JP2005066994A - インクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置、及び、インクジェット記録ヘッド用チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インク液室の容積を大きくするためにインク流路側基板に形成する凹部の深さを深くしても、この凹部の底部に良好なフィルター構造部が形成されたインクジェット記録ヘッド用チップを及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 シリコンウエハ５０Ｂの一方面側にＳｉＯ₂膜マスク８４を形成する。そして、シリコンウエハ５０の他方面側をエッチングすることにより、インク液室１２４を形成するための凹部１１６を形成する。更に、ＳｉＯ₂膜マスク８４が形成されている側からエッチングして、凹部１１６の底部１１６Ｌを貫通するフィルター状の複数のインク供給口３０を形成する。その後、シリコンウエハ５８に、凹部１１６を内側にしてシリコンウエハ５０を積層させる。ＳｉＯ₂膜マスク８４が形成されている側はインク流入側であるので、ＳｉＯ₂膜マスク８４が形成されている側から露光を行う際、シリコンウエハ５０に形成された凹部１１６の深さに影響されない。
【選択図】 図７

Description

本発明は、インク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置、及び、インクジェット記録ヘッド用チップの製造方法に関する。

近年、インクジェット記録装置は低価格でありながら高画質なカラー記録装置として注目されている。インクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドとしては、例えば圧電材料によって圧力室を機械的に変形させることによって発生した圧力によってノズルからインクを噴射させる圧電型のインクジェット記録ヘッドや、個別流路に配設された発熱素子に通電し、インクを気化させた圧力でノズルからインクを噴射させるサーマル型のインクジェット記録ヘッドが知られている。

例えば、特許文献１では、インクジェット記録ヘッド２１０を構成するインクジェット記録ヘッド用チップ（以下、簡略のため単にヘッドチップという）２１２は、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、インク流路が形成されたインク流路側基板２１６と、インク吐出のための発熱素子２２０（図１２（Ｂ）参照）などの駆動素子を備える駆動素子側基板２１４とを積層することによって形成されている。

駆動素子側基板２１４の表面には、インクから配線などを保護するための保護層２１８が形成されており、その一部にインクを加熱してインク滴を吐出させるための発熱素子２２０が配置されている。

一方、駆動素子側基板２１４に積層されるインク流路側基板２１６には、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層端面２１６Ａに開口したノズル２２２にインクを供給する個別流路２２４が形成され、個別流路２２４の上流側には各個別流路に共通して連通するインク液室２２６が形成されている。インク液室２２６には、個別流路近傍に個別流路２２４の配列方向に沿って個別流路２２４の略流路幅で柱状体２２７が配置され、インク液室２２６から個別流路２２４に供給されるインクのフィルター部２２８を構成している。したがって、インク液室２２６内に個別流路２２４を塞ぐ異物が進入してもフィルター部２２８でトラップされ、個別流路２２４を塞ぐことはなく、個別流路２２４にインクが安定して供給される。

また、インク流路側基板２１６の積層端面２１６Ａと直交する上面２１６Ｂおよび積層端面２１６Ａと対向する背面２１６Ｃには、それぞれインク供給口２３０Ａ、２３０Ｂが多数形成されている。インク供給口２３０Ａ、２３０Ｂも、後述するサブインクタンク２３６から流入して個別流路２２４を塞ぐ異物がインク液室２２６に進入することを防止するトラップ構造とされている。例えば、インク供給口２３０Ａ、２３０Ｂの開口面積が個別流路２２４の断面積の同等以下であり、フィルター機能を発揮する構造である。この場合には、個別流路２２４に対するインク供給不足を回避するために、インク供給口２３０Ａ、２３０Ｂの個数が印字に同時使用される個別流路２２４の最大個数よりも多いことが必要であり、個別流路２２４の全個数よりも多いことが望ましい。

インク液室２２６は、後述するサブインクタンク２３６にヘッドチップ２１２が装着されることにより、インク供給口２３０Ａ、２３０Ｂを介してサブインクタンク２３６のサブインク室２４０に連通されるものである。

なお、インク流路側基板２１６の長手方向両端部には、図１１（Ａ）に示すように、ノズル背面側に切欠２１６Ｄが形成されており、この切欠２１６Ｄによって駆動素子側基板２１４に形成された入出力端子２３２が表面に露出しており、後述するヒートシンク２３４の回路に接続される。

