(57)【要約】【課題】  供給口の中に幅の広いハリを作ると、インクを加熱する吐出圧発生素子部と供給口との間の障害物になり、吐出口へのインクの充填速度に影響を与え、ハリ付近の吐出圧発生素子部は他の部分と均一な吐出性能が得られないという問題があった。一方、ハリ幅を狭くすると十分な強度が得られないという問題もあった。【解決手段】  シリコン単結晶基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、基板にインク供給口が長手方向に複数連続して配置されたヘッドであって、連続するインク供給口の間のハリの上部を（１１１）方位を主面とする結晶面で囲まれた面で形成する。【選択図】  図１１
2008120003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、インク内に気泡を発生させて該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、基板にインク供給口が長手方向に複数連続して配置されたヘッドであって、連続するインク供給口の間のハリの上部を（１１１）方位を主面とする結晶面で囲まれた面で形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記（１１１）方位を主面とする面は、一部に１５度未満の誤差を含む面を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記（１１１）方位を主面とする面で囲まれたハリ頂点は、インク吐出圧力発生素子が形成された基板面よりも低い位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記ハリの側面部分が（１１１）方位を主面とする面で囲まれていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
シリコン基板にインク供給口としてスルーホールを形成するインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、前記シリコン基板表面のインク供給口の形成部に選択的にエッチングが可能で基板裏面のインク供給口と相対する基板表面に、異方性エッチングの際に出現する（１１１）面が接するように、隣接する犠牲層を接近して設ける工程と、前記シリコン基板上に前記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ーション層を形成する工程と、前記犠牲層に対応する前記シリコン基板の裏面部に一部にハリを残すように分離されたエッチングマスク開口部を設ける工程と、該開口部より前記犠牲層が露出するまで基板を結晶軸異方性エッチングでエッチングする工程と、前記エッチング工程により露出した部分より前記犠牲層をエッチングして除去し前記ハリ上部を基板面より低くなるまでエッチングし、かつハリ上部を（１１１）面で止める工程と、前記パッシベーション層を除去しインク供給口を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項６】
前記隣接する犠牲層の間隔は、２μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とした請求項５記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項７】
前記ハリ上部は、犠牲層からエッチングされて形成された（１１１）面がぶつかり合って形成することを特徴とした請求項５記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項８】
前記シリコン基板がＳｉ（１１０）基板であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、および該ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱等のエネルギーをインクに与えることで、気泡の発生を促し、この体積変化を利用して吐出口からインクを吐出し、これを記録媒体上に付着させて画像形成を行うインクジェット記録方法が知られている。インクジェット方式の中で、基板に対し垂直にインクを吐出するサイドシューター型（特開平４−１０９４０号公報）が提案されている。このサイドシューター型では、基板の裏面から表面の吐出圧発生素子部にインクを供給するために、図５にあるように基板９０１に貫通する穴９０２を開けている。
【０００３】
従来のサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドでは、ヘッド幅が短かったので貫通口は開口部がつながった１つの穴になっていた。しかしながら、ヘッド幅を広くして、大面積に一度に印字できる長尺のヘッド作製しようとすると、インク供給口も長くなり、機械的強度が弱くなりヘッドの変形や破壊などの可能性が増加する。そこで、供給口の長手方向にハリを設ける供給口を分割する必要がある。特開平１０ー１３８４７８号公報で、ハリによって複数に分割されたインクジェット記録ヘッド用の基板について開示されている。
