JP2008265196A - Ink-jet recording head and ink-jet recording head manufacturing method - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recording head manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head which is reduced in defective production caused by deflection by easing the deflection due to membrane stress of an Si substrate, and improved in yield at the time of anisotropic etching. <P>SOLUTION: (1) When a membrane layer is formed of a single layer, the membrane stress is eased by separating the membrane layer in any of sacrifice layers. (2) When the membrane layer is formed of multiple layers, the membrane stress is eased by separating the multi-layered film in the same sacrifice layer, and the yield of the anisotropic etching is improved by thickening the membrane thickness. Alternatively when the membrane stress is eased by separating the membrane layer in the different sacrifice layers, the membrane layer is present in the sacrifice layers, and therefore the yield at the time of the anisotropic etching is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to an inkjet recording head that discharges a desired liquid by applying energy to the liquid from the outside, and a method for manufacturing the inkjet recording head.

インクジェット記録ヘッドに関しては、特開昭54−51837に記載されているインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを液体に印加し、この熱エネルギーを受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が吐出され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。   Regarding the ink jet recording head, the ink jet recording head described in JP-A-54-51837 applies thermal energy to a liquid, and the liquid that has received the thermal energy is heated to generate bubbles. A droplet is ejected from the orifice at the tip of the recording head by the acting force, and the droplet adheres to the recording member to record information.

この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護するヒータ保護層及び、キャビテーションから保護する耐キャビテーション層と蓄熱するための蓄熱層(下部層)を具備している。   A recording head applied to this recording method generally includes an orifice provided for discharging a liquid, and a heat acting portion that is a portion where heat energy for discharging a droplet communicated with the orifice acts on the liquid. A liquid discharge section having a liquid flow path as a part of the structure, a heat generation resistance layer as a heat conversion body that is a means for generating thermal energy, a heater protection layer that protects it from ink, and a resistance to protection from cavitation It has a cavitation layer and a heat storage layer (lower layer) for storing heat.

特開平9−11479に犠牲層をエッチングストップ層で覆ってインク供給口を異方性エッチングにより形成する方法が提案されている。さらに、インク供給口を異方性エッチングで精度良く形成する方法が特開平10−181032に提案されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 9-11479 proposes a method in which a sacrificial layer is covered with an etching stop layer and an ink supply port is formed by anisotropic etching. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 10-181032 proposes a method for forming an ink supply port with high precision by anisotropic etching.

プロセスを簡単に記すと、
1) シリコン基板を熱酸化により基板表面に二酸化シリコン膜を形成する、
2) 次に、二酸化シリコン膜上に発熱抵抗体を形成し、
3) 所定の場所の二酸化シリコン膜を除去し、
4) 二酸化シリコンを除去した部分にpoly−Si膜を成膜、形成し連続してなる犠牲層とした、
5) 更に、発熱抵抗体と連続してなる埋め込み犠牲層上に窒化シリコン膜からなるエッチングストップ層を形成、
6)この後、後工程により流路形成層、ノズル形成層を形成し、
7)裏面よりTMAHにてシリコンの異方性エッチングを行い、
8)二酸化シリコン膜を除去し、更に、TMAHにて犠牲層を除去し、
9)インク供給口のエッチングストップ層をRIEにて除去してインクジェット記録ヘッドを作成している。
特開昭54−51837号公報 特開平9−11479号公報 特開平10−181032号公報
Briefly describing the process:
1) A silicon dioxide film is formed on the surface of a silicon substrate by thermal oxidation.
2) Next, a heating resistor is formed on the silicon dioxide film,
3) Remove the silicon dioxide film in place,
4) A poly-Si film was formed and formed on the portion from which silicon dioxide was removed to form a continuous sacrificial layer.
5) Furthermore, an etching stop layer made of a silicon nitride film is formed on the buried sacrificial layer continuous with the heating resistor,
6) Thereafter, the flow path forming layer and the nozzle forming layer are formed by a post process,
7) Perform anisotropic etching of silicon from the back surface with TMAH,
8) The silicon dioxide film is removed, and the sacrificial layer is removed with TMAH.
9) The ink jet recording head is formed by removing the etching stop layer at the ink supply port by RIE.
JP 54-51837 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-11479 Japanese Patent Laid-Open No. 10-181032

インクジェット記録ヘッドを形成する方法において、犠牲層上に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなるエッチングストップ層を形成している。   In a method for forming an ink jet recording head, an etching stop layer made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on a sacrificial layer.

その犠牲層が複数形成された場合は犠牲層を被うエッチングストップ層の面積も大きくなる。その後に流路形成層、ノズル形成層形成、シリコンの異方性エッチング等のプロセスがある。   When a plurality of the sacrificial layers are formed, the area of the etching stop layer that covers the sacrificial layers also increases. Thereafter, there are processes such as flow path forming layer, nozzle forming layer formation, and anisotropic etching of silicon.

ところが、図3のように複数形成された犠牲層(302)を被ったエッチングストップ層(303)を一体の長方形で形成するとエッチングストップ層の膜応力によりシリコン基板(301)にエッチングストップ層の膜応力が圧縮応力の時は凹状に引っ張り応力の時は凸状に反りが生じる。このシリコン基板の反りによりエッチングストップ層形成以降のプロセスにおいて反りによる搬送不良や装置のステージに吸着できずに不良となり歩留まりが低下してしまう事があった。   However, when the etching stop layer (303) covering a plurality of sacrificial layers (302) is formed as an integral rectangle as shown in FIG. 3, the film of the etching stop layer is formed on the silicon substrate (301) by the film stress of the etching stop layer. When the stress is compressive, it is concave and when it is tensile, the convex warp occurs. Due to the warpage of the silicon substrate, in the process after the formation of the etching stop layer, there is a case where the conveyance failure due to the warp or the wafer cannot be attracted to the stage of the apparatus and becomes defective, resulting in a decrease in yield.

また、エッチングストップ層の膜応力を小さくすることでシリコン基板の反りは防げるが、膜応力を小さくすると耐TMAH性が弱くなってしまう傾向があり、TMAHにて犠牲層をエッチングした時にエッチングストップ層も同時にエッチングされて、割れが発生して歩留まりが低下していた。   Moreover, although the warpage of the silicon substrate can be prevented by reducing the film stress of the etching stop layer, the TMAH resistance tends to be weakened if the film stress is reduced, and the etching stop layer is etched when the sacrificial layer is etched by TMAH. Were also etched at the same time, cracking occurred and the yield was reduced.

このように、複数個形成された犠牲層を酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のエッチングストップ層で一体の長方形で覆った場合には、膜応力によるシリコン基板の反りによって、後工程で不良が発生して歩留まりの低下を招いていた、一方膜応力を小さくすると耐TMAH性が弱くなって異方性エッチングで犠牲層をエッチングする時に割れが生じて歩留まりが低下するという問題があった。   In this way, when a plurality of sacrificial layers are covered with an integral rectangle with a silicon oxide film or a silicon nitride film etching stop layer, a defect occurs in a later process due to warpage of the silicon substrate due to film stress. On the other hand, when the film stress is reduced, the TMAH resistance is weakened, and when the sacrificial layer is etched by anisotropic etching, there is a problem that the yield is reduced.

上記問題点を解決するために、本発明では、インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、さらに耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、犠牲層を酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のエッチングストップ層で覆ってインク供給口をTMAHによる異方性エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板において、図1のように犠牲層が複数形成された時に膜応力が大きい(−3×10dyne/cm2以上−7×10dyne/cm2以下)酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなる、エッチングストップ層103を複数形成された犠牲層102において各犠牲層間で分離して膜応力を緩和させて、シリコン基板101の反り緩和した。このエッチングストップ層を分離する場所は各犠牲層間でなく、例えば複数の犠牲層間で分離しても同様に反りを緩和する事ができる。 In order to solve the above problems, in the present invention, a heater protective film that protects a plurality of heat generating resistors that eject ink is formed, and further includes a heat generating resistor on which an anti-cavitation film is formed, and a sacrificial layer In a substrate for an ink jet recording head in which an ink supply port is formed by anisotropic etching using TMAH, with a silicon oxide film or a silicon nitride film being covered with an etching stop layer, a plurality of sacrificial layers are formed as shown in FIG. The sacrificial layer 102 is formed of a plurality of etching stop layers 103 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a large film stress (−3 × 10 9 dyne / cm 2 or more and −7 × 10 9 dyne / cm 2 or less). The silicon substrate 101 was warped by separating the sacrificial layers and relaxing the film stress. Even if the etching stop layer is separated not only between the sacrificial layers but also separated between a plurality of sacrificial layers, for example, the warpage can be reduced.

また、エッチングストップ層は、積層構成とすることが考えられ、例えば第1層が耐TMAH性の強い膜、第2層が膜応力の小さい膜等の構成が考えられる。同じ犠牲層間で分離して膜応力を緩和する構成でも同様な効果がある。   In addition, the etching stop layer may have a laminated structure. For example, the first layer may be a film having strong TMAH resistance, and the second layer may be a film having a small film stress. A similar effect can be achieved by a configuration in which the film stress is reduced by separating the same sacrificial layers.

