CN105097447A - 基板加工方法和制造液体排出头用基板的方法 - Google Patents

基板加工方法和制造液体排出头用基板的方法 Download PDF

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Abstract

基板加工方法和制造液体排出头用基板的方法。该基板加工方法包括：在硅基板的第一表面形成第一孔，所述第一孔具有未贯通基板的深度；以及以使第二孔与第一孔连通的方式在第二表面形成第二孔，使得在基板中形成由第一孔和第二孔形成的通孔。形成第二孔的方法包括：在使第二孔与第一孔连通之后，通过干蚀刻在第一孔和第二孔之间形成比第一孔的开口宽的连通部。

Description

基板加工方法和制造液体排出头用基板的方法
技术领域
这里公开了用于在硅基板中形成通孔的基板加工方法。特别地，本公开涉及制造液体排出头用基板的方法，该方法包括在硅基板中形成液体供给口，该硅基板将用作排出液体的液体排出头的基板
背景技术
使用作为一种类型的干蚀刻的反应离子蚀刻(以下称作RIE)的方法是用于在硅基板中形成通孔的基板加工方法的已知示例。与湿蚀刻不同，RIE使用蚀刻气体，因而，RIE适于形成与硅基板的表面垂直的通孔。因此，在作为喷墨头的代表性示例的液体排出头的基板中形成作为液体供给口的与基板的表面垂直的通孔的情况下，可以使用RIE。美国专利No.7,837,887中公开的方法(参见图6至图7)是通过使用RIE在喷墨头用基板中形成液体供给口的方法的示例。
根据美国专利No.7,837,887，通过以下步骤1至8在喷墨头用基板中形成液体供给口。首先，制备具有两个相反表面(第一表面和第二表面)的硅基板(步骤1)。接下来，通过执行蚀刻操作在硅基板的第一表面形成多个第一孔(步骤2)。用光致抗蚀剂充填第一孔(步骤3)。然后，在第一表面形成包括液体排出口和液体流路的流路结构部(步骤4)。接着，以使第二孔到达第一孔中的光致抗蚀剂的方式通过执行蚀刻操作在硅基板的第二表面形成第二孔(步骤5)。此外，以经由第二孔去除第一孔中的光致抗蚀剂的一部分的方式在第二表面执行氧等离子体蚀刻，使得第一孔的侧壁的与第二孔连续的端部暴露出来(步骤6)。接下来，修正第一孔的侧壁的暴露出来的端部的形状(步骤7)。最后，去除充填第一孔的光致抗蚀剂(步骤8)，从而完成液体供给口。
在上述步骤2和步骤5中，通过执行被称为RIE的干蚀刻来在基板中形成孔。在干蚀刻中，向加工室引入反应气体并且将其转变成等离子体，通过使用已经转变成等离子体的反应气体对基板的待处理的一个表面进行蚀刻，使得在待处理的表面形成具有预定形状的孔。更具体地，将经由高频电源而彼此连接的上电极和下电极布置成在处理室内彼此面对，并且在通过例如静电卡盘将基板固定至下电极的状态下，从形成于上电极的微孔向下电极和上电极之间的空间供给反应气体。该反应气体在上电极和下电极之间转变成等离子体，并且已经转变成等离子体的该反应气体对基板进行蚀刻。
美国专利No.7,837,887公开了一种用于形成液体供给口的如下方法：在基板的第一表面形成均具有未贯通基板的深度的第一孔，然后，以与第一孔连通的方式在基板的位于第一表面所在侧的相反侧的第二表面形成第二孔。此外，关于第二孔的形成，美国专利No.7,837,887公开了：在以第二孔内部存在有第一孔的整体或部分开口端的方式形成第二孔的情况下，在第一孔的与第二孔连续的开口边缘部形成有未被蚀刻的部分，这会导致所谓冠(crown)的毛刺的形成。
现在将参照图6A至图6F来说明冠的产生机理。
图6A是示出基板11的第一表面11a的一部分的平面图，并且示出了第一孔16相对于第二孔17位置不同的两种情况[i]和[ii]。在情况[i]中，液体供给口具有如下形状：在该形状中，第一孔16的开口端的整体存在于第二孔17内。在情况[ii]中，液体供给口具有如下形状：在该形状中，第一孔16的开口端的一部分存在于第二孔17内。通过使用沿着图6A的线C-C’截取的截面图和沿着图6A的线D-D’截取的截面图以时间顺序为基础在图6B至图6F中示出在各情况[i]和[ii]下制造液体供给口的过程。特别地，图6B示出了使第一孔16刚好与第二孔17彼此连通之前的状态，图6C至图6E是图6B中的部分VICTOVIE(点划线线框的内部)的放大图。