【特許文献１】特開平４−１０９４０号公報
【特許文献２】特開平１０ー１３８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、供給口の中に幅の広いハリを作ると、インクを加熱する吐出圧発生素子部と供給口との間の障害物になり、吐出口へのインクの充填速度に影響を与え、ハリ付近の吐出圧発生素子部は他の部分と均一な吐出性能が得られないという問題があった。いっぽう、ハリ幅を狭くすると十分な強度が得られないという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような問題点は、シリコン単結晶基板にインク吐出圧力発生素子が設けられ、インク吐出圧力発生素子に対向するプレート側に吐出口が配されて、該吐出口基板に垂直にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドで、基板にインク供給口が長手方向に複数連続して配置されたヘッドであって、連続するインク供給口の間のハリの上部を（１１１）方位を主面とする結晶面で囲まれた面で形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドによって解決された。
【０００６】
本発明は、シリコン基板にインク供給口としてスルーホールを形成するインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法であって、該シリコン基板表面のインク供給口の形成部に選択的にエッチングが可能で前記シリコン基板裏面のインク供給口と相対する前記シリコン基板表面に、異方性エッチングの際に出現する（１１１）面が接するように、隣接する犠牲層を接近して設ける工程と、前記シリコン基板上に前記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ーション層を形成する工程と、前記犠牲層に対応する基板裏面部に一部にハリを残すように分離されたエッチングマスク開口部を設ける工程と、該開口部より前記犠牲層が露出するまで基板を結晶軸異方性エッチングでエッチングする工程と、前記エッチング工程により露出した部分より前記犠牲層をエッチング除去し前記ハリ上部を基板面より低くなるまでエッチングし、かつハリ上部を（１１１）面で止める工程と、前記パッシベーション層を除去しインク供給口を形成する工程とを有することを特徴としたインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法によって実現する。
【発明の効果】
【０００７】
インクジェット記録ヘッドの幅を広くした場合においても、機械強度が十分に確保され、インク流路の抵抗を増大させることなく高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、まず本発明に係わる実験について述べ、次に実施態様例を示しさらには、実施例及び比較例を示すことにより、本発明を詳しく説明する。
【０００９】
［実験１］
以下に、本発明に係わる実験について述べる。連続する供給口間のハリ部と開口部での、インク吐出の周波数特性について調べた。
【００１０】
図２は本発明にいたる実験に用いたインクジェット記録ヘッドの基板の吐出口付近の平面の概略を示したものである。吐出口のピッチは４３μｍとした。このインクジェット記録ヘッドでは、基板の強度を増すために図６のような断面を持ったハリ４０６を、インク供給口内部に設けている。この場合、ハリ上部は基板表面と同じ高さに形成されている。
【００１１】
インク供給口端部２０３から吐出口下部に位置する吐出圧発生素子（ヒーター）２０１までの距離ＣＨは５０μｍとした。また吐出口からノズルフィルター２０５までの距離は４０μｍ、間隔は２５μｍとした。この時、ハリ２０４の部分の基板面部の幅を２５μｍとして、５．５ｐｌのインク滴を吐出した時に、インク吐出が応答できる限界周波数を調べた。
【００１２】
図７は、各位置の吐出口の限界応答周波数の関係を示したものである。ハリがヒーターの真正面にある吐出口（bit No35）では、限界吐出周波数が１０．５ＫＨｚであった。また、ハリから供給口に平行な方向に１００μｍ以上離れた吐出口の限界応答周波数は１５〜１７ｋＨｚであった。
【００１３】
［実験２］
図１は本発明による、インク供給口間の基板表面のハリ部をエッチングにより除去したインクジェット記録ヘッドの平面図である。図４は、ハリ断面を示したものであるハリの頂点３０８は、１００ポイント測定したところ基板面から平均５０μｍ下の位置にあった。それ以外のヘッド部の寸法は、実験１と同じ寸法に設計した。
【００１４】
