(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面及び前記第１の面の反対側の第２の面を有するシリコン基板に、該シリコン基板を貫通する供給路であって該供給路の相対する辺の間を接続する梁を内部に有する供給路を形成する、シリコン基板の加工方法であって、
前記第２の面における前記供給路の形成されるべき領域を、前記梁ごとにその梁の形成位置に対応する第１領域と、前記第１領域の両側で該第１領域に隣接する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域のいずれでもない第３領域と、に区分して、前記第２領域及び前記第３領域に対して前記シリコン基板を貫通しない複数の未貫通孔を前記第２の面から所定の深さで形成する未貫通孔形成工程と、
前記複数の未貫通孔が形成された前記シリコン基板に対して前記第２の面から異方性エッチングを行って、前記供給路及び該供給路内に前記梁を形成するエッチング工程と、
を有し、
前記未貫通孔形成工程において、前記複数の未貫通孔の各未貫通孔の間隔及び深さの少なくとも一方を前記第２領域と前記第３領域とで異ならせる、シリコン基板の加工方法。
【請求項２】
前記梁の断面形状における前記第１の面に最も近い頂点の位置が、前記第１の面の面位置よりも前記第２の面の方向に向かって引き込まれた位置であるように前記梁を形成する、請求項１に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項３】
前記未貫通孔形成工程において、前記第２領域における前記未貫通孔の間隔を前記第３領域における前記未貫通孔の間隔よりも狭くする、請求項１または２に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項４】
前記未貫通孔形成工程において、前記第２領域における前記未貫通孔の深さを前記第３領域における前記未貫通孔の深さよりも深くする、請求項１または２に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項５】
前記供給路が形成されるべき位置に対応する前記第１の面の領域において前記シリコン基板に形成された犠牲層を前記エッチング工程において除去する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項６】
前記シリコン基板には、前記供給路の形成されるべき領域を除いて前記第２の面に酸化膜が形成されており、前記エッチング工程において前記酸化膜をエッチングマスクとして使用する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項７】
前記シリコン基板には、前記第２領域及び前記第３領域を除いて前記第２の面に酸化膜が形成されており、前記エッチング工程において前記酸化膜をエッチングマスクとして使用する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項８】
前記供給路の中に少なくとも２つの梁を形成し、少なくとも１つの梁は、前記供給路内の他の梁と比べて、大きさ及び形状の少なくとも一方が異なる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項９】
前記第１の面に複数のエネルギー発生素子が形成された前記シリコン基板に対して請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシリコン基板の加工方法を適用して液体吐出ヘッド用基板を形成する、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、シリコン基板の加工方法と、この加工方法を用いた液体吐出ヘッド用基板の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、吐出口から液体を吐出して例えば記録媒体などの対象物に着弾させることで、対象物上に例えば画像の記録を行うものである。液体吐出ヘッドの一例として、インクを紙等の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が挙げられる。液体吐出ヘッドは、一般的に、吐出口形成部材に設けれて液体が吐出される複数の吐出口と、各吐出口に連通する流路と、流路内の液体に吐出エネルギーを付与するエネルギー発生素子が少なくとも備えた基板（液体吐出ヘッド用基板と呼ぶ）と、を有する。吐出口形成部材は、吐出口形成部材と基板表面との間に流路が形成されるように、基板上に設けられる。また基板には、流路に対して液体を供給するための供給路が、基板を貫通するように設けられている。一般的に液体吐出ヘッド用基板には、シリコンで形成されたシリコン基板が用いられる。
【０００３】
液体吐出ヘッド用基板は、吐出口形成部材を支える部材であり、信頼性の観点から高い強度が求められる。基板の機械的強度を向上させる手法の一つとして、供給路内に梁を形成する手法がある。例えば特許文献１には、供給路の相対する長辺間をつなぐように形成された梁を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法が提案されている。特許文献１に記載された方法での梁形成では、まず、シリコン基板の一方の表面側に、アルカリ溶液によって等方的にエッチングされる犠牲層を形成し、次に、シリコン基板の他方の表面側にエッチングマスク層を形成する。その後、シリコン基板をアルカリ溶液によって異方性エッチングすることで、梁が供給路内に形成される。
【０００４】
また、液体吐出ヘッドに用いられる基板を高い生産効率で安定的に製造する方法として、特許文献２に提案された方法がある。特許文献２に記載の方法では、供給路形成に関しては、例えばレーザー加工による未貫通孔をシリコン基板に形成した後に、異方性エッチングを実施することで供給路を形成することが特徴となっている。具体的には、まず、シリコン基板の一方の表面において、供給路を形成する部分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。次いで、吐出口列の配列方向に沿った未貫通孔の列を開口部内に少なくとも２列配置する。その後、開口部に対して結晶異方性エッチングを行うことで、供給路が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４２９７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６９０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法は、基板の強度の向上のために供給路内に梁を形成するものである。梁の寸法は、アルカリ溶液によるエッチング時間、シリコン基板の一方の表面に形成される犠牲層の材質・パターン形状、シリコン基板の他方の表面に形成されるエッチングマスク層の材質・パターン形状等を変えることで制御される。このため、特許文献１に記載の方法では、梁の形成のために犠牲層形成、エッチングマスク層形成、異方性エッチングといった複数の工程を必要とし、さらに梁寸法の制御のためにはこれらの工程を精密に制御する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、内部に梁を有する供給路をシリコン基板に形成する加工方法であって、簡便な方法で梁の寸法を制御可能な加工方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、供給路内に梁を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、簡便な方法で梁の寸法を制御可能な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】
本発明のシリコン基板の加工方法は、第１の面及びこの第１の面と反対側の第２の面を有するシリコン基板に、このシリコン基板を貫通する供給路であってこの供給路の相対する辺の間を接続する梁を内部に有する供給路を形成する、シリコン基板の加工方法であって、第２の面における供給路の形成されるべき領域を、梁ごとにその梁の形成位置に対応する第１領域と、第１領域の両側でこの第１領域に隣接する第２領域と、第１領域及び第２領域のいずれでもない第３領域と、に区分して、第２領域及び第３領域に対してシリコン基板を貫通しない複数の未貫通孔を第２の面からの形成する未貫通孔形成工程と、複数の未貫通孔が形成されたシリコン基板に対して第２の面から異方性エッチングを行って供給路を形成すると同時に供給路内に梁を形成するエッチング工程と、を有し、未貫通孔形成工程において、複数の未貫通孔の各未貫通孔の間隔及び深さの少なくとも一方を第２領域と第３領域とで異ならせる。
【０００９】
本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、第２の面に複数のエネルギー発生素子が形成されたシリコン基板に対して上記の本発明のシリコン基板の加工方法を適用して液体吐出ヘッド用基板を形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、未貫通孔の配置の間隔あるいは深さの設定という簡便な方法で、寸法制御可能な梁を供給路内に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体吐出ヘッドを示す一部破断模式斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態１におけるシリコン基板の第２の面の平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１における供給路及び梁の形成過程を説明する断面図である。
【図４】（ａ）は実施形態１において形成された供給路及び梁を示す断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）の一点鎖線の領域の拡大図であり、（ｃ）は図４（ａ）に対応するシリコン基板の第２の面の平面図である。
【図５】実施形態２における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図６】実施形態３における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態４における未貫通孔の配置を示す、シリコン基板の第２の面の平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態４における供給路及び梁の形成過程を説明する断面図である。
【図９】（ａ）は実施形態４において形成された供給路及び梁を示す断面図であり、（ｂ）は図９（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、（ｃ）は図９（ａ）に対応するシリコン基板の第２の面の平面図である。
【図１０】実施形態５における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図１１】実施形態６における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７における未貫通孔の配置を示す、シリコン基板の第２の面の平面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態７における供給路及び梁の形成過程を説明する断面図である。
【図１４】（ａ）は実施形態７において形成された供給路及び梁を示す断面図であり、（ｂ）は図１４（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、（ｃ）は図１４（ａ）に対応するシリコン基板の第２の面の平面図である。
【図１５】実施形態８における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図１６】実施形態９における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１０における未貫通孔の配置を示す、シリコン基板の第２の面の平面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１０における供給路及び梁の形成過程を説明する断面図である。
【図１９】（ａ）は実施形態１０において形成された供給路及び梁を示す断面図であり、（ｂ）は図１９（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、（ｃ）は図１９（ａ）に対応するシリコン基板の第２の面の平面図である。
【図２０】実施形態１１における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【図２１】実施形態１２における供給路及び梁の形成過程を説明する図であって、（ａ），（ｄ）はシリコン基板の第２の面の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
【００１３】
本発明に基づくシリコン基板の加工方法は、シリコン基板を含んで構成される構造体、特に液体吐出ヘッド等のデバイスの製造工程において、液体吐出ヘッドの液体供給路のような貫通孔をシリコン基板に形成する際に好適なものである。以下では、液体吐出ヘッドにおいてエネルギー発生素子が設けられる基板すなわち液体吐出ヘッド用基板の製造に本発明に基づくシリコン基板の加工方法を適用する例を説明する。もちろん、本発明に基づくシリコン基板の加工方法は、液体吐出ヘッド用基板の製造のみに用いられるものではなく、シリコン基板を用いる他の構造体の製造や加工にも用いることができるものである。なお、液体吐出ヘッド用基板の製造に本発明に基づくシリコン基板の加工方法を適用する場合、シリコン基板として、表面の結晶方位が（１００）面であるかあるいは（１００）面と結晶方位的に同等な面であるものを用いることが好ましい。この場合、基板厚が５８０〜７５０μｍ程度であるものを用いることが好ましい。
【００１４】
図１は、本発明に基づくシリコン基板の加工方法が適用されて製造される液体吐出ヘッドの一例を示している。この液体吐出ヘッド１は、液体を吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子２が所定のピッチで２列に並んで形成されたシリコン基板１０を有する。エネルギー発生素子２は、液体吐出ヘッド用基板を構成するシリコン基板１０の一方の表面のみに設けられている。そこで、以下の説明では、シリコン基板１０の２つの表面のうち、エネルギー発生素子２が設けられている面を第１の面と呼び、第１の面と対向する、第１の面と反対側の面を第２の面と呼ぶ。また、シリコン基板１０は、エネルギー発生素子２の配列方向に延びる細長い長方形状であり、シリコン基板１０の長手方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向（シリコン基板１０の短辺方向）をＹ方向とする。
