(57)【要約】【課題】液体流路パターンを形成する無機材料（第２の金属）を容易かつより確実に除去することによって、液体流路を高精度に形成でき吐出口から吐出される液滴の体積を安定化できる高品位記録が可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供すること。【解決手段】吐出エネルギー発生素子を有する基板と吐出口及び液体流路を有するノズル層とを有する液体吐出ヘッドの製造方法であり、該基板上に第１の金属からなる金属層を形成する工程と、該金属層の少なくとも一部の表面に該第１の金属と異種金属であり該第１の金属が溶解されない溶液に溶解可能な第２の金属からなる液体流路パターンを形成する工程と、該金属層及び該パターンをノズル層となる無機材料層で被覆する工程と、該無機材料層に吐出口を形成する工程と、該溶液によって該パターンを除去する工程とを含み、該第１の金属の標準電極電位Ｅ１と該第２の金属の標準電極電位Ｅ２とがＥ１＞Ｅ２の関係を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、
液体を吐出するための吐出口、および該吐出口に連通しかつ該吐出エネルギー発生素子上に液体を配置するための液体流路を有するノズル層と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）該吐出エネルギー発生素子が形成された基板上に、第１の金属からなる金属層を形成する工程と、
（２）該金属層の少なくとも一部の表面に、該第１の金属が溶解されない溶液に溶解可能な第２の金属からなる液体流路パターンを形成する工程と、
（３）該金属層および該液体流路パターンを無機材料で被覆し、該ノズル層となる無機材料層を形成する工程と、
（４）該無機材料層に、該吐出口を形成する工程と、
（５）該液体流路パターンを該溶液に溶解させ除去することによって、該液体流路を形成する工程と、
を含み、
該第１の金属と該第２の金属とは異種金属であり、かつ、該第１の金属の標準電極電位Ｅ１と該第２の金属の標準電極電位Ｅ２とが「Ｅ１＞Ｅ２」の関係を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１の金属が、Ａｕと、Ｐｔと、Ｉｒと、Ａｕを最も多く含有する成分として含む合金と、Ｐｔを最も多く含有する成分として含む合金と、Ｉｒを最も多く含有する成分として含む合金とからなる群から選ばれ、
前記第２の金属が、Ｔｉと、Ｗと、ＴｉＷとからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
工程５において、前記液体流路パターンを溶解させる溶液が、過酸化水素水、および、過酸化水素水を最も多く含有する成分として含む溶液から選ばれることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１の金属が、Ａｕと、Ｐｔと、Ｉｒと、Ａｕを最も多く含有する成分として含む合金と、Ｐｔを最も多く含有する成分として含む合金と、Ｉｒを最も多く含有する成分として含む合金とからなる群から選ばれ、
前記第２の金属が、Ａｌと、Ａｌを最も多く含有する成分として含む合金とからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
工程５において、前記液体流路パターンを溶解させる溶液が、塩酸およびリン酸からなる混合液と、酢酸、リン酸および硝酸からなる混合液とから選ばれることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
工程３において、前記ノズル層となる無機材料層が複数の層からなり、かつ該複数の層のうちの１つの層が、前記液体流路パターンを被覆しており、
該液体流路パターンを被覆する層が、Ａｕと、Ｐｔと、Ｉｒと、Ａｕを最も多く含有する成分として含む合金と、Ｐｔを最も多く含有する成分として含む合金と、Ｉｒを最も多く含有する成分として含む合金とからなる群から選ばれる金属からなることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の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、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド等の液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射記録方式（例えば、インクジェット記録方式）に適用される液体吐出ヘッドは、通常、微細な吐出口及び液体流路を有するノズル層を備えており、この液体流路の一部に、液体吐出エネルギー発生部を複数有している。このノズル層を無機材料で形成することにより、高い寸法精度で吐出口及び液体流路を形成することができ、更に、吐出口から吐出するインク等の液体中の水分の影響による膨潤がない液体吐出ヘッドの製造方法がこれまでに提案されている。
【０００３】
特許文献１においては、インク流路パターンを形成する材料としてＡｌを用い、オリフィスプレート（ノズル層）材としてＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機材料を用いて、インク吐出口およびインク流路を形成する構成のインクジェット記録ヘッドが提案されている。また、この特許文献において、インク流路パターンであるＡｌ膜を除去する際には、塩酸及びリン酸等のエッチング液により常温条件でエッチングする方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２５７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示すインクジェット記録ヘッドでは、エネルギー発生素子が形成された基板を用いており、通常、この基板表面には、このエネルギー発生素子に由来する凹凸が生じる。このため、インク流路パターン（Ａｌ膜）を除去して、インク流路を形成する際に、この凹凸部にインク流路パターン（Ａｌ膜）のエッチング残りが発生することがある。とりわけ、作製するインク流路の高さが低い場合には、インク流路内でエッチング液が十分に置換されない傾向があり、インク流路パターン（Ａｌ膜）の除去が更に困難となることがある。
