(57)【要約】      （修正有）【課題】内部にバリの存在しにくい貫通穴としての液体供給口を形成し、より単純な工程で液体供給口の形成を行うことができる基板加工方法を提供する。【解決手段】基板加工方法は、シリコン基板に対して、シリコン基板の第一の面１１ａからシリコン基板を貫通しない深さまで第一の穴１６を形成する工程と、第二の面１１ｂから第二の穴１７を形成して第一の穴１６と連通させることにより、シリコン基板に第一の穴１６および第二の穴１７からなる貫通穴を形成する工程と、を含む。基板加工方法は、第二の面１１ｂの平面視で第二の穴１７の内側に第一の穴１６の開口端の少なくとも一部が在る形状を有する貫通穴を形成する方法に関する。第二の穴１７を形成する工程は、ドライエッチングによって、第二の穴１７が第一の穴１６と連通した後、第一の穴１６と第二の穴１７の間に第一の穴１６の開口部よりも広い連通部分１９を形成することを含む。【選択図】図１
2015214120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に対して、前記シリコン基板の第一の面から前記シリコン基板を貫通しない深さまで第一の穴を形成する工程と、
前記第一の面の逆側の第二の面からドライエッチングで第二の穴を形成して前記第一の穴と連通させることにより、前記シリコン基板に前記第一の穴および第二の穴からなる貫通穴を形成する工程と、を含み、
前記貫通穴は、前記第二の面の平面視で前記第二の穴の内側に前記第一の穴の開口端の少なくとも一部が在る形状を有する、基板加工方法において、
前記第二の穴を形成する工程は、前記ドライエッチングによって、前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後、前記第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成することを含む基板加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板加工方法であって、
前記第二の穴を形成する工程は、前記第二の穴が前記第一の穴と連通する際にエッチング条件を初めのエッチング条件から変更することにより、前記第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成する基板加工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板加工方法であって、
前記第二の穴を形成する工程は、穴を形成するエッチングステップと該エッチングステップで形成された穴の側壁に保護膜を形成するコーティングステップとを交互に繰り返す方法を用いており、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後に前記コーティングステップと前記エッチングステップを順に実施することで、前記第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成しており、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後の前記エッチングステップのエッチング条件は、前記コーティングステップにて前記第一の穴の側壁に形成された保護膜を除去できない条件から、該保護膜を除去できる条件に変更されている基板加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板加工方法であって、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後の前記エッチングステップのエッチング条件は、前記初めのエッチング条件に対してエッチング時間を１０％以上長くし、その間プラテンパワーを５０Ｗから２００Ｗの範囲で印加することを含む基板加工方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の基板加工方法であって、
前記第二の穴を形成する工程は、穴を形成するエッチングと同時に該エッチングで形成された穴の側壁に保護膜が形成される方法を用いており、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通する際にエッチング条件を、初めのエッチング条件から前記側壁の方向へのエッチングを強くする条件に変更する基板加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板加工方法であって、
前記変更されたエッチング条件は、ガス圧力を５Ｐａ以下にすることを含む基板加工方法。
【請求項７】
シリコン基板に貫通穴である液体供給口を形成することを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記シリコン基板に対して、前記シリコン基板の第一の面から前記シリコン基板を貫通しない深さまで第一の穴を形成する工程と、
前記第一の面の逆側の第二の面からドライエッチングで第二の穴を形成して前記第一の穴と連通させることにより、前記シリコン基板に前記第一の穴および第二の穴からなる貫通穴を形成する工程と、を含み、
