JP2019147301A

JP2019147301A - 液体吐出用基板の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2019147301A
Application number: JP2018033373A
Authority: JP
Inventors: 貴之上村; Takayuki Kamimura; 坂井　稔康; Toshiyasu Sakai; 稔康坂井; 雅隆加藤; Masataka Kato; 広志樋口; Hiroshi Higuchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: JP7066449B2

Abstract

【課題】配線層を液体流路上部に配置した構造における配線層の機械強度を向上した液体吐出用基板を提供する。【解決手段】配線層を液体流路上部に配置した構造を有する液体吐出用基板の製造方法において、配線層下のシリコン基板を反応性イオンエッチングにより加工して液体流路となる溝を形成する工程を有し、その際、エッチングレートのマスクパターン寸法依存性を利用して、溝内にシリコンを残し、配線層の機械強度を向上させる。【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに用いる基板（以下、「液体吐出用基板」という）の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

液体吐出用基板に液体流路を形成する手段として、ドリル、レーザー、サンドブラストなどの手法や、結晶異方性エッチング、エッチングガスを用いるドライエッチングなどのエッチング手法が提案されている。これらの中で、エッチングガスを用いるドライエッチングにより液体流路を形成する方法では、基板平面に対してほぼ垂直な形状の液体流路を形成できる。このようなドライエッチングによる液体流路の形成方法は、結晶異方性エッチングによって液体流路を形成する場合に対して、チップサイズを小さくすることが可能となる。

液体吐出用基板の一例として、液体流路上部に配線層を配置する構成が、特許文献１に記載されている。この配線層は、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子である発熱抵抗層と、これに電力を供給するためのアルミニウム系の配線と、これらを被覆する例えば窒化珪素などの絶縁性を有する保護層により構成されている。

ところで、ドライエッチング手法の一つに反応性イオンエッチングがある。反応性イオンエッチングとは、一般的に反応ガスを処理室内に導入してプラズマ化し、プラズマ化された反応ガスを用いて基板の処理面をエッチングすることで所定の形状を形成する手法である。具体的には、まず処理室内の下部電極に、例えば静電チャックにより基板を固定し、下部電極との間に高周波電源が接続された上部電極の微小孔から反応ガスを供給する。続いて供給された反応ガスは上部電極と下部電極の間でプラズマ化し、基板をエッチングして所定の形状を形成する方法である。

特開２００１−７１５０２号公報

液体吐出用基板の製造において、低コスト化の観点から配線を効率的に配置することでチップサイズを小さくし、１枚のウエハから製造できるチップの個数を増やすことが求められる。また、印字速度の高速化の観点より、基板の液体流路を広げることでインクの流抵抗を下げることが求められる。これらを行う場合、特許文献１に記載の構造のように、液体流路上部に配線を配置する構成が考えられる。
しかし、このような構成を採る場合、液体流路を広げると、配線を含む層が庇構造となり機械強度不足による配線の割れ、歪みが問題となる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、液体流路上部に配線層を配置した構造における配線層の機械強度が向上した液体吐出用基板および液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体吐出用基板の製造方法は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に設けられ、液体吐出用の圧力発生素子および該圧力発生素子に電力を供給する配線を含む配線層と、前記配線層下の前記シリコン基板を加工して設けられた溝を含む第１の液体流路と、前記第１の流路と連通し、前記配線層を貫通する第２の液体流路と、を有する液体吐出用基板を製造する方法であって、前記シリコン基板上に前記配線層を設ける工程と、前記シリコン基板の前記配線層を設けた側と反対側の面よりマスクを介して反応性イオンエッチングを行って前記第１の液体流路を形成する工程と、前記配線層に、前記第１の液体流路に連通する前記第２の液体流路を形成する工程と、を含み、前記マスクが、前記配線層の前記第２の液体流路を形成する領域に対応する領域を含み、第１の方向に延在する開口パターンＡを含む第１の開口パターン領域と、前記開口パターンＡに結合し、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に延在する開口パターンＢを含む第２の開口パターン領域と、を含み、前記開口パターンＢが、前記開口パターンＡの最小の開口幅より狭い開口幅の部分を前記第２の方向の延在方向側の端部に有し、前記マスクを介して反応性イオンエッチングを行う際、前記開口パターンＢに対応して形成される溝の底部に前記シリコン基板のシリコンを残すことを特徴とする液体吐出用基板の製造方法である。

