JP6456131B2 - 基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6456131B2
JP6456131B2 JP2014256176A JP2014256176A JP6456131B2 JP 6456131 B2 JP6456131 B2 JP 6456131B2 JP 2014256176 A JP2014256176 A JP 2014256176A JP 2014256176 A JP2014256176 A JP 2014256176A JP 6456131 B2 JP6456131 B2 JP 6456131B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trench
protective layer
substrate
cycle
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014256176A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016117155A5 (ja
JP2016117155A (ja
Inventor
篤司 平本
篤司 平本
敦則 寺崎
敦則 寺崎
亮二 柬理
亮二 柬理
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2014256176A priority Critical patent/JP6456131B2/ja
Priority to US14/963,493 priority patent/US9552984B2/en
Publication of JP2016117155A publication Critical patent/JP2016117155A/ja
Publication of JP2016117155A5 publication Critical patent/JP2016117155A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6456131B2 publication Critical patent/JP6456131B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/0234Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14145Structure of the manifold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1601Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1603Production of bubble jet print heads of the front shooter type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628Manufacturing processes etching dry etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02118Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
    • H01L21/0212Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC the material being fluoro carbon compounds, e.g.(CFx) n, (CHxFy) n or polytetrafluoroethylene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、エッチングによって基板にトレンチを形成する際に、トレンチを囲む側壁をより精度良く形成することのできる基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
シリコンによって形成されたシリコン基板に、深い穴や溝といったトレンチを形成する加工が行われる際に、加工の方法としてボッシュプロセスが用いられることがある。ボッシュプロセスでは、基板へのエッチングを行う工程、エッチングの行われた部分に基板を保護するパッシベーション層を形成する工程、これから掘り進められる部分についてのパッシベーション層を除去する工程が、順次繰り返される。加工が行われる際には、トレンチの横方向の周囲の側壁にパッシベーション層が形成された状態で、トレンチが掘り進められる。側壁がパッシベーション層によって保護された状態でトレンチが掘り進められるので、エッチングの際に、局所的に深さ方向に交差する方向へ広げられることが抑えられ、トレンチを深さ方向へ適切に掘り進められる。
しかしながら、深さが深く、高アスペクト比のトレンチを形成するエッチングが実施される際には、これらの工程を繰り返す回数が多くなる。この場合、トレンチをさらに掘り進めるためにトレンチ底部のパッシベーション層を除去する工程も繰り返し行われる。トレンチ底部のパッシベーション層を除去する工程では、例えば、SF6(六フッ化硫黄)のガスがトレンチの底部に向けて照射される。トレンチの底部がSF6等のガスに晒されることにより、これからトレンチの掘り進められる位置を覆うパッシベーション層が除去される。
SF6等のガスによってパッシベーション層を除去する場合、イオンの飛跡は、基板に対して必ずしも理想的に垂直になっているわけではない。プラズマ中に存在するイオンは、全方向に速度を持っているため、基板に照射される際に、イオンはトレンチの深さ方向に交差する水平方向の成分にも速度を有している。イオンに水平方向の速度が残留しているので、トレンチの周囲の側壁に衝突するイオンが存在する。これにより、イオンが側壁に衝突して側壁がイオンによって削られ、側壁の形状が変化する可能性がある。
トレンチの浅い部分では、パッシベーション層を除去する工程が繰り返し行われる度に、トレンチの側壁と水平方向に移動するイオンとの間で衝突が生じる。従って、トレンチの浅い部分では、パッシベーション層を除去する工程の回数が多くなる程、側壁とイオンとの間の衝突の回数が多くなる。
側壁が変形することを抑えるために、特許文献1では、トレンチの側壁にシリコン基板を酸化させた酸化膜(SiO2)を形成する方法が開示されている。シリコンの酸化膜は、イオンと衝突したときの衝撃に対して耐性が高い。従って、側壁に酸化膜を形成した状態でボッシュプロセスによってトレンチを形成することにより、側壁の変形を抑えることができる。特許文献1では、基板を配置したチャンバ内で酸素プラズマを発生させてシリコン基板を酸化させることにより、トレンチの側壁に酸化膜を形成している。
特開2000−299310号公報
しかしながら、シリコン基板を酸化させて側壁に酸化膜を形成することによって側壁を保護する方法では、形成する酸化膜の厚みに制限がある。酸化膜が一定の厚みに形成されると、それ以上厚みを増すことが難しくなる。従って、その後に行われるエッチング及びパッシベーション層の除去の頻度によっては、酸化膜の厚みが不足する可能性がある。そのため、酸化膜が形成された側壁にパッシベーション層を形成したとしても、パッシベーション層及び酸化膜の厚みが不足することで側壁が変形する可能性がある。
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、エッチングによって基板にトレンチを形成する際に、トレンチの周囲の側壁がより確実に保護される基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の基板の加工方法は、エッチングによって基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチの内部に第1の保護層を形成する第1の保護層形成工程と、前記第1の保護層における、前記トレンチをさらに掘り進める位置を覆う部分について除去する第1の保護層除去工程とを複数サイクル順次繰り返し、前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる第1のサイクルと、前記第1のサイクルに続いて第1のサイクルの後に行われる前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる第2のサイクルと、の間に、前記第1のサイクルで形成したトレンチの内部に第2の保護層を形成する第2の保護層形成工程と、前記第2の保護層における、前記トレンチをさらに掘り進める位置を覆う部分を除去する第2の保護層除去工程とを備え、エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程は、前記第1のサイクルと前記第2のサイクルとの間には行われず、前記第1のサイクルは、前記第1の保護層除去工程とともに終了し、前記第1のサイクルにおける最後の第1の保護層除去工程の後に、エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程を行わずに、前記第2の保護層形成工程が行われることを特徴とする。
