JP4659898B2 - 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。具体的にはインク等の液体を記録媒体に向けて噴射するインクジェット記録ヘッドに用いられる基板の製造方法に関する。
従来から、液体吐出圧発生素子の上方から液体を吐出するタイプの液体吐出ヘッド（以下、サイドシュータ型ヘッド）が知られている。このタイプの液体吐出ヘッドでは、吐出エネルギー発生部が形成された基板に貫通口（液体供給口）を設け、吐出エネルギー発生部が形成された面の裏面より液体を供給する方式が採られている。
このタイプの液体吐出ヘッドの製造方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１には、スルーホール（液体供給口）の開口径のばらつきを防ぐため、以下の工程を有する製法が開示されている。
（ａ）基板表面のスルーホール形成部位に基板材料に対して選択的にエッチングが可能な犠牲層を形成する工程。
（ｂ）基板上に犠牲層を被覆するように耐エッチング性を有するパッシベイション層を形成する工程。
（ｃ）犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層を基板裏面に形成する工程。
（ｄ）開口部より犠牲層が露出するまで基板を結晶軸異方性エッチングにてエッチングする工程。
（ｅ）基板エッチング工程により露出した部分より犠牲層をエッチングし除去する工程。
（ｆ）パッシベイション層の一部を除去しスルーホールを形成する工程。
（ａ）基板表面のスルーホール形成部位に基板材料に対して選択的にエッチングが可能な犠牲層を形成する工程。
（ｂ）基板上に犠牲層を被覆するように耐エッチング性を有するパッシベイション層を形成する工程。
（ｃ）犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層を基板裏面に形成する工程。
（ｄ）開口部より犠牲層が露出するまで基板を結晶軸異方性エッチングにてエッチングする工程。
（ｅ）基板エッチング工程により露出した部分より犠牲層をエッチングし除去する工程。
（ｆ）パッシベイション層の一部を除去しスルーホールを形成する工程。
一方、特許文献２には、面方位＜１００＞を有するＳｉ材（シリコン基板）にレーザーを用いて穴あけ加工を行って、凹部を形成し、その後異方性エッチングを行う方法が開示されている。このＳｉ異方性エッチング方法は、あらかじめＳｉ材に穴加工を施すことで液体供給口形成までのエッチング時間を短縮させており、凹部の位置によって開口幅の制御を行っている。
また、特許文献３には、Ｓｉ材の表面にレーザーを用いて切削加工を行い、裏面からウエットエッチングまたはレーザー加工により貫通することで液体吐出ヘッドを製造する方法が開示されている。
これらの加工断面を形成する製造方法では、液体吐出ヘッドの素子基板をより一層小型化することができるという利点がある。すなわち素子基板の幅を狭くできるという利点がある。特にカラーインク吐出用の記録ヘッドなどの１つの素子基板に複数の液体供給口を設けるヘッドでは、このような素子基板の更なる小型化が求められている。
しかしながら、特許文献２に開示された方法は、レーザーによって凹部を形成する際に出力不足によって先曲がりが発生してしまうことや深さのばらつきが発生する。そのため、凹部の深さが制限されてしまい、長時間のエッチング時間が必要となる。また、凹部の深さばらつきの影響を犠牲層で吸収しているため、深さばらつきの制御もしくは所定の犠牲層幅が必要であり、素子基板の更なる小型化に懸念がある。
一方、特許文献３に開示された方法では、レーザーを切削加工にて形成することは加工エリアが大きいために、加工時間を膨大に必要としてしまう。このため、生産効率が悪いという問題がある。また、切削加工を行うエリアを必要とするために、更なる素子基板の小型化への対応は困難になる懸念がある。
そこで本発明は、液体吐出ヘッド用基板を高い生産効率で安定的に製造することを可能にする液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。具体的には、本発明は、従来よりも開口幅が縮められた供給口を有する液体吐出ヘッド用の基板を精度よく、且つ短時間で製造することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は第１の面と該第１の面の裏面である第２の面と、を有し、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が前記第２の面に設けられ、前記第１の面と前記第２の面との間を貫通し液体を前記エネルギー発生素子に供給するための液体供給口が設けられた液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記シリコン基板の前記第１の面に、前記液体供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層が設けられ、前記第２の面を覆うようにパッシベイション層が設けられた前記シリコン基板を用意する工程と、
