JP6772042B2 - 貫通基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドなどの貫通基板の製造方法に関する。

液体吐出ヘッドは、インクジェット記録装置等の液体吐出装置に用いられている。液体吐出ヘッドには、液体から駆動回路や基板を保護する目的で、膜が形成されることがある。特許文献１には、液体吐出ヘッド全体にこのような膜が形成されることが記載されている。

ＵＳ２０１１−００１８９３８Ａ１

貫通孔を有する基板の一方の面（おもて面）において、上述のような膜を部分的に除去するために、レジストをマスクとして膜のエッチングを行うことがある。エッチング時に、レジストに欠陥があると、貫通孔側壁や他方の面（裏面）の膜が意図せずにエッチングされる可能性がある。このような膜パターニング不良は、検出困難な場合がある。特に、貫通孔の側壁にこのような不良が発生すると、非破壊検出が困難である。また基板のおもて面と裏面においても、その後に形成される膜の種類や表面凹凸によっては、不良検出困難な場合がある。このような現象は、液体吐出ヘッドに限らず、上述のような膜パターンを有する貫通基板（貫通孔を有する基板）についても起こりうる。

なお本明細書においては、上述のような膜をエッチングする側の基板面を「おもて面」と呼ぶことがあり、その反対側である裏側の面（後述のように本発明に従って検査用部材を設ける側の基板面）を「裏面」と呼ぶことがある。

以下、膜パターニング不良について図を用いて説明する。図２は、従来技術による液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図であり、後述する図１に示した液体吐出ヘッドにおけるＡ−Ａ’断面に対応する断面を示している。図１には一つのチップが示されるが、図２〜４にはそれぞれ複数のチップに切り出す前の液体吐出ヘッドが示される。

図２（Ａ）に示すように、おもて面１０と裏面１１を有する基板１に対し、エネルギー発生素子２と貫通孔３を形成する。貫通孔は、基板裏面側から液体流路（基板のおもて面１０と、図１に示される流路形成部材８との間に形成される）に液体を供給する供給孔として利用される。続いて、図２（Ｂ）のように機能膜４を形成する。続いて図２（Ｃ）に示すように、貫通孔３を塞ぐようにレジスト５をパターニングする。レジスト５に欠陥１００が存在すると、機能膜４のエッチング時にエッチング液やエッチングガスが欠陥１００から入り込むことで機能膜４が意図せずにエッチングされることがある。これにより、機能膜パターニング不良が発生することがある。

図２（Ｄ）に示すように、機能膜パターニング不良は、基板おもて面部のパターニング不良１０１や貫通孔側壁部不良１０２や基板裏面部不良１０３の全てあるいは何れかとして発生する。これら不良は検出困難な場合があり、特に、貫通孔側壁部不良１０２は、非破壊検出が困難である。また、おもて面部不良や裏面部不良も、その後に形成される膜の種類や表面凹凸によっては、検出困難な場合がある。

本発明の目的は、前記のような膜パターニング不良あるいはその原因となる欠陥の検出を、容易にすることが可能な貫通基板の製造方法を提供することである。

本発明によれば、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、前記第一の面および前記貫通孔の側壁および前記第二の面に膜を形成する工程と、前記第一の面にレジストを形成する工程と、前記レジストを前記貫通孔の第一の面側の開口が塞がれるようにパターニングする工程と、前記第一の面の前記膜を前記レジストをマスクとしてエッチングする工程と、を含む貫通基板の製造方法であって、前記エッチングする工程よりも前に、前記第二の面に、前記貫通孔の第二の面側の開口を塞ぐ部材を検査用部材として形成する工程を含み、さらに、工程ａ）前記エッチングの後に、前記検査用部材の色の変化を用いて、膜パターニング不良の有無を判定する工程、および工程ｂ）前記検査用部材として変形可能な部材を用い、前記貫通孔の両側の開口が塞がれる際の圧力とは異なる圧力下で、前記検査用部材に現れる凹凸差を用いて、膜パターニング不良の原因となる欠陥の有無を判定する工程の少なくとも一方を含むことを特徴とする、貫通基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、前記のような膜パターニング不良あるいはその原因となる欠陥の検出を容易にすることが可能な貫通基板の製造方法が提供される。

