JP2009061669A - インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッド用基板を高い生産効率で安定的に製造する。
【解決手段】Ｓｉ基板１の表面に犠牲層２を形成し、エッチングストップ層４をＳｉ基板１の表面に形成する。インク供給口１６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８をＳｉ基板１の裏面に形成する。エッチングマスク層８の開口部を通じて、Ｓｉ基板１の被エッチング面を結晶異方性エッチングにてエッチングし、Ｓｉ基板１の結晶方位＜１００＞面が露出した凹部２８をＳｉ基板１の裏面側に形成する。Ｓｉ基板１の凹部２８における＜１００＞面が露出した部分に先導孔２０を形成する。Ｓｉ基板１の被エッチング面が犠牲層２に到達して犠牲層２が除去されるまでＳｉ基板１を結晶異方性エッチングにてエッチングしてインク供給口１６を形成する。エッチングストップ層４のインク供給口１６を覆う部分を除去し、Ｓｉ基板１の表面側にインク供給口１６を開口させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、インクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関するものである。

特許文献１に開示された従来のインクジェットプリント法は、液滴吐出の原動力である熱エネルギーを液体に作用させて得る点において、他のインクジェットプリント法とは異なる特徴を有している。すなわち、このインクジェットプリント法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が加熱による気化に伴って気泡を発生し、この気泡の成長に伴う膨張カにより記録ヘッドの吐出口から液滴がプリント媒体に噴射される。この液滴により、文字やイメージなどの情報が記録媒体に記録される。この方法に用いられる記録ヘッドは、一般的に、液体を吐出する吐出口と、これに連通して液体が供給される液室と、これに配されて液滴を吐出口から噴射させる熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生部とを備えている。この記録ヘッドはさらに、吐出エネルギー発生部を液体から保護する保護層と、吐出エネルギー発生部によって発生する熱を蓄熱する蓄熱層とを備えている。

また、特許文献２には、上述した記録ヘッドの液室に連通してこの液室に液体を供給するためのインク供給口を異方性エッチングにより形成する方法が開示されている。特許文献３には、さらに犠牲層を用いてインク供給口を高精度に形成する方法が開示されている。特許文献３の例えば図１〜図３およびその説明に係る第１実施形態には、高精度なエッチングを行う際に犠牲層が果たす具体的な工程が記載されている。さらに、特許文献４には、この犠牲層を形成する工程を他工程と同時に行うことにより、高精度なエッチングを行いつつ工程を簡略化する方法が開示されている。

前記のようなインク供給口を形成する手法としては、＜１００＞の面方位を有するＳｉ基板のアルカリ溶液による異方性エッチングが用いられている。これは、面方位によるアルカリ溶液に対する溶解速度差を利用したもので、具体的には、溶解速度の極めて遅い＜１１１＞面を残すような形態でエッチングが進行する。

図７は、従来の犠牲層及び異方性エッチング方法により形成したインク供給口を例示する模式的断面図である。図７において、符号５１はＳｉ基板、符号５２は犠牲層が存在した部分、符号５４はエッチングストップ層、符号５８はエッチングマスク、符号５５はＳｉの＜１１１＞面を示している。この図に示すように、＜１１１＞面５５はＳｉ基板５１の裏面に対して５４．７°の角度を形成している。したがって、従来のＳｉ異方性エッチング方法では、例えば、厚みＴのＳｉ基板５１を貫通させるような加工をする場合、エッチング開始面は幾何学的には少なくとも（２Ｔ／ｔａｎ５４．７°）の幅が必要である。そのため、チップの小型化やチップの後工程（ダイボンディング工程等）での加工等に支障が生じてしまう。

上記の課題を解決するべく、特許文献５にはＳｉ基板への熱処理後に異方性エッチングを実施する製造方法が開示されている。この文献によれば、Ｓｉ基板の裏面から所望の高さまでは加工幅が広がる方向に＜１１１＞面が形成され、所望の高さを超えると加工幅が狭まる方向に＜１１１＞面が形成された樽型の断面形状を有するインク供給口が形成される。

また、特許文献６には、ドライエッチング後に異方性エッチングを実施することにより、樽型の断面形状を有するインク供給口を形成する方法が開示されている。
特開昭５４−５１８３７号公報 特開平１０−１３８４９号公報 特開平１０−１８１０３２号公報 特開２００５−０３５２８１号公報 特許第３４１６４６８号公報 米国特許第６８０５４３２号明細書

