JP5762200B2 - 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、記録媒体に向けてインクを吐出して、その記録媒体の表面に画像を形成するインクジェット記録ヘッド等の液体吐出ヘッドに用いる基板の製造方法に関する。
液体吐出ヘッドとして、従来、インク吐出圧エネルギー発生素子の上方に形成した吐出口からインクを吐出するタイプのインクジェット記録ヘッドが知られている。このタイプのインクジェット記録ヘッドでは、基板のおもて面に、吐出エネルギー発生素子が形成されており、裏面から吐出口にインクを供給する方式が採られている。
このタイプのインクジェット記録ヘッド用基板を製造する方法として、特許文献１にはレーザーにて２種類の未貫通孔を形成してから異方性エッチングを行い、インク供給口を形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、樹脂層（フォトレジスト層）に光照射を行い変色させることで加工用の位置決め基準マークを作製する方法が開示されている。
特許文献１に記載の製造方法において、所定の位置にインク供給口を形成させるためには、位置決め基準マークを用いる方法が考えられ、これにより２種類の未貫通孔をより精度良く形成することが出来る。しかしながら、特許文献２の方法で位置決め基準マークを形成する場合、樹脂層を光照射して透過率を低下させて変色させることになる。このため、特許文献１のように、シリコン基板の裏面にＳｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の無機材料層（無機層）を有する場合、以下のようになる場合があった。即ち、これらの無機材料層上に樹脂層を形成してから特許文献２の方法を適用することになるため、位置決め基準マークを形成するのに多くの工程数が必要となる場合があった。
本発明は、裏面（第２面）に無機材料層を有するシリコン基板であっても、位置決め基準マークを少ない工程数で形成することができ、液体供給口を精度良く短時間で製造することが可能な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。
上述の課題を解決するための、本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、対向する第１面と第２面とを有するシリコン基板を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
該第１面に配線パターンを形成する工程と、
該第２面にエッチングマスク層を形成する工程と、
該第２面のエッチングマスク層上からレーザーを用いて該エッチングマスク層に位置決め基準マークを形成するマーク形成工程と、
該位置決め基準マーク用いて、該シリコン基板にレーザーを照射し、該シリコン基板を加工するレーザー加工工程と、を含む。
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該位置決め基準マーク用いて、該シリコン基板にレーザーを照射し、該シリコン基板を加工するレーザー加工工程と、を含む。
本発明によれば、裏面（第２面）に無機材料層を有するシリコン基板であっても、位置決め基準マークを少ない工程数で形成することができ、液体供給口を精度良く短時間で製造することが可能な液体吐出ヘッド用基板の製造方法が提供される。
本発明より得られる液体吐出ヘッド用基板は、インク、薬液、接着剤およびはんだペーストなどの吐出ヘッドに用いる基板として使用することができる。以降、液体吐出ヘッドのうち、インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドに着目して説明する。なお、通常、１つのシリコン基板（シリコンウェハ）に液体供給口を有する液体吐出ヘッド用基板を複数製造する。
図１は、本発明より得られる液体吐出ヘッド用基板を用いて作製したインクジェット記録ヘッドの一例の要部構成を示す斜視図である。以下この要部構成について詳しく説明する。
図１に示すインクジェット記録ヘッド（チップ）１００は、本発明より得られる液体吐出ヘッド用基板であるインクジェット記録ヘッド用基板（ヘッド用基板）１と、有機膜層６とから構成されている。
