(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が供給される第一の供給口と、前記第一の供給口に連通する複数の第二の供給口と、前記各第二の供給口にそれぞれ連通する複数の流路と、前記各流路に連通する複数の吐出口と、前記第一の供給口から供給され、前記各第二の供給口を介して前記各流路に分配された液体を前記各吐出口から吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子とを有する記録ヘッド基板の製造方法であって、
基板を、前記エネルギー発生素子が設けられている側の面の裏面である裏面側から、前記エネルギー発生素子が設けられている側の面である表面側に向けて厚み方向途中まで、結晶異方性エッチングによってエッチングして、前記第一の供給口に対応した凹部を形成する第一のエッチング工程と、
前記基板を、前記基板の表面に形成された前記流路のパターンに対応した構造体をエッチングのストップ層として用い、前記凹部の底面から前記基板の表面に向けて、前記ストップ層に達するまでドライエッチングによってエッチングして、前記第二の供給口に対応した複数の穴を形成する第二のエッチング工程と、を有し、
前記ドライエッチングによるエッチングは、前記凹部の底面のうち、前記凹部の底面と前記凹部の側面との交線から離間した位置から行われ、前記第二の供給口は、前記凹部の底面と前記凹部の側面との交線から離間した位置に形成されることを特徴とする記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項２】
前記第一のエッチング工程は、前記基板の裏面に第一の感光性材料を塗付し、塗布された前記第一の感光性材料を露光及び現像して、前記第一の供給口の形状に対応したエッチングマスクを形成する工程を含み、
前記第二のエッチング工程は、前記凹部の底面を含む前記基板の裏面に、第二の感光性材料を塗付し、塗布された前記第二の感光性材料を露光及び現像して、前記第二の供給口の形状に対応したエッチングマスクを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項３】
前記第二のエッチング工程では、前記流路を形成するために前記基板の表面に予め形成されているレジスト層を前記ストップ層としてエッチングを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項４】
前記第一のエッチング工程によるエッチングの深さが前記第二のエッチング工程によるエッチングの深さよりも深いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項５】
前記第二のエッチング工程によるエッチングの深さが50[μm]以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項６】
スプレー塗布によって前記第二の感光性材料を塗布することを特徴とする請求項２記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板を加熱しながら前記第二の感光性材料を塗布することを特徴とする請求項６記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項８】
前記基板を40[℃]〜120[℃]に加熱しながら前記第二の感光性材料を塗布することを特徴とする請求項７記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項９】
前記基板の裏面は、結晶方位が（１００）面であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項１０】
前記流路の内部を前記液体が流れる方向と、前記第二の供給口の内部を前記液体が流れる方向とが直交するとともに、前記第二の供給口の前記液体が流れる方向における長さが、前記流路の前記液体が流れる方向における長さよりも長くなるように、前記複数の流路と前記第二の供給口とを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の流路は、前記流路の前記液体が流れる方向における長さが異なる複数の流路からなり、
前記複数の流路の全てに対して、前記第二の供給口の前記液体が流れる方向における長さが、前記流路の前記液体が流れる方向における長さよりも長くなるように、前記複数の流路と前記第二の供給口とを形成することを特徴とする請求項１０に記載の記録ヘッド基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッド基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクなどの記録液を吐出して記録を行うインクジェット記録方式（液体吐出記録方式）に用いられる記録ヘッド（「インクジェットヘッド」と呼ばれる場合もある。）を構成する基板は、一般的に次のような構造を備えている。
【０００３】
すなわち、記録液滴（以下、「液滴」又は「インク滴」という。）が吐出される吐出口、記録液が供給される供給口、吐出口と供給口とを連通させるインク流路及びインク流路内に設けられたエネルギー発生素子を有する。一般的に、エネルギー発生素子は、吐出口直下のインク流路末端付近に配置されており、かかる領域は「発泡室」などと呼ばれ、インク流路の他の領域と区別されることがある。
【０００４】
上記構造を備えた記録ヘッド基板の製造方法として、例えば、次のような方法が知られている。
【０００５】
エネルギー発生素子としてのヒータ及びヒータを駆動するドライバー回路などが形成された基板上に、インク供給のための貫通孔を形成した後、ネガ型レジストにてインク流路の壁となるパターン形成を行う。次いで、電鋳法やエキシマレーザー加工により吐出口が形成されたプレートを上記基板に接着する。
