JP2013028155A - 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 シリコン基板の両面から短時間で液体供給口を形成することができ、かつ液体供給口の開口幅を精度よく形成することができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】 液体を吐出するためのエネルギ発生素子を表面側に有するシリコン基板を用意する工程と、前記シリコン基板の表面側に、第１のエッチング液導入孔を形成する工程と、前記シリコン基板の表面側に形成した第１のエッチング液導入孔から第１のエッチング液を供給し、前記シリコン基板の裏面側から第２のエッチング液を供給する工程と、前記第２のエッチング液の供給を停止する工程と、前記第２のエッチング液の供給を停止した後に、前記第１のエッチング液の供給によって前記シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【選択図】 図１
【解決手段】 液体を吐出するためのエネルギ発生素子を表面側に有するシリコン基板を用意する工程と、前記シリコン基板の表面側に、第１のエッチング液導入孔を形成する工程と、前記シリコン基板の表面側に形成した第１のエッチング液導入孔から第１のエッチング液を供給し、前記シリコン基板の裏面側から第２のエッチング液を供給する工程と、前記第２のエッチング液の供給を停止する工程と、前記第２のエッチング液の供給を停止した後に、前記第１のエッチング液の供給によって前記シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。
液体吐出ヘッド用基板を製造する際、シリコン基板にエッチングを行い、液体供給口を形成することが知られている。シリコン基板は、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液等のアルカリ水溶液に対する被エッチングレートが面方位によって異なる。この面方位による被エッチングレートの違いを利用した異方性エッチングをシリコン基板に行い、液体供給口を形成する。
生産性の向上を図る技術として、例えば特許文献１には、シリコン基板の両面からエッチング液を供給し、シリコン基板の両面から同時にエッチングを行う方法が記載されている。
生産性を向上させる為には、シリコン基板に対するエッチングレートが高いエッチング液によって、シリコン基板をエッチングすることが考えられる。
しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献１においてこのようなエッチング液を用いた場合、エネルギ発生素子が形成されている側の面である表面側の液体供給口の開口幅を精度よく形成できないことがあった。具体的には以下の通りである。
まず、表面のエネルギ発生素子や配線を保護する保護膜が、エッチングレートの高いエッチング液によってエッチングされてしまうことがあった。この結果、保護膜によるシリコン基板のサイドエッチングの制御がしづらくなり、液体供給口の開口幅の制御が困難となることがあった。
また、特許文献１では、シリコン基板に対して選択的にエッチングされるエッチング犠牲層を用いて、表面側の液体供給口の開口幅を規定しているが、エッチングレートが高いエッチング液を用いた場合、エッチング犠牲層がエッチングされにくいことがあった。よって、エッチング犠牲層を用いた開口幅の制御が困難となることがあった。
従って、本発明は、シリコン基板の両面から短時間で液体供給口を形成することができ、かつ液体供給口の開口幅を精度よく形成することができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、液体を吐出するためのエネルギ発生素子を表面側に有するシリコン基板を用意する工程と、前記シリコン基板の表面側に、第１のエッチング液導入孔を形成する工程と、前記シリコン基板の表面側に形成した第１のエッチング液導入孔から第１のエッチング液を供給し、前記シリコン基板の裏面側から第２のエッチング液を供給する工程と、前記第２のエッチング液の供給を停止する工程と、前記第２のエッチング液の供給を停止した後に、前記第１のエッチング液の供給によって前記シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法である。
本発明によれば、シリコン基板の両面から短時間で液体供給口を形成することができ、かつ液体供給口の開口幅を精度よく形成することができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することができる。
図３は、本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式的斜視図である。図３に示されるように、液体吐出ヘッドは、エネルギ発生素子５が所定のピッチで２列並んで形成されたシリコン基板１を有している。シリコン基板１の表面側には、流路１８及びエネルギ発生素子５の上方に開口する吐出口１６が、流路形成部材を成す被覆樹脂１５により形成されている。また、シリコン基板１を異方性エッチングすることによって形成された液体供給口１７が、シリコン基板の表面と裏面とを貫通するようにして、エネルギ発生素子５の２つの列の間に開口している。この液体吐出ヘッドは、液体供給口１７を介して液体流路内に充填された液体に、エネルギ発生素子５が発生する圧力を加えることによって、液体（液滴）を吐出口１６から吐出させて被記録媒体に付着させることにより記録を行う。