このように形成されるヘッドチップ２１２は、図１３に示すように、サブインクタンク２３６に装着されることによって、インクジェット記録ヘッド２１０が構成される。すなわち、ヘッドチップ２１２の駆動素子側基板２１４がヒートシンク２３４上に固着されると共に、サブインクタンク２３６の先端に弾性シール部材２３８を介して圧着されることによって、インク液室２２６がサブインクタンク２３６のサブインク室２４０と連通される。サブインク室２４０は、フィルター２４２を介して図示しないインクタンクに接続されている。

このサブインクタンク２３６は、インクタンクからのインク液室２２６にインクを供給する機能を果たすと共に、サブインク室２４０が簡単な構造（略直方体形状）であることによってインク供給性とインク排出性を向上させると共に、十分な容量（断面積）を有するためサブインク室内部に気泡が存在してもインク液室２２６に確実にインクを供給できるという点で、インクタンクと同様の機能を果たしている。

このように形成されたヘッドチップ２１２を含むインクジェット記録ヘッド２１０についてヘッドチップの従来の作製方法と共に説明する。

駆動素子側基板２１４の作製方法としては、例えばＬＳＩの製造技術および製造装置を用いて作製することができる。具体的には、単結晶シリコンウエハ２５８に蓄熱層、発熱素子となる発熱層、発熱素子の発熱によって発生した気泡の圧力によって発熱素子が破損することを防止する保護層などを積層する(図１４(Ａ)参照)。また、発熱層には外部からの電力や信号を供給するための信号線が接続される。同様に設けられたドライバ回路２５２、信号処理回路２５４、外部信号入出力端子２３２が複数ヘッド分同時に形成される。さらに、インクに対する保護層として、例えば感光性ポリイミドなどの樹脂層２５６が積層される(図１４(Ｂ)参照)。

一方、インク流路側基板２１６も、駆動素子側基板２１４と同様に作製できる。具体的には、シリコンウエハ２５０に対して、例えば結晶性異方性エッチングによってそれぞれインク液室２２６、インク供給口２３０および切欠２１６Ｄとなる溝２６０、２６２、２６４が形成される（図１４（Ｃ）参照）。さらに、特許文献２に開示されている反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching:ＲＩＥ）によって、個別流路２２４やインク供給口２３０Ｂとなる溝２６６、２６８が形成される（図１４（Ｄ）参照）。

更に、２枚のシリコンウエハ２５０、２５８が、位置合わせマーク２７０、２７２を基準として精度良く位置合わせされて接合される（図１４（Ｅ）、（Ｆ）参照）。

以下、ヘッドチップ２１２の作製工程について、図１５を用いてやや詳細に述べる。

まず、シリコンウエハ２５０の両面側を酸化してＳｉＯ₂膜２８０、２８２を形成し、更に、上面側のＳｉＯ₂膜２８０をパターンニングしてＳｉＯ₂膜マスク２８１とする。

次に、シリコンウエハ２５０の両面側にＳｉ₃Ｎ₄膜２９０、２９２を成膜し、紙面上面側のＳｉ₃Ｎ₄膜２９０をパターンニングしてＳｉ₃Ｎ₄膜マスク２９１とする。

更に、シリコンウエハ２５０の両面側にポリシリコン膜３００、３０２を成膜し、紙面上面側のポリシリコン膜３００をパターンニングしてポリシリコン膜マスク３０１とする。

そして、シリコンウエハ２５０の両面側にＳｉ₃Ｎ₄膜３１０、３１２を成膜し、紙面上面側のＳｉ₃Ｎ₄膜３１０をパターンニングしてＳｉ₃Ｎ₄膜マスク３１１とする。

この結果、図１５（Ａ）に示すように、インク液室を形成するための凹部３１６（図１５（Ｂ）参照）の形成に必要なマスクがシリコンウエハ２５０の紙面上面側に形成される。

次に、シリコンウエハ２５０を紙面上面側からウェット異方性エッチングすることにより、凹部３１６が形成される。そして、Ｓｉ₃Ｎ₄膜３１２及びＳｉ₃Ｎ₄膜マスク３１１を除去する（図１５（Ｂ）参照）。なお、この凹部３１６をドライエッチングで形成することは、エッチング時間がかかり、生産性の点であまり好ましくない。

更に、凹部３１６が形成されている側（以下、凹部３１６側という）からウェット異方性エッチングをすることにより、凹部３１６の深さ及び周囲形状を調整すると共に、個別流路内ドーム型構造というチャネルピット３１８がシリコンウエハ２５０に形成される。その後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜３０１を除去する（図１５（Ｃ）参照）。