また、図2のように第1層と第2層で分離する場所を変えることでも膜応力を緩和ができるので同様の効果がある。さらに、この構成では積層されたエッチングストップ層が異なった場所で分離されている為、犠牲層間にも必ずエッチングストップ層が有るので、エッチングストップ層のカバレッジ性が良好なのでTMAHによる異方性エッチング時の不良発生が大幅に低下した。   Further, since the film stress can be relieved by changing the place where the first layer and the second layer are separated as shown in FIG. Further, in this configuration, since the stacked etching stop layers are separated at different locations, there is always an etching stop layer also in the sacrificial layer. Therefore, the coverage of the etching stop layer is good, so that the anisotropic etching by TMAH is performed. The occurrence of defects was greatly reduced.

尚、積層されたエッチングストップ層の膜応力のトータルは、−3×10dyne/cm2以上−7×10dyne/cm2以下であった。 The total film stress of the laminated etching stop layer was -3 × 10 9 dyne / cm 2 or more and -7 × 10 9 dyne / cm 2 or less.

[作用]
膜応力が圧縮応力(−3×10dyne/cm2以上)の膜で耐TMAH性が有る酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなるエッチングストップ層を複数個形成された犠牲層間で分離して、膜応力を緩和してシリコン基板の反りを防いだ。またメンブレン(エッチングストップ層)が異方性エッチングによる割れを抑制する為に積層構成にした場合には、同じ犠牲層間または、それぞれ異なった犠牲層間で分離することで膜応力を緩和してシリコン基板の反りを防いだ。
[Action]
A film having a compressive stress (−3 × 10 9 dyne / cm 2 or more) and having a TMAH-resistant silicon oxide film or silicon nitride film is separated between a plurality of sacrifice layers, The film stress was relieved to prevent warping of the silicon substrate. In addition, when the membrane (etching stop layer) has a laminated structure to suppress cracking due to anisotropic etching, the film stress is relieved by separating between the same sacrificial layers or different sacrificial layers, and the silicon substrate Prevented warping.

上記の方法により、エッチングストップ層の耐TMAH性を維持しながら膜応力の緩和を可能にして、さらに異方性エッチング時の不良の発生をも大幅に減少させた。   By the above method, the film stress can be relaxed while maintaining the TMAH resistance of the etching stop layer, and the occurrence of defects during anisotropic etching is greatly reduced.

以上述べたように本発明によれば、膜応力が圧縮応力の膜で耐TMAH性が優れた、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、SiON膜の単層からなるエッチングストップ層の場合には、複数形成されている犠牲層間で分離して膜応力を緩和してシリコン基板の反りを防いだ。   As described above, according to the present invention, in the case of an etching stop layer composed of a single layer of a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a SiON film having a film stress of compressive stress and excellent TMAH resistance, a plurality of layers are used. The silicon substrate was prevented from warping by separating the sacrificial layers formed to relieve the film stress.

また、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、SiON膜のそらぞれの積層、或いは、2種類以上の積層膜からなるエッチングストップ層の場合には、同じ犠牲層間もしくはそれぞれ異なった犠牲層間で分離することで膜応力を緩和してシリコン基板の反りを防いだ。   Further, in the case of an etching stop layer composed of a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a SiON film, or two or more kinds of laminated films, they should be separated between the same sacrificial layers or different sacrificial layers. This relaxed the film stress and prevented the silicon substrate from warping.

上記の方法により、単層構成の場合には膜応力が圧縮応力の膜で耐TMAH性があるエッチングストップ層の膜応力を緩和できた。また、積層構成の場合にはそれぞれの膜応力を緩和して、エッチングストップ層が積層構成とする事でより異方性エッチングの割れの発生を抑制した。   By the above method, in the case of a single layer structure, the film stress of the etching stop layer having a TMAH resistance with a film stress of compressive stress can be relaxed. Moreover, in the case of a laminated structure, each film stress was relaxed, and the occurrence of cracks in anisotropic etching was further suppressed by making the etching stop layer a laminated structure.

即ち、積層構成の場合には、1層目のエッチングストップ層に膜応力が大きいが耐TMAH性がある膜を形成し、2層目のエッチングストップ層に応力の小さい膜を採用することにより、耐TMAH性とエッチングストップ層として必要な膜厚を実現する事が可能と成った。   That is, in the case of a laminated structure, a film having a large film stress but a TMAH resistance is formed in the first etching stop layer, and a film having a small stress is employed in the second etching stop layer. It has become possible to achieve the TMAH resistance and the required film thickness as an etching stop layer.

これにより、シリコン基板の反りによる不良と異方性エッチングの割れの発生を大幅に減少させる事ができたので歩留まりの向上を実現した。   As a result, defects due to warpage of the silicon substrate and cracking of anisotropic etching can be greatly reduced, thus improving the yield.

[実験]I 膜応力検討
膜応力とシリコン基板の反り量
膜応力とシリコン基板の反り量の検討を行った。
[Experiment] I Examination of film stress Film stress and warpage of silicon substrate Film stress and warpage of the silicon substrate were examined.

まず、Si基板上にプラズマCVD(P−CVD)により、SiH4/NH/N系のガスを用いて12000Åの膜厚のP-SiNx(窒化シリコン膜)を形成した。 First, P-SiNx (silicon nitride film) having a thickness of 12000 mm was formed on a Si substrate by plasma CVD (P-CVD) using a SiH 4 / NH 3 / N 2 gas.

この時に成膜の温度を変化させて膜応力を変化させた。その後、膜応力測定器にて膜応力とシリコン基板の反り量を測定した。   At this time, the film formation temperature was changed to change the film stress. Thereafter, the film stress and the warpage amount of the silicon substrate were measured with a film stress measuring device.

以下実験結果を表Iに示す。   The experimental results are shown in Table I below.

表I 膜応力とシリコン基板反り量
成膜温度 膜応力(dyne/cm2) 反り量
200℃ ‐2.9×10 50μ
250℃ ‐4.1×10 80μ
300℃ ‐4.8×10 100μ
350℃ ‐5.2×10 120μ
400℃ ‐5.9×10 130μ
表Iに示す通り、成膜温度を上げていくと、膜応力が圧縮方向に大きくなりそれと共にシリコン基板の反り量も大きくなる。応力が圧縮の場合は凹形状に反っていた。
Table I Film stress and silicon substrate warpage Deposition temperature Film stress ( 9 dyne / cm 2 ) Warpage
200 ℃ -2.9 × 10 50μ
250 ℃ -4.1 × 10 80μ
300 ° C -4.8 × 10 100μ
350 ° C -5.2 × 10 120μ
400 ℃ -5.9 × 10 130μ
As shown in Table I, as the film forming temperature is raised, the film stress increases in the compression direction, and the warpage amount of the silicon substrate also increases. When the stress was compression, it was warped in a concave shape.

酸化シリコン膜も膜応力とシリコン基板反りの関係は同様の結果であった。
[実験]II シリコン基板反りの検討
シリコン基板反り量と不良発生率
まず、Si基板上にAl―Cuの金属膜をスパッタ法を用いて、2000Åの膜厚に形成し、それぞれレジストを用いて(例えばOFPR(登録商標)−800東京応化製)フォトリソ工程により所定のエッチング犠牲層パターンにパターニングした。そして、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)にてBCl3/Cl2のガス系を用いてエッチングした。
The relationship between the film stress and the warpage of the silicon substrate was the same for the silicon oxide film.
[Experiment] II Examination of silicon substrate warpage Silicon substrate warpage amount and defect occurrence rate First, an Al-Cu metal film was formed on a Si substrate to a thickness of 2000 mm using a sputtering method, and each resist was used ( For example, OFPR (registered trademark) -800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was patterned into a predetermined etching sacrificial layer pattern by a photolithography process. Etching was performed by reactive ion etching (RIE) using a BCl 3 / Cl 2 gas system.

このエッチング犠牲層上に、SiH4/NH/N系のガスを用いてP-SiNxからなるエッチングストップ層を形成した、尚この時、成膜温度により膜応力を変化させシリコン基板の反り量を変えた。 An etching stop layer made of P-SiNx was formed on this etching sacrificial layer using SiH 4 / NH 3 / N 2 gas. At this time, the film stress was changed depending on the film formation temperature, and the warpage of the silicon substrate was changed. I changed the amount.

そして、以降の工程として、TaSiNからなるヒーター、P−SiNxからなるヒーター保護膜の形成、Si基板裏面に耐アルカリ性レジスト形成し、各フォトリソ工程による、シリコン基板の反り量と搬送不良、装置ステージに吸着しない等の不良の発生率の検討を行った。   Then, as a subsequent process, a heater made of TaSiN, a heater protective film made of P-SiNx, an alkali-resistant resist formed on the back surface of the Si substrate, the amount of warpage of the silicon substrate and poor conveyance due to each photolithographic process, and an apparatus stage The incidence of defects such as non-adsorption was examined.

以下実験結果を表II示す。   The experimental results are shown in Table II below.

表II シリコン基板の反り量と不良発生率
(シリコン基板)
反り量 不良発生率
50μ 0%
80μ 0%
100μ 0%
120μ 1%
130μ 3%
表IIに示す通り、シリコン基板の反り量が120μ以上になると以降の工程に於いて、搬送不良や装置のステージに吸着しない為に不良が発生する。
Table II Silicon substrate warpage and defect rate (silicon substrate)
Deflection rate Defect occurrence rate
50μ 0%
80μ 0%
100μ 0%
120μ 1%
130μ 3%
As shown in Table II, when the warpage amount of the silicon substrate is 120 μm or more, in the subsequent steps, a defect occurs because it is not transported or attracted to the stage of the apparatus.

