(57)【要約】【課題】無機材料を用いてインク路壁を形成する際にインク路壁に発生する溝を平坦化処理する工程を無くす。【解決手段】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、複数の発熱抵抗体１８が設けられたＳｉ基板１１上に、複数のインク路となる部分を占有する第１の型材１６を形成する工程を有する。さらに、複数のインク路同士を仕切るインク路壁３４を、Ｓｉ基板１１上の第１の型材１６同士の間に形成する工程と、第１の型材１６の上に、インク路に連通する吐出口となる部分を占有する第２の型材３６を形成する工程とを有する。さらに、吐出口を形成するオリフィスプレート４０を、インク路壁３４および第１の型材１６の上に形成する工程と、第１および第２の型材１５，３６を除去する工程とを有する。インク路壁３４を形成する工程は、インク路壁３４を金メッキによって形成することからなる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させるエネルギーを発生する複数のインク吐出エネルギー発生素子が設けられた基板上に、複数のインク路となる部分を占有する第１の型材を形成する工程と、
前記複数のインク路同士を仕切るインク路壁を、前記基板上の前記第１の型材同士の間に形成する工程と、
前記第１の型材の上に、前記インク路に連通する吐出口となる部分を占有する第２の型材を形成する工程と、
前記吐出口を形成するオリフィスプレートを、前記インク路壁および前記第１の型材の上に形成する工程と、
前記第１の型材および前記第２の型材を除去する工程と、
を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記インク路壁を形成する工程は、前記インク路壁を金メッキによって形成することからな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２】
前記オリフィスプレートを形成する工程は、前記オリフィスプレートを金メッキによって前記インク路壁と一体に形成することからなる、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１の型材および前記第２の型材をアルミニウムによって形成することを含む、請求項１または２に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、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１あるいは特許文献２に開示されているインクジェット記録方式は、高速、高密度で高精度、高画質の記録が可能で、かつカラー化、コンパクト化に適している。このインクジェット記録方式を用いる記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを発泡させて記録媒体にインクを吐出する。この記録ヘッドは、インクを発泡させるための発熱抵抗体とこれに電気的接続を行う配線とを同一の基板上に作製してインクジェット記録ヘッド用基板とし、さらにその上にインクを吐出させるためのノズルを形成した構成が一般的である。
【０００３】
一方、このノズルの形成方法及び材料については様々な方法が提案されており、代表的なものは、インク路や吐出口及び供給口をあらかじめ樹脂モールドによって形成し、上記基板に直接貼り付ける方法である。もう一方は、上記基板に貫通穴を形成し、供給口とし、それと連通するように、基板上に樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって、インク路、インク路壁及び吐出口を形成する方法である。後者は前者に比べて、吐出口の高密度配置が可能であり、現在、もっとも一般的な方法である。
【０００４】
ところが、樹脂を用いてフォトリソグラフィ法で形成する方法は、製造上、簡便である反面、以下の信頼性の問題が発生する。
１．樹脂と基板すなわち無機材料との線膨張率が異なるため、界面で剥がれやすい。
２．樹脂が水分を吸って膨潤することで、寸法精度が悪くなる。
【０００５】
以上の問題を克服するために樹脂材料を無機材料に変更する工夫が成されている。
【０００６】
化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下「ＣＶＤ」と略す。）によって、インク路、インク路壁及び吐出口を形成する方法がある。すなわち、複数のインク路を形成すべく、溶解可能な型材料を基板上に複数形成し、その後、ＣＶＤ法により無機材料でインク路壁およびオリフィスプレートを形成する。その後、オリフィスプレートに吐出口を形成して、型材料の溶解除去をすればインク路が完成する。
【特許文献１】米国特許第４７２３１２９号明細書
