(57)【要約】流体排出装置のノズル（１２）を形成する方法であって、ノズルは直通口部（１４）及びキャビティ部（１８）を有し、口部（１４）は基板（１０）の底面（１６）において形成され、口部の壁を不動態化した後に、ウェットエッチング処理が、口部（１４）から分岐する壁（３０）を備えたキャビティ部（１８）の部分（２８）を形成するために、基板の底面（１６）から適用される、ノズル形成方法において、ウェットエッチング処理は、底面（１６）に向かって分岐して、底面からエッチングされる部分（２８）と結合するキャビティ部（１８）の部分（２４）を形成するために、基板の上面（２２）からも適用される、ことを特徴とする。
2014512989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体排出装置のノズルを形成する方法であって、前記ノズルは直通口部及びキャビティ部を有し、前記口部は基板の底面において形成され、前記口部の壁を不動態化した後に、ウェットエッチング処理が、前記口部から分岐する壁を備えた前記キャビティ部の部分を形成するために、前記基板の前記底面から適用される、ノズル形成方法において、
ウェットエッチング処理は、前記底面に向かって分岐する前記キャビティ部の部分を形成するために、前記基板の上面からも適用され、前記底面からエッチングされる部分及び前記上面からエッチングされる部分は結合する、
ことを特徴とするノズル形成方法。
【請求項２】
前記基板は、前記基板の上側及び下側から同時にウェットエッチング処理を行うためにエッチング液につけられる、
請求項１に記載のノズル形成方法。
【請求項３】
前記基板の上面から延在する直通路の形で前記キャビティ部の上部分を形成するステップと、
エッチングマスク層により前記上部の壁を不動態化するステップと、
前記直通路の底端面を覆う前記エッチングマスク層の部分を除去するステップと、
前記基板の前記上面から前記ウェットエッチング処理を適用するステップと
を有する請求項１又は２に記載のノズル形成方法。
【請求項４】
前記口部の壁が不動態化されている場合に、エッチング処理は、前記基板により深く入る前記口部の伸長部を形成するために適用され、それにより、後の前記ウェットエッチング処理に必要とされる時間を制御する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のノズル形成方法。
【請求項５】
前記キャビティ部の前記上部分を形成する前記直通路の深さ及び前記口部の前記伸長部の深さは、前記伸長部が前記上部分から離されたままであるように制御される、
請求項３及び４に記載のノズル形成方法。
【請求項６】
前記口部は、前記基板の前記底面に溝をエッチングし、エッチングマスク層により前記溝の内壁を不動態化し、前記溝によって囲まれる前記基板の材料を除去することによって形成される、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のノズル形成方法。
【請求項７】
（ａ）前記基板の表面において溝を、該溝が前記口部の壁の所望の位置に位置付けられるように、形成するステップと、
（ｂ）前記溝をエッチング抵抗性材料により満たして、エッチングマスク層により前記溝の内壁を不動態化するステップと、
（ｃ）前記基板の前記表面上にエッチング抵抗性マスク層を適用するステップと、
（ｄ）前記エッチング抵抗性マスク層においてマスク開口を、該マスク開口の端が前記溝に配置された前記エッチング抵抗性材料の上に位置付けられるように、設けるステップと、
（ｅ）前記マスク開口を介して前記基板のドライエッチングを行い、結果として得られる口部が前記溝に配置された前記エッチング抵抗性材料によって位置付けられるようにするステップと
を有する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のノズル形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体排出装置のノズルを形成する方法であって、前記ノズルは直通口部及びキャビティ部を有し、前記口部は基板の底面において形成され、前記口部の壁を不動態化した後に、ウェットエッチング処理（ここで使用されるように、ウェットエッチング処理は、結晶基板の結晶面に沿った異方性エッチングとして定義される。）が、前記口部から分岐する壁を備えた前記キャビティ部の部分を形成するために、前記基板の前記底面から適用される、ノズル形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体排出装置（例えば、インクジェット装置）において、キャビティ部内のインクを伝わる圧力波が生成される。装置は、口部に向かってインク（又は流体排出装置から噴出される他の液体）内でそのような圧力発生させるよう構成され、それにより液滴が口部から排出される。