図８は、このインクジェット記録ヘッドを用いて印字した時の、各位置の吐出口の限界応答周波数の関係を示したものである。ハリの真横の吐出口（bit No35）でも、限界吐出周波数が１６ＫＨｚで、ハリから離れて配置されている吐出口と変わらない性能を有していた。
【００１５】
［実験３］
図３は、インク供給口のハリ近傍のエッチング前の断面構造を示すものである。図９は、その上面で、図１０は下面図である。基板３０１は、表面が（１１０）のＳｉ単結晶である。表面のインク供給口パターン３０４は、Ｓｉ上にＡｌＣｕで（１１１）方位に平行な平行四辺形で形成し、裏面から異方性エッチングした時の犠牲層となる。裏面のインク供給口パターン３０２は、Ｓｉ上の酸化膜をエッチングしてＳｉを露出させ、同様に（１１１）方位に平行な平行四辺形とした。
【００１６】
この時、裏面の供給口間の間隔３０３は１２０μｍに固定し、上面の犠牲層間の幅３０５を変化させて、異方性エッチング後のハリ断面の形状を観察した。Ｓｉウエハの厚さは６３５μｍとした。
【００１７】
８３℃、濃度２２％のＴＭＡＨ水溶液中で、７〜８時間エッチングを行ったところ、犠牲層間隔が２μｍ以上２０μｍ未満の時、図４のような形状を持ったハリ構造が形成できた。これは、ハリの最上部が基板表面より落ち込んでいて、インクジェット記録ヘッド作製時に、インクのリフィルを妨げることがない。
【００１８】
いっぽう犠牲層間隔が２０μｍ以上の時、ハリ断面は図６のような形状になり、基板表面と同じ高さにハリの一部が残った。これは、インク流れに対して抵抗になってしまう。この時、更にエッチング時間を伸ばしてハリ最上部で（１１１）面がぶつかり合うまでエッチングを続けると、犠牲層によるインク供給口の成形効果が失われ供給口側面が大きくうねる現象が現れて、供給口とヒーター間の距離を一定に保てなくなってしまう。
【００１９】
また、犠牲層間隔が２μｍ以下の時、ハリ上部断面は図２０の７０３のような形状になった。これはハリの上部が無秩序にエッチングされ、ハリ形状や高さが均一にならなかったと考えられる。さらに、この構造はハリ上部が（１１１）面に近い方位の面で覆われていないので、アルカリ性のインクで急速にエッチングされ形状が変化してしまい、強度が維持できない可能性が高い。また、インク中に溶け出したシリコンは、ヒーター部に固着して不吐出ノズル発生の原因になる。
【００２０】
ここで、前述した図４のように上部が（１１１）方位を主面とする結晶面で囲まれたハリの断面を２０個検査したところ、面方位には最大で１５度の誤差が見つかった。これは、異方性エッチングする際のエッチング面の揺らぎに起因する。しかし、６０℃４週間のインク浸漬テストの結果、面方位に１５度程度のずれがある場合でも、ハリの浸食は実用上問題のないレベルであった。
【００２１】
［実施態様例］
図１は本発明による実施態様例を示すインクジェット記録ヘッドのベース基板の模式図である。（図４はＡＢ断面図、図１１は俯瞰図（ノズル図示せず））基板としては（１１０）方位のＳｉウエハが用いられる。基板の中心部にインクを裏面から供給するための貫通穴１０３があけられている。インクジェット記録ヘッドノズルの幅が広くなると、この供給口が基板中心を縦断しているために、基板の強度が低下して、変形や破損が起きる可能性が増える。そこで、図１１のように供給口を複数に分割して、内部にハリ１０４を設けて強度増加をはかる。このときハリ上部（インク吐出圧発生素子形成面側）がインク流路の抵抗となり、高い周波数でインクジェットを駆動したときのインク供給の乱れが発生する。これを回避するために、図４のようにインク供給口の間のハリの上部を（１１１）面で囲まれた面でエッチングして、ハリの頂点をインク吐出圧力発生素子が形成された基板面よりも低い位置に形成する。この時、基板の表面部のみハリをエッチング除去するので、強度の低下は問題にならない程度ですむ。
【００２２】
Ｓｉウエハを基板として用いた場合、供給口の幅は一般には５０〜３００μｍ、望ましくは８０〜２００μｍ、最適には１００〜２００μｍである。分割された供給口の長さは一般には０．５〜４０ｍｍ、望ましくは１〜１０ｍｍ、最適には１．５〜５ｍｍである。裏面側のハリの幅は、一般には３０〜３００μｍ、望ましくは６０〜２００μｍ、最適には８０〜１５０μｍである。
【００２３】
図１２は、図１の基板のＣＤ断面部の構造を示したものである。下部のインク供給口５０６方向から供給されたインクがヒーター５０３で加熱され発泡しノズル５０５から吐出する。この時、平面的にハリの真横に位置するヒーター部でも、ハリ５０２上に供給速度に障害を与えないだけのインク流路が確保されているので、他のヒーター部と同等のインク吐出性能が得られる。
【００２４】
次に、本発明によるインクジェット記録ノズルのプロセスを図１３から図１９を使って順を追って説明する。なお、図１３から図１９の各工程は一連の工程であるため、便宜上、通し番号を付した。ただし、図１９（１９）は、図１３（２）の工程における犠牲層パターンの平面図を示しており、図１９（２０）は、図１６（１３）の工程のシリコン基板６０１を裏面から見た平面図を示している。