【０００６】
なお、上記基板にエネルギー発生素子を形成する過程において、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の平坦化技術を用いることによって、基板表面の凹凸を無くすことは可能であるが、これは大きなコストアップに繋がることがある。また、例えば、インク流路パターンのエッチング時間を長くする等、エッチング条件の強化を図れば良いが、これは生産性の低下が懸念されるだけでなく、エッチング液の種類によってはエネルギー発生素子を保護している保護層にダメージを与えることがあるため、記録ヘッドの信頼性という観点からも好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、液体流路パターンを形成する無機材料（第２の金属）を容易かつより確実に除去することによって、液体流路を高精度に形成でき、吐出口から吐出される液滴の体積を安定化できる高品位記録が可能な液体吐出ヘッド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】
本発明は、液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、
液体を吐出するための吐出口、および該吐出口に連通しかつ該吐出エネルギー発生素子上に液体を設置するための液体流路を有するノズル層と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）該吐出エネルギー発生素子が形成された基板上に、第１の金属からなる金属層を形成する工程と、
（２）該金属層の少なくとも一部の表面に、該第１の金属が溶解されない溶液に溶解可能な第２の金属からなる液体流路パターンを形成する工程と、
（３）該金属層および該液体流路パターンを無機材料で被覆し、該ノズル層となる無機材料層を形成する工程と、
（４）該無機材料層に、該吐出口を形成する工程と、
（５）該液体流路パターンを該溶液に溶解させ除去することによって、該液体流路を形成する工程と、
を含み、
該第１の金属と該第２の金属とは異種金属であり、かつ、該第１の金属の標準電極電位Ｅ１と該第２の金属の標準電極電位Ｅ２とが「Ｅ１＞Ｅ２」の関係を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、液体流路パターンを形成する無機材料（第２の金属）を容易かつより確実に除去することによって、液体流路を高精度に形成でき、吐出口から吐出される液滴の体積を安定化できる高品位記録が可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の例を説明するための図である。
【図２】本発明より得られる液体吐出ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜液体吐出ヘッド＞
本発明より得られる液体吐出ヘッドは、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、さら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。具体的には、この液体吐出ヘッドは、インクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドや、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として使用することができる。また、この液体吐出ヘッドをインクジェット記録ヘッドとして用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。
【００１２】
なお、本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を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こととする。
【００１３】
さらに、「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、あるいはインクまたは記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。
【００１４】
以下、これらの液体吐出ヘッドのうち、液体としてインクを吐出するインクジェット記録ヘッド用途に着目して説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
まず、図２に、本発明より得られる液体吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）の一例の斜視図を示す。
【００１６】
このインクジェット記録ヘッド１００は、吐出エネルギー発生素子２が形成された基板（吐出素子基板）１２と、インク吐出口（吐出口）１０及びインク流路（液体流路）１３を有するノズル層（オリフィスプレート材）８とを有する。また、このインクジェット記録ヘッドは、ノズル層８と、吐出素子基板１２との間（インク供給口部分は除く）に、後述する第１の金属からなる金属層（図１の符号６）を有する。この金属層は、より具体的には、少なくともインク流路１３と、吐出素子基板１２との間（インク供給口部分は除く）に形成される。また、このノズル層８は、１層からなっても良いし、複数の層からなっても良い。
【００１７】