続いて、ＳｉＯ₂膜マスク２８１をエッチングマスクとしてＳｉ基板のドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））を実施する。このＲＩＥ加工では、Ｓｉの結晶方向に依存せず、マスクされている部分以外を均等に厚さ方向にエッチングすることができる。すなわち、マスクパターン形状に従って個別流路２２７となる断面が略矩形状の溝を形成するとともに、それまでの工程で形成されている形状もそのまま加工深さだけエッチングされる。そのため、図１５（Ｃ）の工程で液体流路となる位置に形成した凹部の形状がほぼそのまま維持されてなる凹部３１６が、個別流路２２７となる溝の底部に形成される（図１５（Ｄ）参照）。

更に、凹部３１６側のＳｉＯ₂膜マスク２８１を除去した後、レジスト膜を凹部３１６側に成膜し、高深度焦点用の露光装置を用いてパターンニングしてレジストマスク３２０を形成する（図１５（Ｅ）参照）。そして、凹部３１６側からドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）を行い、凹部３１６の底部３１６Ｌを貫通する多数の開口を形成することにより上述したインク供給口２３０Ａを形成する。この結果、凹部３１６の底部３１６Ｌにフィルター構造部３２２が形成される。そして、レジストマスク３２０を除去する（図１５（Ｆ）参照）。

更に、このフィルター構造部３２２が形成されたシリコンウエハ２５０を、凹部３１６側を内側にして（すなわちインク流入側を外側に向けて）、上記の発熱素子等が設けられたシリコンウエハ２５８に接合させる（図１５（Ｇ）参照）。接合させる方法は、例えば特許文献３に開示された方法である。この結果、シリコンウエハ２５０とシリコンウエハ２５８との間にインク液室２２６が形成されると共に、後述のダイシングによって形成されるインク吐出口となる細径の孔部（図示せず）が形成される。

この後、接合されたシリコンウエハは特許文献４に記載された方式等でダイシングライン２７４に沿ってさいの目の状に切断・分離されることによって、複数のヘッドチップ２１２が同時に作製される（図１４（Ｆ）参照）。この切断（ダイシング）によって、個別流路２２４の端部が開口し、インク滴を吐出するノズル２２２とされると共に、溝２６８の後端も開口してインク供給口２３０Ｂとなる。

なお、シリコンウエハ２５０に開口を形成してフィルター構造部を形成する際、ウェット異方性エッチングで行ってフィルター構造部３５２を形成し、シリコンウエハ２５０をシリコンウエハ２５８に接合してもよい（図１６参照）。

ところで、従来、高深度焦点用の露光装置を用いても、最長の焦点距離は１５０μｍである。一方、特許文献１などに開示されている従来例では、インク液室２２６の底側から開口、すなわちインク供給口２３０Ａを形成することによりフィルター構造部３２２を形成している。従って、凹部３１６の深さＤ（図１５（Ｇ）参照）が１５０μｍよりも深いと、フィルター構造部３２２を形成するために露光処理する際、露光装置からの光の焦点位置を露光したいシリコンウエハ部分にすることができないので、凹部３１６の深さを１５０μｍ以下にしなければならない。このため、インク液室２２６の容積を大きくすることができず、インク液室２２６から個別流路２２４への流出抵抗によって、個別流路２２４へ高繰り返し数でインク液を供給することが困難であり、高速印刷に対応できないという問題があった。なお、凹部３１６の深さを１５０μｍ以下にしなければならないため、凹部３１６の深さＤとフィルター構造部３２２の厚みｔとの比ｔ／Ｄ値は２／１１にまでしか下げられないのが現状である。

また、フィルター構造部３２２を形成するためのレジスト膜が厚い。このため、このレジスト膜をパターンニングしたレジストマスク３２０を用いて露光した後、ウェットエッチングしてフィルター構造部３２２を形成すると、エッチングした側すなわち凹部３１６の底部側の開口縁部にアンダーカット３１６Ｃが入ってしまい、高精度なフィルター構造部を形成できないという問題もあった。

なお、特許文献２では、インク吐出口の近傍にフィルター構造部が設けられており、インク液の供給への影響を考慮すると、フィルター構造部がインク吐出口から遠い位置に設けられていることが好ましい。
特開２００２−３０１８２４号公報 特開平１１−２２７２０８号公報 特願平１１−３１２４５６号公報 特許２８８８４７４号公報 特開２００１−２４６７５８号公報