本発明によれば、トレンチを形成する際に、トレンチの周囲の側壁をより確実に保護することができるので、トレンチを形成する過程でトレンチが変形することを抑えることができ、トレンチを精度良く形成することができる。
(a)〜(f)は、図2の記録素子基板にトレンチを形成する際の、第1〜第3の工程の繰り返しによってトレンチを掘り進める工程のそれぞれについて示した断面図である。 (a)〜(d)は、第1〜第3の工程の繰り返し同士の間に、次の第1〜第3の工程の繰り返しに備えてトレンチの周囲の側壁にパッシベーション層を形成する際のそれぞれの工程について示した断面図である。 (a)〜(f)は、nサイクル目の第1〜第3の工程の後に、第4の工程及び第5の工程が行われる際の、それぞれの工程についての、トレンチの底部周辺について示した断面図である。 (a)〜(c)は、比較例において、記録素子基板にトレンチを形成する際の、第1〜第3の工程の繰り返しによってトレンチを掘り進める工程のそれぞれについて示した断面図である。 (a)〜(g)は、記録素子基板にトレンチを形成して記録ヘッドを製造する際の、第1〜第3の工程の繰り返し及びその後の第4の工程及び第5の工程によってトレンチを形成する工程のそれぞれについて示した記録素子基板の断面図である。 図5(g)の記録ヘッドにおいて、トレンチにパッシベーション層が残された状態で製造された記録ヘッドの断面図である。 (a)〜(f)は、本発明の第3実施形態に係る記録ヘッドの製造工程において、記録素子基板における第1の基板及び第2の基板のそれぞれにトレンチを形成して記録ヘッドを製造する際の、それぞれの工程について示した記録素子基板の断面図である。 図7(f)の記録ヘッドにおいて、トレンチにパッシベーション層が残された状態で製造された記録ヘッドの断面図である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る液体吐出ヘッドとしての記録ヘッドについて、図面を参照して説明する。
本実施形態の記録ヘッドの製造方法について説明する。本実施形態の記録ヘッドの製造方法では、エッチングによって、記録素子基板1の厚さ方向に延びたインク供給口33が形成されている。記録素子基板1に、厚さ方向に延びたインク供給口33を形成する方法について説明する。
本実施形態では、インク供給口を形成するために、記録素子基板1の厚さ方向に延びるアスペクト比の比較的大きなトレンチが形成される。記録素子基板1にトレンチが形成され、トレンチが記録素子基板1と液室との間を連通すると、トレンチが、液室にインクを供給するインク供給口として機能することが可能になる。このトレンチを形成する際には、いわゆるボッシュプロセスが用いられている。ボッシュプロセスを用いて、記録素子基板1にトレンチを形成する際のそれぞれの工程について図1(a)〜(f)を参照して説明する。
なお、インク供給口は、記録素子基板1における吐出口列の配列された方向に沿って延びて形成される。従って、トレンチは、最終的には、吐出口列の配列された方向に沿って延びるように形成されることが求められる。そのため、トレンチが、記録素子基板における厚さ方向に掘り進められると共に、吐出口列の配列された方向に沿って、徐々に掘り進められてもよい。
ボッシュプロセスでは、記録素子基板1へのエッチングを行う工程、エッチングの行われた部分にパッシベーション層を形成する工程、これから掘り進められる部分についてのパッシベーション層を除去する工程の、3つの工程が複数サイクル順次繰り返される。
ボッシュプロセスにおける、記録素子基板1へのエッチングを行う工程では、F(フッ素)系ラジカルが基板に向けて照射されてエッチングが行われる(第1の工程、トレンチ形成工程)。F系ラジカルは、記録素子基板1の表面に向けて、記録素子基板1の表面に直行する方向に照射される。その結果、F系ラジカルによって記録素子基板1の表面に直行する方向に記録素子基板1が削られることによって、記録素子基板1の厚さ方向に延びるトレンチ20が形成される(図1(a))。このとき、等方性エッチングによってトレンチが形成される。
エッチングが行われると、エッチングの行われたトレンチ20の内側の部分にパッシベーション層(第1の保護層)12を形成する工程が行われる(第2の工程、第1の保護層形成工程)。パッシベーション層12を形成する工程では、CF4、C48等のCF系のガスが基板におけるエッチングの行われた部分に向けて照射されることで、基板に形成されたトレンチの内部の表面にCF系のパッシベーション層12が形成される。本実施形態では、C48がパッシベーション層12の形成に用いられている。ここでは、トレンチ20の内部を含んだ記録素子基板1の表面の全体に亘って、パッシベーション層12が形成される(図1(b))。
エッチングの行われた部分にパッシベーション層12を形成する工程が行われると、トレンチ20におけるこれから掘り進められる部分である底部を覆う位置のパッシベーション層12aを除去する工程が行われる(第3の工程、第1の保護層除去工程)。トレンチ20の底部のパッシベーション層12aを除去する工程では、トレンチ20の底部に向けてSF6(六フッ化硫黄)のガスが照射される。トレンチ20の底部がSF6のガスに晒されることにより、トレンチ20におけるこれから掘り進められる部分である底部を覆う位置に形成されたパッシベーション層12aが除去される(図1(c))。ここでは、異方性エッチングを行うことによって、側壁に形成されたパッシベーション層12bを除去しないようにして、トレンチ底部のパッシベーション層12aを除去する。
トレンチ20の内部を含む記録素子基板1の表面の全体に亘ってパッシベーション層12を形成した後に、底部についてのパッシベーション層12aが除去され、トレンチ20の側壁20aにパッシベーション層12bが残される。側壁20aにパッシベーション層12bが残されるので、その後のエッチング及びパッシベーション層12を除去する工程で、トレンチ20の側壁20aが意図せず削られることを抑えることができる。トレンチ20の側壁20aが意図せず削られることを抑えることで、トレンチ20の形状が変化することが抑えられる。
トレンチ20の底部のパッシベーション層12aが除去されると、そこからさらにエッチングによってトレンチが掘り進められる(図1(d))。このとき、図1(a)に示される工程と同様に等方性エッチングによって、次にトレンチを掘り進めるためのエッチングが行われる。ここでは、等方性エッチングによって、さらに掘り進められる分のトレンチのエッチングが行われるので、既にトレンチの側壁に形成されているパッシベーション層12bについてもエッチングが行われる。従って、既にトレンチの側壁に形成されたパッシベーション層12bが削られることで薄くなる。
新たに掘り進められたトレンチが形成されると、そこに、図1(b)に示される工程と同様に、パッシベーション層12が形成される。C48のガスがトレンチの内部に向けて照射されることで、トレンチの内部の表面にC48によるパッシベーション層12が形成される(図1(e))。既にパッシベーション層12bが形成されていたトレンチでは、既に形成されているパッシベーション層12bの上から新たなパッシベーション層12bが重ねて形成される。新たに形成されたトレンチにパッシベーション層12を形成する段階では、新たなトレンチを形成するためのエッチングによって、既に形成されたパッシベーション層12bは薄くなっている。そのため、既に形成されているパッシベーション層12bの上に新たなパッシベーション層12bが重ねて形成されても、そのパッシベーション層12bの厚さは、新たに形成されたパッシベーション層12bとさほど変わらない。従って、既に形成されているトレンチ20aのパッシベーション層12bに新たなパッシベーション層12bを重ねたものと、新たに形成されたトレンチ20aに形成されたパッシベーション層12bとの間で、厚みがあまり変わらない。この関係については、トレンチを掘り進めていったとしても変わらない。そのため、トレンチを形成する過程で、パッシベーション層12bの厚さは、トレンチの浅い部分から深い部分にかけて、あまり変わらない。
