JP5031493B2 - インクジェットヘッド用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱エネルギーを用いてインクを吐出させるインクジェットヘッド用基板の製造方法に関する。

インク吐出圧発生素子の上方に向けてインク滴を吐出するインクジェットヘッド（以下、サイドシュータ型ヘッド）が知られている。このタイプのインクジェットヘッドでは、インク吐出圧発生素子が形成された基板に貫通スロット（インク供給口）を設け、インク吐出圧発生素子が形成された面とは反対側の面よりインクを供給する方式が採られている。

この種のインクジェットヘッドのインク供給口形成法として、フォトリソグラフィープロセスによる保護膜のパターニングと異方性エッチングとを組み合わせた方法が開示されている。特許文献１では、シリコン（１００）基板の裏面上に保護膜を形成し、フォトリソグラフィープロセスでインク供給口形成部位の保護膜を除去し、強アルカリ溶液中で異方性エッチングすることで、供給口を形成する方法が示されている。この方法では、裏面の保護膜開口寸法を変えることで供給口寸法を決めることができるため、用途に応じて供給口寸法を設定できる利点がある。
特開平１０―１８１０３２号公報 特開２０００―２４６４７４号公報

しかしながら、この種のインク供給口形成法では、フォトリソグラフィープロセスを用いて保護膜を開口するため、工程数が増加し、生産効率が低いという問題がある。例えば、熱酸化膜を保護膜として用いた場合、熱酸化膜形成、熱酸化膜上へのレジスト塗布、レジストの露光および現像、ウエットエッチングまたはドライエッチングによる熱酸化膜除去、レジストの除去、といったように複数のプロセスが必要となってしまう。

この問題に対し、フォトリソグラフィーを用いることなく、供給口を作製する方法が、特許文献２に開示されている。この方法は、シリコン基板上に保護膜を設け、供給口を形成する部位に保護膜上からレーザ光によって一つの穴（以下、レーザ穴）または、一列に並んだ複数のレーザ穴を形成し、異方性エッチングを行ってレーザ穴を広げて供給口を形成するというものである。レーザ穴からエッチャントが入り込むため、フォトリソグラフィープロセスを用いて保護膜を除去しなくても異方性エッチングを進行させることが可能となっている。しかしながら、この方法では、保護膜の除去寸法がレーザ穴の寸法とほぼ同じになるため、異方性エッチング後に形成される供給口は、そのシリコン基板裏面の開口幅がレーザ穴の寸法とほぼ同じものになってしまう。そのため、この方法では、特許文献１に記載のフォトリソグラフィーを用いたプロセスとは異なり、所望の供給口寸法を得ることができない。レーザ穴を大きくすれば、供給口寸法を大きくすることは可能であるが、一般に、レーザで穴加工を行う場合、スポットサイズを大きくすると、単位面積あたりのエネルギー密度が低下して加工能力が下がってしまう。そのため、加工タクトが増加する問題や、場合によっては途中で掘れなくなったり、加工形状が曲がったりする問題が発生する。

また、シリコン基板裏面の保護膜除去寸法が小さい状態で異方性エッチングを行うと、裏面開口から逆テーパーの（１１１）面が形成されるため、基板内部から裏面開口に向かって先細りの形状となってしまう。このような形状では、熱エネルギーを用いてインクを吐出するインクジェットヘッドの場合、熱付与時にインク中に発生した気泡が、先細り部に引っかかって基板外へ排出されにくくなり、インク供給の信頼性が低下する問題が発生することがある。

然るに、従来のインクジェットヘッドのインク供給口の製造方法においては、工程数を増加させずに、インク供給の信頼性に優れたインク供給口を形成することが困難であった。

そこで本発明は、上記従来のインクジェットヘッドのインク供給口形成方法が有する問題の少なくとも一つを解決することを目的とし、工程数を増加させずに、インク供給の信頼性に優れたインク供給口の形成方法を提供する。

