JP2002294455A - 真空処理方法 - Google Patents

真空処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリントヘッドの製造に適す
る真空処理方法を提供する。 【解決手段】 構成部材支持体を収容する真空チェンバ
ー中で、第一の表面及び第一の表面と反対側の第二の表
面をもつ構成部材を、該構成部材の第一の表面が構成部
材支持体と接するように配置し、該構成部材の第二の表
面を保護するように流体不透過性膜を構成部材支持体に
付着させて該構成部材を支持し、そして該構成部材の第
一の表面を真空処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理方法に関
し特に不動態皮膜の化学的蒸着による流路のあるインク
ジェットプリントヘッド構成部材の流路壁の選択的不動
態化における構成部材の表面の真空処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空における化学的蒸着による不動態層
（例えば窒化珪素）の蒸着によって表面を保護すること
は、例えばＪ．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６
６、Ｎｏ．６、２４７５−２４８０ページによって、当
業者に周知である。その技術は、半導体装置の製造に広
く使用され、それが必要とされる領域への皮膜の制限
は、写真平板のマスキングの使用により達成される。図
１に示されるように、マスキング材料１の層は、基材２
の上の選択された位置に残り、以前の段階で紫外線照射
に曝されていなかった領域（３により示される）の溶解
を伴う。全基材は、次に４と指示される不動態皮膜に曝
される。図２は、被覆工程を伴う基材２を示し、不動態
層５は領域３上に被着され、一方マスキング材料上に被
着した任意の不動態層は、マスキング材料それ自体の除
去により取り去られる。前記のマスキング工程は、当業
者に周知であり、そして平面上の珪素ウエハー上の装置
の製造に良く使用される。
【０００３】流路のあるインクジェットプリントヘッド
の不動態化は、一般的に、ヨーロッパ特許Ａ第０３６４
１３６号に論じられており、それは本明細書に参考とし
て引用される。図３は、流路の縦軸に垂直にとられたこ
の文書に開示された種類のプリントヘッドを通る断面で
あり、これらの装置は、矢印１５により示されるその厚
さの方向に向かいさらに好適には鉛ジルコニウムチタネ
ート（ＰＺＴ）であるピエゾ電気物質のシート１４中に
形成される流路１２の列からなる。各流路は、側壁１
６、底表面１８及び頂部シート２０により画成され、各
側壁の表面上に電極３４を形成する。
【０００４】本明細書に参考として引用されるヨーロッ
パ特許Ａ第０２７７７０３号にも記載されているよう
に、側壁１６の相対する表面上に形成される電極３４間
の電場の適用は、側壁のピエゾ電気物質をして剪断モー
ドで偏向させ、それにより流路と結合したノズルからイ
ンクの小滴の放出を生じさせる。
【０００５】流路の縦軸に沿ってとられた断面図である
図４に示されるように、このノズル２４は、各流路１２
の前端に位置し、後者は次に接続トラックを形成するた
めにベース及び壁が十分にメッキされる、深さがより浅
い後尾の部分３６からなる。流路の電極の前部は、前記
の作動電場を適用するが、一方電極の後尾の接続トラッ
ク部分は、例えばワイヤ結合により、作動電圧供給手段
（図示せず）に接続される。ニッケル、ニクロム（ニッ
ケル及びクロムの合金）及びアルミニウムは、それらの
高い伝導性及びワイヤ結合への適合性により、電極材料
として特に好適であることが示されている。
【０００６】このプリントヘッドの流路壁上の電極の次
の不導態化は、プリントヘッドの操作中の流路に含まれ
るインクによる攻撃から電極を保護するのに必要であ
る。アルミニウムは、もし電極がインクと直接接触する
ならば起こるであろう電解及び気泡形成又は腐食を阻止
