CN103358702A - 液体排出头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体排出头及其制造方法。本发明的液体排出头的制造方法包括以下步骤：在基板的第一面上，在对应于形成独立供给口的区域的部分上形成蚀刻停止层；从第二面侧对所述基板进行干法蚀刻处理，直到被蚀刻的部分到达所述蚀刻停止层；并且在进行所述干法蚀刻处理之后，通过各向同性蚀刻去除所述蚀刻停止层以形成独立供给口，其中所述各向同性蚀刻是以在所述蚀刻停止层的侧面周围形成对所述各向同性蚀刻具有耐蚀刻性的侧部蚀刻阻止部的状态进行。
Description
技术领域
本发明涉及液体排出头(liquid ejecting head)及其制造方法。
背景技术
用于喷墨打印的喷墨记录头通常包括用于排出溶液的排出口、与所述排出口连通的液体流路和在所述液体流路中设置的排出能量产生元件。从所述排出能量产生元件与排出口之间的位置关系的观点，该喷墨记录头大致可以分为两种形式。在两种形式中，一种是边缘射型喷墨头，其中气泡的生长方向与其排出方向不同(几乎垂直)；而另一种是侧射型喷墨头，其中气泡的生长方向与其排出方向几乎相同。
侧射型喷墨头可以例如根据下列步骤(1)至(4)来制造：(1)在具有其上形成的排出能量产生元件的基板(基体)上通过使用可溶解树脂形成墨流路的模具图案的步骤；(2)通过将含有环氧树脂的涂布树脂溶剂涂布在所述模具图案上，形成构成所述墨流路的壁的流路形成构件的步骤；(3)在存在于所述排出能量产生元件上方的涂布树脂层中形成所述墨排出口的步骤；以及(4)溶出由可溶解树脂形成的模具图案的步骤。
以下将参照图1A至1E详细描述上述制造方法。
首先，如图1A中所示，使用可溶解树脂，在基板21上形成墨流路的模具图案23，其中基板21具有形成在其第一面(也称为表面)上的排出能量产生元件22。
这里，在基板21上配置期望数目的排出能量产生元件22，如电热转化元件、压电元件等等。通过排出能量产生元件22，将用于排出作为记录液的墨小滴的能量给予墨。
当使用电热转化元件作为排出能量产生元件22时，电热转化元件加热其附近的记录液，从而引起所述记录液状态的变化，并产生排出能量。此外，当使用压电元件作为排出能量产生元件22时，通过压电元件的机械振动产生排出能量。
随后，如在图1B中，用旋涂法或辊涂法等在作为墨流路的模具的模具图案23上进一步形成具有感光性的涂布树脂层24。
随后，如在图1C中，通过将涂布树脂层24经由具有图案的掩模曝光并将所述曝光的涂布树脂层显影而形成排出口25。
例如可以将负型抗蚀剂用于感光性涂布树脂层24。当涂布树脂层24是负型抗蚀剂时，用掩模遮蔽形成排出口的部分(未显示)和在其上电连接的部分(未显示)。
根据要使用的阳离子光聚合引发剂的感光区域，要用于图案曝光的光源可以合适地选自紫外光、深-UV光、电子束或X-射线等等。
随后，如在图1D中所示，形成用于通过其将墨供给到墨流路的墨供给口27。此时，为了避免损坏作为喷嘴构件的涂布树脂层24，可以通过保护材料26如环化橡胶保护在其上形成喷嘴的硅基板的面。此外，在墨供给口27形成之后可以除去所述保护层。
此外，可以使用任何方法形成墨供给口，只要可以在基板21中形成通孔即可。可以例如用钻头等机械地形成墨供给口，或者还可以使用激光等的光能形成墨供给口。此外，通孔可以通过在基板21上形成抗蚀剂图案并化学蚀刻所述基板的步骤而形成。
随后，如在图1E中所示，通过溶剂将由可溶解树脂形成的模具图案23溶出，并形成墨流路。
通过将所述基板浸渍在溶剂中或者用喷雾将溶剂喷到基板上容易地将模具图案23溶出。此外，如果一起使用超声波等，可以进一步缩短溶解时间。
对于具有以此方式在其上形成的墨流路和墨排出口的基板21，连接用于供给墨的构件，并提供用于驱动排出能量产生元件22的电连接(未显示)，以完成喷墨记录头。
日本专利申请特开H05-116317公开了一种具有下列结构的液体排出头：其具有与热能供给单元相对的孔，并且在热能产生单元的附近具有当从热能产生单元看时以两个彼此不同的方向配置的喷嘴壁。
此外，U.S.专利6,534,247描述了根据下列步骤形成液体排出头的方法：(1)在加热器层的上面和下面上配置无机绝缘膜，并首先从喷墨记录头用基板的表面在加热器的附近形成独立供给口(墨供给(Ink Feed))；(2)使用强碱性蚀刻剂，通过从记录头用基板的背面各向异性蚀刻形成第一共用墨供给口；以及(3)用喷涂机等将抗蚀剂施涂到所述基板上以形成膜，使所述抗蚀剂膜图案化，然后形成第二共用墨供给口以使所述第二共用墨供给口与上述独立供给口连通。在U.S.专利6,534,247中，独立供给口从喷墨记录头用基板的表面形成，因此不需要除去通过独立供给口从基板的背面配置在加热器层的上面和下面上的无机绝缘膜的步骤。然而，在所述表面上已经形成深的独立供给口之后，高精度地将喷嘴堆叠在上述喷墨记录头用基板上是困难的。此外，用于暂时封堵上述独立供给口的材料也成为必需，并且均匀地封堵该堵塞材料的方法也变得复杂。进一步，最后需要稳定地除去上述堵塞材料以形成喷嘴。
此外，日本专利申请特开2006-150744公开了以下制造喷墨记录头的方法。具体而言，所述方法包括：在日本专利申请特开H06-286149中公开的喷墨记录头中，将为加热器膜的TaSiN膜配置在形成共用墨供给口的区域中的P-SiO膜和P-SiN膜之间，并各向异性蚀刻所述区域。然后，当通过具有酸性的溶液如BHF溶液除去P-SiO膜时，通过P-SiN膜，该方法防止对上述可溶解树脂材料层23和上述感光性涂布树脂层24等的损坏。
此外，日本专利申请特开2009-039914和日本专利申请特开2009-196244公开了一种结构，其规定了记录头的喷嘴配置构成并且规定了独立供给口的配置构成，所述喷嘴配置构成实现了在具有独立供给口的头中通过独立供给口使喷嘴填充墨的对称的喷嘴构成。
发明内容
本发明的一个实施方案是用于制造包括基板的液体排出头的方法，所述基板具有在其第一面上的产生排出液体用能量的排出能量产生元件和从与所述第一面相对的第二面侧到达所述第一面的独立供给口，所述方法包括：(1)在所述第一面上，在对应于形成独立供给口的区域的部分上形成蚀刻停止层的步骤；(2)从第二面侧对所述基板进行干法蚀刻处理，直到被蚀刻的部分到达所述蚀刻停止层的步骤；(3)在进行所述干法蚀刻处理之后，通过各向同性蚀刻去除所述蚀刻停止层以形成独立供给口的步骤，其中所述各向同性蚀刻是以此状态进行：在所述蚀刻停止层的侧面周围形成对所述各向同性蚀刻具有耐蚀刻性的侧部蚀刻阻止部(side etching stopper portion)。
侧部蚀刻阻止部具有抑制在当除去使用等离子体形成的蚀刻停止层(etching stop layer)如氧化硅膜时发生的侧部蚀刻的功能。