前記貫通穴は、前記第二の面の平面視で前記第二の穴の内側に前記第一の穴の開口端の少なくとも一部が在る形状を有する、液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記第二の穴を形成する工程は、前記ドライエッチングによって、前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後、前記第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第二の穴を形成する工程は、前記第二の穴が前記第一の穴と連通する際にエッチング条件を初めのエッチング条件から変更することにより、前記第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成する液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第二の穴を形成する工程は、穴を形成するエッチングステップと該エッチングステップで形成された穴の側壁に保護膜を形成するコーティングステップとを交互に繰り返す方法を用いており、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後に前記コーティングステップと前記エッチングステップを順に実施することで、前記第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成しており、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後の前記エッチングステップのエッチング条件は、前記コーティングステップにて前記第一の穴の側壁に形成された保護膜を除去できない条件から、該保護膜を除去できる条件に変更されている液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通した後の前記エッチングステップのエッチング条件は、前記初めのエッチング条件に対してエッチング時間を１０％以上長くし、その間プラテンパワーを５０Ｗから２００Ｗの範囲で印加することを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項７または８に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第二の穴を形成する工程は、穴を形成するエッチングと同時に該エッチングで形成された穴の側壁に保護膜が形成される方法を用いており、
前記第二の穴が前記第一の穴と連通する際にエッチング条件を、初めのエッチング条件から前記側壁の方向へのエッチングを強くする条件に変更する液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記変更されたエッチング条件は、ガス圧力を５Ｐａ以下にすることを含む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、シリコン基板に貫通穴を開ける基板加工方法に関する。特に、本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの基板として使用されるシリコン基板に液体供給口を形成することを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板に貫通穴を開ける基板加工方法として、ドライエッチングの一種である反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥ：Reactive Ion Etchingと称する。）を用いた方法が知られている。当該方法は、ウェットエッチングと違ってエッチングガスを使用するので、シリコン基板に垂直な貫通穴を形成することに適している。したがって、インクジェットヘッドに代表される液体吐出ヘッドの基板に、液体供給口として基板に垂直な貫通穴を形成する場合には、ＲＩＥを用いることが好ましい。ＲＩＥを用いてインクジェットヘッド用基板に液体供給口を形成する方法としては、特許文献１に開示された方法が挙げられる。
【０００３】
特許文献１によると、下記の工程１〜８によって、インクジェットヘッド用基板に液体供給口が形成されている。まず、相対する２つの面を有するシリコン基板を用意する(工程１)。続いて、シリコン基板の第一の面から複数の第一の穴をエッチングによって形成する（工程２）。第一の穴にフォトレジストを充填する（工程３）。その後、第一の面の上に、液体吐出口および液体流路を備えた流路構造部を形成する（工程４）。次に、シリコン基板の第二の面から第二の穴をエッチングによって形成して、該第二の穴を第一の穴内のフォトレジストに到達させる（工程５）。さらに、第二の面への酸素プラズマエッチングにより、第二の穴を通じて第一の穴内のフォトレジストの一部を除去することで、第一の穴の側壁の、第二の穴に続く端部を露出する（工程６）。次に、その露出した第一の穴の側壁の端部の形状を修正する（工程７）。最後に、第一の穴に充填されたフォトレジストを除去し（工程８）、液体供給口が完成する。
【０００４】
上記の工程２や工程５では、ＲＩＥと呼ばれるドライエッチングによって基板に穴が形成される。当該ドライエッチングでは、反応ガスを処理室内に導入してプラズマ化し、プラズマ化された反応ガスを用いて基板の処理面をエッチングすることで処理面に所定の形状の穴が形成される。具体的には、高周波電源を介して接続された上部電極と下部電極が処理室内にて対向配置され、下部電極に、例えば静電チャックにより基板が固定された状態で、上部電極に形成されている微小孔から下部電極と上部電極の間の空間へ反応ガスが供給される。反応ガスは上部電極と下部電極の間でプラズマ化され、プラズマ化された反応ガスによって基板のエッチングが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７８３７８８７号明細書（Figs.6-7参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように特許文献１には、先ず基板の第一の面から基板を貫通しない深さで第一の穴を形成し、その後、基板の第一の面とは逆側の第二の面から第二の穴を形成して第一の穴と連通させることで、液体供給口を形成する方法が開示されている。また、当該第二の穴の形成に関して、第一の穴の開口端の全部または一部が第二の穴の内側に在るような第二の穴を形成した場合、第一の穴の、第二の穴に続く開口縁部にエッチング残りが発生して、クラウンと呼ばれるバリが形成されることが開示されている。