【０００３】
液滴が正しい方向（すなわち、基板の底面の法線）において排出されるために、口部に向かって収束する壁を備えたキャビティ部の部分が口部と正確に整列されることが重要である。
【０００４】
国際公開第２００９／１４７２３１号明細書（特許文献１）は、ウェットエッチング処理が単結晶基板の結晶面に沿って進み、それによりキャビティ壁が口部の内端から分岐する方法を開示する。これは、口部とのキャビティ部の自動位置合わせが達成されるという利点を有する。
【０００５】
基板の深さ方向（すなわち、基板の面に略垂直な方向）及び幅方向（すなわち、基板の面に略平行な方向）の両方においてエッチング処理は進む。頑健性のために、しばしば基板は比較的大きな厚みを有することが必要とされる。他方で、しばしば夫々のノズルは極めて小さな相互距離を有して基板に配置されることが必要とされ、それにより、高解像度のインクジェットプリンタが得られる。結果として、エッチング処理は、隣接するキャビティ（例えば、ノズル並びに／又は関連する通路及びキャビティ）がまとまって単一のキャビティとなることを防ぐように、深さ方向においてはむしろ高速に、しかしながら幅方向においてはむしろゆっくりと進むべきである。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１０／１６５０４８（Ａ１）号明細書（特許文献２）は、第１のステップで、キャビティの部分が口部の側からウェットエッチングによって形成され、第２のステップで、他のエッチング処理が反対の側から適用されて、口部から分岐する部分と結合するキャビティの直通大口径部分を形成する方法を開示する。この方法では、ノズルが形成される基板はノズル面にしかならず、該ノズル面は次いで、ノズルのキャビティ部と整列して該キャビティ部と連通するインクキャビティのより大きな部分を形成する他の装置本体へ接合される。
【０００７】
欧州特許出願公開第１１３８４９１号明細書（特許文献３）は、小口径開口のみを有するマスクが基板の底面側において形成され、より大きな開口を有するマスクが反対側に形成され、次いでウェットエッチング処理が基板の底面側から適用される方法を開示する。マスクが取り除かれる場合に、キャビティ部の収束壁は、それらが収束ノズル開口を形成する基板の底面側まで下がって延在するところのノズルが得られる。よって、ノズルは、明確な形状を持った口部を有さない。しかし、明確な口部は、安定した且つ再現可能な液滴発生を確保するために望ましい。
【０００８】
ここで、“直通口部（straight  mouth  portion）”が参照されることが知られる。そのような直通口部は、キャビティ部から口（一般的に、ここではノズルとも呼ばれる。）へ延在する管状の部分を意味するよう意図される。そのような管状の部分は、たとえ特定の管状の部分が真っ直ぐでない特徴を示すとしても、実質的に真っ直ぐであると見なされてよい。例えば、僅かに円錐形状の口部又は砂時計形状の口部は、用語“直通口部”に含まれるよう意図される。一般に、（直通）口部は、キャビティ部からノズルへ延在し且つキャビティ部と比較して比較的小さい断面積を有する明りょうな部分である。すなわち、（直通）口部はボトルネック状構造を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００９／１４７２３１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／１６５０４８（Ａ１）号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１１３８４９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、キャビティ部を形成するためのエッチング処理の制御性が改善されたノズル形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従って、上記の目的は、流体排出装置のノズルを形成する方法であって、前記ノズルは直通口部及びキャビティ部を有し、前記口部は基板の底面において形成され、前記口部の壁を不動態化した後に、ウェットエッチング処理が、前記口部から分岐する壁を備えた前記キャビティ部の部分を形成するために、前記基板の前記底面から適用される、ノズル形成方法において、