このことからシリコン基板の反り量は100μ以下に抑える必要があることが判る。
[実験]III 膜応力と割れの検討
エッチングストップ層の膜応力と異方性エッチング時の割れの発生率
エッチングストップ層の膜厚と異方性エッチング時の割れの検討を行った。
まず、Si基板上にAlCuの金属膜をスパッタ法を用いて、3000Åの膜厚に形成し、それぞれレジストを用いて(例えばOFPR(登録商標)−800東京応化製)フォトリソ工程により所定のエッチング犠牲層パターンにパターニングした。
From this, it is understood that the warpage amount of the silicon substrate needs to be suppressed to 100 μm or less.
[Experiment] III Examination of film stress and cracks The film stress of the etching stop layer and the incidence of cracks during anisotropic etching were examined for the film thickness of the etching stop layer and cracks during anisotropic etching.
First, a metal film of AlCu is formed on a Si substrate to a thickness of 3000 mm using a sputtering method, and a predetermined etching sacrifice is performed by a photolithography process using a resist (for example, OFPR (registered trademark) -800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Patterned into a layer pattern.

そして、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)にてBCl3/Cl2のガス系を用いてエッチングした。 Etching was performed by reactive ion etching (RIE) using a BCl 3 / Cl 2 gas system.

このエッチング犠牲層上に、プラズマCVD(P−CVD)でSiH4/NH/N系のガスを用いてP-SiNxからなるエッチングストップ層を12000Å形成した、尚この時のエッチングストップ層の膜応力を変化させた。 On this etching sacrificial layer, an etching stop layer made of P-SiNx was formed by plasma CVD (P-CVD) using SiH 4 / NH 3 / N 2 gas, and the etching stop layer at this time The film stress was changed.

そしてSi基板裏面に耐アルカリ性レジストをフォトリソ工程により形成した後に異方性エッチングを施し、その後エッチングストップ層割れの状況を観察した。   Then, after forming an alkali-resistant resist on the back surface of the Si substrate by a photolithography process, anisotropic etching was performed, and then the state of etching stop layer cracking was observed.

以下実験結果を表IIIに示す。   The experimental results are shown in Table III below.

表III エッチングストップ層膜応力と割れ発生率
エッチングストップ層膜応力 割れ発生率
dyne/cm2 ) (異方性エッチング後)
‐1.9×10 2%
‐2.9×10 0.5%
‐4.1×10 0%
‐4.8×10 0%
‐5.2×10 0%
‐5.9×10 0%
表IIIに示す通り、エッチングストップ層の膜応力が圧縮方向に大きいと異方性エッチングで割れが発生しなくなる。これは、膜応力が圧縮方向に大きいとエッチング液(TMAH)の耐性が上がる為である。
Table III Etching stop layer film stress and crack generation rate Etching stop layer film stress Crack generation rate ( 9 dyne / cm 2 ) (after anisotropic etching)
-1.9 × 10 2%
-2.9 × 10 0.5%
-4.1 × 100%
-4.8 × 10 0%
-5.2 × 10 0%
-5.9 × 100%
As shown in Table III, when the film stress of the etching stop layer is large in the compression direction, cracks are not generated by anisotropic etching. This is because the resistance of the etching solution (TMAH) increases when the film stress is large in the compression direction.

しかし、圧縮応力が−8.0×10dyne/cm2を超えると、応力が強すぎて膜にシワが発生しやすくなるので、−7.0×10dyne/cm2以下が望ましい。 However, if the compressive stress exceeds −8.0 × 10 9 dyne / cm 2 , the stress is too strong and wrinkles are likely to occur in the film. Therefore, −7.0 × 10 9 dyne / cm 2 or less is desirable.

このことから、エッチングストップ層の膜応力は、‐3.0×10dyne/cm2
以上−7.0×10dyne/cm2以下が有効と思われる。
[実験]IV BHF(バッファードフッ酸)での選択エッチング実験
エッチングストップ層を2層構成にした場合、異なった犠牲層間で分離するには2層目をエッチングする時に、1層目がエッチングされない選択エッチングが必要となってくる。
Therefore, the film stress of the etching stop layer is -3.0 × 10 9 dyne / cm 2
Above -7.0 × 10 9 dyne / cm 2 is considered effective.
[Experiment] IV BHF (buffered hydrofluoric acid) selective etching experiment When the etching stop layer has a two-layer structure, the first layer is not etched when the second layer is etched to separate the different sacrificial layers. Selective etching is required.

そこで、BHFによるプラズマCVDを用いたP-SiNx(窒化シリコン膜)で選択エッチングの検討を行った。   Therefore, selective etching was examined using P-SiNx (silicon nitride film) using plasma CVD using BHF.

P-SiNxをプラズマCVDでガス種の混合比が異なる条件で成膜して、その時のBHFによるエッチングレートの検討を行った。   P-SiNx was deposited by plasma CVD under different gas species mixing ratios, and the etching rate by BHF was investigated.

まず、Si基板にプラズマCVDを用いて、SiH4/NH3/N2のガス系からなるP-SiNxをそれぞれ2μ成膜した。この時の成膜条件はSiH4は200sccm, NH3は0〜500sccm、N2は2000sccm,基板温度は350℃、圧力1600mtorr,RFパワーは1000Wで行いNH3のガス流量以外は固定した。 First, 2 μm each of P-SiNx made of a gas system of SiH 4 / NH 3 / N 2 was formed on a Si substrate by plasma CVD. The deposition conditions at this time were 200 sccm for SiH 4 , 0 to 500 sccm for NH 3 , 2000 sccm for N 2 , a substrate temperature of 350 ° C., a pressure of 1600 mtorr, an RF power of 1000 W, and fixed except for the NH 3 gas flow rate.

次に、それぞれのSi基板にレジストを用いて(例えばOFPR(登録商標)−800東京応化製)フォトリソ工程により所定のパターンにパターニングした。
そして、BHF63U(ダイキン工業、HF:6mass%,NH4F:30mass%,HF:NH4F=1:6.25)に3min浸漬して、その後レジストを剥離し、それぞれのエッチング量を測定してエッチングレートの比較を行った。
Next, each Si substrate was patterned into a predetermined pattern by a photolithography process using a resist (for example, OFPR (registered trademark) -800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).
Then, it is immersed in BHF63U (Daikin Industries, HF: 6 mass%, NH 4 F: 30 mass%, HF: NH 4 F = 1: 6.25) for 3 minutes, and then the resist is peeled off and the etching amount is measured and etched. A rate comparison was made.

以下実験結果を表IVに示す
表IV NH3添加量とエッチングレート(BHF63U)
SIH4/NH3/N2系でのエッチング実験
NH3添加量 エッチングレート(ウェット)
NH3 0sccm 60Å/min
NH3 50sccm 100Å/min
NH3 100sccm 230Å/min
NH3 200sccm 1200Å/min
NH3 300sccm 3700Å/min
NH3 500sccm 5600Å/min
表IVに示す通り、P−SiNx成膜時にNH3を添加しないもしくは流量を100sccm以下にすることでBHFでのエッチングレートを遅くする事ができるので、BHFでのウェットエッチングでは上層膜のみエッチングされて、下層膜のP−SiNxがほとんどエッチングされないという選択エッチングが可能であることが判る。
The experimental results are shown in Table IV below. Table IV NH 3 addition amount and etching rate (BHF63U)
Etching experiment in SIH 4 / NH 3 / N 2 system
NH 3 addition amount Etching rate (wet)
NH 3 0sccm 60Å / min
NH 3 50sccm 100Å / min
NH 3 100sccm 230Å / min
NH 3 200sccm 1200Å / min
NH 3 300sccm 3700Å / min
NH 3 500sccm 5600Å / min
As shown in Table IV, it is possible to slow down the etching rate with BHF by not adding NH 3 or reducing the flow rate to 100 sccm or less when forming P-SiNx, so only the upper layer film is etched by wet etching with BHF. Thus, it can be seen that selective etching in which P-SiNx of the lower layer film is hardly etched is possible.

これにより、P−CVDで1層目の膜としてNH3を添加しないP−SiNxを形成して複数形成された犠牲層間で分離して、その膜上に2層目の膜としてNH3の流量が200sccm以上のP−SiNxを形成して1層目の膜と異なった犠牲層間で分離する事ができる。
[実験]V エッチングストップ層構成と割れの検討
エッチングストップ層構成と異方性エッチング時の割れの発生率
エッチングストップ層構成と異方性エッチング時にオーバエッチングした時の割れの検討を行った。
As a result, P-SiNx not added with NH 3 is formed as a first film by P-CVD and separated between a plurality of sacrificial layers, and a flow rate of NH 3 is formed as a second film on the film. However, it is possible to form P-SiNx having a thickness of 200 sccm or more and to separate the first layer from a different sacrificial layer.
[Experiment] V Examination of etching stop layer structure and cracks Etching stop layer structure and incidence of cracking during anisotropic etching The etching stop layer structure and cracks when overetching during anisotropic etching were examined.

