JP2009255341A - ノズルプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な作業を行うことなく、シリコン基板に形成されるノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差の評価を加工途中で容易に行うことができ、製造効率を上げ製造コストの低減できるノズルプレートを提供する。
【解決手段】液滴吐出ヘッドに用いられ、シリコン基板に液滴を吐出するノズル孔を有するノズルプレートの製造方法において、シリコン基板に形成されたフォトレジスト層に、ノズル孔を形成するノズル孔レジストパターンと、ノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差を評価する検査レジストパターンと、を同時に形成することにより、フォトレジストパターンを形成する形成工程と、検査レジストパターンの読み取り解像度に基づいて、加工誤差を評価する評価工程と、評価工程で良好と判定した場合、フォトレジストパターンをマスクとしてシリコン基板を異方性ドライエッチングする工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルプレートの製造方法に関する。

近年、インクジェット式プリンタは高速で高解像度の印刷が要求されている。このプリンタに用いられるインクジェット式記録ヘッドの構成部品の形成方法には、マイクロマシン分野の微細加工技術であるシリコン基板等を対象とした半導体プロセスが用いられているものがある。このようなインクジェット式記録ヘッドの構成部品の一つとして、ノズルプレートがあり、シリコン基板にエッチングを施すことによりノズル孔（液滴を吐出する吐出口を一方の開口とする貫通孔）を形成したものであることが知られている。

ノズルプレートのノズル孔径（吐出口の開口径）は、例えばφ１μｍ〜φ１０μｍといった微小な径でありながら、例えばφ５μｍ±０．１μｍといった高精度が要求される。こうした微小なノズル孔は１つのノズルプレートに通常複数個設け、そのノズル孔径や開口形状は、高品質な印刷を行う上で、ばらつきなく揃っていることが要求される。

上記の微小なノズル孔を例えば異方性ドライエッチング方法を用いてシリコン基板に製造する際、ノズル孔径が小さくなるに従い、製造したノズル孔径が所望の直径となっているか否かの判定をすることができない場合がある。

このような微小なノズル孔を高精度に測定することができる製造方法として、ノズル孔と共にノズル孔径、ノズル長を測定するためのダミーパターンを設ける方法がある（特許文献１参照）。ダミーパターンは、そのダミーパターンのサイズを変更しても高い相関を保ったまま形成でき、ノズル孔と同形状、ノズル孔径よりも大きな径のノズル孔としている。上記より、ノズル孔長の測定が困難なノズル孔径が小さいノズルプレートを作製する際、測定可能な径の大きいダミーパターンを作製することにより、精度良くノズル孔長を非破壊で測定することができるとしている。又、ノズル孔径を測定する際、白金（Ｐｔ）等の金属膜をダミーパターン部分にスパッタリング等で選択的に設けて、電子顕微鏡使用時に発生するチャージアップを防ぐことで、精度良くノズル孔径を測定することができるとしている。
特開２００７−２５３３７３号公報

しかしながら、特許文献１のノズル孔の製造において、シリコン基板に対するノズル孔を設ける加工が終了した後、ダミーパターンに金属膜を設けて電子顕微鏡によりノズル孔径（ノズル孔の液滴を吐出する吐出口の直径）の測定する作業は繁雑である。例えばシリコン基板に対して異方性ドライエッチングを行う前のフォトレジストパターン形成といった加工初期段階で不良となる要因が生じていた場合、以降の加工が無駄となってしまう。更に所望の直径でないと判定されたシリコン基板は、基板として再生できないため廃棄しなければならない。これらからノズルプレートの製造効率が良好とならず製造コストが低減できないという課題があった。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、煩雑な作業を行うことなく、シリコン基板に形成されるノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差の評価を加工途中で容易に行うことができ、製造効率を上げ製造コストの低減できるノズルプレートの製造方法を提供することである。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