ウェットエッチング処理は、前記底面に向かって分岐する前記キャビティ部の部分を形成するために、前記基板の上面からも適用され、前記底面からエッチングされる部分及び前記上面からエッチングされる部分は結合する、
ことを特徴とするノズル形成方法によって達成される。
【００１２】
そのようなウェットエッチング処理は基板の上面及び底面の両方から進むので、ノズルのキャビティ部は、トップダウン方向において見られるように、分岐した上部と収束した下部を備えた構成において作られる。ノズルの口部から進むウェットエッチング処理は、この口部とキャビティ部の下部との間の完璧な整列を確かにする。キャビティ部の分岐した上部及び収束した下部が互いに結合される領域において、キャビティ部はその最大幅寸法及びその最大断面を有する。このことは、キャビティ部の下部（すなわち、口部に近いキャビティ部の部分）と口部とが当該方法によって本質的に整列されるので、一方ではキャビティ部の上部（すなわち、口部から離れたキャビティ部の部分）と他方では口部との間で起こり得るあらゆるずれが自動的に補償されるという利点を有する。口部の断面積と比較して比較的大きいキャビティ部の幅寸法を考慮して、残りの如何なるずれも結果として液滴発生に対して有意な悪影響を有さない。
【００１３】
更に、ウェットエッチング処理は基板の２つの側から同時に進んでよいので、エッチング時間は有意に削減される。このことは、生産力の向上を可能にするのみならず、口部の不動態化された壁の内端とキャビティ部の下部との間の変わり目におけるアンダーエッチングが回避又は制限されるという利点も有する。それにより、この変わり目では実質的に段差又は平坦域は起こらず、キャビティ部の斜めの壁は口部の壁と滑らかに隣接される。このことは、液滴発生工程を不安定しうる流体フローにおける起こり得る擾乱を回避する。更に、複数の口部及び関連するキャビティ部が形成されている場合に、夫々の口部の長さは他の口部の長さと略同じであり、よって、低減された長さのばらつき及び結果として夫々の口部について同様の噴出条件を得ることができる。
【００１４】
本発明は、幅方向におけるキャビティ部の成長が、比較的厚い構造体においてさえ、制御及び制限され得るという更なる利点を有する。このことは、高ノズル密度を有するロバストな装置の製造を可能にする。
【００１５】
本発明の望ましい実施形態は、従属請求項において示される。
【００１６】
基板の底面へとノズルの口部をエッチングし、次いで該口部の壁を不動態化することによって、この口部の長さは高い精度を有して制御可能であり、それにより、液滴排出特性は装置の全てのノズルにわたって一様である。続くエッチングステップにおいて、ノズルの口部を形成するチャネルが基板の中に延長されてよく、それにより、後のウェットエッチングステップに必要とされる時間は更に削減され得る。延長されたチャネルの深さを適切に選択することによって、エッチング時間は正確に制御され得る。そのような延長処理の間、口部の壁の不動態化は維持されることが知られる。
【００１７】
同様に、直通チャネルは最初に基板の上面において形成されてよく、このチャネルの壁は不動態化されてよく、次いでウェットエッチング処理がこのチャネルの内端から進むよう開始されてよい。この場合に、基板の上面において形成される直通チャネルの深さは、全体的なエッチング時間及び更にキャビティ部の形状を制御する他の手段を提供する。
【００１８】
流体排出装置のノズルを提供する上記の方法の特定の実施形態において、ノズルは口部及びキャビティ部を有し、前記ノズルは基板を通して延在し、前記口部の壁は溝として設けられ、それらの壁（溝）は図３（後で説明される。）に示されるように不動態化される。次いで、後に記載されるように、前記口部は適切なエッチング処理によって形成され、図４（後に記載される。）に示されるアセンブリが得られる。本発明の当該特定の実施形態は、そのようなエッチング処理を正確に実行する方法を提供する。しかし、当該特定の実施形態の追加の方法ステップは、そのようなノズル製造工程における使用に制限されず、高い精度を必要とする他のあらゆるエッチング処理にも使用されてよい。当該特定の実施形態に含まれる追加の方法ステップは、
（ａ）前記基板の表面において溝を、該溝が前記口部の壁の所望の位置に位置付けられるように、形成するステップと、
（ｂ）前記溝をエッチング抵抗性材料により満たすステップと、
（ｃ）前記基板の前記表面上にエッチング抵抗性マスク層を適用するステップと、
（ｄ）前記エッチング抵抗性マスク層においてマスク開口を、該マスク開口の端が前記溝に配置された前記エッチング抵抗性材料の上に位置付けられるように、設けるステップと、
（ｅ）前記マスク開口を介して前記基板のドライエッチングを行い、結果として得られる口部が前記溝に配置された前記エッチング抵抗性材料によって位置付けられるようにするステップと