上記吐出エネルギー発生素子は、インク（液体）を吐出するためのエネルギーを発生する素子であり、熱を発生することによってインクを吐出する発熱抵抗素子や、圧力を発生することによってインクを吐出する圧力発生素子を用いることができる。
【００１８】
上記吐出口はインクを吐出するためのものであり、例えば、図１（ｈ）に示すように、吐出エネルギー発生素子２の上方（紙面上方）のノズル層部分に形成することができ、通常、１つのインクジェット記録ヘッドに複数形成される。本発明より得られるインクジェット記録ヘッドでは、各インク吐出口から吐出されるインク液滴の体積を均一にすることができる。
【００１９】
上記インク流路は、吐出口に連通し、かつ吐出エネルギー発生素子上にインクを配置するためのものである。
【００２０】
なお、上記吐出素子基板１２には、インク流路１３と連通しかつインクを供給するためのインク供給口(液体供給口)９を有することができる。図２に示すインクジェット記録ヘッド１００では、このヘッドの長手方向に吐出口を等間隔に配置することにより形成した吐出口列を２列平行に配置しており、この２つの吐出口列の間にインク供給口９が設けられている。
【００２１】
このインクジェット記録ヘッドを用いて、紙等の記録媒体に記録を行う場合、このヘッドのインク吐出口１０が形成された面（図１に示す吐出口面８ａ）が記録媒体の記録面に対面するように配置する。そして、インク供給口９を介してインク流路１３内に充填されたインクに、吐出エネルギー発生素子２によって発生するエネルギーが利用され、インク吐出口１０からインク液滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって記録を行う。
【００２２】
＜液体吐出ヘッドの製造方法＞
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、以下の工程を含む。
（１）吐出素子基板上に、第１の金属からなる金属層を形成する工程。
（２）前記金属層の少なくとも一部の表面に、前記第１の金属が溶解されない溶液に溶解可能な第２の金属からなる液体流路パターンを形成する工程。
（３）前記金属層および前記液体流路パターンを無機材料で被覆し、ノズル層となる無機材料層を形成する工程。
（４）前記無機材料層に、吐出口を形成する工程。
（５）前記液体流路パターンを前記溶液（エッチング液）に溶解させ除去することによって、液体流路を形成する工程。
【００２３】
本発明では、上記第１の金属と、上記第２の金属とは異種金属であり、かつ、上記第１の金属の標準電極電位Ｅ１と、上記第２の金属の標準電極電位Ｅ２とは、「Ｅ１＞Ｅ２」の関係を有する。
【００２４】
なお、第１の金属と、第２の金属とが異種金属であるとは、第１の金属が含有する主成分となる金属元素と、第２の金属が含有する主成分となる金属元素とが異なることを意味する。しかしながら、第１の金属と第２の金属との電池効果の観点から、第１の金属と、第２の金属とが含有する主な金属元素の構成が異なることが好ましく、第１の金属と、第２の金属とは、同じ金属元素を含まないことがより好ましい。なお、主成分となる金属元素とは、これらの金属に含有される成分の中で、質量％基準で、最も多く含有される金属元素のことを意味する。第１の金属及び第２の金属は、いずれも単一の金属元素からなる純金属であってもよいし、複数の金属元素や非金属元素からなる合金であってもよい。
【００２５】
また、第１の金属及び第２の金属の標準電極電位は、水素電極尺度による標準電極電位を意味し、基準点となる参照電極として標準水素電極を用いた際の標準起電力を意味する。具体的には、測定したい金属からなる電極と、参照電極（標準水素電極）との酸化還元反応における電位差を測定することで決めることができる。なお、参照電極には、銀−塩化銀電極等の他の電極を用いることができ、これらの他の電極を用いた場合には、測定値（電極電位）を水素電極尺度に換算して用いる。
【００２６】
また、この製造方法は、上記工程１の前に、上記吐出素子基板を用意する工程を有することができ、工程３と工程４との間に、吐出素子基板及び金属層に、この基板及び金属層を貫通する液体供給口を形成する工程を有することもできる。
【００２７】
以下、図面を参照して、インクジェット記録ヘッドを例に、本発明の製造方法における各工程を詳しく説明する。
なお、図１及び図３は、本発明の液体吐出ヘッド（例えば、インクジェット記録ヘッド）の製造方法を説明するための図であり、図２に示すヘッドのＡ−Ａ’断面に相当する断面図を用いて各工程を説明している。
【００２８】
・吐出素子基板を用意する工程
まず、吐出エネルギー発生素子２が形成された基板（吐出素子基板）を用意する。図１（ａ）に示す吐出素子基板では、シリコン基板１上に、吐出エネルギー発生素子２、この素子２を保護するための、例えばＳｉＮやＳｉＣＮからなる保護層（保護膜）３、およびこの素子２を駆動するための回路（不図示）が公知の半導体技術を用いて形成されている。また、このシリコン基板１の裏面には、吐出エネルギー発生素子２を駆動するための回路を形成する過程で熱酸化膜４（例えば、ＳｉＯ２膜）が被覆されている。なお、本明細書では、シリコン基板及び吐出素子基板について、ノズル層が設けられる側の面をおもて面、このおもて面と対向する面を裏面と称する。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、熱酸化膜４上（具体的には、熱酸化膜表面）にレジスト（例えばノボラック系レジスト）を塗布し、露光及び現像後、この熱酸化膜をエッチングして開口部５を形成する。この熱酸化膜は、後にインク供給口９を形成する時のマスクとしての役割を果たすことができ、この開口部５を基準にインク供給口９を形成することができる。
【００３０】
熱酸化膜４のエッチング方法としては、例えば、ドライエッチング及びウェットエッチングを挙げることができる。このドライエッチングは、例えば、ＣＦ４等のエッチングガスを用いて行うことができ、このウェットエッチングは、例えば、バッファードフッ酸等のエッチング液を用いて行うことができる。