本発明では、シリコン基板の表面及び裏面のそれぞれに、異なる種類のエッチング液を使い、各面を独立してエッチングすることで、エッチングを機能分離する。具体的には、表面側には開口幅を精度よく形成することができるエッチング液、裏面側には表面側のエッチング液よりシリコン基板に対するエッチングレートが高いエッチング液を用いる。これにより、エッチング時間を短縮しつつ、シリコン基板表面側の液体供給口の開口幅を精度よく形成することができる。
さらに、本発明者らは、エッチングレートの高いエッチング液が、液体供給口のシリコン基板貫通時に表面側に回り込むと、表面側に形成されたエネルギ発生素子やエネルギ発生素子の配線の信頼性を低下させることがあることを見出した。そこで、本発明では、シリコン基板裏面側からのエッチングを、表面側からのエッチングよりも先に停止する。
本発明によれば、機能分離を行い独立したエッチングを行うことに加えて、裏面側からのエッチングを先に停止することにより、これらが相乗的に作用し、エッチング時間の短縮を行いつつ、シリコン基板表面の液体供給口の開口幅を精度よく形成できる。さらには、シリコン基板の表面側に形成されたエネルギ発生素子やエネルギ発生素子の配線の信頼性を高くすることができる。
以下、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１を用いて第１の実施形態を説明する。図１は、図３のＡ−Ａ切断面模式図である。尚、図１には、図３に示す吐出口、流路は図示していない。
図１を用いて第１の実施形態を説明する。図１は、図３のＡ−Ａ切断面模式図である。尚、図１には、図３に示す吐出口、流路は図示していない。
まず、図１（ａ）に示すようなシリコン基板を用意する。シリコン基板１の表面側には、複数のエネルギ発生素子５と、エネルギ発生素子に電気信号を送る配線が設けられている。また、これらを保護する保護層４と、液体吐出ヘッド用基板と記録装置本体を電気的に接続する為の部分を形成するバリア層（不図示）、シード層３、シリコン基板１に対して選択的にエッチングされるエッチング犠牲層２が設けられている。エッチング犠牲層２は、アルミニウム等で形成される。シリコン基板の表面とは反対側の裏面には、表面のエッチング犠牲層２に対応した開口部１３を有するエッチングマスク層１２が設けられている。エッチングマスク層１２としては、用いるエッチング液に対してエッチングされにくいものであればよいが、例えば酸化シリコンやポリエーテルアミド等が挙げられる。
次に、図１（ｂ）に示すように、表面のシード層３上から、液体供給口の開口部に対応するように、シード層３、バリア層、保護層４、エッチング犠牲層２を貫通し、シリコン基板１内に留まる第１のエッチング液導入孔７を形成する。第１のエッチング液導入孔７は、例えばレーザーを用いて形成する。続いて、図１（ｃ）に示すように、表面側から第１のエッチング液９、裏面側から第２のエッチング液１４を用いて、それぞれの面に対して独立してエッチングを行う。
第１のエッチング液９としては、保護層４に対するエッチングレートがシリコン基板１に対するエッチングレートよりも低く、エッチング犠牲層２に対するエッチングレートがシリコン基板１に対するエッチングレートよりも高いアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。特に、第１のエッチング液としては、ＴＡＭＨ水溶液を用いることが好ましい。ＴＭＡＨ水溶液のＴＭＡＨの濃度は、１５質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。ＴＭＡＨの濃度は、より好ましくは２２質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下である。このようにすることで、シリコン基板１のエッチングをより早くすることができる。また、シリコン基板１の表面側に存在する保護膜４をエッチングしにくいので、液体供給口の開口幅を精度よく制御できる。
また、第２のエッチング液１４としては、第１のエッチング液９よりもシリコン基板１に対するエッチングレートが高いエッチング液を用いることが好ましい。第２のエッチング液としては、ＴＭＡＨ水溶液またはＫＯＨ水溶液を用いることが好ましい。ＴＭＡＨ水溶液を用いる場合には、ＴＭＡＨ水溶液のＴＭＡＨの濃度は、８質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。ＴＭＡＨの濃度が８質量％以上の場合、シリコン基板の面荒れの発生を抑制できる。ＴＭＡＨの濃度が１５質量％以下の場合、エッチングレートを向上させることができる。ＴＭＡＨの濃度を８質量％以上１５質量％以下と範囲とすることで、例えばＴＭＡＨの濃度が２２質量％のＴＭＡＨ水溶液と比較し、シリコン基板に対するエッチングレートを１．２〜１．５倍にすることができる。シリコン基板１のエッチングをより早くするという点では、ＴＭＡＨの濃度は１０質量％以下がより好ましく、さらに好ましくは９質量％以下である。また、ＴＭＡＨ水溶液を用いる場合は、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）を添加することが好ましい。水酸化セシウムを添加することでも、シリコン基板１のエッチングをより早めることができる。第２のエッチング液は、水酸化セシウムを１質量％以上５質量％以下含有することが好ましい。