１． 液滴吐出ヘッドに用いられ、シリコン基板に液滴を吐出するノズル孔を有するノズルプレートの製造方法において、
前記シリコン基板に形成されたフォトレジスト層に、前記ノズル孔を形成するノズル孔レジストパターンと、前記ノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差を評価する検査レジストパターンと、を同時に形成することにより、フォトレジストパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、
前記フォトレジスト層に形成された前記検査レジストパターンの読み取り解像度に基づいて、前記加工誤差を評価する評価工程と、
前記評価工程で良好と判定した場合、前記フォトレジストパターン形成工程で形成されたフォトレジストパターンをマスクとして前記シリコン基板を異方性ドライエッチングする工程と、を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。

２． 液滴吐出ヘッドに用いられ、シリコン基板に液滴を吐出するノズル孔を有するノズルプレートの製造方法において、
前記シリコン基板に設けられた酸化膜の上に形成されたフォトレジスト層に、前記ノズル孔を形成するノズル孔レジストパターンと、前記ノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差を評価する検査レジストパターンとを同時に形成することにより、フォトレジストパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、
前記フォトレジスト層に形成された前記検査レジストパターンの読み取り解像度に基づいて、前記加工誤差を評価する評価工程と、
前記評価工程で良好と判定した場合、前記フォトレジストパターン形成工程で形成されたフォトレジストパターンをマスクとして前記酸化膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
エッチングされた前記酸化膜をマスクとして前記シリコン基板を異方性ドライエッチングする第２のエッチング工程と、を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。

３． 前記検査レジストパターンは、所定の前記加工誤差に対応する幅のラインアンドスペースパターンであることを特徴とする１又は２に記載のノズルプレートの製造方法。

本発明のノズルプレートの製造方法によれば、煩雑な作業を行うことなく、シリコン基板に形成されるノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差の評価を加工途中で容易に行うことができ、製造効率を上げ製造コストを低減できる。

本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。

図２は液体吐出ヘッドの例であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）Ｕを構成している、ノズルプレート１、ボディプレート２、圧電素子３を模式的に示している。

ノズルプレート１には、インク吐出のためのノズル孔１１を複数配列してあり、又本発明に係わるノズル孔１１の吐出口の直径（ノズル孔径）の加工誤差を評価する検査パターン１７が形成されている。また、ボディプレート２には、ノズルプレート１を貼り合わせることで、ノズル孔１１の吐出口から吐出される液体を供給する圧力室となる圧力室溝２４、インク供給路となるインク供給路溝２３、共通インク室となる共通インク室溝２２、及びインク供給口２１が形成されている。

ノズルプレート１のノズル孔１１とボディプレート２の圧力室溝２４とが一対一で対応するようにノズルプレート１とボディプレート２とを貼り合わせることで流路ユニットＭを形成する。ここで、以後、上記で説明に使用した圧力室溝、供給路溝、共通インク室溝の各符号はそれぞれ圧力室、供給路、共通インク室にも使用する。

ここで、図３は、この記録ヘッドＵにおけるノズルプレート１のＹ−Ｙ’、及びボディプレート２のＸ−Ｘ’の位置での断面を模式的に示している。図３が示しているように、流路ユニットＭに圧電素子３をインク吐出用アクチュエータとしてボディプレート２のノズルプレート１を接着する面と反対の各圧力室２４の底部２５の面に接着することで、記録ヘッドＵが完成する。この記録ヘッドＵの各圧電素子３に駆動パルス電圧が印加され、圧電素子３から発生する振動が圧力室２４の底部２５に伝えられ、この底部２５の振動により圧力室２４内の圧力を変動させることでノズル孔１１からインク滴を吐出させる。

