JP2020006569A - 基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板への欠陥の再付着を抑制可能な基板の製造方法を提供すること【解決手段】基板の第一の面から前記第一の面の反対側の面である第二の面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、前記基板が貫通した後に蓋部材を用いて前記第一の面の側から前記貫通孔を塞ぐ工程と、前記貫通穴を前記蓋部材で塞いだ後に前記第二の面を洗浄する洗浄工程と、を有し、前記洗浄工程の後に前記貫通孔の少なくとも一部が前記蓋部材で塞がれていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド等に用いる基板の製造方法に関する。

特許文献１には、液体吐出ヘッドに用いる基板に貫通孔を加工した後、流路部材等を形成することが記載されている。

特開２００３−１４５７８０

基板に貫通孔を加工する工程や、その後の工程において、基板に異物や残渣などの欠陥が生じる場合がある。貫通孔を形成した後に基板を洗浄する際に、貫通孔を通じて移動する欠陥の再付着が課題となる場合がある。

本発明の目的は、基板への欠陥の再付着を抑制可能な、基板の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る基板の製造方法は、
基板の第一の面から前記第一の面の反対側の面である第二の面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、前記基板が貫通した後に蓋部材を用いて前記第一の面の側から前記貫通孔を塞ぐ工程と、前記貫通穴を前記蓋部材で塞いだ後に前記第二の面を洗浄する洗浄工程と、を有し、前記洗浄工程の後に前記貫通孔の少なくとも一部が前記蓋部材で塞がれていることを特徴とする。

本発明によれば、基板への欠陥の再付着を抑制可能な基板の製造方法の提供を実現できる。

本発明の基板の製造方法の一例を示す図である。 本発明の蓋部材について複数パターンを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の基板の製造方法の一例を示す図である。各工程における基板の断面を図示している。

図１（Ａ）に示すように、第一の面１０および第二の面１１を有する基板１に、素子２および貫通孔３が形成されている。これらを形成する工程やその後の取扱いによって、欠陥４が発生する場合がある。欠陥４は、工程中あるいは装置接触あるいは環境中から付着した異物、凹凸、キズや、工程中に発生した残渣等である。欠陥４は基板の第一の面、第二の面、あるいは貫通孔の側壁に発生する可能性がある。

前記欠陥４を除去するための洗浄工程を行う場合、基板の貫通孔を通って基板の第一の面に欠陥が再付着する場合がある。よって、蓋部材を形成した後で洗浄工程を行うことで、基板の貫通孔を通って欠陥が再付着することを抑制する効果が得られる。また蓋部材を形成することで、洗浄工程における搬送等の接触から基板を保護する効果が得られるため、キズ等を低減できる場合がある。本発明によれば、品質や歩留りが向上する効果が得られる。

前記素子２は配線、電子部品、ＭＥＭＳ、センサ、機能膜、流体を制御する流路あるいはこれらの組合せ等の、基板に形成される公知の構造体を示す。素子は基板の第一の面１０と第二の面１１の片側あるいは両方、基板の内部、あるいは貫通孔の側壁を含めどの部分に形成されていても良い。素子は形成されていなくても良いが、基板の第一の面１０に素子が形成されることで、通常欠陥基準が厳しく設定される素子面への欠陥再付着を防止することができるため、本発明がより効果的に働く。基板の第一の面に形成された素子のパターン寸法が、第二の面の素子に比べて微細であれば、上記と同じ理由により本発明が効果的に働く。

本発明は、前記第一の面に対して再付着が発生しやすい構成の場合に効果が大きくなる。具体的には、前記第一の面と前記第二の面を結ぶ距離が、前記基板の外周を通るよりも前記貫通孔の中を通る方が近い構成において、より大きな効果が得られる。