本发明的另一个实施方案是液体排出头，其包括：基板，所述基板具有在其第一面上的产生用于排出液体的能量的排出能量产生元件和从与所述第一面相对的第二面侧到达所述第一面的独立供给口；和树脂基板，所述树脂基板构成排出液体的排出口和与所述排出口和独立供给口相连通的液体流路，并且所述树脂基板设置在所述基板的第一面上，其中所述独立供给口在所述第一面侧上具有包括由金属保护膜形成的上端部的内壁。
参考附图从以下的示例性实施方案的描述中，本发明的进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1A、1B、1C、1D和1E为描述常规喷墨记录头的制造步骤的截面图。
图2A是根据本实施方案的喷墨记录头的透视图。
图2B是包括根据本实施方案的喷墨记录头用基板的加热器和独立供给口的区域的示意性俯视图。
图3A、3B和3C是描述根据本实施方案的喷墨记录头用基板的构成实例的示例性截面图。
图4是在实施例1中描述的并且在图2B中所示的喷墨记录头用基板沿虚线A-A′所取的截面的示意图。
图5A、5B、5C、5D、5E、5F和5G为描述实施例1所述的制造喷墨记录头的步骤的示意性截面图。
图6是实施例2中所述的喷墨记录头用基板的示意性截面图。
图7是实施例3中所述的喷墨记录头用基板的示意性截面图。
图8是在实施例1中描述的并且在图2A中所示的喷墨记录头沿虚线B-B′所取的截面的示意图。
图9是在实施例1中描述的并且在图2A中所示的喷墨记录头沿虚线C-C'所取的截面的示意图。
图10是比较例1中所述的喷墨记录头用基板的示意性截面图。
图11A、11B、11C、11D、11E、11F和11G是用于描述比较例1中所述的制造喷墨记录头的步骤的示意性截面图。
图12是说明在其上安装喷墨记录头的喷墨记录头单元的构成的示意图。
图13是实施例4中所述的喷墨记录头用基板的示意性截面图。
图14是实施例5中所述的喷墨记录头用基板的示意性截面图。
图15是说明使用在其上安装喷墨记录头的喷墨记录头单元的排出耐久性试验结果的图，其中所述喷墨记录头是在实施例1至4和比较例1中制造的。
具体实施方案
以下将根据附图详细描述本发明优选的实施方案。
本发明的目的是提供制造液体排出头的方法，该方法可以高精度地控制在独立供给口的表面侧的开口尺寸。
本实施方案涉及用于制造包括基板的液体排出头的方法，所述基板具有在它的第一面(表面)上的产生用于排出液体的能量的排出能量产生元件，以及从作为与所述第一面相对的面的第二面(背面)侧到达所述第一面的独立供给口。此外，本实施方案包括：(1)在上述第一面上，在对应于形成上述独立供给口的区域的部分上形成蚀刻停止层的步骤。此外，本实施方案包括：(2)从第二面侧对上述基板进行干法蚀刻处理，直到被蚀刻的部分到达上述蚀刻停止层的步骤。此外，本实施方案包括：(3)在已经进行上述干法蚀刻处理之后，通过各向同性蚀刻去除上述蚀刻停止层以形成上述独立供给口的步骤。在本实施方案中，上述各向同性蚀刻是以此状态进行：在上述蚀刻停止层的侧面周围形成对上述各向同性蚀刻具有耐蚀刻性的侧部蚀刻阻止部。
根据本发明的方法可以高精度地控制独立供给口的第一面侧上的开口的尺寸。因此，该方法可以高精度地在排出能量产生元件和独立供给口之间形成距离和形状，或者在排出口与独立供给口之间形成距离和形状，等等。
以下将详细描述本发明的实施方案。
图2A说明根据本实施方案的喷墨记录头的示意性透视图。在图2A中，树脂基板220层叠在半导体基板200上。排出能量产生元件的加热器201配置在半导体基板200的第一面(表面)上。此外，在所述半导体基板中形成独立供给口202以从作为在与第一面相对侧的面的第二面(背面)穿透半导体基板200至所述第一面。此外，沿着独立供给口的第一面侧的开口设置侧部蚀刻阻止部210。
树脂基板220构成墨排出口213和与墨排出口213连通的墨流路，并且从墨排出口213将已从独立供给口202供给到墨流路的墨排出。树脂基板220具有喷嘴壁214，其减少在加热器201中产生的气泡与在相邻的加热器中产生的气泡之间的干扰。此外，在加热器201中产生的气泡使墨滴从墨排出口213飞出。此外，在树脂基板220中，在多个独立供给口202之间形成支柱215，其控制从独立供给口202到加热器201的墨的流动并且防止树脂基板凹陷。
图2B说明用于根据本实施方案的喷墨记录头的基板的示意性俯视图。
图2B是当从上面观察时其中配置有独立供给口202的半导体基板(也称为喷墨记录头用基板)的图，形成所述独立供给口202是用于将墨供给到在喷墨记录头用基板上形成的墨流路。在图2B中，201是产生气泡的加热器，205是电连接到加热器201的第一电配线层，203是第二电配线层，204是将第一电配线层205与第二电配线层203连接的通孔部。加热器201、第一电配线层205、第二电配线层203和通孔部全部都形成于在800℃以上的高温过程(LOCOS步骤)形成的热氧化膜(其也称为Field-Ox膜)上。
使用等离子体CVD法形成在第一电配线层205与第二配线层203之间形成层间绝缘层的氧化硅膜(P-SiO膜)。此外，在通孔部204中除去氧化硅膜(P-SiO膜)。
形成层间绝缘层的氧化硅膜(P-SiO膜)也具有当通过从半导体基板200的背面开始硅的干法蚀刻而形成独立供给口202时起作用的蚀刻停止层的功能，这将在后面描述。此外，在独立供给口202的第一面侧上的开口的周围，配置有侧部蚀刻阻止部210，其当除去氧化硅膜(P-SiO膜)时抑制侧面蚀刻，并且规定独立供给口202的开口直径。
图2A中所示的本实施方案的喷墨记录头具有其中树脂基板220层叠在图2B中所示的喷墨记录头用基板上的形式。在树脂基板220上，形成喷嘴壁214(其也称为流路壁)，用于减少在加热器201中产生的气泡与在相邻的加热器中产生的气泡之间的干扰并且稳定地使一定量的墨滴从排出口213飞出。多个喷嘴壁214配置在多个加热器201的行之间。此外，用于使墨排出口213稳定地填充来自独立供给口202的墨的支柱215各自配置在多个独立供给口202之间。支柱215也用作在树脂基板220上形成的孔板的支承体(support)。在独立供给口202的内周部，配置高精度地规定独立供给口202的开口直径的侧部蚀刻阻止部210，并且加热器201可以稳定地高速填充墨。
接着，以下将描述包括图2B中所示的喷墨记录头用基板的记录头用基体的作用。
从共用电配线(未显示)通过第二电配线层203将驱动电压供给到加热器201。此外，通过通孔部204将第二电配线层203连接到第一电配线层205，并且连接到独立地驱动加热器201的功能元件(未显示)。图3A至3C中公开了包括功能元件的喷墨记录头用基板的构成及其制造方法。
图3A是当假设将基板上的主要元件纵向切断时，喷墨记录头用基板的示意性截面图。