を有する。
【００１９】
図３に示されるように、前記溝の壁を不動態化することは、前記基板の（底）面が不動態化されることをもたらしうる。このようにして設けられたマスク層を前記溝によって囲まれた領域においてのみ開くことは困難である。当該特定の実施形態は、前記溝の幅がそのような困難性を解消するよう採用されるとの見識に基づく。更なるマスク層は前記マスク層の上に設けられてよく、その更なるマスク層はマスク開口を設けられる。該マスク開口は、前記溝によって囲まれた領域よりも大きくてよいが、前記マスク開口の端は前記溝の上に配置されるべきである。次いで、場合により他のステップが先行して、ドライエッチング処理が、前記溝に配置されるエッチング抵抗性材料をマスクとして用いて行われる。よって、口部又は結果として得られる凹部（ここでは、延長部分とも呼ばれる。）は前記溝の中心周りに中心を置かれる。
【００２０】
当該特定の実施形態の方法ステップは、正確に整列される必要があるあらゆる凹部に用いられてよく、従って、それらの方法ステップの使用は、ここで記載されるように口部又は延長部分を設けることに制限されない点に留意されたい。
【００２１】
インクジェットプリントヘッドのノズルを形成するために、本発明に従う方法は、同じく前記溝の中心周りに中心を置かれる末広キャビティ部を形成するウェットエッチング処理によって続けられる。次いで、マスク層は、前記溝に配置されたエッチング抵抗性材料を含め除去され、その後に、シリコン基板が使用される場合には、該シリコン基板を保護する最終の酸化ステップが実行されてよい。
【００２２】
ここで、本発明の望ましい実施形態は、図面と合わせて説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に従う方法によって形成されるノズル構造体の透視図である。
【図２】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図３】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図４】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図５】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図６】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図７】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図８】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図９】本発明に従う方法の第１の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図１０】本発明に従う方法の第２の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図１１】本発明に従う方法の第２の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図１２】本発明に従う方法の第２の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図１３】本発明に従う方法の第２の実施形態の必須ステップを説明する基板の一部の断面図である。
【図１４】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図１５】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図１６】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図１７】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図１８】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図１９】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２０】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２１】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２２】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