【０００６】
別の方法では、接着層が塗布された樹脂フィルム（通常はポリイミドが好適に使用される）に、エキシマレーザー加工によってインク流路及び吐出口を形成してインク流路構造体プレートを形成する。次いで、形成されたインク流路構造体プレートと上記基板とを熱圧を加えて貼り合わせる。
【０００７】
ここで、高画質記録を実現するためには、微小インク滴の吐出を可能にする必要があり、微小インク滴の吐出を可能にするためには、吐出量に影響を及ぼすヒータと吐出口との間の距離をできるだけ短くしなければならない。具体的には、インク流路の高さを低くしたり、発泡室の容積を小さくしたり、吐出口のサイズを小さくしたりする必要がある。すなわち、上記従来の製造方法によって、微小インク滴の吐出が可能な記録ヘッド基板を製造するには、基板上に積層されるインク流路構造体プレートの薄膜化が必要とされる。しかし、薄膜のインク流路構造体プレートを高精度で加工し、さらに基板に貼り合わせることは極めて困難である。
【０００８】
上記問題を解決することを目的として、特許文献１には次のような記録ヘッド基板の製造方法が開示されている。特許文献１に開示されている製造方法では、エネルギー発生素子が形成された基板上に感光性材料にてインク流路の型をパターンニングし、次いで型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を形成する。次に、被覆樹脂層に上記インク流路の型に連通する吐出口を形成した後、型パターン（感光性材料）を除去する。本明細書では、特許文献１に開示されている上記製造方法を「注型法」と呼ぶ場合がある。
【０００９】
特許文献１に開示されている製造方法では、上記感光性材料として、除去の容易なポジ型レジストが用いられている。また、この製造方法では、半導体製造に用いられているフォトリソグラフィー法を採用しているので、インク流路、吐出口などの形成に関して極めて高精度で微細な加工が可能である。
【００１０】
次に、インク滴が記録媒体表面に着弾して形成される記録ドット或いはドットに関して述べる。階調を滑らかに表現したり、粒状性を目立たなくしたりする方法として、単位面積当たりの記録ドット数を制御するドット密度制御法や記録ドットのサイズを制御するドット径制御法およびそれらの組み合わせがある。
【００１１】
例えば、従来のインクジェット記録装置には、色の薄いインク滴と濃いインク滴をそれぞれ吐出する２列の吐出口列を設け、画像の明部から中間部分は色の薄い記録ドットで表現し、中間部分から暗部までは色の濃い記録ドットで表現するものがある。要するに、擬似的に記録ドットのサイズを制御しているものがある。
【００１２】
しかし、色の薄い記録ドットと濃い記録ヘッドとを形成するには、濃度の異なるインクが収容されたインクタンクが別々に必要となりコストアップを招く。そこで、サイズの異なるインク滴を吐出するノズルを設け、画像の明部から中間部分は小径の記録ドットで表現し、中間部分から暗部までは大径の記録ドットで表現する記録方法が提案されている。この場合、サイズの異なる記録ドットであっても、互いの色味を同じくする必要があるので、各々の吐出口には同一のインクタンクから同一のインクを供給する必要がある。
【００１３】
しかしながら、多数のインク流路を同一供給口に接続すると、各々の吐出口がインク滴を吐出及びリフィルした際に生じるインクの流れが他の吐出口に対して影響を及ぼす（本明細書では、かかる影響を「クロストーク」と呼ぶ場合がある）。クロストークが生じると、吐出を行っていない吐出口の液面において揺らぎが生じ、該吐出口から吐出されるインク滴量および飛翔速度が不安定となり、最悪の場合は吐出が行われないこともある。
【００１４】
さらに、多数のインク流路を同一供給口に接続するためには、供給口を広く（大きく）形成する必要がある。一般的な供給口の形成方法の一つとして、結晶異方性エッチングによるものがある。ここで、（100）面及び（110）面の結晶方位を持つシリコンウエハに対して、（100）面及び（110）面からアルカリ系溶液を用いた化学的エッチングを行う場合、（111）面に対するエッチングレートが他の結晶面に対して極端に低くなる。したがって、結晶方位に応じてエッチングの進行に選択性を生じ、エッチングの深さ方向と幅方向との間で異方性が得られる。
【００１５】
例えば（100）面の結晶方位を持つシリコンに対して、（100）面からエッチングを開始した場合、エッチングを開始する幅により、深さが幾何学的に決定されることから、エッチングを開始する幅によって供給口の幅を制御することができる。具体的にはエッチング開始面から深さ方向に54.7°の傾斜で狭くなる内側面が得られる。
【００１６】
よって、基板をその裏面から表面に向かってエッチングして供給口を形成する場合、基板の厚さと基板裏面における供給口の開口幅（裏面開口幅）を考慮することで、基板表面における供給口の開口幅（表面開口幅）を制御することができる。
【００１７】
多数のインク流路を同一供給口に配置するためには、大きな供給口を形成する必要があることは既に述べたが、より正確には、表面開口幅が広い供給口を形成する必要がある。そして、表面開口幅を広くするためには、裏面開口幅をそれ以上に広くする必要があることは上記説明から理解できるはずである。しかし、裏面開口幅を広くすること、記録ヘッド基板とこれを支持する支持部材との接着面積が減少し、他色インクとの混色などの不良が発生し易くなる。また、供給口の幅が広くなると、基板中の多くのシリコンをエッチングにより削り取られるので、供給口壁が薄くなり、基板全体の強度が低下する。基板強度が低下すると、該基板に積層された他の薄膜などにより生じる引っ張り応力などによって記録ヘッド基板に変形や反りが生じ易くなる。
【００１８】
