(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェーハの大口径化やチップの長尺化に対しても吐出口形成層や樹脂層の密着信頼性が向上する液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】記録素子基板上に形成した吐出口形成層とエッチングストップ層を有する液体吐出記録ヘッドであって、記録素子基板１上に形成した吐出口形成層２とエッチングストップ層１１を有する液体吐出記録ヘッドであって、吐出口形成層の突出部８の底面に密着向上層１４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口からインクを吐出させるためのエネルギーを発生する加熱素子が形成された基板と、加熱素子を覆うエッチングストップ層と、基板上に接合され加熱素子上を通って吐出口に連通する吐出口及び流路を形成する吐出口形成層と、流路に連通するように基板に形成されたインク供給口と、吐出口形成層で形成される基板裏面方向に突出した突出部を有するインクジェットノズルヘッドであって、
突出部の底面に密着向上層が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記密着向上層は、突出部の記録素子基板短手方向の幅をＷ１、密着向上層の記録素子基板短手方向の幅をＷ０、インク供給口４の基板３表面側開口の短手方向の幅をＷ２としたとき、Ｗ２＞Ｗ０＞Ｗ１であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記密着向上層は突出部と接する面の一部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出することで記録動作を行う液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンウェーハなどの半導体基板に対し、等方性または異方性エッチングにより貫通孔を形成し、液体吐出ヘッドなどデバイスに応用する研究が盛んに行われている。半導体基板に貫通孔を形成して、インクジェットヘッドのインク供給口として利用する技術は公知であり、その貫通孔の大きさや位置精度を向上させる技術が提案されてきている。
【０００３】
しかし、半導体基板に貫通孔を形成する際に生じる応力によって、基板に形成されているエッチングストップ層に極稀にクラックが生じることがある。その際、クラックよりエッチング液の基板表面側への滲み込みが生じることで半導体基板に対して深刻なダメージを与えてしまい、製造歩留まり低下の一因となっている。
【０００４】
これに対し、特許文献１ではエッチングストップ層の上層に保護層を形成することによって、エッチングストップ層のクラックに起因するエッチング液の滲み込みを保護層によって防止し、貫通孔を形成する際の製造歩留まりを向上させている。また、特許文献２では、保護層（密着層）をエッチングストップ層の上層にインク供給口の周縁部を覆う形で配置することによって、前記クラック抑制効果に加え、ヘッド駆動周波数を比較的速く設定できる形態にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０９０５７３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４０２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板変形によってエッチングストップ層に発生するクラックを起因としたエッチング液の滲み込みについては、エッチングストップ層の上層に保護層を配置することにより抑制できている。しかしながら、製造コスト低下を目的としたシリコンウェーハの大口径化やチップの長尺化に伴って、インク供給口形成時の応力が増大する。すなわち、エッチングストップ層の上層に形成された吐出口形成層やインク流路を形成する樹脂層への応力が増大し、層の剥れが誘発されやすい。それにより、極稀に半導体基板表面側へエッチング液が滲み込み、製品歩留まりの低下が発生している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のインクジェットヘッドは、吐出口からインクを吐出させるためのエネルギーを発生する加熱素子が形成された基板と、加熱素子を覆うエッチングストップ層と、基板上に接合され加熱素子上を通って吐出口に連通する吐出口及び流路を形成する吐出口形成層と、流路に連通するように基板に形成されたインク供給口と、吐出口形成層で形成される基板裏面方向に突出した突出部を有するインクジェットノズルヘッドであって、突出部の底面に密着向上層が設けられていることを特徴とした液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、突出部とエッチングストップ層との間に密着向上層を配置することで、インク供給口形成時に生じる吐出口形成層やインク流路を形成する樹脂層の剥れを抑制することができる。それにより、インク供給口を形成する際の製造歩留まりを向上させることができる。また、突出部とエッチングストップ層との間に配置することにより、ヘッド駆動周波数を落とすことなく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明における記録素子基板の斜視図と、Ａ−Ａ’線断面を示した記録素子基板の断面図である。
【図２】図１（Ｂ）の点線枠内を拡大した記録素子基板の断面拡大図と、記録素子基板から説明のために吐出口形成層及び樹脂層を取り除き、密着向上層を模式的に記した平面図である。
【図３】記録素子基板の製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明における記録素子基板の断面図と、記録素子基板から説明のために吐出口形成層及び樹脂層を取り除き、密着向上層を模式的に記した平面図である。
【図５】本発明における記録素子基板の断面図と、記録素子基板から説明のために吐出口形成層及び樹脂層を取り除き、密着向上層を模式的に記した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。図１（Ａ）に、本発明のインク供給口形成完における記録素子基板１の斜視図を示す。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における記録素子基板１のＡ−Ａ’線断面を模式的に示したものである。また、この記録素子基板１には、インクを収容する不図示のインクタンクが接続され、このインクタンクから記録素子基板１のインク供給口４に対し、不図示の連通路を介しインクが供給される。
【００１１】
この記録素子基板１は、インクを吐出するためのインク吐出口５及び、インク吐出口５にインクを供給するためのインク流路６、そしてインク流路６にインクを供給するためのインク供給口４で構成されている。基板３は、シリコン基板上にエッチングストップ層１１、加熱素子１３で形成されている。エッチングストップ層１１はインク供給口４形成時のエッチングを停止させるための層である。また、基板３上には、加熱素子１３が所定のピッチで２列に並んで配置され、通電に応じて発熱する。
