JP2001179992A

JP2001179992A - 液体噴射記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2001179992A
Application number: JP36590199A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hiroki; 知之廣木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】異方性エッチングにより形成する液室を略長
方形状とすることにより、天板のチップサイズを小さく
でき、かつ全ノズルにわたって吐出特性を均一にかつ安
定させて印字品位の優れた液体噴射記録ヘッドの製造方
法を提供する。【解決手段】天板１の材料として、表面の結晶方位が
〈１１０〉面でノズル（３）の長さ方向の結晶方位が
〈１１１〉面となるシリコンウェハ５を用い、天板１の
ノズル形成面に液室２を形成するための異方性エッチン
グを行なう際のマスク層として機能する窒化珪素層７
に、液室形成部位の中央部に梯子状の開口領域１３をお
いて相対向するようにくし歯状の補正パターン１０を付
設し、異方性エッチングに際して、補正パターン１０の
部分へのオーバーエッチングにより、ノズル形成面にお
ける液室形状を略長方形状に形成する。これにより、全
ノズルにわたって液吐出特性を均一化させ、天板チップ
の小型化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な吐出口から
記録液を液滴として吐出させて記録媒体に記録を行なう
液体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体噴射記録装置に使用されるサーマル
インクジェットプリントヘッド等の液体噴射記録ヘッド
は、インク等の記録液を吐出する複数の微細なノズル
（吐出口）、各ノズルに連通する液室、および各ノズル
内に位置付けられた吐出エネルギー発生素子（例えば、
電気熱変換素子等の発熱体）を備え、記録情報に対応し
た駆動信号を吐出エネルギー発生素子に印加し、該吐出
エネルギー発生素子の位置するノズル内の記録液に吐出
エネルギーを付与することによって、記録液を微細なノ
ズルから飛翔液滴として吐出させて記録を行なうように
構成されている。

【０００３】この種の液体噴射記録ヘッド用のノズルと
して様々な形態のものが提案されており、その一例を図
７を参照して説明する。

【０００４】図７において、１０１は、上面が結晶の
〈１１０〉面になるように切断され研磨されたシリコン
ウェハから形成される天板（ノズル部材）であり、貫通
孔で記録液溜まりとなる液室１０２と、この液室１０２
に連通する記録液吐出用の複数のノズル溝１０３（以
下、単にノズルともいう）が設けられている。１０８
は、吐出エネルギー発生素子としての発熱体（ヒータ
ー）１０９が多数配設されたシリコンチップで構成され
た素子基板（ヒーターボード）である。

【０００５】これらの天板１０１とヒーターボード１０
８は、図７に示すように、ノズル１０３とヒーター１０
９が相対向するように、密着接合あるいは接着され、ノ
ズル１０３とヒーターボード１０８の表面で細長い液吐
出用のノズルを形成し、また、このとき、ノズル１０３
内部にヒーター１０９を位置付けるように両者は精密に
位置調整される。記録液は図示しない記録液タンクから
供給されて液室１０２に導かれた後に、ノズル１０３内
に達する。ヒーターボード１０８上のヒーター１０９
は、図示しない制御回路によって制御され、印字データ
に応じてヒーター１０９の各々に通電される。制御回路
はヒーターボード１０８上に設けることもできるし、あ
るいは別基板に構成されていても良い。

【０００６】印字データに応じて通電されたヒーター１
０９は発熱し、そのノズル１０３内の記録液を加熱す
る。加熱された記録液は、ある臨界温度を越えると沸騰
し、泡を発生する。この発生した泡は数μＳの短い時間
で成長し、記録液に衝撃力を与える。この衝撃で記録液
の一部がノズル１０３の吐出口から勢い良く押し出さ
れ、飛翔液滴として紙等の記録媒体上に着弾する。これ
が繰り返されることにより印刷画像が完成する。

