JP5744552B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
インクジェット記録方式に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に、微細な吐出口、液体流路、および液体流路の一部に設けられる吐出エネルギー発生素子を備えている。このようなインクジェット記録ヘッドを製造する方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。
特許文献１に開示される製造方法では、まず、基板上にインク流路をフォトリソグラフィー技術を用いて形成した後、裏面を研削又は研磨し、金属酸化膜と有機樹脂膜の二層によりエッチングマスクを形成する。その後、インク供給口を基板裏面より化学的にエッチングして形成することにより、インクジェット記録ヘッドを製造する。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、化学的にシリコンをエッチングするエッチング液としては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、ＫＯＨ、ＨＦ又はＨＮＯ3等の非常に反応性の高い薬品を用いる。そのため、エッチングマスクはこれらの薬品に侵されない、耐薬品性の高いものでなければならない。ところが、高い耐薬品性を有する膜は、無機膜においても、有機膜においても、一般的に３００℃程度以上の高温で成膜する必要がある。
ここで、シリコン基板は、厚さを薄くするため、例えば厚さが８０μｍになるまで機械等により研削される。この際、シリコン基板の研削面には破砕層（加工変質層）が発生する。そこで、この加工変質層を除去するために、従来では、加工変質層を研磨やウェットエッチング等により除去していた。
しかし、ウェットエッチングによって破砕層を除去する方法では、ウエハー外周端部の形状が制御できず有機膜の被覆性が低下する場合があった。
ここで、従来の方法では、研磨により破砕層を除去する方法が提案されている。しかし、研磨（ポリッシュ）により破砕層を除去した場合、研磨により結晶構造にダメージが生じ、研磨面に結晶歪みが発生する場合があった。結晶歪みを含むダメージ層がエッチング面に存在すると、異方性エッチングによりインク供給口を形成する時に、ダメージ層でエッチングが不規則に進行し、インク供給口が異常な形状に形成される場合があった。
また、従来の方法では、ドライエッチングにより破砕層を除去する方法も提案されている。しかし、ドライエッチングを用いた破砕層の除去方法では、ガス種、方式によっては、破砕層のエッチングレートの加速や表面デポが発生し、研削時に発生した研削痕を大きくする場合があった。研削痕が大きくなると、表面の成膜性が低下するため、エッチングマスクのマスク性能が低下する場合があった。
また、研削痕をエッチング液により取り除いて平坦化を行うと、シリコン基板外周部のベベル形状が変形してしまう場合がある。その結果、結晶性異方性エッチング時に使用するエッチングマスクの被覆性がシリコン基板外周部で低下し、シリコン基板外周部でエッチングによる欠けが発生する場合がある。
また、研削痕をエッチング液により取り除いて平坦化を行うと、シリコン基板外周部のベベル形状が変形してしまう場合がある。その結果、結晶性異方性エッチング時に使用するエッチングマスクの被覆性がシリコン基板外周部で低下し、シリコン基板外周部でエッチングによる欠けが発生する場合がある。
また、研磨（ポリッシュ）により研削痕や破砕層を除去して平坦化を行った場合、ダメージ層が生じる。このダメージ層を、化学的なドライエッチング装置により除去した場合では、ダメージ層でダメージを受けている部分のエッチングレートが選択的に速くなる。ダメージとしては例えば結晶歪みや研磨痕が考えられる。
そこで、本発明は、シリコン基板面のダメージ層を良好に除去でき、エッチングマスクの被覆性を向上でき、液体供給口を精度良く形成可能な液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、
第一の面側に機能素子を有し、液体供給口が形成されたシリコン基板を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（ａ）前記シリコン基板の前記第一の面と反対側の面である第二の面を研削する工程と、
（ｂ）研削して得られた前記第二の面を研磨する工程と、
（ｃ）イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングにより、研磨して得られた前記第二の面をエッチングする工程と、
（ｄ）前記リアクティブイオンエッチング後の前記第二の面にエッチングマスクを形成する工程と、