図1(e)に示されるように、新たに形成されたトレンチにパッシベーション層12が形成されると、再びトレンチ20における底部を覆う位置に形成されたパッシベーション層12aが除去される(図1(f))。
以下、図1(c)〜図1(f)の工程が、複数サイクル繰り返される。このように、エッチングによってトレンチ20を掘り進める工程と、パッシベーション層12を形成する工程と、トレンチ20底部のパッシベーション層12aを除去する工程とを繰り返し行うことにより、記録素子基板1に深いトレンチを形成することができる。
本実施形態では、第1工程から第3工程までの工程がnサイクル(nは2以上)繰り返され(第1のサイクル)、さらにその後に第1工程から第3工程までの工程がnサイクル繰り返される(第2のサイクル)。本実施形態では、nサイクルの第1工程から第3工程までの工程の繰り返しである第1のサイクルと、nサイクルの第1工程から第3工程までの繰り返しである第2のサイクルと、の間に、側壁のためのパッシベーション層(第2の保護層)を設ける工程が追加される。第1のサイクルでは、第1工程から第3工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる。また、第2サイクルにおいても、第1工程から第3工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる。本実施形態では、nサイクルの第1のサイクルと、nサイクルの第2のサイクルが、行われている。そして、第1のサイクルと、第1のサイクルに続いて第1のサイクルの後に行われる第2のサイクルとの間に、側壁の保護のためのパッシベーション層を設ける工程が行われる。なお、本発明では、第1工程から第3工程までの繰り返しのサイクル数nは、2以上の整数であることとする。
nサイクルの第1の工程から第3の工程までの工程の繰り返し同士の間に、側壁にパッシベーション層を設ける工程が追加された、本実施形態における記録素子基板1の加工方法について図2を用いて説明する。
第1〜第3の工程をnサイクル繰り返すことによりトレンチ20を形成する(図2(a))。
nサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しを行った後、次のnサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しが行われる前に、第2の保護層であるパッシベーション層7を形成する工程が行われる(第4の工程)(図2(b))。本実施形態では、第4の工程においても、トレンチの内部にCF系ガスが供給されることにより、トレンチの内部にパッシベーション層7が形成される。本実施形態では、トレンチの内部にC48を供給することにより、パッシベーション層7が形成される。
このnサイクルの第1〜第3工程の繰り返し同士の間に、第4の工程で形成するパッシベーション層7の厚さは、nサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しで形成したパッシベーション層7の厚さと同程度である。ここで言うパッシベーション層の厚さは、パッシベーション層7を形成する際のパッシベーション層7を構成する材料(本実施形態ではC48)の供給量のことをいうものとする。すなわち、ここでいうパッシベーション層7の厚さは、トレンチ20の形成が終了した後に最終的に残っているパッシベーション層7の厚さのことではない。側壁に形成されたパッシベーション層の実際の厚さは、トレンチ20の形成が終了した後には、イオンとの衝突及びFラジカルによる反応により、形成された直後の厚さよりも減少しているからである。パッシベーション層7の厚さは、パッシベーション層7が形成された直後の状態で、まだイオンとの衝突やFラジカルとの反応が生じていないときのパッシベーション層7の厚さのことである。また、形成されるパッシベーション層7の成分は、第2の工程で形成されるものと同一である。
第4の工程で形成されるパッシベーション層7の厚さは、第2の工程で形成されるパッシベーション層の厚さの1/2倍〜3/2倍とすることが好ましい。本実施形態では、第4の工程におけるパッシベーション層7の形成のために供給されるC48の単位時間当たりの供給量は、第2の工程におけるパッシベーション層の形成のために供給されるC48の単位時間当たりの供給量と等しい。そのため、C48を供給する時間を調節することで、C48の供給量を調節することができ、第4の工程では、1回の第2の工程で形成されるパッシベーション層を形成する時間の(1/2)n倍〜(3/2)n倍の時間でパッシベーション層7の形成が行われる。
本実施形態では、第4の工程では、1回の第2の工程で行われるパッシベーション層の形成の際の供給量の(1/2)n倍〜(3/2)n倍のC48の供給量によって、パッシベーション層7の形成が行われる。
第4の工程でトレンチ20の内部にパッシベーション層7を形成する際には、記録素子基板1における裏面の全体に亘って、パッシベーション層7が形成される。
その後、nサイクルの第1〜第3工程の繰り返し同士の間に、トレンチ20の底部に形成されたパッシベーション層7aを除去する工程が行われる(第5の工程)(図2(c))。このとき、トレンチ20の底部のパッシベーション層7aが除去されると共に、記録素子基板1の裏面に形成されたパッシベーション層7bが除去される。その結果、側壁に形成されたパッシベーション層7cが、記録素子基板1上に残される。
第1〜第3の工程がnサイクル繰り返され、次の第1〜第3の工程の分の側壁のパッシベーション層7が形成された後に、パッシベーション層7の底部7aが除去された後に、そこからさらに第1〜第3の工程がnサイクル繰り返される。第1〜第3の工程が繰り返され、それらの工程の間に、側壁にパッシベーション層7を形成する工程(第4の工程)及び底部のパッシベーション層7aを除去する工程(第5の工程)が行われる。第4の工程及び第5の工程を挟んで、再びnサイクルの第1〜第3の工程までの繰り返しが行われる。nサイクルの第1〜第3の工程までの繰り返しを、複数回数行うことにより、記録素子基板1に対し、トレンチ20を所望の深さに形成するまでエッチングが行われる(図2(d))。
図3(a)〜(f)に、nサイクルの第1〜第3の工程の繰り返し同士の間に行われる第4の工程と及び第5の工程が行われる際の、トレンチの底部周辺の断面図を示す。図3(a)に示されるように(n−1)サイクル目における第1〜第3の工程でトレンチの底部のパッシベーション層12aが除去されると、次のnサイクル目の第1〜第3の工程が行われる。図3(b)に示されるように、それまでに形成されているトレンチの下方に、新たなnサイクル目のトレンチが形成される。新たなトレンチが形成されると、図3(c)に示されるように、トレンチの内部にパッシベーション層12が形成される。新たなトレンチの内部にパッシベーション層12が形成されると、図3(d)に示されるように、新たなトレンチの内部における底部のパッシベーション層12aが除去される。新たなトレンチ内部の底部のパッシベーション層12aが除去されると、nサイクル目の第1〜第3の工程が終了する。
nサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しが行われると、その後に、図3(e)に示されるように、第4の工程が行われる。第4の工程では、その次のnサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しにおけるサイクル数nに応じた厚みのパッシベーション層7が形成される。
第4の工程で次のnサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しにおけるサイクル数nに応じてパッシベーション層7が形成されると、図3(f)に示されるように、トレンチ20の底部のパッシベーション層7aが除去される。これにより、側壁に形成されたパッシベーション層7cが、トレンチ内部に残される。
