JP2021030456A - 積層構造体の製造方法及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特定の個所に限定されずに、基板上に存在する異物の影響を抑制することのできる積層構造体の製造方法及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板上に第１の層と第１の層上に形成された第２の層とを含む積層構造体の製造方法、又は電極パッドが第１の層と第１の層上に形成された第２の層とを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで第１の層の表面に異物が存在し、基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、エッチング処理が施された面の上に、第２の層を形成する工程とを有し、第２の層を形成した後に第２の層から異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う。【選択図】図３
Description
本発明は、半導体基板等の積層構造体の製造方法、及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。
特許文献１には、配線層とＡｕ層で構成される電極パッドを含む液体吐出ヘッド用基板において、電極パッドに外部接続部をボンディングする際の熱や圧力によってＡｕが配線層側に拡散することを防止することが開示される。この液体吐出ヘッド用基板では、電極パッドの中央部の配線層を除去して開口領域を形成し、開口領域を含む配線層の上層部分にＡｕ層を形成し、開口領域に対応する箇所のＡｕ層の上部に、外部接続部をボンディングする。このように配線層を除去した領域にＡｕ層が設けられ、その領域でボンディングが行われるので、Ａｕが配線層側に拡散することが防止される。
また、この文献には、電極パッド部の配線層の表面にテストプローブを接触させて電気特性検査を行う場合、プローブ痕部（凹凸形状）が形成されることが開示される。そして、前記開口領域を形成する際の配線層の除去によって、Ａｕの拡散防止効果に加えて、プローブ痕部や、テストプローブによる残渣物を除去できることが開示される。
配線層上に異物が存在する場合、配線層の上にバリアメタル層やＡｕ層などの別の層を形成しても、当該別の層によって異物を被覆しきれずに異物が露出してしまうことがある。異物の露出は、その後の加工に際して、配線層が腐食する原因となりうる。したがって、このような異物による影響は、抑制することが望まれる。
特許文献１に開示される方法によれば、電極パッドの中央部に関しては、配線層上の異物の影響を抑制することが可能である。しかし、配線層上には、プローブ痕などに起因する異物だけでなく、配線層を形成する際に発生するエッチング残渣物などの異物が存在しうる。後者の異物は、配線層の特定の個所に発生するのではなく、ランダムに発生しうる。ランダムに発生した異物が存在する場合、特許文献１に開示される方法では、異物の影響を抑制することは困難である。
本発明の目的は、特定の個所に限定されずに、基板上に存在する異物の影響を抑制することのできる積層構造体の製造方法及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することである。
本発明の一態様により、
基板上に第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、を含む積層構造体の製造方法であって、
前記第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで前記第１の層の表面に異物が存在し、
前記基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、前記異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、
前記エッチング処理が施された面の上に、前記第２の層を形成する工程と
を有し、
前記第２の層を形成した後に前記第２の層から前記異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う、積層構造体の製造方法が提供される。
基板上に第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、を含む積層構造体の製造方法であって、
前記第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで前記第１の層の表面に異物が存在し、
前記基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、前記異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、
前記エッチング処理が施された面の上に、前記第２の層を形成する工程と
を有し、
前記第２の層を形成した後に前記第２の層から前記異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う、積層構造体の製造方法が提供される。
本発明の別の態様により、
外部からの液体吐出用の駆動電力を受ける電極パッドを含み、前記電極パッドが第１の層と前記第１の層上に形成された第２の層とを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで前記第１の層の表面に異物が存在し、
