(57)【要約】【課題】機械的強度の高い液体吐出ヘッド用基板を提供する。【解決手段】（ａ）シリコン基板の一方の面にエッチングマスク層を形成する工程と、（ｂ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、該シリコン基板の他方の面に到達するかまたは到達する直前まで液体の供給口を形成する工程と、（ｃ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法。【選択図】図８
2015201590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シリコン基板の一方の面にエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｂ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、該シリコン基板の他方の面に到達するかまたは到達する直前まで液体の供給口を形成する工程と、
（ｃ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、
を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項２】
（ａ）シリコン基板の一方の面に犠牲層を形成する工程と、
（ｂ）耐エッチング性を有するパッシベイション層を、前記犠牲層を被覆するように形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン基板の他方の面に、前記犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｄ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、液体の供給口を形成する工程と、
（ｅ）前記犠牲層を除去する工程と、
（ｆ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、
（ｇ）前記パッシベイション層の一部を除去して、前記シリコン基板の一方の面側において前記供給口を開口させる工程と、
を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、前記エッチングマスク層の開口部に対してレーザー光を照射して、前記シリコン基板の他方の面に凹部を形成する工程を含む請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｄ）において、結晶異方性エッチングにより前記シリコン基板の厚み方向中央部に向けて幅が狭い供給口を形成する請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項５】
工程（ｄ）においてエッチング液により結晶異方性エッチングを行い、工程（ｅ）において該エッチング液により前記犠牲層を除去する請求項２から４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。
【請求項６】
前記等方性エッチングがフッ硝酸液を用いたウエットエッチングである請求項１から５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。
【請求項７】
前記等方性エッチングがドライエッチングである請求項１から５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。
【請求項８】
前記供給口の隅部が前記供給口の開口部の隅部であり、曲形となった該隅部の曲率半径が５μｍ以上、２０μｍ以下である請求項１から７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。
【請求項９】
前記シリコン基板の表面が＜１００＞面である請求項１から８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド」と示す場合もある。）の一つとして、「サイドシュータ型ヘッド」と呼ばれるタイプの記録ヘッドが挙げられる。サイドシュータ型ヘッドでは、インクの吐出に利用されるエネルギーを発生させるエネルギー発生素子としてのヒータの上方に向けて、インクが吐出される。このサイドシュータ型ヘッドを構成する記録ヘッド用基板の基本構造を図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す。図１０（Ａ）、（Ｂ）に示される記録ヘッド用基板では、表面にエネルギー発生素子１０３が形成されたシリコン基板１０１に供給口１０９が設けられている。供給口１０９はシリコン基板１０１を貫通する穴であり、インクは供給口１０９を介してシリコン基板１０１の裏面側から表面側に向けて供給される。
【０００３】
上記構造を有する記録ヘッド用基板の製造方法が特許文献１に開示されている。特許文献１には、貫通穴である供給口の開口径のばらつきを防ぐため、以下の工程を有する製造方法が開示されている。
（ａ）シリコン基板の表面の供給口形成部位に、基板材料に対して選択的にエッチングが可能な犠牲層を形成する工程、
（ｂ）シリコン基板上に犠牲層を被覆するように耐エッチング性を有するパッシベイション層を形成する工程、
（ｃ）犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層をシリコン基板の裏面に形成する工程、
（ｄ）エッチングマスク層の開口部から犠牲層が露出するまでシリコン基板を結晶異方性エッチングでエッチングする工程、
（ｅ）シリコン基板のエッチング工程によって露出させた部分から犠牲層をエッチングして除去する工程、
（ｆ）パッシベイション層の一部を除去して供給口を形成する工程。
