JP2019010785A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 供給路からエネルギー発生素子上に供給する液体の流抵抗が低く、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供すること。【解決手段】 基板の表面側に開口し前記基板の表面側に液体を供給する供給路が形成された基板と、前記基板の表面上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子と電気的に接続された電気配線層と、前記電気配線層と前記液体とを電気的に絶縁する絶縁層と、前記液体を吐出する吐出口を形成する吐出口部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記絶縁層の前記供給路の開口側の端部は、前記供給路の開口の縁から前記エネルギー発生素子が設けられている側に寄った位置にあることを特徴とする液体吐出ヘッド。【選択図】 図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに関する。

インクジェットプリンタ等の記録装置に用いられる液体吐出ヘッドとして、供給路が形成された基板上に流路を有し、流路内の液体にエネルギー発生素子からエネルギーが与えられ、吐出口から液体が吐出される液体吐出ヘッドがある。特許文献１には、供給路である２つの貫通口が形成された基板を有する液体吐出ヘッドが記載されている。２つの貫通口は、個々に独立した独立供給路と、独立供給路に共通した共通供給路とで構成されている。基板上の流路に独立した独立供給路から液体を供給することで、液体の供給性が向上し、液体の吐出方向も安定する。このため、高精度で高速な液体の吐出による記録が可能となる。

ところで、液体吐出ヘッドにおいてさらなる高速記録を行うには、液体の吐出後に、エネルギー発生素子上の流路に液体をより素早く補充（リフィル）することが求められる。このためには、供給路からエネルギー発生素子までの流路の距離を短くするなどし、流抵抗を低下させることが有効である。特許文献２および特許文献３には、供給路の近くで基板を掘り込むことで、供給路の近くで流路の高さを高くした液体吐出ヘッドが記載されている。このような液体吐出ヘッドであれば、供給路からエネルギー発生素子までの流抵抗を下げ、リフィル効率を向上させることができる。

特開２０１１−１６１９１５号公報 特開平１０−０９５１１９号公報 特開平１０−０３４９２８号公報

特許文献２や特許文献３に記載された液体吐出ヘッドは、基板を直接掘り込んでいるので、基板上に形成する配線層などが配置しにくいことがある。また、掘り込んだ基板がエッチング液やインクにさらされる可能性が高くなり、信頼性の点で課題がある。さらに、基板を直接掘り込む場合には、製造上の課題もある。例えば、基板を掘り込んだ後で配線層などを形成することが難しくなるし、そもそも基板の掘り込み深さの制御も困難であり、形状がばらつくことで信頼性が低下することもある。

流抵抗を下げるだけであれば、供給路をエネルギー発生素子に近い位置に配置するということも考えられる。但し、供給路をエネルギー発生素子に近づけることによっても、エネルギー発生素子の近くに配置する配線層に影響が出る。また、エネルギー発生素子を２本の供給路で挟んだり、エネルギー発生素子を供給路と回収流路とで挟んだりする場合にも課題が発生する。これらのような構成においては、供給路間（あるいは供給路と回収流路間）に隔壁が設けられることになるが、供給路をエネルギー発生素子側に近づけることで、隔壁の厚みが薄くなる。従って、隔壁の機械的強度が低下し、液体吐出ヘッドに振動や衝撃が加わった際に破損しやすくなる、或いは基板の製造工程で歩留りが低下するというように、液体吐出ヘッドの信頼性が低下してしまうことがある。

従って本発明は、供給路からエネルギー発生素子上に供給する液体の流抵抗が低く、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、基板の表面側に開口し前記基板の表面側に液体を供給する供給路が形成された基板と、前記基板の表面上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子と電気的に接続された電気配線層と、前記電気配線層と前記液体とを電気的に絶縁する絶縁層と、前記液体を吐出する吐出口を形成する吐出口部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記絶縁層の前記供給路の開口側の端部は、前記供給路の開口の縁から前記エネルギー発生素子が設けられている側に寄った位置にあることを特徴とする液体吐出ヘッドである。

本発明によれば、供給路からエネルギー発生素子上に供給する液体の流抵抗が低く、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。