このように、nサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しを複数回行う場合に、次のnサイクルの第1〜第3の工程で受けると予想される分のダメージに備え、側壁に、パッシベーション層7を形成する。次のnサイクルの第1〜第3の工程でのダメージに応じて側壁にパッシベーション層7が形成されるので、次のnサイクルの第1〜第3の工程で、イオンによるダメージによってトレンチ20の形状が変化することをより確実に抑えることができる。また、次のnサイクルの第1〜第3の工程で必要とされる分だけのパッシベーション層7だけがトレンチ20の内部に形成されることになる。従って、次のnサイクルの第1〜第3の工程で必要とされる分よりも過度に大きなパッシベーション層が形成されることにより、不必要に大きなパッシベーション層が形成されることを抑えることができる。従って、過度に大きなパッシベーション層が形成されることで、CF系のガスの消費量が過度に多くなることを抑えることができる。そのため、CF系のガスの消費量が抑えられるので、記録素子基板のエッチングの際のコストを少なく抑えることができる。これにより、液体吐出ヘッドの製造コストを少なく抑えることができる。また、不必要に長い時間パッシベーション層を形成することが抑えられるので、記録素子基板の製造工程にかかる時間を短くすることができる。従って、液体吐出ヘッドの製造に必要とされる時間を短くすることができる。
ここで、比較例として、nサイクルの第1〜第3の工程同士の間に、側壁にパッシベーション層の形成工程(第4の工程)及びトレンチの底部のパッシベーション層の除去工程(第5の工程)を行わない形態について、図4(a)〜(c)を参照して説明する。
比較例の場合、高アスペクト比のトレンチを形成するエッチングを実施する際には、トレンチの底部のパッシベーション層を除去する際に、底部のパッシベーション層の除去のためのイオンによってトレンチの側壁の壁面が徐々に浸食される場合がある。
トレンチが比較的浅い状態で、第3の工程で、トレンチの底部のパッシベーション層を除去する際のトレンチの断面図を図4(a)に示す。また、トレンチが比較的深い状態で、第3の工程で、トレンチの底部のパッシベーション層を除去する際のトレンチの断面図を図4(b)に示す。図4(b)に示されるように、トレンチの形状が深い場合には、トレンチの底部のパッシベーション層の除去を行う際に用いられるイオンが、側壁と衝突する可能性がある。これにより、トレンチの側壁に意図しないエッチングが行われ、図4(c)に示されるように、トレンチの比較的浅い部分が過度に削られる可能性がある。これは、第3の工程におけるイオンの飛跡が、基板に対して理想的に垂直になっているわけではないことに起因する。パッシベーション層の除去の際に、イオンは、トレンチに向けてバイアスがかけられてバルクプラズマ中より基板に引き込まれるが、もともとプラズマ中に存在するイオンは、全方向に速度を持っている。そのため、放出されたイオンには基板の面方向(水平方向成分)の速度が残留し、頻度は低いがトレンチの側壁に衝突するイオンが存在する。
また、nサイクルの第1〜第3の工程が繰り返されることにより、第3の工程でパッシベーション層の除去が行われるごとに、記録素子基板1の面方向に沿った速度成分を有するイオンが、パッシベーション層に繰り返し衝突する。これにより、イオンが側壁のパッシベーション層に衝突する回数が、第2の工程の行われるごとに蓄積される。また、イオンが側壁のパッシベーション層に衝突するごとにパッシベーションが削られてパッシベーション層が変形する可能性がある。そのため、nサイクルの第1〜第3の工程が繰り返されるごとに、パッシベーション層による側壁の保護性能がその分低下する可能性がある。
パッシベーション層の形成は、繰り返し実施されるが、その都度、側壁がイオンの衝突による衝撃を受けるため、ダメージを有する層が各工程の繰り返しごとに積層されていく。それゆえに、各サイクルで実施されるパッシベーション層の形成に要する時間を多少延ばしても、保護性能は大きく改善しない。
これに対し、本実施形態では、nサイクルの第1〜第3の工程同士の間に、側壁にパッシベーション層7の形成工程(第4の工程)及びトレンチの底部のパッシベーション層7の除去工程(第5工程)が行われる。従って、次に行われる分のnサイクルの第1〜第3の工程の際に、第3の工程でトレンチ底部のパッシベーション層12aを除去する際に発せられるイオンによってトレンチの側壁が過度に削られることを抑えることができる。
本発明を適用するトレンチの、アスペクト比及び深さの目安としては、形成されたトレンチの深さが200μm以上、アスペクト比が3以上の領域であることが望ましい。これを下回るアスペクト比、深さのトレンチを形成する領域では、側壁に顕著なダメージが引き起こされることが少ないため、第4の工程で形成されるパッシベーション層7が必要とされにくい。また、nサイクルの第1〜第3の工程とnサイクルの第1〜第3の工程との間に実施される第4の工程及び第5の工程は、1回には限られない。nサイクルの第1〜第3の工程と第4及び第5の工程とを複数回繰り返すことにより、より高いアスペクト比、より深い形状を形成することが可能となる。本発明の構成を用いることにより、高アスペクト比によるトレンチをエッチングする際のトレンチ内部の側壁でのダメージを大幅に抑制し、所望の形状のトレンチを形成することができる。
図5(a)〜(g)に、本実施形態の液体吐出ヘッドとしての記録ヘッドの製造方法によって記録ヘッドを製造する際のそれぞれの工程についての基板の断面図を示す。
図5(a)に示されるように、記録ヘッドを製造するための記録素子基板1が用意される。図5(a)に示される記録素子基板1には、シリコン酸化膜8を挟んで、吐出口形成部材22が貼り付けられている。記録素子基板1と吐出口形成部材22との間には、インク流路23及び液室30が形成されている。インク流路23における両側の端部には、記録素子31が配置されている。
吐出口形成部材22における記録素子31に対応する位置には、吐出口32が形成されている。吐出口形成部材22における表面には、撥液層26が形成されている。吐出口形成部材22上の撥液層26よりも表面側には、保護部27が形成されている。本実施形態では、保護部27として、東京応化製OBC(商品名)が吐出口形成部材22上の撥液層26よりも表面側の全面に塗布されている。
次いで、記録素子基板1の裏面側に、ポリエーテルアミド樹脂(日立化成HIMAL(商品名))からなる耐エッチング膜28が形成される。
次いで、耐エッチング膜28よりも裏面側に、感光性ポジ型レジスト29(東京応化製iP5700(商品名))が、基板の裏面の全面に塗布される。塗布されたポジ型レジストに対してウシオ電機製投影露光装置UX−4258(商品名)が用いられ、供給口のパターンに合わせて形成されたマスクを通して露光・現像が行われる。次に、CF4とO2の混合ガスが用いられ、ケミカルドライエッチングにより耐エッチング膜28におけるマスクによって露光されていない部分が除去される。これにより、スリット状の供給口のパターンに合わせて耐エッチング膜28を除去することで供給口のパターンが形成される。結果的に、エッチングマスクが形成される(図5(b))。このときのマスクの開口寸法は、100μmである。
次に、シリコンに対してエッチングを行う装置として、住友精密工業社製Pegasus(商品名)を用いて、ボッシュプロセスによって記録素子基板1のエッチングが行われ、記録素子基板1にトレンチ20が形成される。
本実施形態では、エッチングは、形成されるパターン6の深さが400μmになるように、エッチングレートを計算し、1回の第1〜第3の工程の繰り返し回数は100サイクルとした。これは、アスペクト比4に相当する(図5(c))。
次いで、第4の工程として、記録素子基板1を処理室内にいれたまま、トレンチを形成する際に行った第2の工程100回分と同じ成膜時間でパッシベーション層7の成膜が行われる(図5(d))。このとき、第2の工程のパッシベーションステップの時間は3.5秒であるので、第4の工程の処理時間は350秒である。
次に、第5の工程として、O2のガスを用いて、トレンチ20の内壁に成膜された厚いパッシベーション層7の底部が除去される(図5(e))。第3の工程におけるトレンチの底部のパッシベーション層の除去は、通常オーバーエッチングを含んで次の第1の工程に移行しているため、両工程に共通してSF6を用いることができる。しかしながら、第5の工程では、厚いパッシベーション層7の底部を除去するので、オーバーエッチングの時間がその分長くなる。従って、SF6を使用すると、パッシベーション層7の除去の後にシリコンを大幅にエッチングしてしまう可能性がある。そのため、ここでは、パッシベーション層7のエッチングは可能であるが、シリコンのエッチングは行わないO2を用いることが好適である。従って、本実施形態では、パッシベーション層7に酸素を含んだガスを当てることでパッシベーション層7の除去が行われる。