如图3A中所示，首先，在P-型硅基板1(杂质浓度大约为1×1012至1×1016cm-3)的表面上形成厚度大约为8,000
的氧化硅膜，然后通过光刻步骤除去形成每个单元的N-型集电极嵌入区域2的部分中的氧化硅膜。在形成氧化硅膜之后，将N-型杂质(例如P、As等)的离子注入到氧化硅膜中，并且通过热扩散形成N-型集电极嵌入区域2，其具有大约2-6μm的厚度和1×1018cm-3以上的杂质浓度以使薄层电阻(sheet resistance)低至80Ω/口以下的电阻。随后，除去其中形成P-型隔离嵌入区域3的区域上的氧化硅膜，并且形成大约1,000
的氧化硅膜。之后，将P-型杂质(例如B等)的离子注入到氧化硅膜中，并且通过热扩散形成具有1×1015至1×1017cm-3以上的杂质浓度的P-型隔离嵌入区域3。
接着，除去整个表面上的氧化硅膜，然后外延生长N-型外延区域4(杂质浓度大约为1×1013至1×1015cm-3)以具有大约5至20μm的厚度。
接着，在N-型外延区域4的表面上形成厚度大约1,000
的氧化硅膜，将抗蚀剂施涂到氧化硅膜上，使氧化硅膜图案化，并且将P-型杂质的离子仅仅注入到其中形成低浓度P-型基极区域5的部分中。除去所述抗蚀剂，然后通过热扩散形成低浓度P-型基极区域5(杂质浓度大约1×1014至1×1017cm-3)以具有大约5-10μm的厚度。
P-型基极区域5也可以通过如下形成：在P-型隔离嵌入区域3形成之后除去氧化膜、然后生长杂质浓度大约5×1014-5×1017cm-3的厚度为3-10μm的低浓度P-型外延层。
之后，再次除去表面上的整个氧化硅膜，并进一步形成大约8,000
厚度的氧化硅膜。之后，除去其中应当形成P-型隔离区域6的区域中的氧化硅膜，并使用CVD法将BSG(硼硅酸盐玻璃(Boron Silicate Glass))膜沉积在整个表面上。进一步，通过热扩散形成P-型隔离区域6(杂质浓度大约1×1018至1×1020cm-3)以到达P-型隔离嵌入区域3并具有大约10μm的厚度。这里，也可以通过使用BBr3作为扩散源形成P-型隔离区域6。
此外，当如上所述使用P-型外延层时，可以形成不需要上述P-型隔离嵌入区域3和P-型隔离区域6的结构。在这种情况下，也可以取消用于形成P-型隔离嵌入区域3、P-型隔离区域6和低浓度基极区域5的光刻步骤以及用于扩散杂质的高温步骤。
接着，除去BSG膜，然后形成大约8,000
厚度的氧化硅膜，并进一步除去仅仅在其上形成N-型集电极区域7的部分的氧化硅膜。之后，形成N-型集电极区域7(杂质浓度大约1×1018至1×1020cm-3)以通过N-型固相的扩散和磷离子的注入或者热扩散到达集电极嵌入区域5并具有10Ω/口以下的低薄层电阻。此时，已将N-型集电极区域7的厚度设定为大约10μm。随后，形成大约12,500
厚度的氧化硅膜以形成蓄热层101，然后选择性除去在单元区域(cell region)的氧化硅膜。
在N-型集电极区域7形成之后，可以通过形成厚度为1,000-3,000
的硅的热氧化膜而形成蓄热层101。此外，使用CVD法、PCVD法或溅射法等可以形成作为蓄热层101的BPSG(含硼和磷的硅酸盐玻璃)、PSG(含磷的硅酸盐玻璃)、SiO2、SiON或者SiN的膜。之后，形成大约2,000的氧化硅膜。
接着，使用抗蚀剂使氧化硅膜图案化，并将P-型杂质仅仅注入到其上形成高浓度基极区域8和高浓度隔离区域9的部分。除去抗蚀剂，除去其中应当形成N-型发射极区域10和高浓度N-型集电极区域11的区域中的氧化硅膜，并在整个表面上形成热氧化膜。之后，将N-型杂质注入到热氧化膜中，然后通过热扩散同时形成N-型发射极区域10和高浓度N-型集电极区域11。此外，N-型发射极区域10和高浓度N-型集电极区域11的厚度各自为1.0μm以下，例如其杂质浓度各自大约为1×1018至1×1020cm-3。
进一步，部分除去在连接电极的部分的氧化硅膜，将AL1层沉积在整个表面上，并部分除去除电极区域以外的AL1膜。
然后，在250℃的温度下使用等离子体CVD法在整个表面上形成作为层间绝缘膜102并且还具有蓄热层功能的氧化硅膜(P-SiO膜)，以具有大约0.6-1.0μm的厚度。
也可以使用常压CVD法形成该层间绝缘膜102。此外，层间绝缘膜102不限于SiO膜，还可以是SiOxNy膜、SiOx膜或者SiNx膜。然而，考虑对在下层上形成的元件的损坏，不期望所述膜在300℃以上的高温下形成。此外，当膜在100℃以下的低温下形成时，可能不能形成能够保持电配线层之间绝缘的致密的膜。根据上述原因，膜形成温度优选为100℃至300℃，并且更优选200℃至250℃。
接着，用光刻法将存在于发射极区域和基部/集电极区域的上部上的层间膜102的一部分开口，并形成用于产生电连接的通孔TH。
当蚀刻绝缘膜如层间绝缘膜102和保护膜105时，可以使用混合酸如NH4F+CH3COOH+HF的蚀刻剂。也可以通过使用该混合酸的蚀刻剂并使蚀刻剂渗透入抗蚀剂(掩模用光致抗蚀剂)与绝缘膜之间的界面中而使蚀刻的截面形状为锥形(当相对于法线(normal line)，角度为30度以上且75度以下时)。该锥形形状在形成于层间膜上的各膜的逐级覆盖性(step coveringproperty)方面优异，并且对于稳定生产过程和提高产率方面是有用的。
接着，通过通孔TH在层间膜102上沉积大约200至1,000
厚度的TaSiN作为发热电阻层103，并且，为产生电连接，通过通孔TH在存在于发射极区域和基部/集电极区域的上部的电极13和电极12上沉积大约200至1,000厚度的TaSiN。
接着，将厚度为大约5,000
的AL2层沉积在发热电阻层103上，作为电热转换元件的一对配线电极104。然后，使AL2层和TaSiN层(发热电阻层103)图案化，并同时形成电热转换元件和其它配线(仅沿与图3A中所示的示意性截面图平行的方向)。
接着，为了形成如图3B中所示的发热部110(以下简称为加热器)，将光致抗蚀剂施涂到AL2膜上以形成厚度为1.00±0.2μm的膜，使所述膜图案化，然后用湿法蚀刻除去仅在加热器层上的AL2膜。可以将已经除去AL2膜的部分形成为锥形形状。如上所述，可以通过使用硝酸、氢氟酸和乙酸的混合溶液作为蚀刻剂并使蚀刻剂渗入到抗蚀剂与AL2膜之间的界面将除去部分的蚀刻的截面形状变为锥形。
之后，用PCVD法等沉积用作电热转换元件用的金属保护层106、以及A1配线之间的绝缘层的SiN膜105以具有大约3,000的厚度。除了SiN膜，保护膜105还可以是SiO、SiN、SiON和SiC的膜，或者还可以是无机绝缘膜的层叠膜。
之后，将Ta沉积在电热转换元件的发热部的上部上，以形成厚度大约2,000至3,000
的膜，作为用于产生抗气蚀性(cavitation resistance)的金属保护层106。