液体吐出ヘッドの一例を示す図である。 従来技術による液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図である。 本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図である。 本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の別の例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。また、以下において、主に貫通基板として液体吐出ヘッドを例に、また、膜として機能膜を例にして、説明する。しかし、本発明は、以下に示す材料や構造、製造方法等に限定されるものではない。

図１は、液体吐出ヘッドの一例を示す図である。基板１はおもて面１０と裏面１１を有し、おもて面にはエネルギー発生素子２が設けられる。おもて面側には、基板との間に液体流路を形成するように、流路形成部材８が設けられる。流路形成部材には液体を吐出する吐出口１２が設けられる。基板には、貫通孔３が設けられる。貫通孔は液体流路と連通し、吐出すべき液体が基板裏面側から貫通孔に供給され、液体流路を経て、吐出口から吐出される。即ち、貫通孔３は、基板裏面側から液体流路に液体を供給する供給孔である。

本発明によれば、液体吐出ヘッド用の基板１には、貫通孔３が設けられる。貫通孔は基板の第一の面から、第一の面の反対側の面である第二の面まで貫通する。第一の面と第二の面には機能膜が形成され、かつ貫通孔の側壁にも機能膜が形成される。第一の面は、機能膜をエッチングする側の基板面（おもて面１０）を指し、第二の面は、第一の面の反対側の面であり、後に詳述する検査用部材を設ける側の基板面（裏面１１）を指す。

機能膜が形成された後、基板の第一の面（おもて面）にレジストが形成される。そして、レジストによって貫通孔が塞がれるようにレジストをパターニングする。したがって、レジスト形成の段階でも、レジストが貫通孔を塞ぐようにレジストを形成する。

本発明によれば、レジストをエッチングするよりも前に、基板の第二の面（裏面）に、貫通孔の裏面側の開口を塞ぐ部材を、検査用部材として形成する。後に詳述するように、この検査用部材に現れる変化を利用して、機能膜のパターニング不良またはその原因となる欠陥を検知する。なお、本明細書において、この検査用部材を「検査モニタ」と呼ぶことがある。

機能膜としては、保護膜、反射防止膜、光吸収膜、光反射膜、貫通孔径制御膜、平坦化膜、摩擦制御膜、撥水膜、撥油膜、親水膜、導電膜、絶縁膜、半導体膜、構造補強膜、犠牲膜、塗装膜等が挙げられる。

機能膜のうち、撥水膜、撥油膜は、液体を貫通孔や流路内に満たしにくくするため、液体を用いない用途の貫通基板で好ましく使用される。

機能膜を形成する箇所としては、所望の効果が得られれば、第一の面の一部、全貫通孔の側壁の一部、第二の面の一部に形成すればよい。例えば保護膜の場合は、液体吐出ヘッドに使用する液体の種類と要求される耐久性を考慮し、その液体に対して弱い箇所を保護できるように第一の面の一部、全貫通孔の側壁の一部、第二の面の一部に形成すればよい。この際、第一の面の一部、全貫通孔の側壁の全部、第二の面の一部に保護膜を形成し、保護膜と液体吐出ヘッドを形成する他の層を用いて、基板等の液体から保護したい箇所が直接液体と接触しない構造にすれば耐久性を向上させることができる。

レジストは、全ての貫通孔を塞ぐように形成することが好ましい。ただし、液体吐出ヘッドとして用いる際に液体に触れない箇所については、貫通孔を塞がなくてもよい場合がある。

機能膜の材料としては、ＳｉもしくはＳｉ化合物（酸素、窒素および炭素から選ばれる一以上の元素との化合物）、金属、金属酸化物、金属窒化物あるいは金属炭化物、他には有機物（例えばポリマー）等を用いればよい。例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＮ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｗ、ステンレス鋼、金属ガラス、ＡｌＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ、ＺｒＯ、ＬａＯ、ＣａＯ、ＨｆＯ、ＳｒＯ、ＶＯ、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＭｇＯ、ＹＯ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）、パリレン、あるいはこれらの混合物や多層膜を用いることができる。

