(57)【要約】【課題】基板の他部材に対する接合強度が高く、かつ液体の供給速度を速くすることが可能な基板を提供する。【解決手段】基板１が、第１の基板貫通孔９が設けられている第１の基板６と、第２の基板貫通孔１０が設けられており、直接または間接的に第１の基板６に重ね合わせられている第２の基板と、を有し、第１の基板貫通孔９と第２の基板貫通孔１０とが直接または間接的に連通して液体供給路１１を構成しており、第１の基板６の第２の基板７に近い側の面における、第１の基板貫通孔９の開口部の幅Ｄ１と、第２の基板７の第１の基板６に近い側の面における、第２の基板貫通孔１０の開口部の幅Ｄ２と、第２の基板７の第１の基板６から遠い側の面における、第２の基板貫通孔１０の開口部の幅Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板貫通孔が設けられている第１の基板と、第２の基板貫通孔が設けられており、直接または間接的に前記第１の基板に重ね合わせられている第２の基板と、を有し、
前記第１の基板貫通孔と前記第２の基板貫通孔とが直接または間接的に連通して液体供給路を構成しており、
前記第１の基板の前記第２の基板に近い側の面における、前記第１の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ１と、前記第２の基板の前記第１の基板に近い側の面における、前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ２と、前記第２の基板の前記第１の基板から遠い側の面における、前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有することを特徴とする、液体供給路を有する基板。
【請求項２】
前記第２の基板貫通孔は、前記第２の基板の前記第１の基板に近い側の面から前記第１の基板から遠い側の面に向かって先細の形状を有している、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記第２の基板は結晶方位が（１００）のシリコン基板からなる、請求項２に記載の基板。
【請求項４】
前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ２と幅Ｄ３とが、前記第２の基板の厚さをＴ１とすると、Ｄ２＝Ｔ１／ｔａｎ５４．７°×２＋Ｄ３の関係を有する、請求項３に記載の基板。
【請求項５】
前記第１の基板貫通孔は、前記第１の基板の前記第２の基板から遠い側の面から前記第２の基板に近い側の面まで一定の幅で貫通している、請求項１から４のいずれか１項に記載の基板。
【請求項６】
前記第１の基板には、少なくとも前記第２の基板に近い側の面に耐エッチング膜が形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の基板。
【請求項７】
前記第１の基板と前記第２の基板とは基板接合材によって互いに直接接合されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の基板。
【請求項８】
前記基板接合材は樹脂材料からなる、請求項７に記載の基板。
【請求項９】
前記第１の基板と前記第２の基板とは、第３の基板貫通孔を有する第３の基板を間に挟んで間接的に重ね合わせられており、前記第１の基板貫通孔と前記第２の基板貫通孔とが前記第３の基板貫通孔を介して間接的に連通して前記液体供給路を構成している、請求項１から６のいずれか１項に記載の基板。
【請求項１０】
前記第３の基板貫通孔は、前記第３の基板の前記第１の基板に近い側の面から前記第２の基板に近い側の面まで一定の幅で貫通している、請求項９に記載の基板。
【請求項１１】
前記第３の基板は結晶方位が（１１０）のシリコン基板からなる、請求項１０に記載の基板。
【請求項１２】
前記第３の基板貫通孔は、前記第３の基板の前記第１の基板に近い側の面から前記第２の基板に近い側の面に向かって先細の形状を有している、請求項９に記載の基板。
【請求項１３】
前記第３の基板貫通孔の、少なくとも前記第３の基板の前記第２の基板に近い側の面における開口部の幅は、前記第２の基板貫通孔の幅Ｄ２と一致している、請求項９から１２のいずれか１項に記載の基板。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の基板と、前記第１の基板に接合され、前記第１の基板貫通孔と連通する吐出口を有する吐出口形成部材と、前記第２の基板に接合され、前記第２の基板貫通孔と連通する支持部材流路を有する支持部材と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記吐出口形成部材と前記第１の基板との間に前記第１の基板貫通孔に連通する圧力室が構成され、前記圧力室の一部に前記吐出口が連通しており、
前記第１の基板の前記吐出口形成部材に接合される面には、前記圧力室の内部に位置するエネルギー発生素子と、配線領域とが設けられている、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
第１の基板貫通孔が設けられている第１の基板と、第２の基板貫通孔が設けられていない第２の基板とを直接または間接的に重ね合わせるステップと、
前記第２の基板に直接または間接的に重ね合わせられた前記第１の基板の前記第１の基板貫通孔からエッチング液を浸入させて前記第２の基板に到達させ、前記第２の基板に、前記第１の基板貫通孔に直接または間接的に連通する第２の基板貫通孔を形成するステップと、を含み、
前記第１の基板の前記第２の基板に近い側の面における、前記第１の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ１と、前記第２の基板の前記第１の基板に近い側の面における、前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ２と、前記第２の基板の前記第１の基板から遠い側の面における、前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を満たすように、前記第２の基板貫通孔を形成することを特徴とする、基板の製造方法。
【請求項１７】
前記第２の基板貫通孔を、前記第２の基板の前記第１の基板に近い側の面から前記第１の基板から遠い側の面に向かって先細の形状に形成する、請求項１６に記載の基板の製造方法。
【請求項１８】
前記第２の基板は結晶方位が（１００）のシリコン基板からなり、結晶異方性エッチングによって前記第２の基板貫通孔を前記第２の基板に形成する、請求項１７に記載の基板の製造方法。
【請求項１９】
第１の基板貫通孔が設けられている第１の基板と、第２の基板貫通孔が設けられていない第２の基板とを、第３の基板貫通孔が設けられていない第３の基板を間に挟んで間接的に重ね合わせるステップと、
前記第１の基板の前記第１の基板貫通孔からエッチング液を浸入させて前記第３の基板に到達させ、前記第３の基板に、前記第１の基板貫通孔に連通する第３の基板貫通孔を形成するステップと、
前記第１の基板貫通孔から浸入して前記第３の基板貫通孔を通過した前記エッチング液を前記第２の基板に到達させ、前記第２の基板に、前記第３の基板貫通孔を介して間接的に前記第１の基板貫通孔に連通する第２の基板貫通孔を形成するステップと、を含み、