前記パッシベイション層を貫通する貫通孔を形成し、前記第２の面の前記第２の面の前記供給口を形成する部分内に第２の凹部を形成するように前記第２の面側から前記シリコン基板にレーザーを照射する工程と、
前記シリコン基板の前記第１の面の開口部内に第１の凹部を形成する工程と、 前記第１の凹部と前記第２の凹部とが形成された前記シリコン基板を前記開口部より結晶異方性エッチングにて被エッチング領域が前記パッシベイション層に到達するようにエッチングし、前記液体供給口を形成する工程と、を有する。
前記シリコン基板の前記第１の面に、前記液体供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層が設けられ、前記第２の面を覆うようにパッシベイション層が設けられた前記シリコン基板を用意する工程と、
前記パッシベイション層を貫通する貫通孔を形成し、前記第２の面の前記第２の面の前記供給口を形成する部分内に第２の凹部を形成するように前記第２の面側から前記シリコン基板にレーザーを照射する工程と、
前記シリコン基板の前記第１の面の開口部内に第１の凹部を形成する工程と、 前記第１の凹部と前記第２の凹部とが形成された前記シリコン基板を前記開口部より結晶異方性エッチングにて被エッチング領域が前記パッシベイション層に到達するようにエッチングし、前記液体供給口を形成する工程と、を有する。
本発明によれば、開口幅が縮められた供給口を有する液体吐出ヘッド用基板を高い生産効率で安定的に製造することが出来る。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法の特徴は、例えば、レーザー加工によって凹部（以下、「先導孔」とも記す。）をシリコン基板の両面に形成した後に、異方性エッチングを実施することにある。凹部を形成するシリコン基板の両面とは、液体供給口を形成するための異方性エッチングを開始する面としてエッチングマスク層を形成する面（以下、第１の面とする）と、この面に相対する面（以下、第２の面とする）とで構成される２面をいう。シリコン基板の裏面から液体吐出エネルギー発生素子を配置するシリコン基板の表面に向かってエッチングし、液体供給口を形成する場合、シリコン基板の裏面が第１の面となり、シリコン基板の表面は第２の面となる。
以下の各実施形態においてこれを詳しく説明する。
以下の各実施形態においてこれを詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１に本発明の１実施形態の液体吐出ヘッドの一部を示す。
図１に本発明の１実施形態の液体吐出ヘッドの一部を示す。
この液体吐出ヘッドは、液体吐出エネルギー発生素子（以下エネルギー発生素子）３が所定のピッチで２列並んで形成されたシリコン基板１を有している。シリコン基板１上には、流路側壁２及びエネルギー発生素子３の上方に開口する液体吐出口４が流路形成部材を成す被覆感光性樹脂により形成されている。この流路形成部材によって、液体供給口５から流路６を通って各液体吐出口４に連通する流路６上部を形成している。また、シリコンの異方性エッチングによって形成された液体供給口５が、液体吐出エネルギー発生素子３の２つの列の間に開口されている。この液体吐出ヘッドは、液体供給口５を介して流路６内に充填された液体に、エネルギー発生素子３が発生するエネルギーを加えることで、液体吐出口４から液滴を吐出させて被記録媒体に付着させることにより記録を行う。
この液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に記録を行う事ができる。なお、本発明において「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
（先導孔を用いた異方性エッチングの特徴）
図２（ａ）に本実施形態の製造方法が適用される液体吐出ヘッド用基板の製造過程での断面、図２（ｂ）〜（ｅ）に本実施形態の製造方法が適用される液体吐出ヘッド用基板の製造過程での上面図を示す。尚、図２（ａ）は図１においてA−A’線を通り基板に垂直な面により液体吐出ヘッド基板を切断した断面を示している。シリコン基板１の裏面（第１の面）には液体供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層１０が形成されている。