図１（Ｂ）に示すように、貫通孔を有する基板の第一の面１０に蓋部材５を形成する。蓋部材の材料は、例えば、ガラス、金属、Ｓｉ、プラスチック、ワックス、レジスト等の感光性材料（例えば板状もしくはフィルム状）、あるいは粘着テープ等を使用することができる。これらの蓋部材は複数部材の積層で用いても良い。このような蓋部材を、必要に応じて適宜接着剤を用いて貼りつけて使用することができる。蓋部材と基板は、熱や超音波による接着、プラズマやイオンビームによる表面活性化接合により接着しても良い。蓋部材の接着状態等を、蓋部材越しに確認する場合があるため、蓋部材は可視光を透過する材料からなることが好ましい。

また蓋部材の形成と除去が容易である点で、蓋部材は粘着テープがさらに好ましい。粘着テープとしては、ＵＶ剥離型や熱剥離型や微粘着型があるが、工程中のテープ剥がれ抑制のためにはＵＶ剥離型や熱剥離型が好ましい。蓋部材を形成している状態でフォトリソグラフィーを用いる工程においては粘着テープを使用する場合にはＵＶ剥離型よりも熱剥離型が好ましい。

粘着テープとしては例えば（いずれも商品名で示す）、イクロステープ（三井化学製）、エレップホルダー（日東電工製）、半導体ＵＶテープ（古河電工製）、Ａｄｗｉｌｌ（リンテック製）、エレグリップテープ（Ｄｅｎｋａ製）、スミライト（住友ベークライト製）、ＳＴチャックテープ（アキレス製）等を用いることができる。各テープにさらに様々な仕様があるため、基板の具体的な製造条件に合わせて選定すればよい。また、フォトリソグラフィーやエッチングの工程にも存在するため、耐アルカリ性、耐酸性、耐熱性に優れたものが好ましい。

蓋部材と基板の密着性や凹凸のある基板への段差吸収性の観点から、蓋部材は熱可塑性材料、あるいは熱や光や電子線等で硬化する材料であることが好ましく、中でもレジスト等の樹脂は一般的に用いられており、形成や除去の工程設定が容易であるため好ましい。蓋部材は感光性を有する必要はないが、蓋部材を加工する際の加工精度を考慮すると感光性材料であることが好ましい。

蓋部材は、洗浄時の流体の流れが、基板の第一の面に向かうことを抑制できれば効果は得られる。よって、貫通孔を部分的に塞いでいれば良く、全面を塞いでいればさらに良い。

図１（Ｃ）に示すように、洗浄工程を行う。洗浄工程において貫通孔を通じた欠陥の再付着を防止することができる。洗浄工程としては、物理洗浄、化学洗浄あるいはこれらの組み合わせを用いることができる。具体的には、超音波、２流体、高圧ガスブロー、ブラシやスポンジを用いたスクラブ、ウォータージェット、パルスジェット、ドライアイスジェット、マイクロアイスジェット、エアロゾル洗浄、超臨界流体洗浄、サンドブラスト、ＵＶ洗浄、オゾン洗浄、レーザーアブレーション、電子ビーム、イオンビーム、テープ研磨、研削研磨、ＣＭＰ、マイクロナノバブル、オゾン水、大気圧プラズマ、ドライエッチング、逆スパッタリング、ウェットエッチング、マニュピレータによる除去、粘着による除去、あるいは公知技術等の組み合わせを用いることができる。表面張力の低いフッ素系洗浄剤等を用いることで微細構造内に対する洗浄性が高まる効果が得られる。ここで、基板部材をエッチングしない手法を用いることで、基板へのダメージを低減できる効果が得られる。

洗浄液として純水を用いることで基板部材や蓋部材へのダメージが低減できるため好ましい。洗浄工程がウェット工程であれば、貫通孔内の欠陥を外に排出する物理的な力を得やすいため好ましい。洗浄工程はバッチ式、枚葉式のどちらも使用可能であるが、基板の片面ずつ洗浄可能であり条件設定の自由度が高い枚葉式の方が好ましい。枚葉式を用いて、基板の第二の面に対して洗浄を行うことで、基板の第一の面への回り込みを低減することができるため、再付着をさらに抑制する効果が得られる。基板の第一の面と第二の面を片側ずつ少なくとも１回以上洗浄することで、再付着を防止しつつ、基板の両方の面の洗浄度を上げられる効果が得られる。さらにゴミの発生を抑制するため、上記に挙げた洗浄方法等を用いて基板の端部を洗浄あるいは加工しても良い。基板の端部の凹凸を減らす加工を行うことで、端部が欠けることによるゴミ脱離の防止、あるいは端部に付着したゴミの除去を行うことができるため、さらに歩留りを上げる効果が得られる。