有機膜層６は、インクを吐出するインク吐出口（液体吐出口）１１と、このインク吐出口に連通するインク流路（液体流路）１２とを有する。流路壁及び吐出口壁である有機膜層は、複数のインク吐出口を有することができ、インク流路１２は、各インク吐出口に連通することができる。
インクジェット記録ヘッド用基板１は、インク流路１２に連通するインク供給口（液体供給口）１３と、配線パターンとを有する。図１では、この配線パターンのうちの、インクを吐出するエネルギーを発生する素子であるインク吐出圧エネルギー発生素子２が記載されている。
以降、ヘッド用基板１の対向する２つの面のうち、配線のある面を第１面（おもて面）１ａ、もう一方の面を第２面（裏面）１ｂと称する。同様に、ヘッド用基板の基板として用いるシリコン基板（図２の符号１０）の対向する２つの面のうち、配線パターンが形成される側の面を第１面（おもて面）１０ａ、もう一方の面を第２面（裏面）１０ｂと称する。
図１に示すように、エネルギー発生素子２は所定のピッチで２列に並んで基板１のおもて面に配置されており、インク供給口１３は、インク吐出圧エネルギー発生素子２の２つ列の間に形成されている。また、インク吐出口１１は、図２（ａ）に示すように、インク吐出圧エネルギー発生素子２の紙面上方に配置されている。
本発明では、ヘッド用基板１上、より具体的にはヘッド用基板１と有機膜層６との間に、他の層を有することができ、例えば、密着層としてポリエーテルアミド層を形成することができる。
インクジェット記録ヘッド１００は、インク吐出口１１が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、インク供給口１３からインク流路１２内に充填されたインク（液体）に、インク吐出圧エネルギー発生素子２によって圧力が加えられると、インク吐出口１１からインク液滴が吐出する。このインク液滴が、記録媒体に付着することによって、画像を形成することができる。なお、本発明より得られるヘッド用基板を用いたインクジェット記録ヘッドは、文字、図形、記号等といった何らかの意味を持つ画像を形成するだけでなく、幾何学的パターン等の特定の意味を持たない画像を形成することもできる。
本発明の製造方法は、対向する第１面と第２面とを有するシリコン基板に、このシリコン基板の第２面から第１面に貫通するインク供給口を形成する工程（貫通口形成工程）を含むことができる。また、本発明の製造方法では、レーザープロセスを用いて位置決め基準マークを作製するため、フォトリソグラフィープロセスを用いる従来の方法と異なり、位置決め基準マークのパターニングを行う必要がない。よって、本発明では、位置決め基準マークを従来と比べて少ない工程で作製することができ、インク供給口を精度良く短時間で形成することができる。具体的には、レーザープロセスにより作製した位置決め基準マークを用いて、レーザーにより、第２面側（図２（ａ）では、エッチングマスク層４の紙面下方）からエッチングマスク層４にインク供給口の開口パターンを形成する。このインク供給口の開口パターンは、後述する開口パターン溝部、またはこの溝部と先導孔とからなることができる。その後、この開口パターンから結晶異方性エッチングを行うことにより、インク供給口を形成することができる。
以下に、本発明の製造方法の各工程を、図２〜７を用いて詳しく説明する。図２〜７の（ａ）は、図１に記載の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図に対応しており、（ｂ）は、シリコン基板１０の裏面（第２面）側の平面図である。なお、図２〜７の（ｂ）に示す平面図は、紙面上下方向が、図１に示す記録ヘッド用基板１の長辺（長手）方向に対応しており、これらの図では、長辺方向の一部を省略して記載している。
まず、シリコン基板１０の第１面１０ａに配線パターンを形成し（配線形成工程）、第２面１０ｂにエッチングマスク層４を形成する。
なお、図２（ａ）に示すシリコン基板１０は、おもて面１０ａに、インク吐出圧エネルギー発生素子２と、犠牲層５と、絶縁保護膜３と、吐出口１１及び流路１２を有する有機膜層６とが形成されており、裏面１０ｂに、エッチングマスク層４が形成されている。また、インク吐出圧エネルギー発生素子２は、シリコン基板１０の長手方向（図２（ａ）では紙面垂直方向）に沿って２列並べられている。