本発明の製造方法によれば、配線層を液体流路上部に配置した構造における配線層の機械強度が向上した液体吐出用基板および液体吐出ヘッドを提供できる。

関連技術における液体吐出ヘッドの一例の構造を説明するための模式図である。関連技術における液体吐出ヘッドの他の例の構造（第１の液体流路の上部領域に配線層を配置した構造）を説明するための断面模式図である。本発明における液体吐出用基板の一例の構造を説明するための断面模式図である。本発明における液体吐出用基板の一例の第１の液体流路の寸法図である。本発明における液体吐出用基板の他の例を説明するための断面模式図である。本発明における液体吐出用基板の配線層における第２の液体流路の形成例を示す平面模式図である。本発明における液体吐出用基板の他の例を説明するための断面模式図である。本発明に係る液体吐出用基板の製造方法の一例を説明するための工程図（工程順に従った断面模式図）である。

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用基板について説明する。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。

図１（ａ）及び（ｂ）に、関連技術における液体吐出ヘッドの一例を示す。図１（ａ）は液体吐出ヘッドを液体の吐出面側から見た平面模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面模式図である。

この液体吐出ヘッドにおいて、シリコン基板３に形成される第１の液体流路４と、配線層１に形成される第２の液体流路１３と、圧力発生室５が連通している。第１の液体流路４と第２の液体流路１３を通して圧力発生室５に液体が供給され、圧力発生素子２を駆動させることで、ノズルプレート部材２０の吐出口６から液体を吐出する構成をとっている。配線層１は、圧力発生素子２を駆動させるための電力を供給する配線を含んでいる。

液体吐出用基板の製造においては、低コスト化の観点から、配線を効率的に配置することでチップサイズを小さくしウエハからチップを取る個数を増やすことが求められる。また、印字速度の高速化の観点より、第１の液体流路４を広げることでインクの流抵抗を下げることが求められる。これらに対応するためには、図２（図１（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面に対応する断面模式図）に示すように、第１の液体流路４の上部（圧力発生室５との境界部）に配線を含む層（配線層１）を延在させて配置することが考えられる。この場合、第１の液体流路４の上部領域７に配置した配線層１が庇構造となる。このような構造においては、第１の液体流路４を加工した後の製造プロセスにおける物理的衝撃（搬送動作、超音波処理、薬液洗浄等）により、配線の割れ、歪み等が発生し、歩留の低下を招いてしまう。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に、第１の液体流路４の上部領域７に配線層１を配置しながら配線層１の機械強度を保つことができる、本発明の実施形態に係る液体吐出用基板の一例を示す。図３（ａ）は図１（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面に対応する断面模式図を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面模式図である。図３（ｃ）は図３（ａ）ｂ−ｂ’線に沿った断面模式図である。図３（ｄ）は図３（ａ）ｃ−ｃ’線に沿った平面模式図である。

第１の液体流路４の加工は、シリコン基板の、配線層１とは反対側の面より、マスクを介して反応性イオンエッチングで行う。反応性イオンエッチングによりシリコン基板に形成された溝が第１の液体流路となる。

第１の液体流路４を形成するためのエッチングマスクのパターンを、図３（ｄ）に示す形状に対応するように凹凸形状の開口を含むパターンにする。このマスクパターンを図８（ｃ）に示す。マスク１０は、第１の液体流路と連通する溝に対応する開口パターンＡを含む第１の開口パターン領域と、配線層の下の液体流路となる溝に対応する開口パターンＢを含む第２の開口パターン領域を有する。