本発明は、上記事実を考慮して、インク液室の容積を大きくするためにインク流路側基板に形成する凹部の深さを深くしても、この凹部の底部に良好なフィルター構造部が形成されたインクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置、及び、インクジェット記録ヘッド用チップの製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、インク液室を形成するための凹部と、前記凹部の底部を貫通させることによって形成されたインク供給口とを有するインク流路側基板と、インク滴を吐出させるための駆動素子が設けられ、前記インク流路側基板の前記凹部との間に前記インク液室を形成する駆動素子側基板と、を備え、インク液が前記インク供給口から前記インク液室へ流入するインクジェット記録ヘッド用チップにおいて、前記インク供給口が、前記凹部の底部をインク流入側から露光してエッチング処理することにより形成されていることを特徴とする。

上記のように、請求項１に記載の発明では、上記のインク供給口は、インク流路側基板がインク流入側から露光されエッチング処理されることにより形成されている。従って、この露光を行う際、凹部の深さに影響されないので、凹部が深い、すなわちインク液室の容積が大きくても、露光する際に焦点位置を意図する位置に合わせて行うことができ、凹部の底部にフィルター状の複数のインク供給口を高精度で形成することができる。

よって、凹部の底部の厚みｔとインク液室の深さＤとの比 ｔ／Ｄ を従来に比べて充分に小さくすることができる。例えば、凹部の厚みｔと、インク液室の深さＤとが、１／５４ ≦ ｔ／Ｄ ≦ １ の関係を満たすようにすることを容易に行うことができる。

このように、ｔ／Ｄ を従来に比べて充分に小さくすることができるので、インクジェット記録ヘッド用チップを大型化しなくてもインク液室の容積を大きくすることができ、個別流路へインク液を高周波数（例えば２０ｋＨｚよりも高い周波数）で送給し易くなる。従って、駆動素子側基板を高周波数で駆動させて単位時間あたりのインク吐出回数を増大させても、インク吐出部から良好にインク滴を飛翔させることができ、高速で良好な印字を行うことができる小型のインクジェット記録ヘッド用チップを実現できる。

請求項２に記載の発明は、前記インク供給口が正方形状であって、前記インク液室側の一辺の長さが５〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする。

これにより、インク液室への流入を阻止できる異物の最小径を適度な大きさにすると共に、駆動素子側基板を高周波数で駆動させて単位時間あたりのインク吐出回数を増大させても、インク吐出部から良好にインク滴を飛翔させ易いインクジェット記録ヘッド用チップとすることができる。

請求項３に記載の発明は、インクジェット記録装置が、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド用チップを有することを特徴とする。

これにより、単位時間あたりの吐出回数を増大させてもインク吐出部から良好にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを実現できる。

請求項４に記載の発明は、インクジェット記録装置が、請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とする。

これにより、インク吐出部から良好にインク滴を吐出して記録媒体に良好な記録を行うことができる高速印刷可能なインクジェット記録装置を実現できる。

請求項５に記載の発明は、ウエハの一方面側に、フィルター状の複数の開口が形成されたフィルター用マスクを形成する工程と、前記ウエハの他方面側をエッチングすることにより、インク液室を形成するための凹部を形成する工程と、前記フィルター用マスクが形成されている側から前記ウエハをエッチングして、前記凹部の底部を貫通するフィルター状の複数のインク供給口を形成する工程と、インク滴を吐出させるための駆動素子を有する基板に、前記凹部を内側にして前記ウエハを積層させる工程と、を有することを特徴とする。

上記のフィルター用マスクが形成されている側はインク流入側であるので、この露光を行う際、ウエハに形成された凹部の深さに影響されない。従って、凹部が深い、すなわちインク液室の容積が大きくても、露光する際に焦点位置を意図する位置に合わせて上記のインク供給口を形成することができる。

このように、容積が大きいインク液室を形成できるので、個別流路へインク液を高周波数で送給し易くなる。従って、駆動素子側基板を高周波数で駆動させて単位時間あたりのインク吐出回数を増大させても、インク吐出部から良好にインク滴を飛翔させることができ、高速で良好な印字を行うことができる小型のインクジェット記録ヘッド用チップを製造することができる。

なお、フィルター用マスクを形成する工程を、凹部を形成する工程後に行ってもよい。これにより、凹部を形成する際にフィルター用マスクを保護しておく必要がなくなる。

請求項６に記載の発明は、前記フィルター用マスクを、酸化膜又は窒化膜を形成してパターンニングすることにより形成したことを特徴とする。

酸化膜や窒化膜は、レジスト膜に比べ、エッチングする際の選択比が高い。従って、酸化膜や窒化膜で形成するフィルター用マスクの厚みを、レジスト膜で形成する場合に比べて大幅に薄くすることができる。よって、このフィルター用マスクでウェットエッチングして上記の複数のインク供給口を形成しても、このインク供給口に生じるアンダーカットは小さい。これにより、意図する形状のインク供給口を高精度で形成することができる。

