(57)【要約】【課題】精度よく均一な一定量のインクを供給することができる信頼性が高いインクジェット記録ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】インク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子の保護膜、及び、インク供給口を備えるシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有する。インク供給口開口部を形成する際に、前記保護膜をインク供給口形成予定部位に形成せず、端部被覆層で被覆するため、保護層にクラックが発生するのを抑制することができる。【選択図】図３
2007160624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、
該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材と
を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、
前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口端部となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、
前記インク供給口開口端部となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、
前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を形成する工程と、
前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、
前記インク供給口が形成される部位に前記端部被覆層によって囲まれるように設けられた前記保護膜を除去して前記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の製造方法。
【請求項３】
インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、
前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、
前記インク供給口開口となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、
前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を成形する工程と、
前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、
前記インク供給口が形成される部位に形成された前記端部被覆層を除去して前記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の製造方法。
【請求項４】
前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程より前に、前記シリコン基板上に前記インク供給口開口となる部位から前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する部位まで延在するように絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項２または３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記シリコン基板と前記流路形成部材との間に、端部被覆層と同じ材質で、前記シリコン基板と前記流路形成部材との密着を向上させるための密着向上層を成形することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記インク吐出エネルギー発生素子上に保護膜を介して、端部被覆層と同じ材質の耐キャビテーション膜を成形することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
端部被覆層を有機材料で成形することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
有機材料が熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
熱可塑性樹脂がポリエーテルアミド樹脂を含むことを特徴とする請求項８記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
端部被覆層を無機材料で成形することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