ここで、図６の（ａ）から（ｆ）を参照して、上記のクラウンの発生メカニズムについて説明する。
図６（ａ）は基板１１の第一の面１１ａの一部の平面図であって、第二の穴１７に対して第一の穴１６の位置が異なる二つの場合［ｉ］，［ｉｉ］を示す。［ｉ］の場合は、第一の穴１６の開口端の全部が第二の穴１７の内側に在る形状の液体供給口、［ｉｉ］の場合は、第一の穴１６の開口端の一部が第二の穴１７の内側に在る形状の液体供給口を示している。さらに、図６の（ｂ）から（ｆ）に各場合［ｉ］，［ｉｉ］での液体供給口の製造過程を、図６（ａ）のＣ−Ｃ’断面図およびＤ−Ｄ’断面図を用いて時系列で示す。特に、図６（ｂ）は第一の穴１６と第二の穴１７が連通する直前の状態を示し、図６の（ｃ）から（ｅ）は、図６（ｂ）中のＥ部（一点鎖線の枠内部）の拡大図を示している。
図６（ａ）の［ｉ］，［ｉｉ］に示した液体供給口を形成する際、図６の（ｂ），（ｃ）に示すように、初めに基板１１の第一の面１１ａから第一の穴１６を形成し、その後、基板１１の第二の面１１ｂに対して矢印２０の方向にドライエッチングによって第二の穴１７を形成し、第一の穴１６と連通させる場合がある。この場合、第二の穴１７を基板１１に対して垂直に開けるために、基板のエッチングと、エッチングで形成された穴の側面保護とを繰り返してエッチングを行う方法、いわゆるボッシュプロセスが行われる。要するに、エッチングを数回に分け、毎回のエッチングの前に、コーティングガスを用いて穴１６，１７の内側面に保護膜を形成する工程を実施している。尚、このボッシュプロセスによると、図６の（ｃ）〜（ｅ）に示すように穴１６，１７の側壁１６ａ，１７ａの表面がスキャロップ形状と呼ばれる、凹凸状になることが知られている。なお、図６中の太線が保護膜を表している。
以上のようなボッシュプロセスを用いて第二の穴１７をエッチングしているとき、エッチング方向２０に存在する第二の穴１７の底部１７ｂ上の保護膜がエッチングされ、続いて底部１７ｂがエッチングされていく。このとき、第二の穴の側壁１７ａはエッチング方向２０と直交する方向を向いた面であって、なおかつ保護膜で覆われているので、エッチングされにくい。結果、第二の穴１７は穴の開口寸法を維持して形成されることとなる。
第二の穴１７が第一の穴１６に到達した後、図６の（ｄ），（ｅ）に示すように、両方の穴１６，１７を確実に連通させるために暫く第二の穴１７のエッチングが実施される。このエッチングの前には第二の穴１７内にコーティングガスが導入されるため、第二の穴１７の側壁１７ａだけでなく、第二の穴１７に連通した第一の穴１６の側壁１６ａにも保護膜が形成される。この状態で、矢印の方向２０のエッチングを行ったとき、エッチング方向２０に在る第二の穴１７の底部１７ｂ上の保護膜がエッチングされ、続いて底部１７ｂがエッチングされていくが、エッチング方向２０とは直交する方向に在る第一の穴１６の側壁１６ａはほとんどエッチングされない。この結果、第一の穴１６の側壁１６ａの、第二の穴１７に続く縁部にエッチング残りが発生し、図６（ｅ）に示すようなクラウン２１と呼ばれるバリが発生する。
なお、クラウンの発生は、上記のようにエッチング前にエッチング穴の側壁保護を行うボッシュプロセスにおいて顕著に起きるが、これはボッシュプロセスに限ったものではない。つまり、穴のエッチング時に発生する副生成物が穴の側壁に付着して保護膜として作用してしまう場合も、上記穴の側面保護を実施する場合と同様にクラウン発生の可能性がある。
【０００７】
上記のように液体供給口の内部にクラウンと呼ばれるバリが発生すると、特許文献１に述べられているように、次の問題を引き起こす。すなわち、バリが液体供給口における液流の妨げとなって吐出特性に影響を与える可能性が高くなる。さらに、当該バリが剥がれ落ち、異物として液体内に混入してしまうと、インクジェットヘッドで印刷される画像品位を良好に保つことが困難になる。
これらの問題を解決するため、特許文献１では、前述したような工程６，７の実施、すなわち、液体供給口の内部に発生したバリを加工することが提案されている。
しかしながら、当該提案では、工程６，７の実施に際し、バリの部分を除いて液体供給口の内部をレジスト等で保護する工程が必要になって工程が複雑化するため、インクジェットヘッドのコストアップを招いてしまう。
そこで本発明は、バリの発生を抑制しながら液体供給口を形成でき、なおかつ、より単純な工程で液体供給口の形成を行えるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、基板加工方法に係る。一態様による基板加工方法は、第一の面と、該第一の面の逆側の第二の面とを有するシリコン基板を用意する工程と、第一の面からシリコン基板を貫通しない深さまで第一の穴を形成する工程と、第二の面から第二の穴を形成して第一の穴と連通させることにより、シリコン基板に第一の穴および第二の穴からなる貫通穴を形成する工程と、を含む。そして、当該基板加工方法は、第二の面の平面視で第二の穴の内側に第一の穴の開口端の少なくとも一部が在る形状を有する貫通穴を形成する方法に関する。
