JP5539547B2 - 液体吐出ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

インクジェット記録装置は、記録信号に応じて記録ヘッドの微細な複数のノズルからインクを吐出することによって記録媒体に情報を記録するように構成されている。この装置は、高速記録、高解像度、高画質品質、低騒音という利点を持っており、一般的に広く用いられている。

インクジェット記録装置で使用される記録ヘッドとして、熱エネルギーを利用して記録を行うインクジェット方式がある。この記録ヘッドは、記録素子に通電してインクを加熱し、気泡生成時に発生する圧力によってインクを吐出口から吐出させることで記録を行う。吐出口から吐出されたインクが記録素子基板の主面に対して垂直方向に飛翔して記録媒体の所望の位置にインクを着弾することにより、高画質且つ高品位な記録が実現される。

特許文献１にはノズルの配列方向に沿ってインクを吐出する圧力室とインク供給口を隣接するインクジェット記録ヘッドが記載されている。特許文献１に記載の図２はノズル列の拡大図であり、ノズル列方向に複数の電気熱変換素子６とインク供給口２Ａとが交互に配列されている。特許文献１に記載の図３は前記図２におけるＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面図であり、電気熱変換素子６と対向する位置にあるオリフィスプレート３には吐出口７が設けられている。特許文献１に記載の図２および図３では、電気熱変換素子６とオリフィスプレート３の間に圧力室Ｒが形成されており、前記圧力室に隣接するようにインク供給口２Ａが形成されている。また、圧力室の近傍に電気熱変換素子より大きい開口を有するインク供給口を形成することで圧力室内にインクを再充填する際の流抵抗を小さくすることができる。その結果、インクの吐出周波数を高めて高速印字を行うことがでる。しかも、そのように開口幅が設定されたインク供給口を、発熱抵抗体の配列方向に沿って圧力室と隣接するように配置させることにより、圧力室内の圧力をインク供給口にて効果的に吸収して、複数の圧力室間による所謂クロストークを軽減することができる。

このように圧力室の近傍に所定の寸法を有するインク供給口を精度よく形成する手段として、特許文献２に記載されるようにシリコン基板に対して２段階エッチング処理を行う方法が挙げられる。特許文献２に記載の図５ａから図６ｃにおいて説明されているインクジェット記録ヘッドの製造方法では、まず、基板表面から独立供給口をドライエッチングなどで形成する。次に、ウェットエッチングによりシリコン基板に対して第１のエッチングを行って凹部を形成して液室を形成する（特許文献２の図５ｂ）。次に、凹部裏面に対して、スリット状のパターンを形成し、該パターンに沿って、シリコンドライエッチングにより凹部の底面に対して第２のエッチングを行う。これにより、先に形成しておいた独立供給口と連通させることによって、インクジェット記録ヘッドを完成させる（特許文献２の図６ｂ）。特許文献２のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、独立供給口を基板表面からヒータサイズと同サイズの独立供給口（Ｉｎｋ Ｆｅｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）を形成している。また、プラズマシースの歪みによるチルティング現象（エッチング方向性のズレ）が発生しない。さらに、基板裏面から形成しているスリット状のパターンでは、たとえ、プラズマシースの歪みが発生したとしても、独立供給口との連通が完成すれば良く、インクジェット記録ヘッドの吐出特性に影響を与えることはない。そのため、特許文献２には、プラズマモールディング効果の影響やプラズマシースの歪みに関する記載は全く無い。

特開２０１０−２０１９２１号公報 米国特許６５３４２４７

一般的に、平坦な半導体基板（シリコンウェハ）上に、凹部をシリコンドライエッチングで開口を形成する際には、該基板上に、下記の式（３）で表されるシース長を有する正の空間電荷層が一様に形成されることが分かっている。

（化１）

そして、シリコンウェハ上に形成するマイクロスケールパターンが、上記のようなプラズマシースによる影響を報告した事例として以下の論文が挙げられる。

“２周波容量結合型プラズマによるモールディング下でのＳｉ深堀エッチングの形状発展モデリング”（平成２０年度 慶應義塾大学理工学部電気学科真壁研究室の博士論文 濱岡福太郎著）

該論文では、シリコンウェハ上にパターニングしたマイクロスケールパターンをシリコンエッチングで深堀形成する際のプラズマモールディング効果や、その際のシース分布の変化について、詳細に報告されている。そして、該論文はシリコン深堀エッチングにおけるプラズマモールディング効果における形状予測手法を開示している。また、シリコン深堀エッチングには、側壁を保護するプロセスを含むＢｏｓｃｈプロセスエッチングが有用であることを示唆している。

しかしながら、前記論文には、凹部形状に形成した共通供給口の底面にドライエッチングにより独立供給口を形成する際、凹部を含む段差表面上に発生するプラズマシースが独立供給口の形状にどのように影響するかについては何ら記載がない。つまり、前記論文には、シリコン基板を深堀している工程において、プラズマシースの分布が加工している形状に依存しながら変化することが記載されている。また、その変化が加工形状に影響を与える効果についても詳細に論述されている。しかしながら、既に、ある一定の段差形状を有する基板において、その段差底面に配列したパターンを加工する際に、その加工初期の段階でプラズマシースの歪みが垂直に加工したいトレンチ形状に及ぼす影響について記載されているわけではない。

一方、本発明者等は、独立供給口を形成する際、負に帯電したイオンフラックスが、正の空間電荷層を有するプラズマシース領域内で加速される際に、凹部の側壁の近傍においてプラズマシースの影響を受け、エッチングの開始位置から角度を持ってエッチングが進行してしまうことを発見した。凹部を有する基板底面ではシリコンエッチングの開始位置から角度を持ってエッチングが進行するため（図６（ａ）参照）、所望の開口位置からずれた位置に独立供給口の基板表面側の開口が形成されることになる。この現象は、エッチングプロセス中にデポ膜を形成してその底面を除去した後にシリコンエッチングを繰り返すＢｏｓｃｈプロセスに限って観測されるものではなく、下記に記述しているＩＣＰエッチャーを用いた非Ｂｏｓｃｈプロセスでも同様な傾向がある。

ここで、圧力室内へのインク再充填が複数のインク供給口から成されている場合、独立供給口の開口位置がずれることにより、それぞれの供給口から発熱抵抗体までの流抵抗が異なることになる。その結果、インクは、発熱抵抗体を含む圧力室から記録素子基板の主面に対して垂直方向から傾いて吐出され、記録媒体におけるスジ、ムラ、などの記録不良という問題が発生する場合がある。

そこで、本発明の目的の一つは、インク等の液体の吐出方向の傾きが低減される液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

そこで、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体を吐出させるためのエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板と、該基板の第一の面側に、前記液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成するオリフィスプレートと、を備え、
前記基板は、前記第一の面と反対側の面である第二の面に凹部形状に形成された共通供給口と、該共通供給口の底面から前記第一の面まで貫通し、前記液体流路に連通する複数の独立供給口と、を有し、
前記吐出エネルギー発生素子の上方に前記吐出口が設けられ、
それぞれの前記吐出エネルギー発生素子について、該吐出エネルギー発生素子に前記液体を送り込むように隣接する２つの独立供給口が設けられ、該２つの独立供給口の間に前記吐出エネルギー発生素子が配置されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記基板の前記第二の面に凹部を形成することにより、前記共通供給口を形成する工程と、
（２）前記共通供給口の底面に、前記複数の独立供給口の開口位置を規定する複数の開口パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
（３）前記基板に、前記エッチングマスクをマスクとしてプラズマを用いたイオンエッチングを行い、前記複数の開口パターンから前記複数の独立供給口を形成する工程と、
を含み、
前記エッチングマスクは、前記共通供給口の底面の中央から端部に向かうほど前記開口パターンのピッチが狭くなっている部分を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。