在形成图6A示出的各情况[i]和[ii]的液体供给口的情况下，如图6B和图6C所示，存在如下情况：首先在基板11的第一表面11a形成第一孔16，然后，以形成第二孔17并且使第二孔17与第一孔16连通的方式沿箭头20的方向(以下有时称作蚀刻方向20)在基板11的第二表面11b上执行干蚀刻。在这种情况下，为了与基板11的第二表面11b垂直地形成第二孔17，使用所谓的博世工艺的蚀刻方法，在该蚀刻方法中，重复如下步骤：对基板进行蚀刻的步骤和保护通过该蚀刻所形成的孔的侧面的步骤。换言之，执行多次蚀刻，并且在每次蚀刻之前，执行通过使用涂布气体在孔16的内侧面和17的内侧面形成保护膜的过程。已知的是，在执行博世工艺的情况下，如图6C至图6E所示，孔16的侧壁16a的表面和孔17的侧壁17a的表面均被形成为具有凸起和凹陷的被称为圆齿形状的形状。注意，图6C至图6E中的粗线表示保护膜。
当如上所述通过使用博世工艺进行蚀刻来形成第二孔17时，对第二孔17的存在于蚀刻方向20上的底部17b的保护膜进行蚀刻，接着对底部17b进行蚀刻。在这种情况下，第二孔17的侧壁17a为在与蚀刻方向20垂直的方向上取向的表面并且被保护膜覆盖，使得侧壁17a将不大可能被蚀刻。结果，在保持第二孔17的开口尺寸的同时形成第二孔17。在第二孔17已经到达第一孔16之后，如图6D和图6E所示，为了确保孔16和17确实地彼此连通，执行一段时间的用于形成第二孔17的蚀刻操作。由于在执行蚀刻操作之前向第二孔17引入了涂布气体，所以保护膜不仅形成于第二孔17的侧壁17a，而且还形成于与第二孔17连通的第一孔16的侧壁16a。在这种情况下，当沿箭头20的方向执行蚀刻操作时，会对第二孔17的存在于蚀刻方向20上的底部17b上的保护膜进行蚀刻，接着，再对底部17b进行蚀刻。然而，仅对第一孔16的存在于与蚀刻方向20垂直的方向上的侧壁16a进行小程度的蚀刻。结果，会在第一孔16的侧壁16a的与第二孔17连续的边缘部形成未被蚀刻的部分，并且将会形成诸如图6E中示出的被称作冠21的毛刺。
注意，尽管在如上所述执行蚀刻操作之前对蚀刻孔的侧壁进行保护的博世工艺中会显著地形成该冠，但是该冠的形成不限于博世工艺。换言之，即使在执行蚀刻操作以便形成孔期间产生的副产物以用作保护膜的方式附着于孔的侧壁的情况下，也具有如上所述的在孔的侧壁被保护的情况下将会形成冠的可能性。
如上所述在液体供给口内形成所谓冠的毛刺的情况下，毛刺会导致如美国专利No.7,837,887所述的以下问题。也就是说，毛刺变成液体供给口内的液体流动的障碍物并且影响排出性能的可能性会增加。此外，如果毛刺脱落并且作为异物混入液体，则难以有效地保持由喷墨头打印的图像品质。
为了解决这些问题，在美国专利No.7,837,887中，已经提议执行上述步骤6和步骤7、即对液体供给口内形成的毛刺进行加工。
然而，在该提议中，当执行步骤6和步骤7时，需要用抗蚀剂等保护液体供给口的除了毛刺之外的内部，从而使整个过程变得复杂，这进而还会致使喷墨头的制造成本的增加。
发明内容
因此，本公开提供一种基板加工方法，该基板加工方法能够在抑制毛刺的形成的同时形成液体供给口，并且能够通过较简单的过程形成液体供给口。
本文公开的一个方面涉及基板加工方法。根据该方面的基板加工方法包括：准备具有第一表面和位于第一表面所在侧的相反侧的第二表面的硅基板，以使第一孔具有未贯通硅基板的深度的方式在第一表面形成第一孔，并且以与第一孔连通的方式在第二表面形成第二孔，从而在硅基板中形成由第一孔和第二孔形成的通孔。该基板加工方法涉及形成具有如下形状的通孔的方法：当在平面中观察第二表面时，第一孔的开口端的至少一部分存在于第二孔内。
在上述方面中，形成第二孔的过程包括通过执行干蚀刻在使所述第二孔与所述第一孔连通之后在所述第一孔和所述第二孔之间形成连通部，所述连通部比所述第一孔的开口宽。
根据该方法，通过执行干蚀刻在使所述第二孔与所述第一孔连通之后在所述第一孔和所述第二孔之间形成比所述第一孔的开口宽的连通部，削去第一孔的侧壁的与第二孔连续的边缘部，将不会形成所谓冠的毛刺。因而，将不会阻碍液体的流动，该毛刺将不会作为异物脱落。此外，由于在执行用于形成上述连通部的干蚀刻期间削去了第一孔的侧壁的供毛刺形成的边缘部，所以与现有技术相比，整个过程是简单的。
本文公开的另一方面是实施如下方法的方法：形成通孔，以形成待形成于液体排出头用基板的液体供给口。
通过参照附图对示例性实施方式的以下说明，本发明的其他特征将变得明显。
附图说明
图1A是示出液体排出头的立体图。图1B是示出图1A中的由双点划线围绕的部分IB的截面放大图。图1C是沿着图1A的线IC-IC截取的截面示意图。