【０００４】
上記工程（ｄ）で採用されている結晶異方性エッチングは、供給口を精度良く形成することができる技術として知られている。
【０００５】
特許文献２には、シリコン基板の裏面に設けられたエッチングマスク層を利用してドライエッチングを行った後に、同一のエッチングマスク層を用いて結晶異方性エッチングでエッチングを行う製造方法が開示されている。この製造方法によれば、供給口内の基板厚み方向中央部の幅が狭まった断面を有する供給口が形成される。また、この製造方法では、エッチングマスク層がドライエッチングとウエットエッチングとで共用される。このため、シリコン基板の裏面に形成されたエッチングマスク層の開口幅（マスク幅）と、ドライエッチングの掘り込み量とによって、シリコン基板の裏面における供給口の開口幅が決定される。なお、供給口の「開口幅」とは、供給口の短辺方向の幅を意味する。また、供給口の「開口長」とは、供給口の長辺方向の幅を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１８１０３２号公報
【特許文献２】米国特許第６８０５４３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高精細画像の高速記録を実現するためには、吐出口を高密度に配置するとともに吐出口列を長くしてより多くの吐出口を配置することが求められる。しかし、吐出口列を長くすると、供給口の開口長を拡大する必要があり、記録ヘッド用基板の機械的強度が低下する。記録ヘッド用基板の機械的強度が低下すると、記録ヘッドの製造工程において基板が変形または破損する場合がある。特に、基板の変形により、供給口の隅部に応力が集中して図１１に示されるようなクラック（亀裂）１１７が入り、破損の原因になる。本発明では、機械的強度の高い液体吐出ヘッド用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、
（ａ）シリコン基板の一方の面にエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｂ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、該シリコン基板の他方の面に到達するかまたは到達する直前まで液体の供給口を形成する工程と、
（ｃ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、
を含む。
【０００９】
また、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、
（ａ）シリコン基板の一方の面に犠牲層を形成する工程と、
（ｂ）耐エッチング性を有するパッシベイション層を、前記犠牲層を被覆するように形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン基板の他方の面に、前記犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程と、
（ｄ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、液体の供給口を形成する工程と、
（ｅ）前記犠牲層を除去する工程と、
（ｆ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、
（ｇ）前記パッシベイション層の一部を除去して、前記シリコン基板の一方の面側において前記供給口を開口させる工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、機械的強度の高い液体吐出ヘッド用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板を備えるプリントカートリッジの一例の斜視図である。
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の一例の断面図である。
【図３】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の一例の側面図である。
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造工程の一例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造工程の一例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造過程における犠牲層が形成された基板の（ａ）上面図及び（ｂ）断面図である。
【図７】本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の（ａ）上面図及び（ｂ）断面図である。
【図８】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の斜視図である。
【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造工程の一例を示す断面図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッド用基板の一例の（Ａ）斜視図及び（Ｂ）断面図である。
【図１１】従来のインクジェット記録ヘッド用基板の一例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、（ａ）シリコン基板の一方の面にエッチングマスク層を形成する工程と、（ｂ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、該シリコン基板の他方の面に到達するかまたは到達する直前まで液体の供給口を形成する工程と、（ｃ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、を含む。
