JP2006225745A - Structure of thin film element and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜が積層される薄膜機能素子、例えば各種のセンサー、サーマルヘッド、インクジェット記録ヘッド、半導体素子等の構成およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a configuration of a thin film functional element on which a film containing silicon or silicon nitride as a main component, for example, various sensors, a thermal head, an ink jet recording head, a semiconductor element, and the like, and a manufacturing method thereof.
シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜の上に他の材質の薄膜等を堆積し、それを気相でエッチングしようとする時、一般にはリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)やケミカル・ドライ・エッチングを用いて、エッチング時間を管理してエッチング膜厚を制御していた。 When a thin film of another material is deposited on a film containing silicon or silicon nitride as a main component and is to be etched in the gas phase, generally reactive ion etching (RIE) or chemical dry etching is used. Etching was used to control the etching time by controlling the etching time.
特開平5−129318には、バイポーラトランジスタの製造工程の中で、窒化膜のウエットエッチの際に、エッチングストップ層としてポリシリコン上に酸化膜を堆積する例が開示されている。特開平9−134956には、半導体基板の半導体基板の製造工程の中で、コンタクトホール上の反射防止膜のドライエッチの際に、シリコン酸化膜上にエッチングストップ層として窒化シリコン膜を堆積する例が開示されている。
従来のRIEやCDEにおいて反応時間の管理で、エッチング膜厚を制御しようとすると、オーバーエッチングによってその下にあるシリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜も削れてしまったり、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜の表面が荒れてしまうというような問題もあった。また、エッチングストップ層を厚くつけると、下層の膜の物性が影響を受けて素子特性が変化してしまうこともあった。 In conventional RIE or CDE, if the etching film thickness is controlled by controlling the reaction time, the underlying film of silicon or silicon nitride as a main component may be removed due to overetching, or silicon or silicon nitride is mainly used. There was also a problem that the surface of the film as a component was roughened. Further, when the etching stop layer is thickened, the device characteristics may be changed due to the influence of the physical properties of the underlying film.
ヒーターでインクを加熱するタイプのインクジェット記録ヘッドでは、アルカリ性のインクからヒーターを守るためにSiNを保護膜として用いているが、その上の耐キャビテーション膜のTaのCDEの際に、SiNにダメージが及ぶことがあった。しかし、SiNの代わりにSiONなどを用いると耐インク性が低下してしまうこともあった。また、SiN上に厚いエッチングストップ膜をつけると、ヒーターの熱がインクに伝わりにくくなり、応答周波数を低下させてしまう恐れもあった。 In an ink jet recording head that heats ink with a heater, SiN is used as a protective film in order to protect the heater from alkaline ink. However, when the CDE of Ta of the anti-cavitation film thereon is damaged, SiN is damaged. There was sometimes. However, when SiON or the like is used instead of SiN, the ink resistance may be lowered. In addition, if a thick etching stop film is formed on SiN, the heat of the heater becomes difficult to be transmitted to the ink, which may reduce the response frequency.
上記のような問題点は、本発明による構成材料の中に窒化シリコンを主成分とする膜が積層される薄膜機能素子であって、窒化シリコン膜の表面に窒化シリコン膜よりも薄い窒化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜が積層されていることを特徴とする薄膜機能素子で解決される。 The above-mentioned problem is a thin film functional element in which a film mainly composed of silicon nitride is laminated in a constituent material according to the present invention, and a silicon nitride oxide thinner than the silicon nitride film on the surface of the silicon nitride film This is solved by a thin film functional element characterized in that a film or a silicon oxide film is laminated.
また、インクジェット記録ヘッドのヒーター保護膜として、窒化シリコンを主成分とする膜を堆積し、その表面に窒化シリコン膜よりも薄い窒化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を積層し、更にその上に耐キャビテーション膜としてTaまたはTaを含む合金の膜が形成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドによって解決される。 In addition, as a heater protective film for an ink jet recording head, a film mainly composed of silicon nitride is deposited, and a silicon nitride oxide film or silicon oxide film thinner than the silicon nitride film is laminated on the surface, and cavitation resistance is further formed thereon. This is solved by an ink jet recording head characterized in that a film of Ta or an alloy containing Ta is formed as a film.