するための不動態化を特に要する。保護は、インクが水
性又はさもなければ電気伝導性である場合に特に望まし
い。
【０００７】不動態層の組成は、電子及び／又はイオン
及び／又はインクバリヤとして働くように選ばれ、そし
て好ましくは一つの流路の側壁を下降し、流路のベース
を越え、他の流路の側壁を上り、さらにその壁の頂部を
越えて隣接の流路に入り、それによりインクがさもなけ
ればしみ出るすべての端のない連続的な保護層を生成す
る。図２（ａ）及び（ｂ）に示される「深い」流路、即
ち少なくとも３：１の縦横（高さ／幅）比を有する流路
の不動態化に特に好適である化学的蒸着工程は、本明細
書において参考として引用されるＷＯ９５／０７８２０
号に開示されている。
【０００８】プリントヘッドの後尾の部分３８の接続ト
ラックが、トラックから駆動回路への接続（一般にワイ
ヤ結合）ができるために、不動態化がないようにしなけ
ればならないことは、理解されるだろう。しかし、前記
の写真平板マスキング技術は、化学的蒸着により不動態
層を被着することが、特に各流路（概して６０−９０μ
ｍの幅及び２０−２５μｍの深さを有する）の後尾の部
分の壁及び底表面上のマスキング材料の適用及び除去が
複雑であり困難であることが分かっている状況で使用す
ることが難しいことが証明されているとき、従来使用さ
れてきた。ＰＣＴ／ＧＢ９７／０１０８３号に開示され
るプリントヘッドの構成に提案されているように、後尾
の部分３８ばかりでなく流路の深い前部の部分３６（典
型的には６０−９０μｍの幅、典型的には３００−４０
０μｍの深さ）の部分もマスクすることが望ましいと
き、これらの問題がさらに難しくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、従来の技術の不利を有することなく、しかもインク
ジェットプリントヘッド流路の不動態化皮膜の正確な構
成を保証する深い流路インクジェットプリントヘッド流
路の壁の選択的不動態化に適する真空処理方法に関す
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、構成部材支持
体を収容する真空チェンバー中で、第一の表面及び第一
の表面と反対側の第二の表面をもつ構成部材を、該構成
部材の第一の表面が構成部材支持体と接するように配置
する工程、該構成部材の第二の表面を保護するように流
体不透過性膜を構成部材支持体に付着させて該構成部材
を支持する工程、及び該構成部材の第一の表面を真空処
理する工程をもつことを特徴とする真空処理方法に関す
る。
【００１１】本発明は、流体不透過性膜が真空チェンバ
ーの構成部材の第一の表面と相対する構成部材の第二の
表面を加熱／冷却流体から分離し、熱伝達が膜をはさん
で構成部材と流体との間で生ずる、構成部材支持体を収
容する真空チェンバーの構成部材の第一の表面を真空処
理する方法において、方法が構成部材の第一の表面が支
持体と隣接するように構成部材を支持体中に置く工程、
支持体中に構成部材を保持するように膜を支持体に結合
する工程、及び支持体に位置した構成部材の第一の表面
を真空処理する工程からなる方法からなる。
【００１２】処理されるべき構成部材の側面に隣接しそ
して支持体中に構成部材を保持するために膜が付着して
いる支持体の構成は、構成部材が多孔性であるか又は多
孔性になる（例えばクラッキング）場合に、流体が真空
チェンバー中に全くもれない（それは処理に必要な真空
を損なう）ことを確実にしつつ、流体により構成部材の
未処理の側面を冷却（又は加熱すら）する。さらに、膜
によって支持体中に構成部材を保持することにより、構
成部材単独又は支持体中に緩く置かれている構成部材よ
りさらに容易に取り扱うことのできるアセンブリが生成
する。上記の構成は、構成部材がウエハーの一部を形成
するとき特に有利である。これらのウエハー、とりわけ
ピエゾ電気活性材料特に鉛ジルコニウムチタネート（Ｐ
ＺＴ）のウエハーを取り扱うのが難しい。
【００１３】
【発明の実施の形態】図５〜７は本発明を説明するため
