JP2001179991A

JP2001179991A - 液体噴射記録ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2001179991A
Application number: JP36586899A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hiroki; 知之廣木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】記録液吐出後のリフィルを速やかに行なえる
ようにして高速動作が可能な液体噴射記録ヘッドの製造
方法を提供する。【解決手段】天板１の材料として、表面の結晶方位が
〈１１０〉面でノズル３の長さ方向の結晶方位が〈１１
１〉面となるシリコンウェハ５を用い、ノズル３を異方
性エッチングにより形成する際に、ノズル形成のための
マスク層として機能する二酸化珪素層６に、ノズル壁の
長さ方向に対するオーバーエッチングを抑制する補正パ
ターン１０をノズル後端側でノズル並び方向に延びるよ
うに付設し、補正パターン１０の部分へのオーバーエッ
チングによりノズル３と液室２とを連通させるようにし
て、ノズル壁４の長さ方向のオーバーエッチ量Ｌを抑制
して、ノズル３と液室２の距離を低減させる。これによ
り、液吐出後のリフィルを速やかに行なうことができ、
高速動作を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な吐出口から
記録液を液滴として吐出させて記録媒体に記録を行なう
液体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体噴射記録装置に使用されるサーマル
インクジェットプリントヘッド等の液体噴射記録ヘッド
は、インク等の記録液を吐出する複数の微細なノズル
（吐出口）、各ノズルに連通する液室、および各ノズル
内に位置付けられた吐出エネルギー発生素子（例えば、
電気熱変換素子等の発熱体）を備え、記録情報に対応し
た駆動信号を吐出エネルギー発生素子に印加し、該吐出
エネルギー発生素子の位置するノズル内の記録液に吐出
エネルギーを付与することによって、記録液を微細なノ
ズルから飛翔液滴として吐出させて記録を行なうように
構成されている。

【０００３】この種の液体噴射記録ヘッド用のノズルと
して様々な形態のものが提案されており、その一例を図
６を参照して説明する。

【０００４】図６において、１０１は、上面が結晶の
〈１１０〉面になるように切断され研磨されたシリコン
ウェハから形成される天板（ノズル部材）であり、貫通
穴で記録液溜まりとなる液室１０２と、この液室１０２
に連通する記録液吐出用の複数のノズル溝１０３（以
下、単にノズルともいう）が設けられている。１０８
は、吐出エネルギー発生素子としての発熱体（ヒータ
ー）１０９が多数配設されたシリコンチップで構成され
た素子基板（ヒーターボード）である。

【０００５】これらの天板１０１とヒーターボード１０
８は、図６に示すように、ノズル１０３とヒーター１０
９が相対向するように、密着接合あるいは接着され、ノ
ズル１０３とヒーターボード１０８の表面で細長い液吐
出用のノズルを形成し、また、このとき、ノズル１０３
内部にヒーター１０９を位置付けるように両者は精密に
位置調整される。記録液は図示しない記録液タンクから
供給されて液室１０２に導かれた後に、ノズル１０３内
に達する。ヒーターボード１０８上のヒーター１０９
は、図示しない制御回路によって制御され、印字データ
に応じてヒーター１０９の各々に通電される。制御回路
はヒーターボード１０８上に設けることもできるし、あ
るいは別基板に構成されていても良い。

【０００６】印字データに応じて通電されるヒーター１
０９は発熱し、そのノズル１０３内の記録液を加熱す
る。加熱された記録液は、ある臨界温度を越えると沸騰
し、泡を発生する。この発生した泡は数μＳの短い時間
で成長し、記録液に衝撃力を与える。この衝撃で記録液
の一部がノズル１０３の吐出口から勢い良く押し出さ
れ、飛翔液滴として紙等の記録媒体上に着弾する。これ
が繰り返されることにより印刷画像が完成する。