上記の態様において、第二の穴を形成する工程は、前記ドライエッチングによって、第二の穴が第一の穴と連通した後、第一の穴と第二の穴の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成することを含む。
この方法によれば、ドライエッチングによって第一の穴と第二の穴の間に第一の穴の開口部よりも広い連通部分を形成することで、第二の穴に続く第一の穴の側壁の縁部が削り取られ、クラウンと呼ばれるバリは発生しなくなる。このため、液体の流れを阻害することもなく、また、バリが異物として剥がれ落ちることもなくなる。また、上記の連通部分を形成するドライエッチング中に、バリが発生する第一の穴の側壁の縁部が削り取られるので、従来技術よりも工程が単純となる。
なお、本発明は他の態様として、貫通穴を形成する方法を液体吐出ヘッド用基板の液体供給口の形成に適用する方法を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、貫通穴としての液体供給口の内部にクラウンと呼ばれるバリが発生することを抑制できるため、液体の流れが阻害されにくく、また、異物として剥がれ落ちることも抑制される。このため、より安定した吐出を実現することができ、より高精細で高品位の画像を得ることが可能となる。また、このような液体供給口を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１により製造される液体吐出ヘッドを説明するための斜視図である。
【図２】本発明の、クラウンをなくす原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１を説明するための概略工程図である。
【図４】本発明の実施例２を説明するための概略工程図である。
【図５】本発明の実施例３を説明するための概略工程図である。
【図６】液体供給口の形成におけるクラウンの発生原理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】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１（ａ）は本発明の液体吐出ヘッドの一構成例を示す斜視図である。
図１を参照すると、液体吐出ヘッド１０は、基板１１とオリフィスプレート１２で構成されている。オリフィスプレート１２（吐出口形成部材とも呼ばれる。）は、基板１１の第一の面１１ａに樹脂や金属等によって形成されている。オリフィスプレート１２には、インク等の液体を吐出する複数の吐出口１３が列状に形成され、かつ、一の吐出口１３に連通する流路１４が複数形成されている。基板１１としては例えばシリコンの基板が用いられる。
基板１１には、複数の流路１４に液体を一括供給する液体供給口１５が形成されている。液体供給口１５は、連続する第一の穴１６および第二の穴１７からなる貫通穴である。後で液体供給口１５の形成方法を説明するが、第一の穴１６は、基板１１の第一の面１１ａから第一の溝を第一の面１１ａとは逆側の第二の面１１ｂに向かって形成してなるものである。一方、第二の穴１７は、基板１１の第二の面１１ｂから第二の溝を第一の面１１ａに向かって形成してなるものである。第一の溝および第二の溝の内部が連通することで液体供給口１５が形成される。第一の穴１６は複数設けられ、各第一の穴１６は一つの第二の穴１７の底部１７ａを貫通している。また、各流路１４に対して２つの第一の穴１６が横並びで配置されている。
【００１２】
さらに、基板１１の第一の面１１ａには、インク等の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手段として、通電に応じ、液体に膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気熱変換素子が配設されている。該素子の上方の熱作用部（以下、ヒーターと呼ぶ。）１８がそれぞれの流路１４に面していて液体に熱エネルギーを作用させる。ヒーター１８は吐出口１３に対向配置されており、熱エネルギーによってヒーター１８上の液体が発泡することで、液体が吐出口１３から吐出される。電気熱変換素子に代えて、圧電素子を用いてもよい。
図１に示した液体吐出ヘッド構造の場合、吐出口１３を有する１つの流路１４内にヒーター１８が配置され、液体供給口１５の一部である第一の穴１６は、１つの流路１４の、ヒーター１８を挟んで左右両側部のそれぞれに接続されている。この構造は、吐出口１３から液体が吐出されると一の流路１４に２つの第一の穴１６から液体がリフィルされる。また、液体の吐出力が他の流路１４に影響しにくい構造でもある。
【００１３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線Ａ部の断面拡大図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面の模式図である。これらの図に示すように、液体供給口１５において、第二の穴１７に続く第一の穴１６の側壁１６ａの縁部が削り取られていて、第一の穴１６と第二の穴１７の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分（開口広がり部１９参照）を形成されている。言い換えれば、第二の穴１７に続く第一の穴１６の側壁１６ａの縁部には、従来技術の課題として挙げたクラウン２１（図６（ｄ）〜（ｆ）参照）が形成されておらず、その代わりに、開口広がり部１９が形成されている。本発明による液体供給口１５の内部には、バリのような液流の妨げが無いため、吐出特性に影響を与える可能性を低減できる。また、剥れ落ちたバリが液体に混入して吐出口１３から吐出されてしまう問題も無い。なお、図６（ａ）に示した第一の穴１６の開口端の全部が第二の穴１７の内側に在る形状の液体供給口１５を形成する際、最初に第二の穴１７を形成し、その後に第一の穴１６をエッチングで形成して、第二の穴１７と第一の穴１６を繋げる場合には、上記のクラウン２１は発生しない。したがって本願発明は、図６の（ｃ）〜（ｅ）に示したような、クラウン２１が発生してしまう工程を採らざるを得ない場合に有効な技術を提供するものである。