【００１５】
シリコン基板１０には、液体を第２の面の側から第１の面の側に供給するためにシリコン基板１０を貫通する供給路１３が、エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口している。後述するように、供給路１３は第２の面の側からの異方性エッチングによってシリコン基板１０に設けられるものであり、エネルギー発生素子２の並び方向すなわちＸ方向に延びるスリット状の形状を有する。ここでは、供給路１３の断面形状は、第２の面の側から第１の面の側に向けて狭くなるテーパー状となっている。また供給路１３の内部には、供給路１３の長手方向（Ｘ方向）に延びる相対する辺の間を接続するように、梁５１が形成されている。後述するように梁５１は、シリコン基板１０に対して異方性エッチングを行って供給路１３を形成する際に、同時に形成される。梁５１は、供給路１３が形成されたシリコン基板１０の機械的強度を高める機能を有する。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の寸法（梁高さ）は、シリコン基板１０の厚さよりも小さい。言い換えればシリコン基板１０の厚さ方向には部分的にしか設けられていない。したがって、梁５１を設けたことによって供給路１３が複数に分割されるわけではない。なお、１つの供給路１３内に設けられる梁５１の数は１つに限られるわけでなく、複数の梁５１を１つの供給路１３内に設けることができる。
【００１６】
シリコン基板１０の第１の面上には、吐出口形成部材９が設けられている。吐出口形成部材９には、各エネルギー発生素子２に対応して設けられる吐出口１１が形成されている。吐出口形成部材９は、供給路１３から各吐出口１１に連通する流路２５の天井や側壁などとしても機能する部材である。流路２５の一部を形成するとともに液体と接触する部材であるから、吐出口形成部材９には、構造材料としての高い機械的強度、下地であるシリコン基板１０側との密着性、耐液性（例えば耐インク性）が求められる。さらに吐出口形成部材９には、吐出口１１としての微細なパターンをパターニングするための解像性が求められる。
【００１７】
吐出口形成部材９に求められるこれらの特性を満足する材料としては、例えばカチオン重合型のエポキシ樹脂組成物が挙げられる。好ましく用いられるエポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応物や、含ブロモビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応物が挙げられる。また、フェノールノボラック、あるいは、ｏ−クレゾールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応物が挙げられる。この場合、エポキシ樹脂は、エポキシ当量が２０００以下であることが好ましく、エポキシ当量が１０００以下であることがより好ましい。エポキシ当量が２０００を越えると、エポキシ樹脂の硬化反応の際に架橋密度が低下し、吐出口形成部材９を形成したときの密着性や耐インク性が低下する場合がある。エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、光照射により酸を発生する化合物が挙げられる。例えば、芳香族スルフォニウム塩や芳香族ヨードニウム塩が好ましく用いられる。また、必要に応じて、波長増感剤を添加してもよい。波長増感剤としては、例えば株式会社ＡＤＥＫＡより市販されているＳＰ−１００が挙げられる。
【００１８】
図１に示される液体吐出ヘッド１は、吐出口１１が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、供給路１３を介して流路２５内に充填された液体（例えばインク）に、エネルギー発生素子２によって発生するエネルギーを加えることによって、吐出口１１から液滴を吐出させる。この液滴を記録媒体に付着させることによって記録を行う。
【００１９】
次に、液体吐出ヘッド用基板であるシリコン基板１０に対して供給路１３及び梁５１を同時に形成する工程について説明する。シリコン基板１０の第２の面において供給路１３が形成されるべき位置に対応する領域を供給路形成領域と呼ぶ。本発明に基づくシリコン基板の加工方法では、供給路形成領域に対し、第２の面側からシリコン基板１０を貫通しない所定の深さの複数の未貫通孔を形成し、その後、第２の面側からシリコン基板１０の異方性エッチングを行う。以下では、供給路形成領域に複数の未貫通孔を形成する工程を未貫通孔形成工程と呼び、未貫通孔が形成されたシリコン基板１０に対して異方性エッチングを行い、供給路１３と供給路１３内の梁５１を同時に形成する工程をエッチング工程と呼ぶ。供給路形成領域以外の位置において異方性エッチングが進行しないようにするために、シリコン基板１０の第２の面には予めエッチングマスクを設けておく必要がある。エッチングマスクは、少なくとも供給路形成領域以外の位置に設けられる。エッチングマスクは、例えば、第２の面に設けられる酸化膜である。後述の実施形態に示されるように、供給路形成領域の一部にもエッチングマスクを設けることができる。また、シリコン基板の第１の面にはエッチングストップ層が予め設けられる。所望の形状の梁５１を得るために、第１の面での供給路１３が形成される位置に対応する領域に対応して、第１の面とエッチングストップ層との間に犠牲層を予め設けてもよい。
【００２０】
エッチング工程では、特許文献２に記載されるように、シリコン基板１０の第２の面から異方性エッチングが進行するとともに、未貫通孔の側面及び底面からも異方性エッチングが進行する。このとき、複数の未貫通孔の各貫通孔の間隔あるいは深さを変えることで、異方性エッチングにおけるエッチングの進行速度も変化する。一般に、未貫通孔間の間隔を狭くしたり、未貫通孔の深さを深くすることによって、隣接する未貫通孔が異方性エッチングによってつながるまでの時間も短くなり、エッチング速度が大きくなる。そこで、シリコン基板１０の第２の面における供給路形成領域を、梁の形成位置に対応する第１領域と、第１領域の両側でその第１領域に隣接する第２領域と、第１領域及び第２領域のいずれでもない第３領域と、に区分する。そして第１領域に対しては未貫通孔を設けずに第２領域及び第３領域に対しては未貫通孔を複数設け、しかも、複数の未貫通孔の各未貫通孔の間隔及び深さの少なくとも一方を第２領域と第３領域とで異ならせる。ここで例えば、第２領域での未貫通孔の間隔を第３領域におけるものよりも狭くする、あるいは深さを深くすれば、第２領域すなわち梁近傍での異方性エッチングを他の領域よりも速く進ませることが可能となる。したがって、未貫通孔形成工程において未貫通孔の間隔及び深さを変化させ、エッチング工程における異方性エッチングの時間を変化させることによって、基板の第１の面からの梁の深さを制御できることになる。また、第１領域を挟んで隣接する第２領域間の距離やそこでの深さと、異方性エッチングの時間によって、梁の深さ及び幅も制御できる。このように本発明に基づく加工方法では、異方性エッチング工程と未貫通孔形成工程とによって、供給路内に形成される梁の寸法を制御する。また、この方法では、未貫通孔形成を行うことで異方性エッチングのエッチング時間を短縮することができるため、未貫通孔を設けない無い場合に比べて、供給路形成及び梁形成にかかる加工時間を短縮することも見込まれる。なお、本発明に基づく加工方法によって液体吐出ヘッド用基板を作成する場合、シリコン基板１０として、第１の面に既にエネルギー発生素子やこの素子に至る配線層が形成されているものを用いることが好ましい。
【００２１】
以下、本発明に基づくシリコン基板の加工方法についての具体的な実施形態について、液体吐出ヘッド用基板を作成する場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
［実施形態１］
まずシリコン基板１０として、基板面の結晶方位が（１００）面となる細長い矩形状のものを用意する。シリコン基板１０の一方の表面には予めエネルギー発生素子（不図示）が形成されており、この表面を第１の面２１とし、他方の表面を第２の面２２とする。図２（ａ）は、シリコン基板１０の第２の面２２の平面図であり、図２（ｂ），（ｃ）は第２の面２２での未貫通孔の配置を説明するである。図３（ａ）〜（ｄ）は、供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って説明する断面図であり、特に図３（ａ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示す断面図である。第２の面２２の一部には、図２や図３（ａ）に示すように、酸化膜４が形成されている。酸化膜４としては、例えばＳｉＯ2が挙げられる。酸化膜４が形成されていない領域は、酸化膜４における開口部５であるが、Ｘ方向に延びるスリット状の領域である。本実施形態では、開口部５の領域は、後述の異方性エッチングによって供給路１３が形成されることとなる領域と一致する。第２の面１０においては、必須ではないが酸化膜４上に保護膜６を形成してもよい。開口部５の位置では保護膜６は形成されていない。保護膜６としては例えば、ポリエーテルアミド樹脂を用いることができる。本実施形態においては、保護膜６を形成した構成を考える。酸化膜４及び保護膜６は、異方性エッチングにおけるエッチングマスクとしても機能するものである。
【００２３】
シリコン基板１０の第１の面２１の一部には、犠牲層１５が形成されていてもよい。犠牲層１５の形成される位置は、例えば、供給路１３が形成される位置に対応する、第１の面２１における領域である。本実施形態においては、犠牲層１５を形成した構成を考える。犠牲層１５は、異方性エッチングによってシリコン基板１０よりもエッチングされやすいことが特徴である。犠牲層１５を形成することで、第２の面２２での供給路１３の開口幅をより良好に制御することができる。犠牲層１５としては、例えばＡｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕ等で形成することができる。ただし犠牲層１５は、構成上必須ではなく、犠牲層１５を設けない構成とすることも可能である。さらに、犠牲層１５に相当する部分を空隙とすることでも、犠牲層１５を代替することが可能である。この場合、犠牲層１５があるときよりもさらに早くエッチング液が空隙部分を進むため、犠牲層１５と同等の効果が得られる。犠牲層１５は、エッチング耐性を有するパッシベイション層１４で覆われている。パッシベイション層１４としては、例えば前述のＳｉＯ2、あるいはＳｉＮが挙げられる。パッシベイション層１４は、エッチングストップ層としても機能し、犠牲層１５が設けられていない位置では、第１の面２１上に直接設けられている。
【００２４】
本実施形態では、シリコン基板１０の第２の面２２の開口部５内すなわち供給路形成領域内に、シリコン基板１０を貫通しない複数の未貫通孔３１を第２の面２２から、すなわち開口部５側から所定の深さで形成する。未貫通孔形成方法としては、例えばレーザー光の照射による加工方法が挙げられる。レーザー光としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーの３倍波（ＴＨＧ：波長３５５ｎｍ）を用いることができる。ただし、レーザーの波長はこれに限定されるものでなく、シリコン基板１０を形成する材料であるシリコン（Ｓｉ）に対して加工が可能な波長であればよい。未貫通孔３１の深さとしては、任意の深さを設定することが可能であるが、未貫通孔３１が深いほど、言い換えれば未貫通孔３１の先端がシリコン基板１０の第１の面２１に近いほど、異方性エッチングで犠牲層１５に到達するまでの時間が短くなる。すなわち、異方性エッチングの加工時間が短くなる。そのため、未貫通孔３１の深さは、シリコン基板１０の厚さの４０〜９５％程度の深さにすることが好ましい。
【００２５】
次いで、シリコン基板１０の第２の面２２から異方性エッチングを行う。異方性エッチングに用いるエッチング液としては、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＫＯＨ（水酸化カリウム）などの強アルカリ溶液が挙げられる。エッチングが開始されると、未貫通孔３１では、第１の面２１方向に向かって（１１１）面が形成されるとともに、基板の厚さ方向に対して垂直な方向にもエッチングが進行する。一方、第２の面２２の開口部５からは、第１の面２１に向かって広がるように（１１１）面が形成される。さらにエッチングが進行すると２本の未貫通孔３１がつながり、両者の間には（１００）面が形成される。この（１００）面が、エッチングによって第１の面２１方向に進行して、第１の面２１に形成された犠牲層１５に到達することで、供給路１３が形成される。
【００２６】
本実施形態では、上述したようなエッチング機構により供給路１３が形成されるが、供給路１３と同時に梁５１が形成されるようにするために、第２の面２２の供給路形成領域における未貫通孔３１の配置を定める。図２は、第２の面２２における未貫通孔３１の配置を説明するためのものである。供給路形成領域すなわち開口部５の寸法は、作成しようとする液体吐出ヘッド１における吐出口１１の配置と所望とする供給路寸法とによって定められる。そのため、開口部５の寸法は特に限定されるものではないが、図示Ｘ方向、すなわち吐出口列に沿った方向の寸法は５〜４０ｍｍ程度が好ましく、図示Ｙ方向の寸法は２００μｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００２７】