さらに、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜上に他の材質の薄膜が堆積されていて、フッ素ラジカルを主成分とするドライエッチング(ケミカル・ドライ・エッチング CDE)によりより他の材質の薄膜をパターニングする工程であって、シリコンまたは窒化シリコン膜の表面にシリコンまたは窒化シリコン膜よりも薄い窒化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を積層することによって、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜のオーバーエッチングを防止することを特徴とする薄膜機能素子の製造方法によって解決される。 Furthermore, a thin film made of another material is deposited on a film containing silicon or silicon nitride as a main component, and a thin film made of another material is formed by dry etching (chemical dry etching CDE) mainly containing fluorine radicals. Over-etching of a film containing silicon or silicon nitride as a main component by laminating a silicon nitride oxide film or silicon oxide film thinner than the silicon or silicon nitride film on the surface of the silicon or silicon nitride film in the patterning step This is solved by a method for manufacturing a thin film functional element, which is characterized by preventing the above.
(作用)
シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜は、RIEでもCDEでもエッチングされてしまう、そこで、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜の表面にCDEでエッチングされにくい窒化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を薄く堆積することによって、窒化シリコンを主成分とする膜の物性を維持したままで、エッチングプロセスの制御性を高め、膜へのダメージを減少させることが可能になる。
(Function)
A film containing silicon or silicon nitride as a main component is etched by either RIE or CDE. Therefore, a silicon nitride oxide film or silicon oxide film that is difficult to be etched by CDE is formed on the surface of a film containing silicon or silicon nitride as a main component. By thinly depositing, it becomes possible to improve the controllability of the etching process and reduce the damage to the film while maintaining the physical properties of the film mainly composed of silicon nitride.
以上述べたように本発明によれば、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜が積層される薄膜機能素子に、CDEのエッチングストップ層として窒化シリコン膜よりも薄い窒化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いることにより、その上層の機能膜のCDEプロセスで、シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする膜のオーバーエッチングが抑制され、素子歩留りと信頼性が向上する。 As described above, according to the present invention, a silicon nitride oxide film or a silicon oxide film thinner than a silicon nitride film as an etching stop layer of CDE is applied to a thin film functional element in which a film containing silicon or silicon nitride as a main component is laminated. By using this, over-etching of a film containing silicon or silicon nitride as a main component is suppressed in the CDE process of the upper functional film, and the device yield and reliability are improved.
(実験1)
以下に、本発明に係わる実験について述べる。
(Experiment 1)
Below, the experiment concerning this invention is described.
図1と図3は、本実験に用いたサンプルの構成を示したものである。図1はSi基板上101に、はプラズマCVDのSiN102膜3000Aの表面に、プラズマCVDのSiON膜(組成Si 34%、O 59%、N 3%)103を200A堆積し、その上にTaとレジストが載っている構成である。図3はプラズマCVDによるSiN膜102を3000A堆積しその上に、Ta103を3000A堆積し、さらにその上にレジストでパターン105を形成した。これらのTaをCDEでエッチングした。エッチング条件はCF4/O2/N2=300/150/50sccm、圧力55Pa、RF=0.8KWであった。
1 and 3 show the configuration of the sample used in this experiment. In FIG. 1, a 200 nm plasma CVD SiON film (composition Si 34%, O 59%, N 3%) 103 is deposited on a
図2と図4はエッチング後の断面を示したものである。図2では、Taの下層膜は50Aくらいしかエッチングされていないのに対して、図4では600Aくらいのオーバーエッチングが見られた。 2 and 4 show the cross section after etching. In FIG. 2, the Ta underlayer film is only etched by about 50 A, whereas in FIG. 4, overetching by about 600 A was observed.
(実験2)
以下に、本発明に係わる実験について述べる。
(Experiment 2)
Below, the experiment concerning this invention is described.
図5と図7は、本実験に用いたサンプルの構成を示したものである。図5はプラズマCVDのSiN膜202の3000Aの表面に、プラズマCVDのSiON膜(組成Si 35%、O 55%、N 8%)203を300A堆積し、Al205を2000A堆積しパターニングして、さらにその上にSiN204を4000A堆積し、最上部にレジストでパターン206を形成した。図7はプラズマCVDのSiN膜3000Aの表面に、その上に図5と同様にAl、SiNとレジストが載っている構成である。これらの上層のSiNをCDEでエッチングした。エッチング条件はCF4/O2/N2=300/250/50sccm、圧力60Pa、RF=0.8KWであった。
5 and 7 show the configuration of the sample used in this experiment. FIG. 5 shows that a plasma CVD SiON film (composition Si 35%, O 55%, N 8%) 203 is deposited on the surface of 3000A of the plasma
図6と図8は、エッチング後の断面を示したものである。図6では、Alの下層膜は100Aくらいしかエッチングされていないのに対して、図8では800Aくらいのオーバーエッチングが見られた。 6 and 8 show a cross section after etching. In FIG. 6, the Al underlayer film is only etched by about 100 A, whereas in FIG. 8, overetching by about 800 A was observed.