図１（Ｄ）に示すように、蓋部材を除去する。前記洗浄工程において欠陥が除去されているため、蓋部材を除去後する工程においては再付着が防止される。蓋部材を除去した後に、さらなる洗浄工程を有していても良い。蓋部材の除去後に蓋部材が存在した空間の上に構造体が無いことで、蓋部材の除去性が高まる効果が得られる。ここで蓋部材は必ずしも除去する必要は無く、蓋部材をそのまま利用することや、加工して一部を用いることができる。蓋部材は基板を保護する材料を兼ねても良く、蓋部材を形成したまま出荷し、基板を使用する前に蓋部材を除去しても良い。

図２は、本発明の蓋部材について複数パターンを示す図である。

図２（Ａ）に示すように、蓋部材５はパターニングされていても良い。パターニングされた蓋部材が基板の第一の面と接触する面積Ｓ１よりも、蓋部材が無い部分の面積Ｓ２の方が大きいことで、洗浄工程において欠陥４の再付着を防止しながら基板の第一の面も洗浄できる効果が得られる。面積Ｓ２に対する面積Ｓ１の割合が、５０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがより好ましく、１％以下であることがより好ましい。ここでパターニングされた蓋部材が基板を加工する際のマスクを兼ねることで、工程が削減される効果が得られる。

図２（Ｂ）に示すように、蓋部材５が貫通孔内に入り込むことで、蓋部材と基板の密着性が高まる効果が得られる。粘着テープを用いて押し込むためには、粘着テープの柔軟性がある程度高いほどよく、柔軟性のある粘着層や段差吸収層を有する粘着テープを用いることが好ましい。粘着層は粘着の機能を有する層である。段差吸収層は基材よりも柔軟性の高い層である。粘着層が柔軟性を有し、段差吸収層を兼ねていてもよい。粘着層と段差吸収層の合計厚みは２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がより好ましい。粘着層、段差吸収層にはアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフィン、ゴム等が使用できる。より蓋部材を高精度に形成するためには、蓋部材がドライフィルムレジストで、ラミネートで基板に転写する方式が好ましい。

図２（Ｃ）に示すように、貫通孔３の断面積が、第一の面側１２よりも第二の面側１３の方が広いことで、洗浄に用いる液体や気体の排出性が高まることで、洗浄性が高まる効果が得られる。ここで貫通孔の数は必ずしも１対１である必要は無く、第一の面側が複数で第二の面側が１つでも良い。この場合は、それぞれの面における開口総面積で比較した際に、第二の面の側が広ければ効果が得られる。ここで貫通孔の断面にはテーパーが形成されていても良い。

本発明は貫通基板を用いる公知の製品に適用可能である。例えば、液体吐出ヘッド用基板、半導体基板、ＭＥＭＳ基板、プリント基板等が挙げられる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１（Ａ）に示すように、素子２および貫通孔３が形成されたＳｉ基板１を準備した。前記素子２および前記貫通孔３を形成する工程において、欠陥４が発生した。欠陥４は、ゴミや残渣である。分析すると、クリーンルーム環境の作業者から発生したゴミ、工程中の環境や装置から発生したゴミや残渣が含まれていた。前記素子が基板の第一の面１０に形成されており、工程中に第二の面１１への接触が多かったため、前記第二の面１１に付着する欠陥４の方が多かった。

図１（Ｂ）に示すように、熱剥離型の粘着テープ（イクロステープ（商品名）：三井化学製）を用いて、貫通孔３を塞ぐように蓋部材５を形成した。

図１（Ｃ）に示すように、洗浄工程を行った。まず枚葉式の装置を用いて、前記第二の面１１に対して、スクラブ洗浄、高圧ジェット洗浄、２流体洗浄、超音波シャワー洗浄、オゾン水洗浄を行った。ここで蓋部材５が保護部材を兼ねるため、前記素子２が形成された面に対して装置で搬送や吸着を行っても、前記素子２へのダメージは無かった。洗浄後に観察したところ欠陥４の数が低減していた。