次いで、ボッシュプロセスによって、次の基板のエッチングが再び行われる。
なお、本実施形態では、2回目の第1〜第3の工程の繰り返しにおいても、nサイクルの第1〜第3の工程の繰り返しが行われる形態について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、1回目の第1〜第3の工程の繰り返しのサイクル数と、2回目の第1〜第3の工程の繰り返しのサイクル数とは、同じ回数でなくてもよい。記録素子基板の厚さや材料、エッチングの速度に応じて、第1〜第3の工程の繰り返しのサイクル数が適切に調節されればよい。
その後の第1〜第3の工程の繰り返しでは、トレンチがエッチングストップ層であるシリコン酸化膜8に到達するまで第1〜第3工程が繰り返されてエッチングが行われる。トレンチがシリコン酸化膜8に到達したところでエッチングが止められる(図5(f))。
次に、エッチングによって、トレンチ20によって晒された部分のシリコン酸化膜8が除去される。また、それと同時に、側壁に沿って形成されたパッシベーション層7の除去が行われる(図5(g))。このように、記録素子基板1の裏面からシリコン酸化膜8まで延びたトレンチ20が形成される。トレンチ20の側壁に成膜されているパッシベーション層7については、デュポン社製EKC265(商品名)に浸漬されることにより、除去される。エッチングストップ層であるシリコン酸化膜8は、ダイキン工業社製バッファードフッ酸110U(商品名)により、ウェットエッチングが行われて、除去される。保護部27であるOBC(商品名)は、キシレンによって除去される。その後、ウシオ電機製Deep−UV露光装置UX−3000(商品名)を用いて撥液層26上から全面に露光し、液体流路パターンを形成する流路型構造9を可溶化する。それから、基板を乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬することで後に液室及びインク流路となる流路型構造9が除去される(図5(g))。これにより、記録ヘッドが製造される。
このように、記録素子基板1に、記録素子基板1の裏面からインク流路23及び液室30まで延びたトレンチ20が形成されることにより、記録素子基板1にインク供給口33が形成される。このように、本実施形態では、トレンチ20が、記録素子基板1における液室30を画成した側とは逆側の裏面から液室30に連通するように形成される。
なお、本実施形態では、記録素子基板1にトレンチ20が形成された後に、トレンチ20の周囲の側壁に形成されたパッシベーション層7が除去されているが、本発明はこれに限定されない。トレンチ20の周囲の側壁に成膜されているパッシベーション層7を除去せずに残すことも可能である。この場合、例えば図6に示されるように、インク供給口の周囲の側壁を、インクによる浸食から保護する膜として、パッシベーション層7を利用することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る記録ヘッドについて説明する。第1実施形態では、nサイクルの第1〜第3の工程までの繰り返しを2回行い、nサイクルの第1〜第3の工程までの繰り返し同士の間に、パッシベーション層7を形成する記録ヘッドの製造方法について説明した。これに対し、第2実施形態では、アスペクト比のより高いトレンチの形成に対応するため、第1〜第3の工程の繰り返しが3回行われる。第1〜第3の工程の繰り返し同士の間に第4の工程及び第5の工程が行われて、第4の工程及び第5の工程が計2回行われる方法によって記録ヘッドを製造する記録ヘッドの製造方法について説明する。
シリコンエッチング前のサンプル作製方法に関しては、第1実施形態の記録素子基板に準じ、第2実施形態では、基板厚さが725μmの記録素子基板が用意される。エッチングマスクの開口寸法は75μmである。
次に、シリコンに対してエッチングを行う装置として、住友精密工業社製Pegasus(商品名)を用いて、ボッシュプロセスによって記録素子基板がエッチングされ、記録素子基板にトレンチが形成される。このとき、n回の第1〜第3の工程が行われて、記録素子基板にエッチングが行われる。
なお、エッチングは、1回のnサイクルの第1〜第3の工程までの繰り返しにより形成されるトレンチの深さが300μmになるように、エッチングレートが計算され、第1〜第3の工程の繰り返し回数は75サイクルとした。トレンチの開口部の長さが75μmなので、このトレンチは、アスペクト比4に相当する。
次いで、第4の工程として、記録素子基板を処理室内に入れたまま、トレンチを形成する際に行った第2の工程75回分と同じ成膜時間でパッシベーション層7の成膜を行った。つまり、第2の工程75回分と同じ供給量のC48が供給されることによって、パッシベーション層7が形成される。このとき、第2の工程のパッシベーション層の形成ステップの時間は3.5秒であったため、第4の工程の処理時間は262.5秒だった。
次に、第5の工程として、O2のガスを用いて、トレンチの内壁に成膜された厚いパッシベーション層の底部を除去した。
次に、再び第1〜第3の工程を75サイクル繰り返し、ボッシュプロセスにて基板のエッチングを行う。これによって、記録素子基板でトレンチ6が掘り進められる。このときのエッチングが、2回目の第1〜第3の工程に相当する。なお、2回目の第1〜第3の工程においても、エッチングにより、掘り進める深さが300μmとなるように、エッチングレートを計算し、第1〜第3の工程の繰り返し回数は75サイクルとした。
第1〜第3の工程を繰り返し75サイクル行った後に、パッシベーション層を形成する工程(第4の工程)及び底部のパッシベーション層を除去する工程(第5の工程)が行われる。
パッシベーション層を形成する第4の工程及び底部のパッシベーション層を除去する第5の工程が行われると、さらに第1〜第3の工程が75サイクル行われる。
75サイクルの第1〜第3の工程が、2回繰り返されることにより、ここまでで深さ600μmのトレンチが形成され、トレンチのアスペクト比が8となる。形成されるトレンチが高アスペクト比になると、パッシベーション層を形成するためのC48ガスがトレンチ内の奥の位置まで進入し難くなる。そのため、そのようなトレンチでは、側壁の保護層が薄くなる。従って、イオンによって側壁にダメージが与えられたときに、側壁の形状に変化が生じ易くなる。そのため、再度厚いパッシベーション層を成膜した。次いで、基板を処理室内に入れたまま、トレンチを掘り進める際に行った第2の工程75回分と同じ成膜時間でパッシベーション層7の成膜を行った。パッシベーションステップの時間は3.5秒であったため、処理時間は262.5秒であった。次にO2ガスを用いて、トレンチの内壁に成膜された厚いパッシベーション層の底部を除去した。これが2回目の第2の工程に相当する。
次いで、ボッシュプロセスにて基板のエッチングを再開し、上面のエッチングストップ層であるシリコン酸化膜8まで残りの125μmのエッチングが行われる。残りの125μmについてのエッチングを行うことで、記録素子基板の裏面から液室までのインク供給口が形成される。残りのエッチングにおいても、第1〜第3の工程が複数サイクル繰り返されることにより行われる。このようにして、3回目の第1〜第3の工程の繰り返しが行われる。このように、本実施形態では3回の第1〜第3の工程の繰り返しが行われ、これらの第1〜第3の工程同士の間に、第4の工程及び第5の工程が行われる。
その後は、第1実施形態と同様に、側壁に沿って形成されたパッシベーション層の除去が行われる。このようにして、液体吐出ヘッドの製造が行われる。
このように、複数サイクルの第1〜第3の工程の繰り返しについては、2回に限定されず、3回行われてもよい。また、複数サイクルの第1〜第3の工程の繰り返しは、4回以上の任意の回数が行われてもよい。複数サイクルの第1〜第3の工程の繰り返し同士の間に、側壁にパッシベーション層を形成する第4の工程及びトレンチ底部のパッシベーション層を除去する第5の工程が行われればよい。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る記録ヘッドについて説明する。なお、上記第1実施形態及び第2実施形態と同様に構成される部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図7(a)に、本実施形態の記録ヘッドにおいてインク供給口の形成される前の状態の記録素子基板34及び吐出口形成部材22の断面図を示す。図7(f)に、本実施形態の記録ヘッドにおいてインク供給口が形成された後の記録ヘッドの断面図を示す。