【００２５】
図１３（１）基板面方位（１１０）のシリコン基板６０１に、例えば熱酸化やＣＶＤ法などで絶縁膜６０２を形成し、フォトリソ技術によって図１３（１）のようにインク供給口を設けるための所望のパターン６０３を形成する。
【００２６】
図１３（２）ＡｌやＣｕ等の抵抗が低く、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）等の異方性エッチング用エッチャントに対するエッチング速度が大きな金属を堆積しパターニングして、下層配線６０４と犠牲層６０５を形成する。エッチング犠牲層は、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとＳｉウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。この時のパターンは基板に対して垂直にエッチング穴があくように、図１９（１９）のように狭角が７０．５度をなす平行四辺形とし、平行四辺形の長辺および短辺は（１１１）と等価の面に平行になるように配置する。
【００２７】
この時、犠牲層の間隔は一般には２〜２０μｍ、好ましくは、３〜１５μｍ、最適には４〜１３μｍである。さらに犠牲層の膜厚は一般には３０００Å以下、好ましくは２５００Å、最適には２０００Å以下である。
【００２８】
図１３（３）基板表面上にエッチングストップ層６０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜を堆積する。エッチングストップ層は、膜応力を調整するために２種以上の膜を積層しても良い。
【００２９】
積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には２０００Å〜２μｍ、好ましくは３０００〜１５０００Å、最適には４０００〜１３０００Åである。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、一般には２×１０ｅｘｐ−９dyne/cm2以下、より好ましくは１．８×１０ｅｘｐ−９dyne/cm2以下、最適には１．５×１０ｅｘｐ−９dyne/cm2以下である。
【００３０】
図１３（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等の膜を堆積して層間絶縁膜６０７とする。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール６０８を形成する。
【００３１】
図１３（５）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部６０９形成する。ヒーター材料としては、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＮＳｉ等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極６１０としてＡｌ、Ｍｏ、Ｎｉ，Ｃｕ等の金属膜を同様にして形成する。
【００３２】
図１４（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜６１１を堆積し保護膜とする。
【００３３】
図１４（７）この上に、耐キャビテーション膜６１２としてスパッター法等でＴａを堆積しパターニングする。この膜の膜厚は、好ましくは１０００〜５０００Å、さらに好ましくは２０００〜４０００Å、最適には２５００〜３５００Åである。
【００３４】
また、配線とヒーターの形成の順番等に特に制限がないのは言うまでもない。
【００３５】
図１４（８）樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリ性エッチャントから保護するために、耐食性の高い樹脂膜６１３を形成する。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングする。
【００３６】
図１５（９）インク流路確保のために、強アルカリや有機溶剤等で溶解可能な樹脂でパターン６１４を形成する。このパターンは、印刷法や感光性樹脂によるパターニング等で形成する。
【００３７】
図１５（１０）インク流路のパターンの上に、被覆樹脂層６１５を形成する。この被覆樹脂層は微細パターンを形成するので感光性レジストが望ましく、さらに流路を形成した樹脂層を除去する際のアルカリや溶剤等によって変形変質しない性質が必要である。
【００３８】
図１５（１１）次に流路の被覆樹脂層をパターニングして、ヒーター部６０９に対応したインク吐出口６１６と電極の外部接続部を形成する。この後、被覆樹脂層を光や熱等によって硬化する。
【００３９】
図１６（１２）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜６１７を形成する。