図１（Ｄ）に示すように、蓋部材５を除去した。ここでは基板の外周を保持することで、基板の第一の面と第二の面へのゴミ付着を抑制した。蓋部材５を除去した後、バッチ式の装置を用いて、フッ素系洗浄剤を用いた洗浄、超音波を付加した有機溶媒および純水を用いた蓋部材除去後の追加洗浄を行った。欠陥４が低減しているため、追加洗浄による再付着は観察されなかった。

＜実施例２＞
実施例１と同様の素子２および貫通孔３を形成する途中工程のＳｉ基板１を準備した。図２（Ｂ）に示すように、前記基板１を構成する機能膜（不図示）をパターニングするためにマスク部材５があり、蓋部材５を兼ねた。ここで使用したマスク部材は、レジスト（商品名；ＰＭＥＲ、東京応化製）である。レジストはドライフィルム化して基板にラミネートで形成し、露光と現像を行いパターニングした。機能膜はエッチングで加工した。

次にバッチ式の装置で、超音波を付与した純水を用いた洗浄工程を行った。洗浄後に基板の第二の面を観察したところ、欠陥４の数が低減していた。基板の第一の面を観察したところ、再付着は観察されなかった。続いて蓋部材の除去を、バッチ式の装置で、超音波を付与したレジスト剥離液により行った。さらに純水でリンスし、スピンドライヤーで乾燥させた。欠陥４が低減しているため、蓋部材の除去工程による欠陥の再付着は観察されなかった。

１ 基板、２ 素子、３ 貫通孔、４ 欠陥、５ 蓋部材、
１０ 第一の面、１１ 第二の面

Claims (15)

1. 基板の第一の面から前記第一の面の反対側の面である第二の面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、前記基板が貫通した後に蓋部材を用いて前記第一の面の側から前記貫通孔を塞ぐ工程と、前記貫通穴を前記蓋部材で塞いだ後に前記第二の面を洗浄する洗浄工程と、を有し、前記洗浄工程の後に前記貫通孔の少なくとも一部が前記蓋部材で塞がれていることを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記基板の第一の面に素子が形成されている請求項１に記載の基板の製造方法。
3. 前記蓋部材が無い状態において、前記第一の面と前記第二の面を結ぶ空間の距離が、前記基板の外周を通るよりも前記貫通孔の中を通る方が近い請求項１に記載の基板の製造方法。
4. 前記蓋部材が粘着テープである請求項１に記載の基板の製造方法。
5. 前記蓋部材が感光性材料である請求項１に記載の基板の製造方法。
6. 前記洗浄工程では前記基板の部材がエッチングされない請求項１に記載の基板の製造方法。
7. 前記洗浄工程が純水による洗浄を含む請求項１に記載の基板の製造方法。
8. 前記洗浄工程が枚葉式であり前記第二の面に対して行う請求項１に記載の基板の製造方法。
9. 前記洗浄工程が前記第一の面および前記第二の面の片側ずつ、少なくとも各一回以上は行う請求項１に記載の基板の製造方法。
10. 前記洗浄工程が基板の端部の凹凸を低減させる請求項１に記載の基板の製造方法。
11. 前記蓋部材の除去工程を有し、前記蓋部材の除去後に、前記蓋部材が存在した空間の上に構造体が無い請求項１に記載の基板の製造方法。
12. 前記蓋部材をパターニングする工程を有し、前記第一の面の面積に対して、前記蓋部材が覆う部分の面積の方が小さい請求項１に記載の基板の製造方法。
13. 前記蓋部材をパターニングする工程を有し、前記蓋部材をマスク部材として前記基板の部材を加工する工程を有する請求項１に記載の基板の製造方法。
14. 前記蓋部材が前記貫通孔に入り込む請求項１に記載の基板の製造方法。
15. 前記貫通孔の断面積が、第一の面側よりも第二の面側の方が広い請求項１に記載の基板の製造方法。