。

除了喷墨头80具有box层51、处理层82和埋头孔83的事实以外，喷墨头80还具有与第一实施例的喷墨头10基本相同的组成；并且利用相同的附图标记来表示功能和组成与上述第一实施例中的喷墨头10相同的组成部分，并且在此处省略对其的描述。

将埋头孔83设置在对应于喷嘴12的喷嘴口19的位置处。通过埋头孔83暴露出喷嘴口19。图26中示出的埋头孔83具有沿平行于喷嘴板13的前表面和后表面的平面的四边形截面，但是也可以是具有非四边形的截面的形状。

根据第二实施例的喷墨头制造过程

接下来，参照图27中的流程图和图28至图35中的原理图描述根据本发明的第二实施例的、包括喷嘴板制造过程的、用于制造喷墨头80的喷墨头制造过程84（在下文中简称为“头制造过程84”）。在图28至图35中，类似于第一实施例，针对作为喷墨头80的记录元件的一个单元的一个通路的墨汁喷射元件的制造过程。

如图27所示，头制造过程84包括顺序进行以下步骤：叠层衬底制备步骤31、掩膜图案层形成步骤32、非贯通孔形成步骤33、全表面保护膜形成步骤85、第三抗蚀剂图案层形成步骤86、保护膜蚀刻步骤87、第三抗蚀剂图案层去除步骤88、掩膜图案层去除步骤89、各向异性蚀刻步骤90、保护膜去除步骤91和处理层抛光步骤92。从全表面保护膜形成步骤85至第三抗蚀剂图案层去除步骤88的步骤与根据本发明的保护膜形成步骤相对应。此外，处理层抛光步骤92与根据本发明的开口暴露步骤相对应。

<叠层衬底制备步骤至非贯通孔形成步骤>

从叠层衬底制备步骤31至非贯通孔形成步骤33的步骤基本上与参照图2至图13描述的第一实施例相同，因此在此处未给出对其的具体描述。然而，在头制造过程84中，使用了具有沿（110）晶面的两个平坦表面的处理层82的SOI衬底48，而不是处理层50。如图13所示，掩膜图案层60a和非贯通孔70形成在叠层衬底53上。

<全表面保护膜形成步骤>

如图28所示，在全表面保护膜形成步骤85中，在第二有源层24和掩膜图案层60a的、包括非贯通孔70的内部的全部表面上形成保护膜94。保护膜94可以由a-Si、多晶Si、SiN、SiC、Al₂O₃、Al、Cu等制成，本实施例中的保护膜94由SiN制成。通过溅射、气相沉积（例如，CVD）等形成SiN膜或保护膜94。

例如，如果使用热CVD方法形成SiN膜或保护膜94，那么SiN膜由SiH₂Cl₂（二氯甲硅烷）与NH₃（氨）之间的热反应产生。将这种情况下的反应压力设定为20Pa至200Pa，并且将加热温度设定为650℃至800℃。将保护膜94的厚度调节为大约0.1μm至5.0μm，并且在本实施例中将其设定为0.5μm。由SiN制造保护膜94的原因是因为在随后的步骤中使用HF气等将box层51（SiO₂膜）的一部分去除，因此有必要选择由除SiO₂以外的材料制成的保护膜。除了SiN膜，也能够使用对用于去除box层51（SiO₂膜）的蚀刻剂具有抵抗性的材料。

<第三抗蚀剂图案层形成步骤>

如图29所示，在第三抗蚀剂图案层形成步骤86中，形成第三抗蚀剂图案层95以覆盖形成在第二有源层24的未遮蔽部分24a（参见图13）上的保护膜94。第三抗蚀剂图案层95具有第三抗蚀剂开口部95a，该第三抗蚀剂开口部95a暴露出形成在掩膜图案层60a上的保护膜94和形成在非贯通孔70内部的保护膜94。例如，通过与第一实施例中的第一抗蚀剂图案层62相同的方法（抗蚀剂层形成步骤、光刻步骤等）来形成第三抗蚀剂图案层95。

<保护膜蚀刻步骤>

如图30所示，在保护膜蚀刻步骤87中，使用第三抗蚀剂图案层95作为掩膜，通过公知的干法蚀刻装置在保护膜84上执行干法蚀刻工艺。例如，将氟素性气体用于干法蚀刻工艺中。因此，选择性地去除了掩膜图案层60a上的保护膜94和非贯通孔70的底表面中的保护膜94。由此，暴露出掩膜图案层60a和位于非贯通孔70底部的box层51。