次に、図１（ｄ）に示すように、第２のエッチング液１４の供給を、第１のエッチング液９の供給よりも先に停止する。そして、図１（ｅ）に示すように、第１のエッチング液９によるエッチングで、液体供給口１１を、シリコン基板を貫通するように形成する。その後、図１（ｆ）に示すように、シード層３、バリア層、保護層４の一部を除去する。最後に、図１（ｇ）のように裏面のエッチングマスク層１２を除去する。以上の工程により、エッチング時間を短縮し、かつ表面のエネルギ発生素子５やその配線の信頼性低下を防ぐことができる。尚、本実施形態では、裏面のエッチングマスク層に開口部を設けただけでエッチングを行ったが、レーザー加工などによって、裏面にも表面同様にエッチング液導入孔を形成しても構わない。
（第２の実施形態）
図２を用いて、第２の実施形態を説明する。図２は、図３のＡ−Ａ切断面模式図である。尚、図２には、図３に示す吐出口、流路は図示していない。
図２を用いて、第２の実施形態を説明する。図２は、図３のＡ−Ａ切断面模式図である。尚、図２には、図３に示す吐出口、流路は図示していない。
本実施形態では、第１の実施形態と比較して、シリコン基板１の裏面にエッチングマスク層を設けない。また、裏面に第２のエッチング液導入孔を形成する点で異なる。さらに、第２のエッチング液として、酸化シリコン膜に対するエッチングレートが、シリコン基板１に対するエッチングレートよりも低いエッチング液を用いる。これ以外は、第１の実施形態と同様である。
図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の表面側は第１の実施形態の表面側と同様の構成である。裏面側には酸化シリコン膜が設けられているものの、エッチングマスク層としては用いない。特にサーマルインクジェット型の記録ヘッドのシリコン基板には、シリコン基板の裏面側に酸化シリコン膜が設けられることが多い。
次に、図２（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、シリコン基板の表面側に第１のエッチング液導入孔７を形成する。一方、裏面側には、酸化シリコン膜６上から、酸化シリコン膜６を貫通し、シリコン基板１内に留まる第２のエッチング液導入孔８を、表面側の液体供給口の開口位置に対応するように形成する。続いて、図２（ｃ）に示すように、表面側から第１の実施形態と同様の第１のエッチング液９で、裏面側から第２のエッチング液１０で、それぞれの面を独立してエッチングする。このとき、裏面側では、酸化シリコン膜６とシリコン基板１を同時にエッチングするようにする。尚、第２のエッチング液１０としては、第１のエッチング液９よりもシリコン基板１に対するエッチングレートが高いエッチング液であって、酸化シリコン膜６に対するエッチングレートも高いエッチング液を用いる。このようなエッチング液としては、例えばＫＯＨ水溶液が挙げられる。ＫＯＨ水溶液を用いる場合、ＫＯＨの濃度は裏面の酸化シリコン膜の厚みに対応して、「裏面の酸化シリコン膜の除去時間＜第２のエッチング液停止時間」となる様に設定すればよい。好ましくは、ＫＯＨの濃度を２０質量％以上５０質量％以下とする。第１のエッチング液９の好ましい組成等に関しては、第１の実施形態と同様である。
次に、図２（ｄ）に示すように、裏面側からの第２のエッチング液１０の供給を、表面側からの第１のエッチング液９の供給よりも先に停止する。そして、図２（ｅ）に示すように、第１のエッチング液９によるエッチングで、液体供給口１１を、シリコン基板を貫通するように形成する。その後、図２（ｆ）に示すように、シード層３、バリア層、保護層４の一部を除去する。本実施形態においては、裏面の酸化シリコン膜を除去する工程を削減できるので、エッチング時間を効率的に短縮することができる。また、表面のエネルギ発生素子５やその配線の信頼性低下を防ぐことができる。
以下、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記実施例により限定されるものではない。
（実施例１）
図１（ａ）−（ｇ）を用いて、実施例１を説明する。
図１（ａ）−（ｇ）を用いて、実施例１を説明する。
図１（ａ）に示すように、シリコン基板１の表面上には、エネルギ発生素子５が複数個配置されている。エネルギ発生素子５としては、ＴａＳｉＮを用いた。続いて、表面上にアルミニウムを用いてエッチング犠牲層２を形成し、さらに。エネルギ発生素子５及びエッチング犠牲層２を覆う保護層４を形成した。保護層４としては、ＳｉＯを用いた。そして、保護層４上に、液体吐出ヘッドと本体とを電気的に接合する配線部を形成されるのに利用されるバリア層（不図示）、さらにシード層３をこの順で形成した。シード層３としては金を用いた。シリコン基板１の表面と反対側の裏面には、酸化シリコン膜を設け、酸化シリコン膜に液体供給口の開口幅に対応した開口部１３を開けることでエッチングマスク層１２とした。
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面側のシード層３上から、レーザーにてシード層３、バリア層、保護層４、エッチング犠牲層２を貫通し、シリコン基板１内に留まる深さ４５０μｍの第１のエッチング液導入孔７を形成した。続いて、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１の表面を第１のエッチング液９で、裏面を第２のエッチング液１４で、それぞれの面に対して独立して同時にエッチングを開始した。第１のエッチング液９としては、ＴＭＡＨを２２質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を使用した。第２のエッチング液１４としては、ＴＭＡＨを１０質量％、ＣｓＯＨを１質量％、残りを純水で合計１００質量％としたものを用いた。