請求項７に記載の発明は、前記フィルター用マスクが形成されている側から前記フィルター用マスクをエッチングする際、ウェットエッチングすることを特徴とする。

これにより、ドライエッチングをする場合に比べて短時間でエッチング処理を行うことができる。

請求項８に記載の発明は、前記フィルター用マスクが形成されている側から前記ウエハをエッチングする工程を、前記ウエハを積層させる工程後に行うことを特徴とする。

これにより、ドライエッチングのときにウエハチャックにＨｅパージを行っても、このエッチングではウエハに貫通孔が形成されないのでＨｅ漏れが発生せず、高精度なパターンを形成できるという効果を奏することができる。

本発明は上記構成としたので、インク液室の容積を大きくするためにインク流路側基板の凹部の深さを深くしても、凹部の底部に良好なフィルター構造部を形成することができる。従って、良好にインク滴を吐出できるインクジェット記録ヘッド用チップを実現させることができ、また、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、及び、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を実現させることができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以後では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示すようなインクジェット記録装置１１にはインクジェット記録ヘッド１０（図４参照）が設けられており、インクジェット記録ヘッド１０には、インクジェット記録ヘッド用チップ（以下、簡略のため単にヘッドチップという）１２が設けられている。

図２に示すように、インクジェット記録ヘッド用チップ１２は、インク流路が形成されたインク流路側基板１６と、インク吐出のための発熱素子２０（図３（Ｂ）参照）などの駆動素子を備える駆動素子側基板１４とを積層することによって形成されている。

駆動素子側基板１４の表面には、インクから配線などを保護するための保護層１８が形成されており、その一部にインクを加熱してインク滴を吐出させるための発熱素子２０が配置されている。

一方、駆動素子側基板１４に積層されるインク流路側基板１６には、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層端面（ノズル端面）１６Ａに開口したノズル２２にインクを供給する個別流路２４が形成され、個別流路２４の上流側には各個別流路に共通して連通するインク液室２６が形成されている。インク液室２６には、個別流路近傍に個別流路２４の配列方向に沿って個別流路２４の略流路幅で柱状体２７が配置され、インク液室２６から個別流路２４に供給されるインクのフィルター部２８を構成している。したがって、インク液室２６内に個別流路２４を塞ぐ異物が進入してもフィルター部２８でトラップされ、個別流路２４を塞ぐことはなく、個別流路２４にインクが安定して供給される。

また、インク流路側基板１６の積層端面１６Ａと直交する上面１６Ｂには、インク供給口３０が多数形成されている。インク供給口３０も、後述するサブインクタンク３６から流入して個別流路２４を塞ぐ異物がインク液室２６に進入することを防止するトラップ構造とされている。例えば、インク供給口３０の開口面積が個別流路２４の断面積の同等以下であり、フィルター機能を発揮する構造である。

インク液室２６は、後述するサブインクタンク３６にヘッドチップ１２が装着されることにより、インク供給口３０を介してサブインクタンク３６のサブインク室４０に連通されるものである。

なお、インク流路側基板１６の長手方向両端部には、図２に示すように、ノズル背面側に切欠１６Ｄが形成されており、この切欠１６Ｄによって駆動素子側基板１４に形成された入出力端子３２が表面に露出しており、後述するヒートシンク３４の回路に接続される。

このように形成されるヘッドチップ１２は、図４に示すように、サブインクタンク３６に装着されることによって、インクジェット記録ヘッド１０が構成される。すなわち、ヘッドチップ１２の駆動素子側基板１４がヒートシンク３４上に固着されると共に、サブインクタンク３６の先端に弾性シール部材３８を介して圧着されることによって、インク液室２６がサブインクタンク３６のサブインク室４０と連通される。サブインク室４０は、フィルター４２を介して図示しないインクタンクに接続されている。

このサブインクタンク３６は、インクタンクからのインク液室２６にインクを供給する機能を果たすと共に、サブインク室４０が簡単な構造（略直方体形状）であることによってインク供給性とインク排出性を向上させると共に、十分な容量（断面積）を有するためサブインク室内部に気泡が存在してもインク液室２６に確実にインクを供給できるという点で、インクタンクと同様の機能を果たしている。