図３に示す様に、ノズル孔１１は、小径部１４と大径部１５とで構成されている。また、小径部１４の液滴を吐出する吐出口１３がある吐出面１２には、より好ましい形態として撥液層５０が設けてある。ノズルプレート１は、例えば厚み２００μｍ程度のＳｉ（シリコン）基板を基材にして、ノズル孔１１が形成されており、ノズル孔１１の大きさは、例えば大径部１５の直径はφ１００μｍ程度、長さ（深さ）１９５μｍ程度、小径部１４の直径（ノズル孔径）はφ５μｍ程度、長さ（ノズル長）５μｍ程度である。

ノズルプレート１のいくつかのノズル孔１１及び検査パターン１７の近傍を吐出面１２の側から見た様子を図１に示す。検査パターン１７は、後述するノズル孔１１の小径部１４を形成する際に同時に吐出面１２に形成される。検査パターン１７の内１７ａで示す網線部分は窪んでいる箇所を示し、１７ｂの部分は吐出面１２と同じ面で窪んでいない箇所を模式的に示している。検査パターン１７に関しては、以降で詳しく説明する。

Ｓｉ（シリコン）からなるノズルプレート１のノズル孔１１を製造することに関して図４から図１０を適宜用いて説明する。大径部１５及び小径部１４は、Ｓｉ基板３０の対向する面からそれぞれ形成する。

まず大径部１５の形成に関して図６、図９に沿って説明する。Ｓｉ基板３０に大径部１５を形成する方法は、後述する小径部１４と同じくエッチングとデポジションとを交互に繰り返す異方性ドライエッチング方法を用いることができる。

異方性ドライエッチング方法は、ボッシュプロセス又はＡＳＥ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセス等と称されている。異方性ドライエッチング方法を行うエッチング装置は、ＩＣＰ型ＲＩＥ装置が好ましく、例えば、エッチング時のエッチングガスとして、６フッ化硫黄（ＳＦ_６）、デポジション時のデポジションガスとしてフッ化炭素（Ｃ_４Ｆ_８）を交互に使用する。

この異方性ドライエッチング方法によるエッチングを行う際のエッチングマスクとなるＳｉＯ_２からなる酸化膜３２、４２が両面に設けてあるＳｉ基板３０を準備する（図６（ａ）、図９（Ｓ１００））。

次に大径部１５を形成する面である酸化膜３２が設けてある面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層３４を形成（図６（ｂ））後、大径部形成用のフォトマスクを用いて露光・現像処理して、大径部１５を形成するためのフォトレジストパターン３５を形成する（図６（ｃ）、図９（Ｓ１０１））。フォトレジストパターン３５をエッチングマスクとして、例えばＣＨＦ_３を用いたドライエッチングによりエッチング処理（図９（Ｓ１０２））をして酸化膜パターン３３を形成し（図６（ｄ））、これを異方性ドライエッチング方法におけるエッチングマスクとする。

フォトレジストパターン３５を除去後（図６（ｅ）、図９（Ｓ１０３））、エッチングとデポジションとを交互に繰り返す異方性ドライエッチング方法を用いたエッチング処理（図９（Ｓ１０４））により大径部１５を形成する（図６（ｆ））。この後、エッチングマスクである酸化膜パターン３３を除去（図９（Ｓ１０５））して大径部１５が完成する（図６（ｇ））。

尚、大径部１５を形成する方法を上記ではエッチングとデポジションとを交互に繰り返す異方性ドライエッチング方法としたが、これに限定されない。また、大径部１５の深さ（長さ）は、所定の深さとなるように、予め大径部１５を形成する方法、装置を用いて実験等を行うことで形成条件を決めればよい。

次に、小径部１４の形成に関して図７、図１０に沿って説明する。図７（ａ）（図６（ｇ）と同じ）に示す大径部１５が形成されたＳｉ基板３０において（図１０（Ｓ２００））、小径部１４を形成する側のＳｉ基板３０の酸化膜４２の面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層４４を形成（図７（ｂ））後、小径部及び検査パターン形成用フォトマスクを用いて露光・現像処理する。こうした処理により、フォトレジスト層４４には、小径部１４を形成するためのノズル孔レジストパターン１１１に加え、ノズル孔径の加工誤差を評価する検査レジストパターン１７１が同時に形成され、フォトレジストパターン４５となる（図７（ｃ）、図１０（Ｓ２０１））。