しかしながら、特許文献５に開示されている樽型の断面形状を有するインク供給口の形成方法では、形成できるインク供給口の形状（樽型の頂点の位置）に工程上の制限がある。また、Ｓｉ基板の内部の結晶構造に何らかの欠陥があった場合には、エッチングの進行状態がその欠陥部分で変化し、結果として所望の形状のインク供給口が得られなくなる。そのため、Ｓｉ基板の内部の結晶構造によらず、所望のインク供給口を安定して形成することは困難であった。

また、特許文献６に開示されている樽型の断面形状を有するインク供給口の形成方法では、製造工程の負荷が大きい。つまり、ドライエッチングによってＳｉ基板に深溝を形成するためには、ドライエッチング工程に要する長時間を要する。また、ドライエッチング工程を行うためにはその前後工程（塗布、露光、現像、剥離）が必要であるため、それらの工程に時間と手間を要する。

そこで本発明は、シリコン基板内部の結晶構造の状態に関わらず、インクジェット記録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インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法は、シリコン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記録ヘッド用基板の製造方法であって、
（ａ）前記シリコン基板の表面における前記インク供給口が開口する部分に犠牲層を形成する工程と、
（ｂ）前記シリコン基板の表面に前記犠牲層を被覆するパッシベイション層を形成する工程と、
（ｃ）前記インク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を前記シリコン基板の裏面に形成する工程と、
（ｄ）前記エッチングマスク層の前記開口部を通じて、前記シリコン基板の被エッチング面を結晶異方性エッチングにてエッチングし、前記シリコン基板の結晶方位＜１００＞面が露出した凹部を前記シリコン基板の前記裏面側に形成する工程と、
（ｅ）前記シリコン基板の、前記凹部における前記＜１００＞面が露出した部分に未貫通穴を形成する工程と、
（ｆ）前記シリコン基板の被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチングにてエッチングして前記インク供給口を形成する工程と、
（ｇ）前記パッシベイション層の前記インク供給口を覆う部分を除去して、前記シリコン基板の表面側において前記インク供給口を開口させる工程と、を有する。

本発明によれば、シリコン基板内部の結晶構造の状態に関わらず、インクジェット記録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できる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の特徴は、犠牲層を用いてインク供給口を高精度に形成する方法において、異方性エッチングを実施し、例えばレーザー加工によって未貫通の穴（以下、「先導孔」という。）を形成した後に異方性エッチングを再度実施することにある。以下、実施形態によってこれを説明する。

図１は、本発明を実施するための最良形態のインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。

このインクジェット記録ヘッドは、インク吐出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Ｓｉ基板（シリコン基板）１を有している。Ｓｉ基板１上には、密着層であるポリエーテルアミド層（不図示）が形成されている。さらに、Ｓｉ基板１上には、流路側壁９とエネルギー発生素子３の上方に開口するインク吐出口１４が被覆感光性樹脂１２により形成されている。被覆感光性樹脂１２にはまた、インク供給口１６から各インク吐出口１４に連通するインク流路上部を形成している。ＳｉＯ₂膜をマスクとしてＳｉ基板１を異方性エッチングすることによって形成されたインク供給口１６が、インク吐出エネルギー発生素子３の２つの列の間に開口している。このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１６を介してインク流路内に充填されたインク（液体）に、エネルギー発生素子３の発生する圧力を加えることで、インク吐出口１４からインク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。

このインクジェット記録ヘッドは、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、このインクジェット記録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ことができる。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に本実施形態の製造方法が適用されるインクジェット記録ヘッド用基板の断面図を示す。なお、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図である。図２において、符号２は犠牲層、符号４はエッチングストップ層（パッシベイション層）、符号１はＳｉ基板、符号８は異方性エッチングのためのエッチングマスク層、符号２０は先導孔を示している。