【００３１】
・工程１
次に、図１（ｃ）に示すように、得られた吐出素子基板上に、第１の金属からなる金属層６を形成する。具体的には、この第１の金属を、例えばスパッタリング法や蒸着法によって、吐出素子基板上に成膜し、必要に応じて、例えば以下の方法により、この金属膜の形状を成形して、金属層６を形成することができる。この金属膜の形状を成形する方法としては、例えば、この金属膜表面にレジストを塗布し、露光及び現像後、例えばエッチングにより、金属膜を所望の形状に成形する方法を用いることができる。なお、このエッチング方法としては、例えば、ドライエッチング及びウェットエッチングを挙げることができる。
【００３２】
ここで、第１の金属として、例えば、後述する第１の群の金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等）を用いた場合は、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、及びＡｒ等を混合した混合ガス等のエッチングガスを用いて行うドライエッチングによって金属膜をエッチングすることができる。
【００３３】
この金属層６は、吐出素子基板表面（具体的にはおもて面）に直接形成されても良いし、この金属層と吐出素子基板との間に、更に他の層（例えば接着層）が形成されていても良い。
【００３４】
なお、金属層６は、吐出素子基板のおもて面側全体に形成されていても良いが、少なくとも、インク流路パターン７が形成される領域と、吐出素子基板との間に形成される。
【００３５】
ここで、第１の金属は、工程５において、インク流路パターンを構成する第２の金属を溶解除去する溶液に溶解されない金属であり、この第２の金属とは異種金属となる。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１と、第２の金属の標準電極電位Ｅ２との間には、Ｅ１＞Ｅ２の関係が成立する。これらの条件を満たす公知の金属や合金であれば、いずれのものも第１の金属及び第２の金属として使用することができる。これらの条件を満たす第１の金属と、第２の金属とが接触配置された基板が、工程５においてエッチング液中に浸されると、電池効果により第２の金属からなるインク流路パターンのエッチング速度が向上する。従って、工程４より得られる基板の表面に例えば吐出エネルギー発生素子２等に由来する凹凸があったとしても、従来と比較して、インク流路パターンを効率的かつ確実に除去することが可能となる。なお、電池効果とは、２つの材料（例えば、第１の金属と第２の金属）を接触させた状態で、エッチング液などの電解液中に浸漬した場合に、この２つの材料のイオン化傾向の差、即ち、標準電極電位の差により、一方の材料のエッチングレートが高くなる現象である。
【００３６】
本発明では、標準電極電位が正（＋）となる第１の金属と、標準電極電位が負（−）となる第２の金属とを用いることが望ましい。さらに、本発明では、Ｅ１とＥ２とが出来るだけ大きな電位差を有する第１の金属及び第２の金属を選択することが好ましい。これにより、一層、インク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができる。また、第１の金属からなる金属層６は、気泡消泡時のキャビテーション破壊から吐出エネルギー発生素子等を守る耐キャビテーション膜としての役割も担うことができる。
【００３７】
このように、第１の金属としては、耐キャビテーション性を有し、かつ、標準電極電位がプラス側である化学的に安定な金属を用いることが望ましい。このような金属としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、Ａｕを主成分として含む合金、Ｐｔを主成分として含む合金、及びＩｒを主成分として含む合金を挙げることができる。なお、主成分とは、質量％基準で、最も多く含有する成分のことを意味し、Ａｕを主成分として含む合金では、この合金中に含まれる成分の中で、質量％基準で、最も多く含まれる成分がＡｕとなる。なお、第１の金属や第２の金属の組成は、本発明の効果が得られる範囲で適宜設定することができる。しかしながら、純金属に近いほど、均一に第二の金属との電池効果が得やすいことから、第１の金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の純金属を用いることが特に好ましい。
【００３８】
・工程２
次に、図１（ｄ）に示すように、金属層６の少なくとも一部の表面に、上記第１の金属が溶解されない溶液に溶解可能な第２の金属からなるインク流路パターン７を形成する。即ち、工程１において、図１（ｃ）のように、インク流路パターンが形成される領域と、吐出素子基板との間の部分以外に、金属層６が形成されている場合は、吐出素子基板上に形成された金属層６の表面の一部にインク流路パターン７が形成されることになる。また、工程１において、インク流路パターンが形成される領域と、吐出素子基板との間の部分のみに、金属層６が形成されている場合は、吐出素子基板上に形成された金属層の表面（おもて面）全体にインク流路パターン７が形成されることになる。
【００３９】
ここで、第２の金属は、上述した第２の金属に関する条件、即ち、ａ）第１の金属と異種金属であること、ｂ）Ｅ１＞Ｅ２であること、及びｃ）第１の金属が溶解されない溶液に溶解可能なこと、を満たす公知の金属や合金であればいずれのものも使用できる。この第２の金属としては、例えば、Ｔｉ、Ｗ、ＴｉＷ、Ａｌ、及びＡｌを主成分として含む合金等を挙げることができる。
【００４０】
具体的には、第１の金属が、Ａｕと、Ｐｔと、Ｉｒと、Ａｕを主成分として含む合金と、Ｐｔを主成分として含む合金と、Ｉｒを主成分として含む合金とからなる群（第１の群）から選ばれる金属である場合は、第２の金属を以下の金属とすることができる。即ち、この場合、第２の金属は、Ｔｉと、Ｗと、ＴｉＷと、Ａｌと、Ａｌを主成分として含む合金とからなる群から選ばれる金属とすることができる。なお、Ｔｉ、Ｗ、及びＴｉＷからなる群を第２の群と称し、Ａｌ及びＡｌを主成分として含む合金とからなる群を第３の群と称する。