在诸如干法蚀刻的所谓各向异性蚀刻中，未去除形成在非贯通孔70的内侧表面上的保护膜94。此外，可以进行除干法蚀刻外的各种类型的各向异性蚀刻。

<第三抗蚀剂图案层形成步骤>

如图31所示，在第三抗蚀剂图案层形成步骤88中，通过灰化或使用特定去除剂溶液，将第三抗蚀剂图案层95从保护膜94去除。因此，实现了第二有源层24的未遮蔽部分24a（参见图13）和非贯通孔70的内侧表面由保护膜94覆盖的状态。因此，虽然覆盖未遮蔽部分24a的保护膜与覆盖非贯通孔70的内侧表面的保护膜类型不同，但是在图14所示的热氧化膜形成步骤34完成之后实现相同的状态。

<掩膜图案层去除步骤>

在掩膜图案层去除步骤89中，通过湿法蚀刻装置或使用HF或BHF的HF气蚀刻装置并采用保护膜94作为掩膜，对第二有源层24上的掩膜图案层60a进行湿法蚀刻或气相蚀刻。可以使用除湿法蚀刻或气相蚀刻以外的各种各向同性蚀刻。

如图32所示，类似于第一实施例，通过湿法蚀刻或气相蚀刻将掩膜图案层60a从第二有源层24去除，以形成第二有源层24上的暴露部分24b。第二有源层24的未遮蔽部分24a（参见图13）由于被保护膜94保护而未被蚀刻。

此外，在掩膜图案层去除步骤89中，在去除掩膜图案层60a的同时，经由非贯通孔70对非贯通孔70的底部中暴露的box层51进行湿法蚀刻或气相蚀刻。在这种情况下，非贯通孔70的内侧表面由于被保护膜94遮蔽而未被蚀刻。由于湿法蚀刻和气相蚀刻是所谓各向同性蚀刻工艺，那么圆孔状box层开口部（第三开口部）51a与非贯通孔70共轴地形成在box层51中。

box层开口部51a的尺寸（开口直径）随湿法蚀刻或气相蚀刻的蚀刻持续时间的增大而增大。因此，当进行湿法蚀刻或气相蚀刻时，首先去除了box层51的暴露在非贯通孔70的底部的暴露部分，然后去除暴露部分的周边部分。因此，与box层51相邻的处理层82的表面82a的一部分暴露在box层开口部51a的内部（非贯通孔70的下面）。

在这种情况中，box层开口部51a的开口直径指定了在下述的各向异性蚀刻90中形成的埋头孔83的开口的尺寸。因此，通过预先确定湿法蚀刻或气相蚀刻工艺的蚀刻持续时间与蚀刻量之间的关系，并且按照所确定的关系指定与将要形成的埋头孔83的开口的尺寸相对应的蚀刻持续时间，终止湿法蚀刻或气相蚀刻工艺。例如，可以通过使用红外（IR）显微镜观察叠层衬底53来测量蚀刻量。

<各向异性蚀刻步骤>

如图33所示，在各向异性蚀刻步骤90中，使用保护膜94作为掩膜，通过湿法蚀刻装置对第二有源层24进行各向异性蚀刻。类似于第一实施例，通过使用蚀刻溶液从暴露部分24b朝向第一有源层23对第二有源层24进行各向异性蚀刻，来形成由4个{111}表面73限定的、具有近似四边形金字塔形状的锥形部21（参见图18）。

另外，在各向异性蚀刻步骤90中，经由非贯通孔70和box层开口部51a，对在box层开口部51a内部的处理层82进行各向异性蚀刻。更具体地，使用蚀刻溶液从上表面82a的一部分（参见图32）朝向处于处理层82的与上表面82a的相反侧的另一表面82b对处理层82进行各向异性蚀刻。在这种情况下，由于处理层82具有（110）表面取向，于是通过各向异性蚀刻在处理层82中暴露4个{111}表面82c。因此，由4个{111}表面82c限定的四边形孔形埋头孔83形成在处理层82的上表面82a侧中。能够通过调节各向异性蚀刻的蚀刻持续时间适当地调节埋头孔83的深度。

<保护膜去除步骤>

如图34所示，在保护膜去除步骤91中，通过进行湿法蚀刻（例如，使用热磷酸）等将保护膜94从叠层衬底53去除。因此，在叠置于处理层50和box层51之上的状态下形成喷嘴板13。通过上述各个步骤，将各自具有直线部20和锥形部21的喷嘴12形成于喷嘴板13中。

<处理层抛光步骤>

如图35所示，在处理层抛光步骤92中，通过从表面82b侧对处理层82进行抛光以暴露出埋头孔83。因此，暴露出喷嘴板13的喷嘴表面13a和各个喷嘴12的喷嘴口19。还能够对处理层82的表面82b进行研磨而非抛光，或应用干法蚀刻。

<其它处理步骤>

此后，虽然未在图中示出，但如描述的关于第一实施例中进行的一样，进行流路衬底附着步骤38和压电元件形成步骤39等。利用前述步骤，完成了头制造过程84中的所有步骤，并且完成了喷墨头80。