前記第１の基板の前記第２の基板に近い側の面における、前記第１の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ１と、前記第２の基板の前記第１の基板に近い側の面における、前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ２と、前記第２の基板の前記第１の基板から遠い側の面における、前記第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を満たすように、前記第２の基板貫通孔を形成することを特徴とする、基板の製造方法。
【請求項２０】
請求項１６から１９のいずれか１項に記載の基板の製造方法の各ステップと、前記第１の基板に接合され、前記第１の基板貫通孔と連通する吐出口を有する吐出口形成部材を設けるステップと、前記第２の基板に接合され、前記第２の基板貫通孔と連通する支持部材流路を有する支持部材を設けるステップと、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板および液体吐出ヘッドとそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口形成部材と、液体吐出のためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子（例えば電気熱変換素子）が配設された素子基板と、素子基板を支持する支持部材と、を含む。複数の異なる液体（例えば多色の液体インク）を吐出するために１つの素子基板内で異なる液体を流通させる液体吐出ヘッドでは、異なる液体の混合や漏れを防がなければならない。そのため、素子基板と支持部材との接合部において高い封止性が要求され、それらの接合部には大きな面積が必要である。
【０００３】
一方、液体吐出の高速化および高周波数化のために、エネルギー発生素子を内包した圧力室に液体を供給するための供給路の幅を広くすることが望まれている。これに対し、前述したように液体の漏れや混合を防ぐために素子基板と支持部材との封止性を高めるには、接合面積を広くすることが好ましく、そのためには、素子基板と支持部材との接合面において、接合に寄与しない供給路の開口部は小さい方が好ましい。また、素子基板の素子形成面には、エネルギー発生素子に接続される配線を引き回す必要があり、配線の形成領域（配線領域）を確保するために、素子形成面における供給路の開口部をあまり大きくすることができない。このように、素子基板に液体を供給する供給路の幅を広くしたいという要求がある一方、供給路の開口部をあまり大きくできないという事情がある。
【０００４】
特許文献１に記載されている構成では、素子基板が多層構造であり、吐出口形成部材（流路形成層）に接合される基板（第２のシリコン基板）は、開口面積が小さい供給路（第２の貫通口）を有している。この基板の、吐出口形成部材と反対側の面に接合されるもう１つの基板（第１のシリコン基板）は、開口面積が大きい共通液室（第１の開口）を有している。２つの基板が中間層を媒体として接合され、第１の開口と第２の貫通口とが接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-161915号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている構成では、第２の貫通口の開口面積は小さいため、吐出口形成部材と基板との接合部を大きくできる。しかし、第１の開口の開口面積は大きいため、もう１つの基板と支持部材との接合部が小さい。その結果、基板の支持部材に対する接合強度が小さく、加工や搬送や接合の際に基板の破損や剥離を生じる可能性がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、基板の他部材に対する接合強度が高く、かつ液体の供給速度を速くすることが可能な基板および液体吐出ヘッドとそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液体供給路を有する基板は、第１の基板貫通孔が設けられている第１の基板と、第２の基板貫通孔が設けられており、直接または間接的に前記第１の基板に重ね合わせられている第２の基板と、を有し、第１の基板貫通孔と第２の基板貫通孔とが直接または間接的に連通して液体供給路を構成しており、第１の基板の第２の基板に近い側の面における、第１の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ１と、第２の基板の第１の基板に近い側の面における、第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ２と、第２の基板の第１の基板から遠い側の面における、第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の基板の製造方法は、第１の基板貫通孔が設けられている第１の基板と、第２の基板貫通孔が設けられていない第２の基板とを直接または間接的に重ね合わせるステップと、第２の基板に直接または間接的に重ね合わせられた第１の基板の第１の基板貫通孔からエッチング液を浸入させて第２の基板に到達させ、第２の基板に、第１の基板貫通孔に直接または間接的に連通する第２の基板貫通孔を形成するステップと、を含み、第１の基板の第２の基板に近い側の面における、第１の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ１と、第２の基板の第１の基板に近い側の面における、第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ２と、第２の基板の第１の基板から遠い側の面における、第２の基板貫通孔の開口部の幅Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を満たすように、第２の基板貫通孔を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板の他部材に対する接合強度が高く、かつ液体の供給速度を速くすることが可能な基板および液体吐出ヘッドとそれらの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部の一部を切断して示す斜視図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの基板の一部を切断して示す斜視図である。
【図３】図２に示す基板の製造方法の実施例１の各工程を順番に示す断面図である。
【図４】本発明の基板の製造方法の実施例２を示す断面図である。
【図５】図４に示す基板の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図６】図４に示す基板の製造方法の他の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の基板の製造方法の実施例３を示す断面図である。
【図８】本発明の基板の製造方法の実施例４を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部の一部を切断して示す斜視図である。