(実験3)
次に、SiON膜の組成を振って、CDEに対するエッチングレートを調べた。この時のCDE条件は、CF4/O2/N2=300/250/50sccm、圧力60Pa、RF=0.8KWとした。
(Experiment 3)
Next, the etching rate for CDE was examined by changing the composition of the SiON film. The CDE conditions at this time were CF 4 / O 2 / N 2 = 300/250/50 sccm, pressure 60 Pa, and RF = 0.8 KW.
表1は、Si、O、Nの組成比とエッチングレートの関係を示したものである。Oの濃度が40%以上の時、SiNとのエッチング選択比が大きくなっていることが判る。 Table 1 shows the relationship between the composition ratio of Si, O, and N and the etching rate. It can be seen that when the concentration of O is 40% or more, the etching selectivity with SiN is increased.
(実施態様例)
図1は本発明による実施態様例を示す薄膜機能素子のベース基板の模式図である。基板としてはガラス、セラミック、金属、Si、樹脂等が用いられる。
(Example embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of a base substrate of a thin film functional device showing an embodiment according to the present invention. Glass, ceramic, metal, Si, resin or the like is used as the substrate.
下層の膜101は、誘電率、耐圧等でSiまたはSiNが主成分であることが必要とされる層で、組成や膜厚に制限はない。上層の膜102は、SiON膜でOの濃度が一般には35%以上、好ましくは40%以上、最適には50%以上である。これが、CDEのストップ層として機能する。膜厚は、下層のSiまたはSiN膜の特性に影響を与えないようになるべく薄いほうが望ましい。
The
一方、CDEストップ層上には、被エッチング層の他の膜104が堆積される。これは、CDEでエッチングされる膜ならば、膜種に特に制限はない。膜厚が厚い場合には、基板面内の分布を考慮して、オーバーエッチングの時間を多めにとる必要があるので、CDEストップ層は相対的に厚く必要がある。
On the other hand, another
そこで、ある程度以上の厚さがないとCDEのストップ層としての効果がない。被エッチング層の膜厚にもよるが、上層のSiON層の厚さは、一般には2000〜3000Å、好ましくは1000〜2000Å以上、最適には100〜1000Åである。 Therefore, if the thickness is not more than a certain level, there is no effect as a CDE stop layer. Although depending on the thickness of the layer to be etched, the thickness of the upper SiON layer is generally 2000 to 3000 mm, preferably 1000 to 2000 mm or more, and optimally 100 to 1000 mm.
次に、本発明によるSiNとSiONの積層膜をインクジェット記録ノズルのプロセスに応用したプロセス例を図9〜28を使って順を追って説明する。 Next, a process example in which the laminated film of SiN and SiON according to the present invention is applied to the process of the ink jet recording nozzle will be described in order with reference to FIGS.
(1)基板面方位(110)のシリコン基板301に、例えば熱酸化やCVD法などで絶縁膜302を形成し、フォトリソ技術によって図9(平面図 図27)のようにインク供給口を設けるための所望のパターン303を形成する。
(1) An
(2)AlやCu等の抵抗が低く、TMAH(テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド)等の異方性エッチング用エッチャントに対するエッチング速度が大きな金属を堆積、パターニングして、下層配線304と犠牲層305を形成する。エッチング犠牲層は、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとSiウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。この時のパターンは基板に対して垂直にエッチング穴があくように、狭角が70.5度をなす平行四辺形とし、平行四辺形の長辺および短辺は(111)と等価の面に平行になるように配置する。
(2) A metal having a low resistance such as Al or Cu and a high etching rate for an etchant for anisotropic etching such as TMAH (tetra-methyl-ammonium hydride) is deposited and patterned to form a
(3)基板表面上にエッチングストップ層306として、プラズマCVD法によって、SiNまたはSiON膜を堆積する。エッチングストップ層は、膜応力を調整するために2種以上の膜を積層しても良い。
(3) An SiN or SiON film is deposited as an
積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、好ましくは2000Å〜1μm、さらに好ましくは3000〜9000Å、最適には4000〜8000Åである。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、好ましくは2×10exp−9dyne/cm2以下の引っ張り応力、より好ましくは1.8×10exp−9dyne/cm2以下の引っ張り応力、最適には1.5×10exp−9dyne/cm2以下の引っ張り応力である。 The total thickness of the laminated etching stop film is preferably 2000 to 1 μm, more preferably 3000 to 9000 mm, and most preferably 4000 to 8000 mm. The total stress of the laminated etching stop film is preferably 2 × 10 exp-9 dyne / cm 2 or less, more preferably 1.8 × 10 exp-9 dyne / cm 2 or less, optimally 1 . Tensile stress of 5 × 10 exp-9 dyne / cm 2 or less.