【００１３】
本発明に係る方法では、結晶異方性エッチングにより供給口を形成した後に、さらに等方性エッチングを行う。これにより、供給口をさらに拡張させつつ、供給口の隅部の角をとり、曲形にすることができる。ここで、供給口の隅部とは、供給口の開口部の隅部や供給口内のシリコン基板の厚み方向中央部付近の隅部等、角形状を有する部分を示す。例えば図８に示されるように、供給口の開口部の隅部１１６が曲形であることにより、供給口の開口長を長くした場合にも機械的強度が高く、液体吐出ヘッド製造時において、供給口の開口部の隅部に応力が集中してシリコン基板に亀裂が入ることを防ぐことができる。また、例えば図４（ｆ）や図５（ｆ）に示されるように、供給口内のシリコン基板の厚み方向中央部付近の隅部２４が曲形であることにより、気泡の残留を防ぎ、供給口内におけるインク等の液体の流通性が向上するため、液体吐出ヘッドにおける吐出口からの液体の吐出性能が向上する。本発明に係る方法により得られる液体吐出ヘッド用基板は、例えばインクジェット記録ヘッド用基板として好ましく用いられる。
【００１４】
なお、結晶異方性エッチングにより供給口を形成した後の等方性エッチングにより、基板の厚さ方向（供給口が延びる方向）に直交する供給口の断面形状としての矩形（長方形）の４つの角部すなわち隅部が、円弧状、すなわち曲形に加工される。この円弧状の形状は、それを含む円の中心が供給口の内側に位置し、供給口の該断面の外側方向へ湾曲した形状となる。この隅部の加工は、供給口内の基板の裏面（下面）近傍から表面（上面）まで行われ、図７及び図８には、供給口の外側方向に湾曲した円弧状の隅部が基板１０１の表面に形成された供給口の開口の隅部１１６にも形成されている状態が示されている。
【００１５】
また、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、（ａ）シリコン基板の一方の面に犠牲層を形成する工程と、（ｂ）耐エッチング性を有するパッシベイション層を、前記犠牲層を被覆するように形成する工程と、（ｃ）前記シリコン基板の他方の面に、前記犠牲層に対応した開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程と、（ｄ）前記シリコン基板に対して前記エッチングマスク層を介して結晶異方性エッチングを行い、液体の供給口を形成する工程と、（ｅ）前記犠牲層を除去する工程と、（ｆ）前記エッチングマスク層を介して等方性エッチングを行い、前記供給口をさらに拡張させて、該供給口の隅部を曲形にする工程と、（ｇ）前記パッシベイション層の一部を除去して、前記シリコン基板の一方の面側において前記供給口を開口させる工程と、を含む。
【００１６】
該方法では、犠牲層およびパッシベイション層を用いて供給口を形成するため、精度よく供給口を形成することができる。また、等方性エッチングにより供給口の開口部の隅部や供給口内のシリコン基板の厚み方向中央部付近の隅部の角をとり、曲形にすることができるため、前記と同様の効果が得られる。
【００１７】
図１に、本発明に係る液体吐出ヘッドをプリントヘッドとして備えるプリントカートリッジの一例の概略斜視図を示す。図１に示されるプリントカートリッジ１０は、カートリッジ本体１１、プリントヘッド１３および電気的コンタクト１５を備える。カートリッジ本体１１は、内部にプリントヘッド１３に供給されるインクを備える。なお、図１に示されるプリントカートリッジ１０はインクカートリッジ一体型のデイスポーザブルタイプであるが、これに限られず、プリントキャリッジ上に配置された別構成の独立型インクカートリッジからインクの供給を受けるタイプであってもよい。また、チューブを介してプリントカートリッジに接続されている外部インク供給機構からインクを受け取るタイプであってもよい。選択された吐出口１７からインク滴を吐出する時には、個々にインク滴発生部に吐出エネルギーを与えるためにコンタクト１５に電気信号が印加される。
【００１８】
図２および図３に、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す。図２は、該液体吐出ヘッドの断面図、図３は該液体吐出ヘッドの側面図である。図２および図３に示される液体吐出ヘッドは、シリコン基板２１と、シリコン基板の表面２１ａに形成されている液滴発生構造２３とを備える。液滴発生構造２３は、液体にエネルギーを与えて発泡させる発泡室と、液体を吐出する吐出口とを備える熱液滴発生器等の液滴発生器（不図示）を有する。図３に示されるように、液体吐出ヘッドは長手方向の基準軸線Ｌに沿って縦の拡がりを備える。吐出口は基準軸線Ｌに合わせて縦長に配列されている。液滴発生構造２３は、薄膜積層２５と吐出口形成層２７とを備える。薄膜積層２５は、液体を加熱するヒータ抵抗器、並びに駆動回路およびアドレス指定回路等の関連する電気回路構成を実装する。薄膜積層２５は、例えば集積回路薄膜技術により形成することができる。吐出口形成層２７は、発泡室、流路、および吐出口を備える。シリコン基板２１には、液滴発生構造２３に液体を供給する供給口２９が形成されている。液体は、供給口２９を通じて、例えばカートリッジ本体１１の貯蔵部から液滴発生構造２３へ供給される。供給口２９は基準軸線Ｌに沿って伸びている。液滴発生器は細長い供給口２９の一方の側または両側に配置されている。
【００１９】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法、および該液体吐出ヘッド用基板を備えるプリントカートリッジの製造方法の実施形態を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００２０】