<根据第二实施例的喷墨头制造过程的有益效果>

除了遮蔽第二有源层24的未遮蔽部分24a和非贯通孔70的内侧表面的方法不同的事实以及埋头孔83形成在喷嘴板13中的事实之外，上述头制造过程84基本上与根据第一实施例的头制造过程30相同。因此，获得与关于上文中的第一实施例的所描述的相同的有益效果。

此外，通过在喷嘴板13中形成埋头孔83，当将喷墨头80安装在喷墨记录装置中并且将图像记录在记录纸上时，那么即使出现记录纸输送缺陷（卡纸等）和记录纸接触到喷墨头80，也能防止该记录纸与喷嘴板13的喷嘴表面13a直接接触。因此，能够防止形成在喷嘴表面13a上的诸如液体排斥膜25等各种膜的附着以及喷嘴12的损坏。

喷墨记录装置的大体组成

图36是示出包括具有通过根据本发明的制造方法制造的喷嘴板13的喷墨头10（或喷墨头80）的喷墨头记录装置110的概览的大体示意图。如图36所示，喷墨记录装置110包括：具有多个喷墨头10K、10C、10M和10Y的印刷单元112，每个喷墨头对应于喷墨头10或80（上文所述）并且设置为对应于各种墨汁颜色；墨汁存储和装载单元114，其存储将被供应至喷墨头(下文中简称为“头”)10K、10C、10M和10Y的墨汁；纸供应单元118，其供应记录纸116；去卷曲单元120，其去除记录纸116的卷曲；抽吸带输送单元122，其设置成与头10K、10C与10Y的喷嘴表面（墨汁喷射表面）相对并且在输送记录纸116的同时保持记录纸116平整；印刷确定单元124，其读出印刷单元112的印刷结果；以及纸输出单元126，其将已印刷的记录纸（已印刷对象）输出到喷墨记录装置10的外部。

在图36中，示出卷筒纸（连续纸）的送料装置（magazine）作为纸供应单元的示例；然而，能够共同地提供具有不同纸宽度和质量的纸的多个送料装置。另外，能够将纸供应在含有成层装载的切割纸的盒中，该盒与卷筒纸的送料装置共同使用或代替卷筒纸的送料装置。

如果使用卷筒纸，则通过剪切器128将卷筒纸切割为期望的尺寸。剪切器128由固定刀片128A和圆形刀片128B构成，固定刀片128A的长度不短于记录纸116的输送路径宽度，圆形刀片128B沿固定刀片128A移动。如果使用切割纸，则不需要剪切器128。

从纸供应单元118送出的记录纸116由于在装载送料装置中而保持卷曲。为了去除卷曲，由加热卷筒130在与送料装置中的卷曲方向相对的方向上将热施加到去卷曲单元120中的记录纸116。此时，加热温度优选地控制为使记录纸116具有将要印刷的表面在向外的方向上轻微变圆的卷曲。

在去卷曲后，将切割的记录纸116送至抽吸带输送单元122。抽吸带输送单元122具有如下配置：环状带133设置在辊131和132周围，使得环状带133的一部分形成至少面向头10K、10C、10M和10Y的喷嘴面以及印刷确定单元124的传感面的平面。

环状带133的宽度大于记录纸116的宽度，并且在带表面上形成多个抽吸孔（未示出）。将抽吸室134设置在辊131和132的周围设置的环状带133内侧的、面对印刷确定单元124的传感器表面和印刷单元112的喷嘴表面的位置处。通过利用风扇135从抽吸室134抽吸空气来产生负压，由此通过抽吸来固定带133上的记录纸116。

通过将动力从电机188（参见图40）传送至由带133缠绕的辊131和132中的至少一个，在图36中的顺时针方向上驱动带133。因此，在图36中将固定在带133上的记录纸116从左手侧输送至右手侧。

由于当执行无边距印刷作业等时墨汁吸附至带133，将带清洁单元136设置在带133的外部侧的预定位置（印刷区域外部的适当位置）处。虽然未示出带清洁单元136的配置详情，但是其示例包括由毛刷辊和吸水辊夹住带133的配置，以及向带133上吹清洁空气的鼓风配置，或这些的结合。在清洁辊夹住带133的配置的情况下，为了提高清洁效果，优选使清洁辊的线速度与带133的线速度不同。

除了抽吸带输送单元122以外，还能够使用辊夹输送机械装置；然而，由于印刷区域穿过辊夹，所以纸的印刷表面在印刷之后立刻与辊接触，因此易于出现图像模糊。因此，优选任何东西都不与印刷区域中的图像表面接触的抽吸带输送机制。

将加热风扇140布置在由抽吸带输送单元122形成的纸输送路径中的印刷单元112的上游侧。加热风扇140在印刷之前将热空气吹至记录纸116上，并且由此加热记录纸116。通过在印刷装置之前加热记录纸116，墨汁在落于记录纸116上之后能够更容易地干燥。