なお、図２（ａ）に示すシリコン基板１０は、おもて面１０ａに、インク吐出圧エネルギー発生素子２と、犠牲層５と、絶縁保護膜３と、吐出口１１及び流路１２を有する有機膜層６とが形成されており、裏面１０ｂに、エッチングマスク層４が形成されている。また、インク吐出圧エネルギー発生素子２は、シリコン基板１０の長手方向（図２（ａ）では紙面垂直方向）に沿って２列並べられている。
配線パターンとしては、例えば、インク吐出エネルギー発生素子、エネルギー発生素子に電気を送るための配線（不図示）、及びヘッドと本体の電気的接合部（不図示）を挙げることができる。インク吐出圧エネルギー発生素子２は、Ａｌなどからなる配線や、ＴａＳｉＮ、ＴａＮに代表される高抵抗材料などで構成することができる。また、これらの配線パターンは、例えばフォトリソグラフィープロセスを用いることにより形成することができる。なお、第１面１０ａには、ヒータを設置することもできる。
また、犠牲層５は、インク供給口１３のおもて面側の開口幅を規定するためにシリコン基板１０のおもて面に形成することができる。この犠牲層５の材料としては、例えば、ＡｌやＡｌＳｉを挙げることができ、Ａｌが用いられると、配線と同時に犠牲層５を形成できるので効率的である。犠牲層５は、例えばＡｌにフォトリソグラフィープロセスを用いることにより形成することができる。
絶縁保護膜３は、インク吐出圧エネルギー発生素子２および犠牲層５を覆うように形成することができる。この絶縁保護膜３は、ＳｉＯ、ＳｉＮなどからなることができ、インクやその他の液体からシリコン基板１０に形成された配線を守ると共に、インク供給口１３を形成する時のエッチングストップ層としての役割も担うことができる。また、絶縁保護膜３は、フォトリソグラフィープロセスを用いることにより形成することができる。
絶縁保護膜３上に、インク流路の型となるポジ型感光性樹脂からなる型材（不図示）を形成し、インク吐出口１１を有する有機膜層６を形成した後に除去することで、インク流路１２を形成することができる。なお、この型材は、ポジ型感光性樹脂層をスピンコート法などにより形成し、フォトリソグラフィーによりこの層をパターニングすることで形成することができる。有機膜層６は、この型材を被覆するようにスピンコート法により層を形成し、この層に吐出口及び流路を形成することで作製することができる。有機膜層６の材料としては、例えば、エポキシ樹脂および光カチオン重合開始剤を含むネガ型の感光性樹脂を挙げることができる。
また、インク流路となる部材（有機膜層６）を形成する時期は適宜選択することができる。例えば、マスク層４形成後、かつ後述する溝部７や先導孔８を形成する前にシリコン基板１０のおもて面に形成しても良いし、マスク層４、溝部７及び先導孔８を形成した後におもて面に形成しても良い。
エッチングマスク層４は、エッチング液（例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）に耐性のある材料を用いてシリコン基板１０の裏面に少なくとも１層以上形成することができる。エッチングマスク層４としては、例えばＳｉＯに代表される絶縁膜、Ｍｏ、Ａｕ、ＴｉＮまたはＴｉに代表される金属膜を含む無機膜、およびポリエーテルアミド等の有機膜を用いることができる。なお、熱酸化膜ＳｉＯを用いれば、表面の絶縁保護膜３と同時に形成できるので、製造時間が短縮できる。また、エッチングマスク層はフォトリソグラフィープロセスにより形成することができる。さらに、エッチングマスク層４は、基板裏面を覆うように形成することができ、その形成時期は、インク供給口を形成する前の段階であれば、適宜選択することができる。このマスク層４を裏面１０ｂに有するシリコン基板を後述するマーク形成工程に供することができる。
次に、図３〜５に示すように、第２面のエッチングマスク層上、即ち第２面側からレーザーを用いてエッチングマスク層４に位置決め基準マーク９を形成する（マーク形成工程）。
