JP2006035854A - インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッド、および記録ヘッド用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 長尺なインク供給口を有する構造であっても、特別の工程や補強部材を必要とすることなく優れた機械的強度を有する記録ヘッド用基板および記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 記録ヘッド５０は、結晶方位が＜１１０＞面のシリコン基板１と、その表面側に配置され複数の吐出口７が形成された被覆樹脂層５とを有している。シリコン基板１には、複数個の共通液室８が吐出口７の配列方向に沿って形成されており、それぞれの共通液室８の開口部であるインク供給口１０はシリコン基板１の表面側で実質的に１つのインク供給口となるように構成されている。共通液室８は、上部液室８ａと下部液室８ｂとで構成されており、隣接する共通液室８同士の間には、シリコン基板１を残すことによって形成された梁構造部２０が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インクを吐出させて被記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッド、および該インクジェット記録ヘッドに用いられる記録ヘッド用基板に関する。

従来、インクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」ともいう）として、インクに熱エネルギーを与えてそのインクを吐出口からインク液滴として吐出するものが知られている。図１１に、一般なこの種の記録ヘッドの説明図を示す。図１１（ａ）、（ｂ）において、記録ヘッド１５０は、インクを吐出するための複数の吐出口１０７が形成されたオリフィスプレート１０５と、インクに熱エネルギーを与えるためのエネルギー発生素子（不図示）が形成された基板１０１とを有している。複数の吐出口１０７にはそれぞれ、液体を供給するためのインク流路１０６が設けられ、これらのインク流路に液体を供給するための共通液室１０８が設けられている。基板１０１に共通液室１０８を設けるには、エネルギー発生素子が形成された面（基板表面）から対向する面へインク供給口１１０を形成する必要がある。なお、図１１には不図示であるが、オリフィスプレートに、特許文献１に開示されるような補強のためのリブを、インク供給口に対応するように、オリフィスプレートの中央部に長手方向に設けることもある。

さて、図１１に示した記録ヘッドのインク供給口の形成には、特許文献２に開示されるような異方性エッチングを用いる方法や、サンドブラストやドリルなどで機械的に形成する方法などが知られている。その中でも、異方性エッチングを用いる方法は次のような利点があり、優れた方法である。
（１）他の方法に比べ、供給口を精度よく形成できること（特に、特許文献２に開示される方法では、オリフィスプレートなどの流路形成部材を形成してからインク供給口を形成するため、吐出口やインク流路と供給口との位置関係を精度よく作ることができる）
（２）形成された壁面が耐アルカリ性を持つため、種々のインクに対応可能であること
この方法でインク供給口の基板表面側開口の精度をよりいっそう高めるために、特許文献３では、シリコン基板に埋め込み犠牲層を設けたインクジェットヘッドの製造方法を開示する。
米国特許第６１３７５１０号明細書 米国特許第６１３９７６１号明細書 米国特許第６１４３１９０号明細書

上述のインクジェット記録ヘッドの製造方法としては非常に優れたものであり、実用に供されているが、図１１に示す記録ヘッド１５０において、吐出口１０７の数を多くすると、それに伴いシリコン基板１０１も長尺化する。このようなインクを吐出するための複数の吐出口が多数設けられ、列状に配置された長尺のインクジェット記録ヘッド（以下、単に「長尺ヘッド」という）では、シリコン基板１０１の中央部には長尺かつ単一のインク供給口１１０が貫通孔として設けられることになるため、その機械的強度が低下してしまう。このような問題は、製造コストを抑えることを目的としてシリコン基板１０１のサイズを小さくする場合のも同様に生じうるものであり、基板を小さくするにつれて基板の機械的強度が低下する。

このようなシリコン基板の機械的強度の低下はシリコン基板１０１が比較的容易に変形してしまうことを意味する。そのため、このような長尺のヘッドを従来の製造方法のまま作成したとすると、基板の変形に起因して、例えば、オリフィスプレート１０５がシリコン基板１０１から剥離したり、あるいは、オリフィスプレート１０５が変形したりするといった不具合が発生する恐れがある。例えば、オリフィスプレート１０５が変形すれば、それに形成された吐出口１０７の位置や開口方向がずれてしまい、その結果として、記録品質が低下する可能性もある。また、機械的強度が低下したシリコン基板１０１を用いる場合、その製造工程でシリコン基板１０１が破損してしまう可能性も高くなり、製造歩留まりの上昇の原因ともなりうる。

そこで、本発明者らはシリコン基板の機械的強度をなるべく簡単な方法で向上させることを検討した。しかしながら、単にインク供給口を複数に分割し、間に梁を設けることは、異方性エッチングの特性上、基板表面側の開口面積が少なくなり、梁のある部分とない部分とで、インク流路によってインク供給特性にばらつきが生じる恐れがあった。