図２（ａ）に本実施形態の製造方法が適用される液体吐出ヘッド用基板の製造過程での断面、図２（ｂ）〜（ｅ）に本実施形態の製造方法が適用される液体吐出ヘッド用基板の製造過程での上面図を示す。尚、図２（ａ）は図１においてA−A’線を通り基板に垂直な面により液体吐出ヘッド基板を切断した断面を示している。シリコン基板１の裏面（第１の面）には液体供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層１０が形成されている。
本実施形態の製造方法によれば、第２の面上の液体供給口を形成する部分に凹部が形成され、かつ第１の面の開口部上に凹部が形成された状態で、第１の面の開口部より結晶異方性エッチングを行いシリコン基板に液体供給口を形成する。そのような実施形態の１つの態様では、シリコン基板１上に犠牲層７を有した状態で、レーザー加工によりシリコン基板１の裏面に、開口部の長手方向に２列の先導孔１１を所望のパターンおよび所望の深さで形成している。また、シリコン基板１の裏面に相対する面に、開口部の長手方向に１列の先導孔９を所望のパターンおよび所望の深さで形成している。ここで開口部の長手方向に2列（1列）の先導孔を形成すると表現した場合の列の方向は、各列が開口部の長手方向に沿って配列されている向きを指し、先導孔を有する開口部短手方向の断面には列の数だけの先導孔が含まれる。これら２列の先導孔１１と１列の先導孔９は図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように所定のピッチで複数配置される。この後にエッチングストップ層（パッシベイション層）8を形成し、異方性エッチングを実施することによりシリコン基板１の面に対して垂直な面を持つ液体供給口５を容易に、かつ安定的に形成することが出来る。
犠牲層７はエッチング後のシリコン基板１表面における液体供給口５の形成を予定している領域に設けられる。犠牲層７は液体供給口の形成領域を精度良く画定したい場合、効果的であるが本発明に必須ではない。犠牲層はシリコンよりもエッチング速度が速い材料により形成され、例えば、アルカリ溶液でエッチングする場合には、アルミ、アルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅などを用いることができる。
本実施形態では、先導孔９と先導孔１１がシリコン基板１の厚み方向に対して重なる場合として、図２（ａ）に示す態様を取ることができる。この態様では、シリコン基板１の表面の先導孔９は、液体吐出ヘッド用基板の表面側の液体供給口５が形成される領域の中において、液体供給口５の長手方向に少なくとも１列に形成される。先導孔９は、液体吐出ヘッド用基板の液体供給口５が形成される領域に、液体供給口５の長手方向をみて、液体供給口５の中心線（この線は短手方向の中心を通る）上に形成されることが好ましい。なお、開示した実施形態では先導孔９は１列に配列され形成されており、２列以上形成されても良い。２列以上形成する場合は、液体供給口の中心線に対して対称に配置されるように設けることが好ましい。例えば、３列の場合であれば、液体供給口の中心線上に１列配置し、残りの２列が中心線に対して対称に配置することができる。
エッチングストップ層８は、異方性エッチングに用いられる材料に対して耐性があるもので形成される。エッチングストップ層として、ドライエッチングなどにより除去可能な酸化珪素や窒化珪素などの無機膜を使用することができる。また、薬液処理などにより除去可能な有機膜を使用することもできる。開口部の形成は異方性エッチングを第１の面の側から開始して第２の面に到達させて行うため、エッチングストップ層８は第２の面に形成した先導孔９上（凹部上）に配置することができる。犠牲層７と、エッチングストップ層８とは、それぞれを単独または併用で用いる場合において、エッチングを行う前の段階で、シリコン基板１に形成されていればよい。エッチング前の段階において、形成する時期や順序は任意であり、方法は公知の方法によればよい。また、耐エッチング性を有するパッシベイション層は犠牲層を被覆するように形成してもよい。
次にシリコン基板１の裏面の先導孔１１は、先導孔９と先導孔１１がシリコン基板１の厚み方向に重なる場合の1態様として、液体吐出ヘッド用基板の裏面側の液体供給口５が形成される領域の中において、液体供給口５の長手方向に少なくとも２列に形成される。先導孔１１は、液体吐出ヘッド用基板の液体供給口５が形成される領域に、液体供給口５の長手方向をみて、液体供給口の中心線に対して対称に列をなして形成されることが好ましい。なお、開示した実施形態では先導孔１１は２列に配列され形成されており、３列以上形成されても良い。