图2A至图2E是示出用于消除冠的原理的图。
图3A至图3G是示出第一实施方式的过程示意图。
图4A至图4E是示出第二实施方式的过程示意图。
图5A至图5C是示出第三实施方式的过程示意图。
图6A至图6F是示出在形成液体供给口时冠的形成原理的图。
具体实施方式
以下将参照附图来说明本公开。图1A是示出根据本发明的液体排出头的构造示例的立体图。
参照图1A，液体排出头10包括基板11和孔板12。孔板12(也称作排出口形成构件)形成于基板11的第一表面11a并且由树脂、金属等制成。在孔板12中，列状地形成有均排出诸如墨等的液体的多个排出口13，并且形成有分别与该多个排出口13中对应的一个排出口13连通的多个流路14。例如，将硅基板用作基板11。
基板11中形成有共同地向多个流路14供给液体的液体供给口15。液体供给口15是由彼此连续的第二孔17和多个第一孔16形成的通孔。尽管稍后将说明形成液体供给口15的方法，但是通过沿朝向第二表面11b的方向在基板11的第一表面11a中形成第一槽来形成多个第一孔16，第二表面11b位于第一表面11a的相反侧。另一方面，通过沿朝向第一表面11a的方向在基板11的第二表面11b中形成第二槽来形成第二孔17。使第一槽的内部与第二槽的内部彼此连通，以便形成液体供给口15。多个第一孔16均延伸通过第二孔17的底部17a。此外，对于多个流路14中的每一个流路水平成列地配置一对第一孔16。
基板11的第一表面11a上布置有作为产生排出诸如墨等的液体用的能量的单元的电热转换器，该电热转换器响应通电而产生使液体发生膜沸腾的热能。作为电热转换器的上部的热产生部(以下称作加热器)18分别与多个流路14中对应的一个流路14面对并且使热能作用于液体。以面对排出口13的方式布置加热器18，并且通过热能使加热器18上的液体发泡，以便从排出口13中排出液体。可以用压电元件来代替电热转换器。
在图1A至图1C示出的液体排出头的构造中，各加热器18分别布置为与包括排出口13的多个流路14中的一个流路14对应，并且作为液体供给口15的一部分的各第一孔16分别与对应的流路14的左端部和右端部中的一者连接。各加热器18均定位在对应的流路14的左端部和右端部之间。在该构造中，当从排出口13中排出液体时，利用来自多个第一孔16中对应的两个第一孔的液体将流路14再填充。此外，在该构造中，流路14中的液体排出力不相互影响。
图1B是示出由图1A中的双点划线围绕的部分IB的截面放大图。图1C是沿着图1A的线IC-IC截取的截面示意图。如图1B和图1C所示，在液体供给口15中，削去了第一孔16的侧壁16a的与第二孔17连续的边缘部，并且在第一孔16和第二孔17之间形成有均比多个第一孔16中对应的一个第一孔16的开口宽的连通部(参见开口加宽部19)。换言之，第一孔16的侧壁16a的与第二孔17连续的边缘部不形成已经作为现有技术中的一个问题而进行说明的冠21(参见图6D至图6F)，代替冠21，形成有开口加宽部19。由于不存在诸如毛刺等对根据本发明的液体供给口15内的液体流动的阻碍，能够降低将会影响排出性能的可能性。此外，将不会发生如下问题：剥落的毛刺与液体混合并因此从排出口13中排出。当形成图6A中示出的液体供给口15时，在首先形成第二孔17的情况下，再通过执行蚀刻操作来形成第一孔16，并且使第二孔17与第一孔16彼此连通，将不形成上述冠21，其中液体供给口15具有如下形状：在该形状中，第一孔16的全部开口端均存在于第二孔17内。因此，本发明提供如下技术：该技术在需要执行诸如图6C至图6E中示出的将形成冠21的过程的情况下是有利的。
作为解决如上所述的形成冠21的情况的方法，图2A至图2C中示出了使用根据本发明的基板加工方法来制造液体供给口的过程。
在图2A示出的步骤中，通过沿箭头20的方向进行干蚀刻和在蚀刻孔的侧壁上形成保护膜的重复操作来执行用于形成第二孔17的蚀刻操作。然后，如图2B所示，第二孔17由于执行蚀刻操作而到达多个第一孔16中的一个。在第二孔17到达第一孔16之后，为了确保第一孔16与第二孔17彼此连通，执行一段时间的用于形成第二孔17的蚀刻操作。在执行蚀刻操作之前，向第二孔17引入涂布气体。在这种情况下，如图2C所示，由于第一孔16与第二孔17彼此连通，保护膜不仅形成于第二孔17的侧壁17a和底部17b，而且还形成于第一孔16的侧壁16a。在本发明中，如上所述当使第二孔17与第一孔16连通时，可以将执行用于形成第二孔17的蚀刻操作的条件(以下称作第二孔17用蚀刻条件)改变为如下蚀刻条件：在该蚀刻条件下，不仅位于第二孔17的底部17b的保护膜能够被去除，而且覆盖第一孔16的侧壁16a的端部的保护膜也能够被去除，该端部与底部17b连续。通过在被改变的蚀刻条件下沿箭头20的方向执行蚀刻操作，如图2D所示，去除覆盖第一孔16的侧壁16a的与第二孔17的底部17b连续的端部的保护膜。接着，当在图2D中示出的状态下对第二孔17的底部17b进行蚀刻时，如图2E所示，在第一孔16和第二孔17之间形成比第一孔16的开口宽的连通部(参见开口加宽部19)。注意，图2A至图2E中的粗线表示保护膜。