図２（ａ）は、未貫通孔３１を形成する加工を実施する前のシリコン基板１０の第２の面２２側から見た開口部５の平面図である。図２（ａ）に示すように、開口部５すなわち供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）について、３つの領域４１〜４３を定義する。第１領域４１は、梁５１の形成位置に対応する梁形成領域と定義する。第２領域４２は、第１領域４１の近傍の領域と定義する。第１領域４１の両側で第１領域４１に隣接する領域がそれぞれ第２領域４２に該当する。第３領域４３は、供給路形成領域のうち第１領域４１及び第２領域４２を除いた残り領域と定義する。このように定義したことにより、単一の開口部５に設定される第１領域４１の数が、当該供給路内に形成されるべき梁５１の数となる。さらに、未貫通孔３１の中でも第２領域４２に加工されるものを未貫通孔３２とし、第３領域４３に加工されるものを未貫通孔３３とする。第１領域４１についても未貫通孔３１の加工を実施してもよいが、第２領域４２との兼ね合いから、第１領域４１には未貫通孔３１は形成しないことが好ましい。本実施形態においては、供給路１３内に形成される梁５１の数が１本、すなわち、単一の開口部５に設定される第１領域４１の数が１つの場合を考える。後述する他の実施形態でも示すが、開口部５の範囲内であれば、第１領域４１及び第２領域４２を開口部５内の任意の位置に少なくとも１か所以上設定可能である。
【００２８】
未貫通孔３１は、供給路１３及び梁５１の形成精度と均一性との観点から、長手方向（Ｘ方向）に沿う開口部５の中心線に対して実質的に対称に配置されていることが好ましい。未貫通孔３１の配置間隔は、隣接する未貫通孔どうしが重ならないように、開口部５の領域内で未貫通孔の直径、レーザー光の照射による加工装置の加工位置精度やアライメント精度等を考慮して設定することが好ましい。シリコン基板１０上に加工される未貫通孔の直径は５〜１００μｍ程度が好ましい。なお本実施形態においては、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、未貫通孔３１の配置間隔は、各領域４１〜４３ごとに、当該領域において隣接する未貫通孔どうしの最短の中心間距離と定義する。また、Ｘ方向とＹ方向とで、未貫通孔３１の配置間隔が異なる構成も可能である。
【００２９】
次にこれらの領域について詳細を説明する。まず、第１領域４１は供給路１３内で梁５１が形成される領域に対応する。この領域によって形成される梁の幅、梁の高さを調整することが可能である。第１領域４１は任意の長手寸法を設定可能であるが、６００μｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。
【００３０】
第２領域４２は、第１領域４１での梁形成に際して、犠牲層１５側からエッチングを行い、第１の面２１から第２の面２２に向かった位置に梁５１が形成されるのを支援する領域である。そのため、第２領域４２での未貫通孔３２の配置間隔は、他の領域での未貫通孔３１の配置間隔よりも狭くすることが好ましい。このように配置間隔を設定して異方性エッチングを行った場合、未貫通孔の配置間隔の狭い第２領域４２では、他の領域に比べて早く、相互に隣接する未貫通孔どうしがつながるようになる。これに伴って第２領域４２ではエッチング面の先端が犠牲層１５に到達するのが早まり、第１領域４１に対する第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングを促進させることができる。例えば、未貫通孔３２の直径が１０μｍ程度であり、レーザー加工装置の加工位置精度が±１０μｍ程度、アライメント精度が±５μｍ程度である場合、第２領域４２での未貫通孔３２の配置間隔は４０〜９０μｍ程度とすることが好ましい。第２領域４２は、開口部５の長手方向（Ｘ方向）に関して第１領域４１の両側に形成されるから、単一の開口部５に１つの第１領域４１がある場合、第２領域４２は２つ設けられることになる。開口部５の長手方向（Ｘ方向）における第２領域４２の寸法は任意のものとすることができるが、８０〜７２０μｍ程度とすることが好ましい。
【００３１】
第３領域４３は、供給路１３のみが形成される領域に対応する。例えば、未貫通孔３３の直径が１０μｍ程度であり、レーザー加工装置の加工位置精度が±１０μｍ程度、アライメント精度が±５μｍ程度である場合、第３領域４３での未貫通孔３３の配置間隔は１００〜５５０μｍ程度とすることが好ましい。単一の開口部５において、開口部５の全体に対して第１領域４１及び第２領域４２を除いた残りが第３領域４３の全体となる。例えば、単一の開口部５に１つの第１領域４１がある場合、第３領域４３は２つ設けられることになる。そのため、開口部５の長手方向（Ｘ方向）の寸法に関し、第３領域４３の寸法は、開口部５の寸法と、第１領域４１及び第２領域４２のそれぞれの個数及び長手寸法とによって決定される。
【００３２】
図２（ｂ）は上述のように各領域４１〜４３に未貫通孔３１の加工を行った後のシリコン基板１０の第２の面を示している。また、各領域４１〜４３において未貫通孔３１を加工する場合には、下記の〈１〉及び〈２〉を満足するように加工することが好ましい。図２（ｃ）は、〈１〉及び〈２〉を満足するような、第２領域４２での未貫通孔３２の配置を示している。
〈１〉長手方向（Ｘ方向）について、各領域のＹ方向に沿う中心線に対して、実質的に対称となるように加工する；
〈２〉長手方向について、各領域内で隣接する未貫通孔間隔をｘ1とし、各領域の端部と各領域内の端部に最近接した未貫通孔の中心位置との距離をｘ2と定義した場合に、下記の式(1)を満足するように加工する。なおｘ1は、領域ごとに異なる値をとっても構わない。
ｘ1／２≦ｘ2≦ｘ1  …(1)
また、各領域におけるＸ方向に沿った未貫通孔３１の配列については、開口部５のＹ方向寸法、未貫通孔間隔等を考慮して、適当な列数の未貫通孔３１を配置可能である。
【００３３】
次に、第２領域４２の未貫通孔３２での配置間隔と第３領域４３での未貫通孔３３の配置間隔の差と、各領域での異方性エッチングの犠牲層１５への到達との関係について、一例を説明する。第２領域４２において未貫通孔３２のＸ方向及びＹ方向の配置間隔が相互に等しいものとし、これをｒa（μｍ）とする。同様に、第３領域４３において未貫通孔３２のＸ方向及びＹ方向の配置間隔が相互に等しいものとし、これをｒb（μｍ）とする。本実施形態では上述したようにｒb＞ｒaと設定しており、両者の差Δｒ1（μｍ）を以下の式(2)で定義する。
Δｒ1＝ｒb−ｒa  …(2)
また、Ｘ方向及びＹ方向については、Ｓｉ（１１０）面もしくは結晶方位的にこれと等価な面の異方性エッチングが等速度で進むと考え、そのエッチング速度をｖ（μｍ／分）とする。第２領域４２と第３領域４３との間で、隣接する未貫通孔どうしが繋がるまでの距離の差はΔｒ1／２となるため、その時間差Δｔ1（分）を考えると、Δｔ1は以下の式(3)で表すことができる。
Δｔ1＝（Δｒ1／２）／ｖ  …(3)
このΔｔ1が大きいほど、異方性エッチングを行った際に、第２領域４２は第３領域４３に比べて未貫通孔どうしが早く繋がることになる。これに伴って第２領域４２でのエッチング面の犠牲層１５への到達が早まるため、前述の通り、第１領域４１での梁形成に際して、Δｔ1で表される時間だけ、犠牲層１５側からエッチングが行われることになる。これにより、第１の面２１の面位置よりも第２の面２２の方向に向かって引き込まれた位置に梁５１を形成することを促進できる。犠牲層１５を設けない場合であっても、第２領域４２では第３領域よりも早く、第１の面２１とパッシベイション層１４との界面にエッチング面が到達し、その後は第１の面２１に対して平行な方向にエッチング面が拡大する。このため、梁５１の形成を促進できる。
【００３４】
次に、実施形態１における梁５１の形成過程をさらに詳しく説明する。図３は、本実施形態における未貫通孔形成工程及びエッチング工程による供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って模式的に示し、図４は形成された供給路１３及び梁５１を示している。開口部５での各領域４１〜４３の配置、寸法及び未貫通孔の間隔は上述と同じであり、図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ａ）に示す各断面図は、図２（ｂ）におけるＡ−Ａ’線断面に相当する。各未貫通孔３１の深さは、シリコン基板厚、所望とする供給路１３の形状、梁５１の形状、異方性エッチング時間、未貫通孔間隔等を考慮して、適切に設定することができる。異方性エッチング条件についても同様に、所望とする供給路１３の形状、梁５１の形状、エッチング時間、未貫通孔間隔等を考慮して、適切に設定することができる。
【００３５】
上述したように図３（ａ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程が開始される前の状態を示している。シリコン基板１０に対して第２の面２２からの異方性エッチングを開始すると、未貫通孔３１及び第２の面２１の開口部５を介して、シリコン基板１０からシリコンが徐々にエッチング除去される。図３（ｂ）はエッチングの途中の段階を示しており、この状態では、第２領域４２及び第３領域４３では、異方性エッチングのエッチング面は犠牲層１５にまで到達していない。図３（ｂ）において点線で示すものは、エッチング開始前の未貫通孔３１の輪郭である。ここで第２領域４２での未貫通孔３２の配置間隔が第３領域４３での未貫通孔３３の配置間隔よりも狭いので、シリコン基板１０の厚さ方向についての異方性エッチングは、第３領域４３に比べて第２領域４２の方がより速く進行している。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す状態から、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図３（ｃ）に示した状態では、第２領域４２及び第３領域４３のいずれにおいても、エッチング面が犠牲層１５にまで到達している。第１領域４１においては、シリコン基板１０の第２の面２２側から第１の面２１側に向かって異方性エッチングが進行している。また、シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向（Ｘ方向及びＹ方向）についても、第２領域４２からの異方性エッチングが進んでおり、シリコン基板１０の厚さ方向に関し、複数の異なる結晶面が形成されている。これは第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側からのエッチングと第２の面２２側からのエッチングの双方の影響によるためである。これにより、第１領域４１に梁５１が形成される。ただしこの状態では、梁部の犠牲層１５は完全にはエッチングされておらず、梁５１は犠牲層１５と一部つながっている。
【００３６】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示す状態から、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図３（ｄ）に示した状態では、第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングと第２の面２２側からのエッチングがさらに進み、その結果、犠牲層１５が完全になくなるとともに、梁５１も小さくなっている。図４（ａ）は、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った後の状態を示すものであって、形成された供給路１３及び梁５１を示している。このとき、梁５１の断面形状は、Ｘ方向が長軸となる菱形となっており、梁５１は、供給路１３の内部で、供給路１３の相対する辺（ここではＸ方向に延びる辺）の間を接続するように、Ｙ方向に延びている。図４（ｂ）は、図４（ａ）での一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示している。梁５１の断面が菱形となるのは、図３（ｄ）に示す状態からエッチングがさらに進行し、エッチング速度の速い面でのエッチング速度が律速となったためである。図４（ｂ）に示すように、菱形断面の梁５１における二面角α1は約５０度であった。このことから、実施形態１の梁形成条件において、梁５１はＳｉ（１１１）面とは異なる面で形成されていることが確認できる。最終的に形成される梁５１の形状は、シリコン基板１０の面方位や材質、異方性エッチング条件などによって決まる。つまり、これらを変更することで梁形状を調整できる。また、梁５１の断面形状における第１の面２１に最も近い頂点の位置は、第１の面２１の面位置よりも第２の面２２の方向に向かって引き込まれた位置となっている。このあと、供給路１３の形成位置に合わせてパッシベイション層１４を除去すれば、シリコン基板１０を貫通して第２の面２２側から第１の面２１側に液体を供給する供給路１３が完成し、液体吐出ヘッド用基板として完成することになる。
【００３７】
なお実施形態１において、供給路１３内に形成された梁５１のＸ方向断面での梁寸法を図４（ｂ）に記載する通りに規定する。シリコン基板１０の厚さ方向における第１の面２１の面位置と梁５１の最短距離を梁深さＤ1とする。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の最外寸法を梁高さＨ1とする。シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向（Ｘ方向）における梁５１の最外寸法を梁幅Ｗ1とする。梁深さＤ1については、液体吐出ヘッド用基板の用途では、吐出口１１から液体を吐出させる際のリフィル特性といった吐出機能上の観点から、５０μｍ以上とすることが好ましい。梁高さＨ1及び梁幅Ｗ1については、液体吐出ヘッド１の機械的強度といった信頼性向上の観点から、１００μｍ以上とするが好ましい。梁５１の寸法については、さらに、実際に液体吐出ヘッドから吐出されるべき液体に対するシリコンの溶解の影響等の特性や、その液体吐出ヘッドの想定使用年数も考慮して決定する必要がある。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。
【００３８】
［実施形態２］
上述の実施形態１では、単一の開口部５に対し、梁形成領域である第１領域４１を１つ設定し、その両側にそれぞれ第２領域４２を設定していた。ここで第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えた場合、単一の開口部５に対してこの組を複数設定することも可能である。つまり、供給路１３内に複数の梁５１を設けることも可能である。実施形態２は、実施形態１と同様のものであるが、供給路１３内に３本の梁５１を設けるようにした点で実施形態１と相違する。図５は、実施形態２における供給路１３及び梁５１の形成過程を説明する図である。図５（ａ），（ｂ）は、実施形態１の図２（ｂ）、図３（ａ）と同様に、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、各領域４１〜４３での未貫通孔３１の形成状態を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ’線断面での断面図である。図５（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。