【０００７】次に、前記のような天板（ノズル部材）の
作製方法について図７を参照して説明する。なお、図７
において、左側の図（ａ、ｂ、・・・）は、天板を液吐
出方向の面で切断した端面図であり、右側の図（ａ−
１、ｂ−１、・・・）は、天板の下面（ノズル形成面）
側から見た図であり、以下の説明においては、（ａ）お
よび（ａ−１）、（ｂ）および（ｂ−１）・・・等を単
に（ａ）、（ｂ）・・・と表示する。

【０００８】図７の（ａ）において、ノズルを形成する
天板（ノズル部材）の材料となるシリコンウェハ１０５
は、表面の結晶方位が〈１１０〉面、ノズルの長さ方向
の結晶方位が〈１１１〉面となるものであって、このシ
リコンウェハ１０５の両面に、熱酸化あるいはＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition ）等の成膜方法によっ
て、図７の（ｂ）に示すように二酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）
の薄膜１０６を１μｍ程度形成する。この二酸化珪素層
１０６はシリコンを異方性エッチングする際のマスク層
として機能するものである。次に、二酸化珪素層１０６
に通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、一方の面
（ノズル形成面）にノズルと液室を合わせた形状にパタ
ーニングし、反対側の面に液室の形状にパターニングを
行なう（図７の（ｃ））。さらに、ノズル形成面に窒化
珪素（ＳｉＮ）層１０７をＣＶＤ等の方法によって成膜
し（図７の（ｄ））、そして、液室の形状にパターニン
グする（図７の（ｅ））。

【０００９】その後、これを、例えばＴＭＡＨ（水酸化
テトラメチルアンモニウム）の２２％溶液のようなエッ
チング液に浸して異方性エッチングを行なう。この異方
性エッチングにより、ウェハ両面でシリコンが露出した
部分（すなわち、液室の形状）にしたがってエッチング
が進み、最後は両面からのエッチングがつながって貫通
穴（液室１０２）を形成する（図７の（ｆ））。

【００１０】ここで、図７の（ｆ）に示すエッチングの
形状について説明すると、天板（ノズル部材）は微細な
ノズルを異方性エッチングで形成することを主目的とし
ているので、シリコンの〈１１１〉面がノズル壁と平行
になる向きを選んでノズルをパターニングをしており、
液室１０２を略長方形とすると、ノズルの長さ方向（す
なわち、液室１０２の短辺方向）はウェハ表面と垂直に
〈１１１〉面が存在するために、エッチング後は液室短
辺の表面に垂直な面が残る。ところが、液室１０２の長
辺方向はウェハ表面と略３０°傾いた〈１１１〉面が多
数並んでいるので、短辺方向のように垂直な面とはなら
ず、多数の面が複合した形となるので、厳密には滑らか
な面とはならない。

【００１１】次に、ノズル形成面の窒化珪素層１０７を
エッチングにより除去し（図７の（ｇ））、図７の
（ｃ）で二酸化珪素層１０６に形成したノズルパターン
を露出させ、再び、ＴＭＡＨ溶液による異方性エッチン
グを行なうと、ノズルに相当する部分がエッチングさ
れ、ノズル１０３およびノズル壁１０４が得られる（図
７の（ｈ））。

【００１２】ところで、以上のように異方性エッチング
で得られるノズル１０３の形状は、液吐出方向にはウェ
ハ表面に垂直な〈１１１〉面が存在するので、断面が長
方形であるノズルを形成することができるが、ノズルの
長さ方向にはエッチングを止める面がないので、ノズル
１０３間のノズル壁１０４の部分が、ノズルの後端側
（液室側）とノズル先端側からもエッチングされ、長さ
方向にオーバーエッチされて鋭角の形状となる。したが
って、このオーバーエッチされた部分にはマスク層であ
る二酸化珪素の薄膜１０６が残ってしまう。そこで、こ
の二酸化珪素薄膜１０６を除去するために、高圧空気あ
るいは高圧空気に水などを含ませてウェハに吹き付ける
ことにより、シリコンを傷付けることなく二酸化珪素薄
膜だけを除去する。水を高圧空気で吹き付ける方法で１
μｍ程度の薄膜を除去するためには、１００〜２０００
ｋＰａの圧力があれば十分である。あるいはフッ化アン
モニウムとフッ酸の混合液を用いたウェットエッチング
によって二酸化珪素薄膜全体を除去することもできる。