如上所述，在本发明中，当使第二孔17与第一孔16连通时，将第二孔17用蚀刻条件改变为还能够去除第一孔16的侧壁16a上的保护膜的蚀刻条件，以便通过蚀刻削去第一孔16的侧壁16a的与第二孔17连续的边缘部，并且在第一孔16的与第二孔17连通的部分能够形成开口加宽部19。换言之，能够消除图6E中示出的冠21。注意，本文中说明的术语“当使第二孔17与第一孔16连通时”指使第二孔17刚好与第一孔16连通之前的状态，或第二孔17已经与第一孔16连通之后的状态。
现在将分别说明在博世工艺(Boschprocess)的情况下将被如上所述地改变的具体蚀刻条件和在非博世工艺的情况下将被如上所述地改变的具体蚀刻条件。注意，“博世工艺”是通过重复如下步骤来执行蚀刻操作的方法：对基板进行蚀刻的步骤以及保护(涂布)由蚀刻所形成的孔的侧面的步骤。“非博世工艺”是执行如下步骤的方法：蚀刻步骤以及同时保护(涂布)蚀刻孔的侧面的步骤。
[博世工艺]
在博世工艺中，例如，可以将SF6气体用作蚀刻步骤中使用的气体，例如，可以将C4F8气体用作涂布气体。在本发明中，可以通过使用感应耦合等离子体(ICP)设备执行干蚀刻来形成孔，或者可以使用包括采用不同系统的等离子体源的干蚀刻设备。例如，可以使用电子回旋共振(ECR)设备或磁中性环路放电(NLD，neutralloopdischarge)等离子体设备。
当采用直到使第二孔17刚好与第一孔16连通之前为止的蚀刻条件时，在将气压控制在0.1Pa至50Pa的范围内、将气体流量控制在50sccm至1000sccm的范围内的同时执行蚀刻步骤和涂布步骤。此外，将执行蚀刻步骤的时长控制在5秒至20秒的范围内，将执行涂布步骤的时长控制在1秒至10秒的范围内。通过将这些条件控制在以上范围内能够高垂直性地执行蚀刻操作。尽管可以通过使用激光加工技术、各向异性湿法刻蚀技术(anisotropicwetetchingtechnique)和干蚀刻中的任意一者来形成第二孔17，但是从加工精度的观点出发，可以使用干蚀刻。注意，1sccm的气体流量为1.68875×10-3Pam3/s。
然后，当使第二孔17与第一孔16连通时，向蚀刻步骤中引入去除步骤(参见图2D)，该去除步骤不仅去除第二孔17的底部17b上的保护膜，而且还去除覆盖第一孔16的侧壁16a的与底部17b连续的端部的保护膜。具体参数的示例包括执行蚀刻操作的时长(蚀刻时间)的调整和平板功率(platenpower)的调整。例如，将蚀刻时间设定为比在执行上述高垂直性蚀刻的蚀刻条件下的蚀刻时间长10％，在该蚀刻时间内施加被设定在50W至200W的范围内的平板功率。通过施加该平板功率，可以将离子吸引至作为待被蚀刻的对象的基板11，因而能够有效地如上所述地去除覆盖第一孔16的侧壁16a的保护膜。结果，在第一孔16与第二孔17彼此连通的部分中形成第一孔16的开口被加宽了的形状(参见图1A至图1C和图2A至图2E中示出的开口加宽部19)。然而，在本发明中，不仅可以通过控制执行蚀刻步骤的时长和平板功率来执行期望的蚀刻操作，而且还可以通过控制气压、气体流量、线圈功率等来执行期望的蚀刻操作。此外，可以通过改变执行图2C中示出的涂布步骤的条件使第一孔16的侧壁16a和第二孔17的侧壁17a上的保护膜的厚度减小来形成开口加宽部19。注意，本文中使用的术语“平板功率”指在布置成在蚀刻处理室中彼此面对且经由高频电源彼此连接的上电极和下电极之间将施加的高频功率。
[非博世工艺]
现在将说明在非博世工艺的情况下在使第二孔17与第一孔16连通时将被改变的具体蚀刻条件。
在非博世工艺中，可以使用SF6气体和O2气体。在非博世工艺中，不交替地重复蚀刻操作和涂布操作，在使执行蚀刻操作期间产生的副产物附着至蚀刻孔的侧壁的情况下执行蚀刻操作。因而，尽管垂直性比使用博世工艺的蚀刻操作的垂直性低，但是非博世工艺能够确保大致垂直的蚀刻操作。可以通过将气压控制在0.1Pa至50Pa的范围内、将气体流量控制在50sccm至1000sccm的范围内来执行蚀刻操作。