【０００７】次に、前記のような天板（ノズル部材）の
作製方法について、図８を参照し、その工程に沿って説
明する。なお、図８において、左側の図（ａ、ｂ、・・
・）は天板を液吐出方向の面で切断した端面図であり、
右側の図（ａ−１、ｂ−１、・・・）は、天板の下面
（ノズル形成面）側から見た図であり、以下の説明にお
いては、（ａ）および（ａ−１）、（ｂ）および（ｂ−
１）、・・・を単に（ａ）、（ｂ）・・・と表示する。

【０００８】図８の（ａ）において、液室およびノズル
を形成する天板（ノズル部材）の材料となるシリコンウ
ェハ１０５は、表面の結晶方位が〈１１０〉面、ノズル
の長さ方向の結晶方位が〈１１１〉面となるものであっ
て、このシリコンウェハ１０５の両面に、熱酸化、ある
いはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）等の成膜
方法によって、図８の（ｂ）に示すように二酸化珪素
（ＳｉＯ₂ ）の薄膜１０６を１μｍ程度形成する。この
二酸化珪素層１０６はシリコンを異方性エッチングする
際のマスク層として機能するものである。次に、二酸化
珪素層１０６に通常のフォトリソグラフィ技術を用い
て、一方の面（ノズル形成面）にノズルと液室を合わせ
た形状にパターニングし、反対側の面に液室の形状にパ
ターニングを行なう（図８の（ｃ））。さらに、ノズル
形成面に窒化珪素（ＳｉＮ）層１０７をＣＶＤ等の方法
によって成膜し（図８の（ｄ））、そして、液室の形状
にパターニングする（図８の（ｅ））。

【０００９】その後、これを、例えばＴＭＡＨ（水酸化
テトラメチルアンモニウム）の２２％溶液のようなエッ
チング液に浸して異方性エッチングを行なう。この異方
性エッチングにより、ウェハ両面でシリコンが露出した
部分（すなわち、液室の形状）にしたがってエッチング
が進み、最後は両面からのエッチングがつながって貫通
穴（液室１０２）を形成する（図８の（ｆ））。

【００１０】ここで、図８の（ｆ）に示すエッチングの
形状について説明すると、天板（ノズル部材）は微細な
ノズルを異方性エッチングで形成することを主目的とし
ているので、シリコンの〈１１１〉面がノズル壁と平行
になる向きを選んでノズルのパターニングをしており、
液室１０２を略長方形状とすると、ノズルの長さ方向す
なわち液室（貫通穴）１０２の短辺はウェハ表面と垂直
に〈１１１〉面が存在するために、エッチング後は液室
短辺の表面に垂直な面が残る。ところが、液室（貫通
穴）１０２の長辺方向はウェハ表面と略３０°傾いた
〈１１１〉面が多数並んでいるので、短辺方向のように
垂直な面とはならず、多数の面が複合した形となるの
で、厳密には滑らかな面とはならない。

【００１１】次に、ノズル形成面の窒化珪素層１０７を
エッチングにより除去し（図８の（ｇ））、図８の
（ｃ）で二酸化珪素層１０６に形成したノズルパターン
を露出させ、再び、ＴＭＡＨ溶液による異方性エッチン
グを行なうと、ノズルに相当する部分１０３がエッチン
グされる（図８の（ｈ））。

【００１２】ところで、以上のように異方性エッチング
で得られるノズル１０３の形状は、液吐出方向にはウェ
ハ表面に垂直な〈１１１〉面が存在するので、断面が長
方形であるノズルを形成することができるが、ノズルの
長さ方向にはエッチングを止める面がないので、ノズル
間のノズル壁１０４は、ノズルの後端側（液室側）と先
端側からもエッチングされ、長さ方向にオーバーエッチ
されて鋭角の形状となる。したがって、このオーバーエ
ッチされた部分にはマスク層である二酸化珪素の薄膜が
残ってしまう。そこで、この二酸化珪素薄膜を除去する
ために、高圧空気あるいは高圧空気に水などを含ませて
ウェハに吹き付けることにより、シリコンを傷付けるこ
となく二酸化珪素薄膜だけを除去する。水を高圧空気で
吹き付ける方法で１μｍ程度の薄膜を除去するために
は、１００〜２０００ｋＰａの圧力があれば十分であ
る。あるいはフッ化アンモニウムとフッ酸の混合液を用
いたウェットエッチングによって二酸化珪素薄膜全体を
除去することもできる。