に本発明外の態様を示すものである。図５に関し、厚さ
の方向に分極された（ｐｏｌｅｄ）ＰＺＴのウエハー１
００が画かれている。ウエハーの上表面１８０は、なお
多数の個々のプリントヘッドを以下に論じられる段階で
流路についてウエハーをさいの目に切ることにより形成
するために、ＷＯ９５／１８７１７号（本明細書に参考
として引用される）に従って平行な流路の二三のセット
２１０、２２０により形成される。電極（図示せず）
は、上記したように流路の壁上に形成される。
【００１４】構成部材（ウエハー）１００は、当業者に
周知なように、銀付加シリコーンからなる熱伝導性パッ
ド１２０上に設けられ、そしてさらに二つの間に挟まれ
たヒートシンク化合物（図示せず）の薄い層により熱伝
導性（例えば炭素又は金属例えばアルミニウム）板１３
０上に設けられる。板１３０の大きさは、それが従来の
真空処理装置（環状の締着リング及びシーリング「Ｏ」
リングは、それぞれ１４０及び１５０と指示される）に
締着され、そして冷却流体（一般にチェンバー１６５に
含まれるヘリウム）が１６０で示されるように板の裏を
通るようなものである。
【００１５】マスク１７０は、ウエハーの上表面１８０
に隣接し、そしてマスクと板との間の正確な位置合わせ
従ってウエハー上に不動態層の正確な配置を確実に行う
手段により、板１３０に結合する。示されている例で
は、その手段は、板１３０から突き出しそしてマスク１
７０中のボア及びスロット（図示せず）により配置され
ている第一及び第二のだぼ１７５からなる。ボアの直径
は、対応するだぼのそれと一致してマスクと板との間の
正確な位置合わせを確実にし、一方第二のだぼが配置さ
れているスロットは不動態化工程中のマスクの熱膨張の
ためである。
【００１６】シリコーンパッド１２０は、ウエハーの下
表面１９０をたわみやすく支持し、ウエハーの厚さの変
化を相殺し、そして不均一な締着力によるウエハーの歪
みを避ける。マスクは、例えば炭素、ステンレス鋼及び
アルミニウムを含む任意の真空と適合可能な熱伝導性物
質から作ることができる。図４ａの例のマスクは、それ
がウエハーをカバーするとき、厚さ約２ｍｍのアルミニ
ウムからなる。
【００１７】図６では、参照番号２５０は、板１３０上
に設けられた基準構成（示されている例では金属ダウエ
ル）を示し、それによりウエハーは整合する。前記のＷ
Ｏ９５／１８７１７号に説明されているように、ウエハ
ー上のこれらの基準構成及び対応する位置ぎめ（図示せ
ず）は、ウエハーに流路を切り込むためのそれ以前の製
造工程で使用され、そしてウエハーに形成されら流路を
次の製造工程で正しく位置させる。図６に示された２個
の基準ダウエル２５０は、ウエハーの２個の対応する位
置ぎめと位置合わせし、それにより構成部材を二つの相
互に垂直な方向に支持体（従ってマスク）に関して正確
に位置させることを理解するだろう。
【００１８】図６では、例えば、流路２１０、２２０の
二つのセットは、ウエハーに形成されている。次の製造
工程で、これらの流路のセットは、それぞれ線２１１及
び２２１に沿って切断されて、それぞれが図６に示され
ている種類のプリントヘッドの４個の列を形成するだろ
う。プリントヘッドのそれぞれの列が、電極メッキへの
電気的接続を行うように不動態化されていないその後尾
の部分４２を有するために、その端２３０のみならず中
間２４０でもウエハーを正確にマスクする必要がある。
【００１９】流路に対するマスクの正確な位置ぎめが、
一方ではマスク１７０と板１３０との間の位置合わせ手
段２５０により助けられ、そして他方では板１３０と流
路により形成されるウエハー１３０との間の位置合わせ
手段２５０により助けられることは理解されるだろう。
【００２０】図７は、図５でＡで示されるマスクと流路
との詳細を示し、既に述べたように、深い流路インクジ
ェットプリントヘッドの流路の壁の不動態化は、好まし
くはＷＯ９５／０７８２０号に記述された方法を使用し
て行われ、その特徴は、その源からウエハーの表面への
不動態分子の路は線状ではなく複数の分散したものを含
