CN103171288A - 喷墨头基板的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于喷墨头基板的处理方法，包括：在基板上形成阻挡层并且在阻挡层上形成种子层；在种子层上形成抗蚀膜并且对抗蚀膜进行图案化以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到喷墨头外部的盘部相对应；在图案化后的抗蚀膜的开口中形成盘部；去除抗蚀膜；对基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；去除阻挡层和种子层；以及从基板的表面进行激光处理。

Description

喷墨头基板的处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于喷墨头基板的处理方法。
背景技术
存在一种用于在形成有半导体元件等的硅基板上利用激光形成用于提供墨的通孔的方法。然而，存在如下情况，其中激光处理期间所生成的异物(debris)附着在半导体元件上从而影响了喷射性能和安装处理。日本特开平5-330046公开了一种方法，其中该方法用于在形成有半导体元件等的硅基板表面上预先形成由树脂构成的保护膜、利用保护膜接收激光处理期间所生成的异物并且去除保护膜，由此防止异物附着到半导体元件上。
发明内容
根据本发明的典型实施例，提供了一种用于喷墨头基板的处理方法，按照以下顺序包括：在基板上形成阻挡层并且在所述阻挡层上形成种子层；在所述种子层上形成抗蚀膜并且对所述抗蚀膜进行图案化，以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到所述喷墨头外部的盘部相对应；在所述图案化后的抗蚀膜的开口中形成所述盘部；去除所述抗蚀膜；从所述基板的表面进行激光处理；对所述基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；以及去除所述阻挡层和所述种子层。
此外，根据本发明的典型实施例，提供了一种用于喷墨头基板的处理方法，按照以下顺序包括：在基板上形成阻挡层并且在所述阻挡层上形成种子层；从所述基板的表面进行激光处理；在所述种子层上形成抗蚀膜并且对所述抗蚀膜进行图案化，以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到所述喷墨头外部的盘部相对应；在所述图案化后的抗蚀膜的开口中形成所述盘部；去除所述抗蚀膜；对所述基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；以及去除所述阻挡层和所述种子层。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1AA、1AB、1BA、1BB、1CA、1CB、1DA和1DB是示出根据本发明的第一实施例的用于喷墨头基板的处理方法的截面图。
图2AA、2AB、2AC、2BA、2BB和2BC是示出根据本发明的第一实施例的用于喷墨头基板的处理方法的截面图和顶视图。
图3CA、3CB、3CC、3DA、3DB和3DC是示出根据本发明的第一实施例的用于喷墨头基板的处理方法的截面图和顶视图。
图4AA、4AB、4AC、4BA、4BB、4CA、4CB、4DA和4DB是示出根据本发明的第二实施例的用于喷墨头基板的处理方法的截面图和顶视图。
图5是示出通过使用根据本发明的方法而制造的喷墨头的例子的立体图。
具体实施方式
日本特开平5-330046中公开的方法需要如下步骤：在激光处理之前涂布树脂作为保护膜的步骤；以及在激光处理之后去除涂布为保护膜的树脂的步骤。根据本方法，用于激光处理的步骤的数量多，并且难以简化激光处理步骤。为解决上述问题而作出本发明，并且本发明的目的在于提供一种用于喷墨头基板的处理方法，该方法能够省略形成用于保护基板表面不受激光处理期间所生成的异物影响的保护膜的步骤以及去除保护膜的步骤。