上記目的を達成するため本発明は、基板にインク供給口を形成することを含むインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、
前記基板の表面に保護膜を形成する工程と、該保護膜を貫通して前記基板の内部で留まる第１の未貫通孔を形成する工程と、前記保護膜を貫通して前記基板の内部で留まる第２の未貫通孔を形成する工程と、異方性エッチングにより未貫通孔の間を連通する工程と、を含み、
前記第１の未貫通孔と前記第２の未貫通孔との間の距離をa、前記第２の未貫通孔の深さをｄとしたとき、
ａ×tan５４．７°≦ ｄ
なる関係を満たすように前記第２の未貫通孔を形成することを特徴とする。

本発明によれば、工程数を増加させずに、インク供給の信頼性に優れたインク供給口の形成方法を提供することができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１から図５を参照して、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造方法を説明する。

図１に本実施形態によるインクジェットヘッド用基板の基部の斜視図を、図２に図１中のＡ−Ａ’断面を示す。

図１に示すようにシリコン基板１（液体吐出用基板）の片側面（表面）上に、Ａｌなどからなる配線（不図示）、ＴａＳｉＮ、ＴａＮなどの高抵抗材料からなるインク吐出エネルギー発生素子２（吐出エネルギー発生部）が２列に並んで複数個形成される。そして、その上部を覆うように、ＳｉＯ、ＳｉＮなどからなる絶縁保護膜３が形成される。この絶縁保護膜３は、インクやその他の液体から基板上の配線構造を守るとともに、インク供給口形成時のエッチングストップ層としての役割も担ってなる。さらに、絶縁保護膜３を形成した第１の面と逆側の第２の面（裏面）に保護膜４が形成される。保護膜４としては、基板上に少なくとも１層以上形成し、異方性エッチング液に耐性のあるものであれば何でも良い。例えば、ＳｉＯなどの絶縁膜、Ｍｏ、Ａｕ、ＴｉＮ／Ｔｉなどの金属膜、無機膜、有機膜のいずれか１層、または、２層以上の組み合わせでも良い。熱酸化膜ＳｉＯを用いれば、表面の絶縁保護膜３と同時に形成することができるが、それに限らなくても良い。

シリコン基板１表面には、絶縁保護膜３を形成する前に、図２に示すように犠牲層５が設けられる。この犠牲層５は、後述する異方性エッチング工程において、インク供給口の貫通開口幅を規定するための層となる。このとき、犠牲層材料としてＡｌを選択すれば、インクジェットヘッドの配線積層構造を形成するときに同時に犠牲層を作製することが可能となるため効率的である。

絶縁保護膜３の上部には、フォトリソグラフィーを用いて有機膜層６が積層され、インク流路および吐出口部が形成される。

次に、図３に示すように、シリコン基板１の裏面側から第１の未貫通孔７が形成される。尚、図３（ａ）はシリコン基板１の縦断面図、図３（ｂ）はシリコン基板１の裏面側を示す平面図である。この図に示すように第１の未貫通孔７はインク供給口形成部位に対し、保護膜４を貫通してシリコン基板１の内部で留まるように形成され、図１で示すところの基板短手方向に１列、長手方向に複数形成される。また、第２の未貫通孔８が、第１の未貫通孔７の列に対して相対的に外側位置に形成される。第２の未貫通孔８もまた、保護膜４を貫通してシリコン基板１の内部で留まるように形成され、図１で示すところの基板短手方向に１列以上、長手方向に複数個形成される。第２の未貫通孔８は、（１００）基板１上の［００１］または［１１０］、もしくはそれらと等位な方位に沿って形成される。

本実施形態では、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８は円または楕円を下底とする円錐形状または、円柱形状で形成されている。しかし、図１２〜図１５に示すように、複数個並んで列をなす第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８は、そのうちの一部または全てが、トレンチ形状であっても良い。