２３】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２４】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２５】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【図２６】本発明の実施形態における使用に適した基板でのノズル形成方法を図解的に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、基板１０の平行六面体部分（例えば、単結晶Ｓｉウェハの部分）を示す。その部分において、ノズル１２が形成されている。図１に示される基板１０の部分は、大きなモノリシック構造の流体排出装置（例えば、インクジェットプリントヘッド）の部分を形成し、その部分にはノズル１２の１又は２次元配列が形成されている。
【００２５】
ノズル１２は、基板１０の底面１６の中へ広がる円筒形口部１４と、流体（インク）が口部１４へ供給されるようにするキャビティ部１８とを有する。キャビティ部１８は、基板１０の上面２２から基板の内部へと延在する直通チャネルの形をした上部２０と、上部２０の底端から分岐した壁２６によって区切られた中央部２４と、口部１４へ向かって収束する壁３０によって区切られた下部２８とを有する。図示される例では、キャビティ部１８は正方断面を有し、それにより、中央部２４は角錐台として成形され、下部２８は逆ピラミッド型として成形され、そのピラミッドの頂点は円筒形口部１４に結合される。
【００２６】
図１に示された基板１０のブロックは、インクジェットプリントヘッドの他の構成部材（図示せず。）へ接合されるノズル面の部分を形成してよい。前記他の構成部材は、キャビティ部１８の上部２０と連通するインクチャンバー及び／又はフィードスルーを定義する。この場合に、前記他の構成部材は、インクチャンバーにおいて圧力波を発生させるアクチュエータを形成又は坦持してよい。この圧力波は、フィードスルーを通ってノズル１２のキャビティ部１８の中へ伝播する。インクチャンバー及びフィードスルーの音響並びにキャビティ部１８の下部２８の斜めの壁３０により、この圧力波は、インク液滴が口部１４から排出されることをもたらす。インク液滴が正確に基板１０の底面１６の法線方向において排出されるために、キャビティ部１８のピラミッド形状の下部２８が円筒形口部１４の中心軸と完璧に整列されることが重要である。
【００２７】
他の実施形態では、上記のインクチャンバー及び／又はフィードスルー並びに装置及びノズル１２の他の構成要素は、単一ウェハにおいて一体的に形成されてよい。この場合に、図１に示される上面２２はウェハの上面を形成せず、例えばインクチャンバーの底を形成する（図示せず。）。
【００２８】
ここで使用される用語“上”及び“下（又は底）”は、明りょうさのために使用されるのであって、本発明の適用範囲を制限するよう意図されない。よって、底面１６は、ノズルの口部１４が形成される基板の面として定義され、上面２２は、底面１６とは反対側の基板の面である。
【００２９】
ここで、図１に示される構成を有するノズル１２を形成する方法は、図２乃至９と合わせて説明される。
【００３０】
図２に示されるように、輪状の溝３２が、ＤＲＩＥ（深堀反応性イオンエッチング；Deep  Reactive  Ion  Etching）のような従来の方向エッチング技術及びフォトリソグラフィ・マスキング技術を用いて、基板１０の底面１６において形成される。溝３２の深さは、正確にエッチングパラメータ（特に、エッチング時間）を制御することによって、制御される。実際上、環状以外の他の形状も使用されてよく、特に、溝３２の形状は所望のノズル形状に対応すべきである。
【００３１】
次いで、図３に示されるように、溝３２の壁は、エッチングマスク／不動態化層３４（例えば、ＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４）を溝の内壁へ及び基板の底面１６へ適用することによって、不動態化される。図示される例では、エッチングマスク層３４は溝３２の全体を満たす。なお、溝３２の壁がエッチングマスク／不動態化層３４によって十分に覆われることを確かにすれば十分である。
【００３２】
図４に示されるように、異方性ドライエッチング処理（例えば、ＲＩＥ又はＤＲＩＥ）が、溝３２によって囲まれた基板１０の部分を除去してノズルの口部１４を形成するために適用される。ドライエッチング処理は、少なくとも、基板１０の中へエッチングされるチャネルの深さが溝３２の深さに対応するまで、続けられる。図示される例では、ドライエッチング処理は更に続けられ、それにより、口部１４の円筒形延長部３６が基板１０において形成される。