本実施形態においては、裏面にエッチングマスク層８を設けたＳｉ基板１に所望のパターン深さまで異方性エッチングを実施することにより、結晶方位＜１００＞面が露出した凹部２８を形成する。そこに犠牲層２の直前まで先導孔（未貫通穴）２０を形成し、更に異方性エッチングにて犠牲層２までＳｉ基板１を貫通させる。本実施形態によれば、Ｓｉ基板１に凹部２８を形成した後に、犠牲層２の直前まで先導孔２０を形成するので、犠牲層２の直前の位置まで先導孔２０を形成することができる。本実施形態のように犠牲層２の直前まで先導孔２０を形成することにより、それよりも先に存在し得るＳｉ基板Ｓｉの内部欠陥の影響によってエッチング不良が発生する可能性を少なくすることができる。そのため、Ｓｉ基板１内部の結晶構造の状態に関わらず、インクジェット記録ヘッド用基板やインクジェット記録ヘッドを高い生産効率で安定的に製造することができる。

なお、Ｓｉ基板１の裏面から犠牲層２の直前まで先導孔２０を形成しようとすると、先導孔２０の終端位置を管理することが難しいため、先導孔２０がＳｉ基板１を貫通したり、所望の深さまで形成できなかったりするおそれがある。

本実施形態では、図２に示すように、先導孔２０は、Ｓｉ基板１のインク供給口１６となる領域に形成された凹部２８において、インク供給口１６の短手方向に少なくとも２列に形成される。先導孔２０は、Ｓｉ基板１のインク供給口１６が形成される領域に、インク供給口１６の長手方向（紙面を貫通する方向）にみて、インク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２０は２列に配列され形成されているが、先導孔２０は２列よりも多く配列されていてもよい。

図２に示すように先導孔を形成したＳｉ基板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。

まず、Ｓｉ基板１の裏面側におけるそれぞれの先導孔２０の先端からＳｉ基板１の表面へ向かう方向に幅が狭まるように＜１１１＞面２１ａ，２１ｂが形成される。それと共に、先導孔２０の内部からＳｉ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、Ｓｉ基板１の裏面側に＜１００＞面が露出した凹部２８においては、Ｓｉ基板１の表面へ向かう方向に幅が広がるように＜１１１＞面２２が形成される（図３（Ａ））。

さらにエッチングが進行すると、２本の先導孔２０の間において各々の先導孔２０から形成された＜１１１＞面２１ｂが接し、これらの＜１１１＞面２１ｂによって形成された頂部からさらにＳｉ基板１の表面に向かう方向にエッチングが進行する。また、２本の先導孔２０における外側の＜１１１＞面２１ａと、基板１の露出した＜１００＞面の開口部から延びた＜１１１＞面２２とが交差し、Ｓｉ基板１の厚さ方向に対して垂直な方向へのエッチングが、見かけ上、進行しなくなる（図３（Ｂ））。

さらにエッチングが進行すると、２本の先導孔２０の間に＜１００＞面が形成される（図３（Ｃ））。この＜１００＞面が、エッチングの進行と共にＳｉ基板１の表面へ向かい、最終的に犠牲層２に到達することにより、異方性エッチングが完了する（図３（Ｄ））。

図３に示すように、本実施形態におけるインク供給口１６は、インク供給口１６の短手方向における幅が、Ｓｉ基板１の裏面側におけるインク供給口１６の開口部からＳｉ基板１の第１の深さ位置（凹部２８の当初の深さの位置）まで次第に狭まっている。そして、その第１の深さ位置からＳｉ基板１の表面側に向かって、樽型形状断面部の頂部の位置である第２の深さ位置まで次第に広まっている。そして、その第２の深さ位置からＳｉ基板１の表面側に向かって次第に狭まっている。

上記のようなインク供給口１６の形成方法においては、Ｓｉ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＞２１ａの形成位置は、先導孔２０の位置によって決まる。また、Ｓｉ基板１の裏面側の凹部２８に露出した＜１００＞面からＳｉ基板１の表面に向かう方向に加工幅が広がるように形成される＜１１１＞２２の形成位置は、異方性エッチングにより結晶方位＜１００＞面が露出した位置によって決まる。

ここで、図２に示すように、犠牲層２の短手方向における幅（犠牲層２の短手方向における両端の距離）をＬ、Ｓｉ基板１の表面から凹部２８の＜１００＞面までの厚さをＴ１とする。また、凹部２８の短手方向における両端の先導孔２０同士（未貫通孔同士）の距離である２列の先導孔２０同士の距離をＸ、先導孔２０の深さをＤとする。