まず、Si基板上にAlCuの金属膜をスパッタ法を用いて、3000Åの膜厚に形成し、それぞれレジストを用いて(例えばOFPR(登録商標)−800東京応化製)フォトリソ工程により所定のエッチング犠牲層パターンにパターニングした。   First, a metal film of AlCu is formed on a Si substrate to a thickness of 3000 mm using a sputtering method, and a predetermined etching sacrifice is performed by a photolithography process using a resist (for example, OFPR (registered trademark) -800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Patterned into a layer pattern.

そして、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)にてBCl3/Cl2のガス系を用いてエッチングした。 Etching was performed by reactive ion etching (RIE) using a BCl 3 / Cl 2 gas system.

このエッチング犠牲層上に、プラズマCVD(P−CVD)でSiH4/NH/N系のガスを用いてP-SiNxからなるエッチングストップ層を13000Å形成して単層構成とした。 On this etching sacrificial layer, an etching stop layer made of P-SiNx was formed by plasma CVD (P-CVD) using a SiH 4 / NH 3 / N 2 gas to form a single layer structure.

次にエッチングストップ層を積層構成にする為に、Si基板の犠牲層パターン上に、1層目としてプラズマCVD(P−CVD)でSiH4/NH/N系のガスを用いてP-SiNxからなるエッチングストップ層を3000Å形成した後に、パターニングにより犠牲層間で分離した。そして、同じくSiH4/NH/N系のガスを用いてP-SiNxからなるエッチングストップ層を10000Å形成してパターニングにより1層目と異なった犠牲層間で分離して図2ように2層構成とした。 Next, in order to form an etching stop layer, the first layer is formed on the sacrificial layer pattern of the Si substrate by plasma CVD (P-CVD) using SiH 4 / NH 3 / N 2 -based gas. After forming an etching stop layer made of SiNx by 3000 mm, it was separated between the sacrificial layers by patterning. Similarly, an etching stop layer made of P-SiNx is formed using a SiH 4 / NH 3 / N 2 gas, and is separated between the first and second sacrificial layers by patterning to form two layers as shown in FIG. The configuration.

そして、Si基板裏面に耐アルカリ性レジストをフォトリソ工程により形成した後に、TMAHによる異方性エッチングを施した時にオーバエッチングを行い、その時の単層構成と積層構成におけるエッチングストップ層割れの状況を観察した。   Then, after forming an alkali resistant resist on the back surface of the Si substrate by a photolithography process, overetching was performed when anisotropic etching with TMAH was performed, and the state of the etching stop layer cracking in the single layer configuration and the stacked configuration was observed. .

以下実験結果を表Vに示す
表V エッチングストップ層構成と割れ発生率
オーバエッチング時間 割れ発生率
(異方性エッチング時) 単層構成 2層構成
1Hr 0% 0%
2Hr 0% 0% 3Hr 0% 0%
4Hr 0% 0%
5Hr 0.1% 0%
6Hr 0.3% 0%
表Vに示す通り、異方性エッチング時のオーバエッチング時間が長くなると、単層構成だとTMAHにエッチングされて割れが発生してくるが、2層構成だと割れの発生が無い。これは、1層目に割れが発生しても、層が異なっている事で2層目には割れが発生しにくい為と、さらに、エッチングストップ層の分離個所が異なっている為、本構成の場合は少なくとも1層のエッチングストップ層が犠牲層間で存在する為に、犠牲層がエッチングされた時のエッチング液のまわり込みを防げる為である。
The experimental results are shown in Table V. Table V Etching stop layer configuration and crack generation rate Over etching time Crack generation rate (during anisotropic etching) Single layer configuration Two layer configuration
1Hr 0% 0%
2Hr 0% 0% 3Hr 0% 0%
4Hr 0% 0%
5Hr 0.1% 0%
6Hr 0.3% 0%
As shown in Table V, when the over-etching time during anisotropic etching becomes long, the single-layer structure is etched by TMAH and cracking occurs, but the two-layer structure does not cause cracking. This is because even if cracking occurs in the first layer, the layer is different, so cracking is unlikely to occur in the second layer, and the separation point of the etching stop layer is different. In this case, since at least one etching stop layer exists between the sacrificial layers, it is possible to prevent the etching solution from entering when the sacrificial layer is etched.

このように、エッチングストップ層を2層構成にして、異なった犠牲層間で分離する事で犠牲層間にもエッチングストップ層存在するのでより割れの発生を抑制できる事が判る。
[実験]VI シリコン基板反り緩和検討
エッチングストップ層の分離方法によるSi基板の反り量の緩和を検討した。
Thus, it can be seen that by forming the etching stop layer in two layers and separating between the different sacrificial layers, the etching stop layer also exists in the sacrificial layers, so that the generation of cracks can be further suppressed.
[Experiment] VI Study on Si substrate warpage Alleviation of Si substrate warpage was investigated by the etching stop layer separation method.

まず、Si基板上にAlの金属膜をスパッタ法を用いて、2000Åの膜厚に形成し、それぞれレジストを用いて(例えばOFPR(登録商標)−800東京応化製)フォトリソ工程により所定のエッチング犠牲層パターンにパターニングした。そして、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)にてBCl3/Cl2のガス系を用いてエッチングした。 First, an Al metal film is formed on a Si substrate to a thickness of 2000 mm using a sputtering method, and a predetermined etching sacrifice is performed by a photolithography process using a resist (for example, OFPR (registered trademark) -800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Patterned into a layer pattern. Etching was performed by reactive ion etching (RIE) using a BCl 3 / Cl 2 gas system.

このエッチング犠牲層上に、SiH4/NH/N系のガスを用いてP-SiNxからなるエッチングストップ層を形成した、尚この時、成膜温度350℃にして膜応力を‐3.0×10dyne/cm2 以上にした。 On this etching sacrificial layer, an etching stop layer made of P-SiNx was formed using SiH 4 / NH 3 / N 2 -based gas. At this time, the film stress was set to −3.0 × at a film forming temperature of 350 ° C. 10 9 dyne / cm 2 or more.

その後、このエッチングストップ層をリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でSF/O系のガスを用いて下記の3種類のパターンにパターニングを行った。 Thereafter, this etching stop layer was patterned into the following three types of patterns by reactive ion etching (RIE) using SF 6 / O 2 -based gas.

(1) パターン1 :図3のように犠牲層間で分離しない構成
(2) パターン2 :図1のように犠牲層間で分離した構成、
(3) パターン3 :図2ようにエッチングストップ層を積層構成とした。
(1) Pattern 1: Configuration that does not separate between sacrificial layers as shown in FIG.
(2) Pattern 2: Configuration separated between sacrificial layers as shown in FIG.
(3) Pattern 3: As shown in FIG.

各層を異なる犠牲層間で分離した構成
NH3添加しないP-SiNxを1層目として、RIEのSF6/O2系のガスを用いて犠牲層間で分離した後に、2層目としてNH3を200sccm以上添加したP-SiNxを形成して、フッ化水素アンモニウムで1層目と異なった犠牲層間で分離して2層構成にした。
Structure in which each layer is separated between different sacrificial layers After separating the sacrificial layers using SF 6 / O 2 gas of RIE with P-SiNx not added with NH 3 as the first layer, NH 3 is 200 sccm as the second layer. The P-SiNx added as described above was formed and separated with a layer of sacrificial layer different from the first layer with ammonium hydrogen fluoride to form a two-layer structure.

この時、それぞれ異なった3構成のSi基板の反り量を測定した。   At this time, the amount of warpage of each of three different Si substrates was measured.

以下実験結果を表VIに示す。   The experimental results are shown in Table VI below.

表VI パターン構成とシリコン基板反り量
パターン構成 膜応力(dyne/cm2 ) 反り量
(1) 構成 分離無し(図3) ‐5.1×10 140μ
(2) 構成 分離有り(図1) ‐5.1×10 20μ
(3) 構成 分離有り(図2) ‐5.1×10 25μ
(2層構成)
表VIに示す通り、エッチングストップ層の膜応力が‐3.0×10dyne/cm2以上の時に、図3のように犠牲層間で分離しないとSi基板の反りが100μ以上になり、実験IIで説明したように、搬送不良、装置ステージ吸着不良が発生しやすくなる。
Table VI Pattern composition and silicon substrate warpage pattern composition Film stress ( 9 dyne / cm 2 ) Warpage
(1) Structure No separation (Fig. 3) -5.1 × 10 140μ
(2) Configuration With separation (Fig. 1) -5.1 × 10 20μ
(3) Configuration With separation (Fig. 2) -5.1 × 10 25μ
(Two-layer structure)
As shown in Table VI, when the film stress of the etching stop layer is −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more, if it is not separated between the sacrificial layers as shown in FIG. As described above, a conveyance failure and an apparatus stage suction failure are likely to occur.

膜応力が‐3.0×10dyne/cm2以上であっても、図1のように犠牲層間で分離する事でSi基板の反りが100μ以下に緩和されることが判る。 It can be seen that even when the film stress is −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more, the warpage of the Si substrate is relaxed to 100 μm or less by separation between the sacrificial layers as shown in FIG.