無機材料がタンタルを含むことを特徴とする請求項１０記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関し、具体的にはシリコン基板を備えたインクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドは、圧電素子や発熱抵抗体などのインク吐出エネルギー発生素子の機能を利用して、紙や樹脂シートなどの被記録媒体上にインクを吐出させて、文字、記号、図形などの表示を行うものである。インクジェット記録ヘッドは、基板にフォトリソグラフィーを用いた半導体成膜技術を使用して作製されており、小型化、高密度化の要請に対し、インク吐出エネルギー発生素子を駆動するための電気制御回路を内蔵したものが知られている。  このようなインクジェット記録ヘッドの基板としてシリコン基板を用いる場合、基板を貫通して設けるインク供給口の形成において、シリコン異方性エッチング技術を適用できることが知られている（特開平９−１１４７９号公報（特許文献１））。ここで、インク供給口は精度よく均一に設けることが望ましい。このため、シリコン単結晶基板表面側のインク供給開口を形成する部分のメンブレン部に犠牲層を設け、個別インク室のインク供給開口を一定の大きさに形成する方法が報告されている（特開平１０−１８１０３２号公報（特許文献２））。このインクジェットヘッドを製造するには、図６に示すように、個別インク室のインク供給開口を形成するメンブレン部２１には、ポリシリコン樹脂膜の犠牲層２６を設け、その上部に低圧シリコン窒化膜２２、さらにその上部にシリコン窒化膜２４を設ける。この低圧シリコン窒化膜２２はシリコン基板に異方性エッチング技術を用いてインク供給孔を形成する際に用いる異方性エッチング液に対してエッチングの進行を停止させる耐エッチング層として設けられる。
【０００３】
また、近年では、メンブレン部には、図７に示すように、アルミ膜の犠牲層２６を設け、その上部にシリコン酸化膜２３を設け、さらにその上部にシリコン窒化膜２４を設ける構成が知られている。これらのシリコン酸化膜２３やシリコン窒化膜２４は、インク吐出エネルギー発生素子２５およびインク吐出エネルギー発生素子を印加するための電気制御回路（図示せず）に対する絶縁膜や保護膜として同一工程で作成できる利点がある。このようなメンブレン部を有するシリコン基板に貫通孔を穿孔してインク供給孔を作製するには、メンブレン部に設けられるシリコン酸化膜２３をエッチング停止層として、シリコン基板の裏面からシリコン異方性エッチングを行う。その後、エッチング停止層としてのシリコン酸化膜２３をフッ酸液に浸漬させ除去した後、さらにその上部に設けたシリコン窒化膜２４については、ＣＦ4とＯ2の混合ガスを用いてドライエッチングにより除去している。
【０００４】
しかしながら、基板の裏側からのシリコン異方性エッチングを行いインク供給孔を形成する際、シリコン基板表面上にはインク流路を形成する流路形成部材が積層されている。このため、流路形成部材の収縮方向に内部応力が発生し、異方性エッチングによる貫通孔の形成によって、シリコン基板の剛性が低下し、シリコン基板が大きく反る場合がある。このようなシリコン基板に生じた反りに伴い、メンブレン部のシリコン窒化膜２４にクラックが生じる。そのために、シリコン酸化膜をフッ酸液に浸漬して除去する際、フッ酸液が樹脂層とシリコン窒化膜間の間隙に入り込み、シリコン窒化膜に欠損を生じる場合がある。この場合、インク吐出エネルギー発生素子の保護膜としての充分な保護ができなくなるなどインクジェット記録ヘッドの信頼性に悪影響を与えることがある。
【特許文献１】特開平９−１１４７９号公報
【特許文献２】特開平１０−１８１０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、インクジェット記録ヘッドの製造時にインク吐出エネルギー発生素子の保護膜に生じるクラックを抑制し、精度よく均一な一定量のインクを供給することができる信頼性が高いインクジェット記録ヘッドやその製造方法を提供し、更に、工程数を増加させず、効率よく製造することができるインクジェット記録ヘッドや、その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】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口端部となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、前記インク供給口開口端部となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を形成する工程と、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に前記端部被覆層によって囲まれるように設けられた前記保護膜を除去して前記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。
【０００８】
また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、前記インク供給口開口となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を成形する工程と、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に形成された前記端部被覆層を除去して前記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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のインクジェット記録ヘッドや、その製造方法においては、インクジェット記録ヘッドの製造時にインク吐出エネルギー発生素子のシリコン窒化膜からなる保護膜に生じるクラックを抑制し、精度よく均一な一定量のインクを供給することができる信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを製造することができ、更に、工程数を増加させず、効率よくインクジェット記録ヘッドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のインクシェット記録ヘッドは、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板を有する。更に、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備え、前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有することを特徴とする。