（第一の実施形態）
本実施形態では、図４に示される方法により液体吐出ヘッド用基板を作製する。
【００２１】
まず、図４（ａ）に示されるように、厚みＳＴＨを有するシリコン基板２１の＜１００＞面である表面上に、薄膜積層２５および吐出口形成層２７からなる液滴発生構造２３を形成する。液滴発生構造２３は、例えば、薄膜集積回路プロセスおよびフォトプロセスのエッチング技術によって形成できる。
【００２２】
次に、図４（ｂ）に示されるように、シリコン基板２１の裏面に、後にエッチングを受けるシリコン基板２１の裏側部分を露出させるために、開口幅Ｗ２のエッチングマスク層４１を形成する。
【００２３】
次に、図４（ｃ）に示されるように、エッチングマスク層４１を介してシリコン基板２１の裏面に対し垂直ドライエッチングを行い、開口幅Ｗ２、深さＤＤの穴２８を形成する。垂直ドライエッチングにより穴２８を形成することで、結晶異方性エッチングのみよって供給口を形成する場合よりも、より早く供給口を形成することができる。垂直ドライエッチングの方法としては、反応性イオンエッチング等が挙げられる。ＤＤはＳＴＨの１０〜９０％であることが、後の結晶異方性エッチングを効率よく行うことができる観点から好ましい。
【００２４】
次に、図４（ｄ）に示されるように、シリコン基板２１に対し、エッチングマスク層４１を介して結晶異方性エッチングを行い、穴２８を拡張させて供給口を形成する。図４（ｄ）に示されるように、供給口内には角度が５４．７度の＜１１１＞面２６が形成される。結晶異方性エッチングの方法としては、湿式のエッチング液を用いてエッチングを行う方法が挙げられる。湿式のエッチング液としては、例えばＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム）溶液、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液等が挙げられる。開口幅Ｗ２は、シリコン基板２１の厚みＳＴＨ、穴２８の深さＤＤ、およびシリコン基板２１の表面における供給口の開口幅Ｗ１との関係で、下記式を満たす。
【００２５】
Ｗ２  ≒  ｔａｎ（５４．７°）×（ＳＴＨ−ＤＤ）＋Ｗ１
５４．７°は＜１００＞面と＜１１１＞面との間の角度である。Ｗ２およびＤＤは、所望のＷ１を達成できるように適宜選択されることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では供給口はシリコン基板２１の表面まで到達しているが、到達する直前まで供給口が形成されていてもよい。この場合、後述する等方性エッチングにより供給口がシリコン基板２１の表面に到達するようにすることができる。例えば、供給口はシリコン基板２１の表面から、ＳＴＨの１％以上、１０％以下の位置まで形成することができる。
【００２７】
次に、図４（ｅ）に示されるように、シリコン基板２１に対してエッチングマスク層４１を介して等方性エッチングを行い、供給口を拡張させる。この時、結晶異方性エッチングにより形成された供給口の隅部の角形状がとれて、曲形、すなわち丸い形となる。曲形は、Ｒ形状であることが好ましい。ここで、供給口の隅部とは、供給口内の角形状が形成されている部分を示し、例えば供給口の開口部の角部分、図４（ｄ）に示されるような供給口内のシリコン基板の厚み方向中央部の窪んだ角部分等が挙げられる。等方性エッチングの方法としては、ウエットエッチングまたはドライエッチングが挙げられる。ウエットエッチングとしては、フッ硝酸液などの等方性エッチングが可能なエッチング液を用いて、短時間に壁全体を等方性エッチングする方法が挙げられる。また、ドライエッチングとしては、Ｏ２（酸素）やＣｌ４（四塩化炭素）の混合比を調節したアシストガスを用いてケミカルドライエッチングを長時間行う方法が挙げられる。このとき、シリコン基板２１の表面側の供給口の開口幅Ｗ１は、数１０μｍ程度広がりＷ０となる。この供給口の開口幅の目標値であるＷ０を実現するために、Ｗ２およびＤＤを適宜設定することができる。
【００２８】
供給口の開口部の隅部にＲ形状が形成される場合、該Ｒ形状の曲率半径は５μｍ以上、２０μｍ以下が好ましく、７μｍ以上、１５μｍ以下がより好ましい。該曲率半径で５μｍ以上であることにより、集中する応力を十分に分散することができる。また、該曲率半径が２０μｍ以下であることにより、エッチング液の処方や工程の制御などの、等方性エッチングによる供給口の形状の精度管理を行いやすい。なお、曲率半径は顕微鏡等で得られた画像を画像処理すること等により測定した値である。
【００２９】
次に、図４（ｆ）に示されるように、エッチングマスク層４１を除去する。
【００３０】
以上の工程により、本実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板が得られる。
【００３１】
（第二の実施形態）
本実施形態では、図５に示される方法により液体吐出ヘッド用基板を作製する。
【００３２】
まず、図５（ａ）に示されるように、シリコン基板５０の裏面にエッチングマスク層５３を形成する。例えば、シリコン基板５０の表面と裏面に窒化シリコン膜をそれぞれＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にて形成する。シリコン基板５０の裏面の該窒化シリコン膜上に、フォトリソグラフィプロセスによりフォトレジストのマスクを形成し、該マスクを介して反応性イオンエッチングを行い、シリコン基板５０を露出させる。その後、フォトレジストのマスクを剥離することにより、開口部５４を有するエッチングマスク層５３を形成する。さらに、シリコン基板５０の表面の窒化シリコン膜を反応性イオンエッチングにて除去する。
【００３３】