これらの問題に対して、裏面開口幅を広げずに表面開口幅を広げる方法が特許文献２に開示されている。具体的には、基板に対して２段階エッチング処理を行う方法が開示されている。この方法では、結晶異方性エッチングにより第１のエッチングを行い、ドライエッチングにより第２のエッチングを行うことで、第１と第２の共通液室を有する供給口を形成する。ドライエッチングでは基板に対して垂直にエッチングが行われるため、供給口全体の開口幅の広がりを抑制することができる。
【００１９】
さらに、特許文献２には、TEOSやSiNやSiCからなる絶縁層や、TaAlやAlなどの配線やヒータ部材などが形成されている薄膜に対してエッチング処理を行うことによって、独立供給口を形成することが開示されている。
【特許文献１】特公平６−４５２４２号公報
【特許文献２】米国特許第６５３４２４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、TEOSやSiNやSiCからなる絶縁層や、TaAlやAlなどの配線やヒータ部材などが形成されている薄膜は、一般的にCVD法やスパッタ法などにより成膜される。よって、各膜厚は１[μm]以下であり、全体でも数[μm]程度の厚みしかない。このような薄膜に対して独立供給口を形成した場合、膜自身の強度が不十分なため、ドライエッチングの際のダメージや上層レジストからの引っ張り応力によって変形や破壊が起こる虞がある。
【００２１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、各流路に対応した複数の供給口と、それら供給口が連通する共通の供給口とが基板内部に設けられた記録ヘッド基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の記録ヘッド基板の製造方法は、液体が供給される第一の供給口と、第一の供給口に連通する複数の第二の供給口と、各第二の供給口にそれぞれ連通する複数の流路と、各流路に連通する複数の吐出口と、第一の供給口から供給され、各第二の供給口を介して各流路に分配された液体を各吐出口から吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子とを有する記録ヘッド基板を製造する方法である。本発明の記録ヘッド基板の製造方法は、基板を、エネルギー発生素子が設けられている側の面の裏面である裏面側から、エネルギー発生素子が設けられている側の面である表面側に向けて厚み方向途中まで、結晶異方性エッチングによってエッチングして、上記第一の供給口に対応した凹部を形成する第一のエッチング工程を有する。さらに、基板を、基板の表面に形成された流路のパターンに対応した構造体をエッチングのストップ層として用い、凹部底面から基板表面に向けて、ストップ層に達するまでドライエッチングによってエッチングして、上記第二の供給口に対応した複数の穴を形成する第二のエッチング工程を有する。ドライエッチングによるエッチングは、凹部の底面のうち、凹部の底面と凹部の側面との交線から離間した位置から行われ、第二の供給口は、凹部の底面と凹部の側面との交線から離間した位置に形成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、各流路に対応した複数の供給口と、それら供給口が連通する共通の供給口の双方が基板内部に形成され、強度が高く、変形や反りが発生しにくい記録ヘッド基板が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態の一例について説明する。図１から図８は、本実施形態に係る記録ヘッド基板の製造方法の各工程を示す模式的断面図である。以下、各工程について順を追って説明する。
（インク流路形成工程）
図１に示すように、不図示のエネルギー発生素子が設けられた基板１の表面に、光崩壊性ポジ型レジスト層２を形成する。基板１としては、液体（本例ではインク）を吐出させるためのエネルギー発生素子が作り込まれたガラス、セラミック、金属などからなる基板が用いられる。エネルギー発生素子としては、電気熱発生素子や圧電素子などが使用されるが、これに限られるものではない。また、エネルギー発生素子に電気熱発生素子を用いる場合には、インク発泡時の衝撃の緩和やインクからのダメージの軽減などを目的として、保護膜（不図時）を形成してもよい。
【００２６】
また、光崩壊性ポジ型レジスト層２を形成するためのレジスト塗付方法としては、スピンコート法、ダイレクトコート法、ラミネート転写法などの方法があるが、これに限られるものではない。光崩壊性ポジ型レジストとしては、一般的にはポリメチルイソプロペニルケトン（PMIPK）やポリビニルケトンなどの290[nm]付近に感光波長域を有するレジストが用いられる。或いは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などのメタクリル酸エステル単位から構成される高分子化合物のように、250[nm]付近に感光波長域を持つレジストが用いられている。もっとも、光崩壊性ポジ型レジストは、上記レジストに限られるものではない。
【００２７】
光崩壊性ポジ型レジスト層２を形成後、該レジスト層２の所定領域を、露光および現像過程からなるフォトリソ過程により除去し、インク流路パターンを形成する。具体的には、インク流路パターンの描かれた石英マスク３を通して光崩壊性ポジ型レジスト層２に電離放射線を照射する。電離放射線としては、光崩壊性ポジ型レジストの感光波長域である290[nm]や250[nm]付近の波長域を含むものを使用する。これにより光崩壊性ポジ型レジスト層２の電離照射線が照射された領域で主鎖分解反応が生じ、その領域の現像液に対する溶解性が選択的に向上する。したがって、電離照射線が照射された光崩壊性ポジ型レジスト層２を現像することで、インク流路パターンに対応した構造体４を形成することができる(図２参照）。
【００２８】