また、先導孔９と先導孔１１がシリコン基板１の厚み方向に対して重なる場合の他の態様としてシリコン基板１の裏面（第１の面）の先導孔１１は１列で形成されても良い。この場合は、シリコン基板１の表面（第２の面）の先導孔９は、液体吐出ヘッド用基板の表面の液体供給口５を形成する領域に、液体供給口５の長手方向に少なくとも１列に形成される。この態様ではシリコン基板１の厚みをＴ、先導孔９の深さをＸ，先導孔１１の深さをＹとしたときに、Ｘ＋Ｙ≧Ｔの関係を満たすように先導孔９および先導孔１１を形成することが好ましい。また、先導孔９と先導孔１１は、シリコン基板の短手断面における同一断面上に形成されることが好ましい。
図２に示すシリコン基板１の表面側の先導孔９、シリコン基板１の裏面側の先導孔１１を形成したシリコン基板１に対して結晶異方性エッチングを行ったときのエッチングの過程を図３に模式的に示す。以下の例では犠牲層７とエッチングストップ層８とを用いた例を示す。
図３（ａ）に示すようにシリコン基板１上にエネルギー発生素子３と犠牲層７を形成し、シリコン基板１の表面の相対する面上にエッチングマスク１０を形成する。その後、図３（ｂ）に示すように１列の先導孔９および２列の先導孔１１を形成し、有機膜のエッチングストップ層８を形成している。この時、図３（ｃ）に示すように無機膜のエッチングストップ層を形成してもよい。また図３（ｄ）に示すように犠牲層７とエネルギー発生素子３上に無機膜のエッチングストップを形成した状態で１列の先導孔９および２列の先導孔１１を形成し、有機膜のエッチングストップ層８を形成してもよい。そして、異方性エッチングによりシリコン基板１の裏面側におけるそれぞれの先導孔１１の先端からシリコン基板１の表面へ向かう方向に幅が狭まるように＜１１１＞面２０ａ，２０ｂが形成される。同時に、先導孔１１の内部からシリコン基板１の厚さ方向に対して垂直な方向（図面の左右方向）にエッチングが進む。また、シリコン基板１のエッチングマスク１０を形成している面側の開口部においては、シリコン基板１の表面へ向かう方向に幅が広がるように＜１１１＞面２１が形成される（図３（ｅ））。
更にエッチングが進行すると、２本の先導孔１１の間において各々の先導孔１１から形成された＜１１１＞面２０ｂが接する。そしてこれらの＜１１１＞面２０ｂによって形成された頂部からさらにシリコン基板１の表面に向かう方向にエッチングが進行する（図３（ｆ））。
図３（ｆ）より更にエッチングが進行すると、＜１１１＞面２０ｂによって形成された頂部がエネルギー発生素子３のある面の先導孔９と連通し、犠牲層７がエッチング液に接液しエッチングされる（図３（ｇ））。そしてこの犠牲層７が完全にエッチングされ図３（ｈ）のようになる。尚、犠牲層７が無い状態でエッチングを行うことも可能である。
また図４のように、最終的に液体供給口５形成予定領域や犠牲層７が設けられていた領域よりも、液体供給口５の犠牲層７側の開口面が大きくなる場合がある。これはオーバーエッチング等に起因すると考えてよい。しかし供給特性には大きな影響を及ぼさない。
上記のような液体供給口５の形成方法においては、シリコン基板１の表面に向かう方向に加工幅が狭まるように形成される＜１１１＞面２０ａの形成位置は、シリコン基板１の表面の先導孔９とシリコン基板１の裏面の先導孔１１の位置によって決まる。また、シリコン基板１の裏面側の開口部から形成される＜１１１＞面２１の形成位置は、シリコン基板１の裏面側に配置されるエッチングマスク１０の開口位置によって決まる。
また、図５（ｂ）のように図５（ａ）に示すシリコン基板１の表面にある先導孔９とシリコン基板１の裏面にある先導孔１１を逆に配置しても良い。図５（ｂ）の場合は、シリコン基板１の表面の先導孔９は、液体吐出ヘッド用基板の表面の液体供給口５を形成する領域に、液体供給口５の長手方向に少なくとも２列に形成される。先導孔９は、液体吐出ヘッド用基板の液体供給口５を形成する領域に、液体供給口５の長手方向をみて、液体供給口の中心線に対して対称に列をなして形成されることが好ましい。なお、先導孔９は３列以上形成されても良い。一方、シリコン基板１の裏面の先導孔１１は、液体吐出ヘッド用基板の裏面の液体供給口５を形成する領域（開口部）に、液体供給口５の長手方向に少なくとも１列に形成される。先導孔１１は、液体吐出ヘッド用基板の液体供給口５を形成する領域に、液体供給口５の長手方向をみて、液体供給口５の中心線（この線は短手方向の中心を通る）上に形成されることが好ましい。なお、先導孔１１は２列以上形成されても良い。２列以上形成する場合は、液体供給口の中心線に対して対称に配置されるように設けることが好ましい。また、シリコン基板１の厚みをＴ、先導孔９の深さをＸ，先導孔１１の深さをＹとしたときに、Ｘ＋Ｙ≧Ｔの関係を満たすように先導孔９および先導孔１１を形成することが好ましい。また、先導孔９と先導孔１１は、シリコン基板の短手断面における同一断面上に存在するようになるように形成されることが好ましい。