【００４１】
なお、第２の金属として用いるＡｌを主成分として含む合金中のＡｌの含有割合は、本発明の効果が得られる範囲で適宜設定することができる。しかし、電池効果を均一に得やすいことから、第２の金属は、純金属であることが好ましい。
【００４２】
なお、インク流路パターン７は、具体的には、例えば以下の方法で作製することができる。即ち、この第２の金属を、例えばスパッタリング法や蒸着法によって、金属層６の表面に成膜し、この第２の金属からなる膜表面にレジストを塗布し、露光及び現像後、エッチングすることによって、所望の形状のインク流路パターンを形成することができる。この第２の金属からなる膜のエッチング方法としては、例えば、ドライエッチング及びウェットエッチングを挙げることができる。
【００４３】
例えば、第１の金属として上記第１の群の金属を用いて、第２の金属として、Ｔｉ、Ｗ、及びＴｉＷから選ばれる金属（第２の群の金属）を用いた場合には、このドライエッチングは、例えば、ＣＦ４、ＳＦ６、ＣＣｌ４等のエッチングガスを用いて行うことができる。また、ウェットエッチングは、例えば、過酸化水素水や過酸化水素水を主成分として含む溶液、言い換えれば、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含む溶液を用いて行うことができる。過酸化水素水を主成分として含む溶液では、この溶液中に含まれる成分の中で最も多い成分が過酸化水素水となる。この溶液中の過酸化水素水の含有割合は、例えば３０質量％以上３５質量％以下とすることができる。また、この溶液中には、過酸化水素水の他にアンモニア水等を含むことができる。なお、この過酸化水素水やアンモニア水中の過酸化水素やアンモニアの濃度は、使用する第１の金属や第２の金属に応じて適宜設定することができる。例えば、過酸化水素水中の過酸化水素濃度は、１０質量％以上、３０質量％以下とすることができる。
【００４４】
また、例えば、第１の金属として上記第１の群の金属を用いて、第２の金属として、Ａｌ、及びＡｌを主成分として含む合金から選ばれる金属（第３の群の金属）を用いた場合には、このドライエッチングは、例えば、ＡｒおよびＣｌ２の混合ガス、もしくは、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、およびＡｒの混合ガスを用いて行うことができる。また、ウェットエッチングは、例えば、塩酸とリン酸とからなる混合液や、酢酸と、リン酸と、硝酸とからなる混合液等の溶液を用いて行うことができる。
【００４５】
・工程３
次に、図１（ｅ）に示すように、金属層６およびインク流路パターン７を無機材料で被覆し、ノズル層８となる無機材料層１１を形成する。なお、この無機材料層１１は、図１（ｅ）に示すように、１層からなることもできるし、図３（ｂ）に示すように、複数の層（例えば、第１の無機材料層１１ａ及び第２の無機材料層１１ｂ）からなることもできる。また、この複数の層のうちの１つの層が、インク流路パターン７を被覆することもでき、図３では、第１の無機材料層１１ａがインク流路パターン７を被覆している。また、図３では、第２の無機材料層１１ｂが、この第１の無機材料層１１ａを被覆している。
【００４６】
図１に示すように１層からなる無機材料層１１及び上記第２の無機材料層１１ｂはいずれも、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、及びＳｉＣＮ等から選ばれる無機材料からなることができ、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）法により形成することができる。また、第１の無機材料層１１ａは、工程５において第２の金属を溶解除去するエッチング液には溶解されない第３の金属からなることができる。この第３の金属からなる第１の無機材料層１１ａは、例えば、以下の方法により形成することができる。即ち、まず、スパッタリング法や蒸着法を用いて、金属層６及びインク流路パターン７上に、第３の金属からなる膜（第１の無機材料層１１ａ）を形成する。なお、この膜を所望の形状にパターニングする場合には、この膜表面にレジストを塗布し、露光及び現像後、ＣＦ４、ＳＦ６、ＣＣｌ４等のエッチングガスを用いたドライエッチングにより、所望の形状を有する第１の無機材料層１１ａとすることができる。
【００４７】
なお、この第３の金属は、第２の金属と異種金属であることができ、第３の金属の標準電極電位Ｅ３は、第２の金属の標準電極電位Ｅ２とＥ３＞Ｅ２の関係を有することができる。
【００４８】
具体的には、例えば、第１の金属が上記第１の群から選ばれる金属であれば、この第３の金属も同様に、この第１の群から選ばれる金属であることができる。この際、第２の金属は、上述した第２の群及び第３の群から選ばれる金属であることができる。なお、第１の金属と、第３の金属とは、同じ金属であっても良いし、異なる金属であっても良い。また、第３の金属は、第１の金属と同様に、標準電極電位が正（＋）となる金属であることが望ましい。さらに、インク流路パターンを効率的かつ確実に除去する観点から、Ｅ３とＥ２とが出来るだけ大きな電位差を有する第３の金属を用いることが好ましい。
【００４９】
ここで、インク流路パターンを被覆する無機材料層として、第３の金属からなる第１の無機材料層１１ａを用いた場合、工程５において、第１の無機材料層１１ａ側からも電池効果によるエッチングが進行する。このため、第３の金属からなる第１の無機材料層を使用しない場合と比較して、一層効率的に第２の金属からなるインク流路パターン７を除去することができる。なお、この第３の金属からなる第１の無機材料層を形成した場合、得られるインクジェット記録ヘッドは、インク流路１３の壁面を、第１の金属と、第３の金属とで構成することができる。