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明のインクジェット記録ヘッドとしては、図１の模式的斜視図、図２の図１のＡＡにおける模式的断面図に示すものを、一例として挙げることができる。図１、２に示すインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１表面上に設けられたシリコン酸化膜からなる絶縁膜４とシリコン窒化膜からなる保護膜５との間に介装された複数のインク吐出エネルギー発生素子２とを備えている。そして、保護膜上に設けられた密着層６を介して設けられる流路形成部材９には、インク供給口１１からのインクを吐出口９ｃに供給するためのインクの流路１０が形成されている。さらに、保護膜のインク供給開口端部を被覆した端部被覆層７を有している。
【００１３】
シリコン基板１は、単結晶体であることが好ましく、基板の貫通孔の穿設を異方性エッチングにより行う場合は、結晶方位１００の単結晶体であることが好ましい。基板の貫通孔の穿設をドライエッチング、エキシマレーザーにより行う場合は、結晶方位１１０のシリコン単結晶体などであってもよい。シリコン基板の表裏は、それぞれ熱酸化膜１ａ、１ｂにより被覆されていてもよく、シリコン基板の表面に設けられる熱酸化膜１ａには、熱酸化膜が除去されたメンブレン部が設けられていてもよい。
シリコン基板１上に、インク吐出エネルギー発生素子２の絶縁膜４が設けられることが好ましい。絶縁膜４はシリコン酸化膜からなるものが好ましく、インク供給開口成形により除去された部分においては、シリコン基板の裏面からエッチングによりインク供給孔を穿設する際のエッチングストップ層としての機能を有する。
絶縁膜４上に設けられるインク吐出エネルギー発生素子２は、複数、例えば、所定のピッチで２列並列されて設けられていてもよい。インク吐出エネルギー発生素子としては、インクを微細液滴、例えば１ｐｌなどの液滴として吐出可能なエネルギーを発生することができるものであればよく、具体的には、圧電素子、発熱抵抗体素子などを挙げることができる。
このような吐出エネルギー発生素子２上には、インクによる腐食を抑制し、電気的絶縁のため、保護膜５が設けられる。保護膜５は、インク吐出エネルギー発生素子と電極パッド１７とを接続する図示しない配線を被覆するため、シリコン基板の上面の全体に亘って設けられていてもよい。保護膜の材質としてはシリコン窒化膜が好ましい。
【００１４】
かかる保護膜５上には、流路形成部材とシリコン基板との密着性を向上させるために密着層が設けられることが好ましく、流路形成部材が設けられる部分の保護膜上にパターニングされて設けられる。密着層６の材質は熱可塑性樹脂からなることが好ましく、具体的な材料としてはポリエーテルアミド樹脂を挙げることができる。
【００１５】
上記密着層６を介してインクを吐出するための吐出口９ｃと、吐出口へインクを供給するための流路９が設けられる流路形成部材９の材質としては、例えば、感光性樹脂と光カチオン重合開始剤を含有するものを挙げることができる。
本発明のインクジェット記録ヘッドにおいては、基板表面側（インク吐出エネルギー発生素子が設けられている側）のインク供給口１１の開口端部の周囲に端部被膜層１２が設けられる。端部被膜層７は保護膜５を構成するシリコン窒化膜の端部を被覆して設けられ、後述するインクジェット記録ヘッドの製造時において、メンブレンに生じるクラックを抑制し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることを可能とすることができる。
【００１６】
また、保護膜５上には、インク吐出エネルギー発生素子２として発熱抵抗体を用いる場合、耐キャビテーション膜１３を設けてもよい。端部被覆層７は、密着層６または耐キャビテーション膜１３と同質の材料からなることが、製造工程を増加させることなく、インクジェット記録媒体を製造することができるため、好ましい。端部被覆層７の材質としては、密着層と同質の材料で成形される場合、上述のポリエーテルアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を挙げることができ、耐キャビテーション膜と同質の場合は、タンタルなどの無機材料を挙げることができる。
【００１７】
シリコン基板１を貫通して設けられるインク供給口１１は、２列に設けられたインク吐出エネルギー発生素子２の列の間に開口して設けられる。
【００１８】
上記本発明のインクジェト記録ヘッドの製造方法は、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口端部となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程を有する。その後、前記インク供給口開口端部となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を形成する工程とを有する。その後、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に前記端部被覆層によって囲まれるように設けられた前記保護膜を除去して前記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。