本実施形態の記録ヘッドの製造においては、第1の基板(部材)35と第2の基板(部材)36とが接合されて記録素子基板34が形成されている。第1の基板35と第2の基板36との間には、中間層37が配置されている。
第1の基板35と第2の基板36とが接合された記録素子基板34が吐出口形成部材22と接合され、記録素子基板34にインク供給口43が形成されて記録ヘッドが形成される(図7(f))。本実施形態では、記録素子基板34における第2の基板36と、吐出口形成部材22とが接合される。
第1の基板35の裏面側には、感光性ポジ型レジスト(東京応化製iP5700(商品名))が、全面に亘って塗布されている。第1の基板35及び第2の基板36は、シリコンによって形成されている。本実施形態では、第1の基板35は、厚み500μmに形成されている。第1の基板35には、予め、表面に0.7μmの熱酸化膜が形成されている。
中間層37は、エッチングの際のマスク38として用いられる。マスク38を形成する際には、第1の基板35の第2の基板36側に塗布されたポジ型レジストに対して、ウシオ電機製投影露光装置UX−4258(商品名)を用いて、露光・現像が行われる。ここでの露光・現像は、エッチングによって形成されるトレンチのパターンに従って形成された別のマスクを通して行われる。この後に、バッファードフッ酸110U(ダイキン工業社製、商品名)を用いて熱酸化膜によって形成された中間層37の一部をエッチングすることにより、これから形成されるトレンチのパターンに沿って一部除去されたマスク38が形成される。マスク38の形成は、第1の基板35と第2の基板36とが接合される前の段階で行われる。これにより、第2の基板36に対し深いホール状の供給口のパターンを形成するためのエッチングを行うためのマスク38が、第1の基板35上に形成される。本実施形態では、第1の基板35上にマスク38が形成され、マスク38の形成された状態の第1の基板35に、マスク38を挟んで、第2の基板36が貼り付けられる。
本実施形態における記録ヘッドの製造工程について説明する。図7(a)〜(f)に、本実施形態の記録ヘッドの製造の際の、各工程の記録ヘッドについての断面図を示す。本実施形態では、予め、第2の基板36が、加工された後、厚み200μmとなるように、その表面が研磨される。また、第2の基板36における吐出口形成部材22側の位置には、シリコン酸化膜39が形成される。また、第2の基板36における、吐出口形成部材22側の位置に配置されたシリコン酸化膜39の上面には、記録素子31が配置される。このように、第2の基板36にシリコン酸化膜39及び記録素子31が配置された後に、第2の基板36に吐出口形成部材22が接合される。
次に、インク供給口43の形状に沿ったマスク38の形成された中間層37を介して、第1の基板35と第2の基板36とが接合される(図7(a))。インク供給口を形成するためのエッチングの行われる前の段階における第1の基板35及び第2の基板36によって形成された記録素子基板34及び吐出口形成部材22の構成については、第1実施形態及び第2実施形態における記録ヘッドと同様である。
上記のように構成された記録素子基板34及び吐出口形成部材22に対してエッチングが行われることによって記録ヘッドが形成される。
次に、第1の基板35に比較的大きなトレンチ40を形成し、第2の基板36に比較的小さなトレンチ42を形成して、記録素子基板34にインク供給口を形成する方法について説明する。
まず、住友精密工業社製Pegasus(商品名)を用いて、ボッシュプロセスによって、記録素子基板34にインク供給口となる比較的大きなトレンチ40が形成される。ここでのボッシュプロセスでは、第1〜第3の工程が複数サイクル繰り返し行われることによって、第1の基板35にエッチングが行われる。エッチングは、中間層37の熱酸化膜が露出するまで行われ、これによって比較的大きなトレンチ40が形成される(図7(b))。このときの第1〜第3の工程の繰り返されるサイクル数は、125回である。
次いで、記録素子基板34及び吐出口形成部材22を処理室内に入れたまま、第1実施形態と同様の方法によって、トレンチ40の内部にパッシベーション層41を形成する。このとき、第2の基板36に行われる次の第1〜第3の工程の繰り返しのサイクル数に応じた供給量のC48ガスが供給されることによって、トレンチ40の側壁にパッシベーション層が形成される。ここでは、第1〜第3の工程の繰り返しによってトレンチ40を形成する際に行った125サイクル分のパッシベーション層を形成するのに必要とされる時間と同じ時間だけC48ガスが照射される。これによって、ボッシュプロセスによって形成された比較的大きなトレンチ40の内部に、厚いパッシベーション層41が形成される(図7(c))。
次に、O2のガスを用いて、トレンチ40の内部に形成された厚いパッシベーション層41の底部が除去される(図7(d))。これにより、トレンチ40の側壁に厚いパッシベーション層41が残される。
次いで、トレンチ40を形成したときと同様に、ボッシュプロセスによって、第2の基板36の上面のエッチングストップ層であるシリコン酸化膜39まで第2の基板36に対してエッチングが行われる。これにより、第2の基板に比較的小さなトレンチ41が形成される(図7(e))。すなわち、複数サイクル第1〜第3の工程が繰り返されて、第2の基板36にトレンチ42が形成される。
第2の基板に比較的小さなトレンチ42を形成するのに第1〜第3の工程が繰り返される。第3の工程では、次の第1の工程でのエッチングによって掘り進められる部分についてのパッシベーション層が除去される。このとき、本実施形態では、比較的大きなトレンチ40の側壁にパッシベーション層41が形成されている。従って、トレンチ42の形成の際に、トレンチ42の底部に形成されたパッシベーション層の除去のためのイオンがトレンチ40の側壁に衝突し、トレンチ40の側壁の形状が変形することを抑えることができる。トレンチ40の変形が抑えられるので、エッチングによって形成されるトレンチ40の形状の精度が高く保たれる。
第2の基板36にトレンチ42が形成されることにより、記録素子基板34の裏面からインク流路及び液室まで延びたインク供給口43が形成される。これにより、記録素子基板34の裏面から記録素子31の周囲の領域に向けてインクを供給することができる。また、本実施形態によれば、記録素子基板34に、精度の高いインク供給口43を形成することができる。
その後、第1実施形態及び第2実施携帯と同様に、トレンチ40の側壁に形成されたパッシベーション層41が除去される(図7(f))。このようにして、記録ヘッドが製造される。
このように、複数サイクルの第1〜第3の工程が行われ、第4の工程及び第5の工程を挟んで、再び複数サイクルの第1〜第3の工程が行われるときに、複数サイクルの第1〜第3の工程によって形成されるそれぞれのトレンチの幅は異なっていてもよい。
なお、本実施形態では、第1の基板35にトレンチ40が形成され、第2の基板36にトレンチ42が形成された後に、トレンチ40の側壁に形成されたパッシベーション層41が除去されているが、本発明はこれに限定されない。トレンチ40の側壁に成膜されているパッシベーション層41を除去せずに残すことも可能である。この場合、例えば、図8に示されるように、シリコンによって形成された第1の基板35の側壁をインクによる浸食から保護する膜として、パッシベーション層41を利用することができる。
なお、上記実施形態では、記録ヘッドの記録素子基板にインク供給口を形成するために、記録素子基板にトレンチを形成する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記実施形態に限定されず、他の用途に用いられる基板に対し深い溝としてのトレンチを形成するのであれば、トレンチの形成される基板は、記録ヘッドに用いられる記録素子基板でなくてもよい。例えば、シリコンを微細に加工した構造体としては、MEMS分野や電気機械の機能デバイスに幅広く用いられている。MEMS分野や電気機械の機能デバイス等の他の分野で、基板に対し、深い溝であるトレンチを形成する場合に、本発明が適用されてもよい。
1 記録素子基板
7 パッシベーション層
12 パッシベーション層
20、40、42 トレンチ

Claims (11)

  1. エッチングによって基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程と、
    前記トレンチの内部に第1の保護層を形成する第1の保護層形成工程と、
    前記第1の保護層における、前記トレンチをさらに掘り進める位置を覆う部分について除去する第1の保護層除去工程と