そして、図１（ｄ）に示すように、表面側の第１のエッチング液導入孔７から形成されたエッチング孔と、裏面側から形成されたエッチング孔が連通する前に、裏面側からの第２のエッチング液の供給を停止し、裏面側からのエッチングを停止した。その後、裏面側から形成されたエッチング孔をリンス液（純水）で洗浄した。続いて、図１（ｅ）に示すように、第１のエッチング液９によるエッチングで、表面側の第１のエッチング液導入孔７から形成されたエッチング孔と裏面側から形成されたエッチング孔を連通させることによって、液体供給口１１を形成した。その後、図１（ｆ）に示すように、シード層３、バリア層、保護層４の一部を除去した。最後に、図１（ｇ）に示すように、エッチングマスク層１２を除去した。このようにして、液体吐出ヘッド用基板を１０個製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２６２分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は２８８分であった。
（実施例２）
図２（ａ）−（ｆ）を用いて、実施例２を説明する。
図２（ａ）−（ｆ）を用いて、実施例２を説明する。
本実施例では、実施例１に対し、裏面の酸化シリコン膜に開口を設けず、酸化シリコン膜をエッチングマスク層として使用しない点で異なる。また、裏面側に第２のエッチング液導入孔を形成し、さらに第２のエッチング液の組成を変更した。これ以外は実施例１と同様である。尚、裏面の酸化シリコン膜の厚みは０．７μｍとした。
図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の表面上は、実施例１の構成と同様である。また、シリコン基板１の表面の反対側の裏面には、酸化シリコン膜６が設けられている。次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面側に深さ３８０μｍの第１のエッチング液導入孔７を形成した。
次に、裏面の酸化シリコン膜６上から、酸化シリコン膜６を貫通し、シリコン基板１内に留まる深さ３８０μｍ、レーザー孔ピッチ４１０μｍの第２のエッチング液導入孔８をレーザーにて形成した。続いて、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１の表面側から実施例１と組成が同じ第１のエッチング液９で、裏面側から実施例１とは組成の異なる第２のエッチング液１０で、それぞれの面に対して同時にエッチングを開始した。ここで、裏面側では酸化シリコン膜６とシリコン基板１を同時にエッチングした。第２のエッチング液１０としては、ＫＯＨを２３質量％、残りを純水で１００質量％となるように調整したＫＯＨ水溶液を用いた。
その後、図２（ｄ）に示すように、表面側の第１のエッチング液導入孔７から形成されたエッチング孔と、裏面側から形成されたエッチング孔が連通する前に、裏面側からの第２のエッチング液１０の供給を停止し、裏面のエッチングを停止した。停止後、裏面側から形成されたエッチング孔をリンス液（純水）で洗浄した。続いて、図２（ｅ）に示すように、第１のエッチング液９によるエッチングで、表面側の第１のエッチング液導入孔７から形成されたエッチング孔と裏面側から形成されたエッチング孔とを連通させることによって、液体供給口１１を形成した。最後に、図２（ｆ）に示すように、シード層３、バリア層、保護層４の一部を除去した。このようにして、液体吐出ヘッド用基板を１０個製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、裏面の酸化シリコン膜の除去時間は７４分、第２のエッチング液を停止する時間は７８分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は１５９分であった。
（実施例３）
実施例１において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを１５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを１５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２５６分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は２８１分であった。
（実施例４）
実施例１において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを２５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを２５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２６４分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は２９１分であった。
（実施例５）