マーク９を形成する際に用いるレーザーは、記録ヘッドの分野で用いられるレーザーを適宜用いることができるが、シリコン基板１０の透過率の観点から、ＹＶＯ４レーザー（波長：１０６４ｎｍ）の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）であることが好ましい。その際、レーザー加工条件も形成するマーク９に応じて適宜調整することができるが、以下のようにするのが好ましい。即ち、レーザーの周波数は、デブリ（加工飛散物）の発生を抑制する観点から１５ｋＨｚ以上が好ましく、出力はコントラストの観点から０．３Ｗ以上が好ましい。
マーク９を形成する際に用いるレーザーは、記録ヘッドの分野で用いられるレーザーを適宜用いることができるが、シリコン基板１０の透過率の観点から、ＹＶＯ４レーザー（波長：１０６４ｎｍ）の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）であることが好ましい。その際、レーザー加工条件も形成するマーク９に応じて適宜調整することができるが、以下のようにするのが好ましい。即ち、レーザーの周波数は、デブリ（加工飛散物）の発生を抑制する観点から１５ｋＨｚ以上が好ましく、出力はコントラストの観点から０．３Ｗ以上が好ましい。
図３〜５では、位置決め基準マーク９は、エッチングマスク層４を貫通しかつ裏面１０ｂに底を有する凹みとして形成されている。しかしながら、位置決め基準マークの形態は適宜選択することができ、例えば、エッチングマスク層４を貫通し、基板１０の内部に底を有する凹みであっても良い。また、マーク９の開口形状は適宜選択することができ、例えば、図３〜５に示すような十字型や、四角型とすることができる。
なお、マーク９や後述する開口パターン溝部や先導孔の加工深さは、レーザー種やレーザー出力条件等によって適宜調節することができる。また、これらの凹みを形成する際のレーザー種や出力条件は同一であっても良いし、異なっていても良い。
また、マーク９の形成位置も適宜選択することができる。例えば、図３では、マーク９は、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板裏面のインク供給口となる領域１３ａの近傍、より具体的にはエッチングマスク層４の紙面左下部分に形成されている。図１〜４、６及び７は、１つのチップ（インクジェット記録ヘッド）に着目した図であるが、シリコンウェハにチップを複数形成する場合は、以下のようにすることができる。即ち、この図３（ｂ）のように、シリコン基板の第２面のうちのチップとなる領域内であって、かつインク供給口となる領域１３ａ以外の領域にマーク９を形成することができる。
また、図５のように、ウェハ１０の裏面内のチップとなる領域１４以外の領域に位置決め基準マーク９を形成することもできる。
なお、シリコン基板の第２面のうちのチップとなる領域と、シリコン基板の第２面のうちのインクジェット記録ヘッド用基板となる領域とは一致する。即ち、１つのシリコン基板にインク供給口を備えるヘッド用基板を複数製造する際、以下のようにして良い。マーク９をシリコン基板の第２面のうちのヘッド用基板となる領域以外の領域に形成しても良いし、ヘッド用基板となる領域内であってかつインク供給口となる領域以外の領域に形成しても良い。
さらに、マーク９を裏面１０ｂのうちのインク供給口となる領域（図３ｂの符号１３ａ）内に形成することもでき、図４（ｂ）では、この領域内の、犠牲層５が形成されたおもて面の位置と対向する裏面の位置にマーク９が形成されている。このように、領域１３ａ内にマーク９を形成した場合、後の工程で形成される開口パターン溝部７を、このマーク９を囲むように形成することができる。このようにすると位置決め基準マーク９はインク供給口１３の形成により基板から除去されるので、位置決め基準マーク９を設ける領域を基板内に専用設定しなくてもよく、基板面積を有効活用できるという点で好適である。図４中、犠牲層５および後の工程で形成される開口パターン溝部７は点線で図示している。
なお、図３、４、６及び７のマーク９の形成位置は各図の（ｂ）に示す位置であり、各図の（ａ）に記載するマーク９は、Ａ−Ａ’断面部分にマーク９が形成されたことを示すものではない。また、同様に、図６の先導孔８及び図７の凹み１５の形成位置は、各図の（ｂ）に示す位置であり、各図の（ａ）に記載する先導孔８及び凹み１５は、Ａ−Ａ’断面部分にこれらが形成されたことを示すものではない。