前記基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、前記異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、
前記エッチング処理が施された面の上に、前記第２の層を形成する工程と
を有し、
前記第２の層を形成した後に前記第２の層から前記異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う、液体吐出ヘッド用基板の製造方法が提供される。
外部からの液体吐出用の駆動電力を受ける電極パッドを含み、前記電極パッドが第１の層と前記第１の層上に形成された第２の層とを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで前記第１の層の表面に異物が存在し、
前記基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、前記異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、
前記エッチング処理が施された面の上に、前記第２の層を形成する工程と
を有し、
前記第２の層を形成した後に前記第２の層から前記異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う、液体吐出ヘッド用基板の製造方法が提供される。
本発明によれば、特定の個所に限定されずに、基板上に存在する異物の影響を抑制することのできる積層構造体の製造方法及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法が提供される。
以下本発明について図面を用いて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。まず、本発明の一態様に係る積層構造体の製造方法によって製造される積層構造体について説明する。積層構造体は、基板上に第１の層と、第１の層上に形成された第２の層を有する。以下、積層構造体として、半導体デバイスを製造する際に用いられる半導体基板を例に用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る積層構造体の製造方法にしたがって製造した半導体基板（ただし成膜層００６を形成する前の段階）の一例の上面模式図である。シリコン基板００１上にマスク層００４が形成され、マスク層００４に複数の異物００５が点在している。
図１（ｂ）は、当該半導体基板（成膜層００６を形成した後の段階）についての、図１（ａ）中のＡ−Ａ断面の模式図である。シリコン基板００１上に、絶縁膜００２を介して、第１の層としての配線層００３が形成される。配線層００３の上にマスク層００４が形成されている。マスク層００４には大きさや形の異なる異物００５（００５ａ〜００５ｃ）が点在している。後に詳述するように、マスク層００４をマスクにして異物００５を除去するが、異物００５は当該除去の後にも残存している異物である。マスク層００４の上に第２の層としての成膜層００６を成膜することで異物００５が被覆されている。なお、第１の層は、配線層に限定されず、例えばＳｉＯやＳｉＮ等の無機材料層、エポキシ樹脂等の有機材料層、又は、ＴｉＷやＡｕ等の導電性層であってもよい。
異物００５は、第１の層（配線層００３）の表面に存在する凸状物である。異物００５は、配線層００３の表面に一つ又は複数個存在する。異物００５は、例えば、半導体基板又は液体吐出ヘッド用基板を製造する際に、特に配線層００３又はその下層などの層を形成する際に発生する塵、例えばエッチング残渣物である。あるいは、配線層００３の表面にテストプローブを接触させて基板の電気特性検査をする場合がある。このとき、テストプローブとの接触によって、配線層００３の表面が盛り上がり、凸部が形成されることがある。このような凸部も異物００５となる。異物としては、半導体製造における加工によって発生する残渣やいわゆる加工デブリが典型的なものである。しかし、異物として他にも外部から持ち込まれたゴミ、埃、人の皮膚、衣服の繊維、静電気によって大気に浮遊している微粒子、半導体製造装置から発生するゴミ等様々な要因もしくは物質からなるものがある。
図２は、実施形態２に係る積層構造体の製造方法にしたがって製造した半導体基板の一例の、図１（ａ）中のＡ−Ａ断面に相当する部分の断面模式図である。後に詳述するように、実施形態２では、実施形態１とは別の方法で異物００５を除去する。そのため、異物００５、マスク層００４及び成膜層００６の形態が実施形態１と異なる。
〔実施形態１〕
本発明に係る積層構造体の製造方法の第１の実施形態について図３を用いて詳細に説明する。
図３（ａ）に示すように、基板としてのシリコン基板００１上に、絶縁膜００２が形成される。絶縁膜００２は例えばＣＶＤ法で約５００ｎｍの膜厚で形成することができる。このとき絶縁膜を適宜パターン状に形成することができる。
絶縁膜００２は、例えばＳｉＯを用いて形成することができるが、絶縁できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＳｉＮを用いて形成してもよい。
本発明に係る積層構造体の製造方法の第１の実施形態について図３を用いて詳細に説明する。
図３（ａ）に示すように、基板としてのシリコン基板００１上に、絶縁膜００２が形成される。絶縁膜００２は例えばＣＶＤ法で約５００ｎｍの膜厚で形成することができる。このとき絶縁膜を適宜パターン状に形成することができる。