（ｅ）前記エッチングマスクを用いて前記シリコン基板をウェットエッチング処理し、前記液体供給口を形成する工程と、
をこの順で有し、
前記工程（ｂ）の後であって前記工程（ｃ）の前に、少なくとも前記第一の面側に設けられた前記シリコン基板の切断時に使用する切断ラインと対向する領域にマスクを形成する工程を含み、
前記工程（ｃ）において、前記マスクを用いて前記リアクティブイオンエッチングを行った後、前記マスクを除去することにより、前記切断ラインと対向する領域にダメージ層を残すことを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法である。
第一の面側に機能素子を有し、液体供給口が形成されたシリコン基板を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（ａ）前記シリコン基板の前記第一の面と反対側の面である第二の面を研削する工程と、
（ｂ）研削して得られた前記第二の面を研磨する工程と、
（ｃ）イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングにより、研磨して得られた前記第二の面をエッチングする工程と、
（ｄ）前記リアクティブイオンエッチング後の前記第二の面にエッチングマスクを形成する工程と、
（ｅ）前記エッチングマスクを用いて前記シリコン基板をウェットエッチング処理し、前記液体供給口を形成する工程と、
をこの順で有し、
前記工程（ｂ）の後であって前記工程（ｃ）の前に、少なくとも前記第一の面側に設けられた前記シリコン基板の切断時に使用する切断ラインと対向する領域にマスクを形成する工程を含み、
前記工程（ｃ）において、前記マスクを用いて前記リアクティブイオンエッチングを行った後、前記マスクを除去することにより、前記切断ラインと対向する領域にダメージ層を残すことを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法である。
本発明により、シリコン基板面のダメージ層を良好に除去でき、エッチングマスクの被覆性を向上でき、液体供給口を精度良く形成可能な液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、本発明の適用例として、インクジェットヘッド用基板を例に挙げて説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。また、インクジェットヘッド用基板の他、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド用基板の製造方法にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
（実施形態１）
本実施形態により製造されるインクジェットヘッド用基板は、第一の面側に機能素子が形成されたシリコン基板から主に構成される。機能素子としては、例えば吐出エネルギー発生素子等が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。図１においては、吐出エネルギー発生素子２が所定のピッチで２列に並んで形成されたシリコン基板１が示されている。シリコン基板１には、シリコンを異方性エッチングすることによって形成されたインク供給口１２が吐出エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口するように形成されている。Ｓｉ基板１上には、流路部型材３によって、各吐出エネルギー発生素子２の上方に開口するインク吐出口５と、インク供給口１２から各インク吐出口５に連通する個別のインク流路が形成されている。
本実施形態により製造されるインクジェットヘッド用基板は、第一の面側に機能素子が形成されたシリコン基板から主に構成される。機能素子としては、例えば吐出エネルギー発生素子等が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。図１においては、吐出エネルギー発生素子２が所定のピッチで２列に並んで形成されたシリコン基板１が示されている。シリコン基板１には、シリコンを異方性エッチングすることによって形成されたインク供給口１２が吐出エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口するように形成されている。Ｓｉ基板１上には、流路部型材３によって、各吐出エネルギー発生素子２の上方に開口するインク吐出口５と、インク供給口１２から各インク吐出口５に連通する個別のインク流路が形成されている。
このインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１２が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そしてこのインクジェット記録ヘッドは、インクをインク供給口１２を介して流路内に充填する。吐出エネルギー発生素子２によって発生する圧力を加えることによって、吐出口５からインク液滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって記録を行う。
このインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。
図１は、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造方法例を説明するための断面工程図である。
まず、図１（ａ）に示すように、第一の面（表面）に吐出エネルギー発生素子２が形成されたシリコン基板１を用意する。そして、シリコン基板１の上に、ポジ型レジスト等を用いてインク流路の型となる流路型材３を形成する。また、流路型材３の上に流路形成部材４を形成し、流路形成部材４にインク吐出口５を形成する。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の工程の後、保護層６を形成し、シリコン基板１の第一の面と反対側の第二の面（裏面）を研削した状態を示す。シリコン基板１の研削面には破砕層７や研削痕（不図示）が発生する。
図１（ｃ）は、図１（ｂ）の工程の後、研磨により破砕層７又は研削痕を除去した状態を示す。研削面は研磨により破砕層７や研削痕が除去されて平坦化される。一方、研磨後のシリコン基板面（研磨面）には結晶歪みや研磨痕を含むダメージ層８が発生する。研磨としては、例えば乾式研磨が挙げられる。
図１（ｄ）は、図１（ｃ）の工程の後、イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングにより研磨面を処理し、ダメージ層８を除去した状態を示す。リアクティブイオンエッチングにより、プラズマを用いて発生させたイオンを研磨面に衝突させ、ダメージ層８を除去する。イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングを用いることにより、垂直性高くエッチングを行う事で破砕層を除去し研磨痕の凹凸を平坦化するという利点がある。
イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングとしては、例えば、真空容器中に対向して配置した電極に高周波電源を接続する容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）を利用する方式が挙げられる。また、真空容器を取り巻くように配置したコイルに高周波電源を接続する誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）を利用する方式も挙げられる。イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングは、反応室内で電磁波を与えプラズマ化し、エッチング対象物に陰極の電圧を印加する事で、プラズマ中のイオン種やラジカル種がエッチング対象物に加速され衝突しエッチングを行うものである。
リアクティブイオンエッチングに用いるガス種としては、Ｓｉのドライエッチングに使用されるＳＦ6、ＣＨＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6及びＣ3Ｆ8から選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。
リアクティブイオンエッチングにおけるエッチング圧力は、−１〜−１０であることが好ましい。低真空での環境でエッチングを行うことで垂直性が増しより、結晶歪や研磨痕を効率的に除去でき平坦化を行うができ、かつ、ウエハ外周部の形状へもエッチングの影響を少なくすることができるという利点がある。
図１（ｅ）は、図１（ｄ）の工程の後、シリコン基板の第二の面（裏面）にポリアミド樹脂１０を配置した状態を示す。ポリアミド樹脂１０は、例えば、スピンコートにより塗布・乾燥させることにより基板裏面に配置できる。
図１（ｆ）は、図１（ｅ）の工程の後、ポリアミド樹脂１０にポジ型レジスト１１を配置した状態を示す。ポジ型レジスト１１は、例えば、スピンコートにより塗布・乾燥して配置することができる。
図１（ｇ）は、図１（ｆ）の工程の後、ポジ型レジスト１１をパターニングし、第１のマスク１１’を形成した状態を示す。ポジ型レジストのパターニングは、露光・現像することにより実施することができる。
図１（ｈ）は、図１（ｇ）の工程の後、第１のマスク１１’を用いてポリアミド樹脂１０をパターニングし、第２のマスク１０’を形成した状態を示す。ポリアミド樹脂のパターニングは、例えば、ドライエッチャーによりエッチングすることにより実施することができる。第２のマスク１０’はインク供給口１２を形成するためのエッチングマスクとなる。