【００５０】
・インク供給口形成工程
次に、図１（ｆ）に示すように、図１（ｂ）に示す開口部５を有する熱酸化膜４をマスクとして、吐出素子基板及び金属層を貫通するインク供給口９を形成する。
具体的には、まず、この熱酸化膜をマスクとして、吐出素子基板のインク供給口となる領域部分を、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、除去する。
次に、第１の金属として上記第１の群の金属を用いた場合は、金属層６のインク供給口９となる領域部分を、例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２等のエッチングガスを用いたドライエッチング法によりエッチングして、所望の形状のインク供給口９を形成する。
【００５１】
なお、この際、例えば、Ｃｌ２およびＢＣｌ３と、ＣＦ４、ＳＦ６との混合ガス等のエッチングガスを用いたドライエッチングにより、一度に吐出素子基板および金属層をエッチングし、これらを貫通する所望の形状のインク供給口９を形成することもできる。
【００５２】
・工程４
次に、図１（ｇ）に示すように、無機材料層１１に、この層１１を貫通するインク吐出口１０を形成する。具体的には、無機材料層１１表面にレジストを塗布し、露光及び現像後、例えばドライエッチング法により無機材料層１１をエッチングして、インク吐出口１０を形成する。ここで、ドライエッチングにおけるエッチングガスとして、例えばＣＦ４を用いることができる。なお、無機材料層１１が、図３に示すように、複数の層で構成されている場合は、これらの複数の層を貫通するインク吐出口を形成する。
【００５３】
・工程５
次に、図１（ｈ）に示すように、インク流路パターンを溶液（エッチング液）に溶解させ、例えば、インク供給口９およびインク吐出口１０から第２の金属を除去することによって、インク流路１３を形成する。このエッチング液は、用いた第１の金属及び第２の金属（第３の金属を用いた場合は第３の金属も）に応じて適宜選択することができ、インク流路パターンを形成する第２の金属のみを溶解除去させる溶液を用いる。
【００５４】
例えば、第１の金属として上記第１の群の金属を用いて、第２の金属として、Ｔｉと、Ｗと、ＴｉＷから選ばれる金属（第２の群の金属）を用いた場合は、例えば過酸化水素水及び過酸化水素水を主成分として含む溶液から選ばれる溶液を上記エッチング液として用いることができる。これらのエッチング液は、例えば、４０℃程度に加温して用いることができる。なお、この過酸化水素水を主成分として含む溶液中の過酸化水素水の好ましい含有割合や、この溶液中に含むことのできる他の成分は、工程２に関する説明で記載したものと同様である。
【００５５】
また、例えば、第１の金属として上記第１の群の金属を用いて、第２の金属として、Ａｌと、Ａｌを主成分として含む合金とから選ばれる金属（第３の群の金属）を用いた場合は、例えば、塩酸及びリン酸からなる混合液と、酢酸、リン酸及び硝酸からなる混合液とから選ばれる溶液を上記エッチング液として用いることができる。これらのエッチング液は、例えば、常温（２５℃）で用いることができる。また、これらの混合液中の組成比は、本発明の効果が得られる範囲で適宜設定することができる。
【００５６】
次に、必要に応じて、インク吐出口面８ａにプラズマ重合によりＳｉを含む撥水膜（不図示）を形成する。そして、次に、吐出素子基板の裏面側に、インク供給口９にインクを供給するインク供給部材（不図示）を貼り付けることによって、インクジェット記録ヘッドを完成することができる。なお、このＳｉを含む撥水膜としては、例えばＳｉ−Ｆ加工物やＣＳｉＦ化合物を挙げることができる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００５８】
[実施例１]
まず、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示す吐出素子基板の熱酸化膜４表面にレジストを塗布し、露光及び現像後、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたウェットエッチングにより開口部５を形成した。この吐出素子基板は、シリコン基板１のおもて面に、半導体技術を用いて形成された、吐出エネルギー発生素子２としての発熱抵抗素子、この素子を保護するためのＳｉＮ及びＳｉＣＮからなる保護層３、及びこの素子を駆動するための回路（不図示）が配置されていた。また、このシリコン基板１の裏面には、前記発熱抵抗素子を駆動するための回路を形成する過程で熱酸化膜４が被覆されていた。
【００５９】
次に、図１（ｃ）に示すように、吐出素子基板のおもて面側に、第１の金属として用いるＩｒからなる金属膜をスパッタリング法により成膜した。続いて、この金属膜上にレジストを塗布し、露光及び現像後、Ｃｌ２及びＡｒを用いたドライエッチング法により、ノズル層と、吐出素子基板との間となる部分に、第１の金属からなる金属層６を形成した（工程１）。即ち、この金属層６は、少なくともインク流路パターンとなる領域と、吐出素子基板との間の部分に形成されていた。
【００６０】
次に、図１（ｄ）に示すように、金属層６上に、第２の金属として用いるＡｌからなる金属膜をスパッタリング法により成膜した。次に、この金属膜上にレジストを塗布し、露光及び現像後、酢酸と、硝酸と、リン酸との混合液を用いたウェットエッチングにより、金属層６の表面の一部に第２の金属からなるインク流路パターン７を形成した（工程２）。
【００６１】
次に、図１（ｅ）に示すように、金属層６およびインク流路パターン７をＳｉＣＮにてＣＶＤ法により被覆し、ノズル層８となる無機材料層１１を形成した（工程３）。
【００６２】
次に、図１（ｆ）に示すように、開口部５をマスクとして吐出素子基板及び金属層６を貫通するインク供給口９を形成した。具体的には、吐出素子基板のインク供給口となる領域部分をＴＭＡＨを用いたウェットエッチングにより、金属層６のインク供給口となる領域部分をＣｌ２、及びＡｒを用いたドライエッチングによりエッチングし、インク供給口９を形成した。