部分除去以上述方式形成的Ta膜106和SiN膜105，并形成用于接合的垫片(未显示)。
此外，图3C说明当假设将基板上的加热器部纵向切断时，喷墨记录头用基板的示意性截面图。
在图3C中，以类似于图3A中的方式形成包括功能元件的主要元件部。然而，用溅射法在作为层间膜的P-SiO膜304上形成第二电配线层(AL2膜)305，然后用干法蚀刻法沿平行于图3C的示意性截面图的方向(同时部分地包括垂直方向)使第二电配线层垂直图案化，并且再次用干法蚀刻法仅仅将加热器部310图案化为锥形。此时，将掩模抗蚀剂施涂到AL2膜上以形成厚度为1.0±0.2μm的层，然后预烘(soft-baked)所述掩模抗蚀剂，并使掩模抗蚀剂层与在掩模抗蚀剂层下的AL2膜305之间的粘合性减弱。之后，用各向同性干法蚀刻技术实现大约60度的锥形，其中蚀刻气体易于进入上述掩模抗蚀剂和AL2膜之间的界面附近，并且通过蚀刻气体促进掩模抗蚀剂的端面的回缩。此外，当掩模抗蚀剂的膜厚度为1.3μm以上时，已经图案化后的抗蚀剂的形状也产生锥形，并且存在当掩模抗蚀剂通过蚀刻气体回缩时的过程中端面破裂的情况，并且AL2膜的锥形产生扭曲。为此，用溅射法将加热器材料层306在AL2膜305上成膜，并且可以用干法蚀刻法使所述膜图案化。
之后，用PVCD法使作为保护膜的P-SiN膜307成膜，并随后用溅射法使作为抗气蚀膜的Ta膜308成膜。
部分除去以上述方法形成的Ta膜308和P-SiN膜307，并形成用于接合的垫片(未显示)。
(实施例1)
图4是图2B所示的喷墨记录头用基板沿虚线A-A′所取的截面的示意性截面图。
以下列方式制造图4中所示的喷墨记录头用基板。
首先，在1,000℃的温度下采用热扩散步骤(LOCOS：硅的局部氧化步骤)在硅基板401上形成厚度为1.0μm的热氧化膜402(Field-Ox膜，下文也称为FOx膜)。
接着，用PVCD法在热氧化膜402上形成厚度为0.6μm的BPSG膜(含硼和磷的硅酸盐玻璃膜)403。
接着，在BPSG膜403、热氧化膜402和硅基板401上形成厚度为0.4μm的、由Al膜形成的第一电配线层404。
接着，在200℃的温度下用等离子体CVD法在第一电配线层404和热氧化膜402上形成厚度为1.0μm的、使用P-SiO的层间绝缘膜405。
接着，使层间绝缘膜405图案化，以形成穿过层间绝缘膜405用于电连接第一电配线层404与第二配线层407(将在后面描述)的通孔部(未显示)。此时，在层间绝缘膜405中形成用于将侧部蚀刻阻止部411配置在其中的凹部(下文也称为侧部蚀刻阻止配置部)。
通过在层间绝缘膜中形成凹部设置侧部蚀刻阻止配置部，其中所述凹部包围对应于在其中形成独立供给口的区域的部分。在当形成独立供给口时在要实施的干法蚀刻过程中，被侧部蚀刻阻止部包围的部分中的层间绝缘膜用作停止层，因此下文也称为蚀刻停止层(412)。
接着，在层间绝缘膜405上形成加热器材料层(其也称为发热电阻层)406(厚度为0.05μm)和由Al膜形成的第二电配线层407(厚度为0.6μm)。首先，使用溅射法连续地将加热器材料层406和第二电配线层407各自的材料成膜，并用干法蚀刻法使其图案化。之后，施涂掩模抗蚀剂(厚度为1.2μm)并图案化以形成加热器区域。之后，用硝酸、氢氟酸和乙酸的混合物溶液蚀刻Al膜以成为锥形。
此外，当将要成为第二电配线层的Al膜配置在基板上时，也将加热器材料层的材料(氮化钽膜)和第二电配线层的材料(Al膜)配置在侧部蚀刻阻止配置部。然后，除去Al膜，并将氮化钽膜留在侧部蚀刻阻止配置部。
可以使用含有Ta作为主要组分的金属或其它化合物作为加热器材料层的材料。含有Ta作为主要组分的金属或其它化合物不特别限制，但包括例如TaN、TaAl、TaSi和TaSiN。除了这些金属或其它化合物之外，还可以使用WSiN等。
接着，使用PCVD法在第二电配线层407和层间绝缘膜405上形成厚度为0.3μm的、作为保护膜408的P-SiN膜。之后，用溅射法在保护膜408上形成厚度为0.25μm的、作为抗气蚀膜409的Ta膜。之后，部分除去抗气蚀膜409和保护膜408，并形成用于接合的垫片(未显示)。
在图4所示的本实施方案的喷墨记录头用基板中，侧部蚀刻阻止部411设置在蚀刻停止层412的侧面周围。为此，当通过各向同性蚀刻除去蚀刻停止层412时，侧部蚀刻阻止部411可以抑制侧部蚀刻。此外，在本实施方案中，在侧部蚀刻阻止部中配置与加热器材料层的材料和抗气蚀膜的材料相同的材料。侧部蚀刻阻止部由与加热器材料层或者抗气蚀膜的材料相同的材料形成，并因此当形成加热器材料层或者抗气蚀膜的同时可以设置侧部蚀刻阻止部。因此，在本实施方案中，优选通过将加热器材料层和抗气蚀膜的至少一种配置在由凹部形成的侧部蚀刻阻止配置部上形成侧部蚀刻阻止部。
图5A至5G说明使用在图2B和图4中所示的喷墨记录头用基板来制造喷墨记录头的步骤。
图5A是在图4中所示的喷墨记录头用基板。
在图5B中，用光刻法在上述喷墨记录头用基板的表面上形成HIMAL(由Hitachi Chemical Company,Ltd.制造)，作为用于增强基板与将在后面描述的感光性涂布树脂层513之间的粘合性的粘合性增强层511。
随后，如在图5C中所示，形成含有PMIPK的正型抗蚀剂层，作为用作墨流路的模具的模具图案512。
含有PMIPK作为主要组分的涂布型抗蚀剂是商购可得的，例如来自TOKYO OHKA KOGYO CO.,LTD的产品名ODUR-1010。该涂膜可以通过常用的旋涂法形成，并且可以通过经具有230-350nm的曝光波长的曝光装置使抗蚀剂膜曝光和显影而形成图案。
接着，施涂液体流路结构体用材料以覆盖模具图案512，并形成涂布树脂层513。
液体流路结构体用材料是例如在日本专利3143307中描述的并且含有环氧树脂作为主要组分材料的感光性材料。如果感光性材料溶解于芳族溶剂如二甲苯中并且被施涂到模具图案上，该溶液可以防止溶液和PMIPK彼此溶解。进一步，使液体流路结构体用材料进行曝光/显影处理，并构成涂布树脂层513。优选使用负型抗蚀剂作为液体流路结构体用材料。在这种情况下，应用阻止排出口的部分被光照射的光掩模(未显示)。此外，例如，如在日本专利申请特开2000-326515中公开的，当在涂布树脂层513上形成拒水性涂膜时，可以通过形成感光性拒水材料层并将拒水材料层与液体流路结构体用材料一起曝光和显影来设置拒水性涂膜。此时，感光性拒水层可以通过层压形成。之后，将液体流路结构体用材料和感光性拒水层同时曝光。通常使用具有负型特性的材料作为液体流路结构体用材料，并因此使用阻止排出孔的部分被光照射的光掩模(未显示)。优选将芳族溶剂如二甲苯用于显影。