図１（ｉ）は、図１（ｈ）の工程の後、第１のマスク１１’を除去した状態を示す。
図１（ｊ）は、図１（ｉ）の工程の後、第２のマスク１０’、つまりエッチングマスクを用いてウェットエッチング処理することによりインク供給口１２を形成した状態を示す。インク供給口１２を形成するウェットエッチング処理としては、シリコンの結晶異方性エッチング処理が好ましい。
本発明により、シリコン基板面のダメージ層を良好に除去でき、エッチングマスクの被覆性を向上でき、液体供給口を精度良く形成することができる。
なお、製造プロセスの終盤、つまりシリコン基板の表面に流路型材や流路形成部材を形成した後においてエッチングマスクを形成すれば、工程流動中にエッチングマスクが損傷することを防止することができる。
また、本発明では、イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により結晶歪層８や研磨痕を除去しているため、基板裏面の凹凸が解消し、エッチングマスクを良好に形成することができる。
研削方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、砥石を使用し研削するグラインドや、研磨剤と研磨対象物の相対運動による機械的研磨等が挙げられる。
研磨方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、エッチングを含む化学的な研磨や、砥石を使用し研磨するドライポリッシュと称される方法等が挙げられる。研磨は、裏面傷の深さ、ＯＳＦ量、インク供給口幅から研磨量、研磨面粗さを考慮して実施することが望ましい。研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、例えば、8〜20Åである。
図１（ｂ）に示す状態は、バックグラインドにより研削した例を示している。
図１（ｃ）に示す状態は、ドライポリッシュにより研磨した例を示している。研磨は、研削時に発生する研削痕や破砕層を除去し平坦化することを目的としている。また、研磨により、シリコン基板１の外周端部の形状を、エッチングマスクの被覆性に影響の無い形状へ加工する事ができる。
研磨後の第二の面（研磨面）は表面粗さ（Ｒａ）が研削後の第二の面（研削面）より小さい状態で仕上げられる。
また、リアクティブイオンエッチングの後に、Ｏ2によるプラズマアッシング工程を実施することができる。プラズマアッシング工程を実施することにより、例えば環化ゴム系樹脂やポリアミド樹脂を用いてエッチングマスクを形成する際に、リアクティブイオンエッチング後の第二の面のゴミの傷の影響を低減することもでき、エッチングマスク性を向上させることができる。
インク供給口を形成するためのシリコン基板のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えば、アルカリ性のエッチング液を用いることができる。エッチング液としては、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、水酸化テトラメチルアンモニウム（以下ＴＭＡＨとも称す）等が挙げられる。エッチングマスクの材料としては、エッチング液に耐え得る材料を用いる。
エッチングマスクの材料としては、特に制限されるものではないが、例えば無機膜を用いることができる。無機膜の具体例としては、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）又はシリコン窒化物（ＳｉＮ）等が挙げられる。シリコン酸化物の成膜方法としては、例えば、熱酸化やスパッタリング等が挙げられる。また、シリコン窒化物の成膜方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ等が挙げられる。
ここで、エッチングマスクの材料としては、高分子化合物を用いることが好ましい。高分子化合物としては、例えば、環化ゴム、ポリエーテルアミド、又はベンゾシクロブテン等が挙げられる。これらの樹脂を用いることにより、流路型材や流路形成部材に影響を与えずに、また結晶歪層や研磨痕を含むダメージ層８を除去した第二の面と良好に密着させて、エッチングマスクを形成することができる。
以下に、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
本実施例では、吐出エネルギー発生素子として発熱抵抗素子を用いたインクジェット記録ヘッド、いわゆるバブルジェット記録方式のインクジェット記録ヘッドを製造する例を示す。
図では１つのインクジェット記録ヘッドの断面図として表している。半導体製造技術としては、一般的に、シリコン基板１に同様の素子を複数個配列した多数個処理が行われており、本実施形態のインクジェット記録ヘッドも同様に多数個取りが可能であることは言うまでもない。