フォトレジストパターン４５の形成は、上記の通り所望のパターンを備えたフォトマスクを用いてフォトレジストに対して投影露光や密着露光を行い、フォトレジストに潜像を形成後、現像処理により行われる。以下で説明する解像度を示すパターン幅は、上述のフォトマスクによりフォトレジスト層４４に検査レジストパターン１７１の潜像を形成する際の露光像におけるパターン幅を示している。すなわち、解像度を示すパターン幅は、投影露光の場合は、フォトマスクにおけるパターン幅に投影倍率を乗じた値、密着露光の場合は、フォトマスクにおけるパターン幅そのままの値を示す。

検査レジストパターン１７１を形成するフォトマスクに備わるパターン形状は、例えば図５（ａ）に示すラインアンドスペースがあるが、これに限定されず、Ｓｉ基板３０上に形成されるフォトレジストパターン４５の解像状態を評価できるパターン形状であれば良い。ラインアンドスペースの他には、例えば図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すような、ラインアンドスペースを４角形や８角形に組み合わせたものでもよい。

形成された検査レジストパターン１７１を電子顕微鏡や光学顕微鏡等を用いて観察して、検査レジストパターン１７１の谷の部分（Ｓｉ基板３０側に窪んだ部分）においてＳｉ基板３０上にフォトレジストが残っていなく、山と山とが分離している状態の場合、解像していると判定する。

図９、図１０に示すＳｉ基板にノズル孔を形成する製造工程において、ノズル孔径の加工誤差の発生のほとんどは、図１０に示す小径部１４を形成するためのフォトレジストパターン形成工程（Ｓ２０１）であることが分かっている。また、形成された検査レジストパターン１７１の解像度とＳｉ基板３０の後述の異方性ドライエッチング処理後のノズル孔径の加工誤差との関係は、これまでの製造経験より強い相関関係があることが分かっている。

ノズル孔径がφ５μｍの場合の解像度を示すラインアンドスペースの幅に対する形成されたノズル孔の加工誤差との関係を図４（ｂ）に示す。横軸の解像度は検査レジストパターン１７１を形成するフォトマスクによる露光像のラインアンドスペースの幅を示している。例えば、図４において、解像度２μｍは、ライン、スペースそれぞれの幅が２μｍのラインアンドスペースの露光像により形成された検査レジストパターン１７１が解像していることを示している。

縦軸の加工誤差は、次式（１）より定義する。
加工誤差（％）＝（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１×１００ （１）
但し、
Ｄ１：ノズル孔の設計上の直径
Ｄ２：ノズル孔の実測の直径
形成されたノズル孔はほぼ真円となっているため、ノズル孔の最大径を直径Ｄ２とし、またその直径は、通常加工においては設計上の直径より小さいため、式（１）で示す加工誤差は正の値となる。

例えば、直径φ５μｍのノズル孔径を得るため、ノズル孔レジストパターン１１１と共にラインアンドスペースの幅が１μｍ、２μｍ、３μｍの検査レジストパターン１７１をフォトレジストパターン４５の一部としてＳｉ基板３０の上に形成する。形成された検査レジストパターン１７１を、例えば光学顕微鏡を用いて観察した結果、１μｍは解像していないが、２μｍ、３μｍが解像している場合、図４（ｂ）より、得られるノズル孔径は直径φ５μｍのノズル孔径に対する加工誤差２％以内とすることができることが分かる。言い換えると、直径φ５μｍのノズル孔径に対する加工誤差２％以内としたい場合、観察する検査レジストパターン１７１は、１μｍは解像している必要はないが、２μｍ、３μｍは解像している必要がある。このようにして、検査レジストパターン１７１に基づいて、ノズル孔径に対する加工誤差を評価することができる。