【００１９】
また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程を有する。その後、前記インク供給口開口となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を成形する工程とを有する。その後、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に形成された前記端部被覆層を除去して前記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。
【００２０】
以下、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を、順次工程に従って図１のＡＡ位置の断面における模式断面図を示す図３を参照して説明する。
【００２１】
まず、シリコン基板上にインク吐出エネルギー発生素子を成形する工程に先立ち、シリコン酸化膜を形成することが好ましい。
【００２２】
図３（Ａ）に示すように、シリコン基板として、表裏が熱酸化膜１ａ、１ｂで被覆され、更に表面の熱酸化膜１ａを除去したメンブレン部を有するものを用い、メンブレン部中央にアルミなどの犠牲層３を設けることが好ましい。犠牲層は基板の厚さの変動によって基板表側の開口の口径に生じる誤差が大きくなることを抑制するために設けられ、異方性エッチングに用いる溶液に溶解する材質で形成することが好ましい。かかる材質としては、異方性エッチングに用いる溶液がＴＭＡＨなどの強アルカリ液の場合、エッチング速度の速いアルミ、アルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅などを挙げることができる。
【００２３】
犠牲層３を成形した後、インク供給口開口となる部分に上記シリコン酸化膜４を成形する。このシリコン酸化膜は、後述するシリコン基板にインク供給口を設ける際のエッチングストップ層として機能すると共に、インク吐出エネルギー発生素子の絶縁膜としての機能を有するため、インク供給口開口となる部位からインク吐出エネルギー発生素子を成形する部位まで延在するように設けることが好ましい。このようなシリコン酸化膜を設けることにより、工程数の増加を抑制することができる。
【００２４】
次に、複数のインク吐出エネルギー発生素子を成形する。シリコン酸化膜４上に熱抵抗体等のインク吐出エネルギー発生素子２を複数、例えば、上記のように所定のピッチで２列並列して設ける。この２列に並列して設けられたインク吐出エネルギー発生素子にはこれを駆動するための電源を供給する電極や、配線が接続されるが、これらの説明および図示は割愛する。
【００２５】
次に、インク供給口開口端部となる部位を除いた領域に保護膜５を成形する。図３（Ｂ）に示すように、保護膜５の成膜を行う。保護膜としてはシリコン窒化膜が好ましく、積層したシリコン窒化膜材料のインク供給口を形成する部分、即ち、上記メンブレン部上に積層されたシリコン窒化膜材料をフォトリソグラフィーを用い、ドライエッチングによりパターニングを行い、除去する。
【００２６】
次に、インク供給口開口端部となる部位に、上記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する。端部被覆層材料はシリコン窒化膜の端部を被覆して設けることが好ましい。この端部被覆層材料と共に、保護膜上の流路形成部材が積層される部分に密着層を成形することが好ましい。
【００２７】
本実施形態では、図３（Ｃ）に示すように、密着層６と端部被覆層７とをシリコン酸化膜のエッチングに対して耐エッチング性を有する同じ材質、例えば、ポリエーテルアミド樹脂などで成形している。ポリエーテルアミド樹脂は無機膜および有機膜との間で良好な密着性を確保できるため、密着層において優れた密着性を有するものとなる。
なお、シリコン基板裏面の熱酸化膜１ｂ上には、インク供給口の穿設を行うエッチングに対して耐エッチング性を有する材質からなる耐エッチング層７ｂをインク供給口となる部分を除いた部分に設けることが好ましい。耐エッチング層７ｂの材質としては、例えば、密着層、端部被覆層材料と同じ材質、例えば、ポリエーテルアミド樹脂を用いることができる。
【００２８】
次に、端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、流路形成部材を形成する。
【００２９】
まず、保護膜上および端部被覆層材料上のインクの流路を形成する部分に、溶液により溶解可能な樹脂からなる樹脂層を成形することが好ましい。図３（Ｄ）に示すように、保護膜上および端部被覆層材料上のインクの流路を形成する部分に、溶液により溶解可能な樹脂、例えば、ポジ型フォトレジストＯＤＵＲ１０１０（東京応化工業（株）製、商品名）を、スピンコートによりシリコン基板上に所定の厚みで塗布する。その後、紫外光、ＤｅｅｐＵＶ光などにより、露光、現像を行うフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、樹脂層８を成形する。
【００３０】