【００４０】
図１６（１３）裏面のＳｉＮまたはＳｉＯ２などをフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分６１８を除去しウエハ面を露出させる。このパターンの形状は、図１９（２０）のように犠牲層とは鏡像関係になるように形成する。裏面のエッチングマスク膜の製法は、プラズマＣＶＤに限定されるものではなく、ＬＰＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ、熱酸化法などでも良い。
【００４１】
図１６（１４）次に裏面の平行四辺形の狭角の近傍部分（裏面の平面図１９（２０））に、エッチング先導孔６１９をあける。一般的には、レーザー加工などが用いられるが、放電加工、ブラスト等でも良い。
【００４２】
この先導孔は、エッチングストップ層に限りなく近くまであける。先導孔の深さは、一般には基板厚さの６０％以上、好ましくは７０％以上、最適には８０％以上である。また、基板を貫通してはならない。この先導孔によって、異方性エッチングの際に平行四辺形の狭角から発生する斜めの（１１１）面が抑制される。
【００４３】
図１７（１５）この基板をアルカリ系エッチャント（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒドラジン等）に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が平行四辺形の貫通穴が形成される。
【００４４】
図１７（１６）エッチングストップ層６０６のＳｉＮ等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口する。最後にインク流路形成材６１４を除去し、インクの流路６２０を確保する。
【００４５】
図１７（１７）上記プロセスにおいて、基板の加工手順は特に限定されるものではなく、任意に選ぶことができる。
【実施例１】
【００４６】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００４７】
図１は、本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の構造を示した模式図である。（１１０）の面方位を持った厚さ６３０μｍのＳｉウエハ（基板）に、基板に対して垂直にエッチングして形成された基板のインク供給口１０３周辺部は図４のようになっている。図４に示す基板の供給口周辺部において、ハリの頂点３０８は基板表面より６０μｍ下に形成された。なお、このインク供給口は平面構造において長辺が（１１１）面に平行で、幅１００μｍ、長さ２ｍｍ、短辺と長辺のなす角が７０．５度である。裏面の幅が１４０μｍのハリ１０４を挟んで３０個縦列に配置された。図１１は、インク供給口を基板表面から見た俯瞰図（ノズル部は図示せず）である。貫通穴は長辺が（１１１）面に平行で、幅１００μｍ、長さ２ｍｍ、短辺と長辺のなす角が７０．５度で基板に対して垂直に開けられた。インク供給口の両側に、厚さ２００Å、２４μｍ□のＴａＮヒーター１０６が、６０μｍ間隔で配置された。各ヒーターには、厚さ３０００ÅのＡｌ配線１０８が接続され、個々に電気信号が供給できるようになっている。
【００４８】
図１２は、図１のＣＤ断面の模式図である。各ヒーター５０３の直上にはノズル形成樹脂に開口部５０５が設けられ、この部分よりインクを吐出するようになっている。
【００４９】
このインクジェット記録ヘッドを使って、５．５ｐｌのインク滴を吐出した時、最大吐出周波数は１５ＫＨｚで、６０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【００５０】
［比較例１］
以下に、本発明の比較例を説明する。
【００５１】
基板表面のヒーター、電極、ノズル等の構成は実施例１と同じ構造で、図２のように基板の表面にハリを残した構造にした。表面のハリ幅は３０μｍとした。
【００５２】
基板上面のヒーター、電極、ノズル形成樹脂等の構造は、実施例１と同様にした。
【００５３】
このインクジェット記録ヘッドを使って、５．５ｐｌのインク滴を吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、２ｍｍ周期でハリの真横にあたるノズル部からの吐出が乱れ、印字の濃度ムラが見られる部分があった。
【実施例２】
【００５４】
以下に、本発明の他実施例を説明する。
【００５５】
図２１は、ハリ部分の断面図で、実施例１とは、途中工程の犠牲層間の間隔を広げて、ハリ断面の形状だけを変化させたものである。
【００５６】
ハリ表面がエッチングされて（１１１）面に近い面で囲まれており、ハリの頂点は基板表面より２０μｍ下に形成された。他の部分は、実施例１と同様にした。
【００５７】