液体吐出ヘッドの上面および断面を示す図。 液体吐出ヘッドの断面を示す図。 液体吐出ヘッドの上面および断面を示す図。 液体吐出ヘッドの上面および断面を示す図。 液体吐出ヘッドの上面および断面を示す図。 液体吐出ヘッドの上面および断面を示す図。 液体吐出ヘッドの製造方法を示す図。 液体吐出ヘッドの断面にバリが発生した様子を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。なお、以下に述べる実施形態では本発明を十分に説明するため具体的記述を行う場合もあるが、これらは技術的に好ましい一例を示しており、特に本発明の範囲を限定しているものではない。

液体吐出ヘッドは、インクジェットプリンタ等の記録装置が有する部材である。記録装置には、他に液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納部や、記録を行う記録媒体の搬送機構などが設けられている。

図１に、本発明の液体吐出ヘッドの平面図と断面図を示す。液体吐出ヘッドは、基板１を有している。基板１は例えばシリコンで形成されている。基板１には、基板１の表面１ａと裏面１ｂとを貫通する供給路が形成されている。図１では、供給路は第１の供給路２と第２の供給路３の２つで構成されている。供給路は、基板１の裏面側および表面側に開口しており、基板１の裏面側から表面側に液体を供給する。基板１の表面上には、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子４と、エネルギー発生素子４と電気的に接続された電気配線層（不図示）と、電気配線層と液体とを電気的に絶縁する絶縁層５とが設けられている。エネルギー発生素子４としては、例えばＴａＳｉＮが挙げられる。電気配線層としては、例えばＡｌが挙げられる。絶縁層としては、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ、ＳｉＯ_２）が挙げられる。絶縁層５は開口９を有し、開口９の内部に供給路（第２の供給路３）が開口している。また、基板１の表面上には、液体を吐出する吐出口６を形成する吐出口部材７が設けられている。図１では、吐出口部材７は吐出口形成部７ａと流路形成部７ｂの２層で形成されている。吐出口部材７は、例えば樹脂（エポキシ樹脂など）やシリコン、金属などで形成される。吐出口部材７と基板１の表面とで囲まれた領域が液体の流路８となっている。流路８のうち、エネルギー発生素子４を内包している部分は圧力室ともよばれる。圧力室内においてエネルギー発生素子４からエネルギーを与えられた液体は、吐出口６から吐出される。

上述したように、供給路は、第１の供給路２と第２の供給路３で構成されている。１つの第１の供給路２に対して、個々に独立した複数の第２の供給路３が設けられている。このため、第１の供給路２を共通供給路、第２の供給路３を独立供給路とよぶこともできる。尚、ここでは供給路が第１の供給路２と第２の供給路３との２つの供給路で構成されているが、供給路は１つであってもよい。即ち、例えば基板１を貫通する垂直な供給路が１本形成されている形態であってもよい。

図２に、図１の点線で囲んだ部分、即ち第２の供給路３の、基板表面側における開口の付近の拡大図を示す。図２では、第２の供給路３の側壁は、波をうったような形状で示している。これは第２の供給路３をボッシュプロセスで形成した場合に発生しやすい形状である。基板１の表面側には酸化膜１６が形成されており、その上に、絶縁層５がある。絶縁層５は、複数の絶縁層が積層されて形成された層であり、例えばプラズマＣＶＤで形成することができる。複数の絶縁層５の間には、電気配線層１０が設けられている。電気配線層１０も複数の電気配線層が積層されて形成されており、これらの電気配線層同士はプラグ１１でつながれている。プラグ１１としては例えばタングステンプラグが挙げられる。プラグ１１が存在していない部分には、絶縁層５が設けられている。これにより、複数の電気配線層１０のそれぞれは、プラグ１１が存在していない部分で、絶縁層５によって部分的に電気的に絶縁されている。電気配線層１０はエネルギー発生素子４と電気的に接続されており、エネルギー発生素子４に電気を供給する。

ところで、上述したように、液体吐出ヘッドにおいてさらなる高速記録を行うには、液体の吐出後にエネルギー発生素子上に液体をより素早く補充（リフィル）することが求められる。よって、図１および図２で説明したような形態においては、リフィルに必要な流路の距離をなるべく短くするために、より流抵抗が小さい第２の供給路（独立供給路）３をエネルギー発生素子４に近づけることが考えられる。単純には、第１の供給路２はそのままで第２の供給路３のみをエネルギー発生素子４に近づける。しかし、このようにしてしまうと、図８に示すように、第１の供給路２と第２の供給路３との接続部分がクランク形状となる。特にリアクティブイオンエッチングでクランク形状に第１の供給路２と第２の供給路３とを形成した場合に、クランクになっている部分にバリ１５が発生することがある。このように、接続部分を精度よく形成することが難しい。