本発明では、マーク９を形成する際、予めおもて面１０ａに別途位置決め基準マークを形成し、そのおもて面のマークを基準として、裏面１０ｂにマーク９を形成することができる。おもて面のマークは、例えばフォトリソグラフィープロセスにより形成することができる。図４では、おもて面の犠牲層５の内部に位置決め基準マーク（不図示）を予め形成し、その基準マークにより裏面のインク供給口となる領域（開口予定の領域）内にマーク９を形成している。そのため、位置決め基準マークの位置とマーク９を形成する位置の距離が近くなり、より高精度に犠牲層５と対向する裏面の位置にマーク９を形成することが出来る。
続いて、マーク９を位置決め基準マークとして、レーザーにより裏面１０ｂのエッチングマスク層を貫通しかつシリコン基板の内部に底を有する開口パターン溝部を形成する（レーザー加工工程）。
図６では、シリコン基板１０に、後述する先導孔８と、開口パターン溝部７とが形成されている。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク層４表面のインク供給口１３に対応する部分内に、エッチングマスク層４を貫通し基板１０の内部に底を有する凹みとして、開口パターン溝部７が形成されている。
図６では、シリコン基板１０に、後述する先導孔８と、開口パターン溝部７とが形成されている。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク層４表面のインク供給口１３に対応する部分内に、エッチングマスク層４を貫通し基板１０の内部に底を有する凹みとして、開口パターン溝部７が形成されている。
このレーザー加工工程では、レーザー種として、例えば、シリコンへの吸収率に優れるＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波（３倍波）（波長３５５ｎｍ）を用いることができる。
その際、溝部７を形成するレーザーは、周波数３０ｋＨｚ以上、出力４．０Ｗ以上とすることが好ましい。
その際、溝部７を形成するレーザーは、周波数３０ｋＨｚ以上、出力４．０Ｗ以上とすることが好ましい。
開口パターン溝部７の形状は、インク供給口１３の開口形状に応じて適宜選択することができる。例えば、インク供給口の開口形状と溝部７の開口形状を一致させることもでき、図６（ｂ）のように、開口パターン溝部７を格子状に形成することもできる。格子状の溝部７（格子パターン）を用いた場合、シリコン基板１０の長手方向の溝部７のピッチに応じて、レーザー加工工程におけるレーザー加工時間や、後述するエッチング工程におけるエッチング速度を変化させることができる。つまり、溝部７のピッチが狭いほどレーザー加工時間は長くなるがエッチング時間は短くなる。従って、エッチング速度を従来と同等レベルにする観点から、基板の長手方向における溝部７のピッチＰは８００μｍ以下とすることが好ましい。また、加工タクトの観点から、ピッチＰは２００μｍ以上とすることが好ましい。
本発明では、開口パターン溝部を形成する工程（レーザー加工工程）が、シリコン基板のインク供給口となる領域内に先導孔を形成する工程を含むことができる。なお、先導孔とは、第２面（裏面）のエッチングマスク層を貫通しかつ開口パターン溝部の底の位置よりも第１面側（おもて面側）のシリコン基板内部の位置に底を有する凹みである。
シリコン基板のインク供給口となる領域は、ヘッド用基板のインク供給口の領域と一致し、溝部７の領域や溝部７に囲まれる領域を含むことができる。先導孔は、インク供給口１３の開口部（シリコン基板１０の裏面側の開口部）の内部、例えば、裏面１０ｂのうちの開口パターン溝部７に囲まれた領域内に形成することができ、先導孔の配置や数は限定されない。
図６では、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク層４を貫通し、終端部がシリコン基板１０の内部にある未貫通孔である先導孔８が、格子状の溝部７上に、シリコン基板１０の長手方向に沿って２列並べられている。本発明では、図６（ｂ）のように、先導孔８を開口パターン溝部７に重ねて配置することが好ましく、これにより後述するエッチング工程においてエッチング液が先導孔８に入り込みやすく、異方性エッチングが速く進むようになる。
また、先導孔８は以下の方法により形成することができる。即ち、先導孔は、マーク９を用いて加工位置を制御し、所望の位置にレーザー照射することにより形成することができる。