(4)プラズマCVD等を使って、SiNやSiON、SiO2等の膜を堆積して層間絶縁膜307とする。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール308を形成する。
(4) A film such as SiN, SiON, or SiO 2 is deposited by plasma CVD or the like to form an
(5)インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部309形成する。ヒーター材料としては、Ta、TaN、TaNSi等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極310としてAl、Mo、Ni,Cu等の金属膜を同様にして形成する。
(5) A
(6)ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマCVDでSiN膜311を堆積し保護膜とする。
(6) A
(7)さらに、CDEのストップ層312としてプラズマCVD法でSiONを堆積する。この時の組成は、Siが30〜40%、Oが40〜65%、Nが0〜20%である。この膜の膜厚は、一般には50〜2000Å、好ましくは100〜1000Å、最適には150〜500Åである。
(7) Further, SiON is deposited as a
(8)この上に、耐キャビテーション膜313としてスパッター法等でTaを堆積する。この膜の膜厚は、好ましくは1000〜5000Å、さらに好ましくは2000〜4000Å、最適には2500〜3500Åである。
(8) Ta is deposited thereon as a cavitation
(9)このTaにレジストでパターンを形成し、CDE法でエッチングする。エッチングには、CF4、C2F6、CHF3等のフロロカーボン系ガスやO2、N2を用いる。この時、上記CDEのストップ層312が機能して、下層のヒーター保護膜311がオーバーエッチングされるのを防止する。
(9) A pattern is formed on this Ta with a resist and etched by the CDE method. For the etching, a fluorocarbon-based gas such as CF 4 , C 2 F 6 , or CHF 3, or O 2 or N 2 is used. At this time, the
また、配線とヒーターの形成の順番等に特に制限がないのは言うまでもない。 Needless to say, there is no particular limitation on the order of forming the wiring and the heater.
(10)樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリエッチャントから保護するために、耐食性の高い樹脂膜314を形成する。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングする。
(10) A
(11)インク流路確保のために、強アルカリや有機溶剤等で溶解可能な樹脂でパターン315を形成する。このパターンは、印刷法や感光性樹脂によるパターニング等で形成する。
(11) In order to secure the ink flow path, the
(12)インク流路のパターンの上に、被覆樹脂層316を形成する。この被覆樹脂層は微細パターンを形成するので感光性レジストが望ましく、さらに流路を形成した樹脂層を除去する際のアルカリや溶剤等によって変形変質しない性質が必要である。
(12) A
(13)次に流路の被覆樹脂層316をパターニングして、ヒーター部309に対応したインク吐出口317と電極の外部接続部を形成する。この後、被覆樹脂層を光や熱等によって硬化する。
(13) Next, the
(14)この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜318を形成する。
(14) A
(15)裏面のSiNまたはSiO2などをフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分319を除去しウエハ面を露出させる。このパターンの形状は、犠牲層とは鏡像関係(平面図28)になるように形成する。裏面のエッチングマスク膜の製法は、プラズマCVDに限定されるものではなく、LPCVD法や常圧CVD、熱酸化法などでも良い。
(15) Using a photolithographic technique, the back surface of the ink supply
(16)次に裏面の平行四辺形の狭角の近傍部分(裏面の平面図28)に、エッチング先導孔320をあける。一般的には、レーザー加工などが用いられるが、放電加工、ブラスト等でも良い。
(16) Next, an
この先導孔は、エッチングストップ層に限りなく近くまであける。先導孔の深さは、一般には基板厚さの60%以上、好ましくは70%以上、最適には80%以上である。また、基板を貫通してはならない。この先導孔によって、平行四辺形の狭角から発生する斜めの(111)面が抑制される。 This lead hole can be as close as possible to the etching stop layer. The depth of the leading hole is generally 60% or more of the substrate thickness, preferably 70% or more, and optimally 80% or more. Also, it must not penetrate the substrate. By this leading hole, the oblique (111) plane generated from the narrow angle of the parallelogram is suppressed.