機能膜の形成方法としては、熱酸化、スパッタ、熱蒸着、蒸着重合、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマＣＶＤ、Ｃａｔ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ）−ＣＶＤ、ＭＯ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ）ＣＶＤやＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の方式で成膜することで均一な膜厚を基板全域に形成可能である。あるいはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法、ゾルゲル法のように基板に原料液体を付与したのちにベークを行うことで膜形成ができる。あるいはメッキを用いることもできる。

本発明では、工程ａ）およびｂ）の一方もしくは両方を行う。以下、まず図３を用いて工程ａ）を行う場合について説明する。工程ａ）では、前記エッチングの後に、前記検査用部材の色の変化を用いて、膜パターニング不良の有無を判定する。図３は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図であり、図１に示した液体吐出ヘッドにおけるＡ−Ａ’断面に対応する断面を示している。

図３（Ａ）に示すように、おもて面１０と裏面１１を有する基板１に対し、液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子２と、貫通孔３とを形成する。

図３（Ｂ）に示すように、前記おもて面１０と前記裏面１１と前記貫通孔３の側壁に機能膜４を形成する。この形成には公知の技術を用いることができる。

図３（Ｃ）に示すように、基板おもて面にレジスト５（パターニング後の段階が図示される）を、裏面に検査モニタ６を形成する。

レジスト５は、スピンコート、スリットコート、スプレーコート、ナノインプリント、ドライフィルムで形成することが可能であるが、レジストを貫通孔上に形成する場合の膜厚均一性や平坦性に優れるドライフィルムが好ましい。ここでレジスト５は貫通孔内に入り込まないよう図示されているが、入り込ませることも可能であり、それによってレジストの接着面積が増加し、基板とレジストの接着強度が上がる効果が得られる。前記レジストのパターニングにはフォトリソグラフィーを用いればよい。

検査モニタ６としては、例えば、ガラス、プラスチックあるいはレジストからなる部材（例えば板状もしくはフィルム状）や、粘着テープ等を使用することができる。このような検査モニタを、必要に応じて適宜接着剤を用いて、基板の裏面に貼りつけて使用することができる。検査モニタの貫通孔側に位置する箇所を、反対側から確認可能であることが好ましいため、検査モニタは可視光を透過する部材からなることが好ましい。

また検査モニタの形成と除去が容易である点で、検査モニタとして、粘着テープがさらに好ましい。特には、検査モニタとして、可視光を透過する粘着テープが好ましい。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、液体吐出ヘッド製造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。フォトリソグラフィーを用いた液体吐出ヘッドの製造方法において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、液体吐出ヘッドの具体的な製造条件に合わせて選定すればよい。

また検査モニタは、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く、液体吐出ヘッドの具体的な製造条件に合わせて選定すればよい。

図３（Ｄ）に示すように、おもて面の機能膜を、前記レジストをマスクとしてエッチングする。機能膜４のエッチングに用いる物質７がレジスト欠陥１００から貫通孔３に入りこむと、物質７に影響された部分（欠陥影響部２００）が生じ、検査モニタ６の見え方が変わる。つまり、検査モニタの色（明度、彩度、色相）が変化する。したがって、色の変化を用いて機能膜パターニング不良の有無を判定できる。すなわち、エッチングの後に、工程ａ）を行う。その結果、機能膜パターニング不良の検出が容易になる効果が得られる。物質７は、ウェットエッチング液あるいは洗浄液あるいはエッチングガスである。ウェットエッチングの場合はエッチング液あるいは洗浄液である水等が入りこむことで、欠陥がある箇所と無い箇所での検査モニタの見え方が変わる。またドライエッチングのエッチングガスが入り込むことで、欠陥がある箇所と無い箇所での検査モニタの見え方が変わる。検査モニタがエッチングによりダメージを受けて見え方が変わる場合と、エッチング液や洗浄液の成分が入り込んで残渣あるいは水残りになり見え方が変わる場合がある。いずれの場合も、従来では欠陥検出が困難な場合においても、検査モニタへの欠陥影響部２００が現れることで不良の検出が容易となる。