むことである。
【００２１】この結果、マスクの端は、２０３で示され
る基体に対して直角ではない角度で接近する分子の路を
妨げるように、１７１で示されるように有利には角度が
つけられる（典型的には６０°）。２０５で示されるマ
スクの下を進む不動態化剤（相対する路２０４上にある
であろう）の量を最低にするために、マスク開口チェン
バー１７１の尖端がウエハーの表面に近い又はそれと接
触して位置することが、また有利である。この後者の問
題は、もし必要ならば、典型的には流路の深さに等しい
量で、不動態層が終わるようにデザインされた流路の点
２０２を越えて尖端１７３を延在させることによって、
さらに相殺できる。
【００２２】上記に加えて又はその代わりに、流路壁の
部分は、前記のＰＣＴ／ＧＢ９７／０１０８３号に従っ
て電極の適用前に選択的に不動態化できる。図８に画か
れているように、このプリントヘッドは、一つの側面で
インク供給窓２７に開かれている（そしてそれゆえ流路
の「活性」長さＬの一部ではない）深い流路の部分
（Ｎ）を有し、それは、流路の側壁のピエゾ電気物質の
それより低い比誘電率を有する不動態化物質の層４０が
電極３４と流路壁１６のピエゾ電気物質との間にはさま
れている点で、図４の従来の構造とは異なる。
【００２３】図９は流路壁部分の断面図であるが、二つ
の不動態層（静電容量Ｃ２）間に直列ではさまれたピエ
ゾ電気物質（静電容量Ｃ１）の得られる合計の静電容量
は、一次近似で合計の静電容量は１／Ｃ合計＝１／Ｃ２
＋２／Ｃ１により与えられるため、壁単独のピエゾ電気
物質のそれより小さいだろう。その結果、プリントヘッ
ドの合計の容量性負荷は低下する。
【００２４】図８から分かるように、この技術は、ま
た、流出領域Ｒにおけると同様に、接続トラックの領域
Ｃに適用できる。有効であるために、予備不動態層４０
は電極及びインク入口に関して流路に正確に配置されね
ばならないことは理解されるだろう。
【００２５】図１０は、本発明の態様を示すものであ
り、それは同じ参照番号を有する図５〜７に関して既に
論じられた特徴を有する。その上表面１８０中の流路２
１０、２２０のセットにより形成されたウエハー（構成
部材）１００は、マスキング端２３０の少なくとも或る
ものにおいて、構造物３００に隣接するその上表面１８
０を有するマスク／支持体が一体化した構造物内のポケ
ット３１０に存在する。気体不透過性膜３２０は、ウエ
ハー１００及び構造物３００の後部に延在し、それによ
りポケット３１０にウエハーを保持し、次に構造物の端
に延在して従来の真空処理装置（環状締着リング１４０
からなる）の「Ｏ」リング１５０によりシールし、それ
により冷却気体から全支持体を隔離する。
【００２６】次に、従来のやり方で締着した支持体の下
にチェンバー１６５中の冷却（又は加熱）気体１６０を
循環することができ、図８、９の装置のヒートシンク化
合物、シリコーンパッド及びアルミニウム板によって可
能なのよりウエハー１００と冷却気体１６０との間の顕
著に大きな熱伝達が、膜３２０を経て可能である。
【００２７】本発明は、前記のＷＯ９５／０７８２０号
に従って無機不動態層によりピエゾ電気物質中に形成さ
れる流路の壁を被覆するのに特に適している。この方法
は、物質の３０％以下の減極が生じしかも２００℃以下
で流路を有するウエハーのバルク温度を維持し、そして
不動態化される流路のある壁の表面を被覆物質の均一な
蒸気に曝すことを含み、蒸気は、その源から流路のある
構成部材の表面への移動中多くの分散を行う。
【００２８】本発明の装置は、被着が生ずるウエハーの
表面を遙かに低い温度（典型的には１４０℃よりむしろ
４０℃）に保持し、次により高い温度ではポールされな
い（ｄｅｐｏｌｅｄ）ピエゾ電気物質のさらに活性な種
類特にＰＺＴの種類の使用が可能になる。別に、装置
は、存在する温度のレベルを、より高温度の不動態化技
術、例えばより高いマイクロ波電力又はウエハーのＲＦ
バイアスの使用により維持させる。
【００２９】さらに、この装置は、マスクによる被着を