このマスクパターンは、第２の流路１３が形成される領域に対応する領域を含むように第１の方向に延在する帯状開口パターンＡ（図中において紙面の縦方向に延在する矩形パターン）３１を含む。また、この帯状開口パターンＡに結合して（第１の方向に交差する第２の方向に）延在する複数の短冊状開口パターンＢ（図中において紙面の横方向に延在する矩形パターン）３２を含む。ここでは、第２の方向は第１の方向に直交している。この開口パターンＢは第１の方向に沿って一定の間隔で配列され、凹凸形状のパターン領域を形成している。その際、各開口パターンＢ（凹凸形状のパターン領域の凹部に相当）は、圧力発生素子又は／及び第２の液体流路を形成する領域に個別に対応するように、パターン端部を向けて配置されていることが好ましい。本例では、開口パターンＢが、第１の方向に直交する第２の方向に延在しているが、開口パターンＢの延在方向（第２の方向）は、第１の方向に交差していればよい。より具体的には、第１の方向に直交する方向に対してなす角が例えば４５度以内であることが好ましく、３０度以内であることがより好ましい。また、１０度以内であることがさらに好ましく、５度以内が特に好ましい。

このようにすることで、反応性イオンエッチングにおいて、エッチングパターンの密集部でエッチングレートが遅くなり、粗の部分ではエッチングレートが高くなるマイクロローディング効果を得ることができる。この効果により、第１の液体流路４となる溝を形成するエッチング加工時において、開口パターンＢに対応する溝９の壁際におけるエッチングレートが、帯状開口パターンＡに対応する幅広で直線形状の溝の形成におけるエッチングレートに対して遅くなる。これに応じて、第１の液体流路４の断面形状は、エッチング開始部の図３（ｄ）の形状に対して、エッチング深さが深くなるにつれて、図３（ｃ）の断面形状、続いて図３（ｂ）の断面形状のように開口部が狭まっていく。その結果、第１の液体流路４の直上（上部領域７）にある配線層部分の下部（凹部に対応する溝９の底部）に、図３（ａ）に示すように配線層下部シリコン８としてシリコン基板の一部であるシリコンを残すことができる。

図４（ａ）及び（ｂ）に液体吐出用基板の第１の液体流路の寸法図を示す。図４（ａ）は、液体吐出用基板の配線層がある側とは反対側（シリコン基板の裏面側）の平面模式図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のａ−ａ’線の断面模式図であり、図３（ａ）に相当する。

図４（ｂ）に示す、第１の液体流路４を構成する凹部（開口パターンＢ）に対応する溝９内に残すシリコンの厚みＦは１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましい。このような厚みの配線層下部シリコン８が凹部（溝）内に配置されることにより、液体流路４の上部領域７（直上領域）の配線層部分の機械強度を向上させることが可能となる。この配線層下部シリコン８は、厚みＦを４００μｍ以下に形成でき、３００μｍ以下に形成することが好ましい。

図３（ａ）において、配線層下部シリコン８は、第１の液体流路の上部領域７にある配線層部分の第１の液体流路側全面に存在している。本実施形態による液体吐出用基板は、このように全面に配線層下部シリコン８が存在することに限定されるものではなく、所望の強度が得られる範囲内で一部に存在しない部分、例えば第２の液体流路付近に存在しない部分があってもよい。

図８（ｃ）に示した寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのマスクを用いて図４（ａ）及び（ｂ）に示した寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの第１の液体流路の寸法関係を得ることができる。

開口パターンＢに対応する溝９に配線層下部シリコン８を残すためには、寸法ＡとＣの関係をＡ＞Ｃとすることが好ましい。例えば図８（ｃ）に示すようにＡ＞Ｃとし、さらに寸法ＡとＢの関係をＡ＞Ｂとすることが好ましい（図８（ｃ）においては寸法ＢとＣの関係がＢ＝Ｃ）。寸法ＡとＣの関係がＡ＞Ｃ、すなわち、開口パターンＢの第２の方向に沿った延在方向側の端部の幅（寸法Ｃ）を、開口パターンＡの最小の開口幅（寸法Ａ）よりも狭くする。延在方向側の端部とは、延在方向の端部、開口パターンＡと開口パターンＢの結合位置から離間した側の端部である。これにより、開口パターンＢに対応して形成される溝にシリコンを残すことができる。その結果、第１の液体流路の上部領域７にある配線層部分の機械強度を向上させることができる。