(17)この基板をアルカリ系エッチャント(KOH、TMAH、ヒドラジン等)に浸け、(111)面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が平行四辺形((100)基板の場合長方形)の貫通穴が形成される。 (17) When this substrate is immersed in an alkaline etchant (KOH, TMAH, hydrazine, etc.) and anisotropic etching is performed so that the (111) plane appears, the planar shape is a parallelogram (rectangular in the case of (100) substrate). A through hole is formed.
(18)エッチングストップ層306のSiN等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口する。最後にインク流路形成材315を除去し、インクの流路322を確保する。
(18) A film such as SiN of the
上記プロセスにおいて、基板の加工手順は特に限定されるものではなく、任意に選ぶことができる。 In the above process, the substrate processing procedure is not particularly limited, and can be arbitrarily selected.
図2は、本発明によるSiN膜の上にCDEストップ層を持った機能性素子の一部の断面構造を示したものである。 FIG. 2 shows a partial cross-sectional structure of a functional element having a CDE stop layer on a SiN film according to the present invention.
5インチSiウエハ101上に、LPCVD法によるSiN膜102が6000A堆積されており、その上にCDEストップ層として、プラズマCVD法によるSiON膜103を200A形成した。SiON膜の組成は、Siが38、Oが41%、Nが21%であった。
A 6000 A
その上に、プラズマCVDでSiN膜を4000Å堆積して、レジストでパターニング後にCDE法でエッチングして、SiN膜パターン106を残したものである。
Further, 4000 nm of SiN film is deposited by plasma CVD, patterned by resist, and then etched by CDE method to leave the
図29は、本発明によるpoly−Si膜の上にCDEストップ層を持った機能性素子の一部の断面構造を示したものである。 FIG. 29 shows a partial cross-sectional structure of a functional element having a CDE stop layer on a poly-Si film according to the present invention.
50mm□のアルミナ基板401上に、LPCVD法によるpoly−Si膜402が1μm堆積されており、その上にCDEストップ層として、プラズマCVD法によるSiON膜403を300A形成した。SiON膜の組成は、Siが34、Oが58%、Nが8%であった。
A poly-
その上に、プラズマCVDでSiN膜を5000Å堆積し、レジストでパターン形成後、CDE法でエッチングして、SiNパターン404を残したものである。
On top of this, a 5000-SiN film is deposited by plasma CVD, a pattern is formed by a resist, and etching is performed by a CDE method to leave a
図26は、本発明によるSiN膜の上にCDEストップ層を持った機能性素子の一例としてインクジェット記録ヘッドの断面構造を示したものである。 FIG. 26 shows a cross-sectional structure of an ink jet recording head as an example of a functional element having a CDE stop layer on a SiN film according to the present invention.
5インチSiウエハ上に、SiO2の蓄熱層302が7000Å、Al下層配線304が2000Å、層間絶縁膜としてプラズマCVD法によるSiON膜307が4000A堆積されており、TaNSiヒーター膜309が500Å、Al上層配線310が3000Å、ヒーター保護膜311としてプラズマCVDのSiN膜3000Å、その上にCDEストップ層312として、プラズマCVD法によるSiON膜が200A形成されている。SiON膜の組成は、Siが35%、Oが52%、Nが13%であった。さらに、Ta膜1000Åの耐キャビテーション膜313、密着向上樹脂膜314としてポリエーテルアミド系樹脂(HIMAL日立化成)を2μm、ノズル形成樹脂316として表2に示した感光性レジストを16μmを用いヒーター直上にノズル317を形成した。
On a 5-inch Si wafer, a SiO 2
本発明によるインクジェット記録ノズルの実施例のプロセスフローを図9〜28を使って順を追って説明する。 The process flow of the embodiment of the ink jet recording nozzle according to the present invention will be described step by step with reference to FIGS.