上記のようなエッチングの進行過程において、Ｓｉ基板１の裏面側から異方性エッチングを進行させてインク供給口１６を犠牲層２に到達させるためには、先導孔２０の深さＤが以下の関係を満たすことが望ましい。

Ｔ１−（Ｘ／２−Ｌ／２）×ｔａｎ５４．７°≧Ｄ≧Ｔ１−Ｘ／２×ｔａｎ５４．７°・・・式（１）
さらに、上記のような樽型形状のインク供給口１６を形成するためには、凹部２８の短手方向における両端の先導孔２０同士の距離Ｘと、凹部２８に露出した＜１００＞面の短手方向における幅Ｙとは、以下の関係を満たすことが望ましい。

（Ｔ１／ｔａｎ５４．７°）＋Ｌ＞Ｙ＞Ｘ・・・式（２）
一方、凹部２８に露出した＜１００＞面の短手方向における幅Ｙが（Ｔ／ｔａｎ５４．７°）＋Ｌよりも大きいと、Ｓｉ基板１の裏面から表面に向かう方向に加工幅が狭くなる＜１１１＞面を有するインク供給口が形成されてしまう。

このように、本実施形態の製造方法によれば、先導孔２０の加工パターンや深さＤ、Ｓｉ基板１の表面から凹部２８の＜１００＞面までの厚さＴ１が適宜変更可能であり、これにより、種々の樽型形状のインク供給口１６を形成することができる。

図４は、図３に示した製造方法を応用して製造したインクジェット記録ヘッド用基板を示す断面図である。

図４に示す例では、Ｓｉ基板１の裏面側に図３に示した構成よりも＜１００＞面２８ａまでの深さが浅い凹部２８を形成する。そして、＜１００＞面２８ａに対して２列の先導孔２０ａを形成して異方性エッチングを行い、Ｓｉ基板１の表面に近い側に＜１００＞面２８ｂを有する第１の樽状形状部を形成する。続いて、＜１００＞面２８ｂに対して２列の先導孔２０ｂを形成し、＜１００＞面が最終的に犠牲層２に到達するまで異方性エッチングを行い、第２の樽状形状部を形成する。これにより、図４に示すように２段の樽状形状部を有するインク供給口１６を形成することができる。なお、インク供給口１６に形成する樽状形状部の段数は、図３に示した１段や図４に示した２段に限られず、それ以上の段数とすることも可能である。

次に、上述したインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を適用したインクジェット記録ヘッドの製造方法について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。

図５Ａ（Ａ）〜（Ｄ）および図５Ｂ（Ｅ）〜（Ｈ）の各図は、図１のＡ−Ａ線における部分の断面を示している。

図５Ａ（Ａ）に示したＳｉ基板１の表面上には、発熱抵抗体等のインク吐出エネルギー発生素子３が複数個配置されている。また、Ｓｉ基板１の裏面はＳｉＯ₂膜６によってその全面が覆われている。さらに、アルカリ性の溶液によってインク供給口１６を形成する際に溶解する犠牲層２がＳｉ基板１の表面上に設けられている。インク吐出エネルギー発生素子３の配線やそれを駆動するための半導体素子は不図示である。この犠牲層２はアルカリ溶液でエッチングできる材料からなり、例えば、ポリシリコンや、エッチング速度の速いアルミ、アルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅などで形成される。ただし、犠牲層２の材料はこれらのものに限られることなく、シリコンに比べてアルカリ溶液に対する被エッチング速度が速いものを好適に選択可能である。また、エッチングストップ層（パッシベイション層）４としては、Ｓｉ基板１の異方性エッチング時に犠牲層２が露出した後、アルカリ溶液でのエッチングが進行しないことが必要である。エッチングストップ層４は、例えば、インク吐出エネルギー発生素子３の裏面側に位置し蓄熱層として用いられる酸化珪素や、インク吐出エネルギー発生素子３の上層に位置し保護膜として機能する窒化珪素等で構成することが好ましい。