絶縁膜００２は、例えばＳｉＯを用いて形成することができるが、絶縁できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＳｉＮを用いて形成してもよい。
さらに、絶縁膜００２上に配線層００３が形成される。このようにして、配線層００３（第１の層）が形成された基板を用意することができる。
配線層００３は例えばスパッタリング法で約２００ｎｍの膜厚で形成することができる。
配線層００３は例えばＡｌを用いて形成することができるが、その材料は例えば電気抵抗率が９×１０−８Ωｍ以下の導電性材料であれば特に限定されるものではない。例えば金、銀、銅等を用いて配線層００３を形成してもよい。
配線層００３は例えばスパッタリング法で約２００ｎｍの膜厚で形成することができる。
配線層００３は例えばＡｌを用いて形成することができるが、その材料は例えば電気抵抗率が９×１０−８Ωｍ以下の導電性材料であれば特に限定されるものではない。例えば金、銀、銅等を用いて配線層００３を形成してもよい。
配線層００３をパターン状に形成するために、例えば、フォトリソグラフィ法によってレジストでエッチングマスクを形成し、スパッタリングで形成した膜をエッチングすることができる。その後Ｏ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理によりレジスト及びエッチング残渣物を除去することができる。
配線層００３の上に異物００５が形成されている。異物００５は、配線層００３を形成した際に表面に形成される。異物００５は、例えば、Ｏ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理を行った際に除去できずに残った物である。前述のように配線層００３の電気特性検査に起因する凸部も異物００５となりうる。
異物００５としては、異物００５ａ、００５ｂ又は００５ｃのように大きさや形状が異なる物が存在し、ほぼ直立しているものや、オーバーハング形状のものも存在する。異物００５の高さは典型的には０．１μｍ〜２．０μｍ程度である。
続いて、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板００１の配線層００３が形成されている面の全面に、マスク層００４を形成する。したがって、配線層００３及び異物００５の上にマスク層００４が形成される。このとき、異物００５ａ及び００５ｂには、マスク層００４で被覆できずに露出した部分がある。一方、異物００５ｃはマスク層００４で被覆され露出していない。
マスク層００４は、後にエッチングによって異物００５を除去する際に、配線層００３が除去されることを抑制するために用いられる。マスク層は導電性であってよい。後述のようにエッチング処理後にマスク層００４の一部が残存する場合、残存するマスク層を他の目的で使用することもできる。例えば、マスク層００４を、マスク層００４に接する膜（第１の層及び第２の層）の材料の少なくとも一つに対して拡散を防ぐことが可能な材料で構成することができる。
マスク層００４は例えばスパッタリング法又はＣＶＤ法で、約２００ｎｍの膜厚で成膜することができる。マスク層００４には例えばＴｉＷを用いることができる。マスク層００４の材料は特に限定されることはなく、例えばＣｒやＮｉなどを用いることもできる。
続いて、マスク層００４の全面にエッチング処理を施すことにより、異物００５の少なくとも一部をその高さ方向に除去する。このとき、図３（ｃ）に示すように、マスク層００４の厚さ方向において、マスク層００４の少なくとも一部が残存するように、前記エッチング処理を行うことができる。つまり、除去される部分が配線層００３まで達しないように、マスク層００４を厚さ方向の途中まで除去することができる。また、異物００５の上部も異物の高さ方向の途中まで除去される。マスク層００４及び異物００５はドライエッチングで除去することができる。
なお、マスク層００４の厚さ方向において、マスク層００４が全て除去されるようにエッチング処理を行うこともできる。ドライエッチング装置の機能として、終点検知という機能がある。これは、エッチングの対象となる膜の種類が変化した場合に、エッチングレートの急な変化が生じたことを検知してエッチング処理を終わらせる機能である。この機能を適宜用いることにより、マスク層がすべて除去されるケースにおいても、エッチングが配線層００３に達した時点でエッチング処理を終わらせることが可能である。したがって、配線層００３への影響は限定的であり、配線層としての機能を損なうことを防止できる。
例えば、ドライエッチングで除去するマスク層００４の膜厚は約１５０ｎｍであり、ドライエッチング後に残存するマスク層００４の膜厚は約５０ｎｍである。ドライエッチングで用いるガスは、例えばＣＦ４ガスであるが、マスク層００４及び異物００５を除去できれば、特に限定されることは無く、例えばＯ２、Ｎ２等を混合したガスを用いることもできる。
異物００５のように突起している物は、ドライエッチング時のプラズマが当たりやすくエッチングが進行しやすいという特徴があるため、マスク層００４よりもエッチング量が大きくなる。このように異物００５は選択的に除去されることとなる。ドライエッチング処理として、マスク層００４に対して異物００５のエッチング選択比が１を超える処理が好ましい。選択比は１．１〜１５．０の範囲が好ましい。例えば、異物の高さが２．０μｍの場合、ＣＦ４ガス（流量２００〜５００ｓｃｃｍ）と、Ｏ２ガス（流量５０〜２００ｓｃｃｍ）を混合したガスを用いて選択比「１：１５」程度のエッチングを行うことができる。なお「ｓｃｃｍ」は０℃１気圧における流量（ｃｍ３／ｍｉｎ）を表す。