このため、本発明では、第１の供給路２と第２の供給路３の位置関係ではなく、基板の表面上に形成された絶縁層に着目し、第２の供給路３の近くで絶縁層を掘り込むなどして絶縁層の端部を供給路の開口から遠ざけることで、リフィル効率を高める。具体的には、図１、図２に示すように、絶縁層５の供給路３の開口側の端部５ａを、供給路３の開口の縁３ａからエネルギー発生素子４が設けられている側に寄った位置とする。このようにすることで、絶縁層５が存在していない領域が増える分、液体の流抵抗が下がって液体が流れやすくなる。よって、リフィル効率を高くすることができる。

図１に示すように、液体吐出ヘッドを基板１の表面１ａと対向する位置からみたときに、絶縁層５の開口を形成する端部５ａは開口を形成しており、絶縁層の開口は供給路３の開口の縁３ａを囲んでいる。このとき、絶縁層５の開口の中心と供給路３の開口の中心とは、一致していないことが好ましい。また、絶縁層５の供給路の開口側の端部５ａは、絶縁層５が供給路３の開口からみてエネルギー発生素子４がない側にも存在していてもよい。この場合、絶縁層５の端部５ａの後退位置（供給路３の開口の縁３ａを起点として絶縁層５の端部５ａの位置）は、エネルギー発生素子４がある側よりも、エネルギー発生素子４がない側の方が、供給路３の開口の縁３ａから近いことが好ましい。リフィルを考えた場合、エネルギー発生素子４がある側の絶縁層５の端部５ａの位置がより重要である。このため、こちら側の端部５ａをより後退させればよく、エネルギー発生素子４がない側において絶縁層５の端部５ａを後退させすぎて電気配線層の配置に影響を与えることを抑制するためである。

液体の流抵抗を下げるのであれば、基板１の表面１ａを掘り込み、基板１の高さを供給路の開口に近い位置で下げることが考えられる。即ち、基板１の表面１ａに直接段差を形成することになる。しかし、本発明のように、絶縁層５の端部５ａを供給路の開口から後退させることで段差を形成する方が好ましい。これは、基板１を掘り込むことによる配線層の配置などへの影響を抑制するためである。また、掘り込んだ基板がエッチング液やインクにさらされることを抑制するためである。さらに、絶縁層の高さがそのまま段差の高さ（開口９の高さ）となり、段差の高さを精度よくすることができる。特に、基板１と絶縁層５とが異種材料である場合、両者はエッチングの際のエッチングレートが異なる。基板１がシリコンで形成され、絶縁層５が窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素などで形成され、エッチングをリアクティブイオンエッチングで行う場合、基板１のエッチングレートは絶縁層５のエッチングレートよりも十分に低い。従って、基板１を絶縁層５のエッチングの際のエッチングストップ層として機能させることができる。これによっても、段差の高さ（絶縁層５の開口９の高さ）や形状を良好に制御することができる。

電気配線層は、複数の電気配線層が積層されて構成された層であることが好ましい。このようにすることで、絶縁層の高さが高くなり、絶縁層の端部を供給路の開口から後退させたときのリフィル効率をより高めることができる。具体的には、絶縁層の厚みは４μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは６μｍ以上である。絶縁層の厚みとは、絶縁層が複数の層で形成されている場合、合計の厚みである。また、間に電気配線層がある場合、電気配線層の分も含めた厚みとなる。絶縁層の厚みをこのように設定することで、絶縁層５の開口９の高さを高くし、液体の流抵抗を下げることができる。絶縁層の厚みの上限は特にないが、液体吐出ヘッドの全体的な設計を考慮すると、２０μｍ以下であることが好ましい。