本実施例は、図１に示した工程によりインクジェット記録ヘッドを作製する。
また、シリコン基板１は、＜１００＞面の結晶方位を有し、半導体製造技術により吐出エネルギー発生素子２を駆動させるための駆動素子が形成されている。また、吐出エネルギー発生素子２と外部制御機器との電気的取り出し電極も形成されている。
流路型材は、溶解除去可能な樹脂を用いてフォトリソグラフィー技術により形成する。溶解可能な樹脂としては、例えば、ポジ型フォトレジストＰＭＥＲ−ＡＲ９００（東京応化工業（株）製、商品名）を用いることができる。
インク吐出口５を有する流路形成部材４はフォトリソグラフィー技術により形成した。流路形成部材４としては、例えば、感光性エポキシ樹脂や感光性アクリル樹脂等を用いることができる。
また、流路形成部材４は、インクジェット記録ヘッドとして、常にインクと接触するため、以下の点を考慮して選択することが望ましい。インクとの接液によって不純物が溶出しないこと。シリコン基板との密着性が良く、経時的変化による剥がれが起らない。これらの点から、流路形成部材４としては、光カチオン重合性化合物が適している。なお、流路形成部材４は、使用するインク液によって目的にあった材料を選択することが望ましい。
研削は、例えば、フルマルチオートマッチクグラインダ（ディスコ社製）使用し、砥粒径＃２０００の砥石を用い、加工量１００μｍ、表面粗さ（Ｒａ）約７３Åで行うことができる。
保護膜６の材料としては、研磨終了後に容易に除去可能なもので、機能素子に影響を与えない材料であれば、特に限定されない。保護膜６は、例えば、環化ゴム系の樹脂をスピンコートして塗布することにより形成することができる。または、保護膜６としては、例えば、一般的にシリコン基板の保護テープと称されるマイラーフィルムやポリオレフィンフィルムに接着剤が塗布されたものを用いることができ、これらは市販されている。より具体的には、例えば、研磨後に除去が容易である観点から、紫外線照射により粘着性が低下するエレップフォルダーＵＥシリーズ（日東電工（株）製）を用いることができる。
研磨は、例えば、フルマルチオートマッチクポリッシャ（ディスコ社製）を使用し、加工量２μｍ、表面粗さ（Ｒａ）５０Åで行うことができる。研削痕や破砕層は、例えば、１〜２０μｍの研磨で除去できる。通常は１μｍの研磨で平坦化可能であり、２μｍの加工量で十分に平坦化される。
また、研磨により、シリコン基板外周端部も平坦化され、エッチングマスクとなる樹脂を塗布した際に被覆性が向上する。
リアクティブイオンエッチングは、例えば、ＡＭＳ２００（アルカテル社製、商品名）を使用し、エッチングガスとしてＳＦ6を用いて実施することができる。リアクティブイオンエッチングによるシリコン基板の除去量については、５μｍ程度で十分にダメージ層８を除去することができる。
（比較）
図４は、ダメージ層８の除去を、化学的なエッチング性を有するドライエッチングを用いて実施してインクジェット記録ヘッドを製造した例を示す。図１に示した場合とは、化学的なエッチング性を有するドライエッチングを用いてダメージ層８の除去を実施した点で異なる。
図４は、ダメージ層８の除去を、化学的なエッチング性を有するドライエッチングを用いて実施してインクジェット記録ヘッドを製造した例を示す。図１に示した場合とは、化学的なエッチング性を有するドライエッチングを用いてダメージ層８の除去を実施した点で異なる。
図４（ｃ）は図１（ｃ）の状態に相当する図である（図１（ｃ）に示す状態は、破砕層等を研磨で除去した状態である）。そして、図４（ｄ）は、図４（ｃ）の状態から、化学的なエッチング性を有するドライエッチングにより研磨面を処理した状態を示す。
ここで、化学的なエッチング性とは、ウエハ表面の材料と活性ガスを化学反応により揮発性の物質へ変化させウエハから除去することを意味する。一方、本発明に用いるリアクティブイオンエッチングは、イオンの入射エネルギーを利用した物理的な衝撃により基板面の凹凸を平坦化するものである。
化学的なエッチング性を有するドライエッチングは、例えば、化学的エッチング性の強い装置であるＣＤＥ−７（芝浦メカトロニクス社製、商品名）を使用し、エッチングガスとしてＣＦ4を用いて実施することができる。除去量は、例えば、実施例１に示唆するように５μｍ程度で行うことができる。
しかし、化学的エッチング性の強いドライエッチングを用いてダメージ層８を除去しようとすると、結晶歪が発生している部分ではエッチング速度が速く、結晶歪の発生していない部分ではエッチング速度が遅くなる。そのため、化学的エッチング性の強いドライエッチングを用いた場合、研磨痕が更に深くなり、且つ、エッチング面に白濁が発生する（図４（ｄ）の８’参照）。そのため、エッチングマスクの密着性が低下し、図４（ｉ）に示すように、インク供給口１２が異常な形状で形成されてしまう場合がある。特にエッチングマスクの材料としてポリアミド樹脂を用いた場合、エッチングマスクの密着性が低下する。