さえぎる部分と被着に完全に曝される部分との間のウエ
ハーの温度の変化を低下させるのを助け、冷却なしに、
６０℃のオーダーの温度差は、３０秒の程度でウエハー
の隣接する部分間に形成され、生ずる膨張差は、ウエハ
ーのクラッキングを導く。
【００３０】膜３２０は、また、ウエハーのクラッキン
グ又はウエハー物質が気体浸透性である場合には、冷却
気体が処理チェンバー中に逃れないことを確実にする。
有利には、膜は、一体化構造物３００の後部に離脱可能
に結合し、それによりたとえ一体化構造物が真空処理装
置から取り出されるときでも一体化構造物中のウエハー
を維持する。これは、特に脆いウエハーの取り扱いを助
け、そして不動態化又は化学的蒸着ばかりでなくすべて
の真空処理に適用可能な装置である。ポリマー例えばポ
リ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミドから製造され
そして５０−１００μｍの厚さを有する膜は、特に、十
分な強さ及び有利な熱伝達の特徴を有することが証明さ
れている。
【００３１】膜３２０の代わりとして、真空に適合しし
かも気体不透過性の物質例えばポリイミドから製造され
る自己接着性テープを使用して、ウエハー１００の周辺
とポケット３１０の端との間の隙間をシールする（図１
０において点線４００により示される）。この装置は、
膜より熱伝達に対するやや低い抵抗をもたらし、そして
冷却気体の流れからウエハーの下表面を絶縁するように
さもなければ働く空気のポケットを捕捉することがなさ
そうであり、ホットスポットを生じさせる。テープは、
また、とくにクラッキングをうけやすい領域でウエハー
の下表面上に置くことができる。
【００３２】図５〜７に示した態様におけるように、一
つの側面上のウエハー１００の接合は、不均一なウエハ
ーの厚さに起因する不均一な締着力による、ウエハーの
歪みを避ける。図１０のマスク１７０の中心の部分２４
０は、また冷却流体１６０により下表面１９０に働く圧
力に対してウエハー１００の中心で或る程度の支持をも
たらす。
【００３３】図１０によるマスク及び支持体の一体化し
た構造物は、さらに、マスクの表面から支持体のベース
へそして冷却気体への熱伝達を助ける。前の態様と同様
に、基準点は、それに対してウエハーが配置される構造
物（示されている例ではこれらはポケット３１０の端に
設けられているだぼである）に設けられ、それによりウ
エハーと重なるマスクとの間の正確な配置を確実にす
る。
【００３４】本発明は、例によってのみ記述されてきて
おり、そして広範囲の変化が本発明の範囲を離れること
なくなされることを理解すべきである。流路電極の高さ
は、例えば、最低の操作電圧よりむしろ最低の電力消費
（静電容量及び操作電圧の平方の積にほぼ比例する）に
最適にされる。これは、前記のヨーロッパ特許Ａ第０３
６４１３６号に関する半分より、流路壁を三分の一下方
に延在する電極をもたらす。
【００３５】頂部が開いた流路を閉じるトップシート
は、概して、熱の整合を確実にするように流路が形成さ
れるシートのそれに類似のピエゾ電気物質から製造され
るだろう。ヨーロッパ特許Ａ第０３６４１３６号は、シ
ートが漂遊電場による歪みを避けるためにポールされな
いことを示唆しているが、ポールされた物質の使用は、
実際のプリントヘッドの性能に顕著な作用を有すること
が見いだされておらず、そして単一のタイプの（ポール
された）ピエゾ電気物質へのインベントリーを低下させ
る利点を有する。
【００３６】トップシートの組立後、個々の流路は、壁
のそれぞれの側面上に位置する二つの電極間の静電容量
を測定することによりテストできる。別に、壁の共鳴の
挙動は、ヨーロッパ特許Ａ第０３７６６０６号に従って
測定できる。両方の技術は、壁を隔てている二つの電極
の接続トラック上に接触し、測定を行い次に次の流路に
沿って割り出すプローブを有する装置により自動的に行
うことができる。
【００３７】流路ノズルが形成されるノズル板は、遊離
には、次のノズル形成法がうまく行かなかったときノズ