図３に、第２の供給路３の開口縁３ａと、絶縁層５の端部５ａ（開口９）との位置関係を示す。Ｌ１は、第２の供給路３の開口縁３ａからエネルギー発生素子４の中心までの距離である。Ｌ２は、第２の供給路３の開口縁３ａから絶縁層５の端部５ａまでの距離である。尚、これらの距離とは、液体吐出ヘッドを基板の表面と対向する位置からみたときの最短距離である。エネルギー発生素子の中心とはエネルギー発生素子の重心の位置である。絶縁層５の端部５ａは、端部５ａがテーパー形状などである場合、テーパー面のエネルギー発生素子４側に最も近い位置（図３だとテーパー面のうち絶縁層５の上面と交わる位置）である。このとき、Ｌ２／Ｌ１は０．２以上とすることが好ましい。Ｌ２／Ｌ１を０．２以上とすることで、液体の流抵抗を良好に下げ、リフィル効率を高めることができる。Ｌ２／Ｌ１は、より好ましくは０．３以上とする。また、Ｌ１は３０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、Ｌ２は１０μｍ以上１２０μｍ以下とすることが好ましい。

一方、図３に示すＤ１は流路８の高さであり、Ｄ２は絶縁層の厚みである。これらは、基板の表面から垂直方向の距離である。Ｄ２／Ｄ１は０．２以上とすることが好ましい。Ｄ２／Ｄ１を０．２以上とすることでも、液体の流抵抗を良好に下げ、リフィル効率を高めることができる。Ｄ２／Ｄ１は、より好ましくは０．５以上、さらに好ましくは１．０以上とする。また、Ｄ１は３μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、Ｄ２は４μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

尚、ここでは絶縁層を後退させた部分においては絶縁層が残っていない例を示したが、端部５ａと第の供給路３の開口縁３ａとの間に厚さの薄い絶縁層が残っていてもよい。但し、この部分には絶縁層が存在していないことが好ましい。

絶縁層５をエッチングして開口９を形成する方法としては、リアクティブイオンエッチングを用いることが好ましい。特に絶縁層５が多層で構成されている場合、リアクティブイオンエッチングを用いることが好ましい。この場合、例えばまず絶縁層５上にポジ型レジストを塗布し、これを露光、加熱、および現像することによってパターニングし、マスクを形成する。この加熱は９０℃以上１２０℃以下で行うことが好ましい。この条件によって、マスクの開口のテーパーを９０度以上とすることができる。このようなマスクを用いてリアクティブイオンエッチングを行うと、絶縁層５の端部５ａの角度を９０度未満とし、端部５ａを基板１の表面１ａに対して傾斜した傾斜面とすることができる。傾斜面とすることで、エネルギー発生素子４に向かう液体の流れを良好なものとすることができる。絶縁層５の端部５ａである傾斜面と基板１の表面１ａとがなす角度（端部５ａの絶縁層がある側の角度）は、４５度以上、９０度未満とすることが好ましい。９０度未満とすることで、端部５ａの形状は基板１の表面１ａに対して傾斜した傾斜面となる。一方、４５度を下回る角度となると、端部５ａが横方向に広がりすぎるので配線等に影響が出る可能性がある。また、テーパー角度を４５度以上に高くすることで、その分、端部５ａをよりエネルギー発生素子４側に位置させた方が、リフィル効率の点で好ましい。

上述したテーパー形状のマスクを用いて絶縁層５をエッチングする場合、エッチングに使用するガスとして、例えばＣ_４Ｆ_８ガスとＣＦ_４ガスおよびＡｒガスの混合ガスを用いることができる。特にはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）装置を用いたリアクティブイオンエッチングにより、流路を形成することが好ましい。但し、他の方式のプラズマソースを有するリアクティブイオンエッチング装置を用いても構わない。例えば、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）装置、ＮＬＤ（磁気中性線放電）プラズマ装置を用いることもできる。

エッチングの条件の一例として、例えばガス圧力を０．１Ｐａから５Ｐａ、ガス流量を１０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲で制御し、コイルパワーを１０００Ｗから２０００Ｗの範囲、プラテンパワーを３００Ｗから５００Ｗの範囲で制御する。この範囲とすることで、エッチングの垂直性が高まる。本発明で絶縁層５の端部５ａをテーパー形状にするには、エッチング条件を制御する方法も挙げられる。例えば、制御のパラメータとして、エッチングガスであるＣ_４Ｆ_８ガスの流量を上げる、もしくはプラテンパワーを下げる方法が挙げられる。具体的には、Ｃ_４Ｆ_８ガスの流量を５ｓｃｃｍから３０ｓｃｃｍの範囲、プラテンパワーを５０Ｗから３００Ｗの範囲で制御することで、よりテーパー形状のエッチングが可能になる。