【図１０】図９に示す液体吐出ヘッドの基板の一部を切断して示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す基板の製造方法の各工程を順番に示す断面図である。
【図１２】本発明の基板の製造方法の実施例５を示す断面図である。
【図１３】本発明の基板の製造方法の実施例６を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本発明の好適な実施形態について以下に具体的に説明するが、これらの説明は本発明の範囲を限定するものではない。
［第１の実施形態］
図１に、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部を示している。この液体吐出ヘッドは、素子基板（基板）１と、素子基板１の一方の面に接合された支持部材２と、素子基板１の他方の面に接合された吐出口形成部材３とを有している。吐出口形成部材３は、液体を液体吐出ヘッドの外部に吐出する吐出口４を有している。吐出口形成部材３の、素子基板１と接合される面には凹部が形成されており、吐出口形成部材３が素子基板１に接合されると、それらの間に、凹部からなる圧力室５が構成される。
【００１３】
図２に、図１に示す液体吐出ヘッドの素子基板１を示している。素子基板１は、主に第１の基板６と第２の基板７とが基板接合材８によって貼り合わせられた多層構造である。そして、第１の基板６を貫通する第１の基板貫通孔９と、第２の基板７を貫通する第２の基板貫通孔１０とが連通して液体供給路１１が構成されている。第１の基板貫通孔９を供給路先端部９ともいい、第２の基板貫通孔１０を供給路後端部１０ともいう。図１に示すように第１の基板６に吐出口形成部材３が接合されて、前述したように圧力室５が構成されるとともに、吐出口４および圧力室５と供給路先端部９とが連通する。また、第２の基板７に、支持部材流路１２を有する支持部材２が接合されて、支持部材流路１２と供給路後端部１０とが連通する。支持部材２は、例えばノリル樹脂の樹脂成形により形成されている。こうして、吐出口形成部材３が接合された素子基板１が支持部材２によって支持される。そして、支持部材２から吐出口形成部材３に向けて、支持部材流路１２、供給路後端部１０、供給路先端部９、圧力室５、吐出口４がこの順番に接続されて、吐出すべき液体の経路が構成されている。
第１の基板６の、吐出口形成部材３と接合される面には、エネルギー発生素子（例えば電気熱変換素子）１３と、このエネルギー発生素子１３に接続された配線とが形成されている。各図面では、配線が形成されている領域（配線領域）１４を模式的に図示している。
【００１４】
このような構成の液体吐出ヘッドでは、図示しない容器に収容された液体が、支持部材２の支持部材流路１２と素子基板１の液体供給路１１（供給路後端部１０および供給路先端部９）とを通って圧力室５に供給される。そして、配線領域１４に形成された配線を介してエネルギー発生素子１３に電力が供給されて駆動されると、エネルギー発生素子１３がエネルギー（例えば熱エネルギー）を発生して圧力室５内の液体に付与する。圧力室５内の液体にエネルギーが付与されると、吐出口４から外部に液滴が吐出する。
【００１５】
図１，２に示す液体吐出ヘッドの素子基板１の液体供給路１１は、以下のように規定された寸法関係を有している。第１の基板６を貫通して圧力室５に連通する供給路先端部９は、全長に亘ってほぼ一定の幅を有している。図３に示すように、供給路先端部９の、第１の基板６の第２の基板７に近い側の面における開口部の幅をＤ１とする。供給路後端部１０は、第２の基板７の、第１の基板６に近い側の面から、その反対側の面であって第１の基板６から遠く支持部材２に近い側の面に向かって、先細の形状を有している。供給路後端部１０の、第２の基板７の第１の基板６に近い側の面における開口部の幅をＤ２とし、その反対側の面であって、第１の基板６から遠く支持部材２に近い側の面における開口部の幅をＤ３とする。このとき、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２である。この構成によると、供給路後端部１０が供給路先端部９と連通する部分の幅Ｄ２が大きいため、比較的大きな液体供給路１１が形成される。仮に液体供給路が小さいと、液体吐出が行われて圧力室内の液体が不足した時に、圧力室内を再び液体で満たすためには、液体供給路および支持部材流路を介して容器から液体を引き込む必要があり、短時間で効率よく実施できない場合があり得る。これに対し、本実施形態では、供給路後端部１０の供給路先端部９との連通部およびその近傍の幅が広いため、液体供給路１１が大きく、圧力室５に即座に供給できる液体の量が多い。従って、液体吐出が行われて圧力室５内の液体が不足した時に、短時間で効率よく圧力室５内を再び液体で満たすことができる。その結果、液体吐出の速度および周波数を高くすることが可能である。
【００１６】
また、本実施形態では、供給路後端部１０が支持部材流路１２と連通する部分の幅Ｄ３が小さいため、第２の基板７と支持部材２との接合部の面積を大きくして接合強度を高めることができる。同様に、供給路先端部９の幅Ｄ１が小さいため、第１の基板６と吐出口形成部材３との接合部の面積を大きくして接合強度を高めることができる。その結果、素子基板１の、他部材（支持部材２および吐出口形成部材３）に対する接合強度が高く、剥離や破損を抑えることができるとともに、素子基板１に供給される液体の漏れや混合を抑制することができる。さらに、供給路先端部９の幅Ｄ１が小さいため、第１の基板６において配線領域１４を広くすることができ、多数のエネルギー発生素子１３を高密度に配置して配線を引き回すことが可能である。
【００１７】
なお、図１，２に示されている液体供給路１１は細長い平面形状を有し、長手方向の寸法は液体供給路１１全体に亘って実質的に一定である。それに対し、長手方向に直交する方向の寸法は、供給路後端部１０および供給路先端部９において変動しており、この方向の寸法を、ここでは「幅」と称している。すなわち、平面形状において長手方向に直交する方向の寸法が「幅」である。ただし、液体供給路１１の平面形状が円形である場合には、その直径を「幅」と称してもよい。
【００１８】
本実施形態の素子基板１の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、シリコン等からなる第１の基板６の一方の面に、エネルギー発生素子（例えば電気熱変換素子）１３を形成し、配線領域１４に、エネルギー発生素子１３に接続される配線を形成する。エネルギー発生素子１３が形成され、かつ配線領域１４を含む面（以下「素子形成面」という」）に、ポジレジスト（図示せず）を塗布して露光および現像を行い、プラズマを用いたドライエッチングを実施し、貫通孔を形成する。それから、図３（ｂ）に示すように、供給路先端部９が形成された第１の基板６の表面全体に、原子層堆積法を用いてＴｉＯ（一酸化チタン）を成膜し、耐エッチング膜（耐結晶異方性エッチング膜、耐シリコンエッチング膜）１５を形成する。なお、図１，２では耐結晶異方性エッチング膜１５は図示省略している。こうして、第１の基板６に、図１に示す吐出口４および圧力室５に連通する供給路先端部９を形成する。供給路先端部９の、第１の基板６の素子形成面と反対側の面に開口する開口部の幅をＤ１とする。なお、供給路先端部９の形成は、後述する第２の基板７との接合工程の後に行ってもよい。