このように形成されたヘッドチップ１２を含むインクジェット記録ヘッド１０についてヘッドチップの作製方法と共に説明する。

駆動素子側基板１４の作製方法としては、例えばＬＳＩの製造技術および製造装置を用いて作製することができる。具体的には、単結晶シリコンウエハ５８に蓄熱層、発熱素子となる発熱層、発熱素子の発熱によって発生した気泡の圧力によって発熱素子が破損することを防止する保護層などを積層する(図５(Ａ)参照)。また、発熱層には外部からの電力や信号を供給するための信号線が接続される。同様に設けられたドライバ回路５２、信号処理回路５４、外部信号入出力端子３２が複数ヘッド分同時に形成される。さらに、インクに対する保護層として、例えば感光性ポリイミドなどの樹脂層５６が積層される(図５(Ｂ)参照)。

一方、インク流路側基板１６も、駆動素子側基板１４と同様に作製できる。具体的には、シリコンウエハ５０に対して、例えば結晶性異方性エッチングによってそれぞれインク液室２６、インク供給口３０および切欠１６Ｄとなる溝６０、６２、６４が形成される（図５（Ｃ）参照）。さらに、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching:ＲＩＥ）によって、個別流路２４となる溝６６が公知の方法により形成される（図５（Ｄ）参照）。

更に、２枚のシリコンウエハ５０、５８が、位置合わせマーク７０、７２を基準として精度良く位置合わせされ、公知の方法で接合される（図５（Ｅ）、（Ｆ）参照）。

以下、上記の作製工程について、図６〜図９を用いて詳細に説明する。

まず、シリコンウエハ５０の両面側を酸化してＳｉＯ₂膜８０、８２を形成する（図６（Ａ）参照）。

次に、シリコンウエハ５０の紙面上面側のＳｉＯ₂膜８０上にレジスト膜を塗布して成膜し、更にレジスト膜をパターンニングしてレジストマスク８６を形成する（図６（Ｂ）参照）。レジスト膜をパターンニングするには、露光、現像により行う。

更に、ＳｉＯ₂膜８０をドライエッチングしレジストマスク８６を除去することにより、ＳｉＯ₂膜８０がパターンニングされてなるＳｉＯ₂膜マスク８４を形成する（図６（Ｃ）参照）。ＳｉＯ₂膜マスク８４には、フィルター状の多数の開口が形成されている。

次に、シリコンウエハ５０を反転させてＳｉＯ₂膜マスク８４を紙面下面側にすると共に、紙面上面側のＳｉＯ₂膜８２上に、パターンニングされたレジストマスク８８を形成する（図６（Ｄ）参照）。

そして、紙面上面側から露光した後、ＳｉＯ₂膜８２をエッチングしレジストマスク８８を除去することにより、ＳｉＯ₂膜８２がパターンニングされてなるＳｉＯ₂膜マスク８３を形成する（図６（Ｅ）参照）。

次に、Ｓｉ₃Ｎ₄膜９０、９２をシリコンウエハ両面側に成膜し、更に、紙面上面側に、パターンニングされたレジストマスク９６を形成する（図６（Ｆ）参照）。

更に、シリコンウエハ５０を紙面上面側からドライエッチングすることにより、紙面上面側のＳｉ₃Ｎ₄膜９０をパターンニングしてＳｉ₃Ｎ₄膜マスク９１を形成し、続いて、レジストマスク９６を除去する（図６（Ｇ）参照）。

次に、シリコンウエハ両面側にポリシリコン膜１００、１０２を成膜し、紙面上面側のポリシリコン膜１００をパターンニングしてポリシリコン膜マスク１０１を形成した後、シリコンウエハ両面側にＳｉ₃Ｎ₄膜１１０、１１２を成膜し、紙面上面側のＳｉ₃Ｎ₄膜１１０をパターンニングしてＳｉ₃Ｎ₄膜マスク１１１を形成する（図７（Ｈ）参照）。

更に、紙面上面側からウェット異方性エッチングを行うことによりインク液室を形成するための凹部１１６を形成する。そして、Ｓｉ₃Ｎ₄膜１１２及びＳｉ₃Ｎ₄膜マスク１１１を除去する（図７（Ｉ）参照）。

更に、紙面上面側からウェット異方性エッチングを行うことにより、凹部１１６の深さ及び周囲形状を調整すると共に、チャネルピット１１８（図７（Ｊ）参照）を形成する。そして、Ｓｉ₃Ｎ₄膜マスク９１及びＳｉ₃Ｎ₄膜９２を除去する。