【００１４】
以下、上記のようにクラウン２１が発生する場合の対応として、図２（ａ）から（ｃ）に本願発明の基板加工方法による液体供給口の製造過程を示す。
図２（ａ）に示した工程では、矢印２０の方向のドライエッチングと、エッチング穴の側壁への保護膜の形成とを繰り返して第二の穴１７のエッチングが行われている。その後、図２（ｂ）に示すように、エッチングによって第二の穴１７が第一の穴１６に達する。第二の穴１７が第一の穴１６に連通した後も、両方の穴１６，１７の連通状態を確実なものとするために暫く第二の穴１７のエッチングが実施される。このエッチング前には第二の穴１７内にコーティングガスが導入される。このとき、第一の穴１６が第二の穴１７と連通状態であるため、図２（ｃ）に示すように第二の穴１７の側壁１７ａと底部１７ｂだけでなく第一の穴１６の側壁１６ａにも保護膜が形成される。本発明では、上記のように第二の穴１７が第一の穴１６と連通する際に、第二の穴１７のエッチング条件を、第二の穴１７の底部１７ｂ上の保護膜だけでなく、その底部１７ｂに続く第一の穴１６の側壁１６ａの端部を覆う保護膜も除去できるようなエッチング条件に変更する。この変更したエッチング条件によって矢印２０の方向のエッチングを実施することにより、図２（ｄ）に示すように、第二の穴１７の底部１７ｂに続く第一の穴１６の側壁１６ａの端部を覆う保護膜が除去される。そして図２（ｄ）の状態で第二の穴１７の底部１７ｂがエッチングされると、図２の（ｆ）に示すように第一の穴１６と第二の穴１７の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分（開口広がり部１９参照）が形成される。なお、図２中の太線が保護膜を表している。
以上のように本発明では、第二の穴１７が第一の穴１６に連通する際に第二の穴１７のエッチング条件を穴の側壁上の保護膜も除去できるようなエッチング条件に変更することにより、第二の穴１７に続く第一の穴１６の側壁１６ａの縁部がエッチングで削り取られ、第一の穴１６の、第二の穴１７との連通部分に開口広がり部１９を形成することができる。すなわち、図６に示したクラウン２１を無くすことが可能となる。なお、本明細書でいう「第二の穴１７が第一の穴１６と連通する際」とは、第二の穴１７が第一の穴１６に連通する直前、あるいは、連通後のいずれかを意味する。
【００１５】
さらに、上記のように変更する具体的なエッチング条件について、ボッシュプロセスの場合と、ノンボッシュプロセスの場合に分けて説明する。なお、「ボッシュプロセス」とは、基板のエッチングと、エッチングで形成された穴の側面保護（コーティング）とを繰り返してエッチングを行う方法をいう。また、「ノンボッシュプロセス」とは、エッチングと同時にエッチング穴の側面保護（コーティング）を行う方法をいう。
「ボッシュプロセスの場合」
ボッシュプロセスの場合、エッチングに使用するガスとして例えばＳＦ６ガスを用いることができ、コーティングガスとして例えばＣ４Ｆ８ガスを用いることができる。本発明において、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）装置を用いたドライエッチングにより穴を形成することが好ましいが、他の方式のプラズマソースを備えたドライエッチング装置を用いても構わない。例えば、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）装置、ＮＬＤ（磁気中性線放電）プラズマ装置を用いることもできる。
ここで、第二の穴１７が第一の穴１６と連通する直前までのエッチングの条件としては、エッチングステップ、コーティングステップを共に、ガス圧力を０．１Ｐａから５０Ｐａ、ガス流量を５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲で制御する。なおかつ、エッチングステップの時間を５秒から２０秒の範囲で、コーティングステップの時間を１秒から１０秒の間で制御する。こうした制御を実施することにより垂直性の高いエッチングが可能となる。尚、第一の穴１７の形成に関しては、レーザー加工技術、異方性ウェットエッチング技術、ドライエッチングのいずれかを用いて形成することができるが、加工精度の観点からドライエッチングを用いることが好ましい。なお、ガス流量1sccmは1.68875×10-3Pa m3/sである。