【００１９】
一方、図３（ｃ）に示すように、結晶方位（１００）の単結晶シリコン等からなる第２の基板７の一方の面に、基板接合材８を塗布する。基板接合材８は、結晶異方性エッチングマスクを兼ねるものであって、樹脂材料、例えばポリアミド系樹脂やＳｉＯからなる。基板接合材８を塗布した面（以下「接合材形成面」という）に、ポジレジスト（図示せず）を塗布して露光および現像を行う。そして、基板接合材８がポリアミド系樹脂である場合にはドライエッチング、基板接合材８がＳｉＯである場合にはＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いたエッチングを行って、基板接合材８をパターニングする。ただし、基板接合材８の形成およびパターニングは、第１の基板６の素子形成面と反対側の面に行ってもよい。また、第２の基板７の、接合材形成面と反対側の面に、耐エッチング膜（耐結晶異方性エッチング膜、耐シリコンエッチング膜）１６を塗布する。耐結晶異方性エッチング膜１６は、ポリアミド系樹脂の膜であっても、ＳｉＯ膜であってもよい。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように耐結晶異方性エッチング膜１５と供給路先端部９が形成された第１の基板６と、図３（ｃ）に示すように基板接合材８と耐結晶異方性エッチング膜１６が形成された第２の基板７とを重ね合わせる。この時、図３（ｄ）に示すように、第１の基板６の素子形成面と反対側の面と、第２の基板７の接合材形成面とを当接させる。そして、基板接合材８によって、第１の基板６と第２の基板７とを互いに接合させる。基板接合材８がポリアミド系樹脂である場合には、第１の基板６と第２の基板７とを加熱および加圧しながら貼り合わせる。基板接合材８がＳｉＯである場合には、第１の基板６および第２の基板７にプラズマ処理を施して貼り合わせる。
【００２１】
このように第１の基板６と第２の基板７とを互いに接合させた後に、第１の基板６に設けられた供給路先端部９からシリコンエッチング剤を注入する。シリコンエッチング剤は、例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）であってよい。シリコンエッチング剤は、耐結晶異方性エッチング膜１５で被覆された第１の基板６をエッチングすることはなく、第２の基板７の、マスクとして機能する基板接合材８で覆われていない部分をエッチングする。第２の基板７を構成する結晶方位（１００）の単結晶シリコンに結晶異方性エッチングを行うと、第２の基板７において所定の角度でエッチングが進行する。その結果、図３（ｅ）に示すように、第１の基板６側（接合材形成面）から、耐結晶異方性エッチング膜１６が形成された面に向かって先細の孔部が形成される。この孔部が、第１の基板６の供給路先端部９に連通する供給路後端部１０になる。このとき、第２の基板７の結晶異方性エッチングの開始位置、すなわちマスクとして機能する基板接合材８に覆われていない部分の幅が、供給路後端部１０の接合材形成面における開口部の幅Ｄ２と概ね一致する。このように結晶異方性エッチングによって第２の基板７を貫通する供給路後端部１０を完成させる方法に限られず、結晶異方性エッチングでは供給路後端部１０の一部のみを形成して、第２の基板７を貫通しない状態で結晶異方性エッチングを終了させてもよい。その場合には、後の工程で第２の基板７の接合材形成面の反対側に対してドライエッチングや研削や研磨などを施して、第２の基板７を貫通する供給路後端部１０を完成させればよい。
図３（ｆ）に示すように、第２の基板７の接合材形成面と反対側の面の耐結晶異方性エッチング膜１６を除去する。耐結晶異方性エッチング膜１６がポリアミド系樹脂からなる場合にはドライエッチングで除去し、耐結晶異方性エッチング膜１６がＳｉＯである場合にはＢＨＦを用いたエッチングで除去する。耐結晶異方性エッチング膜１６を除去した後に露出する、接合材形成面と反対側の面における供給路後端部１０の開口部の幅をＤ３とする。
【００２２】
このようにして、第１の基板６と第２の基板７との積層体である素子基板１が形成される（図２，３（ｆ）参照）。この素子基板１には、第１の基板６を貫通する供給路先端部９と第２の基板７を貫通する供給路後端部１０とが繋がって構成された液体供給路１１が設けられている。第１の基板６の供給路先端部９の、第２の基板７に近い側の面における幅Ｄ１と、第２の基板７の供給路後端部１０の、接合材形成面における開口部の幅Ｄ２と、その反対側の面における開口部の幅Ｄ３は、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有する。なお、第１の基板６の供給路先端部９の中心と第２の基板７の供給路後端部１０の中心とが一致していても一致していなくてもよい。
【００２３】
この素子基板１の第１の基板６の素子形成面側に、吐出口形成部材３が積層されてパターニングされて、供給路先端部９と連通する圧力室５と、圧力室５から外部に開口された吐出口４とが形成される。さらに、素子基板１の第２の基板７の、接合材形成面と反対側に支持部材２が接合されて、図１に示す液体吐出ヘッドが構成される。
【００２４】
本実施形態の液体吐出ヘッドでは、前述したように、供給路先端部９と供給路後端部１０の各部の幅Ｄ１〜Ｄ３がＤ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有する。この構成によると、素子基板１の強度を低下させることなく、エネルギー発生素子１３の形成領域と配線領域１４とを確保した上で、素子基板１の内部の液体供給路１１を広くし、素子基板１と支持部材２および吐出口形成部材３との広い接合面積を確保できる。本実施形態の製造方法では、供給路後端部１０が形成される前の第２の基板７を第１の基板６と接合し、第１の基板６に形成された供給路先端部９からエッチング剤を注入する。このエッチング剤により、基板接合材８をマスクとして第２の基板７に供給路後端部１０を形成することができる。こうして、第１および第２の基板６，７を破損することなく、前述した寸法関係の供給路先端部９および供給路後端部１０を有する素子基板１を容易に形成できる。
【００２５】
仮に、予め供給路先端部９が設けられた第１の基板６と、予め供給路後端部１０が設けられた第２の基板７とを貼り合わせると、特に供給路後端部１０の第１の基板６に近い側の面における開口部の幅Ｄ２が広いため、十分に強い接合強度が得られにくい。しかし、本実施形態では、供給路後端部１０が形成されていない第２の基板７を第１の基板６に接合して、安定した強固な接合状態を実現した後で、供給路後端部１０を形成する。従って、第２の基板７の第１の基板６との接合部において、供給路後端部１０の幅Ｄ２の広い開口部と、強固な接合とを両立できる。
【００２６】
なお、第１の基板６の供給路先端部９も、第１の基板６と第２の基板７との接合工程の後に形成してもよい。供給路先端部９からエッチング剤を注入する際に、供給路先端部９がサイドエッチングされるので、予めサイドエッチング量を考慮した上で、供給路先端部９の寸法（特に幅Ｄ１）を設定することが好ましい。
【００２７】
［実施例１］