上記のようなエッチングの進行過程において、先導孔９を少なくとも1列有し、先導孔１１を少なくとも２列有する態様では、先導孔９と先導孔１１がシリコン基板１の厚み方向に対して重ならない後述の第２の実施形態も取ることができる。この態様では先導孔１１と先導孔９の深さは以下のような関係を有することができる。シリコン基板１の厚みをＴ、２列で形成される先導孔１１の深さをＸ、１列で形成される先導孔９の深さをＹ、２列で形成される先導孔１１の列間の距離をＺとする。そうすると、シリコン基板１の裏面側から異方性エッチングを進めて被エッチング領域を犠牲層７に到達させるには、２列で形成される先導孔１１の深さＸと１列で形成される先導孔９の深さＹが以下の範囲内に入ることが好ましい。
ここで、液体供給口５の長手方向に先導孔１１形成する際に上記式を満たさない場合の断面図を図６に示す。この場合は、先導孔１１の先端に形成された２つの＜１１１＞面２３ａ，２３ｂの頂部において異方性エッチングが見かけ上進行しなくなり、犠牲層７を露出させることが難しい場合がある。
また、上述した液体吐出ヘッド用基板の製造方法では、液体供給口５はシリコン基板１の長手方向に連通した状態で形成される（図７（ａ））。なお、開示した実施形態ではエネルギー発生素子３、犠牲層７、エッチングストップ層８は省略している。本実施形態ではYAGレーザーの第３高調波（ＴＨＧ：波長３５５ｎｍ）のレーザー光を用いて加工を行ったがシリコン基板１の材料であるシリコンに対して穴加工が出来る波長であれば、加工に用いることが出来るレーザー光はこれに限られない。例えば、ＹＡＧレーザーの第２高調波（ＳＨＧ：波長５３２ｎｍ）も、ＴＨＧと同様にシリコンに対する高い吸収率を有しており、これで穴加工を行ってもよい。
また、本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は従来よりも開口幅が狭く形成出来るために、図７（ａ）に対して液体供給口を容易に、独立して加工出来る（図７（ｂ））。この加工を用いて製造された液体吐出ヘッド用基板は剛性が高くなり、ウェハの平面度が保たれるメリットがある。
（第２の実施形態）
次に、シリコン基板１の表面の先導孔９とシリコン基板１の裏面の先導孔１１がシリコン基板１の厚み方向に対して重ならない場合のエッチングの過程を図８に示す。なお、以下の説明では、基板上に流路、吐出口を形成する工程をあわせて例示する。
次に、シリコン基板１の表面の先導孔９とシリコン基板１の裏面の先導孔１１がシリコン基板１の厚み方向に対して重ならない場合のエッチングの過程を図８に示す。なお、以下の説明では、基板上に流路、吐出口を形成する工程をあわせて例示する。
図８（ａ）に示すようにシリコン基板１上にエネルギー発生素子３と犠牲層７を形成し、シリコン基板１の表面の相対する面上にエッチングマスク１０を形成する。その後、図８（ｂ）に示すように１列の先導孔９を表面の開口部の長手方向に１００μｍのピッチで形成し、有機膜のエッチングストップ層１２をパターニングしている。具体的な材料としては、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）製ＯＤＵＲ−１０１０）が挙げられる。そして図８（ｃ）に示すように、流路側壁を形成するノズル材１３を有機膜のエッチングストップ層１２上に形成し、パターニングする。具体的な材料としては以下で構成された組成物Aが挙げられる。
組成物A
・エポキシ樹脂 ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学（株）製） ９４重量部。
・シランカップリング剤 Ａ−１８７（日本ユニカー（株）製） ４重量部。
・光酸発生剤 ＳＰ−１７２（アデカ（株）製） ２重量部。
組成物A
・エポキシ樹脂 ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学（株）製） ９４重量部。
・シランカップリング剤 Ａ−１８７（日本ユニカー（株）製） ４重量部。
・光酸発生剤 ＳＰ−１７２（アデカ（株）製） ２重量部。
その後、シリコン基板１の裏面に２列の先導孔１１を２列間のピッチを１００μｍ、裏面の開口部の長手方向に１００μｍのピッチで形成する。この時、１列の先導孔９およびに２列の先導孔１１は３９０μｍの深さでレーザー加工を行っている。
次に異方性エッチングを行う。エッチング条件は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）濃度２２％、液温度８０℃でエッチングを行っている。なお、エッチング液や濃度、液温度は上記に示した以外の条件でも可能である。そして、シリコン基板１の裏面側におけるそれぞれの先導孔１１の先端からシリコン基板１の表面へ向かう方向に幅が狭まるように＜１１１＞面２０ａ，２０ｂが形成される。同時に、先導孔１１の内部からシリコン基板１の厚さ方向に対して垂直な方向（図面の左右方向）にエッチングが進む。また、シリコン基板１の裏面側の開口部においては、シリコン基板１の表面へ向かう方向に幅が広がるように＜１１１＞面２１が形成される（図８（ｄ））。