然后，当使第二孔17刚好与第一孔16连通之前，将蚀刻条件改变为使朝向孔16的侧壁16a和孔17的侧壁17a的方向上的蚀刻力增大的条件。更具体地，将高达50Pa的气压改变为5Pa或更低的低真空，使得对蚀刻操作有利的气体以使朝向孔16的侧壁16a和孔17的侧壁17a的方向上的蚀刻力增大的方式扩散。结果，使作用于第一孔16的侧壁16a的蚀刻力和作用于第二孔17的侧壁17a的蚀刻力作用于第一孔16的侧壁16a的与第二孔17的底部17b连续的边缘部，从而能够抑制冠21的形成。然而，不仅可以通过改变气压来实施本发明，而且还可以通过改变气体流量、线圈功率、平板功率的条件来实施本发明。
在上述非博世工艺和博世工艺中，在形成第二孔17的过程中使第二孔17与第一孔16连通时改变蚀刻条件的原因在于，如果在蚀刻操作之初就将形成第二孔17的蚀刻条件设定为诸如形成开口加宽部19的蚀刻条件，则第二孔17的开口形状很可能将会变形。因而，期望的是，在形成第二孔17的过程中间将蚀刻条件改变为诸如形成开口加宽部19的条件。
[实施方式]
(第一实施方式)
以下将说明根据本发明的第一实施方式的制造液体排出头的方法。图3A至图3G示出了液体排出头的制造过程。
首先，如图3A所示，制备液体排出头10用基板11，基板11包括加热器18和形成于基板11的配线(未示出)，加热器18包括液体排出能量产生元件，配线用于驱动加热器18。基板11是由晶体取向为<100>的晶锭制成的单晶硅基板。在硅基板的一个表面(第一表面11a)形成加热器18和配线，然后，通过光刻处理使用作中间层22的HIMAL(由日立化工有限公司制造)图案化。中间层22布置在液体排出头10中的基板11和孔板12之间，以提高基板11和孔板12之间的接触度。
接下来，如图3B所示，使蚀刻掩模23在基板11的第一表面11a所在侧图案化，并且通过执行干蚀刻来形成第一孔16。通过使用酚醛基正型抗蚀剂将蚀刻掩模23形成为具有10μm的膜厚，并且通过光刻使蚀刻掩模23图案化。
尽管各第一孔16的深度均可以为不延伸通过基板11的深度，但是为了适应所设计的喷墨头的排出性能，以具有200μm的深度的方式形成各第一孔16。
如图3C所示，在第一表面11a所在侧形成蚀刻停止层24。形成蚀刻停止层24，以防止第一孔16的形状在后续过程中执行用于形成第二孔17的蚀刻操作时变形。此外，在该过程中，必须在已经形成第一孔16的状态下形成蚀刻停止层24。因此，在形成蚀刻停止层24时不能执行使用液体材料的旋膜沉积(spin-filmdeposition)。因此，将在半导体工艺中通常用作切割带或背面研磨带(backgrindingtape)的带用作制成蚀刻停止层24的材料。相对于第一孔16具有良好的遮蔽性能(tentingproperty)的、能够在干蚀刻操作中用作停止层并且在执行蚀刻之后能够被剥离的材料需要选定为带材料。在本实施方式中，使用ICROSTAPE(由三井化学有限公司制造)。
接下来，如图3D所示，使蚀刻掩模25在第二表面11b所在侧图案化，并且通过使用博世工艺将第二孔17形成为处于使第二孔17刚好与第一孔16连通之前的状态。这种情况下的蚀刻条件为：在蚀刻步骤中使用SF6气体，在涂布步骤中使用C4F8气体，气压为10Pa，气体流量为500sccm。将执行蚀刻步骤用的时长(蚀刻时间)设定为10秒，将执行涂布步骤用的时长(涂布时间)设定为5秒。为5秒的蚀刻时间施加100W的平板功率。
然后，通过在第二孔17与第一孔16连通时改变蚀刻条件来形成第二孔17，以便削去第一孔16的侧壁16a的与第二孔17连续的边缘部，并且在第一孔16和第二孔17之间形成均比对应的第一孔16的开口宽的上述连通部(参见开口加宽部19)(图3E)。关于这种情况下的蚀刻条件，不改变气体类型、气压、气体流量和涂布时间，而将执行蚀刻步骤用的时长设定为20秒，为该20秒中的10秒施加设定为150W的平板功率。因此，如上所述，在博世工艺中，增大了相对于通过涂布步骤所形成的保护膜的蚀刻量，结果，形成开口加宽部19。注意，可以根据液体排出口的设计尺寸在通过试验制作(experimentalproduction)、试验等选定蚀刻时间和蚀刻深度之间的相互关系之后再设定上述被改变前的蚀刻条件和上述被改变后的蚀刻条件。