前述した本発明の第１の実施形態に基づく、より具体的な実施例について説明する。図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、シリコン製の第１の基板６に、エネルギー発生素子１３の一例である電気熱変換素子と、配線領域１４内の配線と、第１の基板６を貫通して供給路先端部９を構成する貫通孔と、を形成した。そして、第１の基板６の表面全体を覆う、耐インク膜を兼ねる耐結晶異方性エッチング膜１５を形成した。こうして形成された供給路先端部９は、全長に亘ってほぼ一定の幅を有し、その幅Ｄ１は２０μｍである。
【００２８】
図３（ｃ）に示すように、結晶方位（１００）のシリコンを切り出して、厚さＴ１＝６２５μｍの第２の基板７を形成する。第２の基板７の一方の面に基板接合材８を塗布し、他方の面に耐結晶異方性エッチング膜１６としてＳｉＯ膜を形成した。本実施例の基板接合材８は、厚さ２．０μｍのポリアミド系樹脂膜であり、第１の基板６と接合した後に注入されるシリコンエッチング剤が入りやすいように十分な厚さを有している。ただし、基板接合材８は、厚さ０．５μｍ程度のＳｉＯ膜であってもよい。この基板接合材８に、供給路先端部９の開口部の幅Ｄ１よりも大きい幅Ｄ２の開口部が形成されるように、露光、現像およびエッチングを行った。
【００２９】
図３（ｄ）に示すように第１の基板６と第２の基板７とを重ね合わせ、加温および加圧すること、具体的には、２５０℃に加熱しつつ５ｋＮの圧力を加えた状態を６０分間維持することで、第１の基板６と第２の基板７とを互いに接合させた。そして、第１の基板６の供給路先端部９からシリコンエッチング剤を注入し、基板接合材８をマスクとして結晶異方性エッチングを行って、図３（ｅ）に示すように供給路後端部１０を形成した。第２の基板７が結晶方位（１００）のシリコンである場合、５４．７°の角度でエッチングされるため、Ｄ２＝Ｔ１／ｔａｎ５４．７°×２＋Ｄ３となる。具体例は、前述したようにＤ１＝２０μｍ、Ｄ２＝１０８５μｍ、Ｄ３＝２００μｍであり、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２の関係が成り立つ。その後、図３（ｆ）に示すように、第２の基板７の耐結晶異方性エッチング膜１６をＢＨＦによって除去した。
【００３０】
この製造方法により、第１の基板６と第２の基板７とからなる素子基板１を破損することなく、エネルギー発生素子１３の形成領域と配線領域１４とを十分に確保したうえで、供給路先端部９および供給路後端部１０を形成できた。そして、素子基板１の内部の第１の基板６と第２の基板７との接合面における供給路後端部１０の開口部の幅Ｄ２が広く、かつ素子基板１と支持部材２との接合面における開口部の幅Ｄ３が小さい素子基板１を形成することができた。
【００３１】
［実施例２］
前述した本発明の第１の実施形態に基づく素子基板１の実施例２について、図４〜６を参照して説明する。実施例１と共通の部分については説明を省略する。本実施例によると、第２の基板７に供給路後端部１０を形成する際にシリコンエッチング剤を容易に導入可能である。具体的には、図４（ａ）に示すように、第１の基板６と接合される前の第２の基板７の、第１の基板６に近い側の面に、基板接合材８を形成し、その基板接合材８をマスクとして第２の基板７を１０μｍ程度エッチングする。これにより、第２の基板７には接合材形成面から１０μｍ程度引っ込んだ凹部１７が形成される。その状態で、第１の基板６と第２の基板７とを互いに接合し、第１の基板６の供給路先端部９からシリコンエッチング剤を注入する。注入されたシリコンエッチング剤は、まず凹部１７内に貯留してから徐々に第２の基板７を侵食して、図４（ｂ）に示すように供給路後端部１０を形成する。
【００３２】
図５（ａ），５（ｂ）は、本実施例の変形例を示している。図４（ａ），４（ｂ）に示されている例では、基板接合材８の開口部に沿って第２の基板７に凹部１７を形成したが、本変形例では、図５（ａ）に示すように、第１の基板６の、基板接合材８の開口部に対向する部分を１０μｍ程度エッチングした。この変形例では、基板接合材８を第２の基板７ではなく第１の基板６に形成することが好ましい。そして、本変形例では、第１の基板６のエッチングによって形成された空間１８が、図４（ａ），４（ｂ）に示されている例の凹部１７と同様に、供給路先端部９から注入されたシリコンエッチング剤の貯留部となる。そして、第２の基板７をエッチングして、図５（ｂ）に示すように供給路後端部１０を形成する。
図４，５に記載されているいずれの例においても、供給路先端部９から注入されたシリコンエッチング剤が凹部１７または空間１８の内部に一旦貯留され、凹部１７または空間１８の外側に拡散していくことはない。従って、エッチングによる供給路後端部１０の形成精度が良好で、シリコンエッチング剤の使用量を減らせ、作業効率がよい。
【００３３】
図６（ａ），６（ｂ）に示す他の変形例では、供給路後端部１０の、第２の基板７と第１の基板６との接合面における開口部の幅Ｄ２の両端に対向する位置に、第１の基板６を貫通する貫通孔１９がそれぞれ形成されている。一例では、貫通孔１９の幅は５０μｍである。この構成によると、図６（ａ）に示すように第１の基板６と第２の基板７とを接合した後に、第１の基板６を貫通する供給路先端部９と貫通孔１９とからシリコンエッチング液を注入できる。従って、シリコンエッチング液の注入の効率がよく、供給路後端部１０を形成する作業時間の短縮が図れる。液体供給路１１を有する素子基板１が形成された後には、図６（ｂ）に示すように、吐出口形成部材３が素子基板１に接合され、貫通孔１９は吐出口形成部材３によって塞がれる。圧力室５および吐出口４と連通するのは、供給路後端部１０と接合されて液体供給路１１を形成する供給路先端部９のみである。完成状態の液体吐出ヘッドでは、圧力室５への液体の供給は供給路先端部９のみから行われ、貫通孔１９は液体の供給や吐出に関与することはない。すなわち、貫通孔１９を形成することによって液体の供給や吐出の性能が変動することはない。
図４〜６に示す実施例２およびその変形例の全てにおいて、供給路先端部９と供給路後端部１０の各部の幅Ｄ１〜Ｄ３が、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有している。
【００３４】
［実施例３］
本発明の第１の実施形態に基づく素子基板の実施例３について、図７を参照して説明する。実施例１，２と共通の部分については説明を省略する。図７（ａ）に示すように、本実施例では、第１の基板６と接合される前の第２の基板７に、複数の先導穴２０を形成しておく。これらの先導穴２０は、第２の基板７を貫通しておらず、供給路後端部１０が形成された時に供給路後端部１０の内部にあたる位置に形成されている。一例では、第２の基板７に形成されたマスクとして機能する基板接合材８の開口部の幅Ｄ４が５００μｍである。この幅Ｄ４は、後で形成される供給路後端部１０の第１の基板６に近い側の面における開口部の幅Ｄ２と近似する。この基板接合材８の開口部の幅Ｄ４方向の中心位置を中心として２つの先導穴２０が対称に配置されている。先導穴２０同士の間の間隔Ｄ５は３４２μｍである。先導穴２０の長手方向の長さＴ２、すなわち第２の基板７の厚さ方向に延びる深さは５２５μｍである。この構成では、第１の基板６と第２の基板７とを接合した後に、供給路先端部９からシリコンエッチング剤を注入すると、ます先導穴２０に浸入し、この先導穴を中心としてシリコンエッチングが進行し、図７（ｂ）に示すように供給路後端部１０が形成される。本実施例によると、素子基板１の小型化が可能である。