その後、第二の穴１７が第一の穴１６と連通する際に、第二の穴１７の底部１７ｂ上の保護膜だけでなく、その底部１７ｂに続く第一の穴１６の側壁１６ａの端部を覆う保護膜も除去できるステップをエッチングステップ中に導入する（図２(ｄ)参照）。具体的なパラメータとしては、時間およびプラテンパワーを調整することが挙げられる。例えば、エッチング時間を上記垂直性の高いエッチング条件に対して１０％以上長くし、その間プラテンパワーを５０Ｗから２００Ｗの範囲で印加する。プラテンパワーを印加することでイオンを被エッチング物である基板１１に引き付けることができるため、上記のように第一の穴１６の側壁１６ａを覆う保護膜を積極的に除去することが可能となる。その結果、第一の穴１６と第二の穴１７の連通部分にて第一の穴１６の開口部が広がった形状が形成される（図１および図２に示す開口広がり部１９参照）。ただし、本発明はエッチングステップの時間およびプラテンパワーだけでなく、ガス圧、ガス流量、コイルパワー、などで所望のエッチングを実施することも可能であり、また、図２（ｃ）に示したコーティングステップの条件を変更して、穴１６，１７の側壁上の保護膜を薄くしておくことで開口広がり部１９を形成することも可能である。なお、ここでいう「プラテンパワー」とは、エッチング処理室内に対向配置され、かつ、高周波電源を介して接続された上部電極と下部電極の間に印加される高周波のパワーをいう。
【００１６】
「ノンボッシュプロセスの場合」
さらに、ノンボッシュプロセスの場合に関して、第二の穴１７が第一の穴１６に連通する際に変更する具体的なエッチング条件を説明する。
ノンボッシュプロセスの場合、使用するガスとしてＳＦ６ガスとＯ２ガスを用いることができる。ノンボッシュプロセスでは、エッチングとコーティングを交互に繰り返さず、エッチング中の副生成物をエッチング穴の側壁に付着させながらエッチングを行うため、ボッシュプロセスよりも垂直性は劣るが、ほぼ垂直なエッチングが可能となる。ガス圧力としては０．１Ｐａから５０Ｐａ、ガス流量を５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲で制御することによりエッチングが可能となる。
その後、第二の穴１７が第一の穴１６に連通する直前に、穴１６，１７の側壁方向へのエッチング力を強くする条件に変更する。具体的には、最大５０Ｐａのガス圧力を５Ｐａ以下の低真空に変更することで、エッチングに寄与するガスをより散乱させて穴１６，１７の側壁方向へのエッチングを増やす。これにより、第一の穴１６の側壁へのエッチング力と、第二の穴１７の底部に対するエッチング力とが、第二の穴１７の底部に続く第一の穴１６の側壁１６ａの縁部に作用しあって、クラウン２１の発生を抑制することができる。ただし、本発明はガス圧力だけでなく、ガス流量、コイルパワー、プラテンパワーの条件を変更することで実施することも可能である。
なお、上記ボッシュプロセスおよびノンボッシュプロセスにおいて、第二の穴１７を形成する過程で第二の穴１７が第一の穴１６に連通する際にエッチング条件を変更した理由は、第二の穴１７を形成するエッチング条件を最初から、開口広がり部１９が形成されるような条件とすると、第二の穴１７の開口自体の形状が崩れる可能性が高いからである。したがって、開口広がり部１９が形成されるような条件への変更は第二の穴１７の形成途中から行うのが望ましい。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１による、液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。図３の（ａ）〜（ｇ）に当該液体吐出ヘッドの製造工程を示す。
まず、図３(ａ)に示すように、液体吐出エネルギー発生素子を含むヒーター１８およびそれを駆動するための配線（不図示）が形成された液体吐出ヘッド用基板１１を用意した。基板１１は、インゴットの引き出し方位が＜100＞のシリコン単結晶基板である。当該シリコン基板の片面（第一の面１１ａ）の上にヒーター１８および配線を形成し、その後、中間層２２となるＨＩＭＡＬ（日立化成社製）を、フォトリソグラフィプロセスによってパターニングした。中間層２２は、液体吐出ヘッド１０において基板１１とオリフィスプレート１２の間に配置され、両者の密着性を向上させるものである。
続いて、図３（ｂ）に示すように、基板１１の第一の面１１ａ側にエッチングマスク２３をパターニングし、第一の穴１６をドライエッチングにて形成した。エッチングマスク２３として、ノボラック系のポジ型レジストを用い、１０μｍの膜厚で形成し、フォトリソグラフィーによってパターニングした。
第一の穴１６の深さとしては、基板１１を貫通しない範囲であればよいが、インクジェットヘッドの設計した吐出性能に応えるために２００μｍの深さで加工した。
図３（ｃ）に示すように、第一の面１１ａ側にエッチングストップ層２４を形成した。エッチングストップ層２４の形成は、後の工程で第二の穴１７をエッチングした際に第一の穴１６の形状が崩れないようにする為である。また、この工程では、第一の穴１６が開いた状態で、エッチングストップ層２４を形成する必要がある。したがって、エッチングストップ層２４の形成時は液状の材料でスピン成膜を行えない。そのため、エッチングストップ層２４の材料としては、通常半導体工程でダイシングテープもしくはバックグラインドテープとして使用されるテープを流用した。テープ材としては、第一の穴１６に対してテンティング性が良好で、かつドライエッチングのストップ層として使用可能であり、エッチング後に剥離可能な材料を選定する必要がある。本実施例においては、イクロステープ（三井化学製）を用いた。
【００１８】
次いで、図３（ｄ）に示すように、第二の面１１ｂ側にエッチングマスク２５をパターニングし、ボッシュプロセスを用いて、第二の穴１７を、第一の穴１６と連通する直前まで形成した。その際のエッチング条件としては、エッチングステップにＳＦ６ガス、コーティングステップにＣ４Ｆ８ガスを使用し、ガス圧力１０Ｐａ、ガス流量を５００ｓｃｃｍとした。エッチング時間を１０秒、コーティング時間を５秒とし、エッチング時間のうち５秒間をプラテンパワー１００Ｗ印加した。