更にエッチングが進行すると、２本の先導孔１０の間において各々の先導孔１０から形成された＜１１１＞面２０ｂが接する。そしてこれらの＜１１１＞面２０ｂによって形成された頂部からさらにシリコン基板１の表面に向かう方向にエッチングが進行する（図８（ｅ））。
図８（ｅ）より更にエッチングが進行すると、２本の先導孔１１の間に＜１００＞面２２が形成される（図８（ｆ））。この＜１００＞面２２が、エッチングの進行と共にシリコン基板１の表面に向かい、シリコン基板１の表面の先導孔９と連通する。そして、犠牲層７がエッチング液に接液しエッチングされ、そしてこの犠牲層７が完全にエッチングされることで図８（ｇ）のようになる。異方性エッチングの時間は約５時間である。また図８（ｈ）に示す液体供給口５の最大開口幅は３００μｍで形成できる。また、エッチング犠牲層７が無い状態でエッチングを行うことも可能である。その後、有機膜のエッチングストップ層１２およびエッチングマスク１０を除去して液体吐出用ヘッド基板が完成する。
以上より、本実施形態における液体吐出ヘッド用基板の製造方法によれば、先導孔の深さばらつきの影響によるシリコン基板１の表面開口幅大の不良の発生を低減させ、且つ液体供給口幅の狭い液体吐出ヘッド用基板を供給することが出来る。
また先導孔の内部まで、エッチング液が進入していくため、先導孔がない場合、若しくは片側に先導孔を有する場合に比べて、短いエッチング時間で供給口を形成することが可能となる。
更に、本実施形態における液体吐出ヘッド用基板の製造方法では、図３に示す液体供給口５の形状を得るための先導孔１０をレーザーによる穴加工によって形成している。レーザー加工は任意の位置へ正確かつ高速に加工することが可能であり、パターン形成の為の前工程（マスクの形成等）を要しない。その為、少ない工程で液体供給口５を得ることが可能である。
（比較形態）
第２の実施形態において、表面側の先導孔９を設けず、その他は実施形態２と同様に行うものを比較形態とする。比較形態による液体吐出ヘッド用基板では、異方性エッチングの工程が１６時間、開口幅は１０００μｍである。
第２の実施形態において、表面側の先導孔９を設けず、その他は実施形態２と同様に行うものを比較形態とする。比較形態による液体吐出ヘッド用基板では、異方性エッチングの工程が１６時間、開口幅は１０００μｍである。
Claims (18)
- 第１の面と該第１の面の裏面である第２の面と、を有し、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が前記第２の面に設けられ、前記第１の面と前記第２の面との間を貫通し液体を前記エネルギー発生素子に供給するための液体供給口が設けられた液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記シリコン基板の前記第１の面に、前記液体供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層が設けられ、前記第２の面を覆うようにパッシベイション層が設けられた前記シリコン基板を用意する工程と、
前記パッシベイション層を貫通する貫通孔を形成し、前記第２の面の前記第２の面の前記供給口を形成する部分内に第２の凹部を形成するように前記第２の面側から前記シリコン基板にレーザーを照射する工程と、
前記シリコン基板の前記第１の面の開口部内に第１の凹部を形成する工程と、 前記第１の凹部と前記第２の凹部とが形成された前記シリコン基板を前記開口部より結晶異方性エッチングにて被エッチング領域が前記パッシベイション層に到達するようにエッチングし、前記液体供給口を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記第２の凹部を複数、開口部の長手方向に少なくとも１列に配列して形成し、前記第１の凹部を複数開口部の長手方向に少なくとも２列に配列して形成する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第１の凹部は前記開口部の長手方向に伸びる中心線に対して対称に配置されている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第２の凹部が前記開口部の短手断面において、前記第１の凹部の間に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記シリコン基板の厚みをＴ、前記第１の凹部の深さをＸ、前記第２の凹部の深さをＹ、前記第１の凹部の列間の距離をＺとしたときに、