【特許文献２】米国特許第４７４０７９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ＣＶＤ法はその性質上、以下の問題を持っている。すなわち、ＣＶＤ法によって形成される膜は、基板と型材との段差に沿うように成長するため、複数のインク路の間を分離する各インク路壁になる領域に溝が形成されてしまう。そして、この溝は型材の厚さが厚いほど深くなり、そこに、インク吐出時や、ヘッドの吐出口クリーニング時にインクが付着し、インクの吐出に悪い影響を与える。
【０００８】
この段差に沿った成長の問題は、ＣＶＤ法が一般的に使用される半導体工程でも同様に問題になっている。すなわち、Ａｌ配線を形成した後にＣＶＤ法によって絶縁膜を形成する場合、絶縁膜は配線上及び配線間に沿うように形成されるため、配線間の絶縁膜の高さが配線上の絶縁膜の高さより低くなり、両者の間に溝が出来てしまう。そして、この溝は、絶縁膜を厚くするほど狭くなり、かつ深くなる。このため、Ａｌの多層膜を採用する多層配線工程においては、一旦、絶縁膜をある程度の厚さに形成した後、研磨によって表面を削って平坦化し、再び、絶縁膜を成長させることによって、この溝、すなわち段差を小さくする方法が一般的である。
【０００９】
ところが、インクジェット記録ヘッドの場合、半導体の多層配線に用いられる０．５μｍの厚さ程度のＡｌ配線とは異なり、型材の高さが約５μｍ〜２０μｍもなるため、溝が深くなる。そのため、溝、すなわち段差を小さくするための絶縁膜の研磨に、多くの手間を要する。
【００１０】
そこで本発明は、無機材料を用いてインク路壁を形成する際にインク路壁に発生する溝を平坦化処理する工程を無くすことを可能にする、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出させるエネルギーを発生する複数のインク吐出エネルギー発生素子が設けられた基板上に、複数のインク路となる部分を占有する第１の型材を形成する工程と、前記複数のインク路同士を仕切るインク路壁を、前記基板上の前記第１の型材同士の間に形成する工程と、前記第１の型材の上に、前記インク路に連通する吐出口となる部分を占有する第２の型材を形成する工程と、前記吐出口を形成するオリフィスプレートを、前記インク路壁および前記第１の型材の上に形成する工程と、前記第１の型材および前記第２の型材を除去する工程と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記インク路壁を形成する工程は、前記インク路壁を金メッキによって形成することからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明によれば、無機材料を用いてインク路壁を形成する際にインク路壁に発生する溝を平坦化処理する工程を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す模式的斜視図である。図２は、図１のインクジェット記録ヘッドをＸ−Ｘ線に沿って切断した模式的側断面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出させるエネルギーを発生するインク吐出エネルギー発生素子としての発熱抵抗体１８が所定のピッチで２列に並んで形成されたＳｉ基板１１を有している。Ｓｉ基板１１には、供給口１２が、発熱抵抗体１８の２つの列の間に開口されている。Ｓｉ基板１１上に設けられたノズル形成部材には、各発熱抵抗体１８の上方に開口する吐出口１４と、供給口１２から各吐出口１４にそれぞれ連通するインク路１５が形成されている。このインクジェット記録ヘッドは、供給口１２を介してインク路１５内に充填されたインクに、発熱抵抗体１８によって発生する圧力を加えることによって、吐出口１４からインク液滴２４を吐出させることによって記録を行う。
【００１６】
このように構成されたインクジェット記録ヘッドの製造方法を、図３〜図９を参照して説明する。
【００１７】
最初に、図３（Ａ）に示すように、＜１００＞面が露出したＳｉ基板１１上に発熱抵抗体１８を形成し、さらにＳｉ基板１１の最上層に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって保護膜及び耐キャビテーション膜（不図示）を形成する。その後、溶剤によって溶出可能な第１の型材１６を、Ａｌを材料としてスパッタリング法によって約１５μｍの厚さに形成する。
【００１８】
次に、図３（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法によって第１の型材１６上にレジストを形成（不図示）し、それをマスクとして、第１の型材１６をリン酸を用いたウエットエッチング法によって所定の形状に形成し、その後レジストを除去する。
【００１９】
次に、図３（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１１および第１の型材１６の上に、密着向上層３１をＴｉＷを材料としてスパッタリング法によって約１００ｎｍの厚さに形成する。