その後、第二の穴１７が第一の穴１６と連通する際にエッチング条件を変更して第二の穴１７を形成することにより、第二の穴１７に続く第一の穴１６の側壁１６ａの縁部を削り取って、第一の穴１６と第二の穴１７の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分（開口広がり部１９参照）を形成した（図３（ｅ））。この時のエッチング条件としては、ガス種、ガス圧、ガス流量、コーティング時間は変更せず、エッチングステップ時間を２０秒にし、その間の１０秒間プラテンパワーを１５０Ｗにして印加した。これにより、前述したように、ボッシュプロセスにおいて、コーティングステップにより形成される保護膜よりもエッチングする量が多くなって、開口広がり部１９が形成された。なお、上記した変更前および変更後のエッチング条件は、液体供給口の設計寸法に基づき、エッチング時間とエッチング深さの相関を試作および実験等によって選定した上で決定すればよい。
【００１９】
続いて、図３（ｆ）に示すように、テープであるエッチングストップ層２４を基板１１の第一の面１１ａ側から剥離し、その後、基板１１の両面側からエッチングマスク２３，２５を剥離した。エッチングストップ層２４に使われたテープの剥離方法に関しては、ＵＶ照射によって剥離を行う方法もあれば、加熱によって剥離を行う方法もある。本実施例では、５０℃で被剥離対象を加熱しながら剥離した。エッチングマスク２３，２５の剥離では、エッチングマスクがポジレジストであるため、一般的なレジスト剥離液（１１１２Ａ；商品名、ロームアンドハース電子材料製）を用いて剥離を実施した。以上の方法により、液体吐出ヘッド用基板を形成した。
その後、図３（ｇ）に示すように、吐出口１３および流路１４が形成されたオリフィスプレート１２を基板１１の第一の面１１ａ上に設けて、液体吐出ヘッドを得た。
【００２０】
なお、第一の穴１６と第二の穴１７とが繋がった基板１１の上にオリフィスプレート１２を形成する方法としては、支持体上に感光性樹脂からなるオリフィスプレート１２を形成した後、支持体から剥離し、基板１１の第一の面１１側に接着させた（不図示）。
支持体としては、フィルム、ガラスやシリコンウェハが挙げられるが、後で剥離することを考えるとフィルムが望ましい。例えば、フィルムとしては、ポリエチレンテレフタラート（以下ＰＥＴと称する）フィルムや、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルムなどが挙げられる。また、剥離しやすくするために離型処理を施していてもよい。
オリフィスプレート１２の形成方法としては、支持体上に流路１４の型として第一の感光性樹脂をパターニングした後、該第一の感光性樹脂を覆うように第二の感光性樹脂を成膜する。そして、該第二の感光性樹脂に、吐出口１３となる穴を第一の感光性樹脂に達するように形成する。その後、当該穴を通して第一の感光性樹脂を有機溶剤により除去することで、流路１４を形成した。
第一の感光性樹脂の形成方法としては、スピンコート法を用いた。その他にもスリットコート法などによる塗布やラミネート法やプレス法などによる転写法が挙げられる。第一の感光性樹脂の厚さとしては２０μｍの厚さで形成し、有機溶剤に溶解するエポキシ樹脂を使用した。他にもアクリル樹脂やウレタン樹脂などの樹脂であればよい。
【００２１】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２による、液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。図４（ａ）に、当該液体吐出ヘッド用基板の平面図を示す。図４の（ｂ）〜（ｅ）には、図４（ａ）のＦ−Ｆ’断面図[ｉ]と、Ｇ−Ｇ’断面図[ｉｉ]とを用いて、実施例２の液体吐出ヘッド用基板の製造プロセスを時系列で示している。
実施例１の方法とは異なる点として、ヒーター１８が配置されていない基板１１の面を第一の面１１ａとし、ヒーター１８が配置された基板１１の面を第二の面１１ａとしている点であり、先ず、第一の面１１ａから第一の穴１６のエッチングを実施し（図４（ｃ））、その後、第二の面１１ｂ側から第二の穴１７のエッチングを実施している（図４（ｄ））。つまり、基板１１の第一の面１１ａおよび第二の面１１ｂが実施例１（図３）とは逆である。
前述した実施例１においては第二の穴１７が第一の穴１６と連通した後も、第二の穴１７のエッチングをある程度続けている(図３（ｅ）参照)。その場合、第二の穴１７をエッチングするガスが少なからず第一の穴１６内に進入してしまって、第一の穴１６の加工精度が落ちるため、第二の穴１７の加工精度の方が良好になる可能性が高い。
一方、本実施例２の場合、ヒーター１８が配置されていない側の基板面から第一の穴１６を形成し、その後、当該基板面とは反対側の面から第二の穴１７をエッチングするため、ヒーター１８が配置された面に繋がる第二の穴１７の開口寸法精度が上がるというメリットがある。オリフィスプレート１２の流路１４に直接連通する穴の形状が流抵抗および液体吐出性能に影響するため、第二の穴１７の開口寸法精度の向上はメリットが大きい。
【００２２】
なお、実施例２の液体吐出ヘッドでは、図４の（ａ），（ｅ）に示すように、略長方形の基板１１の第二の面１１ｂに、開口が略長方形の第二の穴１７が形成されている。第二の面１１ａにおける第二の穴１７の開口縁の近傍には、基板１１の長手方向に沿って複数のヒーター１８が配列されている。また、基板１１の第一の面１１ａには、２つの第一の穴１６が、第二の穴１７の、基板１１の長手方向両端部と通ずるように形成されている。第二の穴１７と２つの第一の穴１６とによって液体供給口１５が構成されている。さらに、第二の面１１ｂの上に、オリフィスプレート１２が接合されている。オリフィスプレート１２には、第二の穴１７と連通し、各々のヒーター１８が配置された複数の流路１４と、各流路１４に連通し、各ヒーター１８の上方に位置する吐出口１３とが形成されている。