検査レジストパターン１７１に設けるラインアンドスペースの幅の種類は、所望の加工誤差内であるか否かを判定する場合は１種類でよく、例えば加工誤差を複数に分類する必要がある場合や加工誤差の傾向を見る場合は、複数種類とすればよい。

一枚のＳｉ基板から複数のノズルプレートを製造する場合、Ｓｉ基板の一箇所に検査レジストパターン１７１を設けてもよいが、図８に示すように、Ｓｉ基板３０の製造する各ノズルプレート１毎に検査レジストパターン１７１を設けることが好ましい。このようにすることにより、製造する各ノズルプレートに形成されるノズル孔径の加工誤差を評価することができ、良品の選別をより容易にすることができる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、ノズル孔径をそれぞれφ３μｍ、５μｍ、７μｍとする場合における、フォトレジスト層に形成された検査レジストパターン１７１の解像度と異方性ドライエッチング処理後のノズル孔径の加工誤差との関係を示している。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が示す関係は、フォトレジストパターン４５の形成条件にはほとんど影響を受けないが、異方性ドライエッチング条件の影響を受ける場合がある。この場合、サイドエッチング（ノズル孔の孔径を広げる方向のエッチング）量を抑える条件設定を行うことで解像度と加工誤差との関係は、概ね図４に示す関係とすることができる。

サイドエッチングを抑える具体的な方法として、エッチングとデポジションとを交互に繰り返す異方性ドライエッチング処理において、エッチングとデポジションとによる１サイクル毎のエッチング量を少なくする方法がある。この方法によれば、エッチング時に側壁（例えばノズル孔の内壁）に形成されるスカロップと呼ばれる波形の凹凸形状の山と谷との高低差が抑えられ、結果的にサイドエッチング量が抑えられる。

また、ノズル孔径が図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すφ３μｍ、５μｍ、７μｍと異なる場合の解像度と加工誤差との関係は、使用するフォトレジスト、フォトレジストパターンの形成条件及びエッチング装置によるエッチング条件等を特定し、加工実験を行って図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様な解像度と加工誤差との関係を得ればよい。一旦得られた解像度と加工誤差との関係を用いることにより、解像度を観察することにより形成されるところのノズル孔径の加工誤差を容易に評価することができる。また、形成されるノズル孔径の良否をフォトレジストパターン形成後とする加工初期段階で容易に判定することができ、不良の場合は以降の製造工程を省くことにより、ノズルプレートの製造効率を上げ製造コストが低減できる。

フォトレジストパターン４５を形成した後、光学顕微鏡、電子顕微鏡等を用いて検査レジストパターン１７１を観察してその解像度の評価をする（図１０（Ｓ２０２））。この結果、所望の検査レジストパターン１７１が解像しているとした場合、解像しているパターン幅に対応した加工誤差範囲内のノズル孔径を得ることが予測できるため、次の第１のエッチング処理（図１０（Ｓ２０３））に進む。また、解像していないとした場合、フォトレジストパターン４５を剥がして再生処理（図１０（Ｓ２１０））して、再度図７（ｂ）、図１０（Ｓ２０１）に示すレジストパターン形成から再開する。この再生処理により、Ｓｉ基板３０を廃棄する事無く有効に利用することができる。

フォトレジストパターン４５をエッチングマスクとして、例えばＣＨＦ_３を用いたドライエッチングによる第１のエッチング処理（図１０（Ｓ２０３））をして酸化膜パターン４３を形成し（図７（ｄ））、これを第２のエッチング処理である異方性ドライエッチングにおけるエッチングマスクとする。

フォトレジストパターン４５を除去後（図７（ｅ）、図１０（Ｓ２０４））、酸化膜パターン４３をエッチングマスクとしてエッチングとデポジションとを交互に繰り返す異方性ドライエッチング方法を用いた第２のエッチング処理（図１０（Ｓ２０５））により小径部１４を大径部１５に貫通するまで形成する（図７（ｆ））。この後、酸化膜パターン４３を除去する（図７（ｇ）、図１０（Ｓ２０６））。