本発明の液体吐出ヘッドは、
液体を吐出させるためのエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板と、該基板の第一の面側に、前記液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成するオリフィスプレートと、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記基板は、前記第一の面と反対側の面である第二の面に凹部形状に形成された共通供給口と、該共通供給口の底面から前記第一の面まで貫通し、前記液体流路に連通する複数の独立供給口と、を有し、
前記吐出エネルギー発生素子の上方に前記吐出口が設けられ、
それぞれの前記吐出エネルギー発生素子について、該吐出エネルギー発生素子に前記液体を送り込むように隣接する２つの独立供給口が設けられ、該２つの独立供給口の間に前記吐出エネルギー発生素子が配置され、
前記吐出エネルギー発生素子から前記隣接する２つの独立供給口の第一の面側の開口までのそれぞれの距離が等しく、
前記吐出エネルギー発生素子からなる列と前記独立供給口からなる列とを含む前記基板に垂直な面による断面において、
前記複数の吐出エネルギー発生素子は同一ピッチで形成されており、
前記共通供給口の底面における前記独立供給口の開口のピッチが、前記共通供給口の底面の中央から端部に向かうほど狭くなっている部分を有することを特徴とする液体吐出ヘッドである。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、基板表面側における独立供給口の開口位置のずれを低減することができる。そのため、吐出エネルギー発生素子から該吐出エネルギー発生素子に隣接する２つの独立供給口までの距離差を低減することが可能となり、流抵抗差を低減することができる。その結果、液体の吐出方向の傾きが低減され、スジ、ムラなどの記録不良が抑制された液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。

本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的平面図および模式的断面図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的断面図及び模式的平面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的平面図および模式的断面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的平面図および模式的断面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的平面図および模式的断面図である。 本実施形態を説明するための基板の模式的断面図である。 ＩＣＰエッチャーの構成例を説明するための模式図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的上面図および模式的下面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を説明するための模式的上面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造工程例を説明するための断面工程図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおける基板の構成例を説明するための模式的断面図である。 本実施例で得られた予測値と実測値を示すグラフである。 本実施例で得られた予測値と実測値を示すグラフである。 本実施例で得られた予測値と実測値を示すグラフである。 本実施例で得られた予測値と実測値を示すグラフである。 本実施例で得られた予測値と実測値を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明では、本発明の液体吐出ヘッドの適用例として主にインクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオ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。

図８は、シリコンウェハからダイシングによって切り出されたインクジェット記録ヘッドのチップの概要を示す模式図である。図８（ａ）の模式的上面図に示されるインクジェット記録ヘッド８００は、４色（Ｂｋ、Ｃｙａｎ、Ｍａｚｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ）のインクを飛翔させるノズル列を有する。該インクジェット記録ヘッドでは吐出エネルギー発生素子としてヒータ（発熱抵抗体とも称す）が設けられている。該インクジェット記録ヘッドは、同一基板上に複数のヒータ列と該ヒータを個別に駆動する機能素子領域（８０２１、８０２２、８０３１、８０３２、８０４１、８０４２、８０５１、８０５２）を有している。また、基板上にはインクを飛翔するノズル領域（８０２３、８０３３、８０４３、８０５３）が配されている。また、基板の端部には、ヒータや機能素子に、電力や駆動信号を外部から供給するための電極パッド領域８０１が配されている。ノズル領域の長さやノズル数は、基板上に配されるヒータ列方向の解像度や１パス印字での印字幅を考慮して選択される。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に記載のインクジェット記録ヘッド８００を基板裏面から見た模式的下面図である。本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、不図示の支持部材と接合される接着幅８０７１を有する接着領域８０７を除いた領域に、共通供給口（８０２４、８０３４、８０４４、８０５４）が配されている。該共通供給口の底面には、基板表面に配されたノズルに連通する独立供給口が配されている。該インクジェット記録ヘッドは、接着領域８０７に配した接着剤を介して不図示の支持部材に接合される。

接合強度やインク色間の混色を防止するためには、接着幅８０７１を０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。また、共通供給口の短手方向の開口幅Ｗ８０８は、１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、インクジェット記録ヘッドのチップサイズを小さくでき、シリコンウェハから取り出せるチップ数を多くすることができる。それによって、インクジェット記録ヘッドのコストを下げることができる。また、共通供給口の短手方向の開口幅Ｗが０．３２ｍｍ以下であり、且つ、該開口幅Ｗと深さとの比（アスペクト比）が０．６４以下である場合、基板表面で発生するプラズマシースの歪みが共通供給口の底面付近まで分布しなくなる。それによって、独立供給口のチルティング現象（傾斜）の発生も低減される。さらに、共通供給口の開口幅Ｗが０．３２ｍｍ以上である場合、図８（ａ）で示した各色のノズル領域に配置できるノズル解像度が高くなり、高画質、且つ、高速なインクジェット記録ヘッドを提供し易くなる。

図９は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成例を示す模式図である。図９において、吐出エネルギー発生素子として第一のヒータ９１が設けられている。また、ノズル領域の外周部には第二のヒータ９６が設けられている。図９において、それぞれの第一のヒータ９１について、該第一のヒータ９１に対して対称な２つの第一の液体流路９２が形成されている。また、図９は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを構成する１色のノズル配置を上面から見た拡大模式図である。中央に配置された独立供給口９３と両側に配置された独立供給口との間に、それぞれ第一のヒータ９１が配置されている。第一のヒータ９１から隣接する２つの独立供給口までのそれぞれの距離が等しい。また、該第一のヒータ９１の両側に設けられた第一の液体流路９２は該第一のヒータ９１に対して対称であることが好ましい。このような配置によって、第一のヒータ９１に対して対称な２つの第一の液体流路９２を介して両側の独立供給口９３から第一のヒータ９１にインクが供給される。また、独立供給口９３は共通供給口に連通している。第二のヒータ９６には該第二のヒータ９６にインクを供給する第二の液体流路９７が１つ設けられている。なお、図９に示すようなノズル領域の外周部に第二のヒータが設けられた形態では、対称な２つの第一の液体流路が設けられた第一のヒータ９１が本発明における吐出エネルギー素子に相当する。

本明細書において、「等しい」とは、例えば、それらの距離の差が１．０μｍ以内のことであり、０．５μｍ以内であることが好ましく、０．３μｍ以内であることがより好ましく、０．１μｍ以内であることがさらに好ましい。

次に、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法について、図１０の工程断面図を用いて説明する。

まず、図１０（ａ）に示すように、吐出エネルギー発生素子としてヒータ１１を有する基板１０を用意する。該基板１０の表面（第一の面）側には、保護層１２と密着性向上層１３が配置されている。基板１０の裏面（第一の面と反対側の面、第二の面とも称す）には、酸化膜１４が配置されている。また、酸化膜１４の上にはパターニングマスク１５が配置されている。