上記現像液としては、溶解性が向上した露光部を溶解させ、かつ、未露光部を溶解させない溶剤であれば特に制限はなく、一般的にはメチルイソブチルケトンやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタートなどを用いることが可能である。また、現像時のクラックを防止する観点からは、水と任意な割合で混合可能な炭素数６以上のグリコールエーテル、含窒素塩基性有機溶剤、水を含有する現像液などが好適に用いられる。例えば、Ｘ線リソグラフィーにおいてレジストとして用いられるPMMA用の現像液として、特公平３−１００８９号公報に開示されている組成の現像液を好適に用いることができる。
【００２９】
次に、図２に示すように、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）の上に、インク流路壁を形成するためのネガ型レジスト層５を形成する。ネガ型レジスト層５を形成するネガ型レジストとしては、カチオン重合・ラジカル重合などの反応を利用したものを使用できるが、これに限られるものではない。カチオン重合反応を利用したネガ型レジストを例にとると、ネガ型レジスト中に含まれる光カチオン開始剤から発生するカチオンにより、ネガ型レジスト中に含まれるカチオン重合可能なモノマーやポリマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光カチオン開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩など、具体的には旭電化工業株式会社製のSP-170、SP-150（いずれも商品名）などが挙げられる。
【００３０】
また、カチオン重合可能なモノマーやポリマーとしては、エポキシ基やビニルエーテル基やオキセタン基を有するものが適しているが、これに限られるものではない。一例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アロンオキセタンOXT-211（商品名、東亜合成株式会社製）、セロキサイド2021（商品名、ダイセル化学工業株式会社製）などの脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。また、AOE（商品名、ダイセル化学工業株式会社製）などの直鎖アルキル基を有するモノエポキシドなどを挙げることもできる。さらに、特許第３１４３３０８号公報記載の多官能性エポキシ樹脂、例えばEHPE-3150（商品名、ダイセル化学工業株式会社製）などは、非常に高いカチオン重合性を示し、かつ、硬化させると高い架橋密度を示す。よって、優れた強度を有する硬化物が得られるので、ネガ型レジスト層５を形成するためのレジストとして特に好ましい。
【００３１】
また、塗布成膜時の膜均一性などの塗布性を向上させるために、ネガ型レジスト中にグリコール系の化合物を含ませることも好ましい。例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテルやトリエチレングリコールメチルエーテルなどの化合物が挙げられるが、これらに限る必要はない。
【００３２】
以上のようなネガ型レジストをスピンコート法、ダイレクトコート法、ラミネート転写法などの方法によって光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）の上に塗布することで、ネガ型レジスト層５を形成する。
【００３３】
次に、必要に応じて撥インク層（不図示）をネガ型レジスト層５の上に形成する。この場合、撥インク層は、ネガ型レジスト層５と同様に架橋可能な感光性を有することが望ましい。また、ネガ型レジスト層５と相溶しないことも重要である。尚、撥インク層は、スピンコート法、ダイレクトコート法、ラミネート転写法などの方法によって形成することができる。
【００３４】
その後、図３に示すように、ネガ型レジスト層５の所定部分に、後に吐出口６ａ（図１１）となる穴６を形成する。この工程では、後に吐出口６ａ（図１１）となる領域を遮光した上でネガ型レジスト層５に光を照射して、ネガ型レジスト層５の非遮光領域を硬化させる。尚、撥インク層が形成されている場合には、撥インク層も同時に硬化させる。いずれにしても、光照射後に現像することで、吐出口パターンに対応した穴６が形成される。ネガ型レジスト層５及び撥インク層の現像液としては、露光部を溶解させず、未露光部を完全に取り除くことができ、かつ、その下に配置されている光崩壊性ポジ型レジスト層２を溶解させない現像液が最適である。例えば、メチルイソブチルケトンやメチルイソブチルケトン/キシレンの混合溶媒などが使用可能である。
【００３５】
尚、光崩壊性ポジ型レジスト層２を溶解させないことが必要な理由は次のとおりである。すなわち、一般的には、一枚のウエハ上に複数の記録ヘッド基板を形成し、それら記録ヘッド基板を個片に切断するので、切断時のごみ対策として、インク流路パターンを形成する光崩壊性ポジ型レジスト層２は、切断工程後に溶解除去するのが望ましい。
（第一のエッチング工程（第一の供給口形成工程））
次いで、基板１に対して第一のエッチング工程を実施して第一の供給口（共通供給口）を形成する。具体的には、基板１をその裏面側から表面側に向けて厚み方向途中までエッチングして共通供給口を形成する。共通供給口を形成するエッチング方法としては、異方性エッチング、レーザー加工、ドライエッチングなどが一般的に用いられるが、これに限られるものではない。
【００３６】
一例として、基板１が特定の結晶方位を持ったＳｉ基板であると仮定して、異方性エッチングによって共通供給口を形成する方法について説明する。結晶異方性エッチングを行うことができるように、基板１には、結晶方位が（100）面又は（110）面であり、この結晶方位が面方向と平行なＳｉ基板を用いる。基板１の厚さは、完成した記録ヘッド基板に求められる強度や、後述する異方性エッチングでのエッチング効率を考慮して選択する。
【００３７】