图5示出通过使用根据本发明的方法而制造的喷墨头的例子。在图5中示出的喷墨头中，将喷墨能量生成元件6以预定的间距在由硅制成的基板1上排列成两列。在基板1上，流路12和喷墨能量生成元件6的上方开口的喷墨口13分别是由流路形成构件14和树脂制成的喷墨口形成构件16而形成的。在本发明中，将分别形成流路12和喷墨口13的流路形成构件14和喷墨口形成构件16用作喷嘴。在基板1上，形成用于将喷墨头电连接到喷墨头(喷墨记录设备)的外部的盘部9。此外，在两列喷墨能量生成元件6之间形成供墨口11。供墨口11通过流路12与各个喷墨口13相连通。喷墨头用于对经由供墨口11而填充流路12的墨施加由喷墨能量生成元件6所生成的压力，以从喷墨口13喷射墨滴并且使墨滴能够附着到记录介质上，从而进行记录。
第一实施例
根据本发明的第一实施例的用于喷墨头基板的处理方法按照以下顺序包括以下步骤(a1)至(g1)：
(a1)在基板上形成阻挡层并且在阻挡层上形成种子层；
(b1)在种子层上形成抗蚀膜并且对抗蚀膜进行图案化，以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到喷墨头外部的盘部相对应；
(c1)在图案化后的抗蚀膜的开口中形成盘部；
(d1)去除抗蚀膜；
(e1)从基板的表面进行激光处理；
(f1)对基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；以及
(g1)去除阻挡层和种子层。
参考图1AA至3DC说明根据本发明的第一实施例的用于喷墨头基板的处理方法。图1AA示出沿图5的线1AA-1AA而取得的截面图，并且图1AB示出沿图5的线1AB-1AB而取得的截面图。图1BA至1DB、图2AA至2BC以及图3CA至3DC都是以类似的方式取得的。图2AC示出图2AA的顶视图。类似的还有图2BC、3CC和3DC。
在图1AA和1AB中示出的基板1上，设置有牺牲层7、层间绝缘层2以及多个诸如发热阻抗元件等的喷墨能量生成元件(加热器)6。作为基板1，可以使用硅基板。关于加热器6，例如可以将TaSiN用作发热阻抗元件。牺牲层7可以包含例如铝、铝化合物、硅铝化合物或者铝铜合金。牺牲层7可以只包含上述的一种或者多种。对于层间绝缘层2，可以使用SiO或SiN等。未示出与加热器6相连接的布线和用于驱动加热器6的半导体元件。利用绝缘保护层3来覆盖加热器6、牺牲层7以及其它元件和布线。对于绝缘保护层3，可以使用SiO或SiN等。在绝缘保护层3上形成阻挡层4。阻挡层4不仅防止以下说明的种子层5扩散到绝缘保护层3，还提高种子层5的粘着性。优选，阻挡层4包含从由Ti、W、包含Ti和W的化合物以及TiN构成的组中所选择的至少一种。阻挡层4的厚度优选为170nm以上并且300nm以下，并且更优选为180nm以上并且250nm以下。接着，在阻挡层4上形成用于形成以下说明的盘部9的种子层5。种子层5还用作针对在以下说明的激光处理期间所生成的异物的保护膜。优选地，由于种子层5还可以用作蚀刻保护膜，因此该种子层5由不会在以下说明的各向异性蚀刻时所使用的蚀刻剂中溶解的金属来制成。具体地，优选地，种子层5包含从由Au、Ag和Cu组成的组中所选择的至少一种。种子层5的厚度优选为10nm以上并且500nm以下，并且更优选为45nm以上并且55nm以下。
接着，如图1BA和1BB中所示，通过涂布在种子层5上形成抗蚀膜8，并将抗蚀膜8曝光并且进行显影，由此形成图案化的抗蚀膜8。作为用于形成抗蚀膜8的化学溶液，例如可以使用市售的PMER P-LA300PM(商品名称，东京应化工业株式会社制造)等。化学溶液的涂布方法不特别受到限制。抗蚀膜8的厚度优选为10nm以上并且500nm以下，并且更优选为45nm以上并且55nm以下。可以通过帖附抗蚀膜8等而不是通过化学溶液的涂布来形成抗蚀膜8。通过对抗蚀膜8进行曝光和显影，进行与用于将喷墨头电连接到喷墨头外部的盘部9(以下说明)相对应的图案化。对于曝光方法并没有特别的限制，只要可以精确地进行图案化即可。作为用于显影的化学溶液，例如可以使用市售的NMD-3(商品名称，东京应化工业株式会社制造)等。
接着，如图1CA和1CB中所示，通过将图案化后的抗蚀膜8用作镀掩模(plating mask)来进行涂镀，由此在图案化后的抗蚀膜8的开口中形成盘部9。作为用于盘部9的材料，可以使用Au、Ag或Cu等，并且优选使用与用于种子层5的材料相同的材料。可以只使用这些材料中的一种，或者可以使用这些材料中的两种以上。对于涂镀方法没有特别的限制，只要可以图案化后的抗蚀膜8的开口能够填充足以形成盘部9的用于盘部9的材料即可。此外，可以利用除涂镀以外的其它方法形成盘部9，只要可以图案化后的抗蚀膜8的开口能够填充足以形成盘部9的用于盘部9的材料即可。