第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８の形成には、レーザ光を用いる。保護膜４の上から、未貫通孔の形成部位にレーザ光を照射すると、保護膜４およびシリコンが除去され、レーザスポットとほぼ同じ径を有する孔が形成される。第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８の加工深さは、レーザ種、レーザ出力条件、レーザスポット径、加工穴径およびパルス数によって、規定される。例えば、シリコンへの吸収率に優れるＹＡＧレーザの３倍波をレーザ種として用い、出力条件５．５Ｗ ３０ｋＨｚ スポット径２５μｍ 加工穴径２５μｍで加工した際、パルス数３０回で５３０μｍであった。レーザ種としては、ＹＡＧおよびＹＶＯ₄レーザの基本波、２倍波、３倍波、４倍波、もしくは、その他のレーザを用いてもよい。なお、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８は、同一工程で、同一のレーザ装置で一括加工することが工程の簡素化上、望ましいが、場合によっては、異なるレーザ装置を用いても良い。また、第２の未貫通孔８を第１の未貫通孔７に先駆けて形成しても良い。また、レーザスポットを渦巻状に走査させてトレパン加工を行うことで、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８がレーザスポット径よりも大きな加工径を有していても良い。

次に、ＴＭＡＨ中にシリコン基板１を浸漬し、異方性エッチングを行う。この処理では未貫通孔７，８の壁面すべてからエッチングが始まり、あるところではエッチングレートの低い（１１１）面を形成しながら、またあるところでは、エッチングレートの高い（００１）（０１１）面やその他の面に沿ってエッチングが進行する。図４（ａ）〜（ｅ）は、エッチングの進行過程を模式的に示したものである。図中の点線は、図３（ａ）のように第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８が形成されていた場所を示す。未貫通孔の各々の先端および根本部から（１１１）面が形成されると共に、シリコン基板１の厚みに対して垂直な方向にエッチングが進行し（図４（ａ））、所定の時間で未貫通孔の間が連通する（図４（ｂ））。このとき、未貫通孔の先端付近では、（１１１）面同士が連結して凸部が形成される。同時に未貫通孔の根本部付近でも、（１１１）面同士が連結して凸部が形成される。この凸部は高次の面であるためエッチングレートが高く、シリコン基板１の厚み方向 [１００]に向かってエッチングが進行することになる（図４（ｃ）〜（ｄ））。所定の時間が経過した時点で、犠牲層５の幅と同じ寸法でシリコン基板１表面が開口し、シリコン基板１を貫通するスロットが完成する（図４（ｅ））。続いて、ウエット処理、ドライエッチング処理を順次行って、シリコン基板１裏面の保護膜４、シリコン基板１表面の絶縁保護膜３および有機膜層６の一部を除去する。これにより、図５に示すように、シリコン基板１の表面側のインク流路１３およびノズル１４（液体吐出口）と、裏面開口とを連通するインク供給口９が完成する。

本実施形態によれば、第２の未貫通孔８を所定の条件で形成することにより、シリコン基板１裏面の開口寸法Ｋを制御することが可能となる。以下に、第２の未貫通孔の形成条件について詳述する。

図６は、未貫通孔の形成条件を模式的に示したものである。

まず、第１の未貫通孔７のみによって形成されるエッチング形状に注目する。異方性エッチングによって、第１の未貫通孔７の根本部および先端部を起点として、エッチングレートの低い（１１１）面１５，１６が形成され、最終的に菱形のエッチング形状１０（図６中に点線で図示）が完成する。この過程において、未貫通孔７の根本部では、基板１の厚みに対して垂直な方向へのエッチングは見かけ上ほとんど進行せず、基板１裏面の開口寸法が広がりにくい。

次に、第２の未貫通孔８を、第１の未貫通孔７の横に距離ａで形成した場合を考える。第２の未貫通孔８の深さｄが、
ａ×tan５４．７°≦ ｄ
なる関係を満たすとき、シリコン基板裏面から見て（１１１）面１５よりも深い位置に第２の未貫通孔８の先端が存在することになる。このレーザ穴配置条件で異方性エッチングを行うと、図４で示したように、所定の時間で、第１の未貫通孔７によって形成されるエッチング形状と、第２の未貫通孔８によって形成されるエッチング形状とが合体し、未貫通孔間が連通することになる。したがって、第１および第２の未貫通孔７，８間の距離ａおよび、第２の未貫通孔８の深さｄを変えることで、シリコン基板１裏面の供給口寸法Ｋを設定することができる。

図６の構成に対し、第２の未貫通孔８をｎ列（ｎ≧２）形成した場合、シリコン基板１裏面の供給口の開口幅をより広く形成することが可能である（図７）。この場合も、上記と同様の考え方を適用できるため、図７に示すように第２の未貫通孔８の各々が、隣接する未貫通孔の（１１１）面１１よりも深い位置に形成されていれば良い。すなわち、以下に示すとおりである。