【００１３】以上の工程によって作製された天板（ノズ
ル部材）１０１の形状を図９に図示する。ここで、液室
形成のパターニングの際、シリコンチップの両面でほぼ
同様の形状としているが、記録液供給側（すなわち図７
における上面）のパターンは、異方性エッチングによっ
て穴が貫通する程度に小さくてもよく、図示しない記録
液供給部材との接続形態あるいは天板形成時のウェハ強
度を確保するという観点で、むしろノズル形成面側より
も小さいパターンとしたほうが望ましい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の天板（ノズル部材）作製工程においては、天板をシ
リコンの異方性エッチングを用いて作製することによ
り、天板をウェハ状態で生産できるために量産性が非常
に高く、また、フォトリソグラフィ技術を利用したノズ
ル形成を行なうことで、高密度のノズルが精度よく形成
できるけれども、異方性エッチングを利用して作製した
液室の形状は、図９に図示するように複雑な形となる。
すなわち、ノズル方向の側壁は、シリコンの〈１１１〉
面が表面と垂直に存在するが、ノズル並び方向には、単
独の〈１１１〉面はなく、ノズル方向と５５°および７
１°の角度をもって〈１１１〉面が交わっている。した
がって、液室を異方性エッチングしていくと、角の部分
にこの２つの面を残したままノズル方向にオーバーエッ
チしていき、図９のような複雑な形状の液室１０２とな
ってしまう。液室のエッチングは穴が貫通する程度の時
間行なうが、通常ウェハの厚さはその強度から０．６ｍ
ｍ程度であるので、図８に示した工程にしたがって天板
を作製した場合、０．３ｍｍほどの深さを異方性エッチ
ングすることになる。このときのノズル方向のオーバー
エッチ量は深さとほぼ同程度になるので、チップサイズ
の無駄が多く、ウェハ内での取り個数が少なくなるとい
う問題があった。また、液室側面近傍ではノズル並び方
向と角度をもった面が残ってしまうので、両端と中央付
近のノズルで液室形状の違いによって記録液の流抵抗が
異なる。すなわち、記録液のリフィル（液吐出後のノズ
ルへの記録液の再充填）の条件が変わってしまうので、
ノズルによって吐出特性が変わり、印字品位が安定しな
かったり、ヘッドの性能を十分引き出せないという問題
点があった。

【００１５】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、異方性
エッチングにより形成する液室を略長方形状とすること
により、天板のチップサイズを小さくでき、かつ、全ノ
ズルにわたって液吐出特性を均一にかつ安定させて印字
品位の優れた液体噴射記録ヘッドを製造することができ
る液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供することを目的
とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、画像デ
ータに応じて記録液に吐出エネルギーを付与する複数の
吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、記録液を
貯溜する液室および複数のノズルを有する天板とを備
え、前記吐出エネルギー発生素子と前記ノズルがそれぞ
れ対向するように前記素子基板と前記天板とを接合して
形成する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記
液室を異方性エッチングにより形成する際の天板ノズル
形成面における異方性エッチングのマスク層に液室形成
部位の内方へ延びる補正パターンを付設し、前記液室形
成のための異方性エッチングに際して、前記補正パター
ンの部分へのオーバーエッチングにより前記天板ノズル
形成面における液室形状を略長方形状に形成することを
特徴とする。

【００１７】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記天板の材料として、表面が〈１１０〉面
であるシリコンウェハを用いることが好ましい。

【００１８】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記補正パターンはくし歯状に形成されてお
り、該くし歯状の補正パターンは、液室形成部位の中央
部に間隔をおいて相対向するように配置され、液室形成
部位の中央部に梯子状の領域を開口することが好まし
い。

【００１９】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記補正パターンは、液室形成部位の中央部
に間隔をおいて相対向するように配置され、液室形成部
位の中央部に略Ｈ字状の領域を開口することが好まし
い。