本実施例においても、供給路先端部９と供給路後端部１０の各部の幅Ｄ１〜Ｄ３が、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有している。
【００３５】
［実施例４］
本発明の第１の実施形態に基づく素子基板の実施例４について、図８を参照して説明する。実施例１〜３と共通の部分については説明を省略する。本実施例では、結晶方位（１１０）のシリコンにより第２の基板７を形成し、第１の基板６と接合した。そして、供給路先端部９からシリコンエッチング剤を注入すると、第２の基板７の厚さ方向に沿ってほぼ直線的にエッチングが進行する。このシリコンエッチングは、第２の基板７を貫通する前に終了させる。そして、第２の基板７の、第１の基板６から遠い側の面、すなわちエッチングによって侵食されていない部分に対してドライエッチングを行い、第２の基板７を貫通する供給路後端部１０を形成する。こうして形成された供給路後端部１０は、第１の基板６に近い側の面からのシリコンエッチングによって形成された部分の幅よりも、その反対側の面からドライエッチングによって形成された部分の幅の方が小さい。具体的には、供給路後端部１０のシリコンエッチングによって形成された部分の幅Ｄ２は７２７μｍであり、ドライエッチングによって形成された部分の幅Ｄ３は２００μｍである。そして、供給路後端部１０のシリコンエッチングによって形成された部分の長手方向の長さＴ３、すなわち第２の基板７の厚さ方向に延びる深さは５２５μｍである。本実施例においても、供給路先端部９と供給路後端部１０の各部の幅Ｄ１〜Ｄ３が、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有している。そして、本実施例によると、液体供給路１１の大きな容積を実現しつつ、素子基板１の小型化が可能である。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と同様の部分については説明を一部省略する。前述した第１の実施形態では、吐出口形成部材３に接合される第１の基板６と、支持部材２に接合される第２の基板７とが互いに直接接合されて、実質的に２層構造の素子基板１が構成されている。これに対し、本実施形態では、吐出口形成部材３に接合される第１の基板６と、支持部材２に接合される第２の基板７との間に、第３の基板２１が介在し、実質的に３層構造の素子基板１が構成されている。第３の基板２１には第３の基板貫通孔２２が設けられている。第３の基板貫通孔２２は供給路中間部２２ともいう。
図９に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、主に第１の基板６と第３の基板２１と第２の基板７とを含む素子基板１の一方の面に、吐出口形成部材３が接合され、他方の面に支持部材２が接合されている。素子基板１は、図１０に示すように、幅の狭い供給路先端部９を有する第１の基板６と、先細になっている供給路後端部１０を有する第２の基板７とが、ほぼ一定の幅を有する供給路中間部２２を有する第３の基板２１を介して間接的に接合されている。
【００３７】
第１の実施形態と同様に、第１の基板６には、第１の基板６を貫通して圧力室５に連通する供給路先端部９が設けられている。供給路先端部９は、全長に亘ってほぼ一定の幅を有し、図１１（ｇ）に示すように、第２の基板７に近い側の面における開口部の幅をＤ１とする。第２の基板７には、第１の基板６に近い側の面から、その反対側の面であって支持部材２に近い側の面に向かって先細になっている供給路後端部１０が設けられている。供給路後端部１０の、第２の基板７の第１の基板６に近い側の面における開口部の幅をＤ２とし、その反対側の、第１の基板６から遠い側であって支持部材２に近い側の面における開口部の幅をＤ３とする。そして、第１の基板６と第２の基板７との間に位置する第３の基板２１には、供給路先端部９と供給路後端部１０とを接続する供給路中間部２２が設けられている。供給路中間部２２は、全長に亘ってほぼ一定の幅を有し、その幅は供給路後端部１０の、第２の基板７の第１の基板６に近い側の面における開口部の幅Ｄ２と実質的に一致する。そして、これらの幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２という関係を有している。その結果、供給路後端部１０の、第２の基板７の第１の基板６に近い側の面における開口部の幅Ｄ２および供給路中間部２２全体の幅が広いため、大きな液体供給路１１が形成されている。従って、圧力室５に即座に供給できる液体の量が多く、圧力室５を短時間で効率よく液体で満たすことができ、液体吐出の速度および周波数を高くすることが可能である。特に、本実施形態では、第１の実施形態に比べて部品点数が多い代わりに、液体供給路１１内において幅が広い部分（主に供給路中間部２２）が占める割合が大きいため、液体吐出の高速化および高周波数化に大きく寄与する。
【００３８】
また、供給路後端部１０の幅Ｄ３が小さいため、第２の基板７と支持部材２との接合部の面積を大きくして接合強度を高めることができる。供給路先端部９の幅Ｄ１が小さいため、第１の基板６と吐出口形成部材３との接合部の面積を大きくして接合強度を高めることができる。素子基板１の、支持部材２および吐出口形成部材３からの剥離や破損を抑えることができ、素子基板１に供給される液体の漏れや混合を抑制することができる。さらに、供給路先端部９の幅Ｄ１が小さいため、第１の基板６において配線領域１４を広くすることができ、多数のエネルギー発生素子１３を高密度に配置して配線を引き回すことが可能である。
このように本実施形態でも第１の実施形態と同様な効果が得られ、特に、比較的大きい液体供給路１１を形成して、液体吐出の速度および周波数を高くできるという効果が大きい。
【００３９】
本実施形態の素子基板の製造方法について以下に説明する。図１１（ａ）に示すように、シリコン等からなる第１の基板６に、第１の実施形態と同様に、エネルギー発生素子（例えば電気熱変換素子）１３と、配線領域１４と、供給路先端部９を構成する貫通孔と、を形成する。次いで、図１１（ｂ）に示すように、供給路先端部９が形成された第１の基板６の表面全体に、ＴｉＯからなる耐結晶異方性エッチング膜１５を形成する。図９，１０では耐結晶異方性エッチング膜１５は図示省略している。こうして、供給路先端部９を形成し、供給路先端部９の、第１の基板６の素子形成面と反対側の面（第２の基板７に近い側の面）における開口部の幅をＤ１とする。
【００４０】
図１１（ｃ）に示すように、両面が研磨された結晶方位（１１０）の単結晶シリコンからなる厚さ５００μｍの第３の基板２１の一方の面に、基板接合材２３を塗布する。基板接合材２３は、結晶異方性エッチングマスクを兼ねるものであって、樹脂材料、例えばポリアミド系樹脂やＳｉＯからなる。基板接合材２３を塗布した面（以下「接合材形成面」という）に、ポジレジスト（図示せず）を塗布して露光および現像を行う。そして、基板接合材２３がポリアミド系樹脂である場合にはドライエッチング、基板接合材２３がＳｉＯである場合にはＢＨＦを用いたエッチングを行って、基板接合材２３をパターニングする。ただし、基板接合材２３の形成およびパターニングは、第１の基板６の素子形成面と反対側の面に行ってもよい。