また、エッチングストップ層が2層構成で‐3.0×10dyne/cm2以上であっても図2のように1層目と2層目をそれぞれ異なった犠牲層間で分離する事でも、Si基板の反りが100μ以下に緩和されることも判る。 In addition, even if the etching stop layer has a two-layer structure of −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more, the first and second layers can be separated between different sacrificial layers as shown in FIG. It can also be seen that the warpage is relaxed to 100 μm or less.

本発明の実施形態を実施例に基づいて具体的に説明する。   Embodiments of the present invention will be specifically described based on examples.

以下に本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法を具体的に説明する。図21は犠牲層を複数形成した時の平面図であり、A−A’断面図を(a)とし、B−B’断面図(b)として図4以降に実施例1を説明する。   The method for producing the ink jet recording head according to the present invention will be specifically described below. FIG. 21 is a plan view when a plurality of sacrificial layers are formed. The first embodiment will be described with reference to FIG. 4 and subsequent drawings, with the A-A ′ sectional view as (a) and the B-B ′ sectional view (b).

(1)図4の基板面方位(100)のシリコン基板401に、例えば熱酸化やCVD法などで絶縁膜SiOからなる蓄熱層402を形成し、フォトリソ技術によって図4のようにインク供給口を設けるための複数の所望のパターン(供給開口部)403を形成する(平面図 図21)。 (1) A heat storage layer 402 made of an insulating film SiO 2 is formed on a silicon substrate 401 having a substrate surface orientation (100) of FIG. 4 by, for example, thermal oxidation or CVD, and an ink supply port is formed as shown in FIG. 4 by photolithography. A plurality of desired patterns (supply openings) 403 for providing a gap are formed (plan view FIG. 21).

(2)Alをスパッタ法にて図5のように2000Å成膜した後にパターニングして、下層配線404と複数の犠牲層405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。この時の犠牲層パターンは幅160μm、長さは10mmであった(平面図 図21)。犠牲層は、フォトリソ工程によりレジストパターンを形成した後に、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でBCl/Cl系のガスでAlのエッチングを行った。 (2) Al is deposited by sputtering as shown in FIG. 5 and then patterned to form a lower layer wiring 404 and a plurality of sacrificial layers 405. The etching sacrificial layer is an etching rate that is much faster than the Si wafer when etching proceeds from the back surface and the etchant reaches the sacrificial layer, so that etching can be performed in a short time and an opening corresponding to the sacrificial layer pattern can be opened. is there. At this time, the sacrificial layer pattern had a width of 160 μm and a length of 10 mm (plan view FIG. 21). For the sacrificial layer, a resist pattern was formed by a photolithography process, and then Al was etched with BCl 3 / Cl 2 gas by reactive ion etching (RIE).

(3)この基板表面上にエッチングストップ層406として、プラズマCVD法によって、P-SiNx膜を図6のように複数形成された犠牲層を被うように12000Å堆積する。この時のP-SiNx膜の成膜条件は、SiH4/NH3/N2=160/100/2000sccm、圧力1500mtorr、基板温度350℃、RF 1600Wであった。積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には3000Å〜2μm、好ましくは6000Å〜1.5μm、最適には1μm〜1.5μmである。また積層されたエッチングストップ膜の応力は、圧縮応力のー4.7×10dyne/cm2であった。このエッチングストップ層をリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でSF/O系のガスを用いて図7(a)のように、パターニングにより複数形成された犠牲層の各犠牲層間で分離してSi基板の反りを緩和した。 (3) As an etching stop layer 406, 12,000 mm of P-SiNx films are deposited on this substrate surface by plasma CVD so as to cover a plurality of sacrificial layers as shown in FIG. The deposition conditions for the P—SiNx film at this time were SiH 4 / NH 3 / N 2 = 160/100/2000 sccm, pressure 1500 mtorr, substrate temperature 350 ° C., and RF 1600 W. The total thickness of the laminated etching stop film is generally 3000 to 2 μm, preferably 6000 to 1.5 μm, and optimally 1 to 1.5 μm. The stress of the laminated etching stop film was a compressive stress of −4.7 × 10 9 dyne / cm 2 . The etching stop layer is separated between each sacrificial layer of the sacrificial layers formed by patterning by reactive ion etching (RIE) using SF 6 / O 2 gas as shown in FIG. 7A. This alleviated the warpage of the Si substrate.

尚、この分離個所は各犠牲層間で必ず分離する必要が無く、数個おきに分離しても同様の効果が得られる。膜応力を考慮して最適な間隔で分離する事が好ましい。   Note that it is not always necessary to separate the separation portions between the sacrificial layers, and the same effect can be obtained even if the separation portions are separated every few. It is preferable to separate at an optimum interval in consideration of the film stress.

(4)プラズマCVD等を使って、P-SiNx膜を堆積して層間絶縁膜407とする。さらに、エッチングストップ層のP-SiNx膜がエッチングされないように層間絶縁膜にコンタクトホール408を形成する(図8)。   (4) A P-SiNx film is deposited by plasma CVD or the like to form an interlayer insulating film 407. Further, a contact hole 408 is formed in the interlayer insulating film so that the P-SiNx film of the etching stop layer is not etched (FIG. 8).

この時エッチングストップ層が犠牲層間で分離されていて、膜応力が緩和されているので、層間絶縁膜の膜応力による反りの影響も無く、コンタクトホールを形成することができる。   At this time, since the etching stop layer is separated between the sacrificial layers and the film stress is relieved, the contact hole can be formed without the influence of the warp due to the film stress of the interlayer insulating film.

(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409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410としてAl、Mo、Ni,Cu等の金属膜を同様にして形成する(図9)。   (5) A heater unit 409 is formed as an ink discharge pressure generating element in accordance with the ink supply port. As the heater material, a metal film such as Ta, TaN, TaNSi or the like is deposited and patterned by sputtering, vacuum evaporation or the like. Further, a metal film of Al, Mo, Ni, Cu or the like is formed in the same manner as the upper electrode 410 for supplying power (FIG. 9).

尚、反りが緩和されているので、この金属膜の膜応力も問題にならない。   In addition, since the warpage is relaxed, the film stress of the metal film does not become a problem.

(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P-SiNx膜411を堆積し保護膜とする(図10)。   (6) A P-SiNx film 411 is deposited on the heater by plasma CVD for the purpose of improving durability to form a protective film (FIG. 10).

(7)この上に、耐キャビテーション膜412としてスパッター法等でTaを堆積しパターニングする(図11、B−B’断面)。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。   (7) On this, Ta is deposited as a cavitation resistant film 412 by sputtering or the like and patterned (FIG. 11, B-B ′ cross section). The thickness of this film is preferably 1000 to 5000 mm, more preferably 2000 to 4000 mm, and most preferably 2500 to 3500 mm.

この、配線とヒーター形成工程においても反りによる問題は発生しない。   In this wiring and heater forming process, there is no problem due to warpage.

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.

(8)樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリ性エッチャントから保護するために、耐食性の高い樹脂膜413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(図12)。   (8) A resin film 413 with high corrosion resistance is formed in order to increase the adhesion of the resin nozzle and to protect the back surface from the alkaline etchant. Then, the heater part and the ink supply port part are patterned (FIG. 12).

(9)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414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(図13)。   (9) In order to secure the ink flow path, the pattern 414 is formed of a resin that can be dissolved in a strong alkali or an organic solvent. This pattern is formed by printing or patterning with a photosensitive resin (FIG. 13).

(10)インク流路のパターンの上に、被覆樹脂層415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。   (10) A coating resin layer 415 is formed on the ink flow path pattern. Since this coating resin layer forms a fine pattern, a photosensitive resist is desirable, and further, the coating resin layer must have a property of not being deformed and altered by an alkali, a solvent, or the like when the resin layer having the flow path is removed.

(11)次に流路の被覆樹脂層をパターニングして、ヒーター部409に対応したインク吐出口416と電極の外部接続部を形成する(図14)。この後、被覆樹脂層を光や熱等によって硬化する。   (11) Next, the coating resin layer of the flow path is patterned to form the ink discharge port 416 corresponding to the heater part 409 and the external connection part of the electrode (FIG. 14). Thereafter, the coating resin layer is cured by light or heat.

(12)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417を形成する(図15)。   (12) A protective film 417 is formed with a resist to protect the nozzle forming surface side of the substrate (FIG. 15).

(13)裏面のSiNまたはSiO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418を除去しウエハ面を露出させる(図16、B−B’断面)。このパターンの形状は、幅300μ、長さ11mmである(図22)。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。 (13) Using a photolithographic technique, remove the pattern portion 418 of the ink supply port on the back surface to expose the wafer surface using SiN or SiO 2 on the back surface (cross section BB ′ in FIG. 16). The shape of this pattern is 300 μm wide and 11 mm long (FIG. 22). The manufacturing method of the etching mask film on the back surface is not limited to plasma CVD, but may be LPCVD, atmospheric pressure CVD, thermal oxidation, or the like.

(14)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、平面形状が長方形の貫通穴が形成される、この時複数形成された犠牲層もエッチングされる(図17)。   (14) When this substrate is immersed in an alkaline etchant (KOH, TMAH, hydrazine, etc.) and anisotropic etching is performed so that the (111) plane is exposed, a through hole having a rectangular planar shape is formed. The etched sacrificial layer is also etched (FIG. 17).