（実施形態２）
図２は、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造方法例を説明するための断面工程図である。
図２は、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造方法例を説明するための断面工程図である。
まず、図２（ａ）に示すように、第一の面（表面）に吐出エネルギー発生素子２が形成されたシリコン基板１を用意する。そして、シリコン基板１の上に、ポジ型レジスト等を用いてインク流路の型となる流路型材３を形成する。また、流路型材３の上に流路形成部材４を形成し、流路形成部材４にインク吐出口５を形成する。１３は切断ラインとしてのダイシングソーラインを示す。後工程で該ダイシングソーライン１３に沿ってシリコン基板がダイシングされる。
図２（ｂ）は、図２（ａ）の工程の後、保護層６を形成し、シリコン基板１の第一の面と反対側の第二の面（裏面）を研削した状態を示す。シリコン基板１の研削面には破砕層７や研削痕（不図示）が発生する。
図２（ｃ）は、図２（ｂ）の工程の後、研磨により破砕層７又は研削痕を除去した状態を示す。研削面は研磨により破砕層７や研削痕が除去されて平坦化される。一方、研磨後のシリコン基板面（研磨面）には結晶歪層や研磨痕を含むダメージ層８が発生する。研磨としては、例えば乾式研磨が挙げられる。
図２（ｄ）は、図２（ｃ）の工程の後、研磨面側であって機能素子形成面側に配置されたダイシングソーライン１３と対向する領域にポジ型レジスト２１を配置する。ポジ型レジスト２１は、フォトリソグラフィー技術を用いて形成することができる。
図２（ｅ）は、図２（ｄ）の工程の後、ポジ型レジスト２１をマスクとして用いて、研磨面をイオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングによりエッチングし、ダメージ層８を除去した状態を示す。イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングとしては、例えば、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いることができる。
図２（ｆ）は、図２（ｅ）の工程の後、マスクとしてのポジ型レジスト２１を剥離液により除去した状態を示す。ダイシングソーライン１３とシリコン基板を介して対向する位置にダメージ層８からなるパターンが形成される。
ダメージ層８は、ダイシングソーライン１３の幅より大きいパターンで形成することが好ましく、両側に３０μｍ以上大きく形成することがより好ましい。
ダイシングソーライン１３に対向する領域のシリコン基板１の裏面側にダメージ層８を残すことで、切断時におけるダイシングソーの抵抗により起こるシリコンの欠けを抑制することができる。
図２（ｇ）は、図２（ｆ）の工程の後、シリコン基板の第二の面（裏面）及びダメージ層８にポリアミド樹脂２２を配置した状態を示す。ポリアミド樹脂２２は、例えば、スピンコートにより塗布・乾燥させることにより基板裏面に配置できる。
図２（ｈ）は、図２（ｇ）の工程の後、ポリアミド樹脂２２にポジ型レジストを用いてマスク２３を形成した状態を示す。
図２（ｉ）は、図２（ｈ）の工程の後、マスク２３を用いてポリアミド樹脂２２をパターニングし、エッチングマスク２２’を形成した状態を示す。ポリアミド樹脂のパターニングは、例えば、ドライエッチャーによりエッチングすることにより実施することができる。エッチングマスク２２’はインク供給口１２を形成するためのマスクである。エッチングマスク２２’のシリコン基板面がエッチング開始面となる。
図２（ｊ）は、図２（ｉ）の工程の後、エッチングマスク２２’を用いてエッチング処理することによりインク供給口１２を形成した状態を示す。
＜１００＞面のシリコン基板を用いると、結晶異方性エッチングで形成したインク供給口１２の形状は、エッチング開始面からエッチング終点面に向かって約５４．７°の角度を持った傾斜で小さくなる。したがって、このことを考慮して、エッチングマスクのパターン設計をすることが望ましい。
結晶異方性エッチングは、例えば、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％溶液を用い、エッチング液温度８０℃にて所定の時間処理することで行うことができる。この際、機能素子面側は、エッチング液が触れないような治具、或いは保護手段を用いて保護される。また、研磨を行う工程で保護手段を用いる場合、その保護手段として耐エッチング性のある材料を選択すれば、研磨工程完了後も保護手段をそのまま残した状態で異方性エッチング工程でも機能させることが可能となり、工程を簡略化できる。保護手段としては例えば保護テープを用いることができる。