そして、図３（Ｅ）に示すように、樹脂層および密着層を覆って流路形成部材を積層する。その後、インクの吐出口となる部分の流路形成部材を除去する。流路形成部材材料としては、エッチングを行わずにフォトリソグラフィーによるパターニングが可能なため、上記感光性樹脂と光カチオン重合開始剤とを含むことが好ましい。かかる流路形成部材材料は、例えば、スピンコートなどにより塗布し、積層する。その後、流路形成部材材料をマスクを介して紫外線やＤｅｅｐＵＶなどにより露光・硬化する。その後、現像して、インクの吐出口９ｃとなる部分の流路形成部材材料を除去し、吐出口を形成する。流路形成部材上には必要に応じて、インクに対する撥水効果を有する撥水層を設けることができる。
【００３１】
次に、シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする。
【００３２】
図３（Ｆ）に示すように、シリコン基板１の表面および側面を、スピンコート等により保護材１４で被覆する。保護材としては、搬送時の損傷から流路形成部材を保護し、またシリコン基板の裏面からのインク供給口の穿設時の耐エッチングのために設けるものである。
その後、シリコン基板１の裏面の熱酸化膜１ｂを、ポリエーテルアミド樹脂などの耐エッチング層７ａをマスクとしてエッチングを行い、エッチングの開始面となる部分のシリコン基板を露出させる。
【００３３】
その後、シリコン基板に貫通孔を穿設する異方性エッチングを行う。犠牲層が露出したら、引き続き、シリコン基板表面に設けた犠牲層のエッチングを行い、インク供給口１１を形成する。
【００３４】
次に、シリコン酸化膜をエッチングして除去する。図３（Ｇ）に示すように、シリコン基板１に穿設されたインク供給口１１上のシリコン酸化膜４を、その上に設けられたポリエーテルアミド樹脂などからなる端部被覆層７ａをエッチングストップ層としてエッチングを行い除去する。エッチングとしては、フッ酸によるウェットエッチングによる異方性エッチングが、容易に行うことができるため好ましい。このとき、シリコン酸化膜のエッチングにインク吐出エネルギー発生素子の保護膜であるシリコン窒化膜が曝されることがなく、シリコン基板に貫通孔が設けられることにより反りが発生しても、シリコン窒化膜と樹脂層間の密着が阻害されることがない。特に、端部被覆層がポリエーテルアミド樹脂で成形される場合、かかる効果として優れた効果を得ることができる。
【００３５】
次に、端部被覆層材料をシリコン窒化膜の端部を被覆した部分を残してエッチングにより除去し端部被覆層を成形する。インク供給口１１上の端部被覆層材料７ａをドライエッチングなどのドライエッチングにより、シリコン窒化膜の端部を被覆した部分を残してエッチングをして除去し、インク供給口形成を完了する。
【００３６】
次に、樹脂層を溶液により溶解しインクの吐出口へ連結するインクの流路を形成する。シリコン基板裏面のポリエーテルアミド樹脂の耐エッチング層７ｂを、除去した後、シリコン基板の表面、側面を被覆した保護材１４を除去する。その後、樹脂層８を溶解し、インクジェット記録ヘッドのインク吐出部分を完成させる。
【００３７】
上記請求項２記載の本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法と異なる、請求項３記載の本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を、図４を用いて説明する。請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、保護膜の成膜、端部被覆層材料の積層の工程が、上記請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法と異なり、これらの相違に基づき、その製造工程においてメンブレン膜除去工程が異なる。以下、上記請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法と相違する工程について詳細に説明し、同一の工程については説明を省略する。
【００３８】
請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法における特徴は、インク供給口開口端部となる部位を除く領域に保護膜を成形する、即ち、インク供給口開口端部となる部分に欠損部を有して保護膜を積層する点にある。図４（Ｂ）に示すように、インク供給口開口端部となる部分、即ち、上記メンブレン部の周縁部上に積層された保護膜材料を除去し、欠損部５ａを形成して保護膜を成形する。このため、メンブレン部上には、シリコン酸化膜のエッチングストップ層としてシリコン窒化膜が、インク吐出エネルギー発生素子２の保護膜５としてのシリコン窒化膜とは分離して成形される。
【００３９】
次に、シリコン窒化膜上の流路形成部材が積層される部分に密着層を成形すると共に、欠損部の外周側の保護膜としてのシリコン窒化膜の端部を被覆して欠損部上に、シリコン酸化膜のエッチングに対して耐エッチング性の端部被覆層材料を積層する。
【００４０】
図４（Ｃ）に示すように、インク供給口開口を形成する部分の周縁部、即ち、メンブレン部の周縁部上のシリコン窒化膜の欠損部５ａ上に、欠損部の外周側のシリコン窒化膜の端部を被覆するように端部被覆層を成形するため、端部被覆層材料７ｃを積層し、成形する。端部被覆層材料７ｃの材質としては、ポリエーテルアミドなどを用いることができる。
更に、インク吐出エネルギー発生素子上に保護膜５のシリコン窒化膜を介して、耐キャビテーション膜１３を成形することが好ましい。この場合、図５に示すように、端部被覆層材料７ｄを耐キャビテーション膜材料と同じ材質、例えば、タンタルなどの無機材料で一体として成形することにより工程数を増加させずに製造することもできる。この場合は端部被覆層材料と同じ工程で成形し、密着層を別工程で成形することができる。