【００３９】
実施形態２は、開口部５内に３つの第１領域４１を設け、各第１領域４１の両隣に第２領域をそれぞれ配置した点を除けば、実施形態１と同様のものである。したがって、実施形態２における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態１に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。
【００４０】
［実施形態３］
第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えて、単一の開口部５に対してこの組を複数設定する場合、各々の第１領域４１及び第２領域４２について、開口部５の長手方向（Ｘ方向）における異なる寸法を設定できる。すなわち、供給路１３内に大きさや形状の異なる梁５１を複数形成することが可能である。実施形態３は、実施形態２と同様に供給路１３内に３本の梁５１を設けるものであるが、各梁５１の大きさや形状が相互に異なっている点で、実施形態２と異なっている。図６は、実施形態３における供給路及び梁の形成過程を説明する図である。図６（ａ），（ｂ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、各領域４１〜４３での未貫通孔３１の形成状態を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ’線断面での断面図である。図６（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。これらの図から分かるように、相対的に大きな梁５１を形成する場合には、その梁５１に対応する第１領域４１のＸ方向での寸法を大きくし、その一方で、その梁５１に対応する第１領域４１に隣接する第２領域４２のＸ方向での寸法を小さくすればよい。実施形態３における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態１，２に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。本実施形態によれば、供給路１３の中に少なくとも２つの梁５１を設け、このうちの少なくとも１つの梁５１について、その供給路１３内の他の梁５１と比べて、大きさ及び形状の少なくとも一方を異ならせることができる。
【００４１】
［実施形態４］
実施形態１では、供給路１３内において、シリコン基板１０の第１の面２１から第２の面２２の方向に引き込まれた位置とはいえ、第２の面２２よりも第１の面２１に近い位置に梁５１が形成されていた。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の形成位置はこれに限られるものではなく、第２の面２２の面位置にほぼ接するようにして梁５１を設けることもできる。実施形態４は、供給路１３内で第２の面２２に近い側に梁５１を設けるものである。
【００４２】
実施形態１と同様に、第１の面２１にエネルギー発生素子が予め形成されている、基板面の結晶方位が（１００）面となる細長い矩形状のシリコン基板１０を用意する。図７は、図２と同様に第２の面２２の平面図であり、図８は、図３と同様に、供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って説明する断面図である。本実施形態においても、実施形態１と同様に、後述する異方性エッチングによって供給路１３が形成される供給路形成領域は、Ｘ方向に延びるスリット状の領域であり、図７（ａ）に示すように、第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３に区分されている。領域４１〜４３は、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）に対して定義されており、第１領域４１は、梁５１の形成位置に対応する梁形成領域であり、第２領域４２は、第１領域４１の近傍の領域である。第１領域４１の両側で第１領域４１に隣接する領域がそれぞれ第２領域４２に該当する。第３領域４３は、供給路形成領域のうち第１領域４１及び第２領域４２を除いた残り領域である。このように定義したことにより、供給路形成領域に設定される第１領域４１の数が、当該供給路内に形成されるべき梁５１の数となる。
【００４３】
本実施形態でも第２の面２２の一部に、例えばＳｉＯ2である酸化膜４が設けられている。しかしながら実施形態１とは異なり、酸化膜４は、第２の面２２における供給路形成領域以外の領域に設けられているほか、供給路形成領域のうち、梁形成領域である第１領域４１にも設けられている。したがって、酸化膜４における開口部５は、供給路形成領域のうちの第２領域４２及び第３領域４３に対応することになる。また、必須ではないが酸化膜４上に保護膜６を形成してもよい。保護膜６としては例えば、ポリエーテルアミド樹脂を用いることができる。本実施形態においては、保護膜６を形成した構成を考える。
【００４４】
実施形態１と同様に、シリコン基板１０の第１の面２１の一部には犠牲層１５が形成されていてもよい。犠牲層１５の形成される位置は、例えば、供給路１３が形成される位置に対応する、第１の面２１における領域である。本実施形態においては、犠牲層１５を形成した構成を考える。犠牲層１５を設けることにより、実施形態１において説明したように、梁５１の形成を促進するともに、供給路１３の開口幅をより良好に制御できるようになる。犠牲層１５としては、実施形態１で用いたものと同様のものを用いることができ、犠牲層１５の代わりに空隙部を設けてもよい。犠牲層１５は、エッチング耐性を有するパッシベイション層１４（エッチングストップ層）で覆われている。パッシベイション層１４としては、例えばＳｉＯ2、あるいはＳｉＮが挙げられる。パッシベイション層１４は、犠牲層１５が設けられていない位置では、第１の面２１上に直接設けられている。
【００４５】
本実施形態では、シリコン基板１０の第２の面２２の開口部５内すなわち供給路形成領域のうちの第２領域４２及び第３領域４３内に、シリコン基板１０を貫通しない複数の未貫通孔３１を開口部５側から形成する。未貫通孔形成方法としては、実施形態１で説明したレーザー光の照射による加工方法を用いることができる。未貫通孔３１の深さは任意のものとすることができるが、未貫通孔３１が深いほど異方性エッチングで犠牲層１５に到達するまでの時間が短くなる。すなわち、異方性エッチングの加工時間が短くなる。そのため、未貫通孔３１の深さはシリコン基板厚の４０〜９５％程度の深さにすることが好ましい。本実施形態では、未貫通孔３１の中でも第２領域４２に加工されるものを未貫通孔３２とし、第３領域４３に加工されるものを未貫通孔３３とする。実施形態４においては、供給路１３内に形成される梁５１の数が１本、すなわち、単一の供給路形成領域に設定される第１領域４１の数が１つの場合を考える。後述する他の実施形態でも示すが、供給路が満たすべき条件の範囲内であれば、第１領域４１及び第２領域４２を供給路形成領域内の任意の位置に少なくとも１か所以上設定可能である。
【００４６】
未貫通孔３１は、供給路１３及び梁５１の形成精度と均一性との観点から、長手方向（Ｘ方向）に沿う開口部５の中心線に対して実質的に対称に配置されていることが好ましい。未貫通孔３１の配置間隔は、隣接する未貫通孔どうしが重ならないように、開口部５の領域内で未貫通孔の直径、レーザー光の照射による加工装置の加工位置精度やアライメント精度等を考慮して設定することが好ましい。シリコン基板１０上に加工される未貫通孔の直径は５〜１００μｍ程度が好ましい。なお本実施形態においては、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、未貫通孔３１の配置間隔は、各領域４２，４３ごとに、当該領域において隣接する未貫通孔どうしの最短の中心間距離と定義する。また、Ｘ方向とＹ方向とで、未貫通孔３１の配置間隔が異なる構成も可能である。
【００４７】
次いで、シリコン基板１０の第２の面２２から異方性エッチングを行う。異方性エッチングに用いるエッチング液としては、例えば、実施形態１と同様にＴＭＡＨやＫＯＨ等の強アルカリ溶液が挙げられる。そして、実施形態１で説明したようにエッチングが進行し、エッチング面が犠牲層１５に到達することで、供給路１３が形成される。本実施形態では、供給路１３と同時に梁５１が形成されるようにするために、第１領域４１の形状を定め、第２の面２２の第２領域４２及び第３領域４３における未貫通孔３１の配置を定める。供給路形成領域全体の寸法は、作成しようとする液体吐出ヘッド１における吐出口１１の配置と所望とする供給路寸法とによって定められる。そのため、開口部５の寸法は特に限定されるものではないが、図示Ｘ方向、すなわち吐出口列に沿った方向の寸法は５〜４０ｍｍ程度が好ましく、図示Ｙ方向の寸法は２００μｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００４８】
次に、シリコン基板１０の第２の面２に設定される第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３について説明する。第１領域４１は、供給路１３内で梁５１が形成される領域に対応し、酸化膜４と保護膜６が形成されている。第１領域４１の寸法によって、形成される梁５１の幅及び高さを調整することが可能である。第１領域４１のＸ方向の寸法は、任意に設定できるが、６００μｍ〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００４９】
第２領域４２は、第１領域４１での梁形成に際して、犠牲層１５側からエッチングを行い、第２の面２２側に梁５１が形成されるのを支援する領域である。そのため、第２領域４２での未貫通孔３２の配置間隔は、第３領域４３での未貫通孔３１の配置間隔よりも狭くすることが好ましい。このように配置間隔を設定して異方性エッチングを行った場合、未貫通孔の配置間隔の狭い第２領域４２では、他の領域に比べて早く、相互に隣接する未貫通孔どうしがつながるようになる。これに伴って第２領域４２では、エッチング面の先端が犠牲層１５に到達するのが早まり、第１領域４１に対する第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングを促進させることができる。例えば、未貫通孔３２の直径が１０μｍ程度であり、レーザー加工装置の加工位置精度が±１０μｍ程度、アライメント精度が±５μｍ程度である場合、第２領域４２での未貫通孔３２の配置間隔は４０〜９０μｍ程度とすることが好ましい。第２領域４２は、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）に関して第１領域４１の両側に形成されるから、単一の供給路形成領域に１つの第１領域４１がある場合、第２領域４２は２つ設けられることになる。開口部５の長手方向（Ｘ方向）における第２領域４２の寸法は任意のものとすることができるが、８０〜７２０μｍ程度とすることが好ましい。
【００５０】
第３領域４３は、供給路１３のみが形成される領域に対応する。例えば、未貫通孔３３の直径が１０μｍ程度であり、レーザー加工装置の加工位置精度が±１０μｍ程度、アライメント精度が±５μｍ程度である場合、第３領域４３での未貫通孔３３の配置間隔は１００〜５５０μｍ程度とすることが好ましい。開口部５において第２領域４２を除いた残りが第３領域４３となる。単一の供給路形成領域に１つの第１領域４１がある場合、第３領域４３は２つ設けられることになる。開口部５の長手方向（Ｘ方向）の寸法に関し、第３領域４３の寸法は、開口部５の寸法と第２領域４２の長手寸法とによって決定される。
【００５１】
図７（ｂ）は上述のように領域４１，４２に未貫通孔３１の加工を行った後のシリコン基板１０の第２の面を示している。また、領域４１，４２において未貫通孔３１を加工する場合には、下記の〈３〉及び〈４〉を満足するように加工することが好ましい。図７（ｃ）は、〈１〉及び〈２〉を満足するような、第２領域４２での未貫通孔３２の配置を示している。
〈１〉長手方向（Ｘ方向）について、各領域のＹ方向に沿う中心線に対して、実質的に対称となるように加工する；
〈２〉長手方向について、各領域内で隣接する未貫通孔間隔をｘ3とし、各領域の端部と各領域内の端部に最近接した未貫通孔の中心位置との距離をｘ4と定義した場合に、下記の式(4)を満足するように加工する。なおｘ3は、領域ごとに異なる値をとっても構わない。
ｘ1／２≦ｘ2≦ｘ1  …(4)
また、各領域におけるＸ方向に沿った未貫通孔３１の配列については、開口部５のＹ方向寸法、未貫通孔間隔等を考慮して、適当な列数の未貫通孔３１を配置可能である。
【００５２】
次に、第２領域４２の未貫通孔３２での配置間隔と第３領域４３での未貫通孔３３の配置間隔の差と、各領域での異方性エッチングの犠牲層１５への到達との関係について、一例を説明する。第２領域４２において未貫通孔３２のＸ方向及びＹ方向の配置間隔が相互に等しいものとし、これをｒc（μｍ）とする。同様に、第３領域４３において未貫通孔３２のＸ方向及びＹ方向の配置間隔が相互に等しいものとし、これをｒd（μｍ）とする。本実施形態では上述したようにｒd＞ｒcと設定しており、両者の差Δｒ2（μｍ）を以下の式(5)で定義する。
Δｒ2＝ｒd−ｒc  …(5)
また、Ｘ方向及びＹ方向については、Ｓｉ（１１０）面もしくは結晶方位的にこれと等価な面の異方性エッチングが等速度で進むと考え、そのエッチング速度をｖ（μｍ／分）とする。第２領域４２と第３領域４３との間で、隣接する未貫通孔どうしが繋がるまでの距離の差はΔｒ2／２となるため、その時間差Δｔ2（分）を考えると、Δｔ2は以下の式(6)で表すことができる。
Δｔ2＝（Δｒ2／２）／ｖ  …(6)
このΔｔ2が大きいほど、異方性エッチングを行った際に、第２領域４２は第３領域４３に比べて未貫通孔どうしが早く繋がることになる。これに伴って第２領域４２でのエッチング面の犠牲層１５への到達が早まるため、前述の通り、第１領域４１での梁形成に際して、Δｔ2で表される時間だけ、犠牲層１５側からエッチングが行われることになる。これにより、シリコン基板１０の第２の面２２側に梁５１を形成することを促進できる。犠牲層１５を設けない場合であっても、第２領域４２では第３領域よりも早く、第１の面２１とパッシベイション層１４との界面にエッチング面が到達し、その後は第１の面２１に対して平行な方向にエッチング面が拡大する。このため、梁５１の形成を促進できる。
【００５３】