【００３３】
他のドライエッチング処理は、ノズルのキャビティ部の上部２０を形成するために、基板１０の上面２２から適用される。このステップは、口部１４及び延長部分３６を形成するステップの前若しくは後に又は該ステップと同時に実行されてよい。
【００３４】
次いで、図５に示されるように、上部２０の壁は、他のエッチングマスク層３８（例えば、ＳｉＯ２又Ｓｉ３Ｎ４）を適用することによって不動態化される。
【００３５】
更に図６に示されるように、上部２０の底を覆うエッチングマスク層３８の部分は、他のＲＩＥ又はＤＲＩＥエッチング処理において除去される。図７に表された任意の後ステップにおいて、エッチング処理は、側壁において不動態化層３８の下端を超えて上部２０の深さを増すように続けられる。
【００３６】
次いで、基板１０全体は、ウェットエッチング液（例えば、ＫＯＨ又はＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム；tetramethyl  ammonium  hydroxide））につけられ、それにより、図８に示されるように、ノズルのキャビティ部の中央部２４及び下部２８は、基板の反対側から同時にエッチングされる。
【００３７】
この例では、基板１０は、＜１００＞ウェハ（すなわち、結晶方位＜１００＞を有する結晶物質のウェハ）によって形成される。ウェットエッチング処理のエッチング速度は、結晶＜１１１＞方向において最も遅い。結果として、キャビティ部の中央部２４の壁２６は、上部２０の側壁上のエッチングマスク層３８の下端から分岐した＜１１１＞面によって形成され、下部２８の壁３０は、溝３２を満たしている不動態化層３４の最遠端から分岐した＜１１１＞面によって形成される。
【００３８】
エッチングマスク層３８の下端及びエッチングマスク層３４の上端に隣接する領域における基板材料はそれらのエッチングマスク層によって保護されるので、中央部２４の壁２６は上部２０の内壁に滑らかに隣接し、同様に、下部２８の壁３０は口部１４の周壁に滑らかに隣接する。エッチング処理は、口部１４から上方向に及び上部２０から下方向に成長するキャビティが中央部２４と下部２８との間の境界で結合するまで、続けられる。
【００３９】
ウェットエッチング処理がより長い時間期間続けられる場合に、基板材料も＜１１１＞面の法線方向においてゆっくりとエッチングされ、結果として、エッチングマスク層３８の下端及びエッチングマスク層３４の上端では一定量の所謂アンダーエッチングが起こる。しかし、上部２０の深さを（図６又は図７に示されるステップにおいて）適切に調整することによって、及び延長部３６の深さを調整することによって、ウェットエッチング処理に必要とされる時間は、余分のアンダーエッチングが防がれるように制御され得る。望ましくは、処理は、アンダーエッチングの量がエッチングマスク層３８及び３４の厚さに対応するように制御される。結果として、それらのエッチングマスク層が最終のステップにおいて取り除かれる場合に、ノズル１２の最終的な形状は図９に示されるものに対応する。すなわち、下部２８の壁３０は、実質的な段部又は不連続部を形成することなしに、口部１４の周壁に隣接する。
【００４０】
これは口部１４へ向かう流体のフローにおける擾乱の量を減らし、それにより、安定した且つ再現可能な液滴発生が達成される。更に、キャビティ部のピラミッド形状の下部２８は完璧に口部１４と整列されるので、液滴は正確に底面１６の法線方向において排出される。
【００４１】
更に、口部１４の長さは溝３２の深さによって定義されるので、基板において形成される全てのノズルの全ての口部は同じ深さを有し、それにより、液滴排出特性は全てのノズルについて一様である。実施形態において、酸化ケイ素層が設けられ、該酸化ケイ素層は、所望の口部深さと等しい厚さを有する。かかる実施形態では、溝のエッチングは、該エッチングが酸化ケイ素層と基板のシリコンとの接合部分で停止するように、実行されてよい。このようにして、口部の長さが酸化ケイ素層の厚さに対応し且つエッチングステップの持続時間が重要でなく比較的簡単で結果として有利である場合に、口部の明確な定義が得られる。
【００４２】
キャビティ部の下部２８が口部１４と整列される一方で、中央部２４は上部２０と整列される。よって、溝３２及びキャビティ部の上部２０を形成するために基板の上面２２及び底面１６をマスキングするステップにおいて僅かなずれが起こった場合に、該ずれは、中央部２４と下部２８との間の変わり目で（すなわち、キャビティ部の断面が最大である領域において）キャビティ部の形状の軽微な歪みしかもたらさない。この領域では、キャビティ部の理想的な形状からの如何なる逸脱も、流体フロー及び液滴排出特性に対して与える影響は最小である。