酸化膜パターン４３の除去後、Ｓｉ基板３０に形成された検査パターン１７を光学顕微鏡等により観察しノズル孔径の加工誤差の評価をする（図１０（Ｓ２０７））。観察の結果、検査パターン１７の山の最も高い部分（図１の１７ｂ）が周囲の吐出面１２より低く形成されていないと判断する場合、これまでの製造経験から、形成されたノズル孔径は良好に形成されていると判断することができる。この場合の検査パターン１７の状態を解像しているとする。一方、検査パターン１７の山の最も高い部分が周囲の吐出面１２より窪んで低く形成されていると判断する場合、これまでの製造経験から、形成されたノズル孔径は良好に形成されていないと判断することができる。この場合の検査パターン１７の状態を解像していないとする。検査パターン１７の解像度とノズル孔径の加工誤差との関係は、検査レジストパターン１７１の場合と同じ例えば図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。従って、例えばノズル孔径がφ５μｍの場合、図４（ｂ）を用いて、観察したラインアンドスペースの解像度より、加工誤差を評価することができる。

このように、ノズル孔径を直接電子顕微鏡等により測定すると言った煩雑な作業を行うことなく、検査パターン１７の解像度を観察することにより、容易にノズル孔径の加工誤差を評価することができる。よって、ノズルプレートの製造効率を上げ製造コストが低減できる。

尚、検査パターン１７の観察により加工誤差の判定より所望の加工誤差より大きいとされたノズルプレート１或いはＳｉ基板３０は以降の撥液層の形成をしないで製造を終了する（図１０（Ｓ２１１））。

上述での小径部１４の製造工程においては、Ｓｉ基板３０に対し異方性ドライエッチング処理する際のマスクを酸化膜パターンとしているが、酸化膜パターンの代わりにフォトレジストパターンを使用することができる。これは、小径部１４の深さが大径部１５と比較して浅いためである。マスクとしてフォトレジストパターンを使用する場合、上記で説明したノズルプレートの製造工程において、図６、図７の酸化膜４２を不要とし、図７のＳｉ基板３０の大径部１５が形成されていない面に直接フォトレジストパターンを形成すればよい。このフォトレジストパターン（検査レジストパターン）の解像度の観察に基づいて、上記と同じく各ノズルプレートに形成されるノズル孔径の加工誤差を評価することができ、良品の選別をより容易にすることができる。またフォトレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチングを行って形成された検査パターンの解像度の観察に基づいて、上記と同じく各ノズルプレートに形成されたノズル孔径の加工誤差を評価することができ、良品の選別をより容易にすることができる。

上記の酸化膜パターンを形成しない場合でも、ノズル孔径を直接電子顕微鏡等により測定すると言った煩雑な作業を行うことなく、検査レジストパターン、検査パターンの解像度を観察することにより、容易にノズル孔径の加工誤差を評価することができる。よって、ノズルプレートの製造効率を上げ製造コストが低減できる。

次に、撥液層５０に関して説明する。図３に示すノズルプレート１の吐出口１３が存在する吐出面１２に撥液層５０を設ける（図１０（Ｓ２０８））のが好ましい。撥液層５０を設けることで、液体が吐出面１２に馴染むことで吐出口１３からの染み出しや広がりを抑制することができる。具体的には、例えば液体が水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体が油性であれば撥油性を有する材料が用いられる。一般に、ＦＥＰ（四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、フッ素シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布や蒸着等の方法で吐出面１２に成膜されている。膜厚の厚みは、特に限定されるものではないが、概ね０．１μｍから３μｍとするのが好ましい。