このとき異物は完全に除去される必要は無く、成膜やレジスト形成を行った際に、すなわち成膜層（第２の層）００６を形成した後に、成膜層００６から露出しない程度に除去されていればよい。異物が完全に除去されていてもよい。
続いて、図３（ｄ）に示すように、マスク層００４及び異物００５の上に成膜層００６が形成される。このとき、マスク層００４及び異物００５は露出することなく成膜層００６で被覆される。
成膜層００６として、導電性の膜を用いることができるが、フォトレジスト等の樹脂材料の膜を形成してもよい。導電性の膜には例えばＴｉＷやＡｕを用いることができる。樹脂材料としては、例えば「ＰＭＥＲ」（商品名。東京応化工業社製。）や「ＨＩＭＡＬ」（商品名。日立化成社製。）を用いることができる。ただし、第２の層としての成膜層００６は、これらに限定されるものではなく、例えば半導体製造プロセスで用いられる様々な層でありうる。成膜層００６の上に、さらに別の層を設けることができる。また、成膜層００６がフォトレジストからなる場合など、後に成膜層００６を除去することもできる。
以上の製造方法によって、積層構造体（半導体基板）が完成する。この方法によれば、異物の存在箇所によらず、第１の層の上に存在していた異物（電極層形成時に生じた異物）を第２の層の表面に露出しない高さにまで簡易に除去可能である。
・実施形態１の具体例
例えば、高さ２．０μｍの異物に対してドライエッチングを行う場合、マスク層００４は厚さ２００ｎｍで成膜し、その後ＣＦ４ガス（流量２００〜５００ｓｃｃｍ）とＯ２ガス（流量５０〜２００ｓｃｃｍ）の混合ガスを用いてエッチングを行うことができる。これにより、例えば、マスク層００４の膜厚は５０ｎｍ、異物の高さは１００ｎｍとすることができる。その後成膜層００６を例えば１００ｎｍの厚さで成膜することができる。エッチング後の異物の高さが高いほど成膜層００６の厚さを厚くする必要があるので、エッチング後の異物の高さは１００ｎｍ以下（マスク層から５０ｎｍ以下の突出高さ）に抑えることが好ましい。
例えば、高さ２．０μｍの異物に対してドライエッチングを行う場合、マスク層００４は厚さ２００ｎｍで成膜し、その後ＣＦ４ガス（流量２００〜５００ｓｃｃｍ）とＯ２ガス（流量５０〜２００ｓｃｃｍ）の混合ガスを用いてエッチングを行うことができる。これにより、例えば、マスク層００４の膜厚は５０ｎｍ、異物の高さは１００ｎｍとすることができる。その後成膜層００６を例えば１００ｎｍの厚さで成膜することができる。エッチング後の異物の高さが高いほど成膜層００６の厚さを厚くする必要があるので、エッチング後の異物の高さは１００ｎｍ以下（マスク層から５０ｎｍ以下の突出高さ）に抑えることが好ましい。
〔実施形態２〕
本発明に係る積層構造体の製造方法の第２の実施形態について、図４を用いて詳細に説明する。図４（ａ）〜（ｂ）は、図３（ａ）〜（ｂ）と同じであり、本形態は、マスク層００４の形成までの工程は実施形態１と同様である。よって、マスク層００４の形成まで工程についての説明は省略する。
本発明に係る積層構造体の製造方法の第２の実施形態について、図４を用いて詳細に説明する。図４（ａ）〜（ｂ）は、図３（ａ）〜（ｂ）と同じであり、本形態は、マスク層００４の形成までの工程は実施形態１と同様である。よって、マスク層００４の形成まで工程についての説明は省略する。
マスク層００４の形成に続いて、マスク層００４の全面にエッチング処理を施すことにより、異物００５の少なくとも一部をその高さ方向に除去する。このとき、図４（ｃ）に示すように、マスク層００４で被覆されずに露出している部分を有していた異物００５ａ及び００５ｂが厚さ方向の途中まで除去される。これに伴い、異物００５ａ及び００５ｂの上に存在していたマスク層が除去される。一方、異物００５ａ及び００５ｂの上に存在していたマスク層以外の部分のマスク層００４は除去されない。マスク層００４で被覆されている異物００５ｃは、エッチングされずに残る。このため、異物００５ｃが存在する箇所は、他の部分より高くなる。異物００５はウェットエッチング法で除去することができる。
ウェットエッチングには、酢酸とリン酸を混合した溶液を用いることができる。しかしその限りではなく、異物００５を除去できマスク層００４を浸食しないエッチング液を含めて、マスク層に対して異物のエッチング選択比が１を超えるエッチング液を適宜用いることができる。エッチング液として、例えば「ＮＭＤ−３」（商品名。東京応化工業社製。）や「ＺＥ２５９」（商品名。林純薬工業社製。）等を用いることができる。
このときマスク層００４で被覆されずに露出した部分を有していた異物は完全に除去される必要は無く、成膜やレジスト形成を行った際に、すなわち成膜層（第２の層）００６を形成した後に、成膜層００６から露出しない程度に除去されていればよい。マスク層００４で被覆されずに露出した部分を有していた異物が完全に除去されていてもよい。
続いて、図４（ｄ）に示すように、マスク層００４及び異物００５の上に成膜層００６が形成される。このとき、マスク層００４及び異物００５は露出することなく成膜層００６で被覆される。異物００５ｃが存在する箇所は、他の部分より高くなる。成膜層００６は、実施形態１と同様にして形成することができる。
以上の製造過程によって、積層構造体（半導体基板）が完成する。この方法によれば、異物の状態によって、除去の必要な異物を選択的に除去することができる。
以上の製造過程によって、積層構造体（半導体基板）が完成する。この方法によれば、異物の状態によって、除去の必要な異物を選択的に除去することができる。
・実施形態２の具体例