この時のエッチングストップ層は膜応力の緩和する為に犠牲層間で分離すると伴に、圧縮応力のアルカリ系エッチャント(KOH、TMAH、ヒドラジン等)に耐性があるので異方性エッチング時の割れの発生を抑制できる。   At this time, the etching stop layer is separated between the sacrificial layers in order to relieve the film stress, and at the same time, it is resistant to compressive stress alkaline etchants (KOH, TMAH, hydrazine, etc.). Can be suppressed.

(15)複数の各犠牲層間で分離したエッチングストップ層406のP-SiNx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(図18)。次にエッチング保護膜417を除去し(図19)、最後にインク流路形成材414を除去し、複数の供給口からなるインクの流路419を確保する(図20)。   (15) The P-SiNx film of the etching stop layer 406 separated between the plurality of sacrificial layers is partially removed by a chemical solution such as hydrofluoric acid or dry etching to open the ink supply port (FIG. 18). . Next, the etching protection film 417 is removed (FIG. 19), and finally the ink flow path forming material 414 is removed to secure an ink flow path 419 composed of a plurality of supply ports (FIG. 20).

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。上記の工程により形成されたインクジェット記録ノズルは膜応力が圧縮の-3.0×10dyne/cm2以上のエッチングストップ層(窒化シリコン膜)を複数形成された犠牲層の各犠牲層間または何れかの犠牲層間で分離されていれば、Si基板の反りを緩和して、Si基板の反りによる搬送不良、装置ステージ吸着不良による不良を防ぎ、また圧縮応力の膜で耐アルカリ性があるので、エッチングストップ層の割れも全域にわたって発生を抑制できるので歩留まりの向上につながった。 In the above process, the substrate processing procedure is not particularly limited, and can be arbitrarily selected. The ink jet recording nozzle formed by the above-described process has a sacrificial layer formed of a plurality of etching stop layers (silicon nitride films) having a compressive stress of −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more. If it is separated between the sacrificial layers, the warpage of the Si substrate is mitigated to prevent the transport failure due to the warpage of the Si substrate, the failure due to the device stage adsorption failure, and the film of compressive stress is alkali resistant, so etching Since the generation of cracks in the stop layer can be suppressed over the entire area, the yield has been improved.

実施例1と同様に図21の犠牲層を複数形成した時の平面図で、A−A’断面図を(a)、とし、B−B’断面図(b)とし、エッチングストップ層としてP-SiON膜を用いた時の実施例2を図23から25で説明する。   FIG. 21 is a plan view when a plurality of sacrificial layers in FIG. 21 are formed as in Example 1, with AA ′ cross-sectional view taken as (a), BB ′ cross-sectional view taken as (b), and P as an etching stop layer. A second embodiment using a -SiON film will be described with reference to FIGS.

(1)実施例1と同様な工程によりAlの犠牲層まで形成した。この犠牲層は、フォトリソ工程によりレジストパターンを形成した後に、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でBCl/Cl系のガスでAlのエッチングを行い複数形成された。 (1) Al sacrificial layers were formed by the same process as in Example 1. A plurality of the sacrificial layers were formed by forming a resist pattern by a photolithography process and then etching Al with a BCl 3 / Cl 2 gas by reactive ion etching (RIE).

基板表面上にエッチングストップ層506として、プラズマCVD法によって、P-SiON膜を10000Å堆積する。P-SiON膜の成膜条件は、SiH4/NO/N2=200/1000/3500sccm、圧力1700mtorr、基板温度350℃、RF 1000Wであった。この積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には3000Å〜2μm、好ましくは6000Å〜1.5μm、最適には1μm〜1.5μm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、圧縮応力の−3.3×10dyne/cm2である(図23)。 As an etching stop layer 506 on the substrate surface, a P-SiON film is deposited by 10000 by plasma CVD. The deposition conditions for the P—SiON film were SiH 4 / N 2 O / N 2 = 200/1000/3500 sccm, pressure 1700 mtorr, substrate temperature 350 ° C., and RF 1000 W. The total thickness of the laminated etching stop film is generally 3000 to 2 μm, preferably 6000 to 1.5 μm, and optimally 1 to 1.5 μm. Further, the total stress of the laminated etching stop film is −3.3 × 10 9 dyne / cm 2 of compressive stress (FIG. 23).

(2)この酸化シリコン膜(P-SiON膜)のエッチングストップ層506をリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でCF/O系のガスを用いて図24のようにパターニングにより複数形成された犠牲層間で分離してSi基板の反りを緩和して、窒化シリコン膜以外の膜でも実施例1と同様の効果がある事を確認した(図24)。 (2) A plurality of etching stop layers 506 of this silicon oxide film (P-SiON film) are formed by patterning as shown in FIG. 24 using reactive ion etching (RIE) and CF 4 / O 2 gas. The sacrificial layers were separated to alleviate the warpage of the Si substrate, and it was confirmed that a film other than the silicon nitride film had the same effect as in Example 1 (FIG. 24).

(3)そして、実施例1と同様な工程により図25のような構成にして、異方性エッチングにより、表面の犠牲層へ向かって貫通口を開けインク供給口を形成する。尚、この実施例2においてSi基板の反りによる不良は発生しなかった。   (3) Then, the structure shown in FIG. 25 is formed by the same process as in the first embodiment, and the ink supply port is formed by opening the through hole toward the sacrificial layer on the surface by anisotropic etching. In Example 2, no defect due to warpage of the Si substrate occurred.

上記の工程により形成されたインクジェット記録ノズルは膜応力が−3.0×10dyne/cm2以上のエッチングストップ層のP-SiON膜を用いても、複数の犠牲層間で分離した事でSi基板の反りを緩和して、Si基板の反りによる搬送不良、装置ステージ吸着不良による不良を防ぐことで、この工程以降での不良の発生を防ぎ、また圧縮応力のち密な膜なのでエッチングストップ層の割れも全域にわたって発生しなくなったので歩留まりの向上につながった。 The ink jet recording nozzle formed by the above process is separated by a plurality of sacrificial layers even if an etching stop layer P-SiON film having a film stress of −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more is used. By mitigating substrate warpage and preventing defects due to Si substrate warpage and device stage adsorption failure, it is possible to prevent defects after this process, and since the film is dense with compressive stress, the etching stop layer Cracking no longer occurred across the entire area, leading to improved yield.

このように、窒化シリコン膜以外の膜であって且つ、実施例1と異なった犠牲層間で分離することでも膜応力の緩和が出来ることを確認できた。   As described above, it was confirmed that the film stress can be alleviated by separation between the sacrificial layers different from that in Example 1 except for the silicon nitride film.

実施例1と同様に図21の犠牲層を複数形成した時の平面図で、A−A’断面図を(a)とし、B−B’断面図を(b)とした時に、異方性エッチング時にエッチングストップ層の割れを抑制する為に、エッチングストップ層を2層構成にした時の実施例3を説明する。   FIG. 21 is a plan view when a plurality of sacrificial layers in FIG. 21 are formed as in the first embodiment, where the AA ′ cross-sectional view is (a) and the BB ′ cross-sectional view is (b). In order to suppress cracking of the etching stop layer during etching, Example 3 in which the etching stop layer has a two-layer structure will be described.

(1)実施例1と同様な工程によりAl―Cuの犠牲層を形成した。この犠牲層は、フォトリソ工程によりレジストパターンを形成した後に、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でBCl/Cl系のガスでAl―Cuのエッチングを行い複数形成された。この基板表面上に1層目のエッチングストップ層606として、プラズマCVD法によって、P-SiNx膜を複数形成された犠牲層を被うように3000Å堆積する。この時のP-SiNx膜の成膜条件は、SiH4/NH3/N2=160/50/2000sccm、圧力1500mtorr、基板温度350℃、RF 1200Wであった。つづいて、2層目のエッチングストップ層607として、1層目のエッチングストップ層606上にSiH4/NH3/N2=160/100/2000sccm、圧力1300mtorr、基板温度350℃、RF1600Wの成膜条件からなる10000ÅのP-SiNx膜を形成した。 (1) An Al—Cu sacrificial layer was formed by the same process as in Example 1. A plurality of the sacrificial layers were formed by forming a resist pattern by a photolithography process and then etching Al—Cu with BCl 3 / Cl 2 gas by reactive ion etching (RIE). As a first etching stop layer 606 on this substrate surface, 3000 μm is deposited by plasma CVD so as to cover a sacrificial layer on which a plurality of P-SiNx films are formed. The deposition conditions for the P—SiNx film at this time were SiH 4 / NH 3 / N 2 = 160/50/2000 sccm, pressure 1500 mtorr, substrate temperature 350 ° C., and RF 1200 W. Subsequently, as the second etching stop layer 607, a film of SiH 4 / NH 3 / N 2 = 160/100/2000 sccm, pressure 1300 mtorr, substrate temperature 350 ° C., and RF 1600 W is formed on the first etching stop layer 606. A 10,000-inch P-SiNx film having the conditions was formed.

この積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には3000Å〜2μm、好ましくは6000Å〜1.5μm、最適には1μm〜1.5μm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、圧縮応力のー5.1×10dyne/cm2である(図26)。 The total thickness of the laminated etching stop film is generally 3000 to 2 μm, preferably 6000 to 1.5 μm, and optimally 1 to 1.5 μm. The total stress of the laminated etching stop film is a compressive stress of −5.1 × 10 9 dyne / cm 2 (FIG. 26).