次に、開口パターン溝部からおもて面までを結晶異方性エッチングすることによって、シリコン基板を貫通するインク供給口を形成する（エッチング工程）。
結晶異方性エッチングは、開口パターン溝部７にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液等のエッチング液を浸漬させることで行うことができる。この時、有機膜層を保護するために有機膜層６上に保護材を形成することが好ましい。なお、シリコン基板に先導孔を形成した場合は、例えば先導孔８及び溝部７にエッチング液を浸漬させることで、先導孔８及び溝部７からおもて面までを結晶異方性エッチングすることができる。
図７では、次の操作によってインク供給口１３を形成している。まず、結晶異方性エッチングによって、エッチングマスク層４から犠牲層５まで貫通する貫通孔を形成する。その後、インク供給口１３の開口領域を覆う部分の絶縁保護膜３をドライエッチングにて除去し、インク供給口を形成する。また、図７では、結晶異方性エッチングの際、シリコン基板の裏面に形成された位置決め基準マークもエッチングされ、このマークが形成された部分にも、エッチングマスク層４を貫通しかつ基板内部に底を有する凹み１５が形成されている。マーク９、開口パターン溝部７、先導孔８及び凹み１５は、底の部分が図６（ａ）に示すように平坦であっても良いし、図７の凹み１５のように平坦でなくても良い。
なお、絶縁保護膜３は、その厚みをエッチング時間に合わせて適宜調整することで、結晶異方性エッチング完了時に、犠牲層などと同時に除去することも可能である。次に、保護材（不図示）と型材（不図示）を除去する。
以上の工程を経て、インク供給口１３から流入したインクをインク吐出口１１から吐出させるノズル部が形成された基板１（インクジェット記録ヘッド１００）を得ることができる。なお、本発明では、この記録ヘッドに、インク吐出圧エネルギー発生素子２を駆動させる本体との電気配線の接合を行った後、インク供給用のチップタンク部材を接合させることもできる。１つのシリコン基板に複数のチップを形成した場合は、ダイシングソータ等によってこれらのチップを切断分離した後、各チップに上記電気配線及びチップタンク部材の接合を行うことができる。
本発明では、レーザーで位置決め基準マークを形成することで、位置決め基準マークを少ない工程数で形成することができ、液体供給口を精度良く短時間で製造することができる。
なお実際は、１つのシリコン基板１０に複数のチップを作製しているが、以下の実施例では、１つのチップに着目した説明を行う。
（実施例１）
まず、シリコン基板１０のおもて面１０ａにヒータを含む配線パターンを形成した。具体的には、配線パターンとして、インク吐出圧エネルギー発生素子２及び耐インク保護膜（不図示）を形成した。続いて、ＡｌＳｉからなる犠牲層５、ＳｉＯからなる絶縁保護膜３を形成した。さらに、裏面１０ｂにＳｉＯ２からなるエッチングマスク層４を形成した。そして、絶縁保護膜３の上、より具体的には、インク流路壁が形成される部分の絶縁保護膜上にフォトリソグラフィープロセスを用いてポリエーテルアミドからなる密着層（不図示）を形成した。次に、ポジ型感光性樹脂ＯＤＵＲ（商品名、東京応化工業製）を絶縁保護膜及び密着層に塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングしてインク流路となる型材（不図示）を形成した。その後、インク吐出口１１とインク流路の壁を形成するために有機膜層６を型材と密着層との上に積層した。有機膜層６の材料としては、エポキシ樹脂ＥＨＰＥ３１５０（商品名、ダイセル化学工業製）１００質量部、及び光カチオン重合触媒ＳＰ−１７２（商品名、旭電化工業製）６質量部を使用した。そして、フォトリソグラフィープロセスによりインク吐出口１１とインク流路１２を形成した。その後、有機膜層６をエッチング液から保護する為に保護材（不図示）を有機膜層６を被覆するように形成した。これにより、図２に示すシリコン基板１０を得た。