【００２０】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記補正パターンは、シリコンウェハのノズ
ル方向の〈１１１〉面に対して５５°の角度をもつ線と
同じく〈１１１〉面に対して７１°の角度をもつ線とを
組み合わせてパターン設計され、液室形成部位の中央部
に開口した領域をおいて相対向するように配置されてい
ることが好ましい。

【００２１】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記補正パターンは、シリコンウェハのノズ
ル方向の〈１１１〉面に対して５５°の角度をもつ線と
同じく〈１１１〉面に対して７１°の角度をもつ線とノ
ズル並び方向に平行な線とを組み合わせてパターン設計
され、液室形成部位の中央部に開口した領域をおいて相
対向するように配置されていることが好ましい。

【００２２】

【作用】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法によれ
ば、シリコンの異方性エッチングにより天板（ノズル部
材）を作製する際に、液室形成のための異方性エッチン
グのマスク層に液室形成部位の内方へ延びる補正パター
ンを付設し、この異方性エッチングに際して補正パター
ンの部分へのオーバーエッチングにより、ノズル形成面
の液室形状を略長方形状に形成するようになし、天板の
チップサイズを小さくすることができ、ウェハ内での取
り個数を多くすることが可能となり、また、全ノズルに
わたって液吐出特性が均一でかつ安定した液体噴射記録
ヘッドを容易に実現することが可能になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２４】本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方
法の第１の実施例を図１および図２に基づいて説明す
る。

【００２５】図１は、本発明に係る液体噴射記録ヘッド
の製造方法の第１の実施例に基づく天板の作製方法を工
程順に示す工程図であり、図２は、同じく本発明の第１
の実施例に基づく天板の作製方法における液室を形成す
る工程を説明するための詳細図であり、（ａ）は液室を
形成するためのマスクパターンを形成した状態を示す図
であり、（ｂ）は異方性エッチングにより液室を形成し
ている途中の状態図であり、（ｃ）は異方性エッチング
により形成された液室の最終形状を示す図である。

【００２６】本発明の第１の実施例に基づく天板の作製
方法を図示する図１において、左側の図（ａ、ｂ、・・
・）は天板を液吐出方向の面で切断した端面図であり、
右側の図（ａ−１、ｂ−１、・・・）は、天板の下面
（ノズル形成面）側から見た図であり、以下の説明にお
いては、（ａ）および（ａ−１）、（ｂ）および（ｂ−
１）、・・・を単に（ａ）、（ｂ）・・・と表示する。

【００２７】図１の（ａ）において、液室（２）および
ノズル（３）を形成する天板１の材料となるシリコンウ
ェハ５は、表面の結晶方位が〈１１０〉面、ノズルの長
さ方向の結晶方位が〈１１１〉面となるものであって、
このシリコンウェハ５の両面に、熱酸化あるいはＣＶＤ
等の成膜方法によって、図１の（ｂ）に示すように二酸
化珪素（ＳｉＯ₂ ）の薄膜６を１μｍ程度形成する。こ
の二酸化珪素層６はシリコンを異方性エッチングしてノ
ズル（３）を形成する際のマスク層として機能するもの
である。次に、二酸化珪素層６に通常のフォトリソグラ
フィ技術を用いて、一方の面（ノズル形成面）にノズル
と液室を合わせた形状をパターニングし、そして、反対
側の面には液室の形状にパターニングを行なう（図１の
（ｃ））。