このインクジェット記録ヘッドを使って、５．５ｐｌのインク滴を吐出周波数１２ＫＨｚで印字テストを行ったが、６０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【実施例３】
【００５８】
以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法について、順を追って説明する。
【００５９】
図１３（１）のように、厚さ６３０μｍ、６インチΦの（１１０）面のＳｉウエハ６０１の上を熱酸化して、ＳｉＯ２層６０２を６０００Å形成し、さらにＳｉＯ２をパターニングして供給口開口部３０３を形成した。スパッターでＡｌＣｕ膜を２０００Å堆積した。この膜のＣｕの含有量は０．５％であった。フォトリソ技術によって図１０のように犠牲層６０５下層電極配線６０４を形成した。犠牲層の幅は１８０μｍ、長辺方向は２ｍｍで、隣接した犠牲層間の部分の幅は６μｍとした。犠牲層は、実施態様例と同様に短辺と長辺のなす角が７０．５度である平行四辺形で、ハリを挟んで４０本直列に並べた。
【００６０】
次に、エッチングストップ層として、プラズマＣＶＤでＳｉＮ膜６０６を１２０００Å堆積した。
【００６１】
この時の成膜条件は、ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２＝ ５００／１５００／６３００ｓｃｃｍ、圧力１５００ｍｔｏｒｒ、基板温度４００℃、ＲＦ１７００Ｗであった。
【００６２】
フォトリソ技術を使い、図１３（３）のようにエッチングストップ層をパターニングした後、層間絶縁膜６０７としてＳｉＯＮを１４０００Å成膜した。この時の成膜パラメーターは、ＳｉＨ４／Ｎ２Ｏ／Ｎ２＝ ２５０／１２００／４０００ｓｃｃｍ、圧力１５００ｍｔｏｒｒ、基板温度３８０℃、ＲＦ１７００Ｗ、組成比Ｓｉ／Ｏ／Ｎ＝３７／６１／２であった。
【００６３】
この後は、図１３（４）のように層間絶縁膜にコンタクトホール６０８を形成し、ＴａＳｉＮ（組成比４４／４３／１３）を５００ÅとＡｌを３０００Å連続成膜してパターニングして、図１３（５）のようにヒーター６０９と上部配線６１０を形成した。
【００６４】
次にヒーター保護膜６１１として、プラズマＣＶＤのＳｉＮを３０００Å堆積、パターニングした。成膜条件は、ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２＝１８０／４８０／２０００ｓｃｃｍ、圧力１５００ｍｔｏｒｒ、基板温度３２０℃、ＲＦ１７００Ｗであった。
【００６５】
さらに、インクの発泡によるキャビテーションからヒーターを保護するため、Ｔａを２３００Åをスパッターで堆積パターニングして、耐キャビテーション膜６１２を形成した。
【００６６】
樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリエッチャントから保護するために、耐食性の高いポリエーテルアミド系樹脂膜（日立化成製  HIMAL）６１３を２μｍ塗布焼成して形成した。それにより、図１４（８）のようにヒーター部とインク供給口部をパターニングで露出させた。
【００６７】
感光性樹脂としてポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化ＯＤＵＲ−１０１０）を２０μｍ塗布してパターニングして、図１５（９）のようにインク流路形成材６１４を形成した。
【００６８】
さらに表１に示した感光性樹脂６１５を１０μｍ塗布しパタ−ニングして、図１５（１０）のようにインク吐出口３１６を形成した。
【００６９】
【表１】
2008120003.tif 000003
ノズル形成面側を保護するために、ゴム系レジスト（東京応化製ＯＢＣ）で保護膜６１７を形成した。ノズル形成された裏面のＳｉＯ２をパターンニングして、インク供給口開口部６１８を形成した。この時のパターンは、図１０のように表面の犠牲層とは鏡像関係になるような平行四辺形にした。そして、供給口間にハリに相当する部分の幅を１２０μｍ設けた。
【００７０】
次に裏面のインク供給口パターン部の平行四辺形の窓の狭角に隣接した部分に、ＹＡＧレーザーで非貫通のエッチング先導孔６１９を開けた。この時の穴の径は３０〜３５μｍ、深さは４４０〜５５０μｍであった。
【００７１】
この基板を２２％のＴＭＡＨ水溶液に浸漬して異方性エッチングした。エッチャント温度は８３℃、エッチング時間は７時間３０分とした。これは基板の厚み６３０μｍをジャストエッチする時間に対して１０％のオーバーエッチ時間とした。
【００７２】
エッチングは図１７（１５）のようにＡｌＣｕの犠牲層まで進み、エッチングストップ層６０６の前で止まっている。この時、エッチングストップ層に亀裂はなく、流路形成樹脂層やノズル部へのエッチング液の浸入は見られなかった。
【００７３】
この時のハリ部の断面は、図２１のようにＳｉ（１１１）面に囲まれた構造になっていて、ハリ部の頂点８０７は基板面から２０μｍ下に形成されていた。
【００７４】