(1)330×150mm厚さ0.9mmで基板面方位(110)、短辺の方位が(211)、長辺の方位が(111)のシリコン基板301に、熱酸化法でSiO2 302を14000Å形成し、フォトリソ技術によって図9(平面図 図27)のようにインク供給口を設けるための所望のパターン303を形成した。
(1) A
(2)Al99.5Cu0.5を2000Å堆積、パターニングして、下層配線304と犠牲層305を形成した。エッチング犠牲層は、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとSiウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。この時のパターンは基板に対して垂直にエッチング穴があくように、狭角が70.5度をなす平行四辺形とし、平行四辺形の長辺および短辺は(111)と等価の面に平行になるように配置する。
(2) 2000Å Al99.5Cu0.5 was deposited and patterned to form a
犠牲層の長辺は3mm、幅は160μmとした。 The long side of the sacrificial layer was 3 mm, and the width was 160 μm.
(3)基板表面上にプラズマCVDでSiN膜を6000Å堆積、パターニングしてエッチングストップ層306とした。
(3) An
(4)プラズマCVDを使って、SiN膜を7000Å堆積して層間絶縁膜307とした。さらに、ドライエッチンッグを使って層間絶縁膜にコンタクトホール308を形成する。
(4) Using plasma CVD, an SiN film was deposited by 7000 mm to form an
(5)インク供給口に合わせてTaSiNを600Å堆積、パターニングしてインク吐出圧力発生用ヒーター部309形成した。さらに電力供給用の電極310としてAlCu膜を形成した。
(5) An ink discharge pressure generating
(6)次にヒーター保護膜311として、プラズマCVDのSINを3000Å堆積、パターニングした。
(6) Next, 3000 nm of plasma CVD SIN was deposited and patterned as the heater
(7)さらに、CDEのストップ層312としてプラズマCVD法でSiONを堆積する。この時の組成は、Siが35%、Oが55%、Nが8%とした。この膜の膜厚は、150Åとした。
(7) Further, SiON is deposited as a
(8)インクの発泡によるキャビテーションからヒーターを保護するため、Taを3000Å堆積パターニングして、耐キャビテーション膜313を形成した。
(8) In order to protect the heater from cavitation due to ink foaming, 3000 liters of Ta was deposited and patterned to form a cavitation-
(9)樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリエッチャントから保護するために、耐食性の高いポリエーテルアミド系樹脂膜(日立化成製 HIMAL)314を2μm塗布焼成して形成し、ヒーター部とインク供給口部をパターニングで露出させた。 (9) In order to increase the adhesion of the resin nozzle and to protect the back surface from the alkali etchant, a polyetheramide resin film (HIMAL manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 314 having a high corrosion resistance is formed by applying and firing 2 μm. The heater part and the ink supply port part were exposed by patterning.
(10)インク流路確保のために、強アルカリや有機溶剤等で溶解可能な樹脂ポリメチルイソプロペニルケトン(東京応化ODUR−1010)315をリソグラフィーを使ってパターンニングした。 (10) In order to secure the ink flow path, a resin polymethylisopropenyl ketone (Tokyo Ohka ODUR-1010) 315, which can be dissolved in a strong alkali or an organic solvent, was patterned using lithography.
(11)インク流路のパターンの上に、表2に示した感光性樹脂を使ってインク流路被覆樹脂層316を形成した。
(11) An ink flow path covering
(12)次に流路の被覆樹脂層をパターニングして、ヒーター部に対応したインク吐出口317と電極の外部接続部を形成する。この後、被覆樹脂層を熱によって硬化した。
(12) Next, the coating resin layer of the flow path is patterned to form the
(13)この基板のノズル形成面側を保護するため耐食性レジストで保護膜(OBC 東京応化)318を形成する。 (13) A protective film (OBC Tokyo Ohka) 318 is formed with a corrosion resistant resist to protect the nozzle forming surface side of the substrate.
(14)裏面の樹脂製保護膜と絶縁膜をフォトリソ技術を使ってインク供給口のパターン部分319を除去しウエハ面を露出させる。このパターンの形状は、図28のように犠牲層とは鏡像関係になるように形成する。
(14) The
(15)次に裏面の平行四辺形の狭角の近傍部分(裏面の平面図28)に、YAGレーザーを用いてエッチング先導孔320を開けた。
(15) Next, an
この先導孔は、エッチングストップ層に出来るだけ近くまであける。この先導孔によって、平行四辺形の狭角から発生する斜めの(111)面が抑制される。 This lead hole can be as close as possible to the etching stop layer. By this leading hole, the oblique (111) plane generated from the narrow angle of the parallelogram is suppressed.