接下来，如图3F所示，从基板11的第一表面11a剥离作为带的且已经形成于基板11的第一表面11a所述在侧的蚀刻停止带24，然后，分别从基板11的第一表面11a和第二表面11b剥离蚀刻掩模23和25。剥离被用作蚀刻停止层24的带的方法的示例包括通过UV照射剥离带的方法、通过加热剥离带的方法。在本实施方式中，在被加热到50℃时剥离待被剥离的对象。由于蚀刻掩模23和25均是由正型抗蚀剂形成的，所以通过使用常规的抗蚀剂剥离液(1112A；商品名，由罗门哈斯电子材料制造)来剥离蚀刻掩模23和25。通过上述方法来形成液体排出头10用基板11。
然后，如图3G所示，将形成有排出口13和流路14的孔板12布置在基板11的第一表面11a上，结果，得到液体排出头10。
作为在第一孔16与第二孔17彼此连通的基板11上形成孔板12的方法，在已经在支撑体上形成由感光性树脂形成的孔板12之后，使孔板12离开支撑体，并且使孔板12与基板11的第一表面11a接合。图中未示出该过程。
尽管支撑体的示例包括膜、玻璃和硅晶元，但是考虑到稍后将会剥离孔板12的事实，期望将膜用作支撑体。该膜的示例包括聚对苯二甲酸乙二酯(以下称作PET)膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜等。此外，为了利于基板的分离，可以执行离型处理。
作为形成孔板12的方法，使第一感光性树脂在支撑体上图形化为流路14的图案，然后，以覆盖第一感光性树脂的方式将第二感光性树脂形成为膜。接着，以到达第一感光性树脂的方式在第二感光性树脂中形成用作排出口13的孔。接着，经由该孔通过有机溶剂去除第一感光性树脂，以便形成流路14。
将旋涂法用作形成第一感光性树脂的方法。该方法的其它示例包括用于在支撑体上涂布第一感光性树脂的狭缝涂布法等方法和用于将第一感光性树脂转印至支撑体的层叠法、压制法等方法。以具有20μm的厚度的方式形成第一感光性树脂，将能够被有机溶剂溶解的环氧树脂用作第一感光性树脂的材料。可选地，可以使用诸如丙烯酸树脂或聚氨酯树脂等的树脂。
(第二实施方式)
现在将说明根据本发明的第二实施方式的制造液体排出头的方法。图4A是示出液体排出头用基板的平面图。图4B至图4E是沿着图4A的线F-F’截取的截面图[i]和沿着图4A的线G-G’截取的截面图[ii]，并且以时间顺序为基础示出了第二实施方式的制造液体排出头用基板的过程。
与第一实施方式的方法的区别在于：基板11的未布置加热器18的一个表面为第一表面11a，基板11的供加热器18布置的另一表面为第二表面11b，首先在第一表面11a执行用于形成第一孔16的蚀刻操作(图4C)，然后在第二表面11b执行用于形成第二孔17的蚀刻操作(图4D)。换言之，基板11的第一表面11a和第二表面11b分别与第一实施方式(图3A至图3G)的基板11的第二表面11b和第一表面11a对应。
在上述第一实施方式中，在已经使第二孔17与第一孔16连通之后，执行一段时间的用于形成第二孔17的蚀刻操作(参见图3E)。在这种情况下，对第二孔17进行蚀刻的大量的气体进入第一孔16，从而使第一孔16的精度恶化，使得形成第二孔17的精度将很可能会比形成第一孔16的精度高。
相反地，在第二实施方式中，由于在基板11的未布置加热器18的第一表面11a形成第一孔16，然后，在位于第一表面11a所在侧的相反侧的第二表面11b上执行用于形成第二孔17的蚀刻操作，所以第二实施方式具有如下优点：提高了第二孔17的与布置有加热器18的第二表面11b连续的开口的尺寸精确性。由于与孔板12的流路14直接连通的孔的形状会影响流阻和液体排出性能，因而，提高第二孔17的开口的尺寸精确性具有显著的优点。
注意，在第二实施方式的液体排出头中，如图4A和图4E所示，在具有大致矩形形状的基板11的第二表面11b形成具有大致矩形开口的第二孔17。在第二表面11b的第二孔17的开口边缘附近、在基板11的长度方向上配置有多个加热器18。以与第二孔17的端部连通的方式在基板11的第一表面11a沿基板11的长度方向形成两个第一孔16。第二孔17和两个第一孔16形成液体供给口15。孔板12接合到第二表面11b。在孔板12中，形成与第二孔17连通且供加热器18配置的多个流路14，并且形成与流路14连通且位于加热器18上方的排出口13。