接着，如图1DA和1DB中所示，通过剥离溶液来去除用作镀掩模的图案化后的抗蚀膜8。作为剥离溶液，根据用于抗蚀膜8的材料，可以例如使用市售的MICROPO SIT去除剂1112A(商品名称，罗门哈斯电子材料公司制造)等。
接着，如图2AA至2AC中所示，从形成有盘部9的基板1的表面，利用激光对与牺牲层7相对应的部分进行处理。由此，形成激光通孔15。对激光处理深度没有特别的限制，只要可以同时对种子层5、阻挡层4、绝缘保护层3、层间绝缘层2和基板1进行处理即可。尽管激光通孔15可以贯通也可以不贯通基板1，但是优选激光通孔15贯通基板1。可以设置激光光斑直径以使得激光照射到牺牲层7的框内，并且激光光斑直径例如优选为10μm以上并且200μm以下，并且更优选为20μm以上并且30μm以下。激光处理图案可以是通过连续处理而形成的线形图案或者是点的组合的图案，只要图案处于牺牲层7的框内即可。对于激光处理图案没有特别的限制，只要该图案使得通过后续的各向异性蚀刻能够使供墨口11开口即可。此外，对于激光类型没有特别的限制，只要激光可以处理种子层5、阻挡层4、绝缘保护层3、层间绝缘层2和基板1即可。作为激光类型，例如可以使用YAG激光等。由激光处理期间的熔融而生成的异物10附着到激光通孔15的周围(基板1的两面)。在本发明中，在进行激光处理的步骤之前，可以省略如下步骤：形成用于保护基板1的表面不受激光处理所生成的异物10的影响的保护膜。
接着，如图2BA至2BC中所示，通过各向异性蚀刻在基板1中形成供墨口11。作为蚀刻剂，例如可以使用包含四甲基氢氧化铵(TMAH)和水以及在需要的情况下还包含硅的液体。优选TMAH的浓度相对于水溶剂为8~25质量%。优选硅的含量相对于TMAH水溶液为0~8质量%。优选用于各向异性蚀刻的蚀刻剂的温度为80°C以上并且90°C以下。作为蚀刻剂，还可以不使用上述蚀刻剂而是使用其它液体，只要所使用的液体不会溶解种子层5以及盘部9即可。此外，可以在种子层5和盘部9上形成针对蚀刻剂的保护膜之后进行蚀刻。作为针对蚀刻剂的保护膜，例如可以使用OBC(商品名称，东京应化工业株式会社制造)。然而，从简化工艺的观点出发，优选将种子层5用作蚀刻剂的保护膜而不单独提供针对蚀刻剂的保护膜。基板1的正面未受到蚀刻，因为正面被不会在蚀刻剂中溶解的种子层5和盘部9所覆盖、或者被保护膜所覆盖。另一方面，基板1的背面没有被耐受蚀刻剂的膜所覆盖，因此蚀刻从基板1的背面向着基板1的正面进行。与此同时，激光处理期间所生成的附着到基板1的背面的异物10被剥离，因此，在蚀刻之后异物10不再残留在基板1的背面上。在形成针对蚀刻剂的保护膜的情况下，在蚀刻之后去除保护膜。
接着，如图3CA至3CC中所示，去除阻挡层4和种子层5。作为用于去除种子层5的化学溶液，根据种子层5的类型，可以使用包含碘和碘化钾等的化学溶液。作为用于去除阻挡层4的化学溶液，根据阻挡层4的类型，可以使用包含过氧化氢溶液等的化学溶液。由于该处理，也剥离了激光处理期间所生成的附着到基板1的正面的异物10。
接着，如图3DA至3DC中所示，为了形成流路12，在绝缘保护层3上形成流路形成构件14。对于形成流路形成构件14的方法没有特别的限制，例如可以通过应用感光性干膜来形成该流路形成构件14。在流路形成构件14中，对将要成为流路12的流路壁的区域进行曝光。之后，为了形成喷墨口13，在流路形成构件14上形成喷墨口形成构件16。对于形成喷墨口形成构件16的方法没有特别的限制，例如可以通过应用感光性干膜或者涂布感光树脂来形成该喷墨口形成构件16。可以将防水材料涂布至喷墨口形成构件16的表面。在喷墨口形成构件16中对与喷墨口13相对应的部分以外的区域进行曝光。之后，对流路形成构件14和喷墨口形成构件16的未曝光部分进行显影，由此形成了流路12和喷墨口13。通过上述处理完成了图5中示出的喷墨头。
如上所述，根据本实施例的方法，用于形成盘部9的种子层5可以直接用作抵抗激光处理期间所生成的异物10的保护膜。因此，可以省略如下步骤：形成用于保护基板1的表面不受激光处理期间所生成的异物10的影响的保护膜的步骤；以及去除保护膜的步骤。此外，在使用不会在用于各向异性蚀刻的蚀刻剂中溶解的金属作为种子层5的材料的情况下，种子层5也可以用作针对各向异性蚀刻的保护膜。