【００４１】
図１１（ｄ）に示すように、結晶方位（１００）の単結晶シリコン等からなる第２の基板７に、第１の実施形態と同様に、一方の面に基板接合材８を、他方の面に耐結晶異方性エッチング膜１６をそれぞれ塗布する。ただし、基板接合材８の形成およびパターニングは、第３の基板２１の基板接合材２３が形成された面と反対側の面に行ってもよい。基板接合材８と基板接合材２３は同じものであってよい。
【００４２】
次に、図１１（ｂ）に示す第１の基板６と、図１１（ｃ）に示す第３の基板２１と、図１１（ｄ）に示す第２の基板７とを、この順番に重ね合わせる。この時、図１１（ｅ）に示すように、第１の基板６の素子形成面と反対側の面と、第３の基板２１の接合材形成面とを当接させ、基板接合材２３によって、第１の基板６と第３の基板２１とを互いに接合させる。さらに、第３の基板２１の接合材形成面と反対側の面と、第２の基板７の接合材形成面とを当接させ、基板接合材８によって、第３の基板２１と第２の基板７とを互いに接合させる。基板接合材８，２３がポリアミド系樹脂である場合には、各基板６，７，２１を加熱および加圧しながら貼り合わせる。基板接合材８，２３がＳｉＯである場合には、各基板６，７，２１にプラズマ処理を施して貼り合わせる。第１の基板６と第３の基板２１と第２の基板７とを同時に接合することが困難である場合には、第１の基板６と第３の基板２１とを接合した後に、さらに第２の基板７を接合すればよい。
【００４３】
このように第１の基板６と第３の基板２１と第２の基板７とを互いに接合させた後に、第１の基板６に設けられた供給路先端部９からシリコンエッチング剤（例えばＫＯＨやＴＭＡＨ）を注入する。シリコンエッチング剤は、耐結晶異方性エッチング膜１５で被覆された第１の基板６をエッチングすることはなく、第３の基板２１の、マスクとして機能する基板接合材２３で覆われていない部分をエッチングする。第３の基板２１を構成する結晶方位（１１０）の単結晶シリコンに結晶異方性エッチングを行うことで、第３の基板２１の第１の基板６に近い側（接合材形成面）の面から、第１の基板６から遠い側（第２の基板７に近い側）の面まで貫通する孔部が形成される。図１１（ｆ）に示すように、孔部は実質的に幅が一定であって、第３の基板２１の厚さ方向に直交する方向に直線的に延びる供給路中間部２２を構成する。
【００４４】
こうして、第３の基板２１に供給路中間部２２が形成されたら、供給路中間部２２を通過したシリコンエッチング剤が、第２の基板７の、基板接合材８で覆われていない部分を侵食する。第２の基板７を構成する結晶方位（１００）の単結晶シリコンに結晶異方性エッチングを行うため、第１の実施形態と同様に、第１の基板６に近い側から、耐結晶異方性エッチング膜１６が形成された面に向かって先細の供給路後端部１０が形成される。供給路後端部１０の接合材形成面における開口部の幅がＤ２である。なお、供給路後端部１０は、結晶異方性エッチングによって完成されてもよいが、結晶異方性エッチングでは供給路後端部１０の一部のみを形成して、第２の基板７を貫通しない状態で結晶異方性エッチングを終了させてもよい。その場合には、後工程で第２の基板７の接合材形成面の反対側に対してドライエッチングや研削や研磨などを施して、第２の基板７を貫通する供給路後端部１０を完成させればよい。
図１１（ｇ）に示すように、第２の基板７の接合材形成面と反対側の面の耐結晶異方性エッチング膜１６を除去する。接合材形成面と反対側の面における供給路後端部１０の開口部の幅をＤ３とする。
【００４５】
このようにして、第１の基板６と第３の基板２１と第２の基板７との積層体である素子基板１（図１０，１１（ｇ）参照）が形成される。この素子基板１には、第１の基板６を貫通する供給路先端部９と第３の基板２１を貫通する供給路中間部２２と第２の基板７を貫通する供給路後端部１０とが繋がって、液体供給路１１が構成されている。第１の基板６の供給路先端部９の、第２の基板７に近い側の面における幅Ｄ１と、第２の基板７の供給路後端部１０の、接合材形成面における開口部の幅Ｄ２と、その反対側の面における開口部の幅Ｄ３は、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有する。なお、供給路先端部９の中心と供給路中間部２２の中心と第２の基板７の供給路後端部１０の中心とが一致していても一致していなくてもよい。
第１の実施形態と同様に、この素子基板１の第１の基板６の素子形成面側に、吐出口形成部材３が積層されて圧力室５と吐出口４とが形成される。さらに、素子基板１の第２の基板７の、接合材形成面と反対側に支持部材２が接合されて、図９に示す液体吐出ヘッドが構成される。
【００４６】
本実施形態でも、供給路先端部９と供給路後端部１０の各部の幅Ｄ１〜Ｄ３がＤ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係を有する。それにより、素子基板１の強度を低下させることなく、エネルギー発生素子１３の形成領域と配線領域１４とを確保した上で、素子基板１の内部の液体供給路１１を広くし、素子基板１と支持部材２および吐出口形成部材３との広い接合面積を確保できる。本実施形態の製造方法では、供給路中間部２２および供給路後端部１０が形成される前の第３の基板２１および第２の基板７を第１の基板６と強固に接合させてから、エッチングにより供給路中間部２２および供給路後端部１０を形成できる。従って、完成状態の供給路中間部２２の幅および供給路後端部１０の幅Ｄ２が大きいにもかかわらず、第１〜３の基板６，２１，７の接合強度が高い。こうして、第１〜３の基板６，２１，７を破損することなく、前述した寸法関係の供給路先端部９および供給路後端部１０を有する素子基板１を容易に形成できる。
【００４７】
［実施例５］
前述した本発明の第２の実施形態に基づく実施例について説明する。図１２（ａ）〜（ｂ）に示すように、シリコン製の第１の基板６に、エネルギー発生素子１３の一例である電気熱変換素子と、配線領域１４内の配線と、第１の基板６を貫通する貫通孔を形成した。そして、第１の基板６の表面全体を覆う、耐インク膜を兼ねる耐結晶異方性エッチング膜１５を形成した。耐結晶異方性エッチング膜１５は、厚さ０．３μｍのＴｉＯ（一酸化チタン）膜である。こうして形成された本実施例の供給路先端部９は、全長に亘ってほぼ一定の幅を有し、その幅Ｄ１は５０μｍである。
【００４８】
図１２（ｃ）に示すように、結晶方位（１１０）のシリコンを切り出して、厚さ３００μｍの第３の基板２１を形成した。第３の基板２１の一方の面に厚さ２．０μｍのポリアミド系樹脂膜からなる基板接合材２３を形成した。この基板接合材２３は、第１の基板６と接合した後にシリコンエッチング剤が入りやすいように十分な厚さを有している。ただし、基板接合材２３は、厚さ０．５μｍ程度のＳｉＯ膜であってもよい。この基板接合材２３に、供給路先端部９の開口部の幅Ｄ１よりも大きい幅（例えば２５０μｍ）の開口部が形成されるように、露光、現像およびエッチングを行った。
本実施例では、図１２（ｄ）に示すように第１の基板６と第３の基板２１とを重ね合わせ、加温および加圧すること、具体的には２５０℃に加熱しつつ５ｋＮの圧力を加えた状態を６０分間維持することで、第１の基板６と第３の基板２１とを互いに接合させた。