在图4E中示出的液体供给口15的形状中，在如下两种情况下均会形成冠21：先执行用于在基板11的第一表面11a中形成孔的蚀刻操作的情况，以及先执行用于在基板11的第二表面11b中形成孔的蚀刻操作的情况。这是因为，在图4E中示出的液体供给口15的形状中，在先形成孔16和先形成孔17的两种情况下，当在平面中观察基板11时，彼此连通的两个孔16和17中的一者的开口端的一部分存在于孔16和17中的另一者内。
尽管在第二实施方式中，说明了能够得到上述优点的情况、即先在基板11的没有布置加热器18的第一表面11a上执行蚀刻操作的情况，但是还可以先形成图4E中示出的第二孔17，然后再形成第一孔16。
以下将具体说明根据第二实施方式的制造液体排出头的方法。
首先，如图4B所示，制备液体排出头10用基板11，基板11包括加热器18和形成于基板11的配线(未示出)，各加热器18均包括液体排出能量产生元件，配线用于驱动加热器18。基板11是由晶体取向为<100>的晶锭制成单晶硅基板。在硅基板的一个表面(第二表面11b)形成加热器18和配线，然后，通过光刻处理使用作中间层22的HIMAL(由日立化工有限公司制造)图案化。中间层22布置在液体排出头10的基板11和孔板12之间，以提高基板11和孔板12之间的接触度。
接下来，如图4C所示，使用于形成第一孔16的蚀刻掩模26在基板11的第一表面11a所在侧图案化，并且形成第一孔16。在这种情况下，如图4C的[ii]所示，蚀刻掩模26被形成为如下图案：在该图案中，第一孔16在基板11的长度方向上配置成两列，并且当在平面图中观察时，该基板具有矩形形状。与第一实施方式相同，将酚醛基正型抗蚀剂用作蚀刻掩模26的材料。
在已经去除蚀刻掩模26之后，如图4D所示，通过遮蔽已经形成有第一孔16的第一表面11a来形成用作蚀刻停止层的带27。接着，在已经形成有加热器18的第二表面11b所在侧形成蚀刻掩模28，并且形成第二孔17。在这种情况下，由于第一孔16的开口端的一部分存在于第二孔17内，为了避免该部分用作冠的状况，通过实施本发明来形成开口加宽部19。执行非博世工艺作为用于形成第二孔17的方法。使用SF6气体和O2气体，并且将各气体的压力和流量分别设定为10Pa和500sccm。在已经在上述蚀刻条件下形成第二孔17之后，在第二孔17刚好与第一孔16连通之前，在不改变其余蚀刻条件的情况下，将气压改变为1Pa，接着，执行蚀刻操作。结果，形成开口加宽部19。然后，从基板11去除带27和蚀刻掩模28，并且如图4E所示，在基板11的第二表面11b形成孔板12，从而得到液体排出头10。
(第三实施方式)
现在将说明根据本发明的第三实施方式的制造液体排出头的方法。图5A是示出液体排出头用基板的平面图。图5B是沿着图5A的线VB-VB截取的截面图，图5C是沿着图5A的线VC-VC截取的截面图。图5B和图5C以时间顺序为基础示出了第三实施方式的制造液体排出头用基板的过程。
与第一实施方式相同，在第三实施方式中，如图5B所示，基板11的供加热器18布置的一个表面为第一表面11a，并且首先在第一表面11a上执行用于形成第一孔16的蚀刻操作。然而，与第一实施方式和第二实施方式的区别在于，液体供给口15具有如下形状：在该形状中，并非整个而是部分第一孔16与第二孔17连通。
还在图5示出的液体供给口15的形状中，如图5C所示，能够以在第一孔16和第二孔17之间形成均比对应的第一孔16的开口宽的上述连通部(参见开口加宽部19)的方式，通过用于形成第二孔17的蚀刻步骤削去第一孔16的侧壁16a的与第二孔17连续的边缘部而得到本发明的有益效果。
在已经形成第一孔16之后，以在如下条件下形成开口加宽部19的方式执行用于形成第二孔17的蚀刻操作：在该条件中，均未改变第一实施方式中执行用于形成第二孔17的蚀刻操作的条件中的气体类型、气压、气体流量和蚀刻时间，在该条件中，用于执行涂布步骤的时长从5秒改变为2秒。归因于此，能够在减小上述博世工艺中的孔16和17的侧壁16a和17a上的保护膜的厚度之后，执行蚀刻操作，结果，如上所述形成第一孔16的开口的被加宽了的形状(开口加宽部19)。
注意，本发明的技术还用于如下情况：先形成图5A和图5C中示出的第二孔17，然后，再形成第一孔16。
虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种基板加工方法，其包括：
在硅基板的第一表面形成第一孔，使得所述第一孔具有未贯通所述硅基板的深度；以及
以使第二孔与所述第一孔连通的方式通过执行干蚀刻在第二表面形成所述第二孔，所述第二表面在所述第一表面的相反侧，如此在所述硅基板中形成由所述第一孔和所述第二孔形成的通孔，