【００４３】
ＳＯＩウェハが口部１４の深さを定義する絶縁層を有して基板１０として使用されるが、溝３２がエッチングされるところの処理を制御することによって十分な精度を有して口部１４の深さが制御可能であることから、比較的安価な単結晶Ｓｉウェハが基板１０に使用されてよいことはここで記載される実施形態の利点である。
【００４４】
図１０乃至１３は、図２乃至９において使用されたのと同じ参照符号を有して、本発明に従う方法の第２の実施形態を説明する。図１０を参照して、基板１０は、底面１６に配置されている口部１４及び不動態化層３４を設けられる（例えば、図２乃至４において表されそれらに関連して記載されたように溝３２を用いて設けられるが、他の適切な方法が同様に用いられてよい。）。例えば、最初に、口部１４はＤＲＩＥ処理によってエッチングされてよく、その後、口部１４の壁は不動態化されてよい。
【００４５】
口部１４を設けられてその全ての壁を不動態化したならば、上部２０が、基板１０の上面２２における不動態化層３８のような適切な不動態化層を用いて適切にエッチングされる。更に、第１のウェットエッチング処理は、図１１に表されるように、エッチングが口部１４の不動態化された上壁に達するまで、上部２０から口部１４へ向かって行われる。基板１０の液晶構造により、三角形状のキャビティが口部１４の上壁と上部２０との間に設けられる。表されるように、ウェットエッチング前の上部２０の寸法、口部１４の寸法、及び上部２０と口部との間の距離は、望ましくは、ウェットエッチング後に口部１４の上壁での三角形状キャビティの直径が口部１４の直径よりも小さくなるように、選択される。
【００４６】
図１２及び図１３を参照して、口部１４の上壁を除去し、口部１４から上部２０へ向かって第２のウェットエッチングを行うことで、中央部２４及び下部２８を有するキャビティ部が得られる。
【００４７】
この第２の実施形態では、キャビティの比較的大きな開口がエッチングされることに起因して、第１のウェットエッチングステップの間、エッチング液の十分なフローが本来的に備わっており、一方、第１の実施形態では、エッチング液の適切なフローを強制することが必要とされる。更に、第２の実施形態では、大部分の基板材料は第１のウェットエッチングステップによって除去され、結果として、口部１４は、比較的短い期間しかウェットエッチングにさらされない。これはアンダーエッチングを防いで、口部１４の明確な長さを提供することができる。
【００４８】
図１４乃至２６は、図２乃至９に表された方法に従って実質的にキャビティと整列されたノズルを製造する方法の特定の実施形態を示す。以降、当該特定の実施形態についてより詳細に記載する。一方、図２乃至９に関連して記載された方法ステップと同様の如何なる方法も、図２乃至９に関する記載を参照することにより説明される。
【００４９】
図１４及び図１５は、基板１０において溝３２（図２も参照）を形成する方法を表し、溝３２はノズル口部１４の壁を定義する。特に、図１４は、ノズル口部１４の所望の位置及び形状に対応する位置及び形状で開口３２’を配置されたエッチング抵抗性マスク４０を表す。より詳細には、壁の位置は、ノズル口部１４の中心線（ノズル口部１４が延在する方向において延在する。）の位置を定義する。良好な排出特性のために、キャビティ部の末広部分（すなわち、下部２８。例えば、図８乃至９を参照。）の中心線は、ノズル口部１４の中心線と一致すべきである。
【００５０】
図１５は、当該技術でよく知られている適切なエッチング処理の後に得られる溝３１を表す。
【００５１】
図１６は、基板１０において設けられる上部２０を表す（図４及び関連する記載を参照）。上部２０は、例えば、適切なマスクを適用し、上部２０をエッチングし、マスクを除去することによって、設けられる。上部２０を設けるための適切なステップは、当該技術においてよく知られている。
【００５２】
図１７は、エッチング抵抗性材料３４（例えば、熱成長ＳｉＯ２又は他の何らかの適切な物質）を満たされた溝３２を示す。エッチング抵抗性材料３４は基板１０の底面にも設けられるが、これは本発明に必須ではない。エッチング抵抗性材料は、上部２０においてエッチング抵抗性層３８を形成する。
【００５３】
図１８は、エッチング抵抗性材料３４の上に設けられる更なるマスク層４２を示す。マスク開口が設けられ、該マスク開口の端は、溝３２におけるエッチング抵抗性材料３４にわたって位置付けられる。
【００５４】