【００６３】
次に、図１（ｇ）に示すように、無機材料層１１上にレジストを塗布し、露光及び現像後、エッチングガスとしてＣＦ４を用いたドライエッチング法により、無機材料層１１をエッチングし、インク吐出口１０を形成した（工程４）。
【００６４】
次に、図１（ｈ）に示すように、塩酸及びリン酸からなる混合液をエッチング液として用いて、インク供給口９およびインク吐出口１０から第２の金属からなるインク流路パターン７を除去し、インク流路１３を形成した（工程５）。
【００６５】
次に、インク吐出口面８ａにプラズマ重合によりＳｉを含む撥水膜（不図示）を形成し、吐出素子基板の裏面側にインク供給部材（不図示）を貼り付けて、インクジェット記録ヘッドを完成させた。
【００６６】
なお、実施例１で第１の金属として用いたＩｒと、第２の金属として用いたＡｌとは異種金属である。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１は１．１５６Ｖであり、第２の金属の標準電極電位Ｅ２は−１．６７６Ｖであることから、これらの金属は、Ｅ１＞Ｅ２の関係を満たしている。このため、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００６７】
［実施例２］
実施例１と同様にして、図１（ｂ）に示す吐出素子基板を得た。
次に、図１（ｃ）に示すように、この吐出素子基板のおもて面側に、第１の金属として用いるＰｔからなる金属膜をスパッタリング法により成膜した。続いて、この金属膜上にレジストを塗布し、露光及び現像後、Ｃｌ２、及びＡｒを用いたドライエッチング法により、ノズル層と、吐出素子基板との間となる部分に、第１の金属からなる金属層６を形成した（工程１）。即ち、この金属層６は、少なくともインク流路パターンとなる領域と、吐出素子基板との間の部分に形成されていた。
【００６８】
次に、図１（ｄ）に示すように、金属層６上に、第２の金属として用いるＡｌからなる金属膜をスパッタリング法により成膜した。次に、この金属膜上にレジストを塗布し、露光及び現像後、Ｃｌ２、及びＡｒを用いたドライエッチングにより、金属層６の表面の一部に第２の金属からなるインク流路パターン７を形成した（工程２）。
【００６９】
次に、図１（ｅ）に示すように、金属層６およびインク流路パターン７をＳｉＣＮにてＣＶＤ法により被覆し、ノズル層８となる無機材料層１１を形成した（工程３）。
【００７０】
次に、図１（ｆ）に示すように、開口部５をマスクとして吐出素子基板及び金属層６を貫通するインク供給口９を形成した。具体的には、吐出素子基板のインク供給口となる領域部分をＴＭＡＨを用いたウェットエッチングにより、金属層６のインク供給口となる領域部分をＣｌ２、及びＡｒを用いたドライエッチングによりエッチングし、インク供給口９を形成した。
【００７１】
次に、図１（ｇ）に示すように、無機材料層１１上にレジストを塗布し、露光及び現像後、エッチングガスとしてＣＦ４を用いたドライエッチング法により、無機材料層１１をエッチングし、インク吐出口１０を形成した（工程４）。
【００７２】
次に、図１（ｈ）に示すように、常温（２５℃）の酢酸、硝酸、燐酸の混合液をエッチング液として用いて、インク供給口９およびインク吐出口１０から第２の金属からなるインク流路パターン７を除去し、インク流路１３を形成した（工程５）。
【００７３】
次に、インク吐出口面８ａにプラズマ重合によりＳｉを含む撥水膜（不図示）を形成し、吐出素子基板の裏面側にインク供給部材（不図示）を貼り付けて、インクジェット記録ヘッドを完成させた。
【００７４】
なお、実施例２で第１の金属として用いたＰｔと、第２の金属として用いたＡｌとは異種金属である。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１は１．１８８Ｖであり、第２の金属の標準電極電位Ｅ２は−１．６７６Ｖであることから、これらの金属は、Ｅ１＞Ｅ２の関係を満たしている。このため、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００７５】
［実施例３］
まず、実施例２と同様にして、図１（ｄ）に示す、金属層６とインク流路パターン７とを有する吐出素子基板を得た。なお、実施例３では、金属層６を構成する第１の金属として、Ｉｒを用いており、第２の金属として、Ａｌを用いた。
【００７６】
次に、図３（ａ）に示すように、金属層６およびインク流路パターン７を、スパッタリング法により、第３の金属として用いるＩｒからなる第１の無機材料層１１ａで被覆した。
【００７７】
次に、図３（ｂ）に示すように、この第１の無機材料層１１ａをＳｉＣＮにてＣＶＤ法により被覆し、第２の無機材料層１１ｂを形成した。これにより、金属層６及びインク流路パターンを被覆し、かつ、第１の無機材料層１１ａと、第２の無機材料層１１ｂとから構成される、ノズル層８となる無機材料層が形成された（工程３）。
【００７８】
次に、図３（ｃ）に示すように、開口部５をマスクとして吐出素子基板及び金属層６を貫通するインク供給口９を形成した。具体的には、吐出素子基板のインク供給口となる領域部分をＢＨＦを用いたウェットエッチングにより、金属層６のインク供給口となる領域部分をドライエッチングによりエッチングし、インク供給口９を形成した。
【００７９】
次に、図３（ｄ）に示すように、第２の無機材料層１１ｂ上にレジストを塗布し、露光及び現像後、エッチングガスとしてＡｒとＣＦ４の混合ガスを用いたドライエッチング法により、第１の無機材料層１１ａ及び第２の無機材料層１１ｂをエッチングし、インク吐出口１０を形成した（工程４）。
【００８０】