まず、シリコン基板１０のおもて面１０ａにヒータを含む配線パターンを形成した。具体的には、配線パターンとして、インク吐出圧エネルギー発生素子２及び耐インク保護膜（不図示）を形成した。続いて、ＡｌＳｉからなる犠牲層５、ＳｉＯからなる絶縁保護膜３を形成した。さらに、裏面１０ｂにＳｉＯ２からなるエッチングマスク層４を形成した。そして、絶縁保護膜３の上、より具体的には、インク流路壁が形成される部分の絶縁保護膜上にフォトリソグラフィープロセスを用いてポリエーテルアミドからなる密着層（不図示）を形成した。次に、ポジ型感光性樹脂ＯＤＵＲ（商品名、東京応化工業製）を絶縁保護膜及び密着層に塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングしてインク流路となる型材（不図示）を形成した。その後、インク吐出口１１とインク流路の壁を形成するために有機膜層６を型材と密着層との上に積層した。有機膜層６の材料としては、エポキシ樹脂ＥＨＰＥ３１５０（商品名、ダイセル化学工業製）１００質量部、及び光カチオン重合触媒ＳＰ−１７２（商品名、旭電化工業製）６質量部を使用した。そして、フォトリソグラフィープロセスによりインク吐出口１１とインク流路１２を形成した。その後、有機膜層６をエッチング液から保護する為に保護材（不図示）を有機膜層６を被覆するように形成した。これにより、図２に示すシリコン基板１０を得た。
続いて、レーザー加工装置としてＥｘｃｅｌ社製、商品名：Ｏｓｐｒｅｙ４．０を用いて、ＹＶＯ４レーザーの２倍波（波長５３２ｎｍ）により、マスク層４を貫通しかつ裏面に底を有する凹みであって、開口形状が十字型の位置決め基準マーク９を形成した。このマーク９の形成位置は、図３（ｂ）に示す位置（インク供給口となる領域１３ａ以外の領域）とした。レーザー加工条件は、周波数２０ｋＨｚ、出力０．４０Ｗ、スキャン速度５０ｍｍ／ｓｅｃとした。
次に、このマーク９と、レーザー種としてＹＡＧレーザーの３倍波（波長３５５ｎｍ）とを用いて、エッチングマスク層４におけるインク供給口１３に対応する部分（領域１３ａ）に、図６に示す格子状の開口パターン（格子パターン）溝部７を形成した。その際、レーザー加工条件は、出力４．５Ｗ、周波数３０ｋＨｚとし、溝部７は、エッチングマスク層４を貫通し、シリコン基板１０の裏面１０ｂから約１０μｍ程度の深さになるように形成した。また、シリコン基板１０の図６（ｂ）紙面上下方向の溝部７のピッチＰは、エッチング速度およびレーザー加工時間を考慮して８００μｍとした。
続いて、図６に示すように、エッチングマスク層４を貫通しかつ終端部がシリコン基板１０の内部にある未貫通孔である先導孔８を、ＹＡＧレーザーの３倍波（波長３５５ｎｍ）を用いて、開口パターン溝部７の一部と重なる位置にシリコン基板１０の長手方向に沿って２列形成した。
続いて、この基板１０をＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に１０８０分間浸漬させることによって、開口パターン溝部７および先導孔８から犠牲層５までを結晶異方性エッチングした。その後、図７に示すように、ドライエッチングでインク供給口のおもて面における開口領域を覆う絶縁保護膜部分を除去し、インク供給口１３を形成した。次に、保護材と型材を乳酸メチルにて除去し、インクジェット記録ヘッド用基板１を得た。
続いて、このインクジェット記録ヘッド用基板１に、インク吐出圧エネルギー発生素子２を駆動させる電気配線（不図示）の接合を行った後、インク供給用のチップタンク部材（不図示）を接合した。これにより、インクジェット記録ヘッド１００を得た。
（比較例１）
エッチングマスク層４に形成する位置決め基準マーク９を、フォトリソグラフィープロセスを用いて形成した以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッド１００を作製した。
エッチングマスク層４に形成する位置決め基準マーク９を、フォトリソグラフィープロセスを用いて形成した以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッド１００を作製した。
実施例１では、レーザーで位置決め基準マークを形成することで、フォトリソグラフィーを用いた比較例１よりも１ロット当たり２４０分時間を短縮することできた。
１ インクジェット記録ヘッド用基板
１ａ 第１面（おもて面）
１ｂ 第２面（裏面）
２ インク吐出圧エネルギー発生素子