基板１０としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。酸化膜１４は、例えば、シリコン酸化膜であり、該シリコン酸化膜はシリコン基板の酸化により形成することができる。

保護層１２としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸窒化膜等を用いることができる。

例えば、密着性向上層１３としてはＨＩＭＡＬ（商品名、日立化成社製）を用いることができ、密着性向上層１３は該ＨＩＭＡＬをフォトリソグラフィプロセスでパターンニングすることにより形成することができる。また、例えば、パターニングマスク１５にもＨＩＭＡＬを用いることができる。

次に、図１０（ｂ）に示すように、基板１０の上に、インク流路（液体流路）の型となる流路型材１６を形成する。

流路型材１６としては、例えば、ポジ型レジストを用いることができる。ポジ型レジストとしては、例えば、ＰＭＩＰＫを含むレジストが挙げられる。ＰＭＩＰＫを主成分とする塗布型レジストは、例えば、（株）東京応化工業から製品名：ＯＤＵＲ―１０１０として市販されている。この被膜は汎用的なスピンコート法にて基板上に形成できる。例えば、該ＰＭＩＰＫを含むレジストからなる被膜を２３０〜３５０ｎｍの波長を有する露光光で露光し、続いて現像することにより、図１０（ｂ）に示すようなパターンを形成できる。

次に、図１０（ｃ）に示すように、流路型材１６を覆うように被覆樹脂層１７を形成する。図１０（ｃ）において、被覆樹脂層１７の上には撥水性被膜１８が設けられている。

被覆樹脂層１７としては、例えば、レジスト材料を用いることができ、ネガ型レジストを用いることが好ましい。

また、被覆樹脂層１７に用いるレジスト材料は、例えば、特許第３１４３３０７号明細書に記載されるエポキシ樹脂を主たる構成材料とする感光性材料を用いることができる。この感光性材料は好ましくはキシレン等の芳香族系溶剤に溶解して塗布することにより、ＰＭＩＰＫとの相溶を防止できる。レジスト材料は露光される。一般的には被覆樹脂層１７を構成するレジスト材料にはネガ型レジストが用いられるため、吐出口となる部分に光を照射させないフォトマスク（不図示）が使用される。

また、被覆樹脂層１７の上に撥水性被膜１８を形成する場合は、例えば、特開２０００−３２６５１５号公報に記載されるように、感光性撥水材料を配置し、被覆樹脂層１７のレジスト材料と一括に露光及び現像することにより実施することが可能である。感光性撥水材料としては、例えば、ラミネート形状の材料を用いることができる。一般的に、被覆樹脂層１７のレジスト材料はネガ型特性のものが用いられるため、吐出口となる部分に光を照射させないフォトマスク（不図示）を使用して露光する。そして、露光後の被覆樹脂層１７のレジスト材料及び感光性撥水材料を現像し、吐出口１９を形成する。現像はキシレン等の芳香族系溶剤を用いることが好ましい。

次に、図１０（ｄ）に示すように、被覆樹脂層１７及び撥水性被膜１８の上に、これらの層をエッチング溶液から保護するために材料保護層２０を形成する。その後、基板の裏面側から基板をエッチングし、共通供給口２１を形成する。

材料保護層２０の材料としては、例えば、環化イソプレンを用いることができる。環化イソプレンとしては、例えば、東京応化工業社よりＯＢＣの製品名で販売されている。

例えば、シリコン基板をエッチングする場合、テトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）２２ｗｔ％溶液のアルカリ溶液をエッチング溶液として用いることができる。例えば、８３℃にて１２時間、ＴＭＡＨの２２ｗｔ％溶液に基板を浸漬させることにより、共通供給口２１を形成できる。

例えば、基板１０の裏面（第二の面）から共通供給口２１の平坦面（底面）までの距離は５００μｍであり、基板の厚さは例えば６２５μｍ（三菱マテリアルズ社製ＣＺ基板）であり、基板は６インチサイズ（Φ１５０ｍｍ）である。

次に、図１０（ｅ）に示すように、基板の裏面に形成したパターニングマスク１５と酸化膜１４を除去する。その後、共通供給口２１の底面に、独立供給口を形成するために用いられるエッチングマスクの材料（エッチングマスク材料）２２を形成する。

エッチングマスク材料２２は、例えば、スプレー装置（ＥＶＧ社製；ＥＶＧ１５０）を使って形成することができる。また、エッチングマスク材料２２としては、例えば、感光性材料（ＡＺＰ４６２０（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）やＯＦＰＲ（東京応化工業社製）やＢＣＢ（ダウコーニング社製））等が挙げられる。エッチングマスク材料の膜厚は、例えば１０μｍである。

次に、図１０（ｆ）に示すように、エッチングマスク材料２２をパターニングしてエッチングマスク２２′を形成する。

エッチングマスク材料は例えば露光・現像することによりパターニングされる。エッチングマスク２２′は独立供給口に対応する開口パターンを有する。エッチングマスクは独立供給口の開口位置を規定するものであり、エッチングマスクの開口パターンが独立供給口の裏面側の開口パターンに対応する。

本実施形態において、エッチングマスクは、吐出エネルギー発生素子から隣接する２つの独立供給口の第一の面側の開口までのそれぞれの距離が等しくなるように、エッチングマスクの開口パターンが形成される。

露光機としては、プロジェクション方式の露光機でも、プロキシミティ方式の露光機でも、所望のパターニングが出来れば、問題なく使用できる。

次に、図１０（ｇ）に示すように、エッチングマスク２２′をマスクとして用い、プラズマを用いたイオンエッチングによって共通供給口の底面から基板表面まで貫通する開口を形成し、独立供給口２３を形成する。

該ドライエッチングは、例えば、まず、シリコン基板のシリコン層を除去した後、連続してメンブレン膜であるＰ−ＳｉＯ膜とＰ−ＳｉＮ膜を除去することにより実施できる。

次に、図１０（ｈ）に示すように、材料保護層２０を除去し、流路型材１６を除去する。流路型材１６が除去された空間は液体流路２４となる。

例えば、基板をキシレンに浸漬してＯＢＣを除去した後、全面露光により、液路型材としてのポジ型レジスト層を分解する。ポジ型レジストは、例えば３３０ｎｍ以下の波長の光を照射すれば、レジスト材料は低分子化合物に分解され、溶剤により除去し易くなる。そして、溶剤によりポジ型レジスト層を除去する。

この工程により、図１０（ｈ）の断面図に示すように、吐出口１９に連通する液体流路が形成される。

１つのヒータ１１に通じる２つの液体流路は、ヒータ１１に対して対称であることが好ましい。つまり、例えば図１（ｂ）や図３（ｂ）の形態で示すように、吐出エネルギー発生素子の中心と該吐出エネルギー発生素子に隣接する２つの独立供給口の中心を通り、前記基板の面方向に垂直な面による断面において、吐出エネルギー発生素子から一方の独立供給口までの液体流路と、もう一方の独立供給口までの液体流路とが、前記吐出エネルギー発生素子に対して対称であることが好ましい。吐出エネルギー発生素子に対して対称であるということは、前記断面において、吐出エネルギー発生素子の中心を通りかつ基板面に垂直な線に対して対称であることが好ましい。