次に、図３（ｅ）に示すように、常温（２５℃）の酢酸、リン酸及び硝酸の混合液をエッチング液として用いて、インク供給口９およびインク吐出口１０から第２の金属からなるインク流路パターン７を除去し、インク流路１３を形成した（工程５）。
【００８１】
次に、インク吐出口面８ａにプラズマ重合によりＳｉを含む撥水膜（不図示）を形成し、吐出素子基板の裏面側にインク供給部材（不図示）を貼り付けて、インクジェット記録ヘッドを完成させた。
【００８２】
なお、図３（ｃ）に示す基板は、第２の金属からなるインク流路パターン７が、第１の金属からなる金属層６と、第３の金属からなる第１の無機材料層１１ａとに被覆され（囲まれ）た構造を有しており、第２の金属は、第１及び第３の金属に接触配置されている。なお、実施例３で第１の金属として用いたＩｒと、第２の金属として用いたＡｌとは異種金属であり、この第２の金属と、第３の金属として用いたＩｒとは異種金属である。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１は１．１５６Ｖであり、第２の金属の標準電極電位Ｅ２は−１．６７６Ｖであり、第３の金属の標準電極電位Ｅ３は１．１５６Ｖある。このことから、これらの金属は、Ｅ１＞Ｅ２、及びＥ３＞Ｅ２の関係を満たしている。このため、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００８３】
なお、実施例３の構成の場合、第１の無機材料層１１ａ側からも電池効果によるエッチングが進行する。このため、工程５において、第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が一層向上し、実施例１及び実施例２と比較して、更に効率的にこのインク流路パターンを除去することができた。
【００８４】
［実施例４］
実施例１で使用した第２の金属を、ＡｌからＴｉに変更し、この第２の金属のエッチング及び除去に、過酸化水素水を使用した。これら以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを完成させた。実施例４で第１の金属として用いたＩｒと、第２の金属として用いたＴｉとは異種金属である。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１は１．１５６Ｖであり、第２の金属の標準電極電位Ｅ２は０．３４Ｖであることから、これらの金属は、Ｅ１＞Ｅ２の関係を満たしている。このため、実施例４でも、実施例１と同様に、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００８５】
［実施例５］
実施例１で使用した第２の金属を、ＡｌからＷに変更し、この第２の金属のエッチング及び除去に、過酸化水素水を使用した。これら以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを完成させた。実施例５で第１の金属として用いたＩｒと、第２の金属として用いたＷとは異種金属である。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１は１．１５６Ｖであり、第２の金属の標準電極電位Ｅ２は０．１Ｖであることから、これらの金属は、Ｅ１＞Ｅ２の関係を満たしている。このため、実施例５でも、実施例１と同様に、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００８６】
［実施例６］
実施例１で使用した第２の金属を、ＡｌからＴｉＷに変更し、この第２の金属のエッチング及び除去に、過酸化水素水を使用した。これら以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを完成させた。実施例６で第１の金属として用いたＩｒと、第２の金属として用いたＴｉＷとは異種金属である。また、この第１の金属の標準電極電位Ｅ１は１．１５６Ｖであり、第２の金属の標準電極電位Ｅ２は０．１６Ｖであることから、これらの金属は、Ｅ１＞Ｅ２の関係を満たしている。このため、実施例６でも、実施例１と同様に、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００８７】
［実施例７］
ノズル層８となる無機材料層１１の形成材料を、ＳｉＣＮからＳｉＮに変更した以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを完成させた。Ｅ１、Ｅ２は実施例１と同じである。実施例７でも、実施例１と同様に、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【００８８】
［実施例８］
ノズル層８となる無機材料層１１の形成材料を、ＳｉＣＮからＳｉＯに変更した以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを完成させた。Ｅ１、Ｅ２は実施例１と同じである。実施例８でも、実施例１と同様に、電池効果によって、工程５において第２の金属からなるインク流路パターン７のエッチング速度が向上し、吐出素子基板表面の凹凸に関係なく、このインク流路パターンを効率的かつ確実に除去することができた。
【符号の説明】
【００８９】
１    シリコン基板
２    吐出エネルギー発生素子
３    保護層
４    熱酸化膜
５    開口部
６    第１の金属からなる金属層
７    第２の金属からなるインク流路パターン
８    ノズル層（オリフィスプレート材）
８ａ  吐出口面
９    インク供給口
１０    インク吐出口
１１    無機材料層
１１ａ  第１の無機材料層
１１ｂ  第２の無機材料層
１２    吐出エネルギー発生素子が形成された基板（吐出素子基板）
１３    インク流路
１００  インクジェット記録ヘッド
【図１】
2014024214.tif 000003
【図２】
2014024214.tif 000004
【図３】
2014024214.tif 000005