次に、犠牲層５１を形成する。例えば、真空蒸着法にてＣｕ薄膜を形成し、該Ｃｕ薄膜上にフォトリソグラフィプロセスによりフォトレジストのマスクを形成する。該マスクを介してＣｕ薄膜をエッチングした後、フォトレジストのマスクを剥離し、犠牲層５１を形成する。図６にシリコン基板５０の上面から見た犠牲層５１のパターンを示す。犠牲層５１は、本実施形態では一辺がｄ１の正方形の形状を有する。ここで、開口部５４の開口長Ｄは、点線で示されるように結晶異方性エッチングによりシリコン基板５０を貫通した際に、図６の断面図に示されるδが犠牲層５１の幅ｄ１に比べて小さくなるようにすることが、結晶異方性エッチングにおいて犠牲層５１の範囲内でエッチングが行われる観点から好ましい。また、犠牲層５１を銅で形成する場合、犠牲層５１をアルミニウムで形成する場合よりも犠牲層５１を２０〜４０μｍ内側に形成し、後述する等方性エッチングの後に目標とする供給口の幅とすることが好ましい。また、犠牲層５１はシリコン基板５０よりもエッチング速度が速い材質で形成されることが好ましい。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示されるように、犠牲層５１を被覆するように、耐エッチング性を有するパッシベイション層５２を形成する。パッシベイション層５２としては、例えば窒化シリコン膜を用いることができる。
【００３５】
次に、図５（ｃ）に示されるように、結晶異方性エッチングにより＜１１１＞面２６で囲まれた台形形状の溝を形成する。結晶異方性エッチングは、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて行うことができる。
【００３６】
次に、図５（ｄ）に示されるように、犠牲層５１を除去した後、犠牲層５１下部のシリコン基板５０を結晶異方性エッチングし、パッシベイション層５２のメンブレン５７を形成する。これにより、シリコン基板５０の厚み方向中央部に向けて幅が狭い形状を有し、内面が＜１１１＞面２６である供給口が得られる。犠牲層５１の除去は、等方性エッチングにより行うことができる。等方性エッチングは、例えば塩化第２鉄水溶液により行うことができる。結晶異方性エッチングは、前記と同様に水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて行うことができる。本実施形態では結晶異方性エッチングで用いるエッチング液とは異なるエッチング液を用いて犠牲層５１の除去を行っているが、操作性の観点から結晶異方性エッチングで用いるエッチング液と同じエッチング液を用いて犠牲層５１の除去を行ってもよい。なお、この場合、犠牲層５１はエッチングにより除去されるが、シリコン基板のように結晶異方性エッチングはされない。
【００３７】
次に、図５（ｅ）に示されるように、第一の実施形態と同様にシリコン基板５０に対してエッチングマスク層５３を介して等方性エッチングを行い、供給口を拡張させる。この時、図７に示されるように、結晶異方性エッチングにより形成された供給口の隅部、すなわち供給口の開口部の角部分、および供給口内のシリコン基板５０の厚み方向中央部の突出した角部分、の角形状がとれて、曲形となる。
【００３８】
なお、供給口内のシリコン基板５０の厚み方向中央部の突出した角部分の頂点によって、供給口のシリコン基板５０の厚さ方向（供給口が延びる方向）に直交する断面における開口面積が最も小さい部分が形成されている。すなわち、供給口のシリコン基板５０の厚さ方向（供給口が延びる方向）に直交する断面における開口面積は、この角部分からシリコン基板５０の表面及び裏面に向かってそれぞれ連続的に大きくなる。
【００３９】
次に、図５（ｆ）に示されるように、パッシベイション層５２のメンブレン５７を除去する。パッシベイション層５２のメンブレン５７は、例えば、シリコン基板５０の裏面からＣＦ４ガスを用いて反応性イオンエッチングを行うことで除去することができる。
【００４０】
以上の工程により、本実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板が得られる。本実施形態に係る製造方法では、犠牲層およびパッシベイション層を用いて供給口を形成するため、精度よく供給口を形成することができる。
【００４１】
（第三の実施形態）
本実施形態では、図９に示される方法によりプリントカートリッジを作製する。図９（ａ）〜（ｋ）は、図８のＡ−Ａ’線における断面図である。
【００４２】
まず、図９（ａ）に示されるように、シリコン基板１０１を準備する。シリコン基板１０１の表面には、発熱抵抗体等のエネルギー発生素子１０３が複数配置されている。なお、エネルギー発生素子１０３の配線やエネルギー発生素子１０３を駆動させるための半導体素子は不図示である。また、シリコン基板１０１の裏面にはＳｉＯ２膜１０６が形成されている。シリコン基板１０１の表面には供給口の開口部１０５を精度よく形成するために犠牲層１０２が形成されている。犠牲層１０２は、アルカリ溶液等のシリコン基板１０１のエッチング液でエッチングが可能である。犠牲層１０２は、例えば、ポリＳｉ、エッチング速度の速いアルミニウム、アルミニウムＳｉ、アルミニウム銅、アルミニウムＳｉ銅などで形成できる。
【００４３】
また、犠牲層１０２を被覆するようにパッシベイション層１０４が形成されている。パッシベイション層１０４としては、後工程における結晶異方性エッチングにおいて犠牲層１０２がエッチングされた後、エッチング液によりエッチングが進行せず、耐エッチング性を有する材料を用いることができる。パッシベイション層１０４の材料としては、例えば、酸化珪素や窒化珪素等を用いることができる。パッシベイション層１０４をエネルギー発生素子１０３の裏面側に配置させて、蓄熱層として用いることもできる。また、パッシベイション層１０４をエネルギー発生素子１０３の上層に配置させて、保護膜として用いることもできる。