如图37所示，印刷单元112具有所谓的全线（full-line）型头，其中将具有对应于最大纸宽度的长度的该线型头设置在垂直于送纸方向（副扫描方向）的方向（主扫描方向）上。构成印刷单元112的头10K、10C、10M和10Y由线型头组成，其中穿过超出想要与喷墨记录装置110一起使用的最大尺寸记录介质116的至少一个边缘的长度来设置多个墨汁喷射口（喷嘴）。

沿记录纸116的送纸方向，按照黑（K）、蓝绿（C）、品红（M）和黄（Y）的顺序从上游侧（图36中的左手侧）来设置头10K、10C、10M和10Y。通过在分别从头10K、10C、10M和10Y向记录纸116上喷射和沉积墨滴同时输送记录纸116，能够在记录纸116上形成彩色图像。

通过在副扫描方向上执行一次记录纸116和印刷单元112相对于彼此的移动动作（换言之，通过单次副扫描），印刷单元112能够在记录纸116的整个表面上记录图像，在印刷单元112中由此为各个墨汁颜色提供覆盖整个纸宽度的全线型头。由此，可以进行更高速度的印刷，并且与头在垂直于纸输送方向的主扫描方向上往复移动的穿梭型头配置相比，能够提高生产率。

虽然在本实施例中描述了使用四种标准颜色K、C、M和Y的配置，但是墨汁颜色的组合和颜色的数量不限于这些，能够按需要增加淡墨或深墨。例如，可以增加用于喷射诸如淡蓝绿色和淡品红色的淡色墨汁的头的配置。

回到图36，墨汁存储和装载单元114具有存储对应于头10K、10C、10M和10Y的颜色的墨汁的盒，并且该盒通过通路（未示出）分别连接至头10K、10C、10M和10Y。此外，墨汁存储和装载单元114具有当墨汁剩余量变低时发出对应报告的功能，还具有防止颜色之间的错误装载的功能。

印刷确定单元124具有用于捕捉印刷单元112的墨滴沉积结果的图像的图像传感器（例如，线传感器），并且具有从图像传感器所评估的墨滴沉积结果来检测诸如喷嘴堵塞等喷射缺陷的功能。

本实施例的印刷确定单元124由线传感器构成，该线传感器具有宽度至少大于头10K、10C、10M和10Y的墨滴喷射宽度（图像记录宽度）的宽度的多行光电转换元件。线传感器具有分色线CCD传感器，该分色线CCD传感器包括由设置有R滤光器的、布置成一行的光电转换元件（像素）组成的红（R）传感器行、设置有G滤光器的绿（G）传感器行、以及设置有B滤光器的蓝（B）传感器行。除了线传感器，能够使用由二维布置的光电转换元件组成的面阵传感器。

印刷确定单元124读取由各自颜色的头10K、10C、10M和10Y印刷的测试图案图像，并且确定每个头的喷射。印刷确定包括喷射的出现、点尺寸的测量、和点沉积位置的测量。

在印刷确定单元124之后的阶段设置后干燥单元142。后干燥单元142使用加热风扇等使印刷的图像的表面干燥。期望的是，在印刷之后直到墨汁已干燥为止避免接触印刷表面，并且后干燥单元142优选地采用吹暖气流的系统。

跟随后干燥单元142之后设置加热/加压单元144。加热/加压单元144控制图像表面的光泽度。加热/加压单元144利用具有预定不平坦表面形状的压力辊145来按压图像表面同时对图像表面进行加热，将不平坦形状转移到图像表面。

从纸输出单元126输出以这种方式产生的印刷品。优选分别输出目标印刷（即，印刷目标图像的结果）和测试印刷。在喷墨记录装置110中，为了对具有目标印刷的印刷品和具有测试印刷的印刷品进行分类并将它们分别发送到纸输出单元126A和126B，提供分类设备（未示出）来切换输出路径。当目标印刷和测试印刷在同样大的纸张上并行同时形成时，由切割器148将测试印刷部分切割和分离。将切割器148设置在纸输出单元126的正前方，并且用于当已经在目标印刷的空白部分执行测试印刷时从目标印刷部分切割测试印刷部分。切割器148的结构与上述的第一切割器128的结构相同，并且具有固定刀片148A和圆形刀片148B。

<喷墨头的组成>

接下来，描述头的结构。各自颜色的头10K、10C、10M和10Y具有共同的结构，因此在下文中用附图标记150标记的头来表示这些头。

图38A是示出头150的结构的示例的平面透视图，图38是图38A的局部放大图。此外，图38C是示出头150的结构的另一示例的平面透视图。

为了实现印刷在记录纸116上的点的高密度，有必要实现头150中的喷嘴的高密度。根据本实施例的头150具有以下结构：多个墨室单元153以交错矩阵配置（二维地）布置，每个墨室单元153由作为墨滴喷射孔的喷嘴151（对应于前述的喷嘴12）的喷嘴151、对应于喷嘴151的压力室152（压力室152对应于前述的压力室14）、供应口154等构成。因此，沿头的纵长方向（主扫描方向，其垂直于送纸方向）投影成直线的喷嘴之间的有效间隔（投影喷嘴节距）变窄并且实现了高喷嘴密度。