次に、図５Ａ（Ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面側と裏面側にそれぞれポリエーテルアミド樹脂７，８を塗布し、ベーク工程によりそれらを硬化させる。そして、ポリエーテルアミド樹脂７をパターニングするために、Ｓｉ基板１の表面側にポジ型レジスト（不図示）をスピンコート等により塗布、露光、現像し、ポリエーテルアミド樹脂７をドライエッチング等によりパターニングした後、ポジ型レジストを除去する。同様に、ポリエーテルアミド樹脂８をパターニングするために、基板１の裏面側にポジ型レジスト（不図示）をスピンコート等により塗布、露光、現像し、ポリエーテルアミド樹脂８をドライエッチング等によりパターニングした後、ポジ型レジストを除去する。ポリエーテルアミド樹脂８からなるエッチングマスク層は、インク供給口１６を形成する部分に対応した開口部８ａを有している。

次に、図５Ａ（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面側にインク流路となる部分を占有する型材料であるポジ型レジスト１０をパターニングする。

次に、図５Ａ（Ｄ）に示すように、ポジ型レジスト１０上にノズル形成部材を成す被覆感光性樹脂１２をスピンコート等により形成する。さらに、被覆感光性樹脂１２上に、撥水材１３をドライフィルムをラミネートすること等によって形成する。そして、被覆感光性樹脂１２を紫外線やＤｅｅｐＵＶ光等によって露光、現像してパターニングすることにより、被覆感光性樹脂１２にインク吐出口１４を形成する。

次に、図５Ｂ（Ｅ）に示すように、ポジ型レジスト１０及び被覆感光性樹脂１２等が形成されているＳｉ基板１の表面及び側面を、スピンコート等によって保護材１５で覆う。

次に、図５Ｂ（Ｆ）に示すように、Ｓｉ基板１の裏面側からインク供給口１６を形成する。まず、エッチングマスク層８の開口部８ａを通じて、Ｓｉ基板１の裏面の凹部２８を形成する領域におけるＳｉＯ₂膜６を除去する。その後、ＴＭＡＨ液を異方性エッチング液として用い、Ｓｉ基板１の被エッチング面を裏面からエッチングして、所望の深さに結晶方位＜１００＞面が露出した凹部２８を形成する。次に、Ｓｉ基板１の裏面側から表側に向けて、レーザー加工により先導孔２０を形成する。このとき、先導孔２０の形成にはＹＡＧレーザーの３倍波（ＴＨＧ：波長３５５ｎｍ）のレーザー光を用い、レーザー光のパワー及び周波数を適切な値に設定する。先導孔２０の径は、約φ５〜１００μｍであることが望ましい。径が小さすぎると、この後に行われる異方性エッチングの際にエッチング液が先導孔２０内に入りにくくなる。また、径が大きすぎると、所望の深さの先導孔２０を形成するのに時間を要する。なお、先導孔２０の径を大きくする場合には、それに応じて、隣接する先導孔２０同士が重ならないように加工ピッチを設定する必要がある。

図６に、図５Ｂ（Ｆ）で先導孔２０を形成した際のＳｉ基板１の裏面側の平面図を示す。Ｓｉ基板１の表面側に形成されている犠牲層２（図６では点線で表示している）に対応した位置に、凹部２８の＜１００＞面が配置されている。

なお、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先導孔２０の加工を行ったが、基板１の材料であるシリコンに対して穴加工ができる波長であれば、加工に用いることができ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、これで先導孔２０を形成してもよい。あるいは、ＹＡＧレーザーの基本波（波長１０６４ｎｍ）を用いてもよい。

次に、図５Ｂ（Ｇ）に示すように、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）液を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面からエッチングを行って、犠牲層２に至るインク供給口１６を形成する。このエッチングにおいては、図３を参照して説明した過程によりエッチングが進行し、先導孔２０の先端において、Ｓｉ基板１の裏面に対して５４．７°の角度に形成される＜１１１＞面が犠牲層２に至る。犠牲層２はエッチング液によって等方エッチングされ、インク供給口１６はその上端が犠牲層２の形状に形成される。また、インク供給口１６の図１におけるＡ−Ａ線方向の断面は、＜１１１＞面によって樽型形状に形成される。このようにして＜１１１＞面をインク供給口１６内に露出させることにより、インク供給口１６に流れるインクに対してＳｉ基板１からのシリコンの溶出を抑える効果を期待することができる。