【００４４】
次に、図９（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０１の裏面にエッチングマスク層１０８を形成する。エッチングマスク層１０８は、例えば以下の方法により形成することができる。ポリエーテルアミド樹脂を塗布してベーク処理し、エッチングマスク層１０８となる層を形成する。該層をパターニングするために、該層上にポジ型レジストをスピンコートにより塗布し、露光、現像し、該層をドライエッチング等によりパターニングし、前記ポジ型レジストを剥離する。これにより犠牲層１０２に対応した開口部を有するエッチングマスク層１０８を形成する。この開口部は後の結晶異方性エッチングおよび等方性エッチングにおけるエッチング開始面となる。
【００４５】
その後、中間層１０７を形成する。中間層１０７は、例えば以下の方法により形成することができる。パッシベイション層１０４の表面に、例えばポリエーテルアミド樹脂を塗布して硬化する。そして、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布して露光し、現像する。該ポリエーテルアミド樹脂をドライエッチング等によりパターニングし、該ポジ型レジストを剥離することにより、中間層１０７を形成できる。
【００４６】
次に、図９（ｃ）に示されるように、シリコン基板１０１の表面側にポジ型レジストを塗布しパターニングして、液体の流路の型となる型材１１０を形成する。
【００４７】
次に、図９（ｄ）に示されるように、型材１１０上に流路形成部材１１２をスピンコート等により形成する。さらにその上に、撥水膜１１３をドライフィルムのラミネート等により形成する。液体の吐出口１１４は、紫外線やＤｅｅｐ  ＵＶ光による露光、現像により形成することができる。
【００４８】
次に、図９（ｅ）に示されるように、流路形成部材１１２等が形成されたシリコン基板１０１の表面及び側面をスピンコート等により保護材１１５で覆う。
【００４９】
次に、図９（ｆ）に示されるように、エッチングマスク層１０８の開口部にシリコン基板１０１の裏面側からレーザー光を照射して、凹部である先導孔２２０を形成する。このように先導孔２２０を形成することにより、結晶異方性エッチングのみよって供給口を形成する場合よりも、より早く供給口を形成することができるため好ましい。先導孔２２０の深さとしては、シリコン基板１０１の厚みに対して１０〜９０％であることが好ましい。先導孔２２０の数は特に限定されない。
【００５０】
次に、図９（ｇ）に示されるように、エッチングマスク層１０８を介して、ＴＭＡＨ溶液等のエッチング液を用いて、シリコン基板の裏面から結晶異方性エッチングを行う。このエッチングにおいては、まず、先導孔２２０の先端からエッチングが進行し、シリコン基板の裏面に対して５４．７°で＜１１１＞面による孔が形成される。さらにエッチングが進行すると、図９（ｈ）に示されるように、先導孔２２０の先端にある＜１００＞面１０７からエッチングが進行し、シリコン基板の裏面に対して５４．７°で形成される＜１１１＞面２６が犠牲層１０２に至る。犠牲層１０２はエッチング液によって等方性エッチングされ、供給口の上端は犠牲層１０２の形状に対応し、＜１１１＞面により断面形状が樽型に形成される。
【００５１】
次に、図９（ｉ）に示されるように、エッチング液をフッ硝酸液等の等方性エッチングが可能なエッチング液に交換して、等方性エッチングを短時間行い、供給口１０９を拡張させる。これにより、供給口１０９の開口部の隅部および供給口内のシリコン基板１０１の厚み方向中央部付近の隅部の角形状がとれて、曲形となる。
【００５２】
次に、図９（ｊ）に示されるように、パッシベイション層１０４の一部をドライエッチング等により除去する。
【００５３】
次に、図９（ｋ）に示されるように、エッチングマスク層１０８及び保護材１１５を除去する。更に、型材１１０を、吐出口１１４及び供給口１０９から溶出させることにより、流路を形成する。
【００５４】
次に、シリコン基板１０１をダイシングソー等により切断して分離し、チップ化し、エネルギー発生素子１０３を駆動させるための電気的接合を行う。その後、チップ化されたシリコン基板１０１を液体供給のためのカートリッジ本体１１に組み込み、プリントカートリッジが得られる。
【００５５】
本実施形態では、供給口１０９の開口部の隅部が曲形であるため、製造工程において、シリコン基板１０１の変形により供給口１０９の開口部の隅部における応力の集中を分散させることができ、亀裂の発生による基板の破損を防ぐことができる。また、供給口内のシリコン基板１０１の厚み方向中央部の幅の大きい部分の隅部も曲形であるため、流路への液体の充填時に該隅部で空気が引っかかり、泡残りが発生することを抑制でき、液体の流れが良好となる。これにより、吐出口から正常に液体を吐出させることができる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００５７】
（実施例１）
本実施例では、図４に示される方法により液体吐出ヘッド用基板を作製した。
【００５８】
まず、図４（ａ）に示されるように、厚みＳＴＨを有するシリコン基板２１の＜１００＞面である表面上に液滴発生構造２３を形成した。液滴発生構造２３は、液体を加熱するヒータ抵抗器、並びに駆動回路およびアドレス指定回路等の関連する電気回路構成を実装する薄膜積層２５と、発泡室、流路および吐出口１７を構成する吐出口形成層２７とからなる。液滴発生構造２３は、薄膜集積回路プロセスおよびフォトプロセスにより形成した。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示されるように、シリコン基板２１の裏面に開口幅Ｗ２のエッチングマスク層４１を形成した。