【００４９】
図１２（ｅ）に示すように、結晶方位（１００）のシリコンを切り出して、厚さ１００μｍの第２の基板７を形成した。第２の基板７の一方の面に基板接合材８を塗布し、他方の面に耐結晶異方性エッチング膜１６として厚さ０．５μｍのＳｉＯ膜をＣＶＤ法により形成した。本実施例の基板接合材８は、基板接合材２３と同様な厚さ２．０μｍのポリアミド系樹脂膜であり、幅Ｄ２＝２５０μｍの開口部が形成されるように、露光、現像およびエッチングを行った。
図１２（ｆ）に示すように、第１の基板６に接合された第３の基板２１と第２の基板７とを重ね合わせ、２５０℃に加熱しつつ５ｋＮの圧力を加えた状態を６０分間維持することで、第３の基板２１と第２の基板７とを互いに接合させた。
【００５０】
次に、第１〜３の基板６，２１，７の積層体の外周に、耐シリコンエッチング液である環化ゴム（図示せず）を塗布した。そして、この積層体を、温度８３℃、濃度２５％のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）内に投入して９時間保持した。エッチング液であるＴＭＡＨは、第１の基板６の供給路先端部９から流入し、第３の基板２１に到達して、基板接合材２３で覆われていない部分をエッチングする。第３の基板２１は結晶方位（１１０）のシリコン板であるため、面方向に対して垂直にエッチングが進行し、図１２（ｇ）に示すように、幅がほぼ一定（２５０μｍ）の供給路中間部２２が形成される。その後、供給路中間部２２を通過したエッチング液が第２の基板７に到達し、基板接合材８に覆われていない部分をエッチングする。第２の基板７が結晶方位（１００）のシリコンであるため、５４．７°の角度でエッチングが進行し、耐結晶異方性エッチング膜１６に向かって先細の孔部が形成される。エッチング終了後に、水によってエッチング液を洗い流し、ＢＨＦを用いて耐結晶異方性エッチング膜１６を除去し、環化ゴムをサイドスプレーによって除去し、図１２（ｈ）に示す素子基板１が完成した。供給路後端部１０の、第１の基板から遠い側の面における幅Ｄ３は１００μｍである。
【００５１】
この製造方法により、第１〜３の基板６，２１，７からなる素子基板１を破損することなく、エネルギー発生素子１３の形成領域と配線領域１４とを十分に確保したうえで、供給路先端部９、供給路中間部２２、供給路後端部１０を形成できた。素子基板１の内部の第３の基板２１と第２の基板７との接合面における供給路後端部１０の開口部の幅Ｄ２が広く、かつ素子基板１と支持部材２との接合面における開口部の幅Ｄ３が小さい素子基板１を形成することができた。
【００５２】
［実施例６］
本発明の第２の実施形態に基づく素子基板１の実施例６について、図１３を参照して説明する。実施例５と共通の部分については説明を省略する。本実施例によると、第３の基板２１と第２の基板７をいずれも結晶方位（１００）のシリコン基板によって形成している。
まず、図１３（ａ）に示すように、実施例５と同様に、シリコン製の第１の基板６に、エネルギー発生素子（電気熱変換素子）１３と、配線領域１４内の配線と、供給路先端部９と、耐結晶異方性エッチング膜１５を形成した。供給路先端部９の幅Ｄ１は５０μｍである。
【００５３】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、結晶方位（１００）のシリコンからなる厚さ１００μｍの第３の基板２１を形成した。第３の基板２１の一方の面に厚さ２．０μｍのポリアミド系樹脂膜からなる基板接合材２３を形成した。基板接合材２３の開口部の幅は２５０μｍ）である。
図１３（ｃ）に示すように第１の基板６と第３の基板２１とを重ね合わせ、２５０℃に加熱しつつ５ｋＮの圧力を加えた状態を６０分間維持することで、第１の基板６と第３の基板２１とを互いに接合させた。
【００５４】
図１３（ｄ）に示すように、結晶方位（１００）のシリコンからなる厚さ１００μｍの第２の基板７を形成した。第２の基板７の一方の面に基板接合材８を塗布し、他方の面に耐結晶異方性エッチング膜１６として厚さ０．５μｍのＳｉＯ膜をＣＶＤ法により形成した。基板接合材８は、基板接合材２３と同様な厚さ２．０μｍのポリアミド系樹脂膜であり、幅Ｄ２＝２５０μｍの開口部を形成した。
図１３（ｅ）に示すように、第１の基板６に接合された第３の基板２１と第２の基板７とを重ね合わせ、２５０℃に加熱しつつ５ｋＮの圧力を加えた状態を６０分間維持することで、第３の基板２１と第２の基板７とを互いに接合させた。
【００５５】
第１〜３の基板６，２１，７の積層体の外周に環化ゴム（図示せず）を塗布し、温度８３℃、濃度２５％のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）内に投入して６〜７時間保持した。エッチング液であるＴＭＡＨは、第１の基板６の供給路先端部９から流入し、第３の基板２１に到達すると、基板接合材２３で覆われていない部分をエッチングする。第３の基板２１は結晶方位（１００）のシリコンであるため、５４．７°の角度でエッチングが進行し、図１３（ｆ）に示すように、第２の基板７に向かって先細の形状を有する孔部である供給路中間部２２が形成される。
【００５６】
供給路中間部２２を通過したエッチング液が第２の基板７に到達すると、第２の基板７も結晶方位（１００）のシリコンであるため、第３の基板２１と同様に５４．７°の角度でエッチングが進行する。その結果、耐結晶異方性エッチング膜１６に向かって先細の孔部が形成される。エッチング終了後に、エッチング液、耐結晶異方性エッチング膜１６、環化ゴムを除去し、図１３（ｇ）に示す素子基板１が完成した。供給路後端部１０の、第１の基板から近い側の面における幅Ｄ２は２５０μｍ、第１の基板６から遠い側の面における幅Ｄ３は１００μｍである。
【００５７】
この製造方法でも、第１〜３の基板６，２１，７からなる素子基板１を破損することなく、エネルギー発生素子１３の形成領域と配線領域１４とを十分に確保したうえで、供給路先端部９、供給路中間部２２、供給路後端部１０を形成できた。素子基板１の内部の第３の基板２１と第２の基板７との接合面における供給路後端部１０の開口部の幅Ｄ２が広く、かつ素子基板１と支持部材２との接合面における開口部の幅Ｄ３が小さい素子基板１を形成することができた。
【００５８】
なお、本発明による基板およびその製造方法は、液体吐出ヘッドの素子基板に限られず、やＭＥＭＳデバイス等のデバイスにおいて液体を流通させる供給路を有する様々な基板とその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１      基板（素子基板）
６      第１の基板
７      第２の基板
９      第１の基板貫通孔（供給路先端部）
１０    第２の基板貫通孔（供給路後端部）
１１    液体供給路
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３      開口部の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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