随后，在涂布树脂层513上形成保护材料(未显示)如环化橡胶，使得将成为喷嘴构件的感光性涂布树脂层可能不会受到损坏。然后，通过从半导体基板501的第二面(背面)侧进行的晶体各向异性蚀刻形成共用供给口。使用强碱性蚀刻剂如TMAH(四甲基氢氧化铵(TetraMethylAmmonium Hydroxide))形成共用供给口，其深度为构成喷墨记录头用基板的硅晶片厚度的70-90%。具体而言，用TMAH溶液在硅基板中形成共用供给口以变为在该硅基板625μm的厚度中为500μm深。
随后，使用喷涂机等在已经在硅基板501的背面上形成的共用墨供给口(未显示)的壁表面上施涂正型光致抗蚀剂，以形成厚度为2-12μm的膜。之后，使用背面曝光装置：UX-4258SC(由USHIO INC.制造)，将正型光致抗蚀剂通过未显示的掩模曝光，随后进行显影处理，并因此在共用供给口的底部上形成用于在形成独立供给口的图案化掩模。
随后，如在图5D中所示，通过使用图案化掩模和硅干法蚀刻装置Pegasus(由Sumitomo Precision Products Co.,Ltd.制造)形成具有125μm深度和40×80μm方形形状的开口尺寸的第一开口514。进行用于形成第一开口514的干法蚀刻处理，直到被蚀刻的部分到达蚀刻停止层412。此外，将使用浸冷处理(boshprocess)的活性离子蚀刻方法用于干法蚀刻处理。
在该干法蚀刻方法中，由P-SiO膜形成的层间绝缘膜用作蚀刻停止层，其中所述层间绝缘膜被配置在其中形成独立供给口的区域上。此外，当通过浸冷处理而干法蚀刻硅时，交替使用SF6 -系气体和CF-系(C4F8)气体，并形成具有垂直形状的第一开口514。
此外，由于蚀刻气体中含有的氟系化合物的分解，在通过干法蚀刻形成的第一开口514的侧壁上沉积拒水性沉积膜。然后，可以通过将硅基板501浸渍在水溶液中来改性第一开口的侧壁，其中所述水溶液含有表面活性剂、具有1.2-5.0cps的粘度并具有20-30dyne/cm的表面张力。含有表面活性剂的水溶液可以包括，例如含有300ppm的为非离子表面活性剂的VersaTL-125(由Nippon NSC制造)的水溶液。此外，合适的表面活性剂包括烃系阴离子表面活性剂、烃系非离子表面活性剂、氟系阴离子表面活性剂和氟系非离子表面活性剂。具体而言，合适的烃系阴离子表面活性剂包括POLITY A-530(由Lion Corporation制造)、VersaTL-125(由Nippon NSC制造)、PIONIN A-40(由TAKEMOTO OIL&FAT Co.,Ltd.制造)和PIONIN A-40-S(由TAKEMOTO OIL&FAT Co.,Ltd.制造)。此外，合适的烃系非离子表面活性剂包括NEWPOL PE-61(由Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制造)和Adeka Pluronic L-64(由Asahi Denka Co.,Ltd.制造)。此外，合适的氟系阴离子表面活性剂包括SurflonS-141(由Seimi Chemical Co.,Ltd.制造)和FT100C(由NEOSCOMPANY LIMITED制造)。此外，合适的氟系非离子表面活性剂包括FT251(由NEOS COMPANY LIMITED制造)和EFTOPEF-351(由JEMCO Inc.制造)。当将上述喷墨记录头用基板浸入上述水溶液中，同时向所述溶液施加200MHz以上的超声波时，水溶液易于浸透入第一开口514的侧壁内，可以改性所述侧壁。
接着，如在图5E中所示，通过各向同性蚀刻，经除去暴露于第一开口514的蚀刻停止层412来形成独立供给口515。作为各向同性蚀刻，使用湿法蚀刻处理，并且在本实施例中在湿法蚀刻处理中使用氧化膜蚀刻剂。
具体而言，在常温下，通过将硅基板501浸渍在含有表面活性剂的氧化膜蚀刻剂中4至10分钟来除去蚀刻停止层。使用BHF溶液(LAL800：由STELLACHEMIFA CORPORATION制造)作为氧化膜蚀刻剂。BHF溶液是含有1.0-10.0质量%的HF、10-30质量%的NH4F和水的氧化膜蚀刻剂。此外，以浓度为300ppm使用为非离子表面活性剂的VersaTL-125作为在氧化膜蚀刻剂中含有的表面活性剂。
这里，优选使用具有1.2-2.5cps的粘度、30.0-40.0dyne/cm的表面张力、1.0-10.0质量%的氢氟酸(HF)浓度和10.0-30.0质量%的氟化铵(NH4F)浓度的酸性水溶液作为氧化膜的蚀刻溶液。此外，通过含有表面活性剂可以调节蚀刻溶液的粘度和表面张力。氧化膜蚀刻剂可以含有的合适的表面活性剂包括烃系阴离子表面活性剂、烃系非离子表面活性剂、氟系阴离子表面活性剂和氟系非离子表面活性剂。具体而言，合适的烃系阴离子表面活性剂包括POLITY A-530(由Lion Corporation制造)、VersaTL-125(由Nippon NSC制造)、PIONIN A-40(由TAKEMOTO OIL&FAT Co.,Ltd.制造)和PIONIN A-40-S(由TAKEMOTO OIL&FAT Co.,Ltd.制造)。此外，合适的烃系非离子表面活性剂包括NEWPOL PE-61(由Sanyo ChemicalIndustries Ltd.制造)和Adeka Pluronic L-64(由Asahi Denka Co.,Ltd.制造)。此外，合适的氟系阴离子表面活性剂包括SurflonS-141(由Seimi Chemical Co.,Ltd.制造)和FT100C(由NEOSCOMPANY LIMITED制造)。此外，合适的氟系非离子表面活性剂包括FT251(由NEOS COMPANY LIMITED制造)和EFTOPEF-351(由JEMCO Inc.制造)。当粘度和表面张力变高时，存在这样的情况：其中蚀刻剂抵抗通过独立供给口515从硅基板501的背面浸透入由P-SiO膜形成的蚀刻停止层412中。此外，当蚀刻剂中NH4F的含量增加至30质量%以上时，热氧化膜(FOx膜)402与由P-SiO膜形成的蚀刻停止层412的选择比(蚀刻速率比)变小，并且当除去蚀刻停止层412时，存在导致热氧化膜402的部分被除去的情况。此外，当蚀刻剂中NH4F的含量增加至30质量%以上时，BHF溶液的粘度变为3.0cps以上，并且存在蚀刻剂抵抗浸透入微细独立供给口515内部的情况。然后，在本实施例中，用LAL800(为产品名称，并由STELLACHEMIFACORPORATION制造)除去由P-SiO膜形成的蚀刻停止层412，其中所述LAL800含有4.0质量%的HF、20质量%的NH4F、0.01质量%的表面活性剂和75.99质量%的水。此时，由P-SiO膜形成的蚀刻停止层412和热氧化膜402的固体膜用LAL800的蚀刻速率分别为0.2μm/min和0.08μm/min。具体而言，用于固体膜的蚀刻速率比为1:2.5(蚀刻停止层：热氧化膜)。