【００６０】
次に、図４（ｃ）に示されるように、シリコン基板２１に対してエッチングマスク層４１を介して垂直ドライエッチング（反応性イオンエッチング）を行い、深さＤＤの穴を形成した。なお、ＤＤはＳＴＨの３０％であった。
【００６１】
次に、図４（ｄ）に示されるように、シリコン基板２１に対して、エッチングマスク層４１を介してＴＭＡＨ溶液を用いて結晶異方性エッチングを行い、前記穴を拡張させ、供給口を形成した。この時、図４（ｄ）に示されるように、供給口内には角度が５４．７度の＜１１１＞面が形成された。
【００６２】
次に、図４（ｅ）に示されるように、シリコン基板２１に対して、エッチングマスク層４１を介してフッ硝酸液を用いて等方性エッチングを行い、前記供給口を拡張させた。この時、供給口の開口部の隅部および供給口内のシリコン基板２１の厚み方向中央部付近の隅部の角形状がとれて、曲形となった。該供給口の開口部の隅部の曲率半径は１０μｍであった。
【００６３】
次に、図４（ｆ）に示されるように、エッチングマスク層４１を除去した。
【００６４】
以上の工程により、液体吐出ヘッド用基板を完成させた。該液体吐出ヘッド用基板は供給口の開口部の隅部が曲形であるため、高い機械的強度を示した。また、該液体吐出ヘッド用基板は供給口内のシリコン基板２１の厚み方向中央部付近の隅部が曲形であるため、液体吐出ヘッドを作製した際に、供給口内での液体の流れが良好であり、吐出口から液体を良好に吐出させることができた。
【００６５】
（実施例２）
本実施例では、図５に示される方法により液体吐出ヘッド用基板を作製した。
【００６６】
まず、図５（ａ）に示されるように、厚みが５２５μｍであり、結晶面が＜１００＞であるシリコン基板５０の表面と裏面に、エッチングマスク層５３となる厚みが５００ｎｍの窒化シリコン膜をそれぞれＬＰＣＶＤ法にて形成した。シリコン基板５０の裏面の該窒化シリコン膜上に、フォトリソグラフィプロセスによりフォトレジストのマスクを形成し、該マスクを介してＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングを行って、シリコン基板５０を露出させた。その後、フォトレジストのマスクを剥離することにより、開口部５４を有するエッチングマスク層５３を形成した。さらに、シリコン基板５０の表面の窒化シリコン膜を、ＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにて除去した。
【００６７】
次に、真空蒸着法にて犠牲層５１となる厚さ３μｍのＣｕ薄膜を形成した。該Ｃｕ薄膜上に、フォトリソグラフィプロセスによりフォトレジストのマスクを形成し、該マスクを介してＣｕ薄膜を２０質量％の塩化第２鉄水溶液にてエッチングした。その後、フォトレジストのマスクを剥離し、犠牲層５１を形成した。なお、図６に示されるように、犠牲層５１は一辺がｄ１の正方形であり、開口部５４の開口幅Ｄは、図６（ｂ）に示されるδがｄ１より小さくなるように設定した。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示されるように、犠牲層５１を被覆するようにパッシベイション層５２である厚さ５００ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。
【００６９】
次に、図５（ｃ）に示されるように、シリコン基板５０に対してエッチングマスク層５３を介して水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて結晶異方性エッチングを行い、＜１１１＞の結晶面で囲まれた台形形状の溝を形成した。
【００７０】
次に、図５（ｄ）に示されるように、犠牲層５１を露出させ、２０質量％の塩化第２鉄水溶液にて犠牲層５１を等方性エッチングすることにより除去した。その後、再度ＫＯＨ水溶液により犠牲層５１下部のシリコン基板５０に対して結晶異方性エッチングを行い、＜１１１＞の結晶面を形成し、供給口を得た。また、パッシベイション層５２のメンブレン５７が形成された。
【００７１】
次に、図５（ｅ）に示されるように、シリコン基板５０に対して、エッチングマスク層５３を介してフッ硝酸液を用いて等方性エッチングを行い、前記供給口を拡張させた。この時、供給口の開口部の隅部および供給口内中央部付近の隅部の角形状がとれて、曲形となった。該供給口の開口部の隅部の曲率半径は１０μｍであった。
【００７２】
次に、図５（ｆ）に示されるように、シリコン基板５０の裏面からエッチングマスク層５３を介してＣＦ４ガスを用いて反応性イオンエッチングを行い、パッシベイション層５２のメンブレン５７を除去した。
【００７３】
以上の工程により、液体吐出ヘッド用基板を完成させた。本実施例に係る製造方法では、犠牲層およびパッシベイション層を用いて供給口を形成するため、精度よく供給口を形成することができた。該液体吐出ヘッド用基板は供給口の開口部の隅部が曲形であるため、高い機械的強度を示した。また、該液体吐出ヘッド用基板は供給口内のシリコン基板２１の厚み方向中央部付近の隅部が曲形であるため、液体吐出ヘッドを作製した際に、供給口内での液体の流れが良好であり、吐出口から液体を良好に吐出させることができた。
【００７４】
（実施例３）
本実施例では、図９に示される方法によりプリントカートリッジを作製した。
【００７５】
まず、図９（ａ）に示されるように、シリコン基板１０１を準備した。シリコン基板１０１の表面には、発熱抵抗体であるエネルギー発生素子１０３が複数配置されている。なお、エネルギー発生素子１０３の配線やエネルギー発生素子１０３を駆動させるための半導体素子は不図示である。また、シリコン基板１０１の裏面にはＳｉＯ２膜１０６が形成されている。シリコン基板１０１の表面にアルミニウムからなる犠牲層１０２を形成した。また、犠牲層１０２を被覆するようにパッシベイション層１０４を形成した。