次に、実施形態４における梁５１の形成過程をさらに詳しく説明する。図８は、実施形態４における未貫通孔形成工程及びエッチング工程による供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って模式的に示し、図９は形成された供給路１３及び梁５１を示している。開口部５での各領域４１〜４３の配置、寸法及び未貫通孔の間隔は上述と同じであり、図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）に示す各断面図は、図７（ｂ）におけるＤ−Ｄ’線断面に相当する。上述したように、シリコン基板１０の第１の面２１の一部領域には犠牲層１５が形成され、さらに犠牲層１５上も含めて第１の面２１はパッシベイション層１４で覆われている。異方性エッチング条件については、所望とする供給路１３の形状、梁５１の形状、エッチング時間、未貫通孔間隔等を考慮して、適切に設定することができる。
【００５４】
図８（ａ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程が開始される前の状態を示している。シリコン基板１０に対して第２の面２２からの異方性エッチングを開始すると、未貫通孔３１及び第２の面２１の開口部５を介して、シリコン基板１０からシリコンが徐々にエッチング除去される。図８（ｂ）はエッチングの途中の段階を示しており、この状態では、第２領域４２及び第３領域４３では、異方性エッチングのエッチング面は犠牲層１５にまで到達していない。図８（ｂ）において点線で示すものは、エッチング開始前の未貫通孔３１の輪郭である。ここで第２領域４２での未貫通孔３２の配置間隔が第３領域４３での未貫通孔３３の配置間隔よりも狭いので、シリコン基板１０の厚さ方向についての異方性エッチングは、第３領域４３に比べて第２領域４２の方がより速く進行している。図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す状態から、さらに５時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。ここでは、第２領域４２及び第３領域４３のいずれにおいても、エッチング面が犠牲層１５にまで到達し、第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングも進行している。また、シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向についても、第２領域４２からの異方性エッチングが進んでおり、シリコン基板１０の厚さ方向に関し、複数の異なる結晶面が形成されている。これは第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側からのエッチングと第２の面２２側からのエッチングの双方の影響によるためである。これにより、第１領域４１において酸化膜４に接するように梁５１が形成される。
【００５５】
図８（ｄ）は、図８（ｃ）に示す状態から、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図８（ｄ）に示した状態では、第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングと第２の面２２側からのエッチングがさらに進んでおり、その結果、梁５１は、酸化膜４に接したまま小さくなっている。図９（ａ）は、さらに１時間程度、異方性エッチングを行った後の状態を示すものであって、形成された供給路１３及び梁５１を示している。梁５１の断面形状は、五角形となっており、梁５１は、供給路１３の内部で、供給路１３の相対する辺（ここではＸ方向に延びる辺）の間を接続するように、Ｙ方向に延びている。図９（ｂ）は、図９（ａ）での一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示している。梁５１の断面が五角形状となるのは、エッチングマスクである酸化膜４に接したまま、図８（ｄ）に示す状態からエッチングが進行し、エッチング速度の速い面でのエッチング速度が律速となったためである。図９（ｂ）に示すように、梁５１の面のうち第１の面２１に最も近い面が、第１の面２１に平行な面に対してなす角度α２は約２５度であった。このことから、実施形態４の梁形成条件において、梁５１はＳｉ（１１１）面とは異なる面で形成されていることが確認できる。最終的に形成される梁５１の形状は、酸化膜４及び保護膜６が形成されている第１領域４１のＸ方向での寸法と、シリコン基板１０の面方位や材質、異方性エッチング条件などによって決まる。つまり、これらを変更することで梁形状を調整でき、梁５１の断面形状を三角形とすることもできる。また、梁５１の断面形状における第１の面２１に最も近い頂点の位置は、第１の面２１の面位置よりも第２の面２２の方向に向かって引き込まれた位置となっている。このあと、供給路１３の形成位置に合わせてパッシベイション層１４を除去すれば、シリコン基板１０を貫通して第２の面２２側から第１の面２１側に液体を供給する供給路１３が完成し、液体吐出ヘッド用基板として完成することになる。
【００５６】
なお実施形態４において、供給路１３内に形成された梁５１のＸ方向断面での梁寸法を図９（ａ），（ｂ）に記載する通りに規定する。シリコン基板１０の厚さ方向における第１の面２１の面位置と梁５１の最短距離を梁深さＤ2とする。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の最長距離を梁高さＨ2とする。シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向（Ｘ方向）における梁５１の最長距離を梁幅Ｗ2とする。梁深さＤ2については、液体吐出ヘッド用基板の用途では、吐出口１１から液体を吐出させる際のリフィル特性といった吐出機能上の観点から、５０μｍ以上とすることが好ましい。梁高さＨ2及び梁幅Ｗ2については、液体吐出ヘッド１の機械的強度といった信頼性向上の観点から、１００μｍ以上とするが好ましい。梁５１の寸法については、さらに、実際に液体吐出ヘッドから吐出されるべき液体に対するシリコンの溶解の影響等の特性や、その液体吐出ヘッドの想定使用年数も考慮して決定する必要がある。図９（ｃ）は、図９（ａ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。
【００５７】
［実施形態５］
上述の実施形態４では、単一の供給路形成領域に対し、梁形成領域である第１領域４１を１つ設定し、その両側にそれぞれ第２領域４２を設定していた。ここで第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えた場合、単一の供給路形成領域に対してこの組を複数設定することも可能である。つまり、供給路１３内に複数の梁５１を設けることも可能である。実施形態５は、実施形態４と同様のものであるが、供給路１３内に３本の梁５１を設けるようにした点で実施形態４と相違する。図１０は、実施形態５における供給路１３及び梁５１の形成過程を説明する図である。図１０（ａ），（ｂ）は、実施形態４の図７（ｂ）、図８（ａ）と同様に、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、第２領域４２における未貫通孔３２の配置及び第３領域４３での未貫通孔３３の配置を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ’線断面での断面図である。図１０（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。実施形態５は、供給路形成領域内に３つの第１領域４１を設け、各第１領域４１の両隣に第２領域をそれぞれ配置した点を除けば、実施形態４と同様のものである。したがって、実施形態５における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態４に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。
【００５８】
［実施形態６］
第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えて、単一の供給路形成領域に対してこの組を複数設定する場合、各々の第１領域４１及び第２領域４２について、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）における異なる寸法を設定できる。すなわち、供給路１３内に大きさや形状の異なる梁５１を複数形成することが可能である。実施形態６は、実施形態５と同様に供給路１３内に３本の梁５１を設けるものであるが、各梁５１の大きさや形状が相互に異なっている点で、実施形態５と異なっている。図１１は、実施形態６における供給路及び梁の形成過程を説明する図である。図１１（ａ），（ｂ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、第２領域４２における未貫通孔３２の配置及び第３領域４３での未貫通孔３３の配置を示している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＦ−Ｆ’線断面での断面図である。図１１（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。実施形態６における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態４，５に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。本実施形態によれば、供給路１３の中に少なくとも２つの梁５１を設け、このうちの少なくとも１つの梁５１について、その供給路１３内の他の梁５１と比べて、大きさ及び形状の少なくとも一方を異ならせることができる。
【００５９】
［実施形態７］
上述も実施形態１では、第２領域４２における未貫通孔３２の配置間隔と第３領域における未貫通孔３２の配置間隔を変えることによって梁５１の寸法を制御している。しかしながら梁５１の寸法の制御の方法はこれに限られるものではなく、本発明による加工方法では、未貫通孔の深さを第２領域４２と第３領域４３との間で異ならせることで、梁５１の寸法の制御を行うことができる。実施形態７は、未貫通孔３１の深さの制御によって梁５１の寸法の制御を行おうとするものである。
【００６０】
実施形態１と同様に、第１の面２１にエネルギー発生素子が予め形成されている、基板面の結晶方位が（１００）面となる細長い矩形状のシリコン基板１０を用意する。図１２は、図２と同様に第２の面２２の平面図であり、図１３は、図３と同様に、供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って説明する断面図である。シリコン基板１０の第２の面２２の一部には、図１２や図１３（ａ）に示すように、例えばＳｉＯ2である酸化膜４が形成されている。酸化膜４が形成されていない領域は、酸化膜４における開口部５であるが、Ｘ方向に延びるスリット状の領域である。本実施形態では、開口部５の領域は、後述の異方性エッチングによって供給路１３が形成されることとなる供給路形成領域と一致する。第２の面１０においては、必須ではないが酸化膜４上に保護膜６を形成してもよい。開口部５の位置では保護膜６は形成されていない。保護膜６としては例えば、ポリエーテルアミド樹脂を用いることができる。本実施形態においては、保護膜６を形成した構成を考える。
【００６１】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、開口部５の領域すなわち供給路形成領域は、図１２（ａ）に示すように、第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３に区分されている。領域４１〜４３は、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）に対して定義されており、第１領域４１は、梁５１の形成位置に対応する梁形成領域であり、第２領域４２は、第１領域４１の近傍の領域である。第１領域４１の両側で第１領域４１に隣接する領域がそれぞれ第２領域４２に該当する。第３領域４３は、供給路形成領域のうち第１領域４１及び第２領域４２を除いた残り領域である。このように定義したことにより、単一の開口部５に設定される第１領域４１の数が、当該供給路内に形成されるべき梁５１の数となる。
【００６２】
実施形態１と同様に、シリコン基板１０の第１の面２１の一部には犠牲層１５が形成されていてもよい。犠牲層１５の形成される位置は、例えば、供給路１３が形成される位置に対応する、第１の面２１における領域である。本実施形態においては、犠牲層１５を形成した構成を考える。犠牲層１５を設けることにより、実施形態１において説明したように、梁５１の形成を促進するともに、供給路１３の開口幅をより良好に制御できるようになる。犠牲層１５としては、実施形態１で用いたものと同様のものを用いることができ、犠牲層１５の代わりに空隙部を設けてもよい。犠牲層１５は、エッチング耐性を有するパッシベイション層１４（エッチングストップ層）で覆われている。パッシベイション層１４としては、例えばＳｉＯ2、あるいはＳｉＮが挙げられる。パッシベイション層１４は、犠牲層１５が設けられていない位置では、第１の面２１上に直接設けられている。
【００６３】
本実施形態では、シリコン基板１０の第２の面２２の開口部５内すなわち供給路形成領域内に、シリコン基板１０を貫通しない複数の未貫通孔３１を開口部５側から形成する。未貫通孔形成方法としては、実施形態１で説明したレーザー光の照射による加工方法を用いることができる。未貫通孔３１の深さに関し、未貫通孔３１が深いほど、言い換えれば未貫通孔３１の先端がシリコン基板１０の第１の面２１に近いほど、異方性エッチングで犠牲層１５に到達するまでの時間が短くなる。すなわち、異方性エッチングの加工時間が短くなる。そのため、未貫通孔３１の深さは、後述する条件を満たしつつシリコン基板厚の４０〜９５％程度の深さにすることが好ましい。本実施形態では、未貫通孔３１の中でも第２領域４２に加工されるものを未貫通孔３２とし、第３領域４３に加工されるものを未貫通孔３３とする。なお、第１領域４１についても未貫通孔３１の加工を実施してもよいが、第２領域４２との兼ね合いから、第１領域４１には未貫通孔３１は形成しないことが好ましい。実施形態７においては、供給路１３内に形成される梁５１の数が１本、すなわち、単一の開口部５に設定される第１領域４１の数が１つの場合を考える。後述する他の実施形態でも示すが、開口部５の範囲内であれば、第１領域４１及び第２領域４２を開口部５内の任意の位置に少なくとも１か所以上設定可能である。