【００１３】以上の工程によって作製された天板（ノズ
ル部材）１０１の形状を図８に図示する。ここで、液室
形成のパターニングの際、シリコンチップの両面でほぼ
同様の形状としているが、記録液供給側（すなわち図６
における上面）のパターンは、異方性エッチングによっ
て穴が貫通する程度に小さくてもよく、図示しない記録
液供給部材との接続形態あるいは天板形成時のウェハ強
度を確保するという観点で、むしろノズル形成面側より
も小さいパターンとしたほうが望ましい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の天板（ノズル部材）作製工程においては、天板をシ
リコンの異方性エッチングを用いて作製することによ
り、天板をウェハ状態で生産できるために量産性が非常
に高く、また、フォトリソグラフィ技術を利用したノズ
ル形成を行なうことで、高密度のノズルが精度よく形成
できるけれども、異方性エッチングによってノズルを形
成する際にノズル間のノズル壁の部分が図９に図示する
ようにオーバーエッチされてしまうという問題点が生じ
る。

【００１５】この問題点について図９を参照してさらに
説明する。図９は、天板のノズル形成部位近傍を示す図
面であり、同（ａ）はノズルの異方性エッチングをする
前の二酸化珪素のパターンを示すものであり、１０２は
記録液の液室となる貫通穴、１０５は二酸化珪素１０６
が取り除かれてシリコンが露出している部分、１０６は
マスク層として機能する二酸化珪素層である。この状態
の天板をＴＭＡＨ溶液等のエッチング溶液で異方性エッ
チングを行なうと、同（ｂ）ないし（ｄ）に示すような
形状となる。なお、同（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ同
（ｂ）におけるＸ−Ｘ線およびＹ−Ｙ線に沿った断面図
である。

【００１６】すなわち、シリコンが露出している部分１
０５はエッチングされ、垂直な壁面を有するノズル１０
３が形成される。一方、二酸化珪素層１０６が残ってい
る部分は、ノズル１０３の間でノズル壁１０４を形成す
る。このように異方性エッチングで得られるノズル１０
３の形状は、ノズル長さ方向にはウェハ表面に垂直な
〈１１１〉面が存在するので、同（ｃ）に示すように、
断面が長方形であるノズルを形成することができるが、
ノズルの長さ方向にはエッチングを止める面がないため
に、ノズル間のノズル壁１０４の部分は、ノズルの後端
側（液室側）とノズル先端側からエッチングされ、ノズ
ル長さ方向にオーバーエッチされて、ノズル壁１０４の
長さは短くなり、その両端部は鋭角の形状となる（同
（ｂ）において、ノズル壁１０４を断面にして斜線を施
して示す）。結果として、Ｙ−Ｙ線で示す位置では同
（ｄ）に示すように二酸化珪素層１０６が残ってしま
う。ここで、残った二酸化珪素層１０６は、従来例に関
連して説明したような方法で取り除くことができるが、
問題となるのは、ノズル壁１０４の後端側のオーバーエ
ッチ量Ｌ（図９の（ｂ）参照）が無視できない大きさと
なることである。

【００１７】液体噴射記録ヘッドとして望ましいのは、
記録液の液滴を安定して吐出させることと、液吐出後速
やかにノズル内に記録液が補充されることであるのに対
して、オーバーエッチ量Ｌが大きいと、ノズルと液室と
の距離が離れるために、記録液の補充（以下、リフィル
という）が速やかに行なえず、すなわち液体噴射記録ヘ
ッドの高速動作が行なえないという問題があった。