【００７６】
次に、図９（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０１の裏面にエッチングマスク層１０８を形成した。具体的には、ポリエーテルアミド樹脂を塗布してベーク処理し、エッチングマスク層１０８となる層を形成した。該層上にポジ型レジストをスピンコートにより塗布し、露光、現像し、該層をドライエッチングによりパターニングし、前記ポジ型レジストを剥離した。これにより犠牲層１０２に対応した開口部を有するエッチングマスク層１０８を形成した。
【００７７】
その後、パッシベイション層１０４の表面に、ポリエーテルアミド樹脂を塗布して硬化した。ポジ型レジストをスピンコートにより塗布して露光し、現像した。該ポリエーテルアミド樹脂をドライエッチングによりパターニングし、該ポジ型レジストを剥離した。これにより中間層１０７を形成した。
【００７８】
次に、図９（ｃ）に示されるように、シリコン基板１０１の表面側にポジ型レジストを塗布しパターニングして、液体の流路の型となる型材１１０を形成した。
【００７９】
次に、図９（ｄ）に示されるように、型材１１０上に流路形成部材１１２をスピンコートにより形成した。さらにその上に、撥水膜１１３をドライフィルムのラミネートにより形成した。液体の吐出口１１４は、Ｄｅｅｐ  ＵＶ光による露光、現像により形成した。
【００８０】
次に、図９（ｅ）に示されるように、流路形成部材１１２等が形成されたシリコン基板１０１の表面及び側面をスピンコートにより保護材１１５で覆った。
【００８１】
次に、図９（ｆ）に示されるように、シリコン基板１０１の裏面側からレーザー加工により未貫通の凹部である先導孔２２０を形成した。先導孔２２０の深さは、シリコン基板１０１の厚みに対して７０％であった。
【００８２】
次に、図９（ｇ）に示されるように、エッチングマスク層１０８を介して、ＴＭＡＨ溶液を用いて、シリコン基板の裏面から結晶異方性エッチングを行った。このエッチングにおいては、まず、先導孔２２０の先端からエッチングが進行した。さらにエッチングが進行すると、図９（ｈ）に示されるように、先導孔２２０の先端にある＜１００＞面１０７からエッチングが進行し、＜１１１＞面２６が犠牲層１０２に至った。犠牲層１０２はエッチング液によって等方性エッチングされ、供給口の上端は犠牲層１０２の形状に対応し、＜１１１＞面２６により断面形状が樽型に形成された。
【００８３】
次に、図９（ｉ）に示されるように、フッ硝酸液により等方性エッチングを短時間行い、供給口１０９を拡張させた。この時、供給口１０９の開口部の隅部および供給口内のシリコン基板１０１の厚み方向中央部付近の隅部の角形状がとれて、曲形となった。供給口１０９の開口部の隅部の曲率半径は１０μｍであった。
【００８４】
次に、図９（ｊ）に示されるように、パッシベイション層１０４の一部をドライエッチングにより除去した。
【００８５】
次に、図９（ｋ）に示されるように、エッチングマスク層１０８及び保護材１１５を除去した。更に、型材１１０を、吐出口１１４及び供給口１０９から溶出させることにより、流路を形成した。
【００８６】
次に、シリコン基板１０１をダイシングソーにより切断して分離し、チップ化し、エネルギー発生素子１０３を駆動させるための電気的接合を行った。その後、チップ化されたシリコン基板１０１を液体供給のためのカートリッジ本体１１に組み込み、プリントカートリッジを完成させた。
【００８７】
本実施例における液体吐出ヘッド用基板は供給口の開口部の隅部が曲形であるため、高い機械的強度を示し、製造工程における基板の破損を防ぐことができた。また、該液体吐出ヘッド用基板は供給口内のシリコン基板の厚み方向中央部付近の隅部が曲形であるため、該プリントカートリッジは供給口内での液体の流れが良好であり、吐出口から液体を良好に吐出させることができた。
【符号の説明】
【００８８】
１０    プリントカートリッジ
１１    カートリッジ本体
１３    プリントヘッド
１５    電気コンタクト
１７    吐出口
２１    シリコン基板
２３    液滴発生構造
２４    シリコン基板の厚み方向中央部付近の隅部
２５    薄膜積層
２６    ＜１１１＞面
２７    吐出口形成層
２８    穴
２９    供給口
４１    エッチングマスク層
５０    シリコン基板
５１    犠牲層
５２    パッシベイション層
５３    エッチングマスク層
５４    開口部
５７    メンブレン
１０１  シリコン基板
１０２  犠牲層
１０３  エネルギー発生素子
１０４  パッシベイション層
１０５  供給口の開口部
１０６  ＳｉＯ２膜
１０７  ＜１００＞面
１０８  エッチングマスク層
１０９  供給口
１１２  流路形成部材
１１３  撥水膜
１１４  吐出口
１１５  保護膜
１１６  供給口の開口部の隅部
１１７  クラック
２２０  先導孔
【図１】
2015201590.tif 000003
【図２】
2015201590.tif 000004
【図３】
2015201590.tif 000005
【図４】
2015201590.tif 000006
【図５】
2015201590.tif 000007
【図６】
2015201590.tif 000008
【図７】
2015201590.tif 000009
【図８】
2015201590.tif 000010
【図９】
2015201590.tif 000011
【図１０】
2015201590.tif 000012
【図１１】
2015201590.tif 000013