【００６４】
未貫通孔３１は、供給路１３及び梁５１の形成精度と均一性との観点から、長手方向（Ｘ方向）に沿う開口部５の中心線に対して実質的に対称に配置されていることが好ましい。未貫通孔３１の配置間隔は、隣接する未貫通孔どうしが重ならないように、開口部５の領域内で未貫通孔の直径、レーザー光の照射による加工装置の加工位置精度やアライメント精度等を考慮して設定することが好ましい。シリコン基板１０上に加工される未貫通孔の直径は５〜１００μｍ程度が好ましい。なお本実施形態においては、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、未貫通孔３１の配置間隔は、各領域４２，４３ごとに、当該領域において隣接する未貫通孔どうしの最短の中心間距離と定義する。また、Ｘ方向とＹ方向とで、未貫通孔３１の配置間隔が異なる構成も可能である。
【００６５】
次いで、シリコン基板１０の第２の面２２から異方性エッチングを行う。異方性エッチングに用いるエッチング液としては、例えば、実施形態１と同様にＴＭＡＨやＫＯＨ等の強アルカリ溶液が挙げられる。そして、実施形態１で説明したようにエッチングが進行し、エッチング面が犠牲層１５に到達することで、供給路１３が形成される。本実施形態では、供給路１３と同時に梁５１が形成されるようにするために、第２の面２２の供給路形成領域における未貫通孔３１の配置や深さを定める。図１２は、第２の面２２における未貫通孔３１の配置や深さを説明するためのものである。供給路形成領域すなわち開口部５の寸法は、作成しようとする液体吐出ヘッド１における吐出口１１の配置と所望とする供給路寸法とによって定められる。そのため、開口部５の寸法は特に限定されるものではないが、図示Ｘ方向、すなわち吐出口列に沿った方向の寸法は５〜４０ｍｍ程度が好ましく、図示Ｙ方向の寸法は２００μｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００６６】
次に、シリコン基板１０の第２の面２の開口部５に設定される第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３について説明する。第１領域４１は、供給路１３内で梁５１が形成される領域に対応する。この領域によって形成される梁の幅、梁の高さを調整することが可能である。第１領域４１は任意の長手寸法を設定可能であるが、６００μｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。
【００６７】
第２領域４２は、第１領域４１での梁形成に際して、第１の面２１の犠牲層１５側からエッチングを行い、第１の面２１から第２の面２２に向かった位置に高精度に梁５１が形成されるのを支援する領域である。そのため、第２領域４２での未貫通孔３２の深さは、他の領域での未貫通孔３１の深さよりも深くすることが好ましい。これは上述の通り、未貫通孔形成工程後の行う異方性エッチングにおいて、第２領域４２でのエッチング面の犠牲層１５への到達を第３領域４３よりも早くするためである。これにより、第２領域４２からの犠牲層１５のサイドエッチングを利用した第１領域４１の第１の面２１側からの異方性エッチングを、第３領域４３でのエッチング面が犠牲層１５に到達する前に行うことができるようになる。
【００６８】
第３領域４３は、供給路１３のみが形成される領域に対応する。第３領域４３の未貫通孔３３と第２領域４２の未貫通孔３２の間での加工位置及び深さについての関係を図１２（ｃ）を用いて説明する。図１２（ｃ）は、未貫通孔３２，３３の各々の深さを説明する図であって、図１２（ｂ）のＧ−Ｇ’線に対して垂直な面での透視断面図である。なお図１２（ｃ）には、シリコン基板１０の第１の面２１に予め設けられているエネルギー発生素子２も描かれている。未貫通孔３２の深さ及び間隔をそれぞれｈ1及びｙ1とし、未貫通孔３３の深さ及び間隔をそれぞれｈ2及びｙ2とする。上述のように、梁形成領域（第１領域４１）に隣接する領域（第２領域４２）の未貫通孔３２を未貫通孔３３より深く加工する必要がある。このとき、異方性エッチングで形成される開口部５の面方位（１１１）で形成される側面を均一面にするように、加工間隔を制御する必要がある。ｈ1，ｙ1，ｈ2，ｙ2には以下のような関係がある。
（ｙ2−ｙ1）／２＝１．４１×（ｈ1−ｈ2）
ｈ1＞ｈ2を満たしつつこのような関係も概ね満たすようにする必要がある。ｈ1，ｙ1，ｈ2，ｙ2は、シリコン基板１０の厚さ、第１の面２１において供給路１３に求められる開口幅、及びシリコン基板１０の面方位によって変わる。
【００６９】
次に、実施形態７における梁５１の形成過程をさらに詳しく説明する。図１３は、実施形態７における未貫通孔形成工程及びエッチング工程による供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って模式的に示し、図１４は形成された供給路１３及び梁５１を示している。開口部５での各領域４１〜４３の配置、寸法及び未貫通孔の間隔は上述と同じであり、図１３（ａ）〜（ｄ）及び図１４（ａ）に示す各断面図は、図１２（ｂ）におけるＧ−Ｇ’線断面に相当する。未貫通孔３１の深さは、シリコン基板１０の厚さ、所望とする供給路１３の形状、梁５１の形状、異方性エッチング時間、未貫通孔間隔等を考慮して、上述にしたがって設定することができる。異方性エッチング条件についても同様に、所望とする供給路１３の形状、梁５１の形状、エッチング時間、未貫通孔間隔等を考慮して、適切に設定することができる。
【００７０】
図１３（ａ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程が開始される前の状態を示している。シリコン基板１０に対して第２の面２２からの異方性エッチングを開始すると、未貫通孔３１及び第２の面２１の開口部５を介して、シリコン基板１０からシリコンが徐々にエッチング除去される。図１３（ｂ）はエッチングの途中の段階を示しており、この状態では、第２領域４２及び第３領域４３では、異方性エッチングのエッチング面は犠牲層１５にまで到達していない。図１３（ｂ）において点線で示すものは、エッチング開始前の未貫通孔３１の輪郭である。ここで第２領域４２での未貫通孔３２の深さが第３領域４３での未貫通孔３３の深さよりも深いので、シリコン基板１０の厚さ方向についての異方性エッチングは、第３領域４３に比べて第２領域４２の方がより速く進行している。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）に示す状態から、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図１３（ｃ）に示した状態では、第２領域４２及び第３領域４３のいずれにおいても、エッチング面が犠牲層１５にまで到達している。第１領域４１においては、シリコン基板１０の第２の面２２側から第１の面２１側に向かって異方性エッチングが進行している。また、シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向についても、第２領域４２からのサイドエッチング及び第１領域４１での犠牲層１５のサイドエッチングによる第１の面２１側からのエッチングが進んでいる。その結果、シリコン基板１０の厚さ方向に関し、３つの高次面が形成され、第１領域に梁５１が形成される。ただしこの状態では、梁部の犠牲層１５は完全にはエッチングされておらず、梁５１において第１の面２１に最も近い面は、第１の面２１と同一面となっている。
【００７１】
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）に示す状態から、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図１３（ｄ）に示した状態では、第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングと第２の面２２側からのエッチングがさらに進んでいる。その結果、犠牲層１５が完全になくなるとともに、梁５１も小さくなっている。図１４（ａ）は、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った後の状態を示すものであって、形成された供給路１３及び梁５１を示している。このとき、梁５１の断面形状は、Ｘ方向が長軸となる菱形となっており、梁５１は、供給路１３の内部で、供給路１３の相対する辺（ここではＸ方向に延びる辺）の間を接続するように、Ｙ方向に延びている。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）での一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示している。梁５１の断面が菱形となるのは、図１３（ｄ）に示す状態からエッチングがさらに進行し、エッチング速度の速い面でのエッチング速度が律速となったためである。図１４（ｂ）に示すように、菱形断面の梁５１における二面角α2は約５０度であった。このことから、実施形態７の梁形成条件において、梁５１はＳｉ（１１１）面とは異なる面で形成されていることが確認できる。最終的に形成される梁５１の形状は、シリコン基板１０の面方位や材質、異方性エッチング条件などによって決まる。つまり、これらを変更することで梁形状を調整できる。また、梁５１の断面形状における第１の面２１に最も近い頂点の位置は、第１の面２１の面位置よりも第２の面２２の方向に向かって引き込まれた位置となっている。このあと、供給路１３の形成位置に合わせてパッシベイション層１４を除去すれば、シリコン基板１０を貫通して第２の面２２側から第１の面２１側に液体を供給する供給路１３が完成し、液体吐出ヘッド用基板として完成することになる。
【００７２】
なお実施形態７において、供給路１３内に形成された梁５１のＸ方向断面での梁寸法を図１４（ｂ）に記載する通りに規定する。シリコン基板１０の厚さ方向における第１の面２１の面位置と梁５１の最短距離を梁深さＤ2とする。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の最外寸法を梁高さＨ2とする。シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向（Ｘ方向）における梁５１の最外寸法を梁幅Ｗ2とする。梁深さＤ2については、液体吐出ヘッド用基板の用途では、吐出口１１から液体を吐出させる際のリフィル特性といった吐出機能上の観点から、５０μｍ以上とすることが好ましい。梁高さＨ2及び梁幅Ｗ2については、液体吐出ヘッド１の機械的強度といった信頼性向上の観点から、１００μｍ以上とするが好ましい。梁５１の寸法については、さらに、実際に液体吐出ヘッドから吐出されるべき液体に対するシリコンの溶解の影響等の特性や、その液体吐出ヘッドの想定使用年数も考慮して決定する必要がある。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。
【００７３】
［実施形態８］
上述の実施形態７では、単一の開口部５に対し、梁形成領域である第１領域４１を１つ設定し、その両側にそれぞれ第２領域４２を設定していた。ここで第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えた場合、単一の開口部５に対してこの組を複数設定することも可能である。つまり、供給路１３内に複数の梁５１を設けることも可能である。実施形態８は、実施形態７と同様のものであるが、供給路１３内に３本の梁５１を設けるようにした点で実施形態７と相違する。図１５は、実施形態８における供給路１３及び梁５１の形成過程を説明する図である。図１５（ａ），（ｂ）は、実施形態７の図１２（ｂ）、図１３（ａ）と同様に、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、各領域４１〜４３での未貫通孔３１の形成状態を示している。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＨ−Ｈ’線断面での断面図である。図１５（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図１５（ｄ）は、図１５（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。実施形態８は、開口部５内に３つの第１領域４１を設け、各第１領域４１の両隣に第２領域をそれぞれ配置した点を除けば、実施形態７と同様のものである。したがって、実施形態８における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態７に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。
【００７４】
［実施形態９］
第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えて、単一の供給路形成領域に対してこの組を複数設定する場合、各々の第１領域４１及び第２領域４２について、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）における異なる寸法を設定できる。すなわち、供給路１３内に大きさや形状の異なる梁５１を複数形成することが可能である。実施形態９は、実施形態８と同様に供給路１３内に３本の梁５１を設けるものであるが、各梁５１の大きさや形状が相互に異なっている点で、実施形態８と異なっている。図１６は、実施形態９における供給路及び梁の形成過程を説明する図である。図１６（ａ），（ｂ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、第２領域４２における未貫通孔３２の配置及び第３領域４３での未貫通孔３３の配置を示している。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＩ−Ｉ’線断面での断面図である。図１６（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図１６（ｄ）は、図１６（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。実施形態９における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態７，８に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。本実施形態によれば、供給路１３の中に少なくとも２つの梁５１を設け、このうちの少なくとも１つの梁５１について、その供給路１３内の他の梁５１と比べて、大きさ及び形状の少なくとも一方を異ならせることができる。