【００１８】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、記録液
吐出後のリフィルを速やかに行なえるようにして高速動
作が可能な液体噴射記録ヘッドを製造することができる
液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供することを目的と
するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、画像デ
ータに応じて記録液に吐出エネルギーを付与する複数の
吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、複数のノ
ズルおよび該ノズルに連通して記録液を貯溜する液室を
有する天板とを備え、前記吐出エネルギー発生素子と前
記ノズルがそれぞれ対向するように前記素子基板と前記
天板とを接合して形成する液体噴射記録ヘッドの製造方
法において、前記ノズルを異方性エッチングにより形成
する際の異方性エッチングのマスク層に前記複数のノズ
ル間のノズル壁に対するオーバーエッチングを抑制する
補正パターンを付設し、前記ノズルを異方性エッチング
により形成する際に、前記補正パターンの部分へのオー
バーエッチングにより前記ノズルと前記液室とを連通さ
せることを特徴とする。

【００２０】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記天板の材料として表面が〈１１０〉面で
あるシリコンウェハを用いることが好ましい。

【００２１】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記補正パターンのノズル長さ方向の幅は前
記ノズルの深さよりも小さくなるように設定することが
好ましい。

【００２２】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記補正パターンは、ノズル形成部位と液室
形成部位の間でノズル並び方向に延びるように配設され
ていることが好ましく、さらに、前記ノズルの先端部分
にも前記ノズル壁に対するオーバーエッチングを抑制す
る補正パターンをさらに付設することもできる。

【００２３】

【作用】シリコンの異方性エッチングにより天板（ノズ
ル部材）を作製する際に、ノズル形成のための異方性エ
ッチングのマスク層にノズル壁の長さ方向に対するオー
バーエッチングを抑制する補正パターンを付設し、異方
性エッチングによるノズルの形成時に、この補正パター
ンの部分へのオーバーエッチングによりノズルと液室と
を連通させるようにして、ノズル壁の長さ方向に対する
オーバーエッチングを抑制して、ノズルと液室の距離を
低減させる。これにより、記録液吐出後のリフィルを速
やかに行なうことができ、高速動作が可能な液体噴射記
録ヘッドを容易に実現することが可能になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２５】本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方
法の第１の実施例について、図１ないし図３を参照して
説明する。

【００２６】図１は、本発明に係る液体噴射記録ヘッド
の製造方法の第１の実施例を説明するための天板のノズ
ル形成部位近傍を示す図であり、同（ａ）はノズル形成
用のマスクパターンに加えて補正パターンを設けた状態
で、異方性エッチングを行なう前の状態を示す図であ
り、同（ｂ）は異方性エッチングを行なった後の状態を
示す図であり、同（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿
った断面図である。そして、図２は、本発明の第１の実
施例における補正パターンの特性を示すデータ図であ
り、図３は、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方
法の第１の実施例に基づく天板作製工程を示す工程図で
ある。

【００２７】図１の（ａ）は、天板（ノズル部材）１の
ノズル形成部位近傍を示し、２は既に異方性エッチング
により形成された貫通する液室、６はノズル形成用のマ
スク層となる二酸化珪素層であり、５は二酸化珪素層６
が取り除かれてシリコンが露出している部分であってノ
ズル３となる部分である。そして、本発明は、通常のマ
スク層となる二酸化珪素層６のパターンに加えて、ノズ
ル後端（液室側）においてノズル並び方向に延びて、ノ
ズル壁を形成する部分を全てつないだ形の補正パターン
１０を付設する点に特徴を有するものであり、このノズ
ル後端（液室側）に形成する補正パターン１０により、
ノズル長さ方向のオーバーエッチ量を抑え、ノズル後端
から液室までの距離が長くなることを阻止する。