本発明は、上述の技術課題を解決するものであり、その目的は、実質的に長尺なインク供給口を有する構造であっても、特別の工程や補強部材を必要とすることなく優れた機械的強度を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような優れた機械的強度を有すると共に、インク流路によってインク供給特性のばらつきのない、インクジェット記録ヘッドおよび記録ヘッド用基板を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口のそれぞれにインクを供給するための複数のインク流路と、該複数のインク流路へインクを供給するためのインク供給口と、を備え、該インク供給口から供給されるインクを、エネルギー発生素子を用いて前記吐出口から吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、複数の前記エネルギー発生素子と、前記インク供給口を形成するための犠牲層と、該犠牲層に囲まれた第１のエッチングストップ層と、を第１の主面上に備えた基板を用意する工程と、前記第１の主面上の、前記インク供給口に対応する領域に、第２のエッチングストップ層を形成する工程と、前記第１の主面上に、前記複数の吐出口と前記複数のインク流路とを構成する流路構成部材を形成する工程と、前記基板に複数の貫通穴を形成するための複数の開口部を有すると共に、該開口部同士の間の領域が前記第１のエッチングストップ層に対向する領域を含むように形成されたエッチングマスクを、前記基板の前記第１の主面に対向する第２の主面に設ける工程と、前記基板の前記第２の主面からエッチングを行う工程と、前記エッチングを行う工程後、前記第２のエッチングストップ層を除去し、前記インク供給口を形成する工程と、を備え、前記エッチングを行う工程では、前記第１のエッチングストップ層に対応する領域が島状に残され、前記犠牲層に対応する輪郭形状を有する溝が前記第１の主面側に形成されると共に、該溝は、前記第２の主面側に形成された複数の前記貫通穴と連通する事を特徴とするものである。

上述のインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、この種の記録ヘッド用基板の製造方法において一般的に行われている犠牲層を形成する工程および異方性エッチングを用いて共通液室を形成する工程をそのまま利用することが可能であるため、特別な工程を必要とするものでもなく、また、梁構造部は半導体基板の部材を残すことによって設けられるものであるため、特別な補強部材を必要とすることもない。そのため、実質的に長尺なインク供給口を有する構造であっても、特別の工程や補強部材を必要とすることなく優れた機械的強度を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。

また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口のそれぞれにインクを供給するための複数のインク流路とを構成する流路構成部材と、前記インク流路にインクを供給するためのインク供給口と、前記複数の吐出口に対応する複数のエネルギー発生素子を備える基板と、を備え、前記複数のエネルギー発生素子は基板の第１の主面に設けられ、前記インク供給口は、前記第１の主面側に設けられた、島状の柱を残した溝からなる第１の液室と、前記第１の主面と対向する第２の主面側に設けられた、前記島状の柱に対応する位置で区切られた複数の貫通穴からなる第２の液室と、を備えていることを特徴とする。

上述のインクジェット記録ヘッドによれば、島状の柱と貫通穴の仕切り壁とが梁構造部として残されるため、半導体基板の機械的強度が向上する。また、第１の液室は、島状の柱を残した溝からなるため、実質的に１つの長尺なインク供給口として機能するため、インク供給口から各吐出口までのインクの供給も良好に行われるものとなる。

また、本発明の記録ヘッド用基板は、半導体基板の第１の主面上に複数のエネルギー発生素子が一方向に並ぶように形成され、かつ、前記半導体基板を貫通して前記第１の主面に開口する複数個の共通液室が前記一方向に並ぶように形成された記録ヘッド用基板であって、前記共通液室は、前記半導体基板の前記第１の主面に開口する第１の液室と、前記半導体の前記第２の主面に開口する第２の液室とを有し、前記第２の液室は、前記半導体基板を前記第２の主面側から異方性エッチングすることによって形成された形状であり、前記第１の液室は、前記半導体基板を前記第１の主面側から異方性エッチングすることによって形成された形状であり、かつ、前記第１の主面における開口部が、前記第２の主面側から前記第１の主面側に向かって前記半導体基板が異方性エッチングされたときに前記第１の主面に開口する開口部よりも大きく開口していることを特徴とする。

本発明の記録ヘッド用基板は、共通液室同士の間の半導体基板の部材が梁構造部として残されるため、半導体基板の機械的強度が向上する。また、各共通液室が第１の主面側（複数のエネルギー発生素子が形成されている側）に開口した開口部同士は実質的に１つの長尺なインク供給口として機能するため、共通液室から各吐出口までのインクの供給も良好に行われるものとなる。

上述したように本発明によれば、特別の工程や補強部材を必要とすることなく優れた機械的強度を有するインクジェット記録ヘッドを製造することができる。本発明の製造方法により製造されたインクジェット記録ヘッドによれば、基板、ひいては記録ヘッド全体の変形が生じにくいため吐出口へのインクの供給特性のばらつきも低減し、高品質な画像形成が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明による記録ヘッドの一例を模式的に示す斜視図である。