【００２８】さらに、ノズル形成面に窒化珪素層（Ｓｉ
Ｎ）７をＣＶＤ等の方法によって成膜し（図１の
（ｄ））、液室の形状にパターニングする（図１の
（ｅ））。このとき、ノズル形成面にパターニングされ
る液室形状は、本実施例では、図２の（ａ）に詳細に図
示するように、梯子状に開口した領域１３として形成さ
れ、この梯子状の開口領域１３のみがシリコン５が露出
している。すなわち、本実施例における液室形成のため
のマスクパターンは、図２の（ａ）に図示するように、
ノズル（３）側とノズルの反対側の両側から相対向する
ように形成されたくし歯状の補正パターン１０を有する
ものであって、開口される領域は長方形とはせずに、液
室形成予定部位の中央部にノズル並び方向に平行に延び
る幅の狭い１本の直線部１１とノズル並び方向に直交す
る方向にこの直線部１１の両側方（ノズル側とノズルの
反対側）に延びる複数の枝状部１２とからなる梯子状の
開口領域１３を開口することに特徴を有するものであ
る。

【００２９】その後、これを、例えばＴＭＡＨ（水酸化
テトラメチルアンモニウム）の２２％溶液のようなエッ
チング液に浸して異方性エッチングを行なうと、ウェハ
両面でシリコン５が露出した部分（すなわち、それぞれ
にパターニングされた形状）にしたがってエッチングが
進み、最終的に両面からのエッチングがつながって貫通
穴（液室２）を形成する（図１の（ｆ）および図２の
（ｃ））。

【００３０】ここで、ノズル形成面における液室形成の
ための異方性エッチングについて詳細に説明すると、シ
リコン５のエッチングは、はじめは、パターニングされ
た相対向するくし歯状の補正パターン１０の間の梯子状
の開口領域１３（シリコンが露出している領域）のとお
りに進んでいくが、ノズル並び方向に関しては耐エッチ
ング性がないので、図２の（ａ）に１４で示すノズルに
一番近いパターンの部分は、ノズル並び方向と平行には
ならず、５５°および７１°の角度でオーバーエッチさ
れる。一方、くし歯状の補正パターン１０の部分は、エ
ッチング開始当初は窒化珪素層７のパターンとおりにエ
ッチングされるが、オーバーエッチングの速度は面の部
分よりも角の部分で速く進むので、くし歯状の補正パタ
ーン１０の液室中央に近い部分の先端部１５では角の部
分が次第にオーバーエッチされていく。結果として、あ
る程度異方性エッチングした段階での液室の形状は、図
２の（ｂ）に示すような形になる。

【００３１】これをさらにエッチングし、補正パターン
１０の部分が全てエッチングされたところでエッチング
を終了すると、図２の（ｃ）に示すような略長方形の液
室２を形成することができる。

【００３２】くし歯状の補正パターン１０の大きさに関
しては、くし歯状部分の長さａは天板１の厚さの約１／
２以上にすることで、補正パターン１０のオーバーエッ
チを完了する前に液室となる穴を貫通させることができ
る。また、補正パターン１０のくし歯状部分の間隔ｂ
は、ノズル（３）に一番近いパターンの部分１４でオー
バーエッチされる大きさに影響し、オーバーエッチ量は
補正パターン１０のくし歯状部分の間隔ｂの約０．２４
倍となる。したがって、液室形状によるリフィル速度の
差異を生じさせないためには、補正パターン１０のくし
歯状部分の間隔ｂは５００μｍ以下とすることが望まし
い。

【００３３】以上説明したように、本実施例による天板
はノズル形成面においてノズル並び方向に略平行な辺を
もつ略長方形状に貫通した液室を形成することができる
ので、材料に無駄がなくしかも全ノズルにわたって均一
な液吐出特性を備えた天板を実現することができる。な
お、記録液供給側（すなわち、ノズル形成面の反対側の
面）のパターンは、異方性エッチングによって穴が貫通
する程度に小さくてもよく、図示しない記録液供給部材
との接続形態あるいは天板作製時のウェハ強度を確保す
るという観点で、むしろノズル形成面側よりも小さいパ
ターンとしたほうが望ましい。