また、配線層下部シリコン８の傾斜角度（配線層下面と配線層下部シリコンからなる溝底面とがなす角度）を高くし液中の気泡を抜けやすくするためには、寸法ＢとＣの関係をＢ＞Ｃにすることが好ましい。すなわち、開口パターンＢの第２の方向に沿った延在方向側の端部（開口パターンＡと開口パターンＢの結合位置から離間した側の端部）の幅（寸法Ｃ）を、他方の端部（前記結合位置側の端部）の幅（寸法Ｂ）より小さくする。これにより、溝内のシリコン厚みＦが厚くなり、それに応じて配線層下部シリコン８の傾斜角度も高くなる。結果、液中の気泡が抜けやすくなる。このような寸法の関係（Ｂ＞Ｃ）のマスクを用いて形成された第１の流路の構造例を図７に示す。

寸法Ａ〜Ｄは、例えば次の範囲に設定することができる。寸法Ａは、１００μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましく、１５０μｍ〜２５０μｍの範囲であることがより好ましい。寸法Ｂは、４０μｍ〜８０μｍの範囲であることが好ましく、５０μｍ〜７０μｍの範囲であることがより好ましい。寸法Ｃは、寸法Ｂと同じサイズに設定でき、あるいは寸法Ｂより小さく設定することができ、その場合は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。寸法Ｄ（開口パターンＢの延在方向の長さ）は、３００μｍ〜５００μｍの範囲であることが好ましく、３５０μｍ〜４５０μｍの範囲であることがより好ましい。寸法Ｅ（シリコン基板３の厚み）は、５００μｍ〜７００μｍの範囲であることが好ましく、５５０μｍ〜６５０μｍの範囲であることがより好ましい。なお、配線層１の厚みは、５μｍ〜１５μｍの範囲であることが好ましく、８μｍ〜１２μｍの範囲であることがより好ましい。

寸法比は、例えば次のように設定することができる。寸法比である寸法Ｅ／寸法Ａ（アスペクト比）は、２／１〜４／１の範囲であることが好ましく、２．５／１〜３．５／１の範囲であることがより好ましい。寸法Ｃ／寸法Ａは、１／１０以下の範囲であることが好ましく、１／２０以下であることがより好ましい。寸法Ｄ／寸法Ａは、３／１〜１／１の範囲であることが好ましく、２．５／１〜１．５／１の範囲であることがより好ましい。寸法Ｆ／寸法Ｅは、１０／６００〜３０／６００の範囲であることが好ましく、１５／６００〜２５／６００の範囲であることがより好ましい。

開口パターンＢ同士のパターン間隔（隣り合う辺間の距離）、（寸法Ｂと寸法Ｃの関係がＢ＞Ｃである場合は、隣り合う開口パターンＢ間における最も広いパターン間隔）は、１０μｍから３０μｍの範囲であることが好ましく、１５μｍから２５μｍの範囲であることがより好ましい。

開口パターンＡ（第２の流路に対応する開口パターン）の開口面積をＳＡ、開口パターンＢ（シリコンを残す溝に対応する開口パターンの複数の全部）の開口面積をＳＢとする。このとき、開口面積比ＳＢ／ＳＡは、１．０／１〜１．４／１の範囲であることが好ましく、１．１／１から１．３／１の範囲であることがより好ましい。

開口パターンＢ（マスクの凹凸形状のパターン領域の凹部）に対応する複数の溝は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように開口パターンＡの片側に限定されるものではない。例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いに対向するように開口パターンＡの両側に設けてもよい。なお、図５（ａ）は、液体吐出用基板の配線層がある側とは反対側（シリコン基板側）の平面模式図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面模式図である。

第１の液体流路４と圧力発生室５の連通部である配線層１に形成される第２の液体流路１３は、連続した一つの開口であってもよい。例えば図６（ａ）に示すように圧力発生素子２の配列方向に沿って連続して延在するように形成されてもよい（図６（ａ）では長尺の矩形開口が形成）。また、第２の液体流路１３は、図６（ｂ）に示すように、各圧力発生素子２に対応するように個別に形成されていてもよい（図６（ｂ）では複数の矩形開口が配列）。前述のマスクは、このような第２の液体流路を形成する領域に対応する領域を含む開口パターンＡを有する。このようなマスクを介してシリコン基板の裏面を反応性イオンエッチングすることにより、開口パターンＡに対応してシリコン基板に形成される溝が、第２の液体流路を形成する領域を含むように形成される。この溝は、配線層に第２の液体流路（貫通口）を形成する際に第２の液体流路と連通する。結果、第２の液体流路に連通する溝を含む第１の液体流路を形成できる。この第２の液体流路は、圧力発生室５への液体の供給口となる。