さらに、貫通孔のおもて面側の開口面積よりも裏面側の開口面積が大きい場合に、検査モニタの効果が顕著となる。おもて面に対する裏面の開口面積比率が２倍以上であれば好ましく、５倍以上であればより好ましく、１０倍以上であればさらに好ましい。この開口面積比率（裏面開口面積／おもて面開口面積）は設計上問題なければ上限は無いが、この比率を大きくするとチップサイズが大きくなる傾向がある。このため、おもて面の開口の縦横の長さの１０^４倍以内には裏面の開口サイズが収まると想定すれば、この開口面積比率が１０^８倍以内であることが好ましい。

また、検査モニタに現れる影響を確認する場合においては、貫通孔の裏面側の開口の最大寸法が長いほど効果が容易に得られる。最大寸法が５０μｍ以上であれば好ましく、１００μｍ以上であればより好ましく、１０００μｍ以上であればさらに好ましい。最大寸法は設計上問題なければ上限は無いが、チップサイズや１ウェハ内に配置できるチップ数と関係するため必要以上に大きくしない方がよい。大型ガラス基板に用いるような場合を想定しても、大きくとも１００ｃｍ以下であることが好ましい。最大寸法は、開口が長方形であればその長辺の寸法であり、楕円形であればその長径の寸法である。貫通孔の開口形状はこれらに限らず、楕円形や曲線と直線を組み合わせた複雑形状でもよい。

現像液等が欠陥部から入り込んで見え方が変わる場合においては、入り込む液に色がついている場合に、検査モニタの見え方の変化が視認しやすくなる場合がある。レジスト、現像液（レジストのパターニングに現像液を用いる場合）またはウェットエッチング液（機能膜をウェットエッチングする場合）に色が付いていると好ましい。つまり、レジスト、現像液またはウェットエッチング液に可視光領域での吸収があれば上記効果が容易に得られる。

検査モニタを用いた検査方法としては、目視による検査、顕微鏡を用いた検査、カメラを用いた外観検査機による検査、光を照射して反射光を見る検査等を用いればよい。検査モニタの色を検知できる検査手段を適宜利用できる。

レジストをフォトリソグラフィーでパターニングする場合は、検査モニタ６をレジストの現像工程よりも前に形成することができる。すると、現像工程における現像液や洗浄液がレジスト欠陥１００から貫通孔に入りこむことで、検査モニタ６の見え方が変わる。この場合は、ウェットエッチングを行う前に欠陥を検出できるため、リワーク（レジストを形成し直す）が可能となる効果がある。

検査モニタを形成するタイミングとしては、フォトリソグラフィーを用いる場合において、以下のタイミングがある。即ち、レジスト形成前、レジストプリベーク前、レジスト露光前、レジストＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）前、レジスト現像前、レジストポストベーク前、エッチング前である。

レジストをドライエッチングでパターニングする場合は、貫通孔を塞ぐためのレジストとパターニング用レジストの２層のレジストを用いることができる。検査モニタを形成するタイミングとしては、以下のタイミングがある。即ち、貫通孔を塞ぐためのレジストのレジスト形成前、レジストプリベーク前、パターニング用のレジストのレジスト形成前、レジストプリベーク前、レジスト露光前、レジストＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）前、レジスト現像前、レジストポストベーク前、ドライエッチング前である。