実施例２において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを１５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例２と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例２において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを１５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例２と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、裏面の酸化シリコン膜の除去時間は７４分、第２のエッチング液を停止する時間は９７分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は１５４分であった。
（実施例６）
実施例２において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを２５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例２と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例２において、第１のエッチング液として、ＴＭＡＨを２５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例２と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、裏面の酸化シリコン膜の除去時間は７４分、第２のエッチング液を停止する時間は８０分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は１６０分であった。
（実施例７）
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを８質量％、ＣｓＯＨを１質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを８質量％、ＣｓＯＨを１質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２６０分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は２８６分であった。
（実施例８）
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを８質量％、ＣｓＯＨを５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを８質量％、ＣｓＯＨを５質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２２８分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は２５０分であった。
（実施例９）
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを質量１５％、ＣｓＯＨを１質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを質量１５％、ＣｓＯＨを１質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２９８分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は３２８分であった。
（実施例１０）
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを質量１５％、ＣｓＯＨを質量５％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを質量１５％、ＣｓＯＨを質量５％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、第２のエッチング液を停止する時間は２９１分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は３２０分であった。
（実施例１１）
実施例２において、裏面の酸化シリコン膜の厚みを１．１μｍとし、第２のエッチング液として、ＫＯＨを４８質量％、残りを純水で１００質量％となるように調整したＫＯＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例２と同様にして液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例２において、裏面の酸化シリコン膜の厚みを１．１μｍとし、第２のエッチング液として、ＫＯＨを４８質量％、残りを純水で１００質量％となるように調整したＫＯＨ水溶液を用いた。これ以外は、実施例２と同様にして液体吐出ヘッド用基板を製造した。
本実施例によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を製造することができた。また、裏面の酸化シリコン膜の除去時間は３９分、第２のエッチング液を停止する時間は４０分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は８１分であった。
（比較例１）
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを２２質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。即ち、第１のエッチング液と第２のエッチング液の組成を同じにした。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例１において、第２のエッチング液として、ＴＭＡＨを２２質量％、残りを純水で合計１００質量％となるように調整したＴＭＡＨ水溶液を用いた。即ち、第１のエッチング液と第２のエッチング液の組成を同じにした。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