(2)この積層された2層構成のエッチングストップ層606、607をリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でSF/O系のガスを用いて図27のように同時にパターニングして、複数形成された犠牲層の各犠牲層間で分離してSi基板の反りを緩和した(図27)。 (2) The stacked two-layer etching stop layers 606 and 607 are simultaneously patterned by reactive ion etching (RIE) using SF 6 / O 2 gas as shown in FIG. The warp of the Si substrate was alleviated by separating the sacrificial layers formed (FIG. 27).

(3)そして、実施例1と同様な工程により図28のような構成にして、異方性エッチングにより、表面の犠牲層へ向かって貫通口を開けインク供給口を形成する。   (3) Then, the structure shown in FIG. 28 is formed by the same process as in the first embodiment, and the ink supply port is formed by opening the through hole toward the sacrificial layer on the surface by anisotropic etching.

尚、この実施例3においてSi基板の反りによる不良は発生しなかった。   In Example 3, no defect due to warpage of the Si substrate occurred.

上記の工程により形成されたインクジェット記録ノズルは膜応力が−3.0×10dyne/cm2以上のエッチングストップ層(窒化シリコン膜)を同時形成により2層構成にして、複数形成された犠牲層の同じ犠牲層間で分離した事でSi基板の反りを緩和して、2層構成なので異方性エッチング時の割れの発生をさらに抑制した。 The inkjet recording nozzle formed by the above process has a two-layer structure by simultaneously forming an etching stop layer (silicon nitride film) having a film stress of −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more. Separation between the same sacrificial layers of the layers alleviated the warpage of the Si substrate, and the two-layer structure further suppressed the occurrence of cracks during anisotropic etching.

このように、同時形成された2層構成のエッチングストップ層を2層とも同じ犠牲層間で分離して膜応力を緩和して、Si基板の反りによる搬送不良、装置ステージ吸着不良による不良を防いだ。また、圧縮応力の膜を2層構成した事で、よりエッチングストップ層の割れを全域にわたって防げるようにしたので歩留まりの向上にもつながった。即ち、本実施例の様に、1層目のエッチングストップ層に膜応力が大きいが耐TMAH性がある膜を形成し、2層目のエッチングストップ層に応力の小さい膜を採用することにより、耐TMAH性とエッチングストップ層として必要な膜厚を実現する事が可能と成った。   In this way, the two-layered etching stop layer formed simultaneously is separated between the two sacrificial layers to relieve the film stress, thereby preventing the conveyance failure due to the warpage of the Si substrate and the failure due to the apparatus stage adsorption failure. . In addition, by forming two layers of compressive stress films, it was possible to prevent cracking of the etching stop layer over the entire area, leading to an improvement in yield. That is, as in this example, by forming a film having a large film stress but having a TMAH resistance in the first etching stop layer and adopting a film having a low stress in the second etching stop layer, It has become possible to achieve the TMAH resistance and the required film thickness as an etching stop layer.

実施例1と同様に図21の犠牲層を複数形成した時の平面図で、A−A’断面図を(a)とし、B−B’断面図を(b)とした時に、異方性エッチング時にエッチングストップ層の割れを抑制する為に、エッチングストップ層を2層構成にした時に、さらに膜応力が緩和できるように1層目のエッチングストップ層を犠牲層間で分離した後に、2層目のエッチングストップ層を1層目と異なった犠牲層間で分離した時の実施例4を説明する。   FIG. 21 is a plan view when a plurality of sacrificial layers in FIG. 21 are formed as in the first embodiment, where the AA ′ cross-sectional view is (a) and the BB ′ cross-sectional view is (b). In order to suppress cracking of the etching stop layer during etching, the second layer is formed after the first etching stop layer is separated from the sacrificial layer so that the film stress can be further reduced when the etching stop layer has a two-layer structure. Example 4 will be described in which the etching stop layer is separated between sacrificial layers different from the first layer.

(1)実施例1と同様な工程によりAl―Cuの犠牲層を形成した。この犠牲層は、フォトリソ工程によりレジストパターンを形成した後に、リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)でBCl/Cl系のガスを用いてAl―Cuのエッチングを行い複数形成された。複数形成された犠牲層を被うようにプラズマCVD法によって、P-SiNx膜を3000Å堆積しエッチングストップ層607を形成した。この時のP-SiNx膜の成膜条件は、SiH4/N2=160/2000sccm、圧力1600mtorr、基板温度350℃、RF 800Wであった(図29)。 (1) An Al—Cu sacrificial layer was formed by the same process as in Example 1. A plurality of sacrificial layers were formed by forming a resist pattern by a photolithography process and then etching Al—Cu by reactive ion etching (RIE) using a BCl 3 / Cl 2 gas. An etching stop layer 607 was formed by depositing 3000 P-SiNx films by plasma CVD so as to cover the plurality of sacrificial layers. The deposition conditions of the P-SiNx film at this time were SiH 4 / N 2 = 160/2000 sccm, pressure 1600 mtorr, substrate temperature 350 ° C., and RF 800 W (FIG. 29).

(2)このエッチングストップ層706をRIEでSF/O系のガスを用いて図30のようにパターニングして複数形成された犠牲層間で分離して、1層目のエッチングストップ層の膜応力を緩和すると伴に1層目のエッチングストップ層を形成した(図30)。 (2) This etching stop layer 706 is patterned by RIE using SF 6 / O 2 gas as shown in FIG. 30 and separated between a plurality of sacrificial layers to form a first etching stop layer film As the stress was relaxed, a first etching stop layer was formed (FIG. 30).

(3)この、1層目のエッチングストップ層706上に2層目のエッチングストップ層としてP-SiNx膜を10000Å堆積する。この時のP-SiNx膜の成膜条件は、SiH4/NH3/N2=160/300/2000sccm、圧力1600mtorr、基板温度350℃、RF 1200Wであった。 (3) A 10,000-thick P-SiNx film is deposited on the first etching stop layer 706 as a second etching stop layer. The deposition conditions for the P—SiNx film at this time were SiH 4 / NH 3 / N 2 = 160/300/2000 sccm, pressure 1600 mtorr, substrate temperature 350 ° C., and RF 1200 W.

この積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には3000Å〜2μm、好ましくは6000Å〜1.5μm、最適には1μm〜1.5μm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、圧縮応力のー4.5×10dyne/cm2である(図31)。 The total thickness of the laminated etching stop film is generally 3000 to 2 μm, preferably 6000 to 1.5 μm, and optimally 1 to 1.5 μm. The total stress of the laminated etching stop film is a compressive stress of −4.5 × 10 9 dyne / cm 2 (FIG. 31).

(4)この基板にフォトリソ工程によりパターニングを施し、BHF63U溶液に4min浸漬し、2層目のP-SiNx膜(10000Å)のみエッチングして、1層目のエッチングストップ層と異なった犠牲層間で分離し、2層目のエッチングストップ層の膜応力を緩和すると伴に706、707の2層構成のエッチングストップ層を形成した(図32)。   (4) This substrate is patterned by a photolithographic process, immersed in a BHF63U solution for 4 min, and only the second P-SiNx film (10000 mm) is etched to separate it between a sacrificial layer different from the first etching stop layer. Then, when the film stress of the second etching stop layer was relaxed, an etching stop layer having two layers 706 and 707 was formed (FIG. 32).

(5)そして、実施例1と同様な工程により図33のような構成にして、異方性エッチングにより、表面の犠牲層へ向かって貫通口を開けインク供給口を形成する。   (5) Then, the structure shown in FIG. 33 is formed by the same process as in the first embodiment, and the ink supply port is formed by opening the through hole toward the sacrificial layer on the surface by anisotropic etching.

尚、この実施例4においてSi基板の反りによる不良は発生しなかった。   In Example 4, no defect due to warpage of the Si substrate occurred.

上記の工程により形成されたインクジェット記録ノズルは膜応力が−3.0×10dyne/cm2以上のエッチングストップ層(窒化シリコン膜)を1層目のエッチングストップ層を犠牲層間で分離して膜応力を緩和した後に、2層目のエッチングストップ層をウェットエッチングの選択エッチングにより1層目と異なった犠牲層間でそれぞれ分離して膜応力をさらに緩和できるようにして、異方性エッチング時の割れの発生をより抑制できるような2層構成とした。 In the inkjet recording nozzle formed by the above process, an etching stop layer (silicon nitride film) having a film stress of −3.0 × 10 9 dyne / cm 2 or more is separated from the first etching stop layer between the sacrifice layers. After the film stress is relaxed, the second etching stop layer is separated between the sacrificial layers different from the first layer by selective etching of the wet etching so that the film stress can be further relaxed. A two-layer structure that can further suppress the occurrence of cracks was adopted.

1層目のエッチングストップ層に膜応力が大きいが耐TMAH性がある膜を形成し、2層目のエッチングストップ層に応力の小さい膜を採用することにより、耐TMAH性とエッチングストップ層として必要な膜厚を実現する事が可能と成った。   Necessary as a TMAH resistance and etching stop layer by forming a film with high TMAH resistance in the first etching stop layer and a low stress film in the second etching stop layer It became possible to realize a suitable film thickness.