本発明の液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子を挟むように、エネルギー発生素子の両側に供給路を設ける構成であってもよい。このような液体吐出ヘッドを、図４に示す。図４に示す液体吐出ヘッドでは、エネルギー発生素子４の両側に第２の供給路３が開口している。そして絶縁層５の第２の供給路３の開口側の端部は、エネルギー発生素子４の両側において、第２の供給路３の開口の縁からエネルギー発生素子４が設けられている側に寄った位置にある。

また、本発明の液体吐出ヘッドは、図５に示すように、供給路のエネルギー発生素子４が設けられている側と反対側において、絶縁層５が供給路の開口上にせり出している構成でもよい。図５に示す形態において、基板の表面と対向する位置からみると、第２の供給路３の開口の一部が、絶縁層５の開口９よりもエネルギー発生素子４が設けられている側と反対側に開口している。このような形態であれば、第２の供給路３からエネルギー発生素子４に向かう液体の流れがよりスムーズになるため、好ましい。このような構成は、図６に示すように、エネルギー発生素子４を挟む両側の第２の供給路３において適用することもできる。この場合、エネルギー発生素子４の両側の第２の供給路３において、絶縁層５の第２の供給路３の開口側の端部を、供給路３の開口の縁からエネルギー発生素子４が設けられている側に寄った位置にすることが好ましい。エネルギー発生素子４の両側に供給路を設けることで、供給路の１つを液体の排出路として使用し、液体を流路（圧力室）８の内と外とで循環させることができる。また、図６に示すような絶縁層５のせり出しにより、循環の際の液体の流れをよりスムーズにすることができ、排出路側においては液体の逆流を抑制することができる。絶縁層５の第２の供給路３の開口上にせり出している部分の長さは０．１μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは０．５μｍ以上、１．５μｍ以下である。

次に、液体吐出ヘッドの製造方法について、図７を用いて説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、表面側にエネルギー発生素子４と絶縁層５と電気配線層（不図示）とを有する基板１を用意する。絶縁層５は多層の絶縁層で構成されており、絶縁層間に電気配線層が設けられている。

次に、図７（ｂ）に示すように、基板１の裏面側にエッチングマスク１２を設け、リアクティブイオンエッチングによって第１の供給路２を形成する。エッチングマスク１２は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化ケイ素Ｎ、感光性樹脂等で形成することが好ましい。

次に、エッチングマスク１２を除去し、図７（ｃ）に示すように、基板１の表面側にエッチングマスク１３を設ける。エッチングマスク１３を形成する材料としては、エッチングマスク１２と同様の材料が挙げられる。エッチングマスク１３の開口部分の断面形状はテーパー形状であることが好ましい。パターニング工程の中の露光条件、ＰＥＢ／現像条件、プリベーク条件を最適化することで、テーパー形状を形成することができる。

次に、図７（ｄ）に示すように、リアクティブイオンエッチングによって絶縁層５をエッチングし、絶縁層５に開口９を形成する。図７（ｄ）は、エッチングマスク１３を除去した後の様子である。

次に、図７（ｅ）に示すように、基板１の表面側にエッチングマスク１４を形成する。エッチングマスク１４を形成する材料も、エッチングマスク１２と同様の材料が挙げられる。そして基板１をエッチングし、第２の供給路３を形成する。第２の供給路３を形成する位置は、開口９の内側とする。そして少なくともエネルギー発生素子４が設けられている側においては、第２の供給路３が開口９の内側に、開口９から距離をあけた位置に形成する。このため、エッチングマスク１４を開口９の内側まで配置した状態でエッチングを行い、第２の供給路３を形成する。このようにすることで、絶縁層の供給路の開口側の端部を、供給路の開口の縁からエネルギー発生素子が設けられている側に寄った位置にすることができる。

その後、エッチングマスク１４を除去し、図７（ｆ）で示すように、流路８、吐出口６を形成する吐出口部材７を設ける。例えば、ドライフィルムを複数用い、吐出口部材７を形成することができる。ドライフィルムとしては、ポリエチレンテレフタラート（以下ＰＥＴと称する）フィルムや、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルムなどが挙げられる。ドライフィルムを基板１に貼り付けた後、ドライフィルムの支持部材を剥離する。このため、ドライフィルムと支持部材との間に離型処理を施しておくことが好ましい。