    を複数サイクル順次繰り返し、
    前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる第1のサイクルと、前記第1のサイクルに続いて第1のサイクルの後に行われる前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる第2のサイクルと、の間に、前記第1のサイクルで形成したトレンチの内部に第2の保護層を形成する第2の保護層形成工程と、前記第2の保護層における、前記トレンチをさらに掘り進める位置を覆う部分を除去する第2の保護層除去工程とを備え、
    エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程は、前記第1のサイクルと前記第2のサイクルとの間には行われず、
    前記第1のサイクルは、前記第1の保護層除去工程とともに終了し、
    前記第1のサイクルにおける最後の第1の保護層除去工程の後に、エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程を行わずに、前記第2の保護層形成工程が行われることを特徴とする基板の加工方法。
  2. 前記第2のサイクルの前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの繰り返しのサイクル数をnとすると、前記第2の保護層形成工程で形成される前記第2の保護層の厚さは、前記第1の保護層形成工程で形成される前記第1の保護層の厚さの((1/2)n〜(3/2)n)倍である請求項1に記載の基板の加工方法。
  3. 前記基板はシリコンによって形成され、
    前記トレンチ形成工程では、F系ラジカルが、前記基板に向けて照射されることによってエッチングが行われ、
    前記第1の保護層形成工程では、CF系のガスが、前記基板における前記トレンチに向けて照射されることで前記トレンチの内部に保護層が形成され、
    前記第1の保護層除去工程では、前記トレンチに向けてSF6が照射されることで前記第1の保護層が除去される請求項1または2に記載の基板の加工方法。
  4. 前記第2の保護層形成工程では、CF系のガスが、前記基板における前記トレンチに向けて照射されることで前記トレンチの内部に保護層が形成され、
    前記第2の保護層除去工程では、前記第2の保護層に酸素を含むガスを当てることで前記第2の保護層が除去される請求項3に記載の基板の加工方法。
  5. 深さが200μm以上、アスペクト比が3以上のトレンチが形成される請求項3または4に記載の基板の加工方法。
  6. 前記第2の保護層は、前記第2のサイクルのサイクル数に応じて形成される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板の加工方法。
  7. 前記第2の保護層形成工程および前記第2の保護層除去工程を第1のサイクルと第2のサイクルとの間で繰り返す請求項1乃至のいずれか1項に記載の基板の加工方法。
  8. 前記第2のサイクルは、エッチングにより前記基板上にトレンチを形成するトレンチ形成工程とともに始まり、
    前記第2のサイクルの最初のトレンチ形成工程の前に、エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程を行わずに、前記第2の保護層除去工程が行われる請求項1乃至のいずれか1項に記載の基板の加工方法。
  9. 吐出口の形成される吐出口形成部材と、前記吐出口形成部材に貼り付けられる基板とを備え、
    前記吐出口形成部材と前記基板との間に液室が形成され、前記液室に面する位置に素子の配置された液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程と、
    前記トレンチの内部に第1の保護層を形成する第1の保護層形成工程と、
    前記第1の保護層における、前記トレンチをさらに掘り進める位置を覆う部分について除去する第1の保護層除去工程と
    を複数サイクル順次繰り返し、
    前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる第1のサイクルと、前記第1のサイクルに続いて第1のサイクルの後に行われる前記トレンチ形成工程から前記第1の保護層除去工程までの1サイクルが複数サイクル繰り返し行われる第2のサイクルと、の間に、前記第1のサイクルで形成したトレンチの内部に第2の保護層を形成する第2の保護層形成工程と、
    前記第2の保護層における、前記トレンチをさらに掘り進める位置を覆う部分を除去する第2の保護層除去工程と
    を備え、
    エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程は、前記第1のサイクルと前記第2のサイクルとの間には行われず、
    前記第1のサイクルは、前記第1の保護層除去工程とともに終了し、
    前記第1のサイクルにおける最後の第1の保護層除去工程の後に、エッチングによって前記基板にトレンチを形成するトレンチ形成工程を行わずに、前記第2の保護層形成工程が行われることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  10. 前記トレンチは、前記基板における前記液室を画成した側とは逆側の裏面から前記液室に連通するように形成される請求項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  11. 前記基板は、複数の部材が積層されて形成され、
    前記複数の部材のそれぞれに前記トレンチが形成され、
    前記複数の部材に形成された前記トレンチがそれぞれ連通する請求項10に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
JP2014256176A 2014-12-18 2014-12-18 基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 Active JP6456131B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014256176A JP6456131B2 (ja) 2014-12-18 2014-12-18 基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法
US14/963,493 US9552984B2 (en) 2014-12-18 2015-12-09 Processing method of substrate and manufacturing method of liquid ejection head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014256176A JP6456131B2 (ja) 2014-12-18 2014-12-18 基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016117155A JP2016117155A (ja) 2016-06-30
JP2016117155A5 JP2016117155A5 (ja) 2018-02-01
JP6456131B2 true JP6456131B2 (ja) 2019-01-23

Family

ID=56128477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014256176A Active JP6456131B2 (ja) 2014-12-18 2014-12-18 基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9552984B2 (ja)
JP (1) JP6456131B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6829569B2 (ja) * 2016-09-27 2021-02-10 ローム株式会社 ノズル基板、インクジェットプリントヘッドおよびノズル基板の製造方法
JP7209567B2 (ja) * 2018-07-30 2023-01-20 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法およびエッチング装置