ここで、以下に本実施形態におけるプラズマを用いたイオンエッチングについて詳細に説明する。以下の説明では、主にＩＣＰエッチャーを用いた場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図６（ａ）は、導体基板の裏面に大きな段差を有する共通供給口を形成した後に、該共通供給口内に、該基板の表面に貫通する独立供給口を形成する工程を示す。該工程では、図７に示すような誘電結合型プラズマ装置（以下、ＩＣＰエッチャーとも称す）が多く使用される。約１０μｍ以上の深さのシリコンを常温付近でエッチングするには、ＩＣＰエッチャーが適している。ＩＣＰエッチャーは、図７で示すように、コイル状のアンテナとそれをプラズマから絶縁する誘電体からなるプラズマ源を用い、アンテナに流れるＲＦ電流により磁界を発生させる。そして、ＲＦ磁界は、電磁誘導により誘電電界を発生させ、これによりプラズマが生成、維持される。図７に示すように、誘電電界を発生させるコイル状のアンテナは、誘電体窓を介して、真空容器の外に置かれている。また、ＩＣＰエッチャーは、放電パワーによるイオンフラックスとバイアスパワーによるインエネルギーをそれぞれ独立に制御できるため、エッチング形状や下地との選択比の制御が容易である利点を有する。さらに、ＩＣＰエッチャーは、１０^１１〜１０^１３ｃｍ^−３と高い電子密度が得られる特徴を持っている。ＩＣＰエッチャーは、高い電子密度を有するプラズマを発生させ、該プラズマによってエッチングガスを分解してイオンやラジカルを発生させる。発生したイオンやラジカルは基板上に発生するプラズマシース内で基板に向かって加速されて、シリコン等の被エッチング材料をエッチングする。ＩＣＰエッチャーは、垂直性を維持しつつ被エッチング材料を深堀できる。

しかしながら、前述したように、シリコンウェハ内に形成された凹部の底面にＩＣＰエッチャーを用いて独立供給口を複数形成する際には、凹部の形状の影響を受けて、正の空間電荷層（プラズマシース）の歪みが発生する。より詳細に述べると、装置下部に設けたＲＦバイアス電源によってプラズマチャンバー室内に形成した高密度プラズマを加工する基板を設置した領域に移動させた時に、該基板の凹部形状の影響を受けてプラズマシースに歪みが発生する。このプラズマシースの歪みが、共通供給口の底面に形成する独立供給口の垂直性を阻害する要因になる。その歪みの分布を詳細に計測するために、本発明者達は、東北大学寒川研究室で開発された“オンウェハモニタリングシステム”を用いて、ＩＣＰエッチャーのプラズマ発生時の電子温度、密度、シース電位を実測した。この“オンウェハモニタリングシステム”は、ＩＣＰエッチャー内のプラズマモニタリングを行うことができる。

「参考文献」Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．１７ （２０１０）， ０４３３０２ ”Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆＵＶ ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ＵＶ−ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｄａｍａｇｅ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｕｓｉｎｇ ｏｎ−ｗａｆｅｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”

ＩＣＰエッチャーとしては、ＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ（住友精密工業社製）を用いた。得られた結果を基にして、独立供給口を垂直に形成しようとした際のイオン軌道及びエッチング形状をプラズマ解析シミュレーターによって予測した。プラズマ解析シミュレーターとしては、ＦａｂＭｅｉｓｔｅｒ−ＰＢ（みずほ情報総合研究所社製）を用いた。独立供給口の形成方法としては、まず、図６（ａ）に示すように、異方性ウェットエッチングによってシリコン基板裏面に約５００μｍの段差を有する共通供給口を形成した。その後、独立供給口の開口パターンを有するエッチングマスクを共通供給口の底面に形成し、ＩＣＰエッチャーを用いて基板裏面側からエッチングを行った。

図１２は、前述の手法によって得られた予測値と実測値を示すグラフである。なお、図１２のグラフの予測値と実測値は、図６（ｂ）に示した形態における結果を示している。図１２のグラフから、上述の予測手法は実際の現象を正確に予測できることが分かる。

図１０（ｇ）で示した工程において、共通供給口内にヒータ列に沿った独立供給口２３を形成する際に、該共通供給口の段差の影響でプラズマシースが歪むことで、エッチングガスの分解から発生するエッチングイオンのイオン軌道が曲げられる。そのため、共通供給口の側壁近傍の独立供給口は、基板面に対する垂直方向から少し傾斜してエッチングされて形成される。この傾斜角度をＹ（図６（ｂ）参照）とする。そして、異方性エッチングで共通供給口を形成した場合、共通供給口の底面端部と共通供給口の開口端部までの距離は基板面に平行な方向においてａ（＝ｈ／ｔａｎθ、ｈ：共通供給口の深さ）となる。

ここで、図６（ｃ）は、独立供給口の形成領域を通り、基板面に垂直であり、かつ共通供給口の短手方向に平行な面による断面である。図６（ｃ）において、共通供給口の底面端部から独立供給口までの距離をＸとする。ここで、Ｘは共通供給口の底面端部から独立供給口の底面端部に近い方の端部又は独立供給口の中心までの距離である。また、独立供給口の深さをＨとすると、基板裏面（第二の面）から独立供給口の第一の面側の開口（独立供給口の底面）までの距離はｈ＋Ｈになる。そして、上述の予測値から、下記の式（４）が導き出される。

Ｙ＝２．０×１０^−１４×（Ｘ＋ａ）^４ − ２．０×１０^−１０×（Ｘ＋ａ）^３
＋ １．０×１０^−６×（Ｘ＋ａ）^２−１．８×１０^−３×（Ｘ＋ａ）
＋ ３．３×１０^−３×ｈ − ４．５×１０^−３ ・・・・・（４）

上述のように、共通供給口の底面に形成する独立供給口は、上述の式（４）で表される傾斜角度Ｙをもって形成されることが分かった。傾斜角度Ｙは共通供給口の底面端部からの独立供給口までの距離Ｘによって変化する。そして、独立供給口の深さがＨである場合、図６（ｃ）に示されるように、該独立供給口が、基板表面でノズルと連通する位置ズレをΔｘとすると、Δｘは以下の式（１）で表される。

Δｘ＝Ｈ＊Ｔａｎ（ＲＡＤＩＡＮＳ（Ｙ）） ・・・・（１）

つまり、位置ズレΔｘは上記式（１）で予測することができる。

図１２のグラフに示した予測値は、共通供給口の深さが５００μｍの場合で測定した結果である。また、図１３に、共通供給口の深さが５６４μｍの場合で予測値と実測値を測定した結果を示す。

図１２及び１３に示されるように、ＩＣＰエッチャーのプロセス条件（ＲＦパワー値、プロセス圧、ガス流量など）が一定であれば、プラズマシースの歪みが同様な傾向を示すことが想定される。その結果、共通供給口の底面端部からの距離によって、個々の独立供給口の傾斜角度を予測することができる。したがって、独立供給口の（チルト）シフト量（ズレ量）Δｘを予め予測することができる。