図１の記録ヘッド５０は、オリフィスプレートとして設けられた被覆樹脂層５が、シリコン基板１上に配置されることによって構成されており、被覆樹脂層５には、インクを吐出するための複数の吐出口７が２列にわたって長尺に配列されている。また、複数の吐出口７はシリコン基板１の長手方向に沿って形成されており、吐出口７同士の配置ピッチは一定となっている。なお、オリフィスプレートには、特許文献１に開示されるような、補強のためのリブ（後述）が設けられている。

シリコン基板１は、その結晶方位が＜１１０＞面のものであり、基板中央部には、梁構造部２０によって略区画された複数のインク供給口１０が吐出口７の配列方向に沿って形成されている。この梁構造部２０は、シリコン基板１の機械的強度の低下を防止するための構造部であり、その詳細については他の図面を参照して後述する。なお、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、オリフィスプレートに設けられた補強のためのリブ６ａと梁構造部とが接している。

被覆樹脂層５とシリコン基板１との間には、従来の記録ヘッドと同様に、インク供給口１０から供給されたインクを各吐出口７に移送するためのインク流路６が形成されている。また、各インク流路６内にはインクを加熱するための発熱体からなるエネルギー発生素子２が、吐出口７に対向する位置に配置されている。

このように構成された記録ヘッド５０は、従来の記録ヘッドと同様に、各エネルギー発生素子２を駆動することにより吐出口７からインク液滴を吐出させて記録を行うものである。

次に、図２、図３を参照して梁構造部２０についてより詳細に説明する。図２は、図１の記録ヘッド５０の平面図を示しており、図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は記録ヘッド５０をその長手方向に切断した断面図である。また、図３は、記録ヘッド５０の梁構造部２０の周辺を拡大して示す斜視図である。

上述したようにシリコン基板１には、複数の共通液室８が設けられており、梁構造部２０は互いに隣接する共通液室８同士の間に構成されている。

１つの共通液室８は、図３に示すように、シリコン基板１の裏面側から掘り込まれた下部液室８ｂと、その下部液室８ｂの上部に連通すると共にシリコン基板１の表面側にインク供給口１０として開口する上部液室８ａとで構成されている。なお、上部液室８ａおよび下部液室８ｂはいずれも、アルカリ水溶液を用いた異方性エッチングによりシリコン基板１の一部を除去することで形成されたものである。

下部液室８ｂは、基板面内における断面形状（外形形状）が平行四辺形であり、シリコン基板１の裏面側からシリコン基板１の厚さ方向のほぼ中央まで、一定の断面形状を保って形成されている。このように下部液室８ｂの外形形状が平行四辺形となるのは、下部液室８ｂは、結晶方位が＜１１０＞面のシリコン基板１０１を異方性エッチングして形成されたものだからであり、この外形形状はエッチングに用いるエッチングマスクの開口形状によって規制することが可能である。

上部液室８ａは、基板面内における断面形状（外形形状）が矩形であり、シリコン基板１の表面側から裏面側に向かって一定の断面形状を保って形成されている。上部液室８ａの外形形状は、製造時にシリコン基板１の表面上に形成される犠牲層の外形形状によって規制することが可能である。

梁構造部２０は、共通液室８を形成する際にシリコン基板１の一部を残すことによって設けられたものであり、したがってシリコン基板１と同一の材料で構成されている。また、梁構造部２０は、板状部２０ａと板状部２０ａの下方の基体部２０ｂとで構成されており、これらの構造部の形状は上述した上部液室８ａおよび下部液室８ｂの形状に対して相補的なものとなっている。

板状部２０ａは板状の構造部であり、隣接する上部液室８ａ同士の間に形成され、その上面は、シリコン基板１の表面と同一面となっている。また、板状部２０ａは、その厚さが比較的薄く形成されており、これにより、複数のインク供給口１０が実質的に１つのインク供給口として機能するように構成されている。

仮に、板状部２０ａを基体部２０ｂと同じように肉厚に形成すると、隣り合うインク供給口１０同士の間の距離が長くなってしまう。すると、インク供給口１０から各インク流路６（例えば図１参照）までの距離、言い換えれば、各吐出口７までの距離が不均一となってしまい、インクのリフィルに関する問題が発生してしまう。これに対して、本実施形態のように板状部２０ａの厚さを比較的薄くすればそのような問題の発生が防止される。

板状部２０ａの両側には、隣接する上部液室８ａ同士を互いに連通させるためのエッチングピット２３が形成されている。エッチングピット２３は、板状部２０ａの両側を部分的に切り欠くことによって形成された空隙部であり、その底面は上部液室８ａの底面と同一面となっている。本実施形態の記録ヘッド５０では、このようにエッチングピット２３が設けられているため、共通液室８同士が互いに連通され、梁構造部２０が形成されているにもかかわらず、共通液室８から各インク流路６（図２参照）へのインクの供給が良好に行われるようになっている。