【００３４】次いで、ノズル形成面の窒化珪素層７をエ
ッチングにより除去し（図１の（ｇ））、図１の（ｃ）
で二酸化珪素層６に形成したノズルパターンを露出さ
せ、再び、ＴＭＡＨ溶液による異方性エッチングを行な
うと、ノズルに相当する部分がエッチングされ、ノズル
３が形成される（図１の（ｈ））。このとき、図１の
（ｆ）でエッチングした液室２の部分もさらにエッチン
グが進むことになるが、ノズル３のエッチングは液室２
のエッチングに比べてエッチング時間が短いので、液室
形状に与える影響は小さい。あるいは、ノズルエッチン
グ相当の時間を見越して液室２のエッチングを早めに止
め、最終的に所望の形状が得られるようにすることもで
きる。

【００３５】このように異方性エッチングで得られるノ
ズル３の形状は、液吐出方向にはウェハ表面に垂直な
〈１１１〉面が存在するので、断面が長方形であるノズ
ルを作製することができるが、ノズルの長さ方向にはエ
ッチングを止める面がないので、ノズル間のノズル壁４
は、ノズルの後端側（液室側）と先端側からもエッチン
グされ、長さ方向にオーバーエッチされて鋭角の形状と
なる。したがって、このオーバーエッチされた部分には
マスク層である二酸化珪素薄膜６が残ってしまう。そこ
で、この二酸化珪素薄膜６を除去するために、高圧空気
あるいは高圧空気に水などを含ませてウェハに吹き付け
ることにより、シリコン５を傷付けることなく二酸化珪
素薄膜６だけを除去する。水を高圧空気で吹き付ける方
法で１μｍ程度の薄膜を除去するためには、１００〜２
０００ｋＰａの圧力があれば十分である。あるいはフッ
化アンモニウムとフッ酸の混合液を用いたウェットエッ
チングによって二酸化珪素薄膜６全体を除去することも
できる。

【００３６】以上のように液室２およびノズル３が形成
されて最終的な天板１が得られ、これを図７に図示する
ようにヒーターボード上に密着接合あるいは接着するこ
とにより、液体噴射記録ヘッドを作製する。

【００３７】以上のように、本実施例によれば、天板
（ノズル部材）をシリコンの異方性エッチングを用いて
構成することにより、天板をウェハ状態で生産できるた
めに量産性が非常に高く、また、フォトリソグラフィ技
術を利用したノズル形成を行なうことで、高密度のノズ
ルが精度よく形成できる。さらに、天板のノズル形成面
の液室形状を略長方形とすることができることから、天
板のチップサイズを小さくすることができ、ウェハ内で
の取り個数を多くすることが可能となり、また、従来技
術のように液室側面近傍でノズル並び方向と角度をもっ
た面が残ってしまうようなことがなく、全ノズルにわた
って液吐出特性を均一にすることができ、印字品位を安
定させることができる。

【００３８】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第２の実施例について、図３を参照して説明
する。

【００３９】前述した第１の実施例では、補正パターン
は、ノズル側とノズルの反対側の両側からくし歯状部分
が相対向するように形成されているが、天板の大きさに
応じて、図３に図示するように、くし歯状の補正パター
ン２０をノズル側のみに配置することもできる。この補
正パターン２０を用いて異方性エッチングを行なう態様
は、前述した第１の実施例と同様であって、最終的に略
長方形状の液室２を作製することができ、その他の構成
に関しても、第１の実施例と同様であるので、同一部材
には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００４０】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第３の実施例について、図４を参照して説明
する。

【００４１】本実施例は、図４の（ａ）に図示するよう
に、オーバーエッチ低減のための補正パターンを大きく
取り、液室両端部に液室の大きさを決める窒化珪素層の
開口領域を設けた点で、前記の第１の実施例と相違して
いる。なお、その他の構成に関しては、第１の実施例と
同様であるので、同一部材には同じ符号を付し、詳細な
説明は省略する。

【００４２】本実施例における補正パターン３０は、ノ
ズル側とノズルの反対側の両側から相対向するように形
成され、液室形成予定部位の中央部にノズル並び方向に
平行に延びる幅の狭い１本の直線部３１と液室両端部に
おいてノズル並び方向に直交する方向に直線部３１の両
側方（ノズル側とノズルの反対側）に延びる枝状部３２
とからなる略Ｈ字状の開口領域３３を開口するように配
置されている。