このように、Si基板の反りをエッチングストップ層の1層目と2層目をそれぞれ個別に膜応力を緩和しているので反りに対してより効果的であり、Si基板の反りによる搬送不良、装置ステージ吸着不良による不良をより一双防ぐことができて、さらにこの構成だと犠牲層上、犠牲層間に必ず1層のエッチングストップ層が存在するのでエッチング液のまわり込みを防ぐ事ができるのでより異方性エッチング時の割れの発生を抑制できる。   Thus, since the film stress of the first layer and the second layer of the etching stop layer is individually reduced for the warp of the Si substrate, it is more effective against the warp, and the conveyance failure due to the warp of the Si substrate, It is possible to prevent defects due to poor device stage adsorption. Furthermore, with this configuration, there is always one etching stop layer on the sacrificial layer and between the sacrificial layers, so that the etching solution can be prevented from entering. Generation of cracks during anisotropic etching can be suppressed.

このことで、さらなる歩留まり向上につなげることができた。   This allowed us to further improve the yield.

本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の断面を示す概略1 schematically shows a cross section of a base substrate of an ink jet recording head according to the present invention. 本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の2層構成時の断面を示す概略図Schematic showing a cross section of the base substrate of the ink jet recording head according to the present invention in a two-layer configuration. 従来技術の問題を示す図Diagram showing problems with the prior art 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 本発明による実施例1のインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す概略図Schematic showing the manufacturing process flow of the ink jet recording head of Example 1 according to the present invention. 実施例1〜4の犠牲層平面図Sacrificial layer plan view of Examples 1 to 4 実施例1〜4Vの裏面の平面図Plan view of back side of Examples 1 to 4V 本発明による実施例2のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing a substrate cross section during the manufacturing process of the ink jet recording head of Example 2 according to the present invention 本発明による実施例2のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing a substrate cross section during the manufacturing process of the ink jet recording head of Example 2 according to the present invention 本発明による実施例2のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing a substrate cross section during the manufacturing process of the ink jet recording head of Example 2 according to the present invention 本発明による実施例3のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 3 according to the present invention 本発明による実施例3のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 3 according to the present invention 本発明による実施例3のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 3 according to the present invention 本発明による実施例4のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 4 according to the present invention 本発明による実施例4のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 4 according to the present invention 本発明による実施例4のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 4 according to the present invention 本発明による実施例4のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 4 according to the present invention 本発明による実施例4のインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図Schematic showing the cross section of the substrate during the manufacturing process of the inkjet recording head of Example 4 according to the present invention

符号の説明Explanation of symbols

101 Si基板
102 複数形成された犠牲層
103 エッチングストップ層
201 Si基板
202 複数形成された犠牲層
203 犠牲層間で分離した1層目のエッチングストップ層
204 1層目と異なった犠牲層間で分離した2層目のエッチングストップ層
301 Si基板
302 複数形成された犠牲層
303 エッチングストップ層
401 Si基板(100)
402 蓄熱層
403 複数の供給口開口部
404 下層配線電極
405 複数形成された犠牲層
406 各犠牲層間で分離したエッチングストップ層(窒化シリコン膜)
407 層間絶縁膜
408 コンタクトホール
409 ヒーター
410 上層配線
411 保護膜
412 耐キャビテーション膜
413 密着性向上用樹脂膜
414 インク流路形成材
415 ノズル形成材
416 吐出口
417 エッチング用保護膜
418 裏面供給口
419 インク流路
501 Si基板(100)
502 SiO
503 複数の供給口開口部
504 下層配線電極
505 複数形成された犠牲層
506 犠牲層間で分離したエッチングストップ層(酸化シリコン膜)
507 層間絶縁膜
508 ヒーター
509 上層配線
510 保護膜
511 耐キャビテーション膜
512 密着性向上用樹脂膜
513 インク流路形成材
514 ノズル形成材
515 エッチング用保護膜
601 Si基板(100)
602 蓄熱層
603 複数の供給口開口部
604 下層配線電極
605 複数形成された犠牲層(AlCu2000Å)
606 同じ犠牲層間で分離された1層目のエッチングストップ層(P−SiNx、3000Å)
607 同じ犠牲層間で分離された2層目のエッチングストップ層(P−SiNx、10000Å)
608 層間絶縁膜
609 ヒーター
610 上層配線
611 保護膜
612 耐キャビテーション膜
613 密着性向上用樹脂膜
614 インク流路形成材
615 ノズル形成材
616 エッチング用保護膜
701 Si基板(100)
702 蓄熱層
703 複数の供給口開口部
704 下層配線電極
705 複数形成された犠牲層(AlCu2000Å)
706 異なった犠牲層間で分離された1層目のエッチングストップ層(P−SiNx、3000Å)
707 ウェットエッチングにより1層目と異なった犠牲層間で分離された2層目のエッチングストップ層(P−SiNx、10000Å)
708 層間絶縁膜
709 ヒーター
710 上層配線
711 保護膜
712 耐キャビテーション膜
713 密着性向上用樹脂膜
714 インク流路形成材
715 ノズル形成材
716 エッチング用保護膜
101 Si substrate 102 Multiple sacrificial layers 103 Etching stop layer 201 Si substrate 202 Multiple sacrificial layers 203 First etch stop layer separated between sacrificial layers 204 Separated between sacrificial layers different from the first layer 2 Etching stop layer 301 Si substrate 302 Multiple sacrificial layers 303 Etching stop layer 401 Si substrate (100)
402 Heat storage layer 403 Multiple supply port openings 404 Lower layer wiring electrode 405 Multiple formed sacrificial layers 406 Etching stop layers (silicon nitride films) separated between the sacrificial layers
407 Interlayer insulating film 408 Contact hole 409 Heater 410 Upper layer wiring 411 Protective film 412 Anti-cavitation film 413 Adhesion improving resin film 414 Ink flow path forming material 415 Nozzle forming material 416 Ejection port 417 Etching protective film 418 Back surface supply port 419 Ink Channel 501 Si substrate (100)
502 SiO 2
503 Multiple supply port openings 504 Lower wiring electrode 505 Multiple formed sacrificial layers 506 Etching stop layer (silicon oxide film) separated between sacrificial layers
507 Interlayer insulating film 508 Heater 509 Upper layer wiring 510 Protective film 511 Anti-cavitation film 512 Resin film for improving adhesion 513 Ink flow path forming material 514 Nozzle forming material 515 Protective film for etching 601 Si substrate (100)
602 Heat storage layer 603 Multiple supply port openings 604 Lower layer wiring electrode 605 Multiple sacrificial layers (AlCu2000)
606 First etching stop layer (P-SiNx, 3000cm) separated between the same sacrificial layers
607 Second etching stop layer (P-SiNx, 10000 mm) separated between the same sacrificial layers
608 Interlayer insulating film 609 Heater 610 Upper wiring 611 Protective film 612 Anti-cavitation film 613 Resin film for improving adhesion 614 Ink flow path forming material 615 Nozzle forming material 616 Protective film for etching 701 Si substrate (100)
702 Heat storage layer 703 Multiple supply port openings 704 Lower wiring electrode 705 Multiple sacrificial layers (AlCu2000)
706 First etch stop layer (P-SiNx, 3000 mm) separated between different sacrificial layers
707 Second etching stop layer (P-SiNx, 10000 mm) separated by sacrificial layer different from the first layer by wet etching
708 Interlayer insulating film 709 Heater 710 Upper layer wiring 711 Protective film 712 Anti-cavitation film 713 Resin film for improving adhesion 714 Ink flow path forming material 715 Nozzle forming material 716 Protective film for etching

Claims (4)

インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、前記ヒータ保護膜上に耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口の寸法を規定する為の犠牲層が複数形成され、さらに犠牲層上にエッチングストップ層が形成されていて、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板において、前記エッチングストップ層が単層または積層膜からなり、犠牲層間の少なくとも一箇所以上で分離されている事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。   A heater protective film for protecting a plurality of heat generating resistors for discharging ink is formed. The heater protective film is provided with a cavitation-resistant film formed on the heater protective film, and the size of the ink supply port is defined by etching. In an inkjet recording head substrate in which a plurality of sacrificial layers are formed, an etching stop layer is formed on the sacrificial layer, and an ink supply port is formed by etching, the etching stop layer is a single layer or a laminated film An ink jet recording head characterized in that the ink jet recording head is separated at at least one place between the sacrificial layers. 前記エッチングストップ層が多層構成であり、それぞれ異なった犠牲層間で分離されているであることを特徴とする請求項第1項記載のインクジェット記録ヘッド。   2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the etching stop layer has a multilayer structure and is separated between different sacrificial layers. 前記エッチングストップ層が窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、SiONの単層、それぞれの積層、2種類以上の積層膜であることを特徴とする請求項第1、2項記載のインクジェット記録ヘッド。   3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the etching stop layer is a silicon nitride film, a silicon oxide film, a single layer of SiON, a laminate of each, or two or more kinds of laminate films. 前記分離されたエッチングストップ層の膜応力が圧縮応力の−3×10dyne/cm2以上の膜応力であることを特徴とする請求項第1から3項記載のインクジェット記録ヘッド。 4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a film stress of the separated etching stop layer is a film stress of −3 × 10 9 dyne / cm 2 or more of compressive stress.
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