本示例不限于构成在大致垂直于送纸方向的主扫描方向上覆盖与记录纸116的全宽度相对应的长度的一个或多个喷嘴行的模式。例如，除了图38A中的组成，如图38C所示，能够通过在交错矩阵中布置和连接各自具有多个二维排列的喷嘴151的短头块150’，来形成具有与记录纸116的全宽度相对应的长度的喷嘴行的线性头。

在本实施例中，描述了压力室152的平面形状大致为正方形的模式；然而，压力室152的平面形状不限于大致正方形，并且也能够采用诸如大致圆形、大致卵形、大致平行四边形、菱形等的各种其它形状。此外，喷嘴151和供应口154的布置不限于图38A至图38C示出的布置，并且也能够在压力室152的大致中央部分布置喷嘴151和在压力室152的侧壁布置供应口154。

如图38B所示，通过在随主扫描方向的行方向上和在相对于主扫描方向具有规定非垂直角度θ的斜列方向上按照根据规定布置图案的晶格配置布置多个墨室单元，来实现本实施例的高密度喷头。

更具体地，通过采用以与相对于主扫描方向形成角度θ的方向一致的等节距d布置多个墨室单元153的结构，在主扫描方向上投影成直线的喷嘴的节距P是d×cosθ，因此能够将喷嘴151看作是它们以等节距P线性地布置。通过这种组成，能够实现高密度喷嘴配置，在该配置中在主扫描方向上投影成直线的喷嘴列具有每英寸2400个喷嘴的密度。

当实施本发明时，喷嘴的布置结构不限于附图中示出的示例，并且还能够应用各种其它类型的喷嘴布置，诸如在副扫描方向上具有一个喷嘴行的布置结构，或具有以两行交错配置布置的喷嘴行的结构等。

当通过具有对应于整个可印刷宽度的长度的喷嘴行的全线头来驱动喷嘴时，“主扫描方向”定义为通过按照以下方式之一驱动喷嘴来在记录介质的横向（主扫描方向）上印刷线（由一行点形成的线，或由多行点形成的线）：（1）同时驱动所有喷嘴；（2）从一侧向另一侧顺序驱动喷嘴；和（3）将喷嘴分成多块并且从一侧向另一侧顺序驱动喷嘴块。

具体而言，当驱动以图38A至图38C中所示的矩阵配置布置的喷嘴151时，希望为诸如（3）中所描述的主扫描方向。

另一方面，“副扫描”定义为重复执行由主扫描形成的线（由一行点形成的线，或由多行点形成的线）的印刷，同时相对于彼此移动全线头和记录纸116。

在本实施例中，示出了全线头，但本发明的应用范围不限于此，本发明还能够应用于利用具有短于记录纸116的宽度的的长度的喷嘴行的短头、在记录纸116的宽度方向上通过扫描以在记录纸116的宽度方向上进行印刷的一系列类型的头。

如图38A至图38C所示，以大致正方形平面形状形成对应于喷嘴151设置的压力室152，并且喷嘴151和供应口154形成在这种平面形状的对角线上的各个拐角部分中。每个压力室152连接至共用流路或共用液体室（未示出）。共用流路连接至墨汁供应盒（未示出）。将墨汁供应盒供应的墨汁通过共用流路分布和供应至压力室152。

<喷射恢复设备>

图39是示出喷墨记录装置110中的墨汁供应系统的组成的示意图。墨盒190安装在图36示出的墨汁存储和装载单元114中并向头150供应墨汁。墨盒190可以采用在墨汁剩余量变低时通过补充口（未示出）补充墨汁的模式、或采用通过单独替换每个墨盒的墨盒系统。如果根据用途更换墨汁的类型，那么墨盒系统是合适的。在这种情况下，期望通过条形码等来识别关于墨汁类型的信息，并且根据墨汁的类型控制喷射。墨盒190等同于上述的图36中的墨汁存储和装载单元114。

将用于去除杂质和气泡的过滤器192设置在连接墨盒190和头150的通路中间。过滤器192的过滤网尺寸优选等于或小于头150的喷嘴直径并且通常为大约20μm。

虽然未在图39中示出，但是能够将副盒一体地设置于头150或头150附近。副盒具有用于防止头150的内部压力的变化的缓冲器的功能和用于提高头150的再填充的功能。

而且，喷墨记录装置110设置有用于防止喷嘴干燥或防止喷嘴附近的墨汁黏度增大的盖子194，和用于清理喷嘴表面150A的清理刀片196。

可以通过移动机制（未示出）来相对于头150相对移动包括盖子194和清理刀片196的维护单元，并且按需要将该维护单元从预定保持位置移动到头150下面的维护位置。

通过升降机械装置（未示出）将盖子194相对于头150上下相对放置。当关闭动力或当处于待印刷状态时，升降机械装置将盖子194提升至预定升高位置以与头150紧密接触，并且由此喷嘴表面150A的喷嘴区域由盖子194覆盖。