第二实施例
根据本发明的第二实施例的用于喷墨头基板的处理方法按照以下顺序包括以下步骤(a2)至(g2)：
(a2)在基板上形成阻挡层并且在阻挡层上形成种子层；
(b2)从基板的表面进行激光处理；
(c2)在种子层上形成抗蚀膜并且对抗蚀膜进行图案化，以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到喷墨头外部的盘部相对应；
(d2)在图案化后的抗蚀膜的开口中形成盘部；
(e2)去除抗蚀膜；
(f2)对基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；以及
(g2)去除阻挡层和种子层。
本实施例与第一实施例的不同在于：紧挨在形成阻挡层4和种子层5的步骤之后，进行用于进行激光处理的步骤。
参考图4AA至4DB说明根据本发明的第二实施例的用于喷墨头基板的处理方法。除图4AA至4DB中示出的步骤以外的步骤与第一实施例中的相同，因此省略对其的说明。在本实施例中，在图4AA至4AC中示出的步骤之前进行图1AA和1AB中示出的步骤，并且在图4DA和4DB中示出的步骤之后进行图2BA至2BC中示出的步骤及其随后的步骤。
如图4AA至4AC中所示，从形成有种子层5的基板1的表面，利用激光对与牺牲层7相对应的部分进行处理。激光处理深度、激光光斑直径、激光处理图案以及激光类型可以设置为与第一实施例相同。
接着，如图4BA和4BB中所示，在形成有激光通孔15的种子层5上形成抗蚀膜8，并对抗蚀膜8进行曝光并且进行显影，从而形成图案化后的抗蚀膜8。可以通过帖附抗蚀膜8来形成抗蚀膜8。抗蚀膜8的材料、厚度以及用于曝光和显影的化学溶液可以设置为与第一实施例相同。
接着，如图4CA和4CB中所示，将图案化后的抗蚀膜8用作镀掩模进行涂镀，并且由此在图案化后的抗蚀膜8的开口中形成盘部9。用于盘部9的材料和形成盘部9的方法可以设置为与第一实施例相同。
接着，如图4DA和4DB中所示，通过剥离溶液来去除用作镀掩模的抗蚀膜8。剥离溶液可以与第一实施例相同。
示例
以下通过示例说明本发明。注意，本发明不限于这些示例。
示例1
参考图1AA至3DC说明根据本示例的用于喷墨头基板的处理方法。
在图1AA和1AB中示出的基板1上，配置有牺牲层7、层间绝缘层2以及多个作为发热阻抗元件的喷墨能量生成元件(加热器)6。作为基板1，使用硅基板。作为加热器6，使用由TaSiN制成的发热阻抗元件。将铝用于牺牲层7。未示出与加热器6相连接的布线和用于驱动加热器6的半导体元件。利用绝缘保护层3来覆盖加热器6、牺牲层7以及其它元件和布线。在绝缘保护层3上形成阻挡层4。作为用于阻挡层4的材料，使用TiW。阻挡层4的厚度为200nm。接着，在阻挡层4上形成用于形成以下说明的盘部9的种子层5。作为用于种子层5的材料，使用Au。种子层5的厚度为50nm。
接着，如图1BA和1BB中所示，通过涂布而在种子层5上形成抗蚀膜8、并且通过曝光和显影来对抗蚀膜8进行图案化，由此形成镀掩模。对于抗蚀膜8的形成，使用包含PMERP-LA300PM(商品名称，东京应化工业株式会社制造)作为主要成分的化学溶液。对于显影，使用NMD-3(商品名称，东京应化工业株式会社制造)。
接着，如图1CA和1CB中所示，通过将图案化后的抗蚀膜8用作镀掩模来进行涂镀，由此形成盘部9。作为用于盘部9的材料，与种子层5类似地使用Au。
接着，如图1DA和1DB中所示，通过剥离溶液来去除由图案化后的抗蚀膜8形成的镀掩模。作为剥离溶液，使用MICROPOSIT去除剂1112A(商品名称，罗门哈斯电子材料公司制造)。
接着，如图2AA至2AC中所示，从形成有盘部9的基板1的表面，利用激光对与牺牲层7相对应的部分进行处理。进行激光处理以使得处理深度到达基板1的相对侧的表面。由此，形成激光通孔15。将激光光斑直径调整到30μm。在牺牲层7的框中呈直线状排列点的图案中进行激光处理。此外，作为激光类型，使用YAG激光。
接着，如图2BA至2BC中所示，通过各向异性蚀刻在基板1中形成供墨口11。作为蚀刻剂，使用水溶剂中包含22质量%的TMAH的水溶液。蚀刻期间的蚀刻剂的液体温度为83°C。
接着，如图3CA至3CC中所示，去除种子层5和阻挡层4。对于种子层5的去除，使用包含碘和碘化钾作为主要成分的化学溶液。此外，对于阻挡层4的去除，使用过氧化氢溶液。