複数の第１の未貫通孔７がなす列から外側に向かってｍ列目（２≦ｍ≦ｎ）の第２の未貫通孔８の深さをｄ_mとし、ｍ−１列とｍ列との間の距離をａ_mとする。１列目の各第２の未貫通孔８の深さをｄ₁とし、第１の未貫通孔７の列との間の距離をａ₁とする。この場合、第２の未貫通孔８は
ａ₁×tan５４.７°≦ｄ₁
ａ_m×tan５４.７°≦ｄ_m
なる関係を満たすように形成すれば良い。

このように、本実施形態におけるインクジェットヘッド用基板の製造方法によれば、レーザ光の配置および出力条件を変えることによって、様々な裏面開口寸法を有する供給口９を形成することが可能となる。したがって、この製造方法によれば、気泡排出の信頼性を向上させたインクジェットヘッド用基板を、工程を短縮しつつ提供することが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態におけるインクジェットヘッド用基板の製造方法を説明する。

まず、図１に示したようにシリコン基板１（液体吐出用基板）の片側面（表面）上に、Ａｌなどからなる配線（不図示）、ＴａＳｉＮ、ＴａＮなどの高抵抗材料からなるインク吐出エネルギー発生素子２（吐出エネルギー発生部）が２列に並んで複数個形成される。そして、その上部を覆うように、ＳｉＯ、ＳｉＮなどからなる絶縁保護膜３が形成される。さらに、絶縁保護膜３を形成した第１の面と逆側の第２の面（裏面）に保護膜４が形成される。シリコン基板１表面には、絶縁保護膜３を形成する前に、図２に示すように犠牲層５が設けられる。絶縁保護膜３や犠牲層５の材料は実施形態１と同じである。

絶縁保護膜３の上部には、フォトリソグラフィーを用いて有機膜層６が積層され、インク流路および吐出口部が形成される。

次に、図８に示すように、シリコン基板１の裏面側から第１の未貫通孔７が形成される。尚、図８（ａ）はシリコン基板１の縦断面図、図８（ｂ）はシリコン基板１の裏面側を示す平面図である。この図に示すように第１の未貫通孔７はインク供給口形成部位に対し、保護膜４を貫通してシリコン基板１の内部で留まるように形成され、図１で示すところの基板短手方向に２列以上形成され、長手方向に複数個形成される。また第２の未貫通孔８が、第１の未貫通孔７の列に対して相対的に外側位置に形成される。第２の未貫通孔８もまた、保護膜４を貫通してシリコン基板１の内部で留まるように形成され、図１で示すところの基板短手方向に１列以上形成され、長手方向に複数個形成される。第２の未貫通孔８は、（１００）基板１上の［００１］または［１１０］、もしくはそれらと等位な方位に沿って形成される。

本実施形態では、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８は円または楕円を下底とする円錐形状または、円柱形状で形成されている。しかし、図１２〜図１５に示すように、複数個並んで列をなす第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８は、そのうちの一部または全てが、トレンチ形状であっても良い。

第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８の形成には、レーザ光を用いる。保護膜４の上から、未貫通孔の形成部位にレーザ光を照射すると、保護膜４およびシリコンが除去され、レーザスポットとほぼ同じ径を有する孔が形成される。第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８の加工深さは、レーザ種、レーザ出力条件、レーザスポット径、加工穴径およびパルス数によって、規定される。例えば、シリコンへの吸収率に優れるＹＡＧレーザの３倍波をレーザ種として用い、出力条件５．５Ｗ ３０ｋＨｚ スポット径２５μｍ 加工穴径２５μｍで加工した際、パルス数３０回で５３０μｍであった。レーザ種としては、ＹＡＧおよびＹＶＯ₄レーザの基本波、２倍波、３倍波、４倍波、もしくは、その他のレーザを用いてもよい。なお、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８は、同一工程で、同一のレーザ装置で一括加工することが工程の簡素化上、望ましいが、場合によっては、異なるレーザ装置を用いても良い。また、第２の未貫通孔８を第１の未貫通孔７に先駆けて形成しても良い。また、レーザスポットを渦巻状に走査させてトレパン加工を行うことで、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８がレーザスポット径よりも大きな加工径を有していても良い。