此外，当独立供给口的前端部微细时，考虑与蚀刻剂的LAL800直接接触的膜(例如，由P-SiO膜形成的蚀刻停止层412和热氧化膜(FOx膜)402)的面积比是必要的。具体而言，P-SiO膜与LAL800接触的面积是上述独立供给口的开口的面积=40μm×80μm=3,200μm2。另一方面，热氧化膜(FOx膜)402与LAL800接触的面积为[1.0μm的厚度]×[内周长(40×2+80×2)]=240μm2。具体而言，由P-SiO膜形成的层间绝缘膜405与热氧化的热氧化膜(FOx膜)402通过LAL800的基本蚀刻速率比为1:40以上。其结果是，也考虑形状效果在内，在如图5E中所示的微细独立供给口的前端部上，即使当蚀刻时间有所延长时，也未除去(未进行侧部蚀刻)0.025μm(25nm)以上厚度的热氧化膜(FOx膜)402。此外，在本实施例中构成侧部蚀刻阻止部411的加热器材料层(发热电阻层)和由Ta形成的抗气蚀膜通过LAL800相对于由P-SiO膜形成的层间绝缘膜405的蚀刻速率比为1:100(或更大，固体膜比)。因此，未除去(未进行侧部蚀刻)0.01μm(10nm)以上厚度的侧部蚀刻停止部411。进一步，形成硅基板501的晶体硅(晶体取向为<100>)通过LAL800相对于由P-SiO膜形成的层间绝缘膜405的蚀刻速率比为大约1:100(或更低，固体膜比)，因此没有发生0.01μm(10nm)以上的变化。
接着，如在图5F中所示，从硅基板501的背面通过独立供给口515，通过各向同性干法蚀刻方法用CF-系(CF4)气体和氧-系气体除去暴露于独立供给口515的抗气蚀膜409。此时，还除去构成侧部蚀刻阻止部的加热器材料和Ta的一部分。
如在本实施例中将侧部蚀刻阻止部露出，从而侧部蚀刻阻止部可以高精度地规定在独立供给口515的第一面侧的开口的尺寸。
接着，如在图5G中所示，通过涂布树脂层513，用深UV光照射模具图案512以使其分解，并通过溶剂溶出分解的模具图案，并形成墨流路516。
通过将基板浸入溶剂中或者通过用喷雾将溶剂喷到基板上可以容易地溶出模具图案。此外，如果组合使用超声波等，可以进一步缩短溶解时间。之后，将涂布树脂层513在200℃下加热1小时以进一步固化涂布树脂层。
图5G是对应于图2A中所示的喷墨记录头的透视图中沿虚线D-D′所取的截面的示意性截面图。
图8是根据在图5A至5G中所示的制造步骤制造的喷墨记录头的、对应于图2A中所示的沿虚线B-B'所取的截面的示意性截面图。在图8中，在图5A至5G中公开的喷墨记录头上配置的树脂基板，被配置在当假设图3C中所示的喷墨记录头用基板上的加热器部被纵向切断时出现的截面的示意图上。树脂基板构成墨流路812和排出口811。在图8中所示的喷墨记录头中，加热器部810中已经产生的气泡可以使墨滴通过墨排出口811飞出。在墨滴从墨排出口811飞出之后，包括加热器部810的上部的墨流路812再填充来自两侧的墨。此外，将墨流路812相对于假设是中心的加热器部810对称配置，从而高速将加热器部810再填充墨。因此，可以增加在加热器部810中产生的气泡的周期的速度，并且墨滴可以高速飞出。进一步，在加热器部810中产生的气泡也是对称展开。因此，从排出口811飞出的墨滴还导致以垂直于加热器部810的方向被排出，并且墨滴可以高精度地着落到其上将被记录的介质上。
此外，图9是根据在图5A至5G中所示的制造步骤制造的喷墨记录头的、沿图2A中公开的虚线C-C'所取的截面的示意性截面图。在图9中，配置在图5A至5G中公开的喷墨记录头上的树脂基板，形成在当假设将图3C中所示的喷墨记录头用基板上的加热器部纵向切断时出现的截面的示意图上。树脂基板构成排出口911和墨流路912，并且具有减少在加热器部910中产生的气泡与在相邻的加热器中产生的气泡之间的干扰的喷嘴壁913。
制造的喷墨记录头被安装在具有图12中所示形式的喷墨头单元上，由其排出墨，并评价记录性能。其结果是，可以记录良好的图像。至于喷墨头单元的形式，如在图12中所示，用于接收来自记录装置的主体的记录信号的TAB膜1314被设置在例如可拆卸地保持墨罐1313的保持构件的外面上。此外，在TAB膜1314上，通过用于电连接的引线1315，将喷墨记录头1312连接到电配线。
因此，根据本实施方案用于制造液体排出头的方法可以高精度地控制独立排出口的第一面侧中的开口尺寸。结果，所述方法可以以高精度形成在排出能量产生元件与独立供给口之间的距离。因此，该方法可以产生排出速度、着落精度和墨再填充速度优异的液体排出头。
此外，由根据本实施方案的制造方法得到的液体排出头具有以下构成。
具体而言，根据本实施方案的液体排出头是包括基板和树脂基板的液体排出头，所述基板具有在其第一面上的产生用于排出液体的能量的排出能量产生元件和从作为与所述第一面相对侧的面的第二面侧到达所述第一面的独立供给口；所述树脂基板构成排出所述液体的排出口和与所述排出口和独立供给口相连通的液体流路，并且所述树脂基板设置在所述基板的第一面上，其中所述独立供给口内壁中第一面侧上的上端部由金属保护膜形成。
换句话说，独立供给口中与液体流路连通的部分的内周部分由金属保护膜形成。
根据本实施方案的液体排出头可以防止从独立供给口的第一面侧上的开口附近发生墨腐蚀电配线，并因此在可靠性以及当连续排出墨时的耐久性方面是优异的。
金属保护膜优选由含有Ta作为主要组分的金属形成。可选择地，可以使用α-Ta、或Ir等的金属膜。此外，金属保护膜优选由与构成排出能量产生元件的发热电阻器或者与形成在排出能量产生元件上的上述抗气蚀膜相同的材料形成。通过具有这种构成，不仅从防止腐蚀的观点，还从成本的观点，金属保护膜成为优选，因为生产步骤也可以更为容易。
此外，进一步期望的形式是如在图7中所示，其中金属保护膜与硅基板接触的形式。在图7中，在除去蚀刻停止层之后，金属保护膜(侧部蚀刻阻止部)露出，但是与墨接触的部分由硅基板和金属保护膜形成，并因此液体排出头具有优异的耐久性。
(实施例2)
如根据在图5A至5G中的本实施方案的制造喷墨记录头的步骤中所公开的，在硅基板的背面上形成的凹部(共用供给口)中形成图案化的掩模之后，通过硅的干法蚀刻形成独立供给口。已知与在硅基板的表面上的加工精度相比，在硅基板的背面上形成的凹部中的图案化的掩模的形成精度和在凹部的底面中的硅的干法蚀刻的加工精度略逊一筹。然后，图6说明在图2B所示的沿虚线A-A'所取的截面中喷墨记录头用基板的示意截面图，其中假定在硅基板的背面上的精度偶尔偏离几μm。在本实施例中，如在图6中所示，其中预定形成独立供给口的区域610和侧部蚀刻阻止部各自被配置沿面方向彼此具有距离。由此，即使当在独立供给口的第一面侧上的开口的位置稍微偏离，通过干法蚀刻的被蚀刻部分也可以到达蚀刻停止层。关于其它步骤，通过类似于在图5A至5G中的那些的制造喷墨记录头的步骤来制造喷墨记录头。
(实施例3)