清理刀片196由弹性橡胶构件等制成，并且能够通过刀片移动机械装置（未示出）在头150的墨汁喷射表面（喷嘴表面150A）上滑动。如果墨滴或杂质已经附着在喷嘴表面150，那么通过在喷嘴表面150A上滑动清理刀片196擦拭和清理喷嘴表面150A。

在印刷期间或待印刷期间，如果特定喷嘴151的使用频率下降并且喷嘴151附近的墨汁黏度增大，那么为了排出黏度增大的墨汁（退化墨汁），向盖子194执行预喷射。

更具体地，如果头150持续处于未执行喷射的状态一定时间段或更长时间，那么喷嘴151附近的墨汁溶剂蒸发，喷嘴151附近的墨汁的黏度增大，即使运行用于驱动喷射的致动器（压电元件），喷嘴151也不喷射墨汁。因此，在出现这种状态之前（同时墨汁黏度仍允许通过运行压电元件的墨汁喷射），通过运行压电元件进行“预喷射”，以将喷嘴151附近的、黏度增大的墨汁向墨汁容器喷射。此外，在使用诸如清理刀片196等擦拭器清理喷嘴表面150A的污物之后，也进行预喷射以防止由于擦拭器的擦拭动作而引起杂质进入喷嘴151内部。预喷射也称为“虚拟喷射”、“净化”、“喷溅”等。

此外，如果气泡进入到头150内的墨汁中（压力室152内部的墨汁），将盖子194放置在头150上，利用抽吸泵197通过抽吸将压力室152内部的墨汁（含气泡的墨汁）去除，并且然后将通过抽吸将去除的墨汁送至恢复盒198。当将墨汁首次装载至头150中时，和当头150在长期未用之后开始使用时，也进行这种抽吸操作以吸取和去除黏度增大和变硬的退化墨汁。

更具体地，如果气泡进入喷嘴151和压力室152内部，或如果喷嘴151内部的墨汁黏度增大到超过一定水平，那么不能够由通过运行压电元件的预喷射来从喷嘴151喷射墨汁。在诸如此类的情况下，利用泵197来执行操作以将盖子194放置于头150的喷嘴表面150A上并且抽吸黏度增大的墨汁或压力室152内部含气泡的墨汁。

然而，由于相对于压力室152内部的所有墨汁来执行上述抽吸操作，所以上述抽吸操作消耗大量墨汁。因此，希望当墨汁黏度的增大尽量小时执行预喷射。图39示出的盖子194能够起到用于预喷射的墨汁容器的作用，还起到抽吸设备的作用。

此外，期望的是，由隔断壁将盖子194内部划分成对应于喷嘴行的多个区域，以使得能够通过选择器等选择性地对每个划分的区域进行抽吸。

<控制系统的说明>

图40是示出喷墨记录装置110的系统配置的原理框图。喷墨记录装置110具有通信接口170、系统控制器172、图像存储器174、电机驱动器176、加热器驱动器178、印刷控制单元180、图像缓冲存储器182、头驱动器184等。

通信接口170是用于接收由主机186发送的图像数据的接口单元。能够将诸如通用串行总线（USB）、IEEE1394、以太网（商标名）、无线网等串行接口、或诸如Centronics接口等并行接口用作通信接口170。能够在这个部分安装缓冲存储器（未示出）以增大通信速度。喷墨记录装置110通过通信接口170接收从主机186发送的图像数据，并且将其临时存储在存储器174中。存储器174临时存储通过通信接口170输入的图像，并且通过系统控制器172向该存储器174写入数据或从该存储器174读取数据。存储器174不限于由半导体元件组成的存储器，也能够使用硬盘驱动器或其它磁介质。

系统控制器172是用于控制诸如通信接口170、存储器174、电机驱动器176、加热器驱动器178等各个部分的控制单元。系统控制器172由中央处理单元（CPU）及其外围电路等组成，除控制与主机186的通信和控制从存储器174的读取和至存储器174的写入等之外，还产生用于控制输送系统的电机188和加热器189的控制信号。

电机驱动器176是按照系统控制器172的命令驱动电机188的驱动器（驱动电路）。加热器驱动器178按照系统控制器172的命令驱动后干燥单元142（图36所示）的加热器189等。

印刷控制器180具有信号处理功能，用于执行各种任务、补偿和其它类型的处理来按照系统控制器172的控制由存储器174中存储的图像数据产生印刷控制信号，以便将产生的印刷控制信号供应至头驱动器184。在印刷控制器180中进行规定的信号处理，并且基于印刷数据通过头驱动器184控制各个头150的墨滴喷射量和喷射定时（换言之，执行墨滴喷射控制）。通过这种方式，能够实现规定的点尺寸和点位置。