凹凸形状のパターン領域の開口（開口パターンＢ）を含むマスクパターンの輪郭線は直線に限定されるものではなく曲線を含むものであってもよい。

図７（ａ）及び（ｂ）並びに図７（ｃ）及び（ｄ）に、それぞれ図４（ａ）及び（ｂ）並びに図５（ａ）及び（ｂ）に対応する他の実施形態（凹凸部の平面形状の他の例）を示す。図７（ａ）は、液体吐出用基板の配線層がある側とは反対側（シリコン基板側）の平面模式図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面模式図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）の変形例を示し、液体吐出用基板の配線層がある側とは反対側（シリコン基板側）の平面模式図である。図７（ｄ）は図７（ｃ）ａ−ａ’線に沿った断面模式図である。
図８（ｃ）に示すエッチングマスクの寸法において、寸法Ｃを０とし、寸法Ｂを最大化（隣の開口と隣接するまで大きく）することで、溝内の端部の壁際の厚みＦの厚みが厚くなり、配線層下部シリコン８の機械強度を向上できる。さらに、配線層下部シリコン８の傾斜角度が高くなり液中の気泡をより抜けやすくできる。

ここで、本発明における反応性イオンエッチングは、特に制限されるものではなく、異方性のドライエッチングとして一般に用いられる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）全般について適用可能である。ＲＩＥとしては、例えば、ＣＣＰ−ＲＩＥ（capacitively coupled plasma-reactive ion etching）、ＩＣＰ−ＲＩＥ（inductive coupled plasma-reactive ion etching）、ＮＬＤ−ＲＩＥ（magnetic neutral loop discharge-reactive ion etching）などが挙げられる。これらの中でも、ＩＣＰ−ＲＩＥが好ましい。特にＩＣＰ−ＲＩＥの場合、高密度プラズマであることからプロセスガスを効率よく分解でき、高いレートを得やすいという効果を得ることができる。またエッチングガス（例えばＳＦ_６）とデポガス（例えばＣ_４Ｆ_８）を交互に導入し、側壁にデポガスによる保護膜を形成しながらエッチングを行うボッシュプロセスを適用してもよい。

以上に説明した製造方法に従って液体吐出用基板を形成した後、得られた液体吐出用基板上に、前記第２の液体流路と前記圧力発生素子を覆うようにノズルプレートを形成する。そして、そのノズルプレートに設けられた吐出口と前記第２の液体流路とに連通し、前記圧力発生素子が配置された圧力発生室を形成することで、液体吐出ヘッドを製造することができる。例えば、本発明の実施形態による製造方法で得られた液体吐出用基板上に、例えば図１及び図２に示す構造と同様なノズルプレート部材２０を設け、圧力発生素子２の直上部に吐出口６を形成することにより、液体吐出ヘッドを製造することができる。例えば、第２の液体流路を形成した後、樹脂フィルム（例えばポリイミドフィルム）をレーザーで加工し、これを接着材で貼り合わせることによりノズルプレート部材を設けることができる。また、流路型材を用いる方法でもノズルプレート部材を設けることができる。

圧力発生素子は、例えば、発熱抵抗層を用いたエネルギー発生素子（電気熱変換素子）を用いることができる。配線層は、この圧力発生素子に電力を供給する配線（例えばアルミニウム）を含む。

本発明に係る液体吐出用基板は、インクジェット記録ヘッドに適用でき、また、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド等にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。

（実施例１）
図８を参照して、本実施形態に係る液体吐出用基板の製造方法について具体的に説明する。
図８（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、図３（ａ）及び図４（ｂ）に対応する断面模式図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）で示す状態のエッチングマスク１０側からみた平面模式図である。図８（ｅ）は、図８（ｄ）で示す状態のシリコン基板裏面側（エッチングマスクが形成されていた側）からみた平面模式図である。図８（ｇ）は、図８（ｆ）で示す状態のエッチングマスク１２側からみた平面模式図である。