【００４３】このように補正パターン３０を設けた天板
１を第１の実施例と同様にＴＭＡＨなどのエッチング液
に浸して異方性エッチングを行なうと、補正パターン３
０のノズルに近い部分３４では、第１の実施例と同様の
小さなオーバーエッチが生じ、補正パターン３０の液室
中央に近い部分３５では角の部分から次第にオーバーエ
ッチされていく。オーバーエッチの速度は面の部分より
角の部分で速く進むので、液室形状は、オーバーエッチ
が進むにつれて、図４の（ｂ）に示す形状を経て、最終
的に図４の（ｃ）に示す形状にエッチングされる。

【００４４】本実施例における補正パターン３０は、第
１の実施例に比べて、オーバーエッチの速度が遅くなる
ので、天板チップの奥行きをより小さくしたい場合に適
している。

【００４５】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第４の実施例について、図５を参照して説明
する。

【００４６】本実施例は、シリコンウェハの〈１１１〉
面に沿ってパターン設計を行なうものであり、ノズル方
向の〈１１１〉面に対して５５°の角度をもつ線４１と
同じく〈１１１〉面に対して７１°の角度をもつ線４２
とを組み合わせて補正パターン４０を形成し、ノズル側
とノズルの反対側の両側から相対向するように配置し、
液室形成予定部位の中央部において、相対向する両補正
パターン４０の間に開口領域４４を形成する。なお、そ
の他の構成に関しては、前記の第１の実施例と同様であ
るので、同一部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【００４７】本実施例の補正パターン４０によれば、エ
ッチングは〈１１１〉面に沿って進み、ノズルに近い部
分でのオーバーエッチはほとんど起こらない。それと同
時に図５の（ｂ）に図示するように角の部分からオーバ
ーエッチしていって、最終的には第１の実施例と同様に
図５の（ｃ）に示すような長方形状の液室形状が得られ
る。

【００４８】次に、本発明に係る液体噴射記録ヘッドの
製造方法の第５の実施例について、図６を参照して説明
する。

【００４９】本実施例は、シリコンウェハの〈１１１〉
面に沿ったパターン設計にノズル並び方向のパターンを
組み合わせてパターン設計を行なうものであり、ノズル
方向の〈１１１〉面に対して５５°の角度をもつ線５１
と同じく〈１１１〉面に対して７１°の角度をもつ線５
２と、ノズル並び方向に平行な線５３を組み合わせて補
正パターン５０を形成し、ノズル側とノズルの反対側の
両側から相対向するように配置し、液室形成予定部位の
中央部において、相対向する両補正パターン５０の間に
開口領域５４を形成する。なお、本実施例においても、
その他の構成に関しては、前記の第１の実施例と同様で
あるので、同一部材には同じ符号を付し、詳細な説明は
省略する。

【００５０】前述した第４の実施例で示した補正パター
ン４０では天板の厚さや液室の大きさの関係で所望の形
状が得られない場合に、シリコンウェハの〈１１１〉面
に沿ったパターン設計にノズル並び方向のパターンを組
み合わせることによりオーバーエッチ速度を調整するこ
とができる。本実施例の補正パターン５０によっても、
最終的には第１の実施例と同様に図６の（ｃ）に示すよ
うな長方形状の液室形状が得られる。

【００５１】以上説明した本発明により作製する天板
（ノズル部材）は、図７に示す形態に制限されるもので
はなく、例えば、吐出の効率化のためにヒーターボード
上に弁を設けた場合にも有効である。特に、本発明によ
り作製する天板においては、ノズル壁が垂直になってい
るので、弁の動作を妨げることがなく、より高速な動作
が可能となる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射記録ヘッドの天板（ノズル部材）をシリコンの
異方性エッチングにより作製する際に、ノズル形成面の
液室形状を略長方形とすることができ、チップサイズを
小さくすることが可能となり、ウェハ内での取り個数を
多くすることができ、また、全ノズルにわたって液吐出
特性が均一でかつ安定した液体噴射記録ヘッドを容易に
実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方法の
第１の実施例に基づく天板の作製方法を工程順に示す工
程図である。