US20200135898A1 (en) * 2018-10-30 2020-04-30 International Business Machines Corporation Hard mask replenishment for etching processes
US11666918B2 (en) 2020-03-06 2023-06-06 Funai Electric Co., Ltd. Microfluidic chip, head, and dispensing device for dispensing fluids containing an acidic component
CN113200511B (zh) * 2021-04-06 2024-08-16 杭州士兰集昕微电子有限公司 一种微机电传感器的背腔的制造方法
CN115084014B (zh) * 2022-06-29 2024-09-06 北京量子信息科学研究院 超导量子芯片集成电路的硅通孔制造方法及集成电路

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4221859B2 (ja) 1999-02-12 2009-02-12 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
FR2834382B1 (fr) * 2002-01-03 2005-03-18 Cit Alcatel Procede et dispositif de gravure anisotrope du silicium a haut facteur d'aspect
JP4665455B2 (ja) * 2004-08-09 2011-04-06 富士ゼロックス株式会社 シリコン構造体製造方法、モールド金型製造方法、成形部材製造方法、シリコン構造体、インクジェット記録ヘッド、及び、画像形成装置
JP2007136875A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Canon Inc インクジェット記録ヘッド用基体
JP2008068499A (ja) * 2006-09-13 2008-03-27 Fujifilm Corp ノズルプレートの製造方法
WO2008155986A1 (ja) * 2007-06-20 2008-12-24 Konica Minolta Holdings, Inc. 液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法、液体吐出ヘッド用ノズルプレート及び液体吐出ヘッド
JP5814654B2 (ja) * 2010-07-27 2015-11-17 キヤノン株式会社 シリコン基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法
JP5413331B2 (ja) * 2010-08-19 2014-02-12 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
US20130052826A1 (en) * 2011-08-30 2013-02-28 Fujifilm Corporation High Aspect Ratio Grid for Phase Contrast X-ray Imaging and Method of Making the Same
FR2979478A1 (fr) * 2011-08-31 2013-03-01 St Microelectronics Crolles 2 Procede de realisation d'une tranchee profonde dans un substrat de composant microelectronique
JP6095320B2 (ja) * 2011-12-02 2017-03-15 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド用基板の製造方法
US8859430B2 (en) * 2012-06-22 2014-10-14 Tokyo Electron Limited Sidewall protection of low-K material during etching and ashing
JP5725052B2 (ja) * 2013-02-01 2015-05-27 セイコーエプソン株式会社 ノズルプレートの製造方法及び流体噴射ヘッドの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9552984B2 (en) 2017-01-24
US20160176193A1 (en) 2016-06-23
JP2016117155A (ja) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6456131B2 (ja) 基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法
US7361524B2 (en) Method of manufacturing floating structure
JP3859637B2 (ja) ガラス基板のビアホールの形成方法
JP5814654B2 (ja) シリコン基板の加工方法及び液体吐出ヘッドの製造方法
JP5353101B2 (ja) 微細構造体形成方法
KR101167195B1 (ko) 반도체 소자의 딥 트렌치 형성 방법
JP2017185677A (ja) 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法
JP2008006809A (ja) シリコンノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法
JP4979793B2 (ja) 液体吐出ヘッド用基板の製造方法
JP6128972B2 (ja) 液体吐出ヘッド用基板の製造方法
US20160176192A1 (en) Method for machining silicon substrate, and liquid ejection head
JP2011011425A (ja) 液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法
US6472332B1 (en) Surface micromachined structure fabrication methods for a fluid ejection device
US9676193B2 (en) Substrate processing method and method of manufacturing substrate for liquid discharge head including forming hole in substrate by dry etching
JP5932342B2 (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法
JP6223033B2 (ja) 基板の加工方法
JP6456049B2 (ja) 貫通基板の形成方法
JP6590510B2 (ja) シリコンウエハの加工方法
JP2009044031A (ja) 微細構造の形成方法及び流体噴射ヘッドの製造方法
JP5152468B2 (ja) 結晶基板のエッチング方法
JP5959979B2 (ja) 貫通口を有する基板、液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッドの製造方法
KR100708941B1 (ko) 반도체 소자의 딥 트렌치 형성 방법
JP2011091127A (ja) Si基板加工方法
JP2008264951A (ja) 傾斜形状の加工方法
EP2091741B1 (en) Method of forming openings in substrates

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171212

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181218

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6456131

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151