インク供給口１２を形成した後、流路型材３を溶解除去することにより、インクジェット記録ヘッドの主要な製造工程が完了する。
また、結晶方位＜１００＞のシリコン基板を使用することが望ましいが、結晶方位＜１１０＞のシリコン基板を使用することも可能である。＜１００＞面のシリコン基板を用いる場合、基板面に対して５４．７°のテーパーを持った穴が形成されるが、＜１１０＞を使用した場合は、基板面に対して９０°の垂直な穴が空くことになる。
また、シリコンの結晶性異方性エッチングには例えばＴＭＡＨを使用することができるが、ＴＭＡＨの代わりに、例えばＫＯＨを使用することもできる。
１ シリコン基板
２ 吐出エネルギー発生素子
３ 流路型材
４ 流路形成部材
５ 吐出口
６ 保護膜（又は保護テープ）
７ 破砕層
８ ダメージ層
１０ ポリアミド樹脂
１０’ 第２のマスク（エッチングマスク）
１１ ポジ型レジスト
１１’ 第１のマスク
１２ インク供給口
１３ ダイシングソーライン
１４ 機能素子面
２１ ポジ型レジスト
２２ ポリアミド樹脂
２２’ エッチングマスク
２３ マスク
２ 吐出エネルギー発生素子
３ 流路型材
４ 流路形成部材
５ 吐出口
６ 保護膜（又は保護テープ）
７ 破砕層
８ ダメージ層
１０ ポリアミド樹脂
１０’ 第２のマスク（エッチングマスク）
１１ ポジ型レジスト
１１’ 第１のマスク
１２ インク供給口
１３ ダイシングソーライン
１４ 機能素子面
２１ ポジ型レジスト
２２ ポリアミド樹脂
２２’ エッチングマスク
２３ マスク
Claims (8)
- 第一の面側に機能素子を有し、液体供給口が形成されたシリコン基板を含む液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（ａ）前記シリコン基板の前記第一の面と反対側の面である第二の面を研削する工程と、
（ｂ）研削して得られた前記第二の面を研磨する工程と、
（ｃ）イオンの入射エネルギーを利用したリアクティブイオンエッチングにより、研磨して得られた前記第二の面をエッチングする工程と、
（ｄ）前記リアクティブイオンエッチング後の前記第二の面にエッチングマスクを形成する工程と、
（ｅ）前記エッチングマスクを用いて前記シリコン基板をウェットエッチング処理し、前記液体供給口を形成する工程と、
をこの順で有し、
前記工程（ｂ）の後であって前記工程（ｃ）の前に、少なくとも前記第一の面側に設けられた前記シリコン基板の切断時に使用する切断ラインと対向する領域にマスクを形成する工程を含み、
前記工程（ｃ）において、前記マスクを用いて前記リアクティブイオンエッチングを行った後、前記マスクを除去することにより、前記切断ラインと対向する領域にダメージ層を残すことを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記工程（ｃ）は、少なくとも前記液体供給口を形成する位置の前記第二の面を前記リアクティブイオンエッチングによりエッチングする工程である請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記リアクティブイオンエッチングは、プラズマを用いて発生させた前記イオンを前記第二の面に衝突させる方式である請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記リアクティブイオンエッチングは、ガス種として、ＳＦ6、ＣＨＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6及びＣ3Ｆ8から選ばれる少なくとも１種を用いる請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記エッチングマスクは、高分子化合物からなる膜から形成される請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記高分子化合物が環化ゴム、ポリエーテルアミド、またはベンゾシクロブテンである請求項５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記ウェットエッチング処理は結晶異方性エッチング処理である請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記機能素子は液体を吐出するエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子である請求項１乃至７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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