図１４及び１５は、ＩＣＰエッチャーのプロセス条件を変えて共通供給口の底面に形成した独立供給口の傾斜角度Ｙと底面端部からの独立供給口の距離Ｘの関係を示すグラフである。ＩＣＰエッチャーのプロセス条件としては、ＲＦパワー値、プロセス圧、ガス流量などが挙げられる。

図１４は、共通供給口の深さが５００μｍの場合であり、図１５は共通供給口の深さが５６４μｍの場合である。

図１４において、ａ、ｂ、ｃは計算値であり、ｄは実測値である。ａの条件は、ＲＦパワー；３．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［７５Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。ｂの条件は、ＲＦパワー；６．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［１５０Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。ｃの条件は、ＲＦパワー；３．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［１５０Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。ｄの条件は、ＲＦパワー；３．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［１５０Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。

また、図１５において、ａ′、ｂ′、ｃ′は計算値であり、ｄ′は実測値である。ａ′の条件は、ＲＦパワー；３．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［７５Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。ｂ′の条件は、ＲＦパワー；６．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［１５０Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。ｃ′の条件は、ＲＦパワー；３．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［１５０Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。ｄ′の条件は、ＲＦパワー；３．０［ｋＷ］、Ｂｉａｓ；［１５０Ｗ］、圧力；１２［Ｐａ］である。

図１４及び図１５に示されるように、エッチングレートを向上させるためにＲＦパワー値やバイアス値を変化させると、前記式（３）で示されるシース長が長くなり、傾斜角度Ｙが大きくなる傾向がある。また、下地との選択性やＢｏｓｃｈプロセスを採用した場合の側壁デポ膜との選択性等も考慮すると、独立供給口における共通供給口の底面側の開口と基板面側の開口とが所望の精度（±２．０％以内）で形成できる範囲において、前記傾斜角度：Ｙと、共通供給口の底面端部から独立供給口の中心までの距離：Ｘとの関係式は、下記の式（５）で表される。

Ｙ＝ｋ｛２．０×１０^−１４×（Ｘ＋ａ）^４ − ２．０×１０^−１０×（Ｘ＋ａ）^３
＋ １．０×１０^−６×（Ｘ＋ａ）^２−１．８×１０^−３×（Ｘ＋ａ）
＋ ３．３×１０^−３×ｈ − ４．５×１０^−３｝ ・・・・・（５）

式（５）において、ｋは係数である。図１４及び図１５から、０＜ｋ＜２．５を満たす範囲であれば、上述の課題を考慮しても、式（５）を採用して独立供給口の開口位置を予測できる。

次に、共通供給口の形状と傾斜角度との関係を調べた。共通供給口の形状は、共通供給口の開口幅（図８（ｂ）参照）８０８を１．０ｍｍ、０．３２ｍｍ、０．２４ｍｍ及び０．１８ｍｍと変え、また、側壁が傾斜を有する形状（図６（ａ）参照）ではなく、図１１に示すような側壁が垂直に形成されているトレンチ形状とした。共通供給口の開口幅は図８（ｂ）に示すように、共通供給口の短手方向の幅である。そして、図１６は、Ｙ軸をチルトズレ量とし、Ｘ軸を底面端部から独立供給口までの距離とした場合のグラフである。

図１６に示されるように、共通供給口の開口幅が０．３２ｍｍ以下であり、且つ、該開口幅と深さとの比（アスペクト比）が０．６４以下である場合、基板表面で発生するプラズマシースの歪みが、該共通供給口の底面付近まで分布しなくなる。そのため、形成される独立供給口のチルティング現象も低減される。また、図１６に示されるように、共通供給口の形状が図６（ａ）のような逆台形形状から図１１のようなトレンチ形状に変えると、独立供給口の傾斜角度が小さくなることが分かる。これは、数式（３）で示されるプラズマシースの基板表面での歪みが小さくなり、基板に到達するイオンフラックスの曲がりが小さくなることを示している。

ここで、共通供給口の幅をＷ、深さをｈとすると、それらのアスペクト比Ａが０．６４＜Ａ＜３．０かつ０．３２ｍｍ＜Ｗ＜１．５ｍｍの範囲である場合、上記式（５）から、傾斜角度Ｙと、底面端部から独立供給口までの距離Ｘとの関係が下記式（６）で表される。

Ｙ≦ｋ｛２．０×１０^−１４×（Ｘ＋ａ）^４ − ２．０×１０^−１０×（Ｘ＋ａ）^３
＋ １．０×１０^−６×（Ｘ＋ａ）^２−１．８×１０^−３×（Ｘ＋ａ）
＋ ３．３×１０^−３×ｈ − ４．５×１０^−３｝ ・・・・・（６）

式（６）において、ｋは係数である。上記式（５）を考慮すると、０＜ｋ＜２．５の範囲において、式（６）が成り立つことが分かる。

以上より、共通供給口の開口径、共通供給口の深さ、及び該共通供給口の底面端部から独立供給口の開口の中心までの距離が分かると、式（１）、（５）、（６）によって、独立供給口の位置ズレを予測できる。したがって、予測される独立供給口のズレを考慮したエッチングマスクを用いて独立供給口を形成することで、基板表面に等間隔もしくは所望の位置に開口する独立供給口を形成することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示すインクジェット記録ヘッドの模式図である。図１（ａ）は、基板の平面模式図である。

図１（ａ）において、ノズル列方向の端部に位置するノズル群を１０９ａとし、中央部に位置するノズル群を１０９ｂとする。図１（ａ）において、基板１０１には、吐出エネルギー発生素子として複数の発熱抵抗体１０２がノズル列方向（吐出口列方向とも称す）に等しい間隔で配列されている。ノズル列方向は、図１（ａ）において、ｄ−ｄ′線に相当する。図１のインクジェット記録ヘッドにおいて、発熱抵抗体１０２の上方に吐出口が設けられている。それぞれの発熱抵抗体１０２にノズル列方向で隣接するように複数の独立供給口１０３（図１において基板表面側の開口を示す）が発熱抵抗体の間にそれぞれ配置されている。図１において、また、１０４は液体流路に相当し、該液体流路１０４に独立供給口１０３からインクが供給され、発熱抵抗体１０２の上方に形成されている吐出口にインクを送付する。隣接する他方のノズル列は一方の列に対してこれらの発熱抵抗体の配列間隔の１／４だけその配列方向に沿ってずらして配置されている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の点線ｄ−ｄ’における基板面に垂直な断面図である。図１（ｂ）は、吐出エネルギー発生素子からなる列と独立供給口からなる列とを含む基板面に垂直な面による模式的断面図である。図１（ｂ）において、基板１の表面側（第一の面側）にはオリフィスプレート（被覆樹脂層とも称す）１０５とノズル（吐出口とも称す）１１０が形成されている。発熱抵抗体１０２の上方に、それぞれの発熱抵抗体１０２に対応してノズル（吐出口）１１０が設けられている。独立供給口１０３は、基板１０１に設けられた共通供給口（凹部とも称す）の底面１０６に形成されている。なお、１０７は凹部の側壁を表し、共通供給口の底面端部とは、凹部側壁１０７と凹部底面１０６との境界を表す。独立供給口１０３は、共通供給口の底面１０６から基板の表面まで貫通して形成されている。本実施形態において、複数の吐出エネルギー発生素子は同一ピッチで形成されており、共通供給口の底面における独立供給口の開口のピッチは、共通供給口の底面の中央から端部に向かうほど狭くなっている。