次に、ＴＭＡＨ中にシリコン基板を浸漬し、異方性エッチングを行う。この処理では未貫通孔の壁面すべてからエッチングが始まり、あるところではエッチングレートの低い（１１１）面を形成しながら、またあるところでは、エッチングレートの高い（００１）、（０１１）面やその他の面に沿ってエッチングが進行する。図９（ａ）〜（ｅ）は、エッチングの進行過程を模式的に示したものである。未貫通孔の各々の先端および根本部から（１１１）面が形成されると共に、シリコン基板１の厚みＴに対して垂直な方向にエッチングが進行し（図９（ａ））、所定の時間で未貫通孔の間が連通する（図９（ｂ））。このとき、未貫通孔の先端付近および根本部付近では、（１１１）面同士が連結して凸部が形成される。この凸部は高次の面であるためエッチングレートが高く、以後、基板１の厚み方向である[１００]方向に向かってエッチングが進行することになる（図９（ｃ）〜（ｄ））。所定の時間が経過した時点で、犠牲層５の幅と同じ寸法でシリコン基板１表面が開口し、シリコン基板１を貫通するスロットが完成する（図９（ｅ））。続いて、ウエット処理、ドライエッチング処理を順次行って、シリコン基板１裏面の保護膜４、シリコン基板１表面の絶縁保護膜３および有機膜層６の一部を除去する。これにより、図５に示されるように、シリコン基板１表面側のインク流路１３およびノズル１４（液体吐出口）と、シリコン基板１裏面の開口とを連通するインク供給口９が完成する。

本実施形態によれば、第２の未貫通孔８を所定の条件で形成することにより、シリコン基板裏面の開口寸法を制御することが可能となる。以下に、第２の未貫通孔８の形成条件について詳述する。

図１０は、未貫通孔の形成条件を模式的に示したものである。第１の未貫通孔７の深さをＤ、第２の未貫通孔８の深さをｄ、隣り合う第１の未貫通孔７の列と第２の未貫通孔８の列との間の距離をａと定義する。犠牲層の幅をＬ、最も外側にある第１の未貫通孔７と犠牲層５の中心との距離をＸとする。

まず、第１の未貫通孔７のみによって形成されるエッチング形状に注目する。異方性エッチングによって、第１の未貫通孔７の根本部および先端部を起点として、エッチングレートの低い（１１１）面１５および１６が形成され、最終的に外側が（１１１）面で覆われたエッチング形状１０が完成する。この過程において、未貫通孔７の根本部では、シリコン基板１の厚みＴに対して垂直な方向へのエッチングは見かけ上ほとんど進行せず、シリコン基板１裏面の開口寸法が広がりにくい。

次に、第２の未貫通孔８を、第１の未貫通孔７の横に距離ａで形成した場合を考える。第２の未貫通孔８の深さｄが、
ａ×tan５４.７°≦ ｄ
なる関係を満たすとき、シリコン基板裏面から見て（１１１）面１５よりも深い位置に第２の未貫通孔８の先端が存在することになる。このレーザ穴配置条件で異方性エッチングを行うと、図９で示したように、所定の時間で、第１の未貫通孔７によって形成されるエッチング形状と第２の未貫通孔８によって形成されるエッチング形状とが合体し、未貫通孔の間が連通することになる。したがって、第１の未貫通孔７と第２の未貫通孔８の間の距離ａおよび、第２の未貫通孔８の深さｄを変えることで、シリコン基板１裏面の供給口寸法Ｋを設定することができる。

また、犠牲層５の幅Ｌでシリコン基板１表面が開口するためには、第１の未貫通孔７を、次の関係式の範囲で形成する必要がある。
Ｘ≧Ｌ／２の場合、
Ｔ−（Ｘ−Ｌ／２）× tan５４．７°≧ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
Ｘ＜Ｌ／２の場合、
Ｔ＞Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
上記２つの式中の、右の不等式は、シリコン基板表面の犠牲層に異方性エッチングが到達するために求められる条件式であり、左の不等式は、異方性エッチングで形成されるシリコン基板表面の開口寸法が、犠牲層幅Ｌに収まるための条件である。