其中，所述通孔具有如下形状：当在平面中观察所述第二表面时，所述第一孔的开口端的至少一部分存在于所述第二孔内，并且
所述第二孔的形成包括在通过所述干蚀刻使所述第二孔与所述第一孔连通之后在所述第一孔和所述第二孔之间形成连通部，所述连通部比所述第一孔的开口宽。
2.根据权利要求1所述的基板加工方法，其中，
在形成所述第二孔期间，通过在使所述第二孔与所述第一孔连通时改变初始蚀刻条件，在所述第一孔和所述第二孔之间形成比所述第一孔的开口宽的所述连通部。
3.根据权利要求1所述的基板加工方法，其中，
在形成所述第二孔期间，使用如下方法：在该方法中，交替重复形成孔的蚀刻步骤和形成保护膜的涂布步骤，所述保护膜形成于通过所述蚀刻步骤所形成的孔的侧壁，
通过在使所述第二孔与所述第一孔连通之后，继续执行所述涂布步骤和所述蚀刻步骤来在所述第一孔和所述第二孔之间形成比所述第一孔的开口宽的所述连通部，并且
将在使所述第二孔与所述第一孔连通之后所执行的所述蚀刻步骤的蚀刻条件从不能够去除保护膜的条件改变为能够去除所述保护膜的条件，所述保护膜为通过所述涂布步骤形成于所述第一孔的侧壁的保护膜。
4.根据权利要求3所述的基板加工方法，其中，
在使所述第二孔与所述第一孔连通之后执行的所述蚀刻步骤的蚀刻条件包括：比初始蚀刻条件下的蚀刻时间长10％的蚀刻时间，在该长10％的蚀刻时间期间施加被设定在50W至200W的范围内的平板功率。
5.根据权利要求1所述的基板加工方法，其中，
在形成所述第二孔期间，使用如下方法：在该方法中，同时执行用于形成孔的蚀刻操作和保护膜的形成，所述保护膜形成于通过所述蚀刻操作所形成的孔的侧壁，并且
当使所述第二孔与所述第一孔连通时，将蚀刻条件从初始蚀刻条件改变为如下条件：在该条件下，增强朝向所述第二孔的侧壁的方向上的蚀刻度。
6.根据权利要求5所述的基板加工方法，其中，
已经被改变的所述蚀刻条件包括5Pa或更小的气压。
7.一种制造液体排出头用基板的方法，其包括在硅基板中形成用作通孔的液体供给口，所述方法包括：
在所述硅基板的第一表面形成第一孔，使得所述第一孔具有未贯通所述硅基板的深度；以及
以使第二孔与所述第一孔连通的方式通过执行干蚀刻在第二表面形成所述第二孔，所述第二表面在所述第一表面的相反侧，从而在所述硅基板中形成由所述第一孔和所述第二孔形成的通孔，
其中，所述通孔具有如下形状：当在平面中观察所述第二表面时，所述第一孔的开口端的至少一部分存在于所述第二孔内，并且
所述第二孔的形成包括在通过所述干蚀刻使所述第二孔与所述第一孔连通之后在所述第一孔和所述第二孔之间形成连通部，所述连通部比所述第一孔的开口宽。
8.根据权利要求7所述的制造液体排出头用基板的方法，其中，
在形成所述第二孔期间，通过在使所述第二孔与所述第一孔连通时改变初始蚀刻条件，在所述第一孔和所述第二孔之间形成比所述第一孔的开口宽的所述连通部。
9.根据权利要求7所述的制造液体排出头用基板的方法，其中，
在形成所述第二孔期间，使用如下方法：在该方法中，交替重复形成孔的蚀刻步骤和形成保护膜的涂布步骤，所述保护膜形成于通过所述蚀刻步骤所形成的孔的侧壁，
通过在使所述第二孔与所述第一孔连通之后，继续执行所述涂布步骤和所述蚀刻步骤来在所述第一孔和所述第二孔之间形成比所述第一孔的开口宽的所述连通部，并且
将在使所述第二孔与所述第一孔连通之后所执行的所述蚀刻步骤的蚀刻条件从不能够去除保护膜的条件改变为能够去除所述保护膜的条件，所述保护膜为通过所述涂布步骤形成于所述第一孔的侧壁的保护膜。
10.根据权利要求9所述的制造液体排出头用基板的方法，其中，
在使所述第二孔与所述第一孔连通之后执行的所述蚀刻步骤的蚀刻条件包括：比初始蚀刻条件下的蚀刻时间长10％的蚀刻时间，在该长10％的蚀刻时间期间施加被设定在50W至200W的范围内的平板功率。
11.根据权利要求7所述的制造液体排出头用基板的方法，其中，
在形成所述第二孔期间，使用如下方法：在该方法中，同时执行用于形成孔的蚀刻操作和保护膜的形成，所述保护膜形成于通过所述蚀刻操作所形成的孔的侧壁，并且
当使所述第二孔与所述第一孔连通时，将蚀刻条件从初始蚀刻条件改变为如下条件：在该条件下，增强朝向所述第二孔的侧壁的方向上的蚀刻度。
12.根据权利要求11所述的制造液体排出头用基板的方法，其中，
已经被改变的所述蚀刻条件包括5Pa或更小的气压。
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