なお、例えば、図８（ａ）で示すような共通供給口の幅は１．０ｍｍであり、共通供給口の深さは５００μｍである。また、共通供給口はＴＭＡＨなどの強アルカリ溶液を用いた異方性ウェットエッチングによって形成することができ、共通供給口の深さは例えば５００μｍである。シリコンの結晶異方性エッチングを用いた場合、共通供給口の底面と側壁との傾斜角度θは約５５°となる。また、例えば、独立供給口は、底面端部から独立供給口の中心までの距離が約８５μｍの位置に形成される。

一方、図２は、比較例としてのインクジェット記録ヘッドの模式図である。図２（ａ）はインクジェット記録ヘッドの断面図である。図２（ｂ）は、基板の平面模式図である。図２において、吐出エネルギー発生素子としての発熱抵抗体が等間隔に配置されている。

図２（ａ）の共通供給口の底面（凹部底面）において、底面端部に近い程、独立供給口が基板の外側へ傾いて形成される。そのため、共通供給口の底面に形成する独立供給口を形成するために用いられるエッチングマスクにおける開口パターンの開口（独立供給口の凹部側の貫通位置）を誤差を考慮せずに等間隔に形成した場合、独立供給口の表面側の開口位置が底面端部に近い程ずれてしまう。つまり、図２（ｂ）に示すように、同じ発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口間において、発熱抵抗体の中心から独立供給口の第一面側の開口端までの距離（Ｗａ，Ｗｂ）が、共通供給口の側壁に近い独立供給口程、差が出てしまうことになる。上述の表１１、１２、１３、１４及び１５から分かるように、独立供給口の位置ズレが例えば５．０μｍ程度生ずる場合がある。この位置ズレにより、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口までの流抵抗がそれぞれ異なることになる。その結果、発熱抵抗体の上方に設けられた圧力室から吐出されたインクは、基板面に対しての垂直方向から傾いて吐出されるようになる。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、前記式（１）を用いて、独立供給口の第一の面側の開口位置を予測することにより、発熱抵抗体から隣接する２つの独立供給口の第一の面側の開口までのそれぞれの距離が等しくなるように、共通供給口底面における独立供給口の開口位置を調整する。つまり、上述のように、式（１）を用いれば、共通供給口の底面端部から独立供給口までの距離によって、独立供給口の第一の面側の開口の形成位置が把握できる。そこで、発熱抵抗体から隣接する２つの独立供給口の第一の面側の開口までのそれぞれの距離が等しくなるように、エッチングマスクの開口パターンを形成ればよい。

例えば、インクジェット記録ヘッド用基板の表面側には、共通供給口の底面端部から８５μｍの位置から独立供給口を形成できるように、ノズル（吐出口）との連通部としての液体流路の型材を配置しておく。そして、ＩＣＰエッチャーで加工する際のプラズマシースの歪みによるチルトズレを式（１）を用いて予測して、独立供給口の共通供給口側の開口位置を規定するエッチングマスクを設計する。このエッチングマスクを用いてプラズマを用いたイオンエッチングにより独立供給口を形成することにより、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口までのそれぞれの距離を等しくすることができ、流抵抗差を低減することができる。吐出エネルギー発生素子から独立供給口までの距離とは、基板面に平行な距離であり、吐出エネルギー発生素子の中心から独立供給口の開口端までの距離とすることが好ましい。

また、例えば、独立供給口は、ノズルピッチに対応して、３００ｄｐｉでノズルと連通させることができる。

また、前記式（１）や（６）で示しているように、共通供給口の中央領域に相当するノズル群においては貫通位置のずれは無視できるほど小さい。そのため、共通供給口の側壁に近い領域ほど、独立供給口の開口位置を調整することが望ましい。

以上により、インクの吐出方向の傾きが低減され、スジ、ムラ、などの記録不良が目立たないインクジェット記録ヘッドが実現できる。

以下に、例として、一列のノズル数が１２８個であってノズル間隔が３００ｄｐｉであるインクジェット記録へッドにおいて、２．８ｐｌの液滴を７．５ｋＨｚで吐出させたときにおける、隣接する２つの独立供給口の開口から発熱抵抗体までの距離の差がＹヨレに与える影響について示す。ここで、Ｙヨレとは、理想的なインク着弾位置からの実際の着弾位置ずれ量をノズル列方向の値として計測したものである。なお、記録ヘッドと記録媒体の距離は１．２５ｍｍ、記録ヘッドの走査方向の速度は１２．５ｉｎｃｈ／ｓｅｃである。

Ｙヨレは、図２の比較例で示したインクジェット記録ヘッドにおいては、最も端部のノズルにおいて８μｍ程度となる。この際、インク供給口貫通位置と発熱抵抗体の距離差であるＷａとＷｂの差は最大５μｍである。

それに対し、図１に示した本実施例におけるインクジェット記録ヘッドのＹヨレは、２μｍ程度である。この際、シリコン基板の共通供給口の底面端部からの独立供給口の形成位置を、前記式（１）を用いて、凹部壁面から離れた位置にずらして調整している。このように、シリコン基板の表面における、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口までの距離差を無くすことで、Ｙヨレが低減できたことが分かる。

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示すインクジェット記録ヘッドの模式図である。図３（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板の表面（第一の面）における模式的平面図である。実施形態１と異なる点は、複数の独立供給口３０３が発熱抵抗体にノズル列と垂直な方向で隣接するようそれぞれ配列されている点である。

図３（ａ）において、複数の発熱抵抗体３０２がノズル列方向に等間隔に配列されている。また、各発熱抵抗体３０２に２つの独立供給口３０３が該発熱抵抗体３０２にインクを供給するように隣接している。２つの独立供給口３０３は、発熱抵抗体３０２のノズル列方向の垂直方向に配置されている。また、２つの独立供給口３０３の間に発熱抵抗体３０２が配置されている。また、複数の発熱抵抗体２の間には、圧力室３０４を形成するための圧力室壁３１２が形成されている。本実施形態において、圧力室３０４は液体流路を兼ねている。また、隣接する他方のノズル列は一方のノズル列に対してこれらの発熱抵抗体の配列間隔の１／８だけその配列方向に沿ってずらして配置されている。

なお、本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、例えば、図８（ａ）で示すような前記共通供給口の開口幅は１．２ｍｍであり、該共通供給口の深さは６００μｍである。また、共通供給口は、ＴＭＡＨなどの強アルカリ溶液を用いた異方性ウェットエッチングによって、深さ６００μｍまで形成できる。その際、共通供給口の底面と側壁（傾斜面）との角度θは５５°である。そして、独立供給口は、例えば、共通供給口の底面端部から約１００μｍの位置から形成することができる。

図３（ｂ）は３（ａ）の点線部ｄ−ｄ’における断面図である。図３（ｂ）において、インクジェット記録ヘッド用基板の表面３０１上にはオリフィスプレート３０５とノズル（吐出口）３１０が形成されている。独立供給口３０３は、共通供給口の側壁３０７と接する底面３０６に形成される。独立供給口３０３は、共通供給口の底面からインクジェット記録ヘッド用基板を貫通して形成されている