更に、凹部１１６が形成されている側（以下、凹部１１６側という）からドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）することにより、個別流路２７が形成される。この状態では、シリコンウエハ５０のインク流入側にＳｉＯ₂膜マスク８４が露出している（図７（Ｋ）参照）。

次に、ＳｉＯ₂膜マスク８４を利用して、凹部１１６が形成されていないインレット側（すなわちインク流入側）からドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）をして、凹部１１６の底部１１６Ｌを貫通する多数の開口を形成することにより上述したフィルター状のインク供給口３０を形成する。この結果、シリコンウエハ５０にフィルター構造部１２２が形成される。その後、ＳｉＯ₂膜マスク８４を除去する（図７（Ｌ）参照）。なお、上記の個別流路２７を形成する工程を、フィルター構造部１２２を形成した後に行ってもよい。

更に、このフィルター構造部１２２が形成されたシリコンウエハ５０を、凹部１１６が形成された側を内側にして（すなわちインク流入側を外側に向けて）、上記の発熱素子等が設けられたシリコンウエハ５８に公知の方法で接合させる（図７（Ｍ）参照）。この結果、シリコンウエハ５０とシリコンウエハ５８との間にインク液室２６及び個別流路１２６が形成されると共に、後述のダイシングによって形成されるインク吐出口となる細径の孔部２２（図８参照）が形成される。

この後、接合されたシリコンウエハは公知の方式でダイシングライン７４に沿ってさいの目の状に切断・分離されることによって、複数のヘッドチップ１２が同時に作製される（図５（Ｆ）、図７（Ｍ）、図８参照）。この切断（ダイシング）によって、個別流路１２６の端部が開口し、インク滴を吐出するノズル２２とされる。

以上説明したように、本実施形態では、フィルター構造部１２２を形成するためのＳｉＯ２膜マスク８４を、シリコンウエハ５０をエッチングする前にシリコンウエハ５０の一方面側に予め形成しておき、フィルター構造部１２２を形成する際にはインク流入側からドライエッチング処理を行っている。従って、この処理を行う際、凹部１１６の深さに影響されない。これにより、凹部１１６が深い、すなわちインク液室２６の容積が大きくて、しかもフィルター構造部１２２が高精度で形成されたヘッドチップ１２を形成することができる。

従って、個別流路１２６へインク液を送給する際の周波数を高くしても、ノズル２２から良好にインク滴を飛翔させることができる。

なお、図７（Ｋ）、（Ｌ）に示すように、本実施形態の手法でフィルター構造部１２２を形成することにより、フィルター構造部１２２の厚みｔとインク液室の深さＤとの比 ｔ／Ｄを１／５４にまで縮めることは容易である。

また、このようにして得られたヘッドチップ１２を用いたインクジェット記録ヘッド１０（図１参照）は、単位時間あたりの吐出回数を増大させてもノズル２２から良好にインク滴を吐出できる。また、このインクジェット記録ヘッド１０を有するインクジェット記録装置１１は、ノズル２２から良好にインク滴を吐出して記録媒体に良好な記録を行うことができる高速印刷可能な装置となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、フィルター構造部１２２を形成するためにＳｉＯ₂膜マスク８４を利用してインレット側（インク流入側）からドライエッチングではなくウェット異方性エッチングを行う。

これにより、エッチング処理にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、ウェット異方性エッチングを行った結果、図９に示すように、インク流入側に向けて先細りの形状となったフィルター構造部１５２が形成される。すなわちフィルター構造部１２２に比べ、インク流出側（インク液室側）の開口面積は同じで且つインク流入側の開口面積は広いので、インク液室２６への流入を阻止できる異物の最小径を大きくすることなく流入抵抗を低減させることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に比べ、ヘッドチップの製造方法が異なる。

図１０（Ａ）から（Ｆ）は、本実施形態の製造手順を示す工程毎の基板断面図である。本実施形態では、第１実施形態と同様にして、第１実施形態で説明した図７（Ｋ）に示す状態になるまでの製造工程を行う（図１０（Ａ）から（Ｄ）参照）。

次に、凹部１１６側のＳｉＯ₂膜マスク８４を除去せずに、凹部１１６側を内側にしてシリコンウエハ５０をシリコンウエハ５８に接合させる（図１０（Ｅ）参照）。この結果、インク液室２６が形成される。

更に、シリコンウエハ５０のインク流入側からドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）をした後、ＳｉＯ₂膜マスク８４を除去することにより、凹部１１６の底部１１６Ｌにフィルター構造部１２２を形成する（図１０（Ｆ）参照）。