【図２】本発明の第１の実施例に基づく天板の作製方法
における液室を形成する工程を説明するための詳細図で
あり、（ａ）は液室を形成するためのマスクパターンを
形成した状態を示す図であり、（ｂ）は異方性エッチン
グにより液室を形成している途中の状態図であり、
（ｃ）は異方性エッチングにより形成された液室の最終
形状を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例に基づく天板の作製方法
における液室を形成する工程を説明するための詳細図で
あり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図２と同
様の状態を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例に基づく天板の作製方法
における液室を形成する工程を説明するための詳細図で
あり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図２と同
様の状態を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施例に基づく天板の作製方法
における液室を形成する工程を説明するための詳細図で
あり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図２と同
様の状態を示す図である。

【図６】本発明の第５の実施例に基づく天板の作製方法
における液室を形成する工程を説明するための詳細図で
あり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図２と同
様の状態を示す図である。

【図７】液体噴射記録ヘッドの構成の一例を示す斜視図
である。

【図８】従来の液体噴射記録ヘッドの製造方法における
天板作製工程を示す工程図である。

【図９】従来の天板作製工程により作製された天板を示
す図である。

【符号の説明】

１天板（ノズル部材）２液室３ノズル４ノズル壁５シリコン（ウェハ）６二酸化珪素層７窒化珪素層１０，２０，３０，４０，５０補正パターン１３，２３，３３，４４，５４開口領域１０１天板（ノズル部材）１０２液室１０３ノズル１０４ノズル壁１０５シリコン（ウェハ）１０６二酸化珪素層１０７窒化珪素層１０８素子基板（ヒーターボード）１０９吐出エネルギー発生素子（ヒーター）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データに応じて記録液に吐出エネル
ギーを付与する複数の吐出エネルギー発生素子を有する
素子基板と、記録液を貯溜する液室および複数のノズル
を有する天板とを備え、前記吐出エネルギー発生素子と
前記ノズルがそれぞれ対向するように前記素子基板と前
記天板とを接合して形成する液体噴射記録ヘッドの製造
方法において、前記液室を異方性エッチングにより形成する際の天板ノ
ズル形成面における異方性エッチングのマスク層に液室
形成部位の内方へ延びる補正パターンを付設し、前記液
室形成のための異方性エッチングに際して、前記補正パ
ターンの部分へのオーバーエッチングにより前記天板ノ
ズル形成面における液室形状を略長方形状に形成するこ
とを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】前記天板の材料として、表面が〈１１
０〉面であるシリコンウェハを用いることを特徴とする
請求項１記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】前記補正パターンはくし歯状に形成され
ており、該くし歯状の補正パターンは、液室形成部位の
中央部に間隔をおいて相対向するように配置され、液室
形成部位の中央部に梯子状の領域を開口することを特徴
とする請求項１または２記載の液体噴射記録ヘッドの製
造方法。
【請求項４】前記補正パターンは、液室形成部位の中
央部に間隔をおいて相対向するように配置され、液室形
成部位の中央部に略Ｈ字状の領域を開口することを特徴
とする請求項１または２記載の液体噴射記録ヘッドの製
造方法。
【請求項５】前記補正パターンは、シリコンウェハの
ノズル方向の〈１１１〉面に対して５５°の角度をもつ
線と同じく〈１１１〉面に対して７１°の角度をもつ線
とを組み合わせてパターン設計され、液室形成部位の中
央部に開口した領域をおいて相対向するように配置され
ていることを特徴とする請求項１または２記載の液体噴
射記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】前記補正パターンは、シリコンウェハの
ノズル方向の〈１１１〉面に対して５５°の角度をもつ
線と同じく〈１１１〉面に対して７１°の角度をもつ線
とノズル並び方向に平行な線とを組み合わせてパターン
設計され、液室形成部位の中央部に開口した領域をおい
て相対向するように配置されていることを特徴とする請
求項１または２記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。