最後に、図５Ｂ（Ｈ）に示すように、エッチングストップ層４の、インク供給口１６の開口部を覆う部分をドライエッチングにて除去する。次に、ポリエーテルアミド樹脂８及び保護材１５を除去する。さらに、ポジ型レジスト１０をインク吐出口１４及びインク供給口１６から溶出させることにより、インク流路及び発泡室を形成する。

以上の工程により、ノズル部が形成されたＳｉ基板１が完成する。そして、そのＳｉ基板１をダイシングソー等によって切断分離してチップ化し、各チップにおいて、インク吐出エネルギー発生素子３を駆動させる電気配線の接合を行う。その後、インク供給用のチップタンク部材を接続することで、インクジェット記録ヘッドが完成する。

なお、本実施形態では、厚さ６００μｍのＳｉ基板１を用いたが、これよりも薄い、もしくは厚い基板に対しても、本発明の製造方法を適用することができる。ただし、その際には、式（１）及び式（２）を満たすように先導孔２０の深さ及び凹部２８の寸法を適宜変更する必要がある。

本発明が実施される最良形態のインクジェット記録ヘッドの一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の製造方法が適用されるインクジェット記録ヘッド用基板の断面図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板の変形例を示す断面図である。 図３に示したインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を適用したインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。 図３に示したインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を適用したインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。 図５Ｂ（Ｆ）に示した工程で先導孔が形成された基板の裏面側を示す平面図である。 従来の犠牲層及び異方性エッチング方法により形成したインク供給口を例示する模式的断面図である。

符号の説明

１ Ｓｉ基板
２ 犠牲層
３ インク吐出エネルギー発生素子
４ エッチングストップ層（パッシベイション層）
８ エッチングマスク層
８ａ 開口部
１４ インク吐出口
１６ インク供給口
２０ 先導孔
２８ 凹部

Claims (15)