【００２８】これを図２を用いてさらに詳細に説明す
る。図２の（ａ）は、補正パターン１０の幅Ｘ（補正量
Ｘともいう、図２の（ｂ）参照）を変化させた場合の、
エッチング深さｄとノズル長さ方向のオーバーエッチ量
Ｌの関係をプロットしたデータ図であり、図２の（ｂ）
は、異方性エッチングを行なってノズル３およびノズル
壁４（ノズル壁については断面にして斜線を施して示
す）を形成した状態を示し、補正パターン１０の幅Ｘと
オーバーエッチ量Ｌの位置関係を説明する図である。

【００２９】図２の（ａ）において、補正量Ｘが０と
は、補正パターン１０を設けない場合に相当し、これは
従来例として説明した図９に図示するパターンに対応
し、本発明との比較データである。すなわち、補正量Ｘ
が０の場合には、溝深さに従ってエッチングが進んでい
くと、ノズル長さ方向のオーバーエッチもほぼ直線的に
増加していき、オーバーエッチ量Ｌはエッチング深さｄ
の約３倍ほどになる。これに対して、前記のような補正
パターン１０を設けた場合には、オーバーエッチ量Ｌが
補正パターン１０の幅Ｘに一致するまではオーバーエッ
チの進み方が緩やかである。これは、エッチングの特徴
として、エッチング面積が大きい方がエッチング速度が
低下するという特性を利用したもので、オーバーエッチ
量Ｌが補正パターン１０の幅Ｘに一致するまでは、全ノ
ズル分に相当する広い面積をエッチングするためにオー
バーエッチの速度が緩やかであり、補正パターン１０の
部分がすべてオーバーエッチされると、エッチング面積
が小さくなるためにオーバーエッチが進むので、エッチ
ング深さｄとオーバーエッチ量Ｌの関係は、図２の
（ａ）に示すように、途中で折れ曲がったような形とな
る。そこで、記録ヘッド設計として、ノズルの深さ（エ
ッチング深さｄに相当する）を例えば２５μｍとする場
合には、補正パターン１０の幅を２０μｍ程度、ノズル
深さを４５μｍとする場合には補正パターン１０の幅を
４０μｍとすると、エッチングが終了する頃には補正パ
ターン１０の部分がすべてエッチングされているので、
最終的なノズルとノズル壁形状には影響を与えず、オー
バーエッチ量Ｌを減らして、ノズル後端から液室までの
距離を短くすることが可能となる。

【００３０】そこで、図１の（ａ）に図示するように、
通常のマスク層となる二酸化珪素層６のパターンに加え
て、ノズル後端（液室側）においてノズル並び方向に延
び、ノズル壁を形成する部分を全てつなぎ接続する形の
補正パターン１０を付設する天板１をＴＭＡＨ溶液等の
エッチング液に浸して異方性エッチングを行なうと、図
１の（ｂ）および（ｃ）に図示するように、シリコンが
露出している部分５はエッチングされ、垂直な壁面をも
つノズル３が形成される。このとき、ノズル３の形状
は、ノズル長さ方向にはウェハ表面に垂直な〈１１１〉
面が存在するので、同（ｃ）に示すように、断面が長方
形であるノズル溝を形成することができる。一方、マス
ク層としての二酸化珪素層６が残っている部分は、ノズ
ル３の間でノズル壁４が形成される。このノズル壁４の
部分（同（ｂ）において、ノズル壁４を断面にして斜線
を施して示す）において、その先端部分はノズル先端側
からエッチングされ、ノズル長さ方向にオーバーエッチ
されて鋭角の形状となる。また、ノズル壁４の後端部分
は、一部オーバーエッチされて鋭角の形状となるとして
も、補正パターン１０が設けられていることにより、そ
の補正パターン１０の部分はすべてオーバーエッチされ
るけれども、ノズル壁４の後端部分はほとんどオーバー
エッチされることがなく、最終的にノズル壁４とノズル
３の後端部分の形状はほとんどエッチングの影響を受け
ず、オーバーエッチ量Ｌを減らすことができる。このよ
うに、補正パターン１０の部分が全てオーバーエッチさ
れることにより、液室２とノズル３を連通するととも
に、ノズル壁４の部分はほとんどオーバーエッチされる
ことがなく、ノズル３の後端から液室２までの距離を短
くすることができる。