接着，如图3DA至3DC中所示，为了形成流路12，通过将感光性干膜帖附至绝缘保护层3来形成流路形成构件14。在流路形成构件14中对与流路壁相对应的区域进行曝光。此外，为了形成喷墨口13，将感光树脂应用于流路形成构件14来形成喷墨口形成构件16。在喷墨口形成构件16中对与喷墨口13相对应的部分以外的区域进行曝光。之后，进行显影以形成流路12和喷墨口13。由此，制造出喷墨头。
示例2
参考图4AA至4DB说明根据本示例的用于喷墨头基板的处理方法。该示例与示例1的不同之处在于：紧挨在形成种子层5的步骤之后，进行形成激光通孔15的步骤。
如图1AA和1AB中所示，以与示例1相同的方式在基板1上形成绝缘保护层3、阻挡层4以及种子层5。
如图4AA至4AC中所示，从形成有种子层5的基板1的表面，利用激光对与牺牲层7相对应的部分进行处理。激光处理深度、激光光斑直径、激光处理图案以及激光类型可以设置为与示例1相同。
接着，如图4BA和4BB中所示，将抗蚀膜8帖附至形成有激光通孔15的种子层5、并对抗蚀膜8曝光并进行显影，从而形成图案化后的抗蚀膜8作为镀掩模。对于抗蚀膜8的形成，使用包含PMER P-LA300PM(商品名称，东京应化工业株式会社制造)作为主要成分的干膜。对于显影，使用NMD-3(商品名称，东京应化工业株式会社制造)。
接着，如图4CA和4CB中所示，通过将图案化后的抗蚀膜8用作镀掩模来进行涂镀，由此形成盘部9。作为用于盘部的材料，与种子层5类似地使用Au。
接着，如图4DA和4DB中所示，通过剥离溶液来去除由图案化后的抗蚀膜8形成的镀掩模。作为剥离溶液，使用MICROPOSIT去除剂1112A(商品名称，罗门哈斯电子材料公司制造)。
以与示例1相同的方式来进行图2BA至2BC中示出的步骤以及之后的步骤以制造喷墨头。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (8)

1.一种用于喷墨头基板的处理方法，按照以下顺序包括：
在基板上形成阻挡层并且在所述阻挡层上形成种子层；
在所述种子层上形成抗蚀膜并且对所述抗蚀膜进行图案化，以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到所述喷墨头外部的盘部相对应；
在所述图案化后的抗蚀膜的开口中形成所述盘部；
去除所述抗蚀膜；
从所述基板的表面进行激光处理；
对所述基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；以及
去除所述阻挡层和所述种子层。
2.一种用于喷墨头基板的处理方法，按照以下顺序包括：
在基板上形成阻挡层并且在所述阻挡层上形成种子层；
从所述基板的表面进行激光处理；
在所述种子层上形成抗蚀膜并且对所述抗蚀膜进行图案化，以使得图案化后的抗蚀膜与用于将喷墨头电连接到所述喷墨头外部的盘部相对应；
在所述图案化后的抗蚀膜的开口中形成所述盘部；
去除所述抗蚀膜；
对所述基板进行各向异性蚀刻以形成供墨口；以及
去除所述阻挡层和所述种子层。
3.根据权利要求1或2所述的用于喷墨头基板的处理方法，其中，在进行激光处理的步骤之前，不进行用于形成用于针对在激光处理期间生成的异物而保护所述基板的表面的保护膜的步骤。
4.根据权利要求1或2所述的用于喷墨头基板的处理方法，其中，所述种子层包括从包含Au、Ag和Cu的组中选择出的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的用于喷墨头基板的处理方法，其中，所述种子层的厚度为10nm以上并且500nm以下。
6.根据权利要求1或2所述的用于喷墨头基板的处理方法，其中，所述阻挡层包括从包含Ti、W、含有Ti和W的化合物、以及TiN的组中选择出的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的用于喷墨头基板的处理方法，其中，所述阻挡层的厚度为170nm以上并且300nm以下。
8.根据权利要求1或2所述的用于喷墨头基板的处理方法，其中，所述激光处理是贯通所述基板的处理。
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