【００４１】
また、シリコン基板の裏面からのエッチングによるインク供給口の形成時におけるメンブレン部の除去については、シリコン酸化膜を除去した後は、端部被覆材料層が露出するので、これを除去すればよい。
【００４２】
上記図４に示すインクジェット記録ヘッドの製造方法では、インク供給開口を形成するためのシリコン酸化膜のエッチングストップ層として端部被覆層材料を用いるものであるが、インク吐出エネルギー発生素子上の保護膜と、同時に成形するものの、保護膜とは欠損部によって分離されているため、シリコン酸化膜のエッチングに曝されることがなく、保護膜に発生するクラックを抑制することができる。
【００４３】
以上の工程により、インクジェット記録ヘッドを完成することができる。得られたインクジェット記録ヘッドは、インク吐出圧発生素子に駆動用の端子を接続し、アルミニウム製またはアルミナセラミック製の放熱用のベースプレートに接合し、次いで、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインク収納部（インクタンク）を結合し、記録装置に適用することもできる。また、流路が成形された基板をダイシングソー等により切断分離、チップ化し、インク吐出エネルギー発生素子を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給口をインク収納部に接続されるインク供給路に接続して、インクジェット記録ヘッドを完成することもできる。
【００４４】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法により得られるインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの記録装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載することができる。そして記録装置において、水溶性、油溶性を問わずいずれのインクであっても用いることができ、被記録媒体を問わず、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に、文字、記号、図形などの表示を行うことができる。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の実施例を以下に説明する。
【００４６】
表面に１．０μｍ厚さの熱酸化、１．０μｍ厚さのシリコン酸化膜が順次設けられ、発熱抵抗体が２列設けられ、配線が施された結晶方位が<100>面のシリコン基板を用いた。
【００４７】
シリコン酸化膜および発熱抵抗体上に、図３（ｂ）に示すようにシリコン窒化膜材料を成形した。
【００４８】
次に、ポリエーテルアミド樹脂コーティング液（日立化成工業（株）製、商品名：ＨＬ−１２００）をスピンコートにより積層し加熱した後、エッチングをし、図３（Ｃ）に示す密着層と端部被覆層となる部分を残してパターニングして、密着層および端部被覆層を成形した。
【００４９】
次に、溶液溶解可能な樹脂（ＯＤＵＲ１０１０：東京応化製）をスピンコートにより積層し加熱した後、露光、現像して、図３（Ｄ）に示す樹脂層となる部分を残してパターニングして、樹脂層を成形した。
【００５０】
次に、流路形成材料として下記の組成物１をスピンコートにより積層し、その後、ホットプレートで９０℃３分ベークを行い、図３（Ｅ）に示す流路形成部材９を積層した。その後、露光、現像して、インク吐出口９ｃとなる部分を除去した。
組成物１
重量部
ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業（株）製）    １００
ＳＰ−１７０（商品名、旭電化工業（株）製）                    １．５
ジエチレングリコールジメチルエーテル                      １００
次に、シリコン基板の裏面の熱酸化膜１ｂに対して、エッチングをし、シリコン基板に穿設する貫通孔のエッチング開始面をパターニングして、エッチング開始面のシリコンを露出させた後、ＴＭＡＨ溶液によりシリコン基板の異方性エッチングを行い、図３（Ｆ）に示すインク供給口１１を形成した。
【００５１】
次に、図３（Ｇ）に示すように、シリコン酸化膜４に対して、フッ酸液でウェットエッチングを行い除去した。このとき、エッチングストップ層として用いられる端部被覆層７は樹脂層８と密着しているため、インク吐出エネルギー発生素子の保護膜としてのシリコン窒化膜は保護された。
【００５２】
次に、図３（Ｈ）に示すように、インク供給口上の端部被覆層に対して、ドライエッチングを行い除去した。その後、樹脂層８をインク吐出口９ｃおよびインク供給口１１から溶出させ、乾燥して、インクジェット記録ヘッドを得た。
【００５３】
得られたインクジェット記録ヘッドを、インク吐出圧発生素子に駆動用の端子を接続し、アルミニウム製またはアルミナセラミック製の放熱用のベースプレートに接合し、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインク収納部（インクタンク）を結合して、記録装置に搭載した。
【００５４】
この記録装置によりｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェット記録ヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができた。
［実施例２］