次に、図１７（１６）のようにエッチングストップ層のＳｉＮをＣＤＥ法によって除去した。エッチング条件は、ＣＦ４／Ｏ２／Ｎ２＝３００／２５０／５ｓｃｃｍ、ＲＦ８００Ｗ、圧力２５０ｍｔｏｒｒであった。
【００７５】
図１８（１８）のようにメチルイソブチルケトンに浸漬後、キシレン中で超音波を掛け保護膜を除去して、乳酸メチル中で超音波を掛け樹脂６１４を除去して、インク流路を形成しインクジェット記録ヘッドができた。
【００７６】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出液滴５．５ｐｌの時、最大吐出周波数は１２ＫＨｚで、８０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板の主要部を示す概略図である。
【図２】従来のインクジェット記録ヘッドの基板構造を示す図である。
【図３】本発明に至るプロセスの途中の基板の断面図である。
【図４】本発明によるハリ構造を示す図である。
【図５】従来のインクジェット記録ヘッドのプロセスの途中の基板の断面図である。
【図６】従来のインクジェット記録ヘッドのハリ構造を示す図である。
【図７】本発明に関わる実験結果で、ハリ位置とインクジェット記録ヘッドの限界応答周波数特性を示す図である。
【図８】本発明に関わる実験結果で、ハリ上部を除去したインクジェット記録ヘッドの限界応答周波数特性を示す図である。
【図９】犠牲層の平面形状を示す図である。
【図１０】インク供給パターンの平面形状を示す図である。
【図１１】本発明によるインクジェット記録ヘッド基板の俯瞰図である。
【図１２】本発明によるインクジェット記録ヘッド基板の断面図である。
【図１３】本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図である。
【図１４】図１３に引き続き、本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図である。
【図１５】図１４に引き続き、本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図である。
【図１６】図１５に引き続き、本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図である。
【図１７】図１６に引き続き、本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図である。
【図１８】図１７に引き続き、本発明によるインクジェット記録ヘッドの工程フローを示す図である。
【図１９】図１９（１９）は図１３（２）に示すシリコン基板における犠牲層パターンを示す平面図である。図１９（２０）は、図１６（１３）の工程のシリコン基板の平面図である。
【図２０】犠牲層間隔が狭い時に形成されるハリの断面形状である。
【図２１】本発明によるインクジェット記録ヘッドのハリの断面形状である。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  インク吐出口
１０２  液室壁
１０３  インク供給口
１０４  ハリ
１０５  ノズルフィルター
２０１  インク吐出口
２０２  液室壁
２０３  インク供給口
２０４  ハリ
２０５  ノズルフィルター
３０１  シリコン基板
３０２  インク供給口開口部
３０３  ＳｉＯ２（裏面マスク部）
３０４  犠牲層
３０５  犠牲層間隔
３０６  ハリ
３０７  Ｓｉ（１１１）面
３０８  ハリ頂上部
４０１  シリコン基板
４０２  インク供給口開口部
４０３  ＳｉＯ２（裏面マスク部）
４０４  犠牲層
４０５  犠牲層間隔
４０６  ハリ
４０７  Ｓｉ（１１１）面
５０１  シリコン基板
５０２  ハリ
５０３  ヒーター
５０４  電極
５０５  インク吐出口
６０１  Ｓｉ基板
６０２  絶縁膜
６０３  インク供給口パターン
６０４  下層配線
６０５  犠牲層
６０６  エッチングストップ層
６０７  層間絶縁膜
６０８  コンタクトホール
６０９  ヒーター
６１０  上層配線
６１１  ヒーター保護膜
６１２  耐キャビテーション膜
６１３  ポリエーテルアミド樹脂膜
６１４  流路形成樹脂
６１５  ノズル形成樹脂
６１６  インク吐出口
６１７  エッチング保護膜
６１８  インク供給口パターン
６１９  レーザー加工先導孔
６２０  インク流路
７０１  シリコン基板
７０２  ハリ
７０３  ハリ頂上部
７０４  ＳｉＯ２（裏面マスク部）
８０１  ハリ
８０２  Ｓｉ（１１１）面
８０３  Ｓｉ（１１１）面
８０４  Ｓｉ（１１１）面
８０５  Ｓｉ（１１１）面
８０６  Ｓｉ（１１１）面
【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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