(16)この基板をTMAH(テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド)に9時間浸け、(111)面が出るように異方性エッチングした。 (16) This substrate was immersed in TMAH (tetramethylammonium hydride) for 9 hours and anisotropically etched so that the (111) plane appeared.
平面形状が平行四辺形の貫通穴が形成される。 A through-hole having a parallelogram shape in plan view is formed.
(17)図24のようにエッチングストップ層306のSiN膜をCDE(ケミカルドライエッチ)で部分的に除去してインク供給口321を開口した。
(17) As shown in FIG. 24, the SiN film of the
(18)図25のように保護膜318を除去し、最後にインク流路形成材を除去し、インクの流路322を確保する。
(18) The
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数6KHzで500時間の印字テストを行ったが、270mm幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。 Using this ink jet recording head, a printing test was performed for 500 hours at an ejection frequency of 6 KHz. A high-quality printed matter free from printing blur, density unevenness, and non-ejection of ink was obtained over the entire 270 mm width.
(比較例1)
CDEストップ層312を形成せず、他は実施例4と同様の工程でインクジェット機録ヘッドを形成したところ、Ta膜のCDEの際にSiNの保護膜311の一部にオーバーエッチングが起こり、約20時間でインクを吐出できないノズルが発生した。
(Comparative Example 1)
When the inkjet recording head was formed in the same process as in Example 4 except that the
(比較例2)
CDEストップ層312をスパッターで成膜したSiC膜200Åとして、他は実施例4と同様の工程でインクジェット機録ヘッドを形成したところ、10時間インク吐出実験をしたところで、Ta膜と保護膜311/CDEストップ層312の間で、一部膜剥がれが発生し、インクを吐出できないノズルが発生した。
(Comparative Example 2)
An ink jet recording head was formed in the same process as in Example 4 except that the
(比較例3)
CDEストップ層312をスパッターで成膜したTiO膜300Åとして、他は実施例4と同様の工程でインクジェット機録ヘッドを形成したところ、3時間インク吐出実験をしたところで、Ta膜と保護膜311/CDEストップ層312の間で、一部膜剥がれが発生し、インクを吐出できないノズルが発生した。
(Comparative Example 3)
An ink jet recording head was formed in the same process as in Example 4 except that the
以下に、本発明の他の実施例を説明する。 In the following, another embodiment of the present invention will be described.
CDEストップ層312を、プラズマCVD法のSiO2膜100Åとし、他は実施例4と同様の工程でインクジェット機録ヘッドを形成した。
The
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数5KHzで500時間の印字テストを行ったが、270mm幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。 Using this inkjet recording head, a printing test was conducted for 500 hours at an ejection frequency of 5 KHz. A high-quality printed matter free from printing blur, density unevenness, and non-ejection of ink was obtained over the entire width of 270 mm.
101 基板
102 SiN膜
103 SiON膜
104 被エッチング膜
105 レジスト
201 基板
202 SiN膜
203 SiON膜
204 SiN膜
205 Al
206 レジスト
301 基板
302 絶縁膜
303 インク供給口パターン
304 下層電極
305 犠牲層
306 エッチングストップ層
307 層間絶縁膜
308 コンタクトホール
309 ヒーター
310 上層電極
311 SiN保護膜
312 SiON膜
313 Ta耐キャビテーション膜
314 樹脂膜
315 インク流路形成部材
316 ノズル形成樹脂
317 吐出口
318 エッチング保護膜
319 インク供給口
320 レーザー加工先導孔
321 インク供給口
322 インク流路
401 アルミナ基板
402 ポリシリコン膜
403 SiON膜
404 SiN膜
101
206 Resist 301
Claims (17)
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JP2005043935A JP2006225745A (en) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | Structure of thin film element and method for producing the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018103382A (en) * | 2016-12-22 | 2018-07-05 | キヤノン株式会社 | Method for manufacturing substrate |
-
2005
- 2005-02-21 JP JP2005043935A patent/JP2006225745A/en not_active Withdrawn
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