さらに、異方性エッチングで形成されるシリコン基板表面の開口寸法が、犠牲層幅Ｌに収まるためには、第２の未貫通孔８に対しても、次式を満たす必要がある。
ａ +Ｘ ≦ Ｔ／tan５４．７°＋Ｌ／２
ｄ≦ Ｔ−( a +Ｘ−Ｌ／２)×tan５４.７
上の２つの不等式は、それぞれ、第２の未貫通孔８の基板内での配置に関する式と、その深さに関する式である。

図１０の構成に対し、第２の未貫通孔８をｎ列（ｎ≧２）形成した場合、シリコン基板１裏面の供給口の開口幅をより広く形成することが可能である（図１１）。この場合も、上記と同様の考え方を適用できる。ここで、複数の第１の未貫通孔７がなす列から外側に向かってｍ列目（２≦ｍ≦ｎ）の第２の未貫通孔８の深さをｄ_mとし、ｍ−１列とｍ列との間の距離をａ_mとする。１列目の第２の未貫通孔８の列と第１の未貫通孔７の列との間の距離をａ₁、１列目の第２の未貫通孔８の深さをｄ₁とし、第１の未貫通孔７の列との間の距離をａ₁とする。犠牲層５の幅をＬ、最も外側にある第１の未貫通孔７と犠牲層５の中心との距離をＸとする。

第１および第２の未貫通孔が満たすべき条件は以下に示すとおりとなる。
Ｘ≧Ｌ／２の場合、
Ｔ−（Ｘ−Ｌ／２）× tan５４．７°≧ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
Ｘ＜Ｌ／２の場合、
Ｔ＞ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
ａ₁＋ａ₂＋・・・ａ_m＋・・・ａ_n＋Ｘ ≦Ｔ／tan５４．７°＋Ｌ／２
ａ₁×tan５４．７°≦ｄ₁≦Ｔ−（ａ₁＋Ｘ−Ｌ／２）×tan５４．７°
ａ_m×tan５４．７°≦ ｄ_m≦ Ｔ−（ａ₁＋ａ₂＋・・・ａ_m＋Ｘ−Ｌ／２）×tan５４．７°
このように、本実施形態におけるインクジェットヘッド用基板の製造方法によれば、レーザ光の配置および出力条件を変えることによって、様々な裏面開口寸法を有する供給口９を形成することが可能となる。したがって、この製造方法によれば、気泡排出の信頼性を向上させたインクジェットヘッドを、工程を短縮しつつ提供することが可能となる。

本発明の実施形態１によるインクジェットヘッド用基板の基部の斜視図である。 本発明の実施形態１によるインクジェットヘッド用基板の、インク供給口形成前の構成を示す断面図である。 （ａ）は実施形態１において未貫通孔を形成した状態の断面図、（ｂ）はその裏面図である。 （ａ）〜（ｅ）は実施形態１における異方性エッチングの進行を模式的に示す工程図である。 本発明の実施形態１による製法で形成されたインク供給口を示す模式的断面図である。 実施形態１における未貫通孔の形成条件を説明するための模式的断面図である。 実施形態１における未貫通孔の形成条件を説明するための模式的断面図である。 （ａ）は実施形態２において未貫通孔を形成した状態の断面図、（ｂ）はその裏面図である。 （ａ）〜（ｅ）は実施形態２における異方性エッチングの進行を模式的に示す工程図である。 実施形態２における未貫通孔の形成条件を説明するための模式的断面図である。 実施形態２における未貫通孔の形成条件を説明するための模式的断面図である。 （ａ）は未貫通孔のその他の形成状態を示す断面図、（ｂ）はその裏面図である。 （ａ）は未貫通孔のその他の形成状態を示す断面図、（ｂ）はその裏面図である。 （ａ）は未貫通孔のその他の形成状態を示す断面図、（ｂ）はその裏面図である。 （ａ）は未貫通孔のその他の形成状態を示す断面図、（ｂ）はその裏面図である。