以上のようにして、本発明の液体吐出ヘッドを製造することができる。

以下、実施例を用い、本発明をより具体的に説明する。

＜実施例１＞
液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、表面側にＴａＳｉＮからなるエネルギー発生素子４と、酸化ケイ素からなる絶縁層５と、Ａｌからなる電気配線層（不図示）とを有する基板１を用意した。基板１はシリコンの単結晶基板である。絶縁層５は多層で、１０μｍの厚みとした。絶縁層５の内部には４層の電気配線層が設けられており、タングステンプラグで接続されている。

次に、図７（ｂ）に示すように、表面と逆側の裏面にエッチングマスク１２を設け、リアクティブイオンエッチングによって第１の供給路２を形成した。エッチングマスク１２は酸化ケイ素で形成した。第１の供給路２の深さは５００μｍとし、エッチングステップにＳＦ_６ガス、コーティングステップにＣ_４Ｆ_８ガスを使用し、ガス圧力１０Ｐａ、ガス流量を５００ｓｃｃｍとした。また、エッチング時間を２０秒、コーティング時間を５秒とし、エッチング時間のうち１０秒間をプラテンパワー１５０Ｗ印可した。その際のエッチング条件としては、エッチングステップにＳＦ_６ガス、コーティングステップにＣ_４Ｆ_８ガスを使用し、ガス圧力１０Ｐａ、ガス流量を５００ｓｃｃｍとした。さらに、エッチング時間を２０秒、コーティング時間を５秒とし、エッチング時間のうち１０秒間をプラテンパワー１５０Ｗ印可した。尚、これは、リアクティブイオンエッチングのうちボッシュプロセスとよばれるエッチング手法である。

次に、エッチングマスク１２を除去し、図７（ｃ）に示すように、基板１の表面側にエッチングマスク１３を設けた。エッチングマスク１３の形成は、まずノボラック系のポジ型レジストを厚さ２０μｍで塗布し、１５０℃でプリベークした。次に、露光時のフォーカスをレジストトップから５μｍ上にして若干デフォーカスにし、露光及び現像することで形成した。エッチングマスク１３の開口は、１００°の鈍角のテーパー角度を有していた。

次に、エッチングマスク１３を除去し、図７（ｄ）に示すように、リアクティブイオンエッチングによって絶縁層５をエッチングし、絶縁層５に開口９を形成した。リアクティブイオンエッチングは、Ｃ_４Ｆ_８ガスとＣＦ_４ガスおよびＡｒガスの混合ガスを用いて、Ｃ_４Ｆ_８ガスの流量を１０ｓｃｃｍ、プラテンパワーを１００Ｗで実施した。エッチングの際、シリコンで形成された基板１がエッチングストップ層になる。即ち、絶縁層のエッチングが進むとエッチング領域（エッチングガス）が基板１に到達する。絶縁層５と基板１との選択比が１００以上あるため、エッチングが基板１に到達してからエッチングを停止する。このようにして、基板１をエッチングストップ層として用いる。尚、絶縁層を１０μｍエッチング後、オーバーエッチングを２０％実施した場合、基板１が０．０２μｍ削れる計算となる。よって、絶縁層５の高さがほぼそのまま開口９の高さとなった。

次に、図７（ｅ）に示すように、エッチングマスク１４を形成した。エッチングマスク１４は、ノボラック系のポジ型レジストを用い、２０μｍの膜厚で形成し、フォトリソグラフィーによってパターニングした。開口位置は開口９の内側になるように形成した。続いて基板１をリアクティブイオンエッチングでエッチングを行い、第２の供給路３を形成した。

その後、エッチングマスク１４を除去し、図７（ｆ）で示すように、流路８および吐出口６を形成する吐出口部材７を、エポキシ樹脂を含むドライフィルムを基板１に貼り付けることで形成した。

以上のようにして、本発明の液体吐出ヘッドを製造した。実施例１の液体吐出ヘッドは、生産性が高いものであった。また、液体の流抵抗が低く、信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。