【００７５】
［実施形態１０］
実施形態７では、供給路１３内において、シリコン基板１０の第１の面２１から第２の面２２の方向に引き込まれた位置とはいえ、第２の面２２よりも第１の面２１に近い位置に梁５１が形成されていた。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の形成位置はこれに限られるものではなく、第２の面２２の面位置にほぼ接するようにして梁５１を設けることもできる。実施形態１０は、供給路１３内で第２の面２２に近い側に梁５１を設けるものである。
【００７６】
実施形態７と同様に、第１の面２１にエネルギー発生素子が予め形成されている、基板面の結晶方位が（１００）面となる細長い矩形状のシリコン基板１０を用意する。図１７は、図１２と同様に第２の面２２の平面図であり、図１８は、図１３と同様に、供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って説明する断面図である。本実施形態においても、実施形態７と同様に、後述する異方性エッチングによって供給路１３が形成される供給路形成領域は、Ｘ方向に延びるスリット状の領域であり、図１７（ａ）に示すように、第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３に区分されている。領域４１〜４３は、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）に対して定義されており、第１領域４１は、梁５１の形成位置に対応する梁形成領域であり、第２領域４２は、第１領域４１の近傍の領域である。第１領域４１の両側で第１領域４１に隣接する領域がそれぞれ第２領域４２に該当する。第３領域４３は、供給路形成領域のうち第１領域４１及び第２領域４２を除いた残り領域である。このように定義したことにより、供給路形成領域に設定される第１領域４１の数が、当該供給路内に形成されるべき梁５１の数となる。
【００７７】
本実施形態でも第２の面２２の一部に、例えばＳｉＯ2である酸化膜４が設けられている。しかしながら実施形態７とは異なり、酸化膜４は、第２の面２２における供給路形成領域以外の領域に設けられているほか、供給路形成領域のうち、梁形成領域である第１領域４１にも設けられている。したがって、酸化膜４における開口部５は、供給路形成領域のうちの第２領域４２及び第３領域４３に対応することになる。また、必須ではないが酸化膜４上に保護膜６を形成してもよい。保護膜６としては例えば、ポリエーテルアミド樹脂を用いることができる。本実施形態においては、保護膜６を形成した構成を考える。
【００７８】
実施形態７と同様に、シリコン基板１０の第１の面２１の一部には犠牲層１５が形成されていてもよい。犠牲層１５の形成される位置は、例えば、供給路１３が形成される位置に対応する、第１の面２１における領域である。本実施形態においては、犠牲層１５を形成した構成を考える。犠牲層１５を設けることにより、実施形態１において説明したように、梁５１の形成を促進するともに、供給路１３の開口幅をより良好に制御できるようになる。犠牲層１５としては、実施形態１で用いたものと同様のものを用いることができ、犠牲層１５の代わりに空隙部を設けてもよい。犠牲層１５は、エッチング耐性を有するパッシベイション層１４（エッチングストップ層）で覆われている。パッシベイション層１４としては、例えばＳｉＯ2、あるいはＳｉＮが挙げられる。パッシベイション層１４は、犠牲層１５が設けられていない位置では、第１の面２１上に直接設けられている。
【００７９】
本実施形態では、シリコン基板１０の第２の面２２の開口部５内すなわち供給路形成領域のうちの第２領域４２及び第３領域４３内に、シリコン基板１０を貫通しない複数の未貫通孔３１を開口部５側から形成する。未貫通孔形成方法としては、実施形態１で説明したレーザー光の照射による加工方法を用いることができる。未貫通孔３１の深さに関し、未貫通孔３１が深いほど異方性エッチングで犠牲層１５に到達するまでの時間が短くなる。すなわち、異方性エッチングの加工時間が短くなる。そのため、未貫通孔３１の深さは、後述する条件を満たしつつシリコン基板厚の４０〜９５％程度の深さにすることが好ましい。本実施形態では、未貫通孔３１の中でも第２領域４２に加工されるものを未貫通孔３２とし、第３領域４３に加工されるものを未貫通孔３３とする。実施形態１０においては、供給路１３内に形成される梁５１の数が１本、すなわち、単一の供給路形成領域に設定される第１領域４１の数が１つの場合を考える。後述する他の実施形態でも示すが、供給路が満たすべき条件の範囲内であれば、第１領域４１及び第２領域４２を供給路形成領域内の任意の位置に少なくとも１か所以上設定可能である。
【００８０】
未貫通孔３１は、供給路１３及び梁５１の形成精度と均一性との観点から、長手方向（Ｘ方向）に沿う開口部５の中心線に対して実質的に対称に配置されていることが好ましい。未貫通孔３１の配置間隔は、隣接する未貫通孔どうしが重ならないように、開口部５の領域内で未貫通孔の直径、レーザー光の照射による加工装置の加工位置精度やアライメント精度等を考慮して設定することが好ましい。シリコン基板１０上に加工される未貫通孔の直径は５〜１００μｍ程度が好ましい。なお本実施形態においては、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、未貫通孔３１の配置間隔は、各領域４２，４３ごとに、当該領域において隣接する未貫通孔どうしの最短の中心間距離と定義する。また、Ｘ方向とＹ方向とで、未貫通孔３１の配置間隔が異なる構成も可能である。
【００８１】
次いで、シリコン基板１０の第２の面２２から異方性エッチングを行う。異方性エッチングに用いるエッチング液としては、例えば、実施形態１と同様にＴＭＡＨやＫＯＨ等の強アルカリ溶液が挙げられる。そして、実施形態１で説明したようにエッチングが進行し、エッチング面が犠牲層１５に到達することで、供給路１３が形成される。本実施形態では、供給路１３と同時に梁５１が形成されるようにするために、第１領域４１の形状を定め、第２領域４２及び第３領域４３における未貫通孔３１の深さを定める。供給路形成領域全体の寸法は、作成しようとする液体吐出ヘッド１における吐出口１１の配置と所望とする供給路寸法とによって定められる。そのため、開口部５の寸法は特に限定されるものではないが、図示Ｘ方向、すなわち吐出口列に沿った方向の寸法は５〜４０ｍｍ程度が好ましく、図示Ｙ方向の寸法は２００μｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００８２】
次に、シリコン基板１０の第２の面２に設定される第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３について説明する。第１領域４１は、供給路１３内で梁５１が形成される領域に対応し、酸化膜４と保護膜６が形成されている。第１領域４１の寸法によって、形成される梁５１の幅及び高さを調整することが可能である。第１領域４１のＸ方向の寸法は、任意に設定できるが、６００μｍ〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００８３】
第２領域４２は、第１領域４１での梁形成に際して、第１の面２１の犠牲層１５側からエッチングを行い、第１の面２１から第２の面２２に向かった位置に高精度に梁５１が形成されるのを支援する領域である。そのため、第２領域４２での未貫通孔３２の深さは、実施形態７において説明した理由により、他の領域での未貫通孔３１の深さよりも深くすることが好ましい。
【００８４】
第３領域４３は、供給路１３のみが形成される領域に対応する。第３領域４３の未貫通孔３３と第２領域４２の未貫通孔３２の間での加工位置及び深さについての関係を図１７（ｃ）を用いて説明する。図１７（ｃ）は、未貫通孔３２，３３の各々の深さを説明する図であって、図１７（ｂ）のＪ−Ｊ’線に対して垂直な面での透視断面図である。なお図１７（ｃ）には、シリコン基板１０の第１の面２１に予め設けられているエネルギー発生素子２も描かれている。未貫通孔３２の深さ及び間隔をそれぞれｈ3及びｙ3とし、未貫通孔３３の深さ及び間隔をそれぞれｈ4及びｙ4とする。上述のように、梁形成領域（第１領域４１）に隣接する領域（第２領域４２）の未貫通孔３２を未貫通孔３３より深く加工する必要がある。このとき、異方性エッチングで形成される開口部５の面方位（１１１）で形成される側面を均一面にするように、加工間隔を制御する必要がある。ｈ3，ｙ3，ｈ4，ｙ4には以下のような関係がある。
（ｙ4−ｙ3）／２＝１．４１×（ｈ3−ｈ4）
ｈ3＞ｈ4を満たしつつこのような関係も概ね満たすようにする必要がある。ｈ3，ｙ3，ｈ4，ｙ4は、シリコン基板１０の厚さ、第１の面２１において供給路１３に求められる開口幅、及びシリコン基板１０の面方位によって変わる。
【００８５】
次に、実施形態１０における梁５１の形成過程をさらに詳しく説明する。図１８は、実施形態１０における未貫通孔形成工程及びエッチング工程による供給路１３及び梁５１の形成過程を順を追って模式的に示し、図１９は形成された供給路１３及び梁５１を示している。開口部５での各領域４１〜４３の配置、寸法及び未貫通孔の間隔は上述と同じであり、図１８（ａ）〜（ｄ）及び図１９（ａ）に示す各断面図は、図１７（ｂ）におけるＪ−Ｊ’線断面に相当する。異方性エッチング条件については、所望とする供給路１３の形状、梁５１の形状、エッチング時間、未貫通孔間隔等を考慮して、適切に設定することができる。
【００８６】
図１８（ａ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程が開始される前の状態を示している。シリコン基板１０に対して第２の面２２からの異方性エッチングを開始すると、未貫通孔３１及び第２の面２１の開口部５を介して、シリコン基板１０からシリコンが徐々にエッチング除去される。図１８（ｂ）はエッチングの途中の段階を示しており、この状態では、第２領域４２及び第３領域４３では、異方性エッチングのエッチング面は犠牲層１５にまで到達していない。図１８（ｂ）において点線で示すものは、エッチング開始前の未貫通孔３１の輪郭である。ここで第２領域４２での未貫通孔３２の深さが第３領域４３での未貫通孔３３の深さよりも深いので、シリコン基板１０の厚さ方向についての異方性エッチングは、第３領域４３に比べて第２領域４２の方がより速く進行している。図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）に示す状態から、さらに５時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図１８（ｃ）に示した状態では、第２領域４２及び第３領域４３のいずれにおいても、異方性エッチングのエッチング面が犠牲層１５にまで到達しており、第１の面２１側（犠牲層１５）からのエッチングが進んでいる。シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向についても、第２領域４２からの異方性エッチングが進んでおり、シリコン基板１０の厚さ方向について、複数の異なる結晶面が形成されている。これは、第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側からのエッチングの影響によるためである。これにより第１領域４１において、酸化膜４に接するように梁５１が形成される。
【００８７】
図１８（ｄ）は、図１８（ｃ）に示す状態から、さらに２時間程度、異方性エッチングを行った状態を示している。図１８（ｄ）に示した状態では、第２領域４２からのサイドエッチングに加えて、第１の面２１側（犠牲層１５側）からのエッチングがさらに進んでおり、その結果、梁５１は、酸化膜４に接したまま小さくなっている。図１９（ａ）は、さらに１時間程度、異方性エッチングを行った後の状態を示すものであって、形成された供給路１３及び梁５１を示している。梁５１の断面形状は、五角形となっており、梁５１は、供給路１３の内部で、供給路１３の相対する辺（ここではＸ方向に延びる辺）の間を接続するように、Ｙ方向に延びている。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）での一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示している。梁５１の断面が五角形状となるのは、エッチングマスクである酸化膜４に接したまま、図１８（ｄ）に示す状態からエッチングが進行し、エッチング速度の速い面でのエッチング速度が律速となったためである。図１９（ｂ）に示すように、梁５１の面のうち第１の面２１に最も近い面が、第１の面２１に平行な面に対してなす角度α4は約２５度であった。このことから、実施形態１０の梁形成条件において、梁５１はＳｉ（１１１）面とは異なる面で形成されていることが確認できる。最終的に形成される梁５１の形状は、酸化膜４及び保護膜６が形成されている第１領域４１のＸ方向での寸法と、シリコン基板１０の面方位や材質、異方性エッチング条件などによって決まる。つまり、これらを変更することで梁形状を調整でき、梁５１の断面形状を三角形とすることもできる。また、梁５１の断面形状における第１の面２１に最も近い頂点の位置は、第１の面２１の面位置よりも第２の面２２の方向に向かって引き込まれた位置となっている。このあと、供給路１３の形成位置に合わせてパッシベイション層１４を除去すれば、シリコン基板１０を貫通して第２の面２２側から第１の面２１側に液体を供給する供給路１３が完成し、液体吐出ヘッド用基板として完成することになる。
【００８８】
なお実施形態１０において、供給路１３内に形成された梁５１のＸ方向断面での梁寸法を図１９（ａ），（ｂ）に記載する通りに規定する。シリコン基板１０の厚さ方向における第１の面２１の面位置と梁５１の最短距離を梁深さＤ4とする。シリコン基板１０の厚さ方向における梁５１の最長距離を梁高さＨ4とする。シリコン基板１０の厚さ方向に対して垂直な方向（Ｘ方向）における梁５１の最長距離を梁幅Ｗ4とする。梁深さＤ4については、液体吐出ヘッド用基板の用途では、吐出口１１から液体を吐出させる際のリフィル特性といった吐出機能上の観点から、５０μｍ以上とすることが好ましい。梁高さＨ4及び梁幅Ｗ4については、液体吐出ヘッド１の機械的強度といった信頼性向上の観点から、１００μｍ以上とするが好ましい。梁５１の寸法については、さらに、実際に液体吐出ヘッドから吐出されるべき液体に対するシリコンの溶解の影響等の特性や、その液体吐出ヘッドの想定使用年数も考慮して決定する必要がある。図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。