まず、図４に示すように、基板表面のネガ型レジスト層５の上に、エッチング耐性のある保護膜７（例えば、東京応化工業株式会社製のOBC（商品名））を形成する。
【００３８】
その後、図５に示すように、基板裏面に耐エッチング膜８を形成する。耐エッチング膜８の材料としては、後に用いるエッチング液やドライエッチングガスに対する耐性に優れ、かつ、表面の酸化シリコンとの密着性も良好であるポリエーテルアミド樹脂などが好適に用いられる。ポリエーテル樹脂を用いる場合は、適当な溶剤を利用してソルベントコートし、60〜350[℃]、より好ましくは320〜350[℃]に加熱して溶剤を揮発させることにより成膜する方法が利用できる。ソルベント法によれば、液体のポリエーテルアミド樹脂を簡易、かつ、均一にコーティングできる。ポリエーテルアミド樹脂の成膜時の加熱温度は、ポリエーテルアミド樹脂のガラス転移温度である230[℃]以上であることが好ましい。また、ポリエーテルアミド樹脂が熱分解される温度である400[℃]以下であることが好ましい。例えば、日立化成工業株式会社製のHIMAL HL-1200(商品名)を用いることができる。
【００３９】
次に、図６に示すように、耐エッチング膜８に、共通供給口９ａ（図１１、１２）に対応したパターンを形成する。パターニング方法は、耐エッチング膜８の材質に応じて選択することができる。耐エッチング膜８としてポリエーテルアミド樹脂膜を設けた場合は、ポリエーテルアミド樹脂膜上に第一の感光性材料を塗布し、露光及び現像することによって所望のパターンを形成する。その後、第一の感光性材料の層をエッチングマスクとして用いて、ポリエーテルアミド樹脂膜をエッチングした上で感光性材料を除去する。
【００４０】
次に、図７に示すように、共通供給口９ａ（図１１、１２）に対応したパターンが形成された耐エッチング膜８を介して、基板１に該基板１の厚み方向途中まで異方性エッチングを進行させ、後に共通供給口９ａとなる凹部９を形成する。異方性エッチング液としては、アルカリ系のエッチング溶液である水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなどの水溶液からなるエッチング液を用いる。また、加温しながらエッチング液に浸漬させることで、耐エッチング膜８に覆われていない露出部分のみを異方性をもって溶解させることが可能であり、これにより共通供給口９ａ（図１１、１２）に対応した凹部９を形成することができる。尚、ウェットエッチングには、結晶性異方性エッチングを用いるのが望ましいが、この限りではない。
【００４１】
異方性エッチングでは、結晶方位に応じてエッチングの進行に選択性が生じ、エッチングの深さ方向と幅方向との間で異方性が得られるので、エッチング開始幅を調整することにより、深さが幾何学的に決定される。よって、基板１の厚さとエッチング開始幅を考慮することで、基板表面における凹部９の開口幅Ｗ1、すなわち、共通供給口９ａ（図１１、１２）の幅の制御が容易に行える。エッチング開始面となる基板裏面における凹部９の開口幅Ｗ2は、所望とする記録ヘッド基板の特性や基板１の厚さなどに応じて選択する。
（第二のエッチング工程（第二の供給口形成工程））
次に、基板１に対して第二のエッチング工程を実施して、第一の供給口（共通供給口）に連通する複数の第二の供給口（独立供給口）を形成する。
【００４２】
まず、図８に示すように、凹部９の内面を含む基板裏面に耐エッチング膜１０を形成する。耐エッチング膜１０の材料としては、後に用いられるエッチング液やドライエッチングガスに対する耐性に優れ、かつ、傾斜表面（凹部９の内面）に対しても薄膜で均一に被覆可能である材料が好適である。例えば、ノボラック樹脂誘導体やナフトキノンジアジド誘導体が好適な材料して挙げられる。もっとも、数マイクロメートルの厚みでも耐エッチング膜として機能する薄膜を形成可能な材料であればよく、特定の材料に限られるものではない。例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ社製のAZ-P4620(商品名)を使用することができる。
【００４３】
また、耐エッチング膜１０の形成方法としては、スピンコート法やディップコート法やスプレーコート法などの成膜方法を用いることができるが、傾斜表面に対する被覆性の観点からはスプレーコート法が好ましい。スプレーコート法では耐エッチング液を霧状に噴霧することで傾斜面にも均一な薄膜を形成することができる。さらに、基板１を加熱しながら耐エッチング膜１０を形成すれば、傾斜表面に付着した成膜材料中の溶媒が瞬間的に蒸発するので、傾斜表面における液ダレや液溜まりの発生が回避され、より均一な耐エッチング膜１０を形成することができる。基板１の加熱温度は、40[℃]〜120[℃]が好ましい。この際、成膜材料の蒸気圧、粘度、希釈率などによって、噴霧量、噴霧圧、基板加熱温度、噴霧後のベーク温度及び時間などを制御することで、さらに均一な耐エッチング膜１０を形成することができる。
【００４４】
次いで、図９に示すように、耐エッチング膜１０に対して独立供給口１１ａ（図１１、１２）のパターンを形成する。形成方法としては、耐エッチング膜１０の上に第二の感光性材料を塗布し、塗布された第二の感光性材料を露光及び現像する。露光にはプロキシミティー露光、ミラープロジェクション露光又はステッパ露光を用いることができる。さらに、パターンを現像する際にはディッピング方式やスプレー塗布方式により現像液に浸漬することができる。また、凹部９が500[μm]程度である場合には、現像液を凹部９中に循環させて面内に均一に現像液を触れさせるために、超音波を付加する方式やスプレー方式を用いることが好ましい。
【００４５】