【００３１】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第１の実施例に基づく天板の作製方法につい
て図３を参照して説明する。なお、図３において、左側
の図（ａ、ｂ、・・・）は、天板を液吐出方向の面で切
断した端面図であり、右側の図（ａ−１、ｂ−１、・・
・）は、天板の下面（ノズル形成面）側から見た図であ
り、以下の説明においては、（ａ）および（ａ−１）、
（ｂ）および（ｂ−１）・・・等を単に（ａ）、（ｂ）
・・・と表示する。

【００３２】図３の（ａ）において、ノズル３を形成す
る天板１の材料となるシリコンウェハ５は、表面の結晶
方位が〈１１０〉面、ノズルの長さ方向の結晶方位が
〈１１１〉面となるものであって、このシリコンウェハ
５の両面に、熱酸化あるいはＣＶＤ等の成膜方法によっ
て、図３の（ｂ）に示すように二酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）
の薄膜６を１μｍ程度形成する。この二酸化珪素層６は
シリコンを異方性エッチングしてノズル（３）を形成す
る際のマスク層として機能するものである。次に、二酸
化珪素層６に通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、
一方の面（ノズル形成面）に、図１の（ａ）に詳細に図
示するように、ノズル壁に対応するマスクパターン６と
補正パターン１０を設けるようにして、ノズルと液室を
合わせた形状をパターニングし、そして、その反対側の
面には液室の形状にパターニングを行なう（図３の
（ｃ））。

【００３３】さらに、ノズル形成面に窒化珪素層（Ｓｉ
Ｎ）７をＣＶＤ等の方法によって成膜し（図３の
（ｄ））、液室の形状にパターニングする（図３の
（ｅ））。その後、これを、例えばＴＭＡＨ（水酸化テ
トラメチルアンモニウム）の２２％溶液のようなエッチ
ング液に浸して異方性エッチングを行なうと、ウェハ両
面でシリコンが露出した部分（すなわち液室）の形状に
したがってエッチングが進み、最後は両面からのエッチ
ングがつながって貫通穴（液室２）を形成する（図３の
（ｆ））。

【００３４】次に、ノズル形成面の窒化珪素層７をエッ
チングにより除去し（図３の（ｇ））、図３の（ｃ）で
二酸化珪素層６に形成したノズルパターンを露出させ、
再び、ＴＭＡＨ溶液による異方性エッチングを行なう。
この異方性エッチングにより、ノズルパターンのシリコ
ン５が露出している部分がエッチングされて、ノズル３
を形成し、そして、補正パターン１０を設けてあること
により、前述したように、ノズル壁４のオーバーエッチ
が抑制されることにより、ノズル３の後端から液室２ま
での距離が短いノズル３が形成される（図３の（ｈ）、
図１の（ｂ）および（ｃ）参照）。

【００３５】以上のように、ノズル形成用のマスクパタ
ーン６に加えて補正パターン１０を付設して、異方性エ
ッチングを行なうことにより、補正パターン１０の作用
によって、ノズル３の後端から液室２までの距離が短い
ノズル３を形成することができる。なお、このとき、ノ
ズル後端側と同様にノズル先端からも図１の（ｂ）に示
すようなオーバーエッチがあるために、図１の（ｂ）に
おけるＡ−Ａ線で切断することにより、各ノズル３の先
端が分離された最終的な天板１が得られる。この天板１
を図６に図示するようにヒーターボード上に密着接合あ
るいは接着することにより、液体噴射記録ヘッドが作製
される。