- 前記第２の凹部は開口部の長手方向に、少なくとも２列に配列して形成し、前記第１の凹部は開口部の長手方向に、少なくとも１列に配列して形成する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第２の凹部は前記開口部の長手方向に伸びる中心線に対して対称に配置されている、請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第１の凹部が前記開口部の短手断面において、前記第２の凹部の間に形成されることを特徴とする、請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記シリコン基板の厚みをＴ、前記第１の凹部の深さをＸ、前記第２の凹部の深さをＹ、としたときに、
- 前記第２の凹部は開口部の長手方向に、少なくとも１列に配列して形成し、前記第１の凹部は開口部の長手方向に、少なくとも１列に配列して形成する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記シリコン基板の厚みをＴ、前記第１の凹部の深さをＸ、前記第２の凹部の
深さをＹとしたときに、
- 前記供給口を形成することにより、前記貫通孔を含む前記パッシベイション層の一部分を露出させ、前記供給口を形成した後に前記一部分を除去する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記パッシベイション層が除去可能な有機膜である、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記パッシベイション層が除去可能な無機膜である、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記エッチングを行う前に、前記シリコン基板の一方の面において、前記液体供給口を形成する予定の領域にシリコンよりもエッチング速度が速い材料からなる犠牲層を形成する工程を有する、請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記犠牲層を被覆するように前記パッシベイション層を形成し、前記レーザーを照射することにより前記パッシベイション層とともに前記犠牲層を貫通して前記第２の面に前記凹部を形成する、請求項１５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 第１の面と該第１の面の裏面である第２の面と、を有し、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が前記第２の面に設けられ、前記第１の面と前記第２の面との間を貫通し液体を前記エネルギー発生素子に供給するための液体供給口が設けられた液体吐出ヘッド用基板と、液体の吐出口と連通する流路の側壁を有するノズル材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の前記第１の面に、前記液体供給口を形成する部分に対応した開口部を有するエッチングマスク層が設けられ、前記第２の面を覆うようにパッシベイション層が設けられた前記シリコン基板を用意する工程と、
前記パッシベイション層を貫通する貫通孔を形成し、前記第２の面の前記供給口を形成する部分内に第２の凹部を形成するように前記第２の面側から前記シリコン基板にレーザーを照射する工程と、
前記貫通孔上に有機膜のパターン層を形成し、前記パターン層上に前記ノズル材を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記第１の面の開口部内に凹部を形成する工程と、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とが形成され、前記パターン層と前記ノズル材とが設けられた前記シリコン基板を前記開口部より結晶異方性エッチングにて被エッチング領域が前記パッシベイション層に到達するようにエッチングし、前記液体供給口を形成する工程と、
前記パターン層を除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記供給口を形成することにより、前記貫通孔を含む前記パッシベイション層の一部分を露出させ、前記供給口を形成した後に前記一部分を除去する、請求項１７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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