まず、図８（ａ）に示すように、圧力発生素子２を含む配線層１が形成されたシリコン基板３を用意した。

次に、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、配線層１が形成された側とは反対側のシリコン基板上に、第１の液体流路を形成するためのエッチングマスク１０を形成した。具体的には次のようにしてエッチングマスク１０を形成した。

シリコン基板の配線層１が形成された側とは反対側の面(シリコン基板裏面)にポジレジストを塗布し、図８（ｃ）に示すエッチングマスク１０の開口パターンに対応するパターンで露光した。続いて現像を行い、エッチングマスク１０を形成した。図８（ｃ）に示すエッチングマスク１０は、開口パターンＡ（３１）と開口パターンＢ（３２）からなるパターンを有し、そのパターン寸法は、Ａは３００μｍ、Ｂ及びＣは６１μｍ、Ｄは５００μｍとした。

次いで、エッチングマスク１０を形成した面側から反応性イオンエッチングを行うことで、シリコン基板３に第１の液体流路４を形成した。続いて、エッチングマスク１０（現像後のポジレスト）を除去した。結果、図８（ｄ）及び（ｅ）に示すように、開口パターンＡ（３１）に対応する溝と、開口パターンＢ（３２）に対応する溝からなる第１の液体流路４を形成した。開口パターンＢ（３２）に対応する溝の底面は、後に形成する第２の液体流路と連通する部分１１を含む。

次いで、配線層１上にポジレジストを塗布し、第２の液体流路の平面形状に対応するパターンで露光し、続いて現像を行い、図８（ｆ）及び（ｇ）に示すエッチングマスク１２を形成した。

次いで、エッチングマスク１２が形成された面側から反応性イオンエッチングを行うことで、配線層１を貫通する貫通口からなる第２の液体流路１３を形成した。続いて、エッチングマスク１２（現像後のポジレジスト）を除去した。

このようにして、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示す液体吐出用基板を製造した。第２の液体流路との連通部（配線層下面）までの深さＥは４１９μｍ、第１の液体流路を構成する溝（開口パターンＢに対応する溝）内のシリコン（配線層下部シリコン８）の壁際の厚みＦは１１９μｍであった。

製造した液体吐出用基板を電子顕微鏡で確認した。その結果、第１の液体流路４上部に配線層１を配置した構造であっても、第１の液体流路の直上（上部領域７）にある配線層部分の割れや歪み等が見られなかった。また、液体吐出用基板を形成するためのチップサイズを小さくすることができた。さらに、第１の液体流路の形成領域を広げて、その広げた流路部分（開口パターンＢに対応する流路部分）を構成する溝の底部（配線層下面の上）に傾斜構造を形成できた。この構造により、第２の液体流路１３の開口面積を小さくしても第２の液体流路１３に向かうインク流抵抗が低く、液中の泡抜けの性のよい高速印字が可能な液体吐出用基板を製造することができた。

（実施例２）
図７及び図８を参照して、本発明の他の実施形態による液体吐出ヘッド用基板の製造方法について具体的に説明する。

本実施例では、実施例１における図８（ｃ）に示す第１の液体流路形成用のエッチングマスク１０の寸法Ｃの６１μｍを０μｍとし、寸法Ｂを１００μｍにした。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出用基板を製造した。

結果、図７（ａ）及び（ｂ）に示す構造をもつ液体吐出用基板を製造した。図４（ｂ）の深さＥに相当する深さが４１９μｍ、図４（ｂ）の厚みＦに対応する厚みが３００μｍであった。実施例２においては、第１の液体流路を構成する溝内のシリコン（配線層下部シリコン８）の壁際の厚みＦが厚くなることで配線層の機械強度を向上できた。また、配線層下部シリコン８の傾斜角度が高く液中の気泡が抜けやすい液体吐出ヘッド用基板を製造できた。