本実施形態では、式（１）に従って独立供給口の基板表面側の開口位置を予測して、基板裏面側の独立供給口の開口位置を決定した。つまり、ノズル列と垂直方向に存在する凹部壁面からの距離によって、前記関係式（１）に従って、ずらすことにした。

図３（ｂ）において、端部ノズル群におけるインク供給口貫通位置のずらし量は、上述の式（４）及び（５）から分かるように、３１１ａ＞３１１ｂ＞３１１ｃ＞３１１ｄである。また、それぞれの発熱抵抗体において、発熱抵抗体から隣接する２つの独立供給口の基板表面側の開口端までの距離が等しくなるように形成されている。また、式（１）や（６）で示しているように、共通供給口の中央付近のノズル群においては開口位置のずれは無視できるほど小さいため、ずらし量を０とすることができる。これらより、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口までのそれぞれの距離の差を低減することが可能となり、流抵抗差を低減することができる。以上により、インクの吐出方向の傾きが低減され、スジ、ムラなどの記録不良が目立たないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態を示すインクジェット記録ヘッドの模式図である。図４（ａ）は、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の表面４０１における模式的平面図である。図４（ａ）において、複数の発熱抵抗体４０２がノズル列方向に等間隔に配列されている。また、それぞれの発熱抵抗体４０２に２つの独立供給口４０３が隣接するように配置されている。また、２つの独立供給口４０３の間に発熱抵抗体４０２が配置されている。また、液体流路を兼ねる圧力室４０４は、発熱抵抗体４０２と独立供給口４０３の一部を含むように形成されている。

また、図４（ａ）において、隣接する他方のノズル列は一方の列に対してこれらの発熱抵抗体の配列間隔の１／４だけその配列方向に沿ってずらして配置されている。

本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、例えば、図８（ａ）で示すような前記共通供給口の開口幅は１．０ｍｍであり、該共通供給口の深さは、５００μｍである。また、共通供給口は、ＩＣＰエッチャー等によって、該深さ５００μｍまでトレンチ形状に加工した。また、例えば、独立供給口は、トレンチ形状の凹部の端部から約４００μｍの位置から形成することができる。トレンチ形状の場合は、ｋ値が小さくなっていく傾向にある。

図４（ｂ）は、４（ａ）の点線部ｄ−ｄ’における断面図である。図４（ｂ）において、基板の表面上にはオリフィスプレート４０５とノズル（吐出口）４１０が形成されている。トレンチ形状の共通供給口は、基板の凹部壁面４０７とこれに接する凹部底面４０６により形成されている。独立供給口４０３は、共通供給口の底面（凹部底面４０６）から基板を貫通して基板表面まで達している。

本実施形態では、式（１）に従って独立供給口の基板表面側の開口位置を予測して、基板裏面側の独立供給口の開口位置を決定した。つまり、図４に示したように、共通供給口の底面における独立供給口の開口位置を、ノズル列方向に存在する凹部壁面からの距離によって、式（１）に従って、ずらして調整した。なお、本実施形態では、ノズル列方向に存在する凹部壁面（短手方向に沿った壁面）からの距離を考慮することが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、ノズル列方向に沿った凹部壁面（短手方向に存在する凹部壁面）からの距離を考慮して、独立供給口の開口位置を調整することも可能である。

図４（ｂ）において、端部ノズル群におけるインク供給口の開口位置のずらし量は、４１１ａ＞４１１ｂ＞４１１ｃであり、それぞれの発熱抵抗体において、発熱抵抗体から隣接する２つの独立供給口の基板表面側の開口端までの距離が等しくなるように形成されている。また、上述の式（１）や（６）で示されるように、共通供給口の中央付近のノズル群においては貫通位置のずれは無視できるほど小さいため、ずらし量を０とすることができる。これらより、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口までのそれぞれの距離の差を低減することが可能となり、流抵抗差を低減することができる。以上により、インクの吐出方向の傾きが低減され、スジ、ムラなどの記録不良が目立たないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

（第４の実施形態）
図５は本発明の第４の実施形態を示すインクジェット記録ヘッドの模式図である。図５（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板の表面５０１における模式的平面図である。

図５（ａ）において、複数の発熱抵抗体５０２がノズル列方向に等間隔に配列されている。また、各発熱抵抗体５０２に２つの独立供給口５０３が隣接して設けられている。該２つの独立供給口５０３の間に発熱抵抗体５０２が配置されている。また、複数の発熱抵抗体５０２の間には、圧力室５０４を形成するための圧力室壁５１２が形成されている。圧力室５０４は液体流路も兼ねている。隣接する他方のノズル列は一方の列に対してこれらの発熱抵抗体の配列間隔の１／８だけその配列方向に沿ってずらして配置されている。

なお、本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、例えば、図８（ａ）で示すような共通供給口の開口幅は１．２ｍｍであり、共通供給口の深さは６００μｍである。また、例えば、共通供給口は、ＩＣＰエッチャー等によって、該深さ６００μｍまでトレンチ形状に加工できる。そして、独立供給口は、例えば、凹部端面５０７から約３８０μｍの位置から形成できる。

図５（ｂ）は、５（ａ）の点線部ｄ−ｄ’における模式的断面図である。図５（ｂ）において、基板の表面５０１上にはオリフィスプレート５０５とノズル（吐出口）５１０が形成されている。共通供給口は、基板の凹部壁面５０７とこれに接する凹部底面５０６とにより形成されている。また、独立供給口５０３は、共通供給口の底面からインクジェット記録ヘッド用基板を貫通し、基板の表面５０１まで達している。

本実施形態では、式（１）に従って独立供給口の基板表面側の開口位置を予測して、基板裏面側の独立供給口の開口位置を決定した。つまり、共通供給口の底面における独立供給口の開口位置を、ノズル列方向に存在する凹部壁面からの距離によって、式（１）に従って、ずらすことにした。

図５（ｂ）において、端部ノズル群におけるインク供給口貫通位置のずらし量は、５１１ａ＞５１１ｂ＞５１１ｃ＞５１１ｄである。また、それぞれの発熱抵抗体において、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口の基板表面側の開口端までの距離が等しくなるように形成されている。また、式（１）や（６）で示しているように、共通供給口の中央付近のノズル群においては開口位置のずれは無視できるほど小さいため、ずらし量を０とすることができる。これらより、発熱抵抗体から該発熱抵抗体に隣接する２つの独立供給口までのそれぞれの距離の差を低減することが可能となり、流抵抗差を低減することができる。以上により、インクの吐出方向の傾きが低減され、スジ、ムラなどの記録不良が目立たないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