例えば、高さ２．０μｍの異物に対してウエットエッチングを行う場合、マスク層００４は厚さ２００ｎｍで成膜し、その後エッチング液（例えばＮＭＤ-３）を用いて１５分程度のエッチングを行うことができる。これにより、例えば、マスク層の膜厚は２００ｎｍのままで、異物の高さは１００ｎｍとすることができる。その後成膜層００６を例えば１００ｎｍの厚さで成膜することができる。この場合、マスク層の膜厚が減少しないので、エッチング後の異物の高さは２５０ｎｍ以下（マスク層から５０ｎｍ以下の突出高さ）に抑えることが好ましい。
例えば、高さ２．０μｍの異物に対してウエットエッチングを行う場合、マスク層００４は厚さ２００ｎｍで成膜し、その後エッチング液（例えばＮＭＤ-３）を用いて１５分程度のエッチングを行うことができる。これにより、例えば、マスク層の膜厚は２００ｎｍのままで、異物の高さは１００ｎｍとすることができる。その後成膜層００６を例えば１００ｎｍの厚さで成膜することができる。この場合、マスク層の膜厚が減少しないので、エッチング後の異物の高さは２５０ｎｍ以下（マスク層から５０ｎｍ以下の突出高さ）に抑えることが好ましい。
〔実施形態３〕
本発明の別の態様に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法の一形態を、実施形態３として説明する。この方法は、特には電極パッドの製造に関する。以下では、液体吐出ヘッドの一例として、インクジェットヘッドについて説明を行う。
図５（ａ）は、実施形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法にしたがって製造した液体吐出ヘッド用基板の一例の斜視模式図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＢ−Ｂ断面の模式図である。
本発明の別の態様に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法の一形態を、実施形態３として説明する。この方法は、特には電極パッドの製造に関する。以下では、液体吐出ヘッドの一例として、インクジェットヘッドについて説明を行う。
図５（ａ）は、実施形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法にしたがって製造した液体吐出ヘッド用基板の一例の斜視模式図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＢ−Ｂ断面の模式図である。
図５（ａ）に示すように、シリコン基板００１上に、外部からの液体吐出用すなわちインク吐出用の駆動電力を受ける電極パッド０１０と、ノズル樹脂材料（流路形成部材）０１３が形成されている。ノズル樹脂材料０１３にはインク吐出口０１４が形成されている。ノズル樹脂材料０１３の内部に、インク発泡室０１２が形成されている。インク発泡室０１２の内部には、インク吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生体として加熱ヒータ０１１が形成されている。シリコン基板００１には、インク発泡室０１２に連通するようにインク供給口０１５が形成されている。
図５（ｂ）に示すように、電極パッド部においては、シリコン基板００１上に、絶縁膜００２を介して、第１の層としての配線層００３が形成される。配線層００３の一部が露出するように保護膜００７が形成されている。配線層００３及び保護膜００７の上にマスク層００４が形成され、配線層００３上には異物００５が存在し、マスク層００４で囲まれている。図５（ｂ）には異物００５を１つのみ示しているが、通常大きさや形の異なる異物が複数存在する。後に詳述するように、マスク層００４をマスクにして異物００５を除去するが、図５（ｂ）に示す異物００５は当該除去の後にも残存している異物である。さらに、マスク層００４及び異物００５の上に第２の層としてのバリアメタル層００８が形成されている。さらにその上に、Ａｕ層００９が形成されている。
以下に、実施形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法について説明する。図６には、図５（ｂ）に示した部分に相当する部分を示す。
図６（ａ）に示すように、シリコン基板００１上に、絶縁膜００２が形成される。絶縁膜００２は例えば次のようにして形成することができる。すなわち、ＣＶＤ法で厚さ約５００ｎｍの膜を形成し、その後、当該膜上にフォトリソグラフィ法によってレジストをエッチングマスクとなるように選択的（パターン状）に形成し、ＣＦ４を用いたリアクティブイオンエッチング法にて当該膜をエッチングする。続いてＯ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理により、レジスト及びエッチング残渣物を除去することで絶縁膜００２を形成する。
絶縁膜００２は、例えばＳｉＯを用いて形成することができるが、絶縁できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＳｉＮを用いて形成してもよい。
図６（ａ）に示すように、シリコン基板００１上に、絶縁膜００２が形成される。絶縁膜００２は例えば次のようにして形成することができる。すなわち、ＣＶＤ法で厚さ約５００ｎｍの膜を形成し、その後、当該膜上にフォトリソグラフィ法によってレジストをエッチングマスクとなるように選択的（パターン状）に形成し、ＣＦ４を用いたリアクティブイオンエッチング法にて当該膜をエッチングする。続いてＯ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理により、レジスト及びエッチング残渣物を除去することで絶縁膜００２を形成する。