その後、第１実施形態と同様にしてダイシングを行うことにより、複数のヘッドチップが得られる。

以上説明したように、本実施形態では、凹部１１６及び個別流路１２６が形成されたシリコンウエハ５０を、フィルター構造部１２２を形成する前にシリコンウエハ５８に接合している。そして、接合した後、シリコンウエハ５０のインク流入側から露光処理してフィルター構造部１２２を形成している。

これにより、ドライエッチングのときにウエハチャックにＨｅパージを行っても、このエッチングではウエハに貫通孔が形成されないのでＨｅ漏れが発生せず、高精度なパターンを形成できるという効果を奏することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係るインクジェット記録装置の正面斜視図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップの斜視図である。 図３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップの部分平面図、及び、部分側面断面図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの側面断面図である。 図５（Ａ）から（Ｆ）は、それぞれ、第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造する工程を説明する模式図である。 図６（Ａ）から（Ｇ）は、それぞれ、第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する工程毎の基板部分断面図である。 図７（Ｈ）から（Ｍ）は、それぞれ、第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する工程毎の基板部分断面図である（図７（Ｈ）を行う工程は、図６（Ｇ）の次工程として続いている）。 図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップを示す部分斜視図、及び、部分側面断面図である。 第２実施形態で、フィルター構造部を形成する際にウェット異方性エッチングを行ったことを示す基板部分断面図である。 図１０（Ａ）から（Ｆ）は、それぞれ、第３実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する工程毎の基板部分断面図である。 図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来のインクジェット記録ヘッド用チップの背面斜視図、及び、正面斜視図である。 図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来のインクジェット記録ヘッド用チップの部分平面図、及び、部分側面断面図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの側面断面図である。 図１４（Ａ）から（Ｆ）は、それぞれ、従来のインクジェット記録ヘッド用チップを製造する工程を説明する模式図である。 図１５（Ａ）から（Ｇ）は、それぞれ、従来のインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する工程毎の基板部分断面図である。 図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来のインクジェット記録ヘッド用チップを製造することの変形例を説明する工程毎の基板部分断面図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録ヘッド
１１ インクジェット記録装置
１２ インクジェット記録ヘッド用チップ
１４ 駆動素子側基板
１６ インク流路側基板
２６ インク液室
３０ インク供給口
５０ シリコンウエハ（ウエハ）
８４ ＳｉＯ₂膜マスク（フィルター用マスク）
１１６ 凹部
１１６Ｌ 底部
２１０ インクジェット記録ヘッド
２１２ インクジェット記録ヘッド用チップ
２１６ インク流路側基板
２１４ 駆動素子側基板
２２６ インク液室
２３０Ａ インク供給口
２５０ シリコンウエハ（ウエハ）

Claims (8)

1. インク液室を形成するための凹部と、前記凹部の底部を貫通させることによって形成されたインク供給口とを有するインク流路側基板と、
   インク滴を吐出させるための駆動素子が設けられ、前記インク流路側基板の前記凹部との間に前記インク液室を形成する駆動素子側基板と、
   を備え、インク液が前記インク供給口から前記インク液室へ流入するインクジェット記録ヘッド用チップにおいて、
   前記インク供給口が、前記凹部の底部をインク流入側から露光してエッチング処理することにより形成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用チップ。
2. 前記インク供給口が正方形状であって、前記インク液室側の一辺の長さが５〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
3. 請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド用チップを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
4. 請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
5. ウエハの一方面側に、フィルター状の複数の開口が形成されたフィルター用マスクを形成する工程と、
   前記ウエハの他方面側をエッチングすることにより、インク液室を形成するための凹部を形成する工程と、
   前記フィルター用マスクが形成されている側から前記ウエハをエッチングして、前記凹部の底部を貫通するフィルター状の複数のインク供給口を形成する工程と、
   インク滴を吐出させるための駆動素子を有する基板に、前記凹部を内側にして前記ウエハを積層させる工程と、
   を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
6. 前記フィルター用マスクを、酸化膜又は窒化膜を形成してパターンニングすることにより形成したことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
7. 前記フィルター用マスクが形成されている側から前記ウエハをエッチングする際、ウェットエッチングすることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
8. 前記フィルター用マスクが形成されている側から前記ウエハをエッチングする工程を、前記ウエハを積層させる工程後に行うことを特徴とする請求項５〜請求項７のうち何れか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。

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