印刷控制器180设置有图像缓冲存储器182，在图像数据处理期间由印刷控制器180将图像数据、与参数相关的数据等临时存储在图像缓冲存储器182中。虽然在图40中示出了将图像缓冲存储器182附接至印刷控制器180的配置，但是存储器174也能够充当图像缓冲存储器。

头驱动器184基于印刷控制器180所供应的印刷数据来驱动各个颜色的头10K、10C、10M和10Y（或头150）的压电元件。头驱动器184可以设置有用于维护头的恒定驱动条件的反馈控制系统。

印刷确定单元124是包括图36所示的线传感器的块，印刷确定单元124读取印刷在记录纸116上的图像，通过执行所需的信号处理等来确定印刷条件（喷射的出现、点形成的变化等），并且将印刷条件的确定结果提供至印刷控制器180。根据要求，印刷控制器180基于从印刷确定单元124获得的信息相对于头150做出各种修正。

系统控制器172和印刷控制单元180能够由一个处理器构成。此外，能够使用系统控制器172、电机驱动器176和加热器驱动器178组成为单个单元的设备，并且能够使用印刷控制单元180和头驱动器组成为单个单元的设备。

<喷墨记录装置的动作和有益效果>

头10K、10C、10M和10Y（或头150）中的喷嘴151（上述喷嘴12的直线部20和锥形部21）是以高精度形成的，由于喷射性能稳定，所以能够获得优质的记录图像。

<装置的应用的示例>

在根据上述各个实施例的喷墨头10和80中，由压电元件产生用于从喷嘴喷射墨滴的喷射压力（喷射能量）；然而，能够采用诸如静电致动器、热方法（通过使用基于由加热器加热的膜沸腾所产生的压力来喷射墨汁的方法）中的加热器（加热元件）、基于其它方法的各种类型的致动器等各种类型的压力产生元件（喷射能量产生元件）。按照头的喷射方法，将对应的能量产生元件布置在流路结构中。

在上述实施例中，已经描述了制造用于图形印刷的喷墨记录装置的喷墨头的喷嘴板的方法；然而，还能够将本发明应用于制造用于使用各种液体功能材料形成各种形状或图案的各种类型的喷墨记录装置的喷嘴板的方法，该各种类型的喷墨记录装置诸如为形成电子电路的布线图案的图像的布线图形成装置、用于各种类型设备的制造装置，使用树脂液体作为喷射用功能液体的抗蚀剂印刷装置，滤色器制造装置，使用材料沉积用材料形成精细结构的精细结构形成装置等。

在上述实施例中，通过使用第二有源层24堆叠在SOI衬底48的第一有源层23上的叠层衬底53来制造喷嘴板13；然而，也能够使用第一和第二有源层23和24堆叠在诸如SiO₂膜等氧化膜而非SOI衬底48上的叠层衬底来制造喷嘴板。

在上述第一实施例中，将具有（100）表面取向的单晶硅衬底用作处理层50；然而，处理层50的表面取向不特别限于（100）。另外，也能够使用除硅以外的材料用于处理层50。然而，在这种情况下，期望的是，对材料的类型和厚度等进行选择，以避免或减小在头制造过程30的各个步骤中进行的热处理中叠层衬底的翘曲等。另外，在上述各种实施例中，给出SiO₂膜作为box层51的示例；然而，也能够使用处于不会引起热处理步骤中叠层衬底的翘曲等的范围之内的各种类型的氧化膜。

此外，本发明不限于上述各种实施例（例如，用于各个层和各个膜的形成方法和蚀刻方法等）。

应当理解，不存在将本发明限制于所公开的特定形式的意图，相反，本发明将覆盖落入如所附权利要求中所表达的本发明的精神和范围内的所有修改、替代结构及等同形式。

Claims (16)

1.一种制造喷嘴板的方法，包括：

掩膜图案层形成步骤，相对于具有第一硅衬底和第二硅衬底顺序堆叠在氧化膜的表面上的结构的叠层衬底，在所述第二硅衬底上形成框状掩膜图案层，所述框状掩膜图案层具有位于将要形成喷嘴的位置处的第一开口部，所述第一硅衬底具有(111)表面取向，所述第二衬底具有(100)表面取向；

非贯通孔形成步骤，通过形成从所述第一开口部穿过所述第二硅衬底和所述第一硅衬底直到所述氧化膜的所述表面的非贯通孔来形成所述第一硅衬底中的所述喷嘴的直线部；

保护膜形成步骤，在未覆盖有所述掩膜图案层的所述第二硅衬底上的第一部分上和在限定所述非贯通孔的所述第一和第二硅衬底的内表面上形成保护膜；

掩膜图案层去除步骤，从所述第二硅衬底去除所述掩膜图案层，并且暴露出由所述掩膜图案层覆盖的所述第二硅衬底的第二部分；

各向异性蚀刻步骤，使用所述保护膜作为掩膜，从所述第二部分直到到达所述第一硅衬底对所述第二硅衬底执行各向异性蚀刻，以形成所述喷嘴的锥形部，所述锥形部由通过所述各向异性蚀刻而在所述第二硅衬底中暴露出的{111}表面限定，所述锥形部与所述直线部连接并且朝向所述直线部逐渐变窄；