【００２０】
次に、図４（Ｄ）に示すように、後述する金メッキの下地層３２を、Ａｕを材料としてスパッタリング法によって約１００ｎｍの厚さに形成する。
【００２１】
次に、図４（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、フォトリソグラフィ法によってメッキ形成用のレジスト３３を所定の形状に形成する。そして、それを電界メッキ用のマスクとして、亜硫酸金を用いたメッキ液を用いて金メッキを１５μｍの厚さに形成し、インク路壁３４を構成する。
【００２２】
次に、図５（Ｇ）に示すように、レジスト３３を除去し、ヨウ素とヨウ化カリウムとの混合液を用いて下地層３２の一部（第１の型材１６の上方の部分）を除去する。
【００２３】
次に、図５（Ｈ）に示すように、フォトリソグラフィ法によってレジスト３５を所定の形状に形成し、それをマスクとして、密着向上層３１を過酸化水素水を用いたウエットエッチング法によって所定の形状に形成する。
【００２４】
次に、図５（Ｉ）に示すようにレジスト３５を除去した後、図６（Ｊ）に示すように、吐出口１４を形成する第２の型材３６を、Ａｌを材料としてスパッタリング法によって約１０μｍの厚さに形成する。
【００２５】
次に、図６（Ｋ）に示すように、フォトリソグラフィ法によってレジスト（不図示）を形成し、それをマスクとして、第２の型材３６をリン酸を用いたウエットエッチング法によって所定の形状に形成する。
【００２６】
次に、図６（Ｌ）に示すように、ＴｉＷからなる密着向上層３７と、Ａｕからなる下地層３８とを、スパッタリング法によってそれぞれ約１００ｎｍの厚さに形成する。
【００２７】
次に、図７（Ｍ）及び（Ｎ）に示すように、フォトリソグラフィ法によって、メッキ形成用のレジスト３９を第２の型材３６の上方に所定の形状に形成する。そして、それを電界メッキ用のマスクとして、亜硫酸金を用いたメッキ液を用いて金メッキを１０μｍの厚さに形成して、オリフィスプレート４０を構成する。
【００２８】
次に、図７（Ｏ）に示すように、レジスト３９を除去し、ヨウ素とヨウ化カリウムとの混合液を用いて下地層３８の一部（第２の型材３６の上方の部分）を除去する。
【００２９】
次に、図８（Ｐ）に示すように、ＴｉＷからなる密着向上層３７の一部を過酸化水素水を用いたウエットエッチング法によって除去し、吐出口形成のための第２の型材３６を露出させる。
【００３０】
次に、図８（Ｑ）に示すように、インク路を形成する第１の型材１６と、吐出口１４を形成する第２の型材３６とを、リン酸を用いたウエットエッチング法によって溶出させて除去し、吐出口１４及びインク路１５を形成した。
【００３１】
次に、図１のＹ−Ｙ線に沿った断面を示す図９（Ｒ）に示すように、フォトリソグラフィ法によってＳｉ基板１１の裏面側にレジスト２３を所定の形状に形成する。更に、Ｓｉ基板１１の裏面側に形成された酸化ケイ素２２をＣＦ4を用いたドライエッチング法によってエッチングし、供給口１２をエッチングするためのマスク２５を形成する。
【００３２】
最後に、図９（Ｓ）に示すように、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）をエッチング液に用いて、マスク２５の開口部を通してＳｉ基板１１にウエットエッチングを行う。Ｓｉ基板１１は＜１１１＞面に沿ってエッチングされ、供給口１２が表面側に貫通する。最後にレジストを２３を除去すると、インクジェット記録ヘッドが完成する。
【００３３】
上述したように、本実施形態によれば、インク路壁３４がＣＶＤ法ではなく金メッキによって形成される。金メッキ工程では、インク路壁３４にＣＶＤ法の場合のような溝が生じないので、その溝を平坦化処理する工程を無くすことができる。
【００３４】
さらに、オリフィスプレート４０も同様に金メッキで形成することにより、インク路壁３４とオリフィスプレート４０とを一体的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す模式的斜視図である。
【図２】図１のインクジェット記録ヘッドをＸ−Ｘ線に沿って切断した模式的側断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１    Ｓｉ基板
１４    吐出口
１５    インク路
１６    第１の型材
３４    インク路壁
３６    第２の型材
４０    オリフィスプレート
【図１】
2007326341.tif 000003
【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】
2007326341.tif 000008
【図７】
2007326341.tif 000009
【図８】
2007326341.tif 000010
【図９】
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