複数の貫通穴の仕切り壁としての基体部２０ｂは、互いに隣接する下部液室８ｂ同士の間に形成され、その下面は、シリコン基板１の裏面と同一面となっている。また、基体部２０ｂの上面は平坦な平面となっており、その一部にエッチングピット２３によって島状の柱をなす上記板状部２０ａが設けられている。

以上のように構成された本実施形態の記録ヘッド５０によれば、共通液室８同士を区画するように梁構造部２０が設けられているため、シリコン基板１の機械的強度が向上し、実質的に１つの長尺なインク供給口を構成するように複数のインク供給口１０を並べて形成した場合であっても、梁構造部２０の作用により基板１は変形しにくいものとなる。また、梁構造部２０は、シリコン基板１と同部材で構成されたものであり、したがって補強用の特別な部材を必要とすることもない。また、オリフィスプレートに設けられたリブ６ａは、梁構造部２０と接しているので、オリフィスプレート中央部に無理な力がかかっても、破損する恐れを低減することもできる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の記録ヘッド５０を製造する方法の一例を、図４〜図７を参照して以下に説明する。なお、図４は図２に示す記録ヘッド５０の切断線Ｂにおける段面図であり、図５は図２に示す記録ヘッド５０の切断線Ｃにおける断面図である。また、図６は、図１の記録ヘッドの製造工程において形成される、犠牲層およびマスク部材の形状を示す斜視図であり、（ａ）は犠牲層の斜視図、（ｂ）はマスク部材の斜視図である。図７は、図１の記録ヘッドの製造方法における、第２のエッチングストップ層の形成を説明するための説明図である。

まず、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、結晶方位が＜１１０＞面のシリコン基板１を用意し、従来技術同様、その表面側にエネルギー発生素子２をシリコン基板１の長手方向（図２参照）に並べて形成し、裏面側の全面にはエッチングマスクとなる熱酸化膜３を形成する。また、シリコン基板１の表面側に犠牲層１７を形成してパターニングする。

ここで、犠牲層１７は、前述したように上部液室８ａおよびエッチングピット２３の外形形状を規制するための部材であり、したがって、その形状は図６（ａ）に示すように上部液室８ａおよびエッチングピット２３の外形形状に対応する形状となっている。また、梁構造部２０の板状部２０ａに対応する部位はエッチングする必要がないため、この部位には犠牲層１７の部材は配置せず、開口部１７ａを設けている。そして、開口部１７ａ内には、後述する共通液室８のエッチング工程において第１のエッチングストップ層として機能する酸化膜１３ａが形成されている。

また、図４、図６には示さないが、犠牲層１７の上層であってインク供給口に対応する領域には、第２のエッチングストップ層として機能するシリコン窒化膜等のメンブレン部が形成されている。このメンブレンの形成については、公知の技術を適用可能であるが，好適に利用できる一例について、図７を用いて簡単に説明する。

図７（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の表面にフィールド酸化膜１１３を形成する。このとき、後の工程で犠牲層１１７が形成される部位を含む領域には、フィールド酸化膜１１３の成長を抑制するための図示しない窒化シリコン（ＳｉＮ）が予め成膜されており、これにより、その領域ではフィールド酸化膜１１３は形成されずに薄い酸化膜１１３ａが形成される。次いで、図７（ｂ）に示すように、犠牲層１１７をシリコン基板１０１上に形成するため、酸化膜１１３ａの一部をパターニングして除去し、シリコン基板１０１の一部を露出させる。次いで、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の露出部に犠牲層１１７を所定の形状に形成すると共に、その犠牲層１１７を覆うようにシリコン窒化膜１１８を形成する。このシリコン窒化膜１１８は、共通液室１０８および犠牲層１１７を除去するエッチングの工程で、エッチングストップ層として機能するメンブレン部となるものである。次いで、図７（ｄ）に示すように、エネルギー発生素子１０２の蓄熱層として、ＢＰＳＧ膜１１９ａおよびシリコン酸化膜１２０を順次積層し、シリコン酸化膜１２０上にエネルギー発生素子１０２を形成する。そして、メンブレン部には必要のない、ＢＰＳＧ膜１１９ａおよびシリコン酸化膜１２０の一部を除去する。次いで、図７（ｅ）に示すように、シリコン基板１０１の表面側の全体に窒化シリコンからなる保護窒化膜１２１を形成する。

さて、本実施形態では、図４、図６における酸化膜１３ａは、フィールド酸化膜の形成と同時に形成された薄い酸化膜であり、その構造および形成工程については図７で説明したものと同様である。このように、この種の記録ヘッドの製造工程において必須の工程であるフィールド酸化膜の形成工程で形成される酸化膜を積極的に使用することは、エッチングストップ層を形成するための工程を新たに設ける必要がない点で好ましい。