比較例１によれば、液体供給口の開口幅のばらつきは±１μｍの範囲となった。また、第２のエッチング液を停止する時間は４８８分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は５３６分であった。
液体供給口の開口幅のばらつきは安定していたが、実施例１と比較して製造時間が長くかかった。また、耐オーバーエッチング時間以上にエッチングする必要があり、表面側の供給口の開口幅が広くなってしまった。
（比較例２）
実施例２において、第１のエッチング液として、ＫＯＨを２３質量％、残りを純水で１００質量％となるように調整したＫＯＨ水溶液を用いた。即ち、第１のエッチング液と第２のエッチング液の組成を同じにした。これ以外は、実施例２と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
実施例２において、第１のエッチング液として、ＫＯＨを２３質量％、残りを純水で１００質量％となるように調整したＫＯＨ水溶液を用いた。即ち、第１のエッチング液と第２のエッチング液の組成を同じにした。これ以外は、実施例２と同様にして、液体吐出ヘッド用基板を製造した。
比較例２で製造した液体吐出ヘッド用基板は、開口幅を規定する保護層４がエッチングされてしまい、液体供給口の開口幅のばらつきが±１０μｍ以上となった。また、裏面の酸化シリコン膜の除去時間は７４分、第２のエッチング液を停止する時間は６６分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は１３２分であった。
（比較例３）
実施例２において、表面側の第１のエッチング液導入孔７から形成されたエッチング孔と、裏面側から形成されたエッチング孔が連通する前に、裏面側からの第２のエッチング液１０の供給を停止しなかった。即ち、第２のエッチング液１０の供給を停止する前に、シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を形成した。
実施例２において、表面側の第１のエッチング液導入孔７から形成されたエッチング孔と、裏面側から形成されたエッチング孔が連通する前に、裏面側からの第２のエッチング液１０の供給を停止しなかった。即ち、第２のエッチング液１０の供給を停止する前に、シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を形成した。
比較例３で製造した液体吐出ヘッド用基板は、比較例２と同様、表面にＫＯＨ水溶液が回り込んだ。この為、保護膜４がエッチングされてしまい、液体供給口の開口幅のばらつきが±１０μｍ以上となった。また、裏面酸化膜除去時間は７４分、第２のエッチング液を停止する時間は７９分、液体供給口が形成されるまでの時間（エッチング時間）は１５９分であった。
Claims (5)
- シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
液体を吐出するためのエネルギ発生素子を表面側に有するシリコン基板を用意する工程と、
前記シリコン基板の表面側に、第１のエッチング液導入孔を形成する工程と、
前記シリコン基板の表面側に形成した第１のエッチング液導入孔から第１のエッチング液を供給し、前記シリコン基板の裏面側から第２のエッチング液を供給する工程と、
前記第２のエッチング液の供給を停止する工程と、
前記第２のエッチング液の供給を停止した後に、前記第１のエッチング液の供給によって前記シリコン基板の表面と裏面とを貫通する液体供給口を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記シリコン基板は表面側に保護層及びエッチング犠牲層を有し、前記第１のエッチング液は、保護層に対するエッチングレートがシリコン基板に対するエッチングレートよりも低く、かつエッチング犠牲層に対するエッチングレートがシリコン基板に対するエッチングレートよりも高いものであり、前記第２のエッチング液は、前記第１のエッチング液よりもシリコン基板に対するエッチングレートが高いものである請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第１のエッチング液がＴＭＡＨ水溶液であり、前記第２のエッチング液がＴＭＡＨ水溶液またはＫＯＨ水溶液である請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第１のエッチング液はＴＭＡＨの濃度が１５質量％以上２５質量％以下のＴＭＡＨ水溶液であり、前記第２のエッチング液はＴＭＡＨの濃度が８質量％以上１５質量％以下のＴＭＡＨ水溶液またはＫＯＨの濃度が２０質量％以上５０質量％以下のＫＯＨ水溶液である請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第２のエッチング液は水酸化セシウムを１質量％以上５質量％以下含有する請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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