【００８９】
［実施形態１１］
上述の実施形態１０では、単一の供給路形成領域に対し、梁形成領域である第１領域４１を１つ設定し、その両側にそれぞれ第２領域４２を設定していた。ここで第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えた場合、単一の供給路形成領域に対してこの組を複数設定することも可能である。つまり、供給路１３内に複数の梁５１を設けることも可能である。実施形態１１は、実施形態１０と同様のものであるが、供給路１３内に３本の梁５１を設けるようにした点で実施形態１０と相違する。図２０は、実施形態１１における供給路１３及び梁５１の形成過程を説明する図である。図２０（ａ），（ｂ）は、実施形態１０の図１７（ｂ）、図１８（ａ）と同様に、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものある。これらの図は第２領域４２における未貫通孔３２の配置及び第３領域４３での未貫通孔３３の配置を示している。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＫ−Ｋ’線断面での断面図である。図２０（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図２０（ｄ）は、図２０（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。実施形態１１は、供給路形成領域内に３つの第１領域４１を設け、各第１領域４１の両隣に第２領域をそれぞれ配置した点を除けば、実施形態１０と同様のものである。したがって、実施形態１１における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態１０に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。
【００９０】
［実施形態１２］
第１領域４１及びその両端の第２領域４２を一組と考えて、単一の供給路形成領域に対してこの組を複数設定する場合、各々の第１領域４１及び第２領域４２について、供給路形成領域の長手方向（Ｘ方向）における異なる寸法を設定できる。すなわち、供給路１３内に大きさや形状の異なる梁５１を複数形成することが可能である。実施形態１２は、実施形態１１と同様に供給路１３内に３本の梁５１を設けるものであるが、各梁５１の大きさや形状が相互に異なっている点で、実施形態１１と異なっている。図２１は、実施形態１２における供給路及び梁の形成過程を説明する図である。図２１（ａ），（ｂ）は、未貫通孔形成工程の終了後、エッチング工程を開始する前の状態を示すものであり、第２領域４２における未貫通孔３２の配置及び第３領域４３での未貫通孔３３の配置を示している。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＬ−Ｌ’線断面での断面図である。図２１（ｃ）は、異方性エッチングの終了後を示す断面図であり、図２１（ｄ）は、図２１（ｃ）に示したシリコン基板１０を第２の面２２側から見た平面図である。実施形態１２における供給路１３及び梁５１の形成思想・形成方法は、実施形態１０，１１に示した形成思想・形成方法と同様であり、梁５１の本数については、２本または４本以上形成することも可能である。本実施形態によれば、供給路１３の中に少なくとも２つの梁５１を設け、このうちの少なくとも１つの梁５１について、その供給路１３内の他の梁５１と比べて、大きさ及び形状の少なくとも一方を異ならせることができる。
【００９１】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に制限されるものではない。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。
【実施例】
【００９２】
［実施例１］
上述した実施形態１に基づいて、シリコン基板１０に供給路１３を加工した例を実施例１として示す。面方位が（１００）であって厚さが７２５μｍ程度のシリコン基板１０を使用した。開口部５の寸法については、Ｘ方向（長手方向）の寸法を２５ｍｍ、Ｙ方向の寸法を７５０μｍとした。第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３のＸ方向での寸法と未貫通孔３１の配置については、以下に示す通りとした。
第１領域４１のＸ方向寸法を１３８０μｍとし、第２領域４２の各々のＸ方向寸法を４２０μｍとした。したがって、第３領域４３の各々のＸ方向寸法は１１．３９ｍｍである。第１領域４１には未貫通孔３１を加工しなかった。第２領域４２において、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３２の列を３列配置し、各列において未貫通孔３が６個設けた。未貫通孔３２の配置間隔は、Ｘ方向及びＹ方向のいずれにも６０μｍとした。第３領域４３においては、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３３の列を２列配置した。未貫通孔３３の配置間隔をＸ方向及びＹ方向のいずれにも１２０μｍとした。未貫通孔３２，３３は、レーザー加工により、いずれも６４５μｍ程度の深さで直径が１０μｍ程度のものとした。
異方性エッチングでは、濃度が２２質量％のＴＭＡＨ水溶液を使用した。エッチングの液温を８０℃とし、エッチング時間を８．５時間とした。
以上の条件によりシリコン基板１０に供給路１３を加工したところ、供給路１３内に形成された梁５１の寸法は、梁深さＤ1が１００μｍ程度、梁高さＨ1が２５０μｍ程度、梁幅Ｗ1が６００μｍ程度であった。
【００９３】
［実施例２］
第１領域４１の長手方向（Ｘ方向）寸法と異方性エッチング時間とを変えた場合に、梁形状（梁深さＤ1、梁幅Ｗ1）がどのように変化するかを検証した。実施例２では、上記の実施例１に加えて、実施例１での第１領域４１のＸ方向寸法を９００μｍ及び１６８０μｍとしてシリコン基板１０の加工を行った。第２領域４２のＸ方向寸法及び開口部５のＸ方向寸法は変化させなかった。したがって、第１領域４１のＸ方向寸法及び第３領域４３のＸ方向寸法以外は、実施例１の条件と同じである。異方性エッチング時間については、５．５時間から９．５時間の範囲で、１時間刻みで変化させた。そして加工されたシリコン基板１０において、供給路１３内に形成された梁５１の形状（梁深さＤ（μｍ）及び梁幅Ｗ（μｍ））を調べた。
異方性エッチング時間と梁形状との関係を見出すために、第１領域４１でのＸ方向寸法が異なるシリコン基板ごとに、横軸に異方性エッチング時間Ｔ、縦軸に梁形状（梁深さＤ、梁幅Ｗ）をプロットし、直線近似を行った。梁深さＤと異方性エッチング時間Ｔの関係について、直線近似を用いると、以下の式(7)を得ることができた。式中の係数ａ1（μｍ／時間）及びｂ1（μｍ／時間）は、表１に示す通りである。なお、式(7)の適用範囲は、Ｄ＞０、すなわち、梁５１がシリコン基板１０の第１の面２１よりも第２の面２２に引き込まれた位置に形成される場合である。
Ｄ＝ａ1×Ｔ＋ｂ1  …(7)
式(7)から、梁深さＤ＞０における梁深さＤの異方性エッチング時間に対する変化挙動としては、単位分あたりに換算すると約１．３〜１．６μｍ／分で深さが変化することがわかる。
【００９４】
【表１】
0006504939.tif 000002
【００９５】
梁幅Ｗと異方性エッチング時間Ｔの関係の直線近似について、直線近似を用いると、以下の式(8)を得ることができた。式中の係数ａ2（μｍ／時間）及びｂ2（μｍ／時間）は、表２に示す通りである。なお、式(8)の適用範囲は、Ｗ＞０すなわち、梁５１が異方性エッチングにより消失しない範囲である。
Ｗ＝ａ2×Ｔ＋ｂ2  …(8)
同様に式(8)から、梁幅Ｗ＞０における梁幅Ｗの異方性エッチング時間に対する変化挙動としては、単位分あたりに換算すると約−３．２〜−３．６μｍ／分で幅が変化することがわかる。つまり、片側の梁幅変化は、この半分の約−１．６〜−１．８μｍ／分となる。なお、梁の寸法については、実施例２の結果に限らず、シリコン基板１０の第２の面２２におけるの開口部５の各領域４１〜４３、異方性エッチング条件等を変えることによって、種々の変化が起こり得るものである。
【００９６】
【表２】
0006504939.tif 000003
【００９７】
［実施例３］
上述した実施形態４に基づいて、シリコン基板１０に供給路１３を加工した例を実施例３として示す。面方位が（１００）であって厚さが７２５μｍ程度のシリコン基板１０を使用した。供給路形成領域の寸法については、Ｘ方向（長手方向）の寸法を２５ｍｍ、Ｙ方向の寸法を７５０μｍとした。第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３のＸ方向での寸法と未貫通孔３１の配置については、以下に示す通りとした。
エッチングマスクである酸化膜４及び保護膜６で覆われている第１領域４１のＸ方向寸法を１０８０μｍとした。第２領域４２の各々のＸ方向寸法を３６０μｍとした。したがって、第３領域４３の各々のＸ方向寸法は１１．６ｍｍである。第２領域４２において、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３２の列を３列配置し、各列において未貫通孔３が６個設けた。未貫通孔３２の配置間隔は、Ｘ方向及びＹ方向のいずれにも６０μｍとした。第３領域４３においては、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３３の列を２列配置した。未貫通孔３３の配置間隔をＸ方向及びＹ方向のいずれにも１２０μｍとした。未貫通孔３２，３３は、レーザー加工により、いずれも６４５μｍ程度の深さで直径が１０μｍ程度のものとした。
異方性エッチングでは、濃度が２２質量％のＴＭＡＨ水溶液を使用した。エッチングの液温を８０℃とし、エッチング時間を１０．５時間とした。
以上の条件によりシリコン基板１０に供給路１３を加工したところ、供給路１３内に形成された梁５１の寸法は、梁深さＤ2が３５０μｍ程度、梁高さＨ2が３７０μｍ程度、梁幅Ｗ2が８９０μｍ程度であった。
【００９８】
［実施例４］
上述した実施形態７に基づいて、シリコン基板１０に供給路１３を加工した例を実施例４として示す。面方位が（１００）であって厚さが７２５μｍ程度のシリコン基板１０を使用した。開口部５の寸法については、Ｘ方向（長手方向）の寸法を２５ｍｍ、Ｙ方向の寸法を７５０μｍとした。第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３のＸ方向での寸法と未貫通孔３１の配置については、以下に示す通りとした。
第１領域４１のＸ方向寸法を１３８０μｍとし、第２領域４２の各々のＸ方向寸法を４２０μｍとした。したがって、第３領域４３の各々のＸ方向寸法は１１．３９ｍｍである。第１領域４１には未貫通孔３１を加工しなかった。第２領域４２において、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３２の列を２列配置し、未貫通孔３２間の配置間隔はＸ方向及びＹ方向のいずれにも６０μｍとした。未貫通孔３２の深さを約６４５μｍとし、直径を１０μｍ程度とした。第３領域４３においては、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３３の列を２列配置した。未貫通孔３３の配置間隔は、Ｘ方向には６０μｍ、Ｙ方向には１２０μｍとした。未貫通孔３３の深さを６００μｍ程度、直径を１０μｍ程度とした。
異方性エッチングでは、濃度が２２質量％のＴＭＡＨ水溶液を使用した。エッチングの液温を８０℃とし、エッチング時間を８．５時間とした。
以上の条件によりシリコン基板１０に供給路１３を加工したところ、供給路１３内に形成された梁５１の寸法は、梁深さＤ3が１００μｍ程度、梁高さＨ3が２５０μｍ程度、梁幅Ｗ3が６００μｍ程度であった。
【００９９】
［実施例５］
上述した実施形態１０に基づいて、シリコン基板１０に供給路１３を加工した例を実施例５として示す。面方位が（１００）であって厚さが７２５μｍ程度のシリコン基板１０を使用した。供給路形成領域の寸法については、Ｘ方向（長手方向）の寸法を２５ｍｍ、Ｙ方向の寸法を７５０μｍとした。第１領域４１、第２領域４２及び第３領域４３のＸ方向での寸法と未貫通孔３１の配置については、以下に示す通りとした。
エッチングマスクである酸化膜４及び保護膜６で覆われている第１領域４１のＸ方向寸法を１０８０μｍとした。第２領域４２の各々のＸ方向寸法を３６０μｍとした。したがって、第３領域４３の各々のＸ方向寸法は１１．６ｍｍである。第２領域４２において、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３２の列を２列配置し、未貫通孔３２間の配置間隔はＸ方向及びＹ方向のいずれにも６０μｍとした。未貫通孔３２の深さを約６４５μｍとし、直径を１０μｍ程度とした。第３領域４３においては、開口部５の中心線に対して対称に、Ｘ方向に沿った未貫通孔３３の列を２列配置した。未貫通孔３３の配置間隔は、Ｘ方向には６０μｍ、Ｙ方向には１２０μｍとした。未貫通孔３３の深さを６００μｍ程度、直径を１０μｍ程度とした。
異方性エッチングでは、濃度が２２質量％のＴＭＡＨ水溶液を使用した。エッチングの液温を８０℃とし、エッチング時間を１０．５時間とした。
以上の条件によりシリコン基板１０に供給路１３を加工したところ、供給路１３内に形成された梁５１の寸法は、梁深さＤ4が３５０μｍ程度、梁高さＨ4が３７０μｍ程度、梁幅Ｗ4が８９０μｍ程度であった。
【符号の説明】
【０１００】
１    液体吐出ヘッド用基板
２    エネルギー発生素子
４    酸化膜
５    開口部
６    保護膜
１０    シリコン基板
１１    吐出口
１３    供給路
１４    パッシベイション層
１５    犠牲層
２１    第１の面
２２    第２の面
３１〜３３    未貫通孔
４１〜４３    領域
５１    梁
【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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