なお、犠牲層１７の材質は、図７での説明同様、アルカリ水溶液でエッチングできるものであればよく、例えばアルミやポリシリコンを使用可能であり、アルカリ水溶液に対してエッチング速度の速いアルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅等のアルミの化合物であってもよい。

再び図４、図５を参照し、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、次いで、シリコン基板１の表面側に、インク流路６を形成するための型材として、溶解可能な樹脂材料からなる流路樹脂層６ｂを塗布し、インク流路６の形状に合わせてパターニングする。

次いで、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示すように、オリフィスプレート材である被覆樹脂層５を、流路樹脂層６ｂを覆うようにしてシリコン基板１の表面側に形成し、吐出口７を形成する。なお、被覆樹脂層５には、感光性材料を使用可能である。

次いで、図４（ｄ）に示すように、エッチングマスクとなる熱酸化膜３の一部に開口部３ａを形成する。この開口部３ａの形状は、より詳細には図６（ｂ）に示すように平行四辺形となっている。これは、本実施形態におけるシリコン基板１が＜１１０＞面のものであり、エッチング時の特性を考慮してこのような形状としたものである。開口部３ａの形状は、前述した共通液室８の下部液室８ｂの外径形状を規制するものであるため、それに対応した形状とされている。なお、酸化膜１３ａ（第１のエッチングストップ層）と開口部３ａとの位置関係について言えば、熱酸化膜３のうち開口部３ａ同士の間に残された領域が、熱酸化膜１３ａに対向する領域を含むような関係となっている。

そして、エッチング工程においてシリコン基板１に設けた各構造部がアルカリ水溶液によって破損しないように、シリコン基板１を保護材１９で覆う。

次いで、図４（ｅ）、図５（ｅ）に示すように、熱酸化膜３をエッチングマスクとして、アルカリ水溶液を用いた異方性エッチングを行いシリコン基板１の部分的な除去を開始する。

まず、図４（ｅ）の部位でのエッチングについて説明する。本実施形態ではシリコン基板１は＜１１０＞面のものであるため、このとき形成される貫通孔は、図４（ｅ）に示すように、熱酸化膜３の開口部３ａの形状とほぼ同一形状を保ちながら基板厚さ方向に延び、その形状のままシリコン基板１の表面側に開口する。貫通孔が形成されると、続いて、その上方の犠牲層１７がアルカリ水溶液によって除去され始める。図４（ｅ）は、この犠牲層１７が除去されている途中の状態を示している。犠牲層１７の除去はその後、横方向に進むようにして進行する。なお、このとき、前述したように犠牲層１７の上層には図７にて詳細に説明した第２のエッチングストップ層があるため、犠牲層１７に隣接して図示されている流路樹脂層６ｂが除去されることはない。

犠牲層１７がほぼ完全に除去されると、それによって形成された空間内がアルカリ水溶液によって満たされる。そして、図４（ｆ）に示すように、今度はシリコン基板１の表面側から裏面側に向かってエッチングが進行する。このエッチングにより、シリコン基板１は、犠牲層１７（図５参照）の外形形状とほぼ同一形状を保ちながら、表面側から裏面側に向かって垂直に除去され始める。この裏面側に向かってのエッチングを所定時間行うことによって、共通液室８の上部液室８ａが形成される。これにより、最終的には、上部液室８ａと下部液室８ｂとで構成された共通液室８が形成される。

次に、図５（ｅ）の部位でのエッチングについて説明する。この部位では、熱酸化膜３に開口部３ａが形成されていないため、裏面側から表面側に向かってのエッチングは行われない。この部位の犠牲層１７の部材は、図４（ｅ）の部位の犠牲層１７の部材が横方向に進むようにして除去された後に除去される。図５（ｅ）は、犠牲層１７が除去されている途中の状態を示している。また、酸化膜１３ａが配置された部位では、酸化膜１３ａが第１のエッチングストップ層として作用するためシリコン基板１が除去されることはない。

このように犠牲層１７が除去された後、それによって形成された空間内がアルカリ水溶液によって満たされる。したがって、シリコン基板１は表面側から裏面側に向かってエッチングされる。このエッチングを所定時間行うことによって、図５（ｆ）に示すように、エッチングピット２３が形成される。

上記のようなエッチング工程を終了した後、保護材１９および第２のエッチングストップ層（不図示）を除去し、流路樹脂層６ｂを共通液室８から溶出させることにより、本実施形態の記録ヘッド５０が製造される。