类似于实施例2，为了实现本发明，图7说明在图2B所示的沿虚线A-A'所取的截面中喷墨记录头用基板的示意截面图，其中假定在硅基板的背面上的精度偶尔偏离几μm。在图7中，侧部蚀刻阻止部711配置在热氧化膜702和硅基板701上，并且侧部蚀刻阻止部711的一部分与硅基板701接触。换句话说，构造喷墨记录头以使侧部蚀刻阻止部711配置在热氧化膜702与蚀刻停止层之间。此外，蚀刻停止层和侧部蚀刻阻止部配置在硅基板710的第一面上，并且蚀刻停止层的侧面与侧部蚀刻阻止部的侧面接触。通过具有此构成，当除去蚀刻停止层时，侧部蚀刻阻止部可以更有效地抑制侧部蚀刻。关于其它步骤，通过类似于在图5A至5G中的那些的制造喷墨记录头的步骤了来制造喷墨记录头。
(实施例4)
图13是在图2B所示的沿虚线A-A′所取的截面中，喷墨记录头用基板的示意性截面图，其中假定在硅基板的背面上的精度偶尔偏离几μm。在图13中，从硅基板1401的背面，配置第一电配线层1404和层间绝缘膜1405作为在硅的干法蚀刻中的蚀刻停止层，当在其中预定形成独立供给口的区域1410中形成独立供给口时实施所述干法蚀刻。由此，当通过硅的干法蚀刻加工独立供给口时，可以高精度地检测终点。此外，由此，还增强了配置在硅晶片中的多个上述喷墨记录头用基板的面内分布，还可以提高产率，并且可以廉价地形成喷墨记录头。进一步，也可以抑制在硅的干法蚀刻的终点附近发生的水平展开现象(其通常也称为“切开(notch)”)，并且可以更高精度地形成独立供给口。
使用在图13中公开的喷墨记录头用基板制造根据本发明的喷墨记录头的方法可以通过类似于在图5A至5G中的制造喷墨记录头的步骤制造喷墨记录头。
然而，通过将喷墨记录头用基板1401浸入加热到50℃的铝蚀刻剂NS-30(磷酸和硝酸的混合水溶液，由Hayashi PureChemical Ind.,Ltd.制造)中10-30分钟来除去第一电配线层。此外，铝蚀刻剂NS-30不具有溶解硅和含有硅的无机绝缘膜的作用，因此不损害除AL1膜之外的组分材料。
关于后续的制造步骤，通过在图5D至5G中公开的制造喷墨记录头的方法来制造喷墨记录头。
(实施例5)
图14是在图2B所示的沿虚线A-A′所取的截面中，根据本实施例的喷墨记录头用基板的示意性截面图。
图14说明当制造在实施例1中所示的并在图4中公开的喷墨记录头用基板时，通过由P-SiO膜形成的层间绝缘膜1505的干法蚀刻更稳定地制造侧部蚀刻阻止部1511的实施方案。
以类似于实施例1中的方式制造具有当除去由P-SiO膜形成的层间绝缘膜1505时起作用的侧部蚀刻阻止部1511的喷墨记录头用基板。
当通过由P-SiO膜形成的层间绝缘膜1505的干法蚀刻形成侧部蚀刻阻止配置部时，用PCVD法形成的BPSG(含有硼和磷的硅酸盐玻璃)膜1503被配置于在1,000℃下形成的热氧化膜(FOx膜)1502上。通过将BPSG膜1503配置在其上，与FOx膜1502接触的侧部蚀刻阻止部1505可以稳定地形成。进一步，也可以将BPSG膜配置在其中预定形成独立供给口的区域1510上。因此，当通过硅的干法蚀刻形成独立供给口时，硅酸盐玻璃膜1503可以作为蚀刻停止层。
此外，BPSG膜1503还易于溶解于添加表面活性剂的BHF溶液(LAL800，由STELLACHEMIFA CORPORATION制造)中，并因此除去步骤也很容易。
通过使用在图14中公开的喷墨记录头用基板，通过与实施例1中相同的步骤流程制造喷墨记录头。
(比较例1)
接着，图10说明作为比较例1的不同于图4中的并且在独立供给口的开口的周围不具有侧部蚀刻阻止部的喷墨记录头用基板。
在图10中，在1,000℃的温度下，采用热扩散步骤(LOCOS：硅的局部氧化步骤)在硅基板1001上形成具有1.0μm厚度的热氧化膜1002(Field-Ox膜，下文也称为FOx膜)。之后，用PVCD法在热氧化膜上形成BPSG(含硼和磷的硅酸盐玻璃)膜1003，以具有0.6μm的厚度。在BPSG膜1003、FOx膜1002和硅基板1001上形成具有0.4μm的厚度的第一电配线层(下文也称为AL1膜)1004。在200℃的温度下，用等离子体CVD法在AL1层1004上形成由P-SiO膜形成的层间绝缘膜1005，以具有1.0μm的厚度。接着，使层间绝缘膜1005图案化以形成用于通过层间绝缘膜1005电连接第一电配线层与第二电配线层的通孔部(未显示)。接着，使用溅射法在层间绝缘膜1005上形成为加热器材料层的发热电阻层1006和第二电配线层(其也称作AL2膜)1007，以分别具有0.05μm和0.6μm的厚度。如上所述，首先，通过干法蚀刻法将加热器材料层的材料和AL2膜的材料(Al膜)图案化。之后，为了形成加热器区域，将掩模抗蚀剂施涂到AL2膜上以具有1.2μm的厚度，并使所述膜图案化。之后，用硝酸、氢氟酸和乙酸的混合溶液仅仅蚀刻AL2膜以成为锥形。之后，使用PCVD法形成P-SiN膜，以具有0.3μm的厚度，并图案化。由此形成保护膜1008。之后，在保护膜1008上形成抗气蚀膜1009。抗气蚀膜1009由用溅射法成膜的Ta膜形成，以具有0.25μm的厚度。之后，部分除去抗气蚀膜1009和保护膜1008，并形成用于接合的垫片(未显示)。
图11A至11G说明用于制造根据比较例1的喷墨记录头的步骤。
图11A是图10中所示的喷墨记录头用基板。
在图11B中，在喷墨记录头用基板的表面上形成用于增强基板与将在后面描述的感光性涂布树脂层1113之间的粘合性的粘合性增强层1111。
使用HIMAL(由Hitachi Chemical Company,Ltd.制造)作为粘合性增强层1111。
随后，如在图11C中所示，使用含有PMIPK的正型抗蚀剂形成模具图案1112。
接着，施加液体流路结构体用材料以覆盖由正型抗蚀剂形成的模具图案1112，进行曝光和显影处理，并形成具有排出口的涂布树脂层1113。
随后，通过保护材料(未显示)如环化橡胶保护在上面形成喷嘴的硅基板侧的面，使得涂布树脂层1113不受到损坏。然后，通过从硅基板的第二面(背面)进行的晶体各向异性蚀刻形成共用供给口。使用强碱性蚀刻剂如TMAH形成共用供给口，其深度为构成喷墨记录头用基板的硅晶片厚度的70-90%。具体而言，用上述TMAH溶液在硅基板中形成共用供给口以成为在硅基板的625μm厚度中500μm深。
随后，使用喷涂机等在已经在硅基板的背面上形成的共用供给口(未显示)的壁表面上施涂正型光致抗蚀剂，以形成厚度为2-12μm的膜。之后，使用背面曝光装置：UX-4258SC(由USHIO INC.制造)将正型光致抗蚀剂曝光，形成曝光图案，随后使正型光致抗蚀剂进行显影处理，并因此在共用供给口的底面上形成用于形成独立供给口的图案化掩模。