その後、図１０に示すように、耐エッチング膜１０をマスクとしてエッチングを行って、独立供給口パターンに対応した穴１１を形成する。基板１のエッチングとしてはECRやICPやRIEなどのドライエッチングを用いることができる。また、基板１に対して垂直に50[μm]以上の深さの穴１１を形成するためには、エッチングとデポジションを繰り返すボッシュプロセスからなるICPエッチャーを用いることが好ましい。この際、上部に設置されているTEOSやSiNやSiCからなる絶縁層や、TaAlやAlなどの配線やヒータ部材などが積層されている薄膜も同時にエッチングすることができる。予め形成されているレジスト層をストップ層としてエッチングを完了させることができる。本例では、インク流路パターンを構成している光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）をストップ層として用いることによりエッチングを完了させることができる。
【００４６】
次いで、必要に応じて耐エッチング膜１０を取り除く。この際、基板表面側の保護膜７は、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）や撥インク層をエッチング液から保護する役割を果たす。もっとも、保護膜７の形成は必須ではない。
【００４７】
その後、穴１１及びこれに連通した凹部９を介して光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）を除去して、穴６（図３）、穴１１及び凹部９を連通させる。この工程では、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）に電離放射線を照射し、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）に分解反応を起こすことで、除去液に対する溶解性を向上させる。電離放射線としては、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）のパターニングの際に使用したものと同様のものが使用できる。ただし、本工程では光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）を除去してインク流路を形成することが目的であるので、電離照射線はマスクを介さずに全面に照射することができる。その後、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）のパターニングの際に使用した現像液と同様の現像液を用いて、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）を完全に取り除くことが可能である。この工程では、パターニング性を考慮する必要はなく、光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）を溶解可能で、ネガ型レジスト層５及び撥インク層に影響しない溶剤を用いることができる。
【００４８】
以上の工程により、図１１及び図１２に示す記録ヘッド基板が完成する。完成した記録ヘッドでは、上記穴６が吐出口６ａとなり、上記光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）が除去された後の空間がインク流路４ａとなる。換言すれば、ネガ型レジスト層５によって、インク流路壁が形成されている。また、上記穴１１が第二の供給口としての独立供給口１１ａとなり、上記凹部９が第一の供給口としての共通供給口９ａとなる。そして、インク流路４ａは基板１の表面と平行な方向に延在し、各独立供給口１１ａは、基板１の表面と直交する方向に延在している。共通供給口９ａに供給された液体（本例ではインク）は、各独立供給口１１ａを介して各インク流路４ａに分配される。分配されたインクは、インク流路４ａの一部（発泡室）に設けられているエネルギー発生素子が発するエネルギーによって各吐出口６ａから吐出される。図示されているように、インク流路４ａと独立供給口１１ａとは、互いの延在方向が直交している。この延在方向の違いにより、インク流路４ａの内部をインクが流れる方向と、独立供給口１１ａの内部をインクが流れる方向とは直交することとなる。また、本例では、全長が相対的に長いインク流路４ａと短いインク流路４ａとが、吐出口６ａの配列方向に沿って交互に形成されている。さらに、相対的に全長が短いインク流路４ａと連通している吐出口６ａの径は、全長が長いインク流路４ａと連通している吐出口６ａに比べて大きい。
【００４９】
これまでの説明及び図１１、１２より、独立供給口１１ａ及び共通供給９ａの双方が基板１の内部に形成されていることがわかる。この点、上記特許文献２記載の製造方法では、独立供給口１１ａに相当する供給口が基板とは別の薄膜内に形成される。しかし、この薄膜は厚みが数[μm]程度しかない。したがって、エッチングガスによるダメージや積層されたレジスト材料からの応力により変形や破損を生じる虞があった。
【００５０】
一方、独立供給口及び共通供給の双方が基板の内部に形成されている本発明の記録ヘッド基板及び本発明の製法によって製造された記録ヘッド基板では、基板強度が高く、特許文献２記載の製法によって製造された基板が抱える上記問題が解決されている。
【００５１】
もっとも、異方性エッチングを基板内で停止させるため、所望のエッチング終了幅（図７に示す開口幅Ｗ1）を得るのに必要なエッチング開始幅（図７に示す開口幅Ｗ2に相当）を従来よりも狭くすることができるという特許文献２記載の製法の利点は維持される。よって、基板の強度が向上するのみでなく、基板と該基板を支持する支持部材との接着面積が広くなり、接着信頼性が向上し、他のインクとの混色を防ぐことも可能である。
【００５２】
さらに、独立供給口の壁の長さ（独立供給口の深さ）は、基板を第二のエッチング処理によって掘り込む深さと同一であり、かつ、独立供給口の壁は基板材料であるシリコン結晶によって構成されている。よって、従来の蒸着処理を行った薄膜と比較しても十分な強度を有する。
【００５３】