尚、撥液層５０は、ノズルプレート１の吐出面１２に直接成膜してもよいし、撥液層５０の密着性を向上させるために中間層を介して成膜することも可能である。

これまで説明したノズルプレート１の製造方法において、大径部１５を先に製造し、後で小径部１４を製造しているが、小径部１４を先に製造し、後で大径部１５を製造するようにしてもよい。

Ｓｉ基板３０を１００枚用意し、各Ｓｉ基板３０にノズルプレート１を１０個形成した。

図６、図９に示すようにしてＳｉ基板３０に大径部１５を製造した。使用したＳｉ基板の厚みは２００μｍ、大径部の直径φ１００μｍ、深さ１９５μｍとした。

次に、図７、図１０に準じて大径部１５が形成されているＳｉ基板３０に小径部１４を形成した。本実施例では、酸化膜を省いて、Ｓｉ基板３０に直接フォトレジストパターンを形成した。

Ｓｉ基板３０にスピンコート法により厚み１μｍのフォトレジスト（東京応化工業 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、フォトレジスト層を形成した。フォトレジスト層をベーキングした後、所定のフォトマスクを密着させて露光した。所定のフォトマスクには、小径部１４と検査パターン１７を形成するためのパターンが設けてある。小径部１４のノズル孔径はφ５μｍとし、検査パターン１７の幅は１μｍ、２μｍ、３μｍの３種類のラインアンドスペースパターンとした。

この後、現像処理によりフォトレジストパターンを形成し、光学顕微鏡を用いて、１００枚全てのＳｉ基板３０のノズルプレート１に対応して形成された検査レジストパターン１７１（図８参照）を観察した。観察の結果、以下の（１）から（３）に分類されることが確認された。
（１）３種類のパターン全てが解像していた。
（２）１μｍのパターンは解像してないが、２μｍ及び３μｍのパターンは解像していた。
（３）１μｍ及び２μｍのパターンは解像していないが、３μｍのパターンは解像していた。

ベーキング後、ＩＣＰ型ＲＩＥ装置を用いて異方性ドライエッチングを行い、小径部１４を形成した。この時の異方性ドライエッチングの加工条件を以下に示す。
（エッチング条件）
使用ガス：ＳＦ_６、Ｃ_４Ｆ_８
ガス流量：ＳＦ_６：６０ｓｃｃｍ、Ｃ_４Ｆ_８：４０ｓｃｃｍ
プロセス圧力：１．３Ｐａ
高周波電力：５００Ｗ
バイアス電力：５０Ｗ
１サイクル時間：５秒
（デポジション条件）
使用ガス：Ｃ_４Ｆ_８
ガス流量：８０ｓｃｃｍ
プロセス圧力：１．３Ｐａ
高周波電力：４００Ｗ
バイアス電力：０Ｗ
１サイクル時間：３秒
上記の条件で、異方性ドライエッチング１サイクル時間は８秒となり、１サイクル当たりのエッチング速度は０．０６μｍとなり、サイドエッチングを抑えた。この条件で９０サイクル（１２分間）Ｓｉ基板のエッチングを行って小径部１４を形成した。

フォトレジストパターンを除去した後、電子顕微鏡を用いて、小径部１４のノズル孔径を測定したところ、上記の検査レジストパターン１７１の（１）から（３）の分類に対して以下となった。
（１）φ５μｍに対する加工誤差が１％以内であることが確認できた。
（２）φ５μｍに対する加工誤差が２％以内であることが確認できた。
（３）φ５μｍに対する加工誤差が５％以内であることが確認できた。

また、ノズルプレートに形成された検査パターン１７を観察したところ、上記の検査レジストパターン１７１の（１）から（３）の分類に対して以下となった。
（１）３種類のパターン全てが解像していた。
（２）１μｍのパターンは解像してないが、２μｍ及び３μｍのパターンは解像していた。
（３）１μｍ及び２μｍのパターンは解像していないが、３μｍのパターンは解像していた。