絶縁膜００２は、例えばＳｉＯを用いて形成することができるが、絶縁できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＳｉＮを用いて形成してもよい。
さらに、絶縁膜００２上に配線層００３が形成される。このようにして、配線層００３（第１の層）が形成された基板を用意することができる。
配線層００３は例えば次のようにして形成することができる。すなわちスパッタリング法で厚さ約２００ｎｍの膜を形成し、その後フォトリソグラフィ法によってレジストをエッチングマスクとなるように選択的に形成し、酢酸とリン酸を混合したエッチング液を用いてウェットエッチングによって当該膜を選択的に除去する。
配線層００３は例えばＡｌを用いて形成することができるが、その材料は例えば電気抵抗率が９×１０−８Ωｍ以下の導電性材料であれば特に限定されるものではない。例えば金、銀、銅等を用いて配線層００３を形成してもよい。
配線層００３は例えば次のようにして形成することができる。すなわちスパッタリング法で厚さ約２００ｎｍの膜を形成し、その後フォトリソグラフィ法によってレジストをエッチングマスクとなるように選択的に形成し、酢酸とリン酸を混合したエッチング液を用いてウェットエッチングによって当該膜を選択的に除去する。
配線層００３は例えばＡｌを用いて形成することができるが、その材料は例えば電気抵抗率が９×１０−８Ωｍ以下の導電性材料であれば特に限定されるものではない。例えば金、銀、銅等を用いて配線層００３を形成してもよい。
さらに配線層００３の一部が露出するように保護膜００７が形成される。
保護膜００７は例えば次のようにして形成することができる。すなわち、ＣＶＤ法で厚さ約５００ｎｍの膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法によってレジストをエッチングマスクとなるように選択的に形成し、ＣＦ４を用いたリアクティブイオンエッチング法にて当該膜をエッチングする。続いてＯ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理により、レジスト及びエッチング残渣物を除去することで保護膜００７を形成する。
保護膜００７は、例えばＳｉＮを用いて形成することができるが、インクによる浸食から配線材料を保護できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＳｉＯを用いて形成してもよい。
保護膜００７は例えば次のようにして形成することができる。すなわち、ＣＶＤ法で厚さ約５００ｎｍの膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法によってレジストをエッチングマスクとなるように選択的に形成し、ＣＦ４を用いたリアクティブイオンエッチング法にて当該膜をエッチングする。続いてＯ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理により、レジスト及びエッチング残渣物を除去することで保護膜００７を形成する。
保護膜００７は、例えばＳｉＮを用いて形成することができるが、インクによる浸食から配線材料を保護できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＳｉＯを用いて形成してもよい。
配線層００３の上に異物００５が形成されている。異物００５は配線層００３を形成した際に表面に形成される。異物００５は、例えば、Ｏ２によるプラズマアッシング及びウェット剥離処理を行った際に除去できずに残った物である。前述のように配線層００３の電気特性検査に起因する凸部も異物００５となりうる。
異物００５として大きさや形状が異なる物が存在し、ほぼ直立しているものや、オーバーハング形状のものも存在する。異物００５の高さは典型的には０．１μｍ〜２．０μｍ程度である。
続いて、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板００１の配線層００３が設けられた面の全面にマスク層を形成する。したがって、配線層００３、異物００５及び保護膜００７の上にマスク層００４が形成される。このとき、異物００５には、マスク層００４で被覆されずに露出している部分がある。この図には露出部を有する異物（前述の異物００５ａ及び００５ｂに相当）を１つ示すが、実施形態１と同様、露出していない異物（前述の異物００５ｃに相当）が存在してもよい。
マスク層００４は、実施形態１と同様に形成することができる。マスク層００４を、マスク層００４に接する膜（第１の層及び第２の層）の材料の少なくとも一つに対して拡散を防ぐことが可能な材料で構成することができる。このとき、マスク層００４はバリアメタル層を兼ねることができる。この場合、マスク層００４は、バリアメタル層に用いられる金属又は金属化合物からなることができる。
マスク層００４は、実施形態１と同様に形成することができる。マスク層００４を、マスク層００４に接する膜（第１の層及び第２の層）の材料の少なくとも一つに対して拡散を防ぐことが可能な材料で構成することができる。このとき、マスク層００４はバリアメタル層を兼ねることができる。この場合、マスク層００４は、バリアメタル層に用いられる金属又は金属化合物からなることができる。
続いて、マスク層００４の全面にエッチング処理を施すことにより、異物００５の少なくとも一部をその高さ方向に除去する。このとき、図６（ｃ）に示すように、マスク層００４の厚さ方向において、マスク層００４の少なくとも一部が残存するように、前記エッチング処理を行うことができる。また、異物００５の上部も厚さ方向の途中まで除去される。マスク層００４及び異物００５は、実施形態１と同様にして、ドライエッチング法で除去することができる。ドライエッチングにより、実施形態１と同様、異物００５を選択的に除去することができる。