３ 絶縁保護膜
４ エッチングマスク層
５ 犠牲層
６ 有機膜層
７ 開口パターン溝部
８ 先導孔
９ 位置決め基準マーク
１０ シリコン基板（シリコンウェハ）
１０ａ 第１面（おもて面）
１０ｂ 第２面（裏面）
１１ インク吐出口
１２ インク流路
１３ インク供給口
１３ａ インク供給口となる領域
１４ チップとなる領域
１００ インクジェット記録ヘッド（チップ）
１ａ 第１面（おもて面）
１ｂ 第２面（裏面）
２ インク吐出圧エネルギー発生素子
３ 絶縁保護膜
４ エッチングマスク層
５ 犠牲層
６ 有機膜層
７ 開口パターン溝部
８ 先導孔
９ 位置決め基準マーク
１０ シリコン基板（シリコンウェハ）
１０ａ 第１面（おもて面）
１０ｂ 第２面（裏面）
１１ インク吐出口
１２ インク流路
１３ インク供給口
１３ａ インク供給口となる領域
１４ チップとなる領域
１００ インクジェット記録ヘッド（チップ）
Claims (9)
- 対向する第１面と第２面とを有するシリコン基板を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
該第１面に配線パターンを形成する工程と、
該第２面にエッチングマスク層を形成する工程と、
該第２面のエッチングマスク層上からレーザーを用いて該エッチングマスク層に位置決め基準マークを形成するマーク形成工程と、
該位置決め基準マークを用いて、該シリコン基板にレーザーを照射し、該シリコン基板を加工するレーザー加工工程と、
を含むことを特徴とする、液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記位置決め基準マークを形成するレーザーが、ＹＶＯ4レーザーの第２高調波である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記位置決め基準マークを形成するレーザーの周波数が１５ｋＨｚ以上、出力が０．３Ｗ以上である、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記レーザー加工工程において、前記第２面のエッチングマスク層を貫通しかつ前記シリコン基板の内部に底を有する開口パターン溝部を形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記レーザー加工工程の後に、前記シリコン基板に対して前記開口パターン溝部から前記第１面までを結晶異方性エッチングすることによって、該シリコン基板を貫通する液体供給口を形成する工程を有する、請求項４に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記レーザー加工工程が、前記開口パターン溝部に囲まれる領域内に、前記第２面のエッチングマスク層を貫通しかつ該開口パターン溝部の底の位置よりも第１面側のシリコン基板内部の位置に底を有する凹みである先導孔を形成する工程を含む、請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- １つのシリコン基板に該シリコン基板を貫通する液体供給口を備える液体吐出ヘッド用基板を複数製造し、その際、前記位置決め基準マークを、該シリコン基板の第２面のうちの該液体吐出ヘッド用基板となる領域以外の領域に形成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記液体吐出ヘッド用基板が、前記シリコン基板を貫通する液体供給口を有し、
前記位置決め基準マークを、該シリコン基板の第２面のうちの該液体供給口となる領域内に形成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - １つのシリコン基板に該シリコン基板を貫通する液体供給口を備える液体吐出ヘッド用基板を複数製造し、その際、前記位置決め基準マークを、該シリコン基板の第２面のうちの該液体吐出ヘッド用基板となる領域内であって、かつ該液体供給口となる領域以外の領域に形成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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