1. シリコン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記録ヘッド用基板の製造方法であって、
   （ａ）前記シリコン基板の表面における前記インク供給口が開口する部分に犠牲層を形成する工程と、
   （ｂ）前記シリコン基板の表面に前記犠牲層を被覆するパッシベイション層を形成する工程と、
   （ｃ）前記インク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を前記シリコン基板の裏面に形成する工程と、
   （ｄ）前記エッチングマスク層の前記開口部を通じて、前記シリコン基板の被エッチング面を結晶異方性エッチングにてエッチングし、前記シリコン基板の結晶方位＜１００＞面が露出した凹部を前記シリコン基板の前記裏面側に形成する工程と、
   （ｅ）前記シリコン基板の、前記凹部における前記＜１００＞面が露出した部分に未貫通穴を形成する工程と、
   （ｆ）前記シリコン基板の被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチングにてエッチングして前記インク供給口を形成する工程と、
   （ｇ）前記パッシベイション層の前記インク供給口を覆う部分を除去して、前記シリコン基板の表面側において前記インク供給口を開口させる工程と、
   を有するインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
2. 前記（ｄ）工程は、複数の前記未貫通穴を、前記凹部の長手方向に少なくとも２列に、かつ前記凹部の長手方向に延びる中心線に対して対称に配列することを含む、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
3. 前記犠牲層の短手方向における幅をＬ、前記シリコン基板の表面から前記凹部の前記＜１００＞面までの厚さをＴ１、前記凹部の短手方向における両端の前記未貫通孔同士の距離をＸ、前記未貫通穴の深さをＤとしたときに、
   Ｔ１−（Ｘ／２−Ｌ／２）×ｔａｎ５４．７°≧Ｄ≧Ｔ１−Ｘ／２×ｔａｎ５４．７°
   の関係を満たすことを含む、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
4. 前記犠牲層の短手方向における幅をＬ、前記シリコン基板の表面から前記凹部の前記＜１００＞面までの厚さをＴ１、前記凹部の短手方向における両端の前記未貫通孔同士の距離をＸ、前記凹部に露出した前記＜１００＞面の短手方向における幅をＹとしたときに、
   （Ｔ１／ｔａｎ５４．７°）＋Ｌ＞Ｙ＞Ｘ
   の関係を満たすことを含む、請求項２または３に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
5. 前記（ｅ）工程は、ＹＡＧの基本波もしくは第２高調波もしくは第３高調波のレーザー光を用いて前記未貫通穴を形成することを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
6. 前記（ｆ）工程は、ＴＭＡＨ液を用いて前記シリコン基板を結晶異方性エッチングすることを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
7. 前記シリコン基板の表面および裏面は結晶方位＜１００＞面で形成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
8. （ａ）インクを吐出させるエネルギーを発生する複数のインク吐出エネルギー発生素子が設けられたシリコン基板の表面におけるインク供給口が開口する部分に犠牲層を形成する工程と、
   （ｂ）前記シリコン基板の表面に前記犠牲層を被覆するパッシベイション層を形成する工程と、
   （ｃ）前記インク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を前記シリコン基板の裏面に形成する工程と、
   （ｄ）前記シリコン基板の表面上にインク流路となる部分を占有する型材を形成する工程と、
   （ｅ）前記シリコン基板および前記型材の上にノズル形成部材を形成する工程と、
   （ｆ）前記ノズル形成部材にインク吐出口を形成する工程と、
   （ｇ）前記エッチングマスク層の前記開口部を通じて、前記シリコン基板の被エッチング面を結晶異方性エッチングにてエッチングし、前記シリコン基板の結晶方位＜１００＞面が露出した凹部を前記前記シリコン基板の前記裏面側に形成する工程と、
   （ｈ）前記シリコン基板の、前記凹部における前記＜１００＞面が露出した部分に未貫通穴を形成する工程と、
   （ｉ）前記シリコン基板の被エッチング面が前記犠牲層に到達して前記犠牲層が除去されるまで前記シリコン基板を結晶異方性エッチングにてエッチングして前記インク供給口を形成する工程と、
   （ｊ）前記パッシベイション層の前記インク供給口を覆う部分を除去して、前記シリコン基板の表面側において前記インク供給口を開口させる工程と、
   （ｋ）前記型材を除去する工程と、
   を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法。
9. 前記（ｈ）工程は、複数の前記未貫通穴を、前記凹部の長手方向に少なくとも２列に、かつ前記凹部の長手方向に延びる中心線に対して対称に配列することを含む、請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
10. 前記犠牲層の短手方向における幅をＬ、前記シリコン基板の表面から前記凹部の前記＜１００＞面までの厚さをＴ１、前記凹部の短手方向における両端の前記未貫通孔同士の距離をＸ、前記未貫通穴の深さをＤとしたときに、
    Ｔ１−（Ｘ／２−Ｌ／２）×ｔａｎ５４．７°≧Ｄ≧Ｔ１−Ｘ／２×ｔａｎ５４．７°
    の関係を満たすことを含む、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
11. 前記犠牲層の短手方向における幅をＬ、前記シリコン基板の表面から前記凹部の前記＜１００＞面までの厚さをＴ１、前記凹部の短手方向における両端の前記未貫通孔同士の距離をＸ、前記凹部に露出した前記＜１００＞面の短手方向における幅をＹとしたときに、
    （Ｔ１／ｔａｎ５４．７°）＋Ｌ＞Ｙ＞Ｘ
    の関係を満たすことを含む、請求項９または１０に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
12. 前記（ｈ）工程は、ＹＡＧの基本波もしくは第２高調波もしくは第３高調波のレーザー光を用いて前記未貫通穴を形成することを含む、請求項８から１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
13. 前記（ｉ）工程は、ＴＭＡＨ液を用いて前記シリコン基板を結晶異方性エッチングすることを含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
14. 前記シリコン基板の表面および裏面は結晶方位＜１００＞面で形成されている、請求項８から１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
15. インクを吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子が表面に形成され、かつ該エネルギー発生素子へインクを供給するインク供給口が形成されたシリコン基板と、
    インク吐出口と、該インク吐出口と前記インク供給口とを連通するインク流路と、を形成するノズル形成部材と、
    を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
    前記インク供給口は、前記インク供給口の短手方向における幅が、前記シリコン基板の裏面側における前記インク供給口の開口部から前記シリコン基板の第１の深さ位置まで次第に狭まり、該第１の深さ位置から前記シリコン基板の表面側に向かって第２の深さ位置まで次第に広まり、該第２の深さ位置から前記シリコン基板の表面側に向かって次第に狭まる断面形状を有していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。