【００１２】
なお、本実施形態では図示していないが、実際の記録素子基板には、加熱素子１３に接続された配線や、加熱素子１３を駆動する駆動素子が形成されている。図１（Ｂ）の点線部を拡大した図２（Ａ）に示すように、吐出口形成層２は、突出部８を有している。突出部８は吐出口形成層２からインク供給口４に対して垂直な方向で突出している。すなわち、突出部８はインク供給口４に向かって延びている。突出部８は密着向上層１４の表面まで伸びている。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、突出部８の基板短手方向の幅Ｗ１は５０〜１００μｍを有しており、１００〜２００μｍを有するインク供給口４の基板３表面側開口の幅Ｗ２よりも短くなっている。
【００１３】
本実施形態では、基板上に密着向上層１４を配置している。密着向上層１４はインク供給口４の開口部上方のエッチングストップ層１１と突出部８の間に構成され、エッチングストップ層１１と吐出口形成層２の密着力を向上している。密着向上層１４は、インク供給口４の開口時の応力によって発生するインク供給口上方箇所の吐出口形成層２の剥れについて、エッチングストップ層１１と吐出口形成層２の密着力を向上することで抑制している。具体的には、吐出口形成層２と密着向上層１４の密着力を向上させるため、密着向上層１４はシランカップリング材を有する材料であることが望ましい。密着向上層１４はインクの流路となる箇所に配置されるためインク耐性を有する材料を使用することが望ましい。
【００１４】
［実施例］
（実施例１）
次に、本実施形態における記録素子基板１の製造方法について説明する。図３（Ａ）〜（Ｈ）は記録素子基板１の製造方法について示す図である。
【００１５】
図３（Ａ）は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する加熱素子１３が設けられた基板３である。この基板３は、結晶方位＜１００＞のシリコン基板の表面側に存在しているエッチングストップ層１１、加熱素子１３によって構成されている。
【００１６】
次に、図３（Ｂ）に示されるように、エッチングストップ層１１の上面に、密着向上層１４となる熱可塑性樹脂（例えば日立化成工業製：ＨＩＭＡＬ１２００）をスピンコートにて塗布した。次に、フォトリソグラフィーによって所望の形状のレジストマスクを形成し、ドライエッチングによって、密着向上層１４のパターンを形成した。
【００１７】
次に、図３（Ｃ）に示されるように、基板の上面に、インク流路６に相当する部位となる溶解可能なポジ型感光性樹脂（例えば東京応化工業製：ＯＤＵＲ）である樹脂層１６をスピンコートにて塗布した。次に、露光マスクを用いて所望のパターンを露光し、現像を行うことによって、インク流路６、及び次工程で形成する突出部８となるパターンを形成した。
【００１８】
そして、図３（Ｄ）に示されるように、ネガ型レジストであるエポキシ樹脂組成物（例えば日本化薬製：ＳＵ８、ダイセル化学工業製のＥＨＰＥ−３１５０）を塗布し、吐出口形成層２及び突出部８を形成した。さらにその上層に撥水材を塗布し撥水層１７を形成した。その後、吐出口のパターンを露光し、ＰＥＢ、現像を行うことによってインク吐出口５を形成した。
【００１９】
次に、図３（Ｅ）に示されるように、インク供給口４を形成時の保護層として、ワックス、環化ゴム等（例えば東京応化工業製：ＯＢＣ）のコーティング材１８をスピンコートによって塗布し、吐出口形成層２をコーティングした。
【００２０】
そして、図３（Ｆ）に示されるように、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド）やＫＯＨ（水酸化カリウム）等の強アルカリ性溶液を用いて異方性エッチングを行った。異方性エッチングは、基板裏面の不図示の熱酸化膜が除去された部位に対し、基板３を貫通するまで行った。その後、エッチング液がエッチングストップ層１１に到達させ、インク供給口４を形成した。
【００２１】
この後、図３（Ｇ）に示されるように、ＣＦ４を用いたドライエッチングを適用することにより、インク供給口４の表面に相当するエッチングストップ層１１を除去した。
【００２２】
次に、図３（Ｈ）に示すように、インク供給口４を形成する際に使用する溶液から吐出口形成層２を保護するためのコーティング材１８をキシレンで除去した。それから、インク流路６に相当する部位の樹脂層１６を、乳酸メチル（例えば林純薬工業製：ラックリーンＭＣ）に浸漬し、溶融させて樹脂層１６を除去し、インク流路６を形成した。
【００２３】
（実施例２）
図４を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と重複している部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。実施例１においては、突出部８の底面に密着向上層１４を配置する構成とした。実施例２では、密着向上層１４記録素子基板短手方向の幅をＷ０、突出部８記録素子基板短手方向の底面幅をＷ１、インク供給口４の基板３表面側開口の短手方向の幅をＷ２とした時に、Ｗ２＞Ｗ０＞Ｗ１となる構成とした。これにより、吐出口形成層２及び樹脂層１６の密着性が向上し、吐出口形成層２及び樹脂層１６の剥れを抑制できる形態とした。
【００２４】
（実施例３）
図５を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と重複している部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図５（Ｂ）は、図１における記録素子基板から説明のために吐出口形成層２及び樹脂層１６を取り除き、密着向上層１４を模式的に記した平面図である。実施例１では突出部８の底面の全てに密着向上層１４を配置する構成としたが、本実施例においては、突出部８の底面の一部に密着向上層１４を配置する構成とした。この形態においても実施例１と同様の効果を得る事ができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  記録素子基板
２  吐出口形成層
３  基板
４  インク供給口
５  インク吐出口
８  突出部
１１  エッチングストップ層
１３  加熱素子
１４  密着向上層
１６  樹脂層
１７  撥水層
１８  コーティング材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015112810.tif 000005
【図４】
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【図５】
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