符号の説明

１ シリコン基板
４ 保護膜
５ 犠牲層
７ 第１の未貫通孔
８ 第２の未貫通孔
９ インク供給口

Claims (21)

1. 基板にインク供給口を形成することを含むインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、
   前記基板の表面に保護膜を形成する工程と、該保護膜を貫通して前記基板の内部で留まる第１の未貫通孔を形成する工程と、前記保護膜を貫通して前記基板の内部で留まる第２の未貫通孔を形成する工程と、異方性エッチングにより未貫通孔の間を連通する工程と、を含み、
   前記第１の未貫通孔と前記第２の未貫通孔との間の距離をa、前記第２の未貫通孔の深さをｄとしたとき、
   ａ×tan５４．７°≦ ｄ
   なる関係を満たすように前記第２の未貫通孔を形成することを特徴とするインクジェットヘッド用基板の製造方法。
2. 基板にインク供給口を形成することを含むインクジェットヘッド用基板の製造方法であって、
   前記基板の内部で留まる第１の未貫通孔を形成する工程と、前記基板の内部で留まる第２の未貫通孔を形成する工程と、異方性エッチングにより未貫通孔の間を連通する工程と、を含み、
   前記第１の未貫通孔と前記第２の未貫通孔との間の距離をa、前記第２の未貫通孔の深さをｄとしたとき、
   ａ×tan５４．７°≦ ｄ
   なる関係を満たすように第２の未貫通孔を形成することを特徴とするインクジェットヘッド用基板の製造方法。
3. 第１の未貫通孔と第２の未貫通孔が、同一工程で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
4. 第１の未貫通孔と第２の未貫通孔は、ＹＡＧまたはＹＶＯ₄レーザで形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
5. 第１の未貫通孔と第２の未貫通孔は、円または楕円を下底とする円錐形状または、円柱形状で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
6. 第１の未貫通孔と第２の未貫通孔は、トレンチ形状で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
7. 第１の未貫通孔と第２の未貫通孔はそれぞれ複数形成されており、これらの未貫通孔のうちの一部が円錐形状または円柱形状で形成され、その残りがトレンチ形状で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
8. 第１の未貫通孔は、インク供給口形成部位の長手方向に沿って複数形成されて列をなし、この列が該インク供給口形成部位の短手方向に１列以上形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
9. 第１の未貫通孔は、（１００）基板上の［００１］または［１１０］、もしくはそれらと等位な方位に沿って形成されることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
10. 第２の未貫通孔は、インク供給口形成部位の長手方向に沿って複数形成されて列をなし、この列が該インク供給口形成部位の短手方向に１列以上形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
11. 第２の未貫通孔は、（１００）基板上の［００１］または［１１０］、もしくはそれらと等位な方位に沿って形成されることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
12. 第２の未貫通孔は、複数の第１の未貫通孔がなす列に対して相対的に外側位置に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
13. 複数の第１の未貫通孔がなす列を１列形成し、該第１の未貫通孔がなす列の外側に、複数の第２の未貫通孔がなす列を１列形成し、第１の未貫通孔の列と第２の未貫通孔の列との間の距離をa、第２の未貫通孔の深さをｄとしたとき、
    ａ×tan５４．７°≦ ｄ
    の関係を満たすように第２の未貫通孔を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
14. 複数の第１の未貫通孔がなす列を１列形成し、該第１の未貫通孔がなす列の外側に、複数の第２の未貫通孔がなす列をｎ列（ｎ≧２）形成し、第１の未貫通孔の列から外側に向かってｍ列目（２≦ｍ≦ｎ）の第２の未貫通孔の深さをｄ_mとし、ｍ−１列とｍ列との間の距離をａ_mとし、１列目の第２の未貫通孔の列と第１の未貫通孔の列との間の距離をａ₁、１列目の第２の未貫通孔の深さをｄ₁としたとき、
    ａ₁×tan５４．７°≦ ｄ₁
    ａ_m×tan５４．７°≦ ｄ_m
    の関係を満たすように第２の未貫通孔を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