製造した液体吐出用基板を電子顕微鏡で確認した。その結果、第１の液体流路４上部に配線層１を配置した構造であっても、第１の液体流路の直上（上部領域７）にある配線層部分の割れや歪み等が見られなかった。また、液体吐出用基板を形成するためのチップサイズを小さくすることができた。さらに、第１の液体流路の形成領域を広げて、その広げた流路部分を構成する溝の底部に傾斜構造を形成できた。この構造により、第２の液体流路１３の開口面積を小さくしても第２の液体流路１３に向かうインク流抵抗が低く、液中の泡抜けの性のよい高速印字が可能な液体吐出用基板を製造することができた。

１配線層
２圧力発生素子
３シリコン基板
４第１の液体流路
５圧力発生室
６吐出口
７第１の液体流路の上部領域
８配線層下部シリコン
９第１の液体流路のマスクの開口パターンＢ（凹部）に対応する溝
１０第１の液体流路形成用エッチングマスク
１１第１の液体流路と第２の液体流路が連通する部分（第２の液体流路が形成される部分）
１２第２の液体流路形成用エッチングマスク
１３第２の液体流路
２０ノズルプレート部材
３１開口パターンＡ
３２開口パターンＢ

Claims

シリコン基板と、
前記シリコン基板上に設けられ、液体吐出用の圧力発生素子および該圧力発生素子に電力を供給する配線を含む配線層と、
前記配線層下の前記シリコン基板を加工して設けられた溝を含む第１の液体流路と、
前記第１の流路と連通し、前記配線層を貫通する第２の液体流路と、
を有する液体吐出用基板を製造する方法であって、
前記シリコン基板上に前記配線層を設ける工程と、
前記シリコン基板の前記配線層を設けた側と反対側の面よりマスクを介して反応性イオンエッチングを行って前記第１の液体流路を形成する工程と、
前記配線層に、前記第１の液体流路に連通する前記第２の液体流路を形成する工程と、を含み、
前記マスクが、
前記配線層の前記第２の液体流路を形成する領域に対応する領域を含み、第１の方向に延在する開口パターンＡを含む第１の開口パターン領域と、
前記開口パターンＡに結合し、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に延在する開口パターンＢを含む第２の開口パターン領域と、を含み、
前記開口パターンＢが、前記開口パターンＡの最小の開口幅より狭い開口幅の部分を前記第２の方向の延在方向側の端部に有し、
前記マスクを介して反応性イオンエッチングを行う際、前記開口パターンＢに対応して形成される溝の底部に前記シリコン基板のシリコンを残すことを特徴とする液体吐出用基板の製造方法。
前記マスクを介して反応性イオンエッチングを行う際、前記開口パターンＢに対応して形成される溝の底部に、前記第２の液体流路に近いほど厚みが薄くなる傾斜構造のシリコンを残す、請求項１に記載の液体吐出用基板の製造方法。
前記開口パターンＢが矩形である、請求項１又は２に記載の液体吐出用基板の製造方法。
前記開口パターンＡと前記開口パターンＢの結合位置から離れるに従って前記開口パターンＢの開口幅が狭まっていく、請求項１又は２に記載の液体吐出用基板の製造方法。
前記液体吐出用基板は、前記配線層に前記第１の方向に沿って配列された複数の前記圧力発生素子を有し、
前記第２の開口パターン領域は、複数の前記開口パターンＢを含み、該複数の開口パターンＢが、前記配線層の前記複数の圧力発生素子を形成する領域に対応する各領域にそれぞれ端部を向けて配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体吐出用基板の製造方法。
前記液体吐出用基板は、前記配線層に前記第１の方向に沿って配列された複数の前記第２の液体流路を有し、
前記マスクの前記開口パターンＡは、前記配線層の前記複数の第２の液体流路を形成する領域に対応する領域を全て含む帯状の開口パターンであり、
前記第２の開口パターン領域は、複数の前記開口パターンＢを含み、該複数の開口パターンＢが、前記配線層の前記複数の第２の液体流路を形成する領域に対応する各領域にそれぞれ端部を向けて配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体吐出用基板の製造方法。
請求項１から６のいずれか一項に記載の液体吐出用基板の製造方法に従って液体吐出用基板を形成する工程と、前記液体吐出用基板上に、前記第２の液体流路および前記圧力発生素子を覆うようにノズルプレートを形成する工程を有し、前記ノズルプレートに設けられた吐出口および前記第２の液体流路に連通し、前記圧力発生素子が配置される圧力発生室を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。