随后，使用采用浸冷处理的硅干法蚀刻装置Pegasus(由Sumitomo Precision Products Co.,Ltd.制造)，同时使用上述光致抗蚀剂作为掩模，在预定形成独立供给口的区域1110中形成具有125μm厚度和40×80μm方形形状的开口尺寸的独立供给口。在上述硅的干法蚀刻步骤中，配置在预定形成独立供给口的上述区域上的层间绝缘膜(P-SiO膜)405用作蚀刻停止层。进一步，当通过浸冷处理干法蚀刻硅时，交替使用SF6-系气体和CF-系(C4F8)气体，并形成具有竖直形状的独立的供给口。
接着，以与实施例1中类似的方式对独立供给口的侧壁改性，然后使用氧化膜蚀刻剂通过各向同性蚀刻除去蚀刻停止层。
使用与在实施例1中相同的蚀刻剂作为蚀刻剂。然而，当除去由P-SiO膜形成的蚀刻停止层时，延长蚀刻时间以不留下除去残余物。然后，侧部蚀刻导致具有如在图11E中所示的进展。此外，这在一些情况下发生，即不仅层间绝缘膜1105而且在第二电配线层(AL2膜)1007上的由P-SiN膜形成的保护膜1008都被除去。这是因为没有形成侧部蚀刻阻止部，因此当除去蚀刻停止层时侧部蚀刻进行。进一步，作为一个因素，这也被包括以下：为了促进溶液渗入到微细的独立供给口的内部，将表面活性剂加入到普通的BHF溶液中而降低表面张力。具体而言，作为降低表面张力的结果，促进溶液也浸透入FOx膜1002与层间绝缘膜1005之间的界面和层间绝缘膜1005与抗气蚀膜1009之间的界面，以及侧部蚀刻快速进行是一个因素。当使用含有具有低粘度和低表面张力的表面活性剂的BHF溶液作为除去液体时，特别地，侧部蚀刻显著发生。此外，当该侧部蚀刻已经进行时，在一些情况下甚至第二电配线层(AL2膜)1007也被溶解。
接着，如图11F中所示，通过独立供给口从硅基板1101的背面，通过各向同性干法蚀刻方法用CF-系(CF4)气体和氧-系气体除去暴露于独立供给口的抗气蚀膜。此外，图11E中所示的层间绝缘膜1005中通过侧部蚀刻的进行形成的空腔仍然完好无损。
接着，如在图11G中所示，通过涂布树脂层1113用深UV光照射整个表面，然后溶出模具图案1112。之后，将涂布树脂层1113在200℃下加热1小时以进一步固化涂布树脂层。
之后，以类似于实施例1的方式，将制造的喷墨记录头安装在具有图12中所示形式的喷墨记录头单元，墨由此排出，并评价记录性能。其结果是，存在如下情况：墨浸透入上述由层间绝缘膜的侧部蚀刻的进行形成的空腔中，并最终引起电短路。
图15显示将在实施例1-5和比较例1中制造的各个喷墨记录头安装在具有图12中所示形式的喷墨记录头单元上、用具有下列组成的四种颜色的墨填充墨罐并且进行排出耐久性试验的结果。
四种颜色的墨的组成如下所述，其用于排出耐久性试验中。总量设定为100质量份。
染料 X质量份
硫二甘醇 15质量份
三甘醇 15质量份
黑色墨： 染料C.I.食品黑2 3.5质量份
黄色墨： 染料C.I.直接黄86 2.0质量份
青色墨： 染料C.I.酸性蓝9 2.5质量份
品红色墨：染料C.I.酸性红289 3.0质量份
纯水 余量
如在图15中所示，甚至在向加热器施加1×109[总脉冲数]的驱动脉冲之后，在本发明的实施例1-4中制造的喷墨记录头也没有导致打印的图像的劣化、电短路等等。另一方面，在向加热器施加1×108[总脉冲数]的驱动脉冲之前，在比较例1中制造的喷墨记录头造成电短路和由于在排出口的附近形成的大的凹陷中累积的墨导致的打印的图像劣化。
在排出耐久性试验之后，观察实施例1-4中制造的喷墨记录头。其结果是没有观察到由于墨造成的腐蚀，因为上述独立供给口的内周部由热氧化膜、加热器材料膜和抗气蚀膜(Ta膜)形成。
用于根据本实施方案的制造液体排出头的方法可以高精度地控制在独立供给口的第一面侧中的开口尺寸。
尽管参考示例性实施方案对本发明进行了描述，但应当理解本发明不限于所公开的示例性实施方案。下述权利要求的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改造以及等同结构和功能。
Claims (11)
1.一种制造液体排出头的方法，所述液体排出头包括基板，所述基板具有在其第一面上的产生用于排出液体的能量的排出能量产生元件和从与所述第一面相对的第二面侧到达所述第一面的独立供给口，所述方法包括：
(1)在所述第一面上，在对应于形成所述独立供给口的区域的部分上形成蚀刻停止层的步骤；
(2)从所述第二面侧对所述基板进行干法蚀刻处理，直到被蚀刻的部分到达所述蚀刻停止层的步骤；和
(3)在进行所述干法蚀刻处理之后，通过各向同性蚀刻去除所述蚀刻停止层以形成所述独立供给口的步骤，其中
以在所述蚀刻停止层的侧面周围形成对所述各向同性蚀刻具有耐蚀刻性的侧部蚀刻阻止部的状态进行所述各向同性蚀刻。
2.根据权利要求1所述的制造液体排出头的方法，其中所述各向同性蚀刻是湿法蚀刻处理。
3.根据权利要求1所述的制造液体排出头的方法，其中所述独立供给口的第一面侧的开口尺寸由所述侧部蚀刻阻止部规定。
4.根据权利要求1所述的制造液体排出头的方法，其中所述侧部蚀刻阻止部包含含有Ta作为主要组分的金属或其它化合物。
5.根据权利要求1所述的制造液体排出头的方法，其中所述步骤(2)是通过进行所述干法蚀刻处理，在通过从所述第二面进行的蚀刻形成的共用供给口的底部中形成多个用作所述独立供给口的开口的步骤。
6.根据权利要求1所述的制造液体排出头的方法，其中所述干法蚀刻处理是反应性离子蚀刻。
7.根据权利要求1所述的制造液体排出头的方法，其中所述蚀刻停止层通过用等离子体CVD法将氧化硅膜配置在所述基板上并使所述氧化硅膜图案化而形成。
8.根据权利要求7所述的制造液体排出头的方法，其中
用含有氟系化合物的蚀刻气体进行所述干法蚀刻处理，并且
用酸性水溶液作为蚀刻溶液进行所述各向同性蚀刻，所述酸性水溶液的粘度为1.2-2.5cps并且所述酸性水溶液的表面张力为30.0-40.0dyne/cm，并且所述酸性水溶液含有浓度为1.0-10.0质量%的氢氟酸和浓度为10.0-30.0质量%的氟化铵。
9.一种液体排出头，其包括：
基板，所述基板具有在其第一面上的产生用于排出液体的能量的排出能量产生元件和从与所述第一面相对的第二面侧到达所述第一面的独立供给口，和
树脂基板，所述树脂基板构成排出所述液体的排出口和与所述排出口和独立供给口相连通的液体流路，并且所述树脂基板设置在所述基板的第一面上，其中
所述独立供给口在所述第一面侧上具有包括由金属保护膜形成的上端部的内壁。
10.根据权利要求9所述的液体排出头，其中所述金属保护膜含有Ta作为主要组分。
11.根据权利要求9所述的液体排出头，其中所述金属保护膜由与构成所述排出能量产生元件的发热电阻器或者与在所述排出能量产生元件上形成的抗气蚀膜的材料相同的材料形成。
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