＜実施例２＞
図６に示す液体吐出ヘッドを製造した。実施例１と異なる点を中心に説明する。

実施例１と同様に開口９を形成した後、第２の供給路３を形成するためのエッチングマスクを配置し、第２の供給路３をボッシュプロセスにより形成した。このボッシュプロセスによるエッチング条件を、第２の供給路３を開口９よりも外側に広くするために、初期のエッチングステップにより外側に広がる条件を用いた。具体的には、エッチングステップにＳＦ_６ガス、コーティングステップにＣ_４Ｆ_８ガスを使用し、ガス圧力１０Ｐａ、ガス流量を５００ｓｃｃｍとした。また、エッチング時間を２０秒、コーティング時間を５秒とし、エッチング時間のうち１０秒間をプラテンパワー１５０Ｗ印可した。これは、ボッシュプロセスにおいて、コーティングステップにより形成される保護膜よりもエッチングする量を多くし、第２の供給路３の開口を大きくするためである。このボッシュプロセスで第２の供給路３を形成する場合、絶縁層５とのエッチング選択比が高く取れる。このため、絶縁層５がほぼエッチングされずに基板１がエッチングされるため、絶縁層５のせり出し部分を形成しやすくなる。

以上のようにして、実施例２の液体吐出ヘッドを製造した。実施例２の液体吐出ヘッドは、生産性が高いものであった。また、液体の流抵抗が低く、実施例１と比較してより液体が流れやすく、信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。

Claims (20)

1. 基板の表面側に開口し前記基板の表面側に液体を供給する供給路が形成された基板と、
   前記基板の表面上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子と電気的に接続された電気配線層と、前記電気配線層と前記液体とを電気的に絶縁する絶縁層と、前記液体を吐出する吐出口を形成する吐出口部材と、
   を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記絶縁層の前記供給路の開口側の端部は、前記供給路の開口の縁から前記エネルギー発生素子が設けられている側に寄った位置にあることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記絶縁層の端部は、前記基板の表面に対して傾斜した傾斜面である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記傾斜面と前記基板の表面とがなす角度は、４５度以上、９０度未満である請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記電気配線層は、複数の電気配線層が積層された層である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記絶縁層は、前記複数の電気配線層を、部分的に電気的に絶縁している請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記絶縁層の厚みは４μｍ以上である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記絶縁層は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素の少なくともいずれかである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記液体吐出ヘッドを前記基板の表面と対向する位置からみたとき、前記絶縁層は前記端部で開口を形成しており、前記絶縁層の開口と前記供給路の開口とは中心が一致していない請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記供給路の開口の縁から前記エネルギー発生素子の中心までの距離をＬ１、前記供給路の開口の縁から前記絶縁層の前記供給路の開口側の端部までの距離をＬ２としたとき、Ｌ２／Ｌ１は０．２以上である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記Ｌ２／Ｌ１は０．３以上である請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記吐出口部材と前記基板の表面との間には前記液体の流路があり、前記流路の高さをＤ１、前記絶縁層の厚みをＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１は０．２以上である請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記Ｄ２／Ｄ１は０．５以上である請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記Ｄ２／Ｄ１は１．０以上である請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記供給路の前記エネルギー発生素子が設けられている側と反対側において、前記絶縁層が前記供給路の開口上にせり出している請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記絶縁層の前記供給路の開口上にせり出している部分の長さは、０．１μｍ以上、３．０μｍ以下である請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドの供給する液体を収納する液体収納部とを有することを特徴とする記録装置。
17. 基板の表面側に開口し前記基板の表面側に液体を供給する供給路が形成された基板と、前記基板の表面上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子と電気的に接続された電気配線層と、前記電気配線層と前記液体とを電気的に絶縁する絶縁層と、前記液体を吐出する吐出口を形成する吐出口部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記絶縁層の前記供給路の開口側の端部は、前記供給路の開口の縁から前記エネルギー発生素子が設けられている側に寄った位置にあり、
    表面側にエネルギー発生素子と絶縁層と電気配線層とを有する基板を用意する工程と、
    前記絶縁層をエッチングして前記絶縁層に開口を形成する工程と、
    前記絶縁層の開口から前記基板に前記供給路を形成する工程と、
    前記基板の表面上に前記吐出口部材を形成する工程と、を有し、
    前記絶縁層をエッチングして前記絶縁層に開口を形成する工程では、前記基板を前記絶縁層のエッチングのエッチングストップ層とすることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
18. 前記基板はシリコンで形成されており、前記絶縁層は窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素の少なくともいずれかで形成されている請求項１７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
19. 前記絶縁層のエッチングはリアクティブイオンエッチングである請求項１７または１８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
20. 前記絶縁層の端部は、前記基板の表面に対して傾斜した傾斜面である請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
    

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