15. 前記保護膜は、前記基板の表面に少なくとも１層以上形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
16. 前記保護膜は、絶縁膜、金属膜、無機膜、または有機膜のいずれか１層で形成されるか、それらの２層以上を組み合わせて形成されることを特徴とする請求項１５に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
17. 前記基板の前記保護膜が形成された第１の面とは逆側の第２の面に、液体を吐出する吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生部と、インク流路と、液体を吐出する吐出口とを形成する工程と、
    異方性エッチングによって、未貫通孔の間を連通させた後、前記基板の第１の面と第２の面を連通してインク供給口を形成する工程と、
    を含む、請求項１に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
18. 前記基板の前記未貫通孔が形成される第１の面とは逆側の第２の面に、液体を吐出する吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生部と、インク流路と、液体を吐出する吐出口とを形成する工程と、
    異方性エッチングによって、未貫通孔の間を連通させた後、前記基板の第１の面と第２の面を連通してインク供給口を形成する工程と、
    を含む、請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
19. 前記基板の第１の面にインク流路及び吐出口を形成する工程において、基板よりもエッチングレートの高い犠牲層を、前記第１の面に形成することを含む、請求項１７又は請求項１８に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
20. 複数の第１の未貫通孔がなす列を２列以上形成し、犠牲層の中心から最も外側にある第１の未貫通孔の列の外側に、複数の第２の未貫通孔がなす列を１列形成し、最も外側にある第１の未貫通孔の列と第２の未貫通孔の列との間の距離をａ、第２の未貫通孔の深さをｄ、第１の未貫通孔の深さをＤ、犠牲層の幅をＬ、基板の厚みをＴ、犠牲層の中心から最も外側にある第１の未貫通孔と犠牲層の中心との距離をＸとしたとき、
    Ｘ≧Ｌ／２の場合、
    Ｔ−（Ｘ−Ｌ／２）× tan５４．７°≧ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
    Ｘ＜Ｌ／２の場合、
    Ｔ＞ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
    なる関係式を満たすように第１の未貫通孔を形成することを特徴とし、
    第２の未貫通孔が
    ａ＋Ｘ ≦ Ｔ／tan５４．７°＋Ｌ／２
    ａ×tan５４．７°≦ ｄ≦ Ｔ−（ａ ＋ Ｘ −Ｌ／２)×tan５４．７°
    なる関係式を満たすように形成されることを特徴とする請求項１９に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。
21. 複数の第１の未貫通孔がなす列を２列以上形成し、犠牲層の中心から最も外側にある第１の未貫通孔の列の外側に、複数の第２の未貫通孔がなす列をｎ列（ｎ≧２）形成し、最も外側にある第１の未貫通孔の列から外側に向かってｍ列目（２≦ｍ≦ｎ）の第２の未貫通孔の深さをｄ_mとし、ｍ−１列とｍ列との間の距離をａ_mとし、１列目の第２の未貫通孔の列と第１の未貫通孔の列との間の距離をａ₁、１列目の第２の未貫通孔の深さをｄ₁とし、第１の未貫通孔の深さをＤ、犠牲層の幅をＬ、基板の厚みをＴ、犠牲層の中心から最も外側にある第１の未貫通孔と犠牲層の中心との距離をＸとしたとき、
    Ｘ≧Ｌ／２の場合、
    Ｔ−（Ｘ−Ｌ／２）× tan５４．７°≧ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
    Ｘ＜Ｌ／２の場合、
    Ｔ＞ Ｄ ≧Ｔ−Ｘ × tan５４．７°
    なる関係式を満たすように第１の未貫通孔を形成することを特徴とし、
    第２の未貫通孔が
    ａ₁＋ａ₂＋・・・ａ_m＋・・・ａ_n＋Ｘ ≦ Ｔ／tan５４．７°＋Ｌ／２
    ａ₁×tan５４．７°≦ｄ₁≦Ｔ−（ａ₁＋Ｘ−Ｌ／２）×tan５４．７°
    ａ_m×tan５４．７°≦ｄ_m≦ Ｔ−（ａ₁＋ａ₂＋・・・ａ_m＋Ｘ−Ｌ／２）×tan５４．７°
    なる関係式を満たすように形成されることを特徴とする請求項１９に記載のインクジェットヘッド用基板の製造方法。

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