異物００５の除去はドライエッチングに限定されることはなく、ウェットエッチングを用いてもよい。ウェットエッチングでは、実施形態２と同様にして、エッチング液を用いて、異物００５を選択的に除去することができる。
エッチングによって、異物（マスク層００４で被覆されずに露出した部分を有していたもの）は完全に除去される必要は無く、第２の層（バリアメタル層００８）を形成した後に、第２の層から露出しない程度に除去されていればよい。異物が完全に除去されていてもよい。
続いて、図６（ｄ）に示すように、マスク層００４、異物００５及び保護膜００７の上に第２の層としての金属の層、特にはバリアメタル層００８を形成する。異物００５は露出することなくバリアメタル層００８で覆われている。バリアメタル層００８は例えばスパッタリング法で、約２００ｎｍの膜厚で成膜することができる。バリアメタル層００８としては導電性の膜を用いることができ、例えばＴｉＷやＣｒ、Ｎｉを用いることができる。同図のようにマスク層００４とバリアメタル層００８が同材料であり、マスク層００４が残存している場合、残存するマスク層００４とバリアメタル層００８とでバリアメタル層となる。
続いて、図６（ｅ）に示すように、バリアメタル層００８の上にＡｕ層００９を形成する。Ａｕ層００９は、スパッタ法を用いてＡｕを成膜し、その後フォトリソグラフィ法を用いてパターン状にすることによって形成することができる。Ａｕ層００９の厚さは例えば２００ｎｍである。
続いて、図６（ｆ）に示すように、マスク層００４の一部とバリアメタル層００８の一部を除去することによって、保護膜００７の一部を露出させる。マスク層００４とバリアメタル層００８の除去は、例えば、Ａｕ層００９をマスクにしてウェットエッチングによって行うことができる。エッチング液としては例えば過酸化水素水を使用することができる。
その後、Ａｕ層００９が溶剤に晒される更なる加工を施すことがある。その場合、絶縁膜００２及び配線層００３は、バリアメタル層００８によって異物００５が被覆されているため、溶剤が到達せず、したがって腐食しない。
このようにして電極パッドを形成することができる。電極パッド形成より前または後に、適宜インク供給口０１５及びノズル樹脂材料０１３等を設けて、液体吐出ヘッド用基板を得ることができる。
なお、マスク層００４の形成、エッチング、第２の層（バリアメタル層００８）の形成は、前述の実施形態１の具体例または実施形態２の具体例と同様に行うことができる。また、異物の被覆性の観点およびコストの観点から、第２の層は、Ａｕ層よりもバリアメタル層のほうが好ましい。
〔比較形態〕
図７を用いて、比較用の形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法について説明する。図７には、図５（ｂ）に示した部分に相当する部分を示す。図７（ａ）は、図６（ａ）と同じであり、本形態は、保護膜００７の形成までの工程は、実施形態３と同様である。よって、保護膜００７の形成までの工程についての説明は省略する。
図７を用いて、比較用の形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法について説明する。図７には、図５（ｂ）に示した部分に相当する部分を示す。図７（ａ）は、図６（ａ）と同じであり、本形態は、保護膜００７の形成までの工程は、実施形態３と同様である。よって、保護膜００７の形成までの工程についての説明は省略する。
保護膜００７の形成に続いて、図７（ｂ）に示すように、配線層００３、異物００５及び保護膜００７の上にバリアメタル層００８が形成される。このとき、異物００５はバリアメタル層００８で被覆できずに一部が露出している。
バリアメタル層００８は例えばスパッタリング法で、約２００ｎｍの膜厚で成膜することができる。バリアメタル層００８には例えばＴｉＷを用いることができる。
続いて、図７（ｃ）に示すように、バリアメタル層００８の上にＡｕ層００９が形成される。Ａｕ層００９は、スパッタ法を用いてＡｕを成膜し、その後フォトリソグラフィ法を用いてパターン状にすることによって形成することができる。Ａｕ層００９の厚さは例えば２００ｎｍである。このとき、Ａｕ層００９で異物００５を被覆できずに一部が露出している。
続いて、図７（ｄ）に示すように、バリアメタル層００８の一部を除去することによって、保護膜００７の一部を露出させる。バリアメタル層００８の除去は、例えば、Ａｕ層００９をマスクにしてウェットエッチングによって行うことができる。エッチング液としては例えば酸化水素水を使用することができる。
続いて、Ａｕ層００９が溶剤に晒される更なる加工を施す。このとき、一部が露出していた異物００５が溶剤に浸食され、そこから溶剤が侵入してバリアメタル層００８、配線層００３及び絶縁膜００２の一部が腐食する。腐食により空洞部０１６が生じる。このように、異物００５の影響で電極パッド部の腐食が起こり、不良が発生する場合がある。なお、図７（ｄ）には、この腐食後の状態を示す。
００１ シリコン基板
００２ 絶縁膜
００３ 配線層
００４ マスク層
００５ 異物
００６ 成膜層
００７ 保護膜
００８ バリアメタル層
００９ Ａｕ層
０１０ 電極パッド
０１１ 加熱ヒータ
０１２ インク発泡室
０１３ ノズル樹脂材料
０１４ インク吐出口
０１５ インク供給口
００２ 絶縁膜
００３ 配線層
００４ マスク層