【００３６】以上述べたように、本実施例によれば、シ
リコンを用いてノズルおよびノズル壁を異方性エッチン
グにより形成する際、ノズルと液室の距離を低減させる
ことができるので、記録液吐出後のリフィルが速く、高
速動作が可能な液体噴射記録ヘッドを容易に実現するこ
とが可能になる。さらに、天板をシリコンの異方性エッ
チングを用いて作製することにより、天板をウェハ状態
で生産できるために量産性が非常に高く、また、フォト
リソグラフィ技術を利用したノズル形成を行なうこと
で、高密度のノズルが精度よく形成できる。

【００３７】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第２の実施例について、図４を参照して説明
する。

【００３８】本実施例は、オーバーエッチ低減のための
補正パターンをノズル後端だけでなく前方にも設けた点
で前記の第１の実施例と相違している。なお、その他の
構成に関しては前述した第１の実施例と同様であるの
で、同一部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略す
る。

【００３９】天板（ノズル部材）について、これまでの
説明ではチップ単体での形状を示してきたが、実際には
シリコンウェハ上に多数のチップを配列して同時に形成
し、天板の基本的な形状がすべて完成してから単チップ
に切断して使用している。その際の切断位置は、例え
ば、図１の（ｂ）におけるＡ−Ａ線の位置である。つま
り、ノズル後端と同様にノズル先端からもオーバーエッ
チがあるために、元々一つのチップ領域としてパターニ
ングした境界位置よりもずらした位置で切断しなけれ
ば、チップ端面にノズル先端が位置しないことになる。
したがって、図１の（ｂ）のＡ−Ａ線より上の部分はチ
ップとして無駄になってしまい、ウェハ上の取り個数が
減少し、天板のコストアップにつながってしまう。

【００４０】そこで、本実施例では、図４の（ａ）に示
すように、ノズル後端部の補正パターン１０に加えてノ
ズル先端側にも補正パターン１０ａを設けることによ
り、ノズル先端からのオーバーエッチ量を低減させるも
のである。これにより、パターニング時のチップ端面か
ら切断位置Ｂ−Ｂ（図４の（ｂ）参照）までの距離が少
なくなり、チップの取り個数が増えるという効果があ
る。

【００４１】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第３の実施例について図５を参照して説明す
る。

【００４２】本実施例は、図５の（ａ）に示すように、
隣接する天板チップを向かい合わせに配置した点で、前
述した各実施例と相違する。なお、その他の構成に関し
ては前述した実施例と同様であるので、同一部材には同
じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００４３】図５の（ａ）に示すように隣接する天板チ
ップ同士を向かい合わせに配置することにより、ノズル
先端からのオーバーエッチという問題はなくなり、２個
のチップ分のノズル長さを計算してノズルを形成した後
に、ノズルの中心位置（図５の（ａ）および（ｂ）にお
けるＣ−Ｃ線）を切断することで、２チップ分のノズル
を得ることができる。

【００４４】本実施例のもう一つの利点は、切断速度の
向上を図ることができるという点にある。つまり、前述
した実施例で形成したノズルを切断する場合、立体構造
のシリコンを壁折れやチッピングなしに切断するため
に、通常のシリコンチップの切断よりも遅い速度で慎重
に切断しなければならない。そのためにウェハ全体での
切断時間が多くなるという問題があるが、本実施例で
は、対向するノズル部分では遅い速度で慎重に切断する
が、チップ背面が対向する部分は通常の切断と同じ速度
で切断を行なうことができるので、全体として切断時間
を短くすることができる。