保护膜去除步骤，去除所述保护膜；以及

开口暴露步骤，在与所述氧化膜相邻的所述第一硅衬底侧暴露出所述直线部的开口，

其中，通过调节所述第一硅衬底的厚度来指定所述直线部的长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

在所述掩膜图案层形成步骤中，所述第一开口部形成为圆形；并且

在所述非贯通孔形成步骤中，通过以圆孔状形成所述非贯通孔来以圆孔状形成所述直线部。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述掩膜图案层形成步骤中，所述掩膜图案层的外形形成为四边形形状。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过调节所述第二硅衬底的厚度来指定所述锥形部的长度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述各向异性蚀刻步骤中，所述第一硅衬底在对所述第二硅衬底的所述各向异性蚀刻中起到蚀刻停止部的作用。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掩膜图案层形成步骤包括：

掩膜层形成步骤，在所述第二硅衬底上形成掩膜层；

第一抗蚀剂图案层形成步骤，在所述掩膜层上与将要形成所述喷嘴的位置相对应的位置处形成形状与所述掩膜图案层相对应的第一抗蚀剂图案层；

掩膜层蚀刻步骤，通过使用所述第一抗蚀剂图案层作为掩膜蚀刻所述掩膜层来形成所述掩膜图案层；以及

第一抗蚀剂图案层去除步骤，去除所述第一抗蚀剂图案层。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非贯通孔形成步骤包括：

第二抗蚀剂图案层形成步骤，在所述第二硅衬底和所述掩膜图案层上形成第二抗蚀剂图案层，所述第二抗蚀剂图案层具有暴露出所述第一开口部的第二开口部；

硅衬底蚀刻步骤，通过使用所述第二抗蚀剂图案层作为掩膜以顺序地蚀刻所述第二硅衬底和所述第一硅衬底来形成所述非贯通孔；以及

第二抗蚀剂图案层去除步骤，去除所述第二抗蚀剂图案层。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述掩膜图案层由具有耐热氧化性的材料制成；并且

在所述保护膜形成步骤中，作为所述保护膜的热氧化膜形成在所述第二硅衬底的所述第一部分上和限定所述非贯通孔的所述第一和第二硅衬底的所述内表面上。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述开口暴露步骤中，通过去除所述氧化膜，暴露出与所述氧化膜相邻的所述第一硅衬底侧的所述直线部的所述开口。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保护膜形成步骤包括：

全表面保护膜形成步骤，在所述第二硅衬底的所述第一部分上、在所述掩膜图案层上、以及在所述非贯通孔的内表面上形成所述保护膜；

第三抗蚀剂图案层形成步骤，形成覆盖形成在所述第二硅衬底的所述第一部分上的所述保护膜的第三抗蚀剂图案层；以及

保护膜蚀刻步骤，通过使用所述第三抗蚀剂图案层作为掩膜，蚀刻和去除形成在所述掩膜图案层上的所述保护膜和形成在所述非贯通孔的底部上的所述保护膜。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：

具有(110)表面取向的第三硅衬底布置在所述氧化膜的另一表面上；并且

在所述掩膜图案层去除步骤中，通过经由所述非贯通孔蚀刻所述氧化膜，在所述氧化膜中形成与所述非贯通孔共轴的第三开口部，以暴露出与所述氧化膜相邻的所述第三硅衬底的第一表面的一部分。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述各向异性蚀刻步骤中，通过经由所述非贯通孔和所述第三开口部从所述第一表面的一部分朝向与所述第一表面相对的所述第三硅衬底的第二表面对所述第三硅衬底执行所述各向异性蚀刻，来在所述第三硅衬底的所述第一表面中形成埋头孔。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述开口暴露步骤中，通过从所述第二表面抛光或研磨所述第三硅衬底来暴露出所述埋头孔。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述叠层衬底包括SOI衬底和所述第二硅衬底，在所述SOI衬底中所述氧化膜和所述第一硅衬底顺序地堆叠在具有(110)表面取向的第三硅衬底上，所述第二硅衬底堆叠在所述第一硅衬底上。

15.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述叠层衬底包括SOI衬底和所述第二硅衬底，在所述SOI衬底中所述氧化膜和所述第一硅衬底顺序地堆叠在第三硅衬底上，所述第二硅衬底堆叠在所述第一硅衬底上；并且

在所述开口暴露步骤中，顺序地去除所述第三硅衬底和所述氧化膜。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括：叠层衬底制备步骤，在所述掩膜图案层形成步骤之前制备所述叠层衬底。