以上説明したような本実施形態の製造方法によれば、共通液室８の上部液室８ａと下部液室８ｂとをそれぞれ別工程で形成するものではなく、１回のエッチング工程で形成するものであるため工程が複雑化することがない。また、このエッチング工程は、この種の記録ヘッドの製造に一般的に用いられている共通液室形成のためのエッチング工程をそのまま利用できるものであり、特別な工程を新たに追加したものでもない。さらに、犠牲層１７を図６（ａ）に示したような形状とすることにより、上記エッチング工程で、共通液室８の他にエッチングピット２３も同時に形成されるため、エッチングピット２３を形成するための特別な工程も必要ない。また、共通液室８の形状は、エッチングマスクである熱酸化膜３の開口部３ａの形状と、犠牲層１７の形状によって規制されるものであるため、開口部３ａおよび犠牲層１７の形状を変更するだけで共通液室８の形状を容易に変更することができる。

なお、説明を省略したが、本製造方法においては、被覆樹脂層５の表面に例えばドライフィルムのラミネート等により撥水層（不図示）を設けてもよい。また、上述した工程のうち、熱酸化膜３に開口部３ａを形成する工程は、この種の記録ヘッドの製造技術において一般的となっている公知技術を用いて実施することができる。例えば、熱酸化膜３の表面全体に樹脂層（不図示）を形成し、その樹脂層をフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術等を用いてパターニングする。そして、このパターニングされた樹脂層をマスクとして、図４（ｄ）の工程でウェットエッチング等により熱酸化膜３に開口部３ｂを形成をすればよい。また、吐出口７を形成する工程は、被覆樹脂層５にポジ型の電離放射線分解型感光性材料を用いた場合、紫外線や深紫外線等を用いて露光および現像を行う従来技術を利用して吐出口７を形成可能である。また、流路樹脂層６ｂを溶出する工程は、深紫外線による全面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよく、必要に応じて現像の際に超音波浸漬すればよい。また、共通液室８を形成するためのエッチングに用いるアルカリ水溶液としては、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などの溶液を使用可能である。

（第３の実施形態）
第１の実施形態の記録ヘッド５０は、そのシリコン基板１が結晶方位＜１１０＞面のものであったが、シリコン基板はそれに限らず結晶方位が＜１００＞面のものであってもよい。

図８は、そのようなシリコン基板１１を用いた記録ヘッド５１を示しており、図８（ａ）は上面図であり、図８（ｂ）は記録ヘッドをその長手方向に切断した断面図である。なお、本実施形態の記録ヘッド５１は、第１の実施形態の記録ヘッド５０に対してシリコン基板１１のみを変更したものであり、その他の構成は第１の実施形態のものと同様であるため、同一機能の構造部には図１と同一の符号を付しその説明を省略する。

記録ヘッド５１は、第１の実施形態同様、シリコン基板１１の長手方向に並ぶようにして設けられた複数の共通液室１８を有しており、隣接する共通液室１８同士の間に梁構造部２１が構成されている。

本実施形態の共通液室１８は、図示するように、上部液室１８ａと下部液室１８ｂとで構成されている。下部液室１８ｂの形状は、略四角錐台型の形状となっており、一方、上部液室１８ａの形状は、略四角錐台型を組み合わせた形状となっている。また、上部液室１８ａは基板表面側にインク供給口１０として開口し、下部液室１８ｂは基板裏面側に開口している。そして、いずれの開口部もほぼ同じ大きさの矩形形状となっている。なお、この共通液室１８は、第１の実施形態同様、アルカリ水溶液を用いた１回のエッチング工程により形成可能であり、その工程については第４の実施形態として後述する。

梁構造部２１は、シリコン基板１１を部分的に残すようにして上記共通液室１８同士の間に形成され、かつ、シリコン基板１１の単手方向に略平行に延びるように形成されている。梁構造部２１の上下２面はそれぞれ、シリコン基板１１の表面および裏面と同一面となっている。また、梁構造部２１の上面側には、第１の実施形態と同じようにエッチングピット２４が設けられており、これにより、互いに隣接する共通液室１８同士の間でインクの供授ができるようになっている。梁構造部２１の側面は、共通液室１８の内壁面の一部を構成するものであり、したがってその形状は上述した共通液室１８の形状と相補的なものとなっている。

このように構成された本実施形態の記録ヘッド５１であっても、梁構造部２１が設けられているため、シリコン基板１１の機械的強度が向上するという効果をはじめとして第１の実施形態の記録ヘッド５０と同様の効果が得られる。

（第４の実施形態）―記録ヘッドの製造方法―
第３の実施形態の記録ヘッド５１を製造する方法の一例を、図９、図１０を参照して以下に説明する。なお、図９は図８に示す記録ヘッド５１の切断線Ｂにおける段面図であり、図１０は切断線Ｃにおける断面図である。また、図９のうちの（ａ）〜（ｃ）までの工程と、図１０のうちの（ａ）〜（ｃ）までの工程はそれぞれ、先に説明した図４（ａ）〜（ｃ）までの工程と、図５（ａ）〜（ｃ）までの工程とにそれぞれ対応しているため、それらの工程についての詳細な説明は省略する。