換言すれば、独立供給口の壁の強度は、基板に対する第二のエッチング処理による掘り込みの深さに比例する。すなわち、掘り込みの深さが深いほど独立供給口壁の強度は増す。しかし、個々の独立供給口の長いほど（深いほど）、その独立供給口中をインクが流れる際に生じる流抵抗も増加する。また、各独立供給口は、各吐出口に対応したインク流路と連通しているので、吐出口の数と同数の独立供給口を形成する必要があり、各独立供給口の幅が制限される。本件発明者らは、上記諸般の事情に加え、インク流路壁を形成しているレジストから応力緩和をも考慮した上で鋭意研究を重ねた結果、適切な独立供給口の長さ（深さ）は次のとおりであるとの結論を見出した。すなわち、インク流路の延在方向における長さ（インク流路長（CH））と、独立供給口の延在方向における長さ（独立供給口長（CC））とが、（CH）＜（CC）の関係にあることが必要である。
【００５４】
既に説明した本発明の実施形態においても上記関係が成立するように、インク流路長（CH）と独立供給口長（CC）とが規定されている。
（実施例1）
本実施例においては、上記実施形態に係る製造方法によって、記録ヘッド基板を製造した。
【００５５】
まず、図１などに示す基板１として、エネルギー発生素子としての電気熱変換素子（ヒータ）と、これを駆動するためのドライバーやロジック回路とが形成されたシリコン基板を準備した。
【００５６】
次いで、基板１上に、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業株式会社製の商品名ODUR-1010）を樹脂濃度が20[wt％]になるように調節し、スピンコート法によって塗布した。その後、ホットプレート上にて120[℃]で3分間、引き続き窒素置換されたオーブンにて、150[℃]で30分間のプリベークを行い、15[μｍ]膜厚の光崩壊性ポジ型レジスト層２（図１など）を形成した。次いで、光崩壊性ポジ型レジスト層２上に、ウシオ電機株式会社製のDeep−UV露光装置UX-3000（商品名）を用いて、流路パターンの描かれたマスクを介して、18000[mJ/cm2]の露光量でDeep-UV光を照射した。その後、非極性溶剤であるメチルイソブチルケトン(MIBK)/キシレン(Xylene)=2/3溶液により現像し、キシレン(Xylene)を用いてリンス処理を行うことで、基板１上に、図２などに示すインク流路パターン（構造体４）を形成した。
【００５７】
その後、構造体４上にネガ型レジストを塗布して、図２などに示すネガ型レジスト層５を形成した。ネガ型レジストには以下の組成のレジスト溶液を使用した。
【００５８】
・EHPE-3150（商品名、ダイセル化学工業株式会社製）             100重量部
・HFAB(商品名、セントラル硝子株式会社製)                       20重量部
・A-187（商品名、日本ユニカー株式会社製）                       5重量部
・SP170（商品名、旭電化工業株式会社）                           2重量部
・キシレン                                                     80重量部
より具体的には、上記組成のレジスト溶液をスピンコート法によって塗布し、ホットプレート上にて90[℃]で3分間のプリベークを行い、20[μｍ]（平板上）のネガ型レジスト層５を形成した。さらに、ネガ型レジスト層５上に感光性を有する以下の組成の樹脂からなる撥インク層（不図示）をラミネート法により形成した。
【００５９】
・EHPE-3150（商品名、ダイセル化学工業株式会社製）              35重量部
・2、2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン  25重量部
・1、4-ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン    25重量部
・3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1、2-エポキシプロパン   16重量部
・A-187（商品名、日本ユニカー株式会社製）                       4重量部
・SP170（商品名、旭電化工業株式会社製）                        1.5重量部
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル                       200重量部
次いで、マスクアライナーMPA600FA（株式会社キヤノン製）を用い、吐出口６ａ（図１１、１２）のパターンが描かれたマスクを介して、3000[mJ/cm2]の露光量にてパターン露光した。
【００６０】
次いで、90[℃]で180秒のPEBを行い、メチルイソブチルケトン/キシレン＝2/3溶液を用いて現像し、キシレンを用いてリンス処理を行うことで、図３などに示す穴６を形成した。
【００６１】
次いで、基板１の裏面に共通供給口９ａとなる穴９を第一のエッチング工程により形成した。まず、撥インク層の全面にOBC（商品名、東京応化株式会社製）を塗布して、図４などに示す保護膜７を形成した。
【００６２】
次いで、基板１の裏面に、ポリエーテルアミド樹脂（日立化成株式会社製のHIMAL（商品名））を塗布して、図５などに示す耐エッチング膜８を形成した。
【００６３】
次いで、耐エッチング膜８上に、第一の感光性材料として感光性ポジ型レジスト（東京応化株式会社製のOFPR-800(商品名)）を全面に塗布した。さらに、塗布したポジ型レジストに対してウシオ電機株式会社製のDeep−UV露光装置UX-3000（商品名）を用いて共通供給口９ａ（図１１、１２）の形状（スリット形状）に対応したパターンを形成した。次に、CF4とO2の混合ガスを用い、感光性ポジ型レジスト上からケミカルドライエッチングを施して耐エッチング膜８に共通供給口９ａのパターンを形成した（図６）。すなわち、共通供給口９ａの形状に対応したエッチングマスクを形成した。