表面に１．０μｍ厚さの熱酸化、１．０μｍ厚さのシリコン酸化膜が順次設けられ、発熱抵抗体が、２列設けられ、配線が施された結晶方位が<100>面のシリコン基板を用いた。
【００５５】
シリコン酸化膜および発熱抵抗体上に、シリコン窒化膜材料を積層し、図４（Ｂ）に示す欠損部５ａを有するようにパターニングして、厚さ０．３μｍのシリコン窒化膜を成形した。
【００５６】
その後、タンタル材料積層し、図４（Ｃ）に示す耐キャビテーション膜となる部分を残してパターニングして、厚さ０．２μｍの耐キャビテーション膜を成形した。
【００５７】
次に、ポリエーテルアミド樹脂コーティング液（日立化成工業（株）製、商品名：ＨＬ−１２００）をスピンコートにより積層し、図４（Ｃ）に示す密着層と端部被覆層となる部分を残してパターニングして、厚さ２μｍの密着層および端部被覆層を成形した。
【００５８】
次に、溶液溶解可能な樹脂（ＯＤＵＲ１０１０：東京応化製）をスピンコートにより積層し、露光、現像して、図４（Ｄ）に示す樹脂層となる部分を残してパターニングして、厚さ７５μｍの樹脂層を成形した。
【００５９】
次に、流路形成材料として下記の組成物１をスピンコートにより積層し、その後、ホットプレートで９０℃３分ベークを行い、図３（Ｅ）に示す個別インク室壁部材９ａを積層した。その後、露光、現像して、インク吐出口９ｃとなる部分を除去した。
組成物１
重量部
ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業（株）製）    １００
ＳＰ−１７０（商品名、旭電化工業（株）製）                    １．５
ジエチレングリコールジメチルエーテル                      １００
次に、シリコン基板の裏面の熱酸化膜１ｂに対して、シリコン基板に穿設する貫通孔のエッチング開始面をパターニングして、エッチング開始面のシリコンを露出させた後、ＴＭＡＨ溶液によりシリコン基板の異方性エッチングを行い、図４（Ｆ）に示すインク供給口１１を形成した。
【００６０】
次に、図４（Ｇ）に示すように、シリコン酸化膜４に対して、フッ酸液でウェットエッチングを行い除去した。このとき、エッチングストップ層として用いられるプラズマシリコン窒化膜にクラックが入ることがあるが、フッ酸が進入しても、端部被覆層７と樹脂層８とが密着し、且つ、シリコン酸化膜４やシリコン窒化膜５とが密着しているため、インク吐出圧エネルギー発生素子付近の保護膜であるシリコン窒化膜は保護された。
【００６１】
次に、図４（Ｈ）に示すように、インク供給口上のシリコン窒化膜５に対して、ドライエッチングを行い除去した。その後、樹脂層８をインク吐出口９ｃおよびインク供給口１１から溶出させ、乾燥して、インクジェット記録ヘッドを得た。
【００６２】
得られ基板を、ダイシングソー等により分離切断、チップ化し、インク吐出圧発生素子を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのインクタンク部材を接続して、記録装置に搭載し、記録を行った。この記録装置によりｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェット記録ヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができた。
【００６３】
このように、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法により得られた製品は信頼性が高いことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例により製造されるインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。
【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例により製造されるインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の工程を示す模式的断面図である。
【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の工程を示す模式的断面図である。
【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例により製造されるインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図６】従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図７】従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：シリコン基板
２：インク吐出エネルギー発生素子
３：犠牲層
４：シリコン酸化膜（絶縁膜）
５：シリコン窒化膜（保護膜）
６：密着層
７：端部被覆層
７ａ、７ｃ、７ｄ：端部被覆層材料
８：樹脂層
９：流路形成部材
９ｃ：インク吐出口
１０：インク流路
１１：インク供給口
１３：耐キャビテーション膜
【図１】
2007160624.tif 000003
【図２】
2007160624.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007160624.tif 000006
【図５】
2007160624.tif 000007
【図６】
2007160624.tif 000008
【図７】
2007160624.tif 000009