まず、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、結晶方位が＜１００＞面のシリコン基板１１を用意して、その表面側にはエネルギー発生素子２および犠牲層１７を、また裏面側にはエッチングマスクとなる熱酸化膜３を形成する。ここで、犠牲層１７の形状は、図６（ａ）に示したような第１の実施形態と同一形状、すなわち、本実施形態におけるインク供給口１０とエッチングピット２４（図８参照）とに対応した形状となっている。なお、本実施形態でも、第２の実施形態と同様、図７に示すような第２のエッチングマスクについては図９、図１０では省略して描いている。

次いで、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように、エネルギー発生素子２および犠牲層１７を覆うように流路樹脂層６ｂを塗布してパターニングする。

次いで、図９（ｃ）、図１０（ｃ）に示すように、流路樹脂層６ｂを覆うように被覆樹脂層５を形成して吐出口７を形成する。

次いで、図９（ｄ）、図１０（ｄ）に示すように、熱酸化膜３の一部に開口部３ｂを形成する。第１の実施形態では、使用する基板が＜１１０＞面のものであったため開口部３ａの開口形状を平行四辺形としていたが、本実施形態では基板が＜１００＞面のものであるため、開口部３ｂの開口形状は矩形となっている。開口部３ｂの大きさは、上面に配置された犠牲層１７の対応部とほぼ同じ大きさとなっており、かつ、開口部３ｂの外周縁は、基板全体を上面側から見たときに犠牲層１７の外周縁と略一致するものとなっている。このような構成とすることにより、最終的に形成されるインク供給口１０の位置と、共通液室１８の下部側の開口部の位置とが揃うことになる。

次いで、図９（ｅ）、図１０（ｅ）に示すように、熱酸化膜３をエッチングマスクとしてアルカリ水溶液を用いたエッチングを行う。すると、基板が＜１００＞面のものであるため、図９（ｅ）に示す部位では、シリコン基板１１の一部が、上方に向かって先細りとなる四角錐状にエッチングされる。一方、図１０（ｅ）に示す部位では、熱酸化膜３に開口部３ｂが形成されていないため、シリコン基板１１はエッチングされることはない。

さらにエッチングが進行すると、犠牲層１７が除去され始める。犠牲層１７はシリコン基板１１に比べてエッチング速度が速いものであるため、その後の犠牲層１７の除去は横方向に優先的に進行する。また、このエッチングによって図１０（ｅ）に示す部位の犠牲層１７も除去される。

そして、このように犠牲層１７が除去されることにより形成された空間内がアルカリ水溶液によって満たされる。したがって今度は、図９（ｆ）、図１０（ｆ）に示すようにシリコン基板１１の表面側から裏面側に向かってエッチングが進行する。これにより、図９（ｆ）に示す部位では上部液室１８ａが形成される。一方、図１０（ｆ）に示す部位では、犠牲層１７が存在していた部位に対応してシリコン１基板１１が部分的にエッチングされてエッチングピット２４が形成される。

その後、第２の実施形態同様、流路樹脂層６ｂを溶出させるといった従来技術と同様の工程を行うことによって、本実施形態の記録ヘッド５１が製造される。

以上、本発明の代表的な実施の形態について説明したが、本発明は上述したものに限らず種々変更可能である。例えば、第２の実施形態では、エッチングピット２３を形成するためのエッチングストップ層として犠牲層１７の開口部１７ａ内に酸化膜１３ａを形成したが、エッチングストップ層として機能するものであれば酸化膜に限らず、アルカリ水溶液に対して不溶性である窒化膜であってもよい。

本発明による記録ヘッドの一例を模式的に示す斜視図である。 図１の記録ヘッドの平面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は記録ヘッドをその長手方向に切断した断面図である。 図１の記録ヘッドの、梁構造部の周辺を拡大して示す斜視図である。 図１の記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。 図１の記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。 図１の記録ヘッドの製造工程において形成される、犠牲層およびマスク部材の形状を示す斜視図であり、（ａ）は犠牲層の斜視図、（ｂ）はマスク部材の斜視図である。 図１の記録ヘッドの製造方法における、第２のエッチングストップ層の形成を説明するための説明図である。 本発明による記録ヘッドの他の例を示す平面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は記録ヘッドをその長手方向に切断した断面図である。 図８の記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。 図８の記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。 従来の記録ヘッドの構成の一例を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は長手方向の断面図である。

符号の説明

１、１１ シリコン基板
２ エネルギー発生素子
３ 熱酸化膜
３ａ、３ｂ 開口部
５ 被覆樹脂層
６ インク流路
７ 吐出口
８ａ、１８ａ 上部液室
８ｂ、１８ｂ 下部液室
１０ インク供給口
１３ａ 酸化膜
１７ 犠牲層
２０、２１ 梁構造部
２０ａ 板状部
２０ｂ 基体部
２３、２４ エッチングピット
５０、５１ 記録ヘッド