上記の結果より、Ｓｉ基板上にフォトレジストで形成された検査レジストパターン１７１の観察に基づいて得られる、ノズルプレートに形成されるノズル孔径の加工誤差の値が図４（ｂ）に示す通りであることが確認できた。これより、検査レジストパターン１７１の観察に基づいてノズル孔径の加工誤差の評価を行うことが十分実用的であることが確認できた。また、ノズル孔径の加工誤差の評価は、検査レジストパターン１７１の観察と同様に、ノズルプレートに形成された検査パターン１７を観察することによっても同じ結果が得られることが確認できた。

上記の評価結果と所望の加工誤差とを比較して、良否判定を容易に行うことができ、しいては、ノズルプレートの製造効率を上げ製造コストを低減できる。

ノズルプレートのいくつかのノズル孔及び検査パターンの近傍を吐出面の側から見た様子を示す図である。 液体吐出ヘッドの例であるインクジェット式記録ヘッドの構成例を示す図である。 図２に示すインクジェット式記録ヘッドにおけるノズルプレート１のＹ−Ｙ’、及びボディプレート２のＸ−Ｘ’の位置での断面を模式的に示す図である。 解像度を示すラインアンドスペースの幅に対する形成されたノズル孔の加工誤差との関係を示す図である。 解像度を示すパターンの例を示す図である。 大径部を形成する工程を説明する図である。 小径部を形成する工程を説明する図である。 一枚のＳｉ基板から複数のノズルプレートを製造する様子を示す図である。 大径部を形成する工程を説明するフロー図である。 小径部を形成する工程を説明するフロー図である。

符号の説明

１ ノズルプレート
２ ボディプレート
３ 圧電素子
１１ ノズル孔
１２ 吐出面
１３ 吐出口
１４ 小径部
１５ 大径部
１７ 検査パターン
２１ インク供給口
２２ 共通インク室（溝）
２３ インク供給路（溝）
２４ 圧力室（溝）
３０ Ｓｉ基板
３２、４２ 酸化膜
３４、４４ フォトレジスト層
１１１ ノズル孔レジストパターン
１７１ 検査レジストパターン
３５、４５ フォトレジストパターン
５０ 撥液層
Ｕ インクジェット式記録ヘッド

Claims (3)

1. 液滴吐出ヘッドに用いられ、シリコン基板に液滴を吐出するノズル孔を有するノズルプレートの製造方法において、
   前記シリコン基板に形成されたフォトレジスト層に、前記ノズル孔を形成するノズル孔レジストパターンと、前記ノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差を評価する検査レジストパターンと、を同時に形成することにより、フォトレジストパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、
   前記フォトレジスト層に形成された前記検査レジストパターンの読み取り解像度に基づいて、前記加工誤差を評価する評価工程と、
   前記評価工程で良好と判定した場合、前記フォトレジストパターン形成工程で形成されたフォトレジストパターンをマスクとして前記シリコン基板を異方性ドライエッチングする工程と、を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
2. 液滴吐出ヘッドに用いられ、シリコン基板に液滴を吐出するノズル孔を有するノズルプレートの製造方法において、
   前記シリコン基板に設けられた酸化膜の上に形成されたフォトレジスト層に、前記ノズル孔を形成するノズル孔レジストパターンと、前記ノズル孔の吐出口の直径に対する加工誤差を評価する検査レジストパターンとを同時に形成することにより、フォトレジストパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、
   前記フォトレジスト層に形成された前記検査レジストパターンの読み取り解像度に基づいて、前記加工誤差を評価する評価工程と、
   前記評価工程で良好と判定した場合、前記フォトレジストパターン形成工程で形成されたフォトレジストパターンをマスクとして前記酸化膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
   エッチングされた前記酸化膜をマスクとして前記シリコン基板を異方性ドライエッチングする第２のエッチング工程と、を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
3. 前記検査レジストパターンは、所定の前記加工誤差に対応する幅のラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズルプレートの製造方法。

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