１０１、３０１ シリコン基板の第一面
１０２、３０２ 発熱抵抗体
１０３、３０３ 独立供給口
１０４、３０４ 圧力室
１０５、３０５ オリフィスプレート
１０６、３０６ 共通供給口の底面
１０７、３０７ 共通供給口の側壁
１０９ａ 端部側のノズル群
１０９ｂ 中央部側のノズル群
１１０、３１０ 吐出口
１１１ａ 端部インク供給口の開口位置ずれ
１１１ｂ 端部インク供給口の開口位置ずれ
１１１ｃ 端部インク供給口の開口位置ずれ
３１２ 圧力室壁
７０１ ＲＦ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｕｎｉｔ
７０２ Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｐｏｒｔ
７０３ Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｃｌａｍｐ
７０４ ＲＦ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｕｎｉｔ
７０５ Ｇａｓ Ｉｎｌｅｔ
７０６ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈａｍｂｅｒ
７０７ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｈａｍｂｅｒ
７０８ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｈｅｉｇｈｔ
７０９ Ｗａｆｅｒ／Ｓａｍｐｌｅ
７１０ ＭＥＳＣ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｖｅ
７１１ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｅｌｌｏｗｓ Ｓｅａｌｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
７１２ ｈｅｌｉｕｍ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｇａｓ Ｉｎｌｅｔ
８００ インクジェット記録ヘッド
８０１ 電極パッド領域
８０２ Ｂｋインク列
８０３ Ｃｙａｎインク列
８０４ Ｍａｇｅｎｔａインク列
８０５ Ｙｅｌｌｏｗインク列
８０２１、８０２２ 機能素子領域（Ｂｋインク列）
８０２３ ノズル領域（Ｂｋインク列）
８０３１、８０３２ 機能素子領域（Ｃｙａｎインク列）
８０３３ ノズル領域（Ｃｙａｎインク列）
８０４１、８０４２ 機能素子領域（Ｍａｇｅｎｔａインク列）
８０４３ ノズル領域（Ｍａｇｅｎｔａインク列）
８０５１、８０５２ 機能素子領域（Ｙｅｌｌｏｗインク列）
８０５３ ノズル領域（Ｍａｇｅｎｔａインク列）
８０２４ 共通供給口（Ｂｋインク列）
８０３４ 共通供給口（Ｃｙａｎインク列）
８０４４ 共通供給口（Ｍｅｇｅｎｔａインク列）
８０５４ 共通供給口（Ｙｅｌｌｏｗインク列）
８０６ 独立供給口
８０７ 接着領域
８０７１ 接着幅
８０８ 共通供給口幅
９１ ヒータ
９２ 第一の液体流路
９３ 独立供給口
９６ 第一のヒータ
９７ 第二の液体流路

Claims (7)

1. 液体を吐出させるためのエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板と、該基板の第一の面側に、前記液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成するオリフィスプレートと、を備え、
   前記基板は、前記第一の面と反対側の面である第二の面に凹部形状に形成された共通供給口と、該共通供給口の底面から前記第一の面まで貫通し、前記液体流路に連通する複数の独立供給口と、を有し、
   前記吐出エネルギー発生素子の上方に前記吐出口が設けられ、
   それぞれの前記吐出エネルギー発生素子について、該吐出エネルギー発生素子に前記液体を送り込むように隣接する２つの独立供給口が設けられ、該２つの独立供給口の間に前記吐出エネルギー発生素子が配置されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   （１）前記基板の前記第二の面に凹部を形成することにより、前記共通供給口を形成する工程と、
   （２）前記共通供給口の底面に、前記複数の独立供給口の開口位置を規定する複数の開口パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
   （３）前記基板に、前記エッチングマスクをマスクとしてプラズマを用いたイオンエッチングを行い、前記複数の開口パターンから前記複数の独立供給口を形成する工程と、
   を含み、
   前記エッチングマスクは、前記共通供給口の底面の中央から端部に向かうほど前記開口パターンのピッチが狭くなっている部分を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記吐出エネルギー発生素子の中心と該吐出エネルギー発生素子に隣接する前記２つの独立供給口の中心を通り、前記基板の面方向に垂直な面による断面において、
   前記吐出エネルギー発生素子から一方の独立供給口までの液体流路と、もう一方の独立供給口までの液体流路とが、前記吐出エネルギー発生素子に対して対称である請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記基板の前記第一の面側の独立供給口の開口に対する前記共通供給口の底面側の独立供給口のズレ量をΔｘとすると、Δｘは下記式（１）で表され、
   Δｘ＝Ｈ＊Ｔａｎ（ＲＡＤＩＡＮＳ（Ｙ）） ・・・・・（１）
   （Ｈ：｛（基板の厚さ）―（共通供給口の深さ：ｈ）｝、Ｙ：前記イオンエッチングで独立供給口を形成する際におけるプラズマシースの歪みによるイオンフラックスが曲げられる角度。）、
   前記式（１）を用いて、前記開口パターンのピッチが、前記共通供給口の底面の中央から端部に向かうほど前記開口パターンのピッチが狭くなっている部分を有するように調整されている請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記イオンエッチングで前記独立供給口を形成する際に、プラズマシースの歪みによって、イオンフラックスが歪む（曲げられる）角度：Ｙが、下記式（２）を満たす請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法；
   Ｙ≦ｋ｛２．０×１０^−１４×（Ｘ＋ａ）^４ − ２．０×１０^−１０×（Ｘ＋ａ）^３ ＋ １．０×１０^−６×（Ｘ＋ａ）^２−１．８×１０^−３×（Ｘ＋ａ） ＋ ３．３×１０^−３×ｈ − ４．５×１０^−３｝ ・・・・・（２）尚、ｋは係数（０＜ｋ＜２．５）、ａは前記共通供給口の底面端部から前記共通供給口の開口端部までの基板面と平行な方向の距離を表しており、Ｘは、該共通供給口の底面端部から独立供給口までの距離を表している。
5. 液体を吐出させるためのエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板と、該基板の第一の面側に、前記液体を吐出する吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成するオリフィスプレートと、を備える液体吐出ヘッドであって、
   前記基板は、前記第一の面と反対側の面である第二の面に凹部形状に形成された共通供給口と、該共通供給口の底面から前記第一の面まで貫通し、前記液体流路に連通する複数の独立供給口と、を有し、
   前記吐出エネルギー発生素子の上方に前記吐出口が設けられ、
   それぞれの前記吐出エネルギー発生素子について、該吐出エネルギー発生素子に前記液体を送り込むように隣接する２つの独立供給口が設けられ、該２つの独立供給口の間に前記吐出エネルギー発生素子が配置され、
   前記吐出エネルギー発生素子から前記隣接する２つの独立供給口の第一の面側の開口までのそれぞれの距離が等しく、
   前記吐出エネルギー発生素子からなる列と前記独立供給口からなる列とを含む前記基板に垂直な面による断面において、
   前記複数の吐出エネルギー発生素子は同一ピッチで形成されており、
   前記共通供給口の底面における前記独立供給口の開口のピッチが、前記共通供給口の底面の中央から端部に向かうほど狭くなっている部分を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 前記吐出エネルギー発生素子の中心と該吐出エネルギー発生素子に隣接する前記２つの独立供給口の中心とを通り、前記基板の面方向に垂直な面による断面において、
   それぞれの前記吐出エネルギー発生素子について、前記吐出エネルギー発生素子から一方の独立供給口までの液体流路と、もう一方の独立供給口までの液体流路とが、前記吐出エネルギー発生素子に対して対称である請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記共通供給口の短手方向の開口幅Ｗは、下記の範囲である請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
   ０．３２［ｍｍ］＜Ｗ＜１．５［ｍｍ］
   

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