【００２３】
図４（ｅ）に示す液体供給口１５の形状においては、基板１１の第一の面１１ａおよび第二の面１１ｂに対して穴をエッチングする順番が面１１ａ，１１ｂのどちらが先でもクラウン２１は発生する。図４（ｅ）に示す液体供給口１５の形状の場合、連続した２つの穴１６，１７のうちのどちらの穴から最初に形成するとしても、基板１１の平面視で一方の穴の開口端の一部が他方の穴の内側に在るからである。
本実施例２では、前述したメリットが有る、ヒーター１８が配置されていない基板面から先にエッチングを行う例を示すが、図４（ｅ）に示される第二の穴１６を最初に形成し、その後第一の穴１７を形成してもよい。
【００２４】
以下、実施例２による液体吐出ヘッドの製造方法を具体的に説明する。
まず、図４（ｂ）に示すように、液体吐出エネルギー発生素子を含むヒーター１８およびそれを駆動するための配線（不図示）が形成された液体吐出ヘッド用基板１１を用意した。基板１１は、インゴットの引き出し方位が＜100＞のシリコン単結晶基板である。当該シリコン基板の片面（第二の面１１ｂ）の上にヒーター１８および配線を形成し、その後、中間層２２となるＨＩＭＡＬ（日立化成社製）を、フォトリソグラフィプロセスによってパターニングした。中間層２２は、液体吐出ヘッド１０において基板１１とオリフィスプレート１２の間に配置され、両者の密着性を向上させるものである。
続いて、図４（ｃ）に示すように、第一の穴１６を形成するためのエッチングマスク２６を基板１１の第一の面１１ａ側にパターニングし、第一の穴１６を形成した。その際に、図４（ｃ）の［ｉｉ］に示すように、平面視が長方形の基板１１の長手方向に第一の穴１６が２つ並べて形成されるようなパターンでエッチングマスク２６を形成した。エッチングマスク２６としては、実施例１と同様にノボラック系のポジ型レジストを用いた。
エッチングマスク２６を除去した後、図４（ｄ）に示すように、第一の穴１６が形成された第一の面１１ａに、エッチングストップ層となるテープ２７をテンティングする。それから、ヒーター１８が形成された第二の面１１ｂ側にエッチングマスク２８を形成し、第二の穴１７を形成した。その際に、第一の穴１６の開口端の一部は第二の穴１６の内側に在るため、この部分がクラウン状態にならないように、本発明を実施することで、開口広がり部１９を形成した。第二の穴１７を形成する方法として、ノンボッシュプロセスを実施した。使用するガスとしてＳＦ６ガスとＯ２ガスを使用し、ガス圧力を１０Ｐａ、ガス流量を５００ｓｃｃｍとした。このようなエッチング条件で第二の穴１７を形成した後、第二の穴１７が第一の穴１６に連通する直前に、ガス圧力を１Ｐａに変更し、ガス圧力以外の条件は変更せずにエッチングした。これによって開口広がり部１９が形成された。
その後、テープ２７およびエッチングマスク２８を基板１１から除去し、図４（ｅ）で示すように、基板１１の第二の面１１ａの上にオリフィスプレート１２を形成し、液体吐出ヘッドを得た。
【００２５】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３による、液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。図５（ａ）に、当該液体吐出ヘッド用基板の平面図を示す。図５の（ｂ），（ｃ）には、図５（ａ）のＨ−Ｈ’断面図を用いて、実施例３の液体吐出ヘッド用基板の製造プロセスを時系列で示している。
実施例３では、図５（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、ヒーター１８が形成された基板１１の面と第一の面１１ａとし、第一の面１１ａから初めに第一の穴１６をエッチングする。しかし、第一の穴１６の全部ではなく一部分が第二の穴１７と繋がった形状の液体供給口１５である点が実施例１および実施例２とは異なる。
図５（ａ）に示すような液体供給口１５の形状においても、図５（ｃ）に示すように、第二の穴１７のエッチングステップで第二の穴１７に続く第一の穴１６の側壁１６ａの縁部を削り取って、第一の穴１６と第二の穴１７の間に前記第一の穴の開口部よりも広い連通部分（開口広がり部１９参照）を形成することにより、本願発明の効果が得られる。
第一の穴１６の形成後、開口広がり部１９が形成されるように第二の穴１７を形成するときのエッチング条件としては、実施例１の第二の穴１７をエッチングする条件からガス種、ガス圧、ガス流量、およびエッチング時間は変更せず、コーティングステップ時間を５秒から２秒に変更してエッチングを実施した。これは、前述したボッシュプロセスにおいて、穴１６，１７の側壁上の保護膜を薄くしたうえで、エッチングすることが可能となって、上記のように開口部を広げた形状（開口広がり部１９）が形成される。
なお、図５の（ａ），（ｃ）に示される第二の穴１７を最初に形成し、その後第二の穴１６を形成する場合にも本願発明の技術は有効である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  液体吐出ヘッド
１１  基板
１１ａ  第一の面
１１ｂ  第二の面
１５  液体供給口
１６  第一の穴
１６ａ  第一の穴の側壁
１７  第二の穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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