図１９は、マスクとして更なるマスク層４２を用いて適切なエッチング処理によってエッチング抵抗性材料３４が部分的に除去されることを示す。この処理ステップによって、溝３２によって囲まれた基板１０の材料は露出される。溝３２におけるエッチング抵抗性材料３４も（部分的に）露出されてよい。溝３２の外側にある基板１０の材料は露出されるべきではない。
【００５５】
図２０は、マスクとして溝３２におけるエッチング抵抗性材料３４を用いて、ノズル口部１４及び延長部分３６が基板１０においてエッチングされることを示す。ノズル口部１４は、溝３２によって囲まれた体積に対応する点に留意されたい。
【００５６】
図２１乃至２５は、図２乃至９に示されそれらに関連して記載された方法に対応する、適切にキャビティを形成する方法ステップを示す。図２１で、エッチング抵抗材料層４４が延長部分３６及びノズル口部１４において設けられることが示される。例えば、熱成長ＳｉＯ２が用いられてよいが、他の如何なる適切な材料も同様に使用されてよい。
【００５７】
図２２で、エッチング抵抗性層３８は、当該技術でよく知られているような何らかの適切な方法を用いて（図７及び関連する記載を参照）、上部２０の底面から除去される。
【００５８】
適切なエッチング処理を用いて、エッチングは上部２０の底面から延長部分３６へ向かって行われる。図２３に表されるように、エッチング抵抗性材料層４４は残っており、それにより上部２０へと延在する。図２４に示されるように、エッチング抵抗性材料層４４は次いで、上部２０へ延在するエッチング抵抗性材料層４４の部分を含め、延長部分３６の壁から除去される。
【００５９】
図２５で、図８乃至９に関連して上述されたように、適切なエッチング処理が、壁２６を有する中央部２４及び壁３０を有する下部２８を備えたキャビティを提供するために、使用される。更に、幾らかのアンダーエッチングが溝３２におけるエッチング抵抗性材料３４に対して起こり得ることが示される。このアンダーエッチングは口部１４の中心線に対して対称であるから、アンダーエッチングは、結果として得られるインクジェット装置の如何なる機能上の問題も与えない。
【００６０】
図２６は、エッチング抵抗性材料３４、エッチング抵抗性マスク４０及びエッチング抵抗性層３８が除去されて、正確に整列された口部１４及びキャビティ部の末広部分２８を備える正確に配置されたノズルが得られることを示す。
【００６１】
ここで記載、開示及び説明されるように、インクジェットプリントヘッドの別個のノズルの間の液滴排出角度及び速度におけるばらつきは、プリントヘッドのノズルを製造するために本発明に従う方法を用いる場合に、有意に低減される。更に、本発明の詳細な実施形態がここで開示されているが、開示される実施形態は単に本発明の例であることが理解されるべきであり、本発明は様々な形態において具現され得る。従って、ここで開示される具体的な構造上及び機能上の詳細は、限定としてではなく、当業者が事実上何らかの適切に述べられた構造において本発明を様々に用いるための代表的な基礎として及び特許請求の範囲の基礎として解されるべきである。特に、別個の従属請求項において提示及び記載される特徴は組み合わせて適用されてよく、そのような請求項の如何なる有利な組み合わせもこのようにして開示される。
【００６２】
更に、ここで使用される用語及び表現は、限定するというよりむしろ、本発明の理解可能な記載を提供するよう意図される。ここで使用される用語“１つの（a又はan）”は、１又は１よりも多いと定義される。ここで使用される用語“複数（plurality）”は、２又は２よりも多いと定義される。ここで使用される用語“他（another）”は、少なくも第２又はそれ以上として定義される。ここで使用される用語“含む（including）”及び／又は“備える（having）”は、“有する（comprising）”（すなわち、オープン言語）と定義される。ここで使用される用語“結合される（coupled）”は、“接続される（connected）”と定義されるが、必ずしも直接的に接続されるわけではない。
【００６３】
このようにして本発明について記載してきたが、それが多くの方法において変形され得ることは明らかである。そのような変形は、本発明の精神及び適用範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者にとって明白なそのような全ての変形は、特許請求の範囲の技術的範囲内に含まれるよう意図される。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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