Claims (13)

1. インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口のそれぞれにインクを供給するための複数のインク流路と、該複数のインク流路へインクを供給するためのインク供給口と、を備え、該インク供給口から供給されるインクを、エネルギー発生素子を用いて前記吐出口から吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
   複数の前記エネルギー発生素子と、前記インク供給口を形成するための犠牲層と、該犠牲層に囲まれた第１のエッチングストップ層と、を第１の主面上に備えた基板を用意する工程と、
   前記第１の主面上の、前記インク供給口に対応する領域に、第２のエッチングストップ層を形成する工程と、
   前記第１の主面上に、前記複数の吐出口と前記複数のインク流路とを構成する流路構成部材を形成する工程と、
   前記基板に複数の貫通穴を形成するための複数の開口部を有すると共に、該開口部同士の間の領域が前記第１のエッチングストップ層に対向する領域を含むエッチングマスクを、前記基板の前記第１の主面に対向する第２の主面に設ける工程と、
   前記基板の前記第２の主面からエッチングを行う工程と、
   前記エッチングを行う工程後、前記第２のエッチングストップ層を除去し、前記インク供給口を形成する工程と、を有し、
   前記エッチングを行う工程では、前記第１のエッチングストップ層に対応する領域が島状に残され、前記犠牲層に対応する輪郭形状を有する溝が前記第１の主面側に形成されると共に、該溝は、前記第２の主面側に形成された複数の前記貫通穴と連通している、インクジェット記録ヘッドの製造方法。
2. 前記エッチングを行う工程は、アルカリ水溶液を用いた異方性エッチングにより行われると共に、前記犠牲層の部材は、前記アルカリ水溶液に対するエッチング速度が前記基板のエッチング速度よりも速い、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
3. 前記基板は結晶方位が＜１１０＞面のシリコン基板であって、前記エッチングマスクの開口部は平行四辺形である、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 前記基板は結晶方位が＜１００＞面のシリコン基板であって、前記エッチングマスクの開口部は矩形である、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
5. 前記基板はシリコンであり、前記第１のエッチングストップ層は、シリコンを含む化合物である、請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェトヘッドの製造方法。
6. 前記第１のエッチングストップ層はシリコン酸化膜であり、該第１のエッチングストップ層を、前記シリコン基板の前記第１の主面上にフィールド酸化膜を形成するのと同時に形成する、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
7. 前記流路構成部材により、前記インク供給口に対応する領域に前記インク供給口に向かって突出する梁が形成される、請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
8. インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口のそれぞれにインクを供給するための複数のインク流路とを構成する流路構成部材と、
   前記インク流路にインクを供給するためのインク供給口と、前記複数の吐出口に対応する複数のエネルギー発生素子を備える基板と、を有し、
   前記複数のエネルギー発生素子は基板の第１の主面に設けられ、
   前記インク供給口は、前記第１の主面側に設けられた、島状の柱を残した溝からなる第１の液室と、前記第１の主面と対向する第２の主面側に設けられた、前記島状の柱に対応する位置で区切られた複数の貫通穴からなる第２の液室と、を備えているインクジェット記録ヘッド。
9. 前記流路構成部材は、前記インク供給口に対応する領域に前記インク供給口に向かって突出する梁を備える、請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 前記基板は結晶方位が＜１１０＞面のシリコン基板であって、前記複数の貫通穴の開口部は平行四辺形である、請求項８又は９に記載のインクジェット記録ヘッド。
11. 前記基板は結晶方位が＜１００＞面のシリコン基板であって、前記複数の貫通穴の開口部は長方形である、請求項８又は９に記載のインクジェット記録ヘッド。
12. 半導体基板の第１の主面上に複数のエネルギー発生素子が一方向に並ぶように形成され、かつ、前記半導体基板を貫通して前記第１の主面に開口する複数個の共通液室が前記一方向に並ぶように形成された記録ヘッド用基板であって、
    前記共通液室は、前記半導体基板の前記第１の主面に開口する第１の液室と、前記半導体の前記第２の主面に開口する第２の液室とを有し、
    前記第２の液室は、前記半導体基板を前記第２の主面側から異方性エッチングすることによって形成された形状であり、
    前記第１の液室は、前記半導体基板を前記第１の主面側から異方性エッチングすることによって形成された形状であり、かつ、前記第１の主面における開口部が、前記第２の主面側から前記第１の主面側に向かって前記半導体基板が異方性エッチングされたときに前記第１の主面に開口する開口部よりも大きく開口している記録ヘッド用基板。
13. 隣接する前記第１の液室同士は、前記半導体基板の一部を除去することによって設けられた空隙部を介して、前記半導体基板の前記第１の主面側で互いに連通している、請求項１２に記載の記録ヘッド用基板。

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