【００４５】また、以上のように本発明により作製する
天板（ノズル部材）は、図６に示す形態に制限されるも
のではなく、例えば、液吐出の効率化のためにヒーター
ボード上に弁を設けた場合にも有効である。特に、本発
明により作製する天板においては、ノズル壁が垂直にな
っているので、弁の動作を妨げることがなく、より高速
な動作が可能となる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射記録ヘッドの天板（ノズル部材）をシリコンの
異方性エッチングにより作製する場合において、ノズル
の形成時に、ノズルと液室の距離を低減させることがで
きるので、記録液吐出後のリフィルが速く、高速動作が
可能な液体噴射記録ヘッドを容易に実現することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方法の
第１の実施例を説明するための天板のノズル形成部位近
傍を示す図であり、（ａ）はノズル形成用のマスクパタ
ーンに加えて補正パターンを設けた状態で、異方性エッ
チングを行なう前の状態を示す図であり、（ｂ）は異方
性エッチングを行なった後の状態を示す図であり、
（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例における補正パターンの
特性を示すデータ図である。

【図３】本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方法の
第１の実施例に基づく天板の作製方法を工程順に示す工
程図である。

【図４】本発明の第２の実施例を説明するための天板の
ノズル形成部位近傍を示す図であり、（ａ）はノズル形
成用のマスクパターンに加えて補正パターンを設けた状
態で、異方性エッチングを行なう前の状態を示す図であ
り、（ｂ）は異方性エッチングを行なった後の状態を示
す図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ線に沿った
断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を説明するための天板の
ノズル形成部位近傍を示す図であり、（ａ）はノズル形
成用のマスクパターンに加えて補正パターンを設けた状
態で、異方性エッチングを行なう前の状態を示す図であ
り、（ｂ）は異方性エッチングを行なった後の状態を示
す図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＤ−Ｄ線に沿った
断面図である。

【図６】液体噴射記録ヘッドの構成の一例を示す斜視図
である。

【図７】従来の液体噴射記録ヘッドの製造方法における
天板作製工程を示す工程図である。

【図８】従来の天板作製工程により作製された天板を示
す図である。

【図９】従来の天板作製工程により作製される天板の問
題点を説明するための天板のノズル形成部位近傍を示す
図であり、（ａ）は異方性エッチングを行なう前の状態
を示す図であり、（ｂ）は異方性エッチングを行なった
後の状態を示す図であり、（ｃ）は同（ｂ）におけるＸ
−Ｘ線に沿った断面図であり、（ｄ）は同（ｂ）におけ
るＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１天板（ノズル部材）２液室３ノズル４ノズル壁５シリコン（ウェハ）６二酸化珪素層７窒化珪素層１０，１０ａ補正パターン１０１天板（ノズル部材）１０２液室１０３ノズル１０４ノズル壁１０５シリコン（ウェハ）１０６二酸化珪素層１０７窒化珪素層１０８素子基板（ヒーターボード）１０９吐出エネルギー発生素子（ヒーター）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データに応じて記録液に吐出エネル
ギーを付与する複数の吐出エネルギー発生素子を有する
素子基板と、複数のノズルおよび該ノズルに連通して記
録液を貯溜する液室を有する天板とを備え、前記吐出エ
ネルギー発生素子と前記ノズルがそれぞれ対向するよう
に前記素子基板と前記天板とを接合して形成する液体噴
射記録ヘッドの製造方法において、前記ノズルを異方性エッチングにより形成する際の異方
性エッチングのマスク層に前記複数のノズル間のノズル
壁に対するオーバーエッチングを抑制する補正パターン
を付設し、前記ノズルを異方性エッチングにより形成す
る際に、前記補正パターンの部分へのオーバーエッチン
グにより前記ノズルと前記液室とを連通させることを特
徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】前記天板の材料として、表面が〈１１
０〉面であるシリコンウェハを用いることを特徴とする
請求項１記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】前記補正パターンのノズル長さ方向の幅
は前記ノズルの深さよりも小さくなるように設定するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の液体噴射記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項４】前記補正パターンは、ノズル形成部位と
液室形成部位の間でノズル並び方向に延びるように配設
されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】前記ノズルの先端部分にも前記ノズル壁
に対するオーバーエッチングを抑制する補正パターンを
付設してあることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れか１項に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。