【００６４】
次に、耐エッチング膜８をエッチングマスクとし、80[℃]のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液中に浸漬することで基板１に対して異方性エッチングを行って、図７などに示す凹部９を形成した。尚、異方性エッチングは、基板１が100[μm]程残るように、エッチングレートを計算して浸漬時間を算出した。尚、エッチングマスクとなる耐エッチング膜８は基板１を用意する際に、あらかじめ形成されていてもよい。
【００６５】
次いで、エッチングマスク（耐エッチング膜８）を除去した。その後、異方性エッチングを行った表面に対して、スプレーコータ（イーヴィーグループ社製）を用いて感光性ポジ型レジスト層（図８などに示す耐エッチング膜１０）を形成した。感光性ポジ型レジストには、AZ-P4620(ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製（商品名）)を用いた。スプレーコート時に基板１の温度が60[℃]に保たれるように、基板チャックを加熱しながら塗布を行うことで、凹部９の傾斜した内面及びエッジ部にも感光性ポジ型レジストを均一に塗布した。
【００６６】
次いで、耐エッチング膜１０に対してイーヴィーグループ社製の露光機を用いて[1000mJ/cm2]の露光量で供給口パターンのマスクを通して露光を行った。次いで、AZ-400Kリムーバーを用いてシャワー現像を行って、耐エッチング膜１０に微細な独立供給口パターンを形成した（図９）。すなわち、独立供給口１１ａ（図１１、１２）の形状に対応したエッチングマスクを形成した。
【００６７】
次いで、耐エッチング膜１０をエッチングマスクとして、AMS200（ＡＬＣＡＴＥＬ社製）を用いたボッシュプロセスにて基板１を表面の光崩壊性ポジ型レジスト層２（構造体４）までエッチングを行って、図１０に示す穴１１を形成した。
【００６８】
次いで、保護膜７をキシレンにて除去した後、ウシオ電機製Deep-UV露光装置UX-3000（商品名）を用いて撥インク層上から7000[mJ/cm2]の露光量で全面露光し、インク流路パターンを形成する構造体４を可溶化した。その後、乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬することで、構造体４を除去した。
【００６９】
尚、完成したインク流路４ａ及び独立供給口１１ａが図１２に示すような配置となるように、それぞれのパターンを形成した。
【００７０】
以上のようにして製造した記録ヘッド基板を用いた記録ヘッドをプリンターに搭載し、吐出及び記録評価を行ったところ、安定した印字が行われ、得られた印字物は高品位なものであった。
（比較例１）
本発明の効果を確認すべく、次のようにして比較対象となる記録ヘッド基板を製造した。実施例１中の第一のエッチング処理（異方性エッチング）の浸漬時間を延長して、基板表面にまで達する開口部を形成した。その後、開口部内面を含む基板裏面に耐エッチングマスクを実施例１と同様にして形成し、該マスク上からドライエッチング処理することにより、絶縁膜や配線などを形成する薄膜よりなる独立供給口を形成した。その他は実施例１と同様の工程による。
【００７１】
以上のようにして製造した記録ヘッド基板では、上記薄膜よりなる独立供給口に、インク流路壁を形成しているネガ型レジストの応力によると思われる変形が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】基板表面側に光崩壊性ポジ型レジスト層が形成された状態を示す模式的断面図である。
【図２】基板表面側に構造体及びネガ型レジスト層が形成された状態を示す模式的断面図である。
【図３】基板表面側に吐出口に対応する穴が形成された状態を示す模式的断面図である。
【図４】基板表面側に保護膜が形成された状態を示す模式的断面図である。
【図５】基板裏面側に耐エッチング膜が形成された状態を示す模式的断面図である。
【図６】耐エッチング膜に共通供給口パターンが形成された状態を示す模式的断面図である。
【図７】基板に対して第一のエッチング工程が実施された後の状態を示す模式的断面図である。
【図８】基板裏面側に耐エッチング膜が形成された状態を示す模式的断面図である。
【図９】耐エッチング膜に独立供給口パターンが形成された状態を示す模式的断面図である。
【図１０】基板に対して第二のエッチング工程が実施された後の状態を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の記録ヘッド基板の実施形態の一例を示す模式的断面図である。
【図１２】本発明の記録ヘッド基板の実施形態の一例を示す模式的上面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  基板
２  光崩壊性ポジ型レジスト層
４ａ  インク流路
６  穴
６ａ  吐出口
８、１０  耐エッチング膜
９  凹部
９ａ  共通供給口
１１  穴
１１ａ  独立供給口
【図１】
0005224771.tif 000002
【図２】
0005224771.tif 000003
【図３】
0005224771.tif 000004
【図４】
0005224771.tif 000005
【図５】
0005224771.tif 000006
【図６】
0005224771.tif 000007
【図７】
0005224771.tif 000008
【図８】
0005224771.tif 000009
【図９】
0005224771.tif 000010
【図１０】
0005224771.tif 000011
【図１１】
0005224771.tif 000012
【図１２】
0005224771.tif 000013