ル板を取り出すことができるように、ホットメルト接着
剤を使用して、ＷＯ９５／１１１３１号に従ってプリン
トヘッドに付着できる。好適な接着剤は、使用されるイ
ンクのタイプに依存し、そしてＰａｒａｇｏｎ ＨＭ２
４０／１２，ＨＭ２６０／１２及びＨＭ３１／１２；Ｂ
ｏｒｄｅｎ ＨＭ６１７；３Ｍ ３７４８Ｑ及び３７６
４Ｑ；Ｐｒｏｄａｇ ８７３、６９７、９８４及びＢｏ
ｓｔｉｋ ＨＭ５６４９を含むことができる。
【００３８】ノズル板は、また、厚さが流路の列の中心
で４０−５０μｍから流路の列の端で１−２０μｍに変
化するように、付着前に例えばアブレーションにより成
形できる。これは、より厚い接着剤の層を流路の列の端
で形成させ、ノズル板を特に流路の列の方向に、剪断及
びはがれ応力にさらに抵抗させる。ノズルの形成は、有
利には、ＷＯ９３／１５９１１号に記載された技術を使
用してノズル板の付着後に実施される。ＷＯ９６／０８
３７５号により、保護テープは、感圧接着剤例えばＤａ
ｔａｃ Ｐ７０８５、Ｓｗｉｆｔ Ｋ９２５０及びＤＰ
ＡＣ ４４２７を使用してノズル板の非湿潤被覆に適用
できる。
【００３９】本明細書（請求の範囲を含む）に開示され
た及び／又は図に示されたそれぞれの特徴は、他の開示
された及び／又は画かれた特徴とは無関係に本発明に含
まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の半導体装置の製造例を示す断面図。
【図２】従来技術の半導体装置の製造例を示す断面図。
【図３】従来技術のインクジェットプリントヘッドの製
造例を示す断面図。
【図４】従来技術のインクジェットプリントヘッドの製
造例を示す断面図。
【図５】本発明に近似する態様による装置の断面図。
【図６】図５に相当する平面図。
【図７】図５のＡにおける拡大図。
【図８】本発明により製造されたプリントヘッドの流路
に沿った断面図。
【図９】図８の線Ｃ−Ｃに沿ってとられたプリントヘッ
ドの流路壁の断面図。
【図１０】本発明の態様の断面図。
【符号の説明】
１００ 構成部材 １６０ 熱移動流体 ３００ 構造物 ３２０ 流体不透過性膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップス，クリストファー デビッド イギリス国ベドフォードシャー エスジー 19 ２ピージェイ サンディ ポットン ベーカー アベニュー 10 (72)発明者 リー，アンドリュー イギリス国ケンブリッジシャー シービー ４ ４ティエス コッテンハム ランプト ン ロード 80 (72)発明者 スピークマン，スチュアート イギリス国エセックス シーエム３ ３エ ルダブリュー チェルムスフォード リト ル ワルサム チャペル ドライブ ７ Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AG29 AG45 AP21 AP25 BA03 BA14 4K030 BA40 CA05 CA12 GA02 LA01 LA23

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 構成部材支持体を収容する真空チェンバ
    ー中で、第一の表面及び第一の表面と反対側の第二の表
    面をもつ構成部材を、該構成部材の第一の表面が構成部
    材支持体と接するように配置する工程、該構成部材の第
    二の表面を保護するように流体不透過性膜を構成部材支
    持体に付着させて該構成部材を支持する工程、及び該構
    成部材の第一の表面を真空処理する工程をもつことを特
    徴とする真空処理方法。
  2. 【請求項２】 構成部材がウエハーの形をとる請求項１
    の方法。
  3. 【請求項３】 複数の構成部材が、ウエハーに含まれ、
    そのそれぞれの表面が同時に真空処理される請求項２の
    方法。
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