００５ 異物
００６ 成膜層
００７ 保護膜
００８ バリアメタル層
００９ Ａｕ層
０１０ 電極パッド
０１１ 加熱ヒータ
０１２ インク発泡室
０１３ ノズル樹脂材料
０１４ インク吐出口
０１５ インク供給口
Claims (17)
- 基板上に第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、を含む積層構造体の製造方法であって、
前記第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで前記第１の層の表面に異物が存在し、
前記基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、前記異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、
前記エッチング処理が施された面の上に、前記第２の層を形成する工程と
を有し、
前記第２の層を形成した後に前記第２の層から前記異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う、積層構造体の製造方法。 - 前記第１の層が導電性材料からなる、請求項１に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記マスク層を、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法で形成する、請求項１又は２に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記エッチング処理が、前記マスク層に対して前記異物のエッチング選択比が１を超える処理である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記マスク層の厚さ方向において、前記マスク層の少なくとも一部が残存するように、前記エッチング処理を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記マスク層は、前記第１の層及び第２の層を形成する材料の少なくとも一つに対して拡散を防ぐことが可能な材料で構成される、請求項５に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記エッチング処理を、ドライエッチング又はウェットエッチングによって行う、請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層構造体の製造方法。
- 外部からの液体吐出用の駆動電力を受ける電極パッドを含み、前記電極パッドが第１の層と前記第１の層上に形成された第２の層とを含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記第１の層が形成された基板を用意する工程と、ここで前記第１の層の表面に異物が存在し、
前記基板の第１の層が設けられた面の全面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の全面にエッチング処理を施すことにより、前記異物の少なくとも一部を高さ方向に除去する工程と、
前記エッチング処理が施された面の上に、前記第２の層を形成する工程と
を有し、
前記第２の層を形成した後に前記第２の層から前記異物が露出しないように、前記エッチング処理を行う、液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記第１の層が配線層であり、前記第２の層が金属の層である、請求項８に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記マスク層を、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法で形成する、請求項８又は９に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記エッチング処理が、前記マスク層に対して前記異物のエッチング選択比が１を超える処理である、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記エッチング処理を、ドライエッチング又はウェットエッチングによって行う、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記マスク層の厚さ方向において、前記マスク層の少なくとも一部が残存するように、前記エッチング処理を行う、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記マスク層は、第１の層及び第２の層を形成する材料の少なくとも一つに対して拡散を防ぐことが可能な材料で構成される、請求項１３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記マスク層がバリアメタル層を兼ねる、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記マスク層はＴｉＷからなる、請求項１４又は１５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第２の層の上に、金からなる層を形成する、請求項８〜１６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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