図３および４にはレジスト欠陥１００による機能膜パターニング不良の例を示している。しかし、機能膜パターニング不良の原因となる欠陥としては、レジスト欠陥としてレジスト自体にキズやクラックや穴やパターニング不良等が発生している場合と、異物や基板の形状異常の場合がある。これらは物理的が外力でレジストがダメージを受けた場合や、レジスト形成時に欠陥が入る場合や、露光時に用いるマスクの欠陥により所望の箇所以外が露光される場合などに生じる。本発明はレジスト欠陥に限定されず、異物あるいはクラックや開口不良のような基板形状異常などの欠陥に対しても効果がある。基板上の異物がレジストと基板の間に挟まり、レジストと基板がうまく密着しない場合などは、貫通孔をレジストで塞げていない場合と同等の状況が現れる。基板上の異物が付着しているゴミである場合は、レジストリワーク対象になる。基板に強固に異物が密着している場合はリワーク対象にならない。基板の形状異常は、パターニング不良で開口が大きくなっている場合などがあり、レジストの出来に関わらず不良となるため、レジストリワークの対象にはならない。不良原因は、検査モニタに現れた不良チップに対して顕微鏡等で観察することで特定し、リワークの判断を行うことができる。最終的な不良チップは、後工程で使用しない。

その後、図３（Ｅ）に示すように、レジストおよび検査モニタを除去することができる。図３（Ｅ）には、レジストの欠陥に起因して機能膜パターニング不良１０１、１０２、１０３が発生した状態を示す。不良が発生した場合でも、検査モニタ６の存在により、機能膜パターニング不良の隣接チップ伝染を抑制する効果が得られる。つまり、図３に示すように、一つの基板に貫通孔３を複数形成した場合、検査モニタ６によって複数の貫通孔の第二の面側の開口を塞ぐことによって、一つの貫通孔に関して発生した不良が、別の貫通孔に及ぶことを抑制できる。

また、エッチング時等に基板裏面に接触する装置において、装置が検査モニタを介して基板裏面に接触することによって、エッチング液等による基板裏面から装置への汚染を抑制する効果が得られる。併せて、装置からの基板への異物付着やキズ形成を抑制する効果が得られる。つまり、例えば基板を保持するためのチャック装置等、基板に何らかの装置を接触させることがある。検査モニタが設けられていれば、その装置を検査モニタ６を介して基板に接触させることによって、基板から装置への汚染や、装置から基板への異物付着やキズ形成を抑制することができる。また検査モニタは、基板１を支持するサポート基板としての機能を有していてもよい。

検査モニタを除去した後、流路形成部材を適宜の方法で形成し、また必要に応じて裏面機能部材を形成し、個別のチップを切り出すことによって、液体吐出ヘッドを得ることができる。

以下、図４を用いて工程ｂ）を行う場合について説明する。工程ｂ）では、前記検査用部材として変形可能な部材を用いる。また、前記貫通孔の両側の開口が塞がれる際の圧力（Ｐ１）とは異なる圧力（Ｐ２）下で、前記検査用部材に現れる凹凸差を用いて、膜パターニング不良の原因となる欠陥の有無を判定する。

前記圧力Ｐ１は、貫通孔の第一の面側の開口がレジストによって先に塞がれ、その後、第二の面側の開口が検査モニタによって塞がれる場合は、第二の面側の開口が塞がれる際の圧力（貫通孔内の圧力）である。また、貫通孔の第二の面側の開口が先に塞がれ、その後、第一の面側の開口が塞がれる場合は、第一の面側の開口が塞がれる際の圧力（貫通孔内の圧力）である。

後に詳述するが、貫通孔の両側の開口が塞がれた基板を、圧力Ｐ１とは異なる圧力Ｐ２下に置くと、貫通孔が良好に封止されている場合には、これらの間の圧力差によって貫通孔に対応する部分の検査用部材が凹むか膨らむ（凹凸が生じる）。貫通孔の封止が損なわれている場合、圧力差が小さくなるか全くかからず、貫通孔に対応する部分の検査用部材の凹凸が小さい（凹凸が生じないことを含む）。これによって前記欠陥の有無が判定できる。最も好ましいのは、Ｐ１が負圧であり、Ｐ２が大気圧であることであるが、その限りではない。

図４は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の別の例を示す図であり、図１に示した液体吐出ヘッドにおけるＡ−Ａ’断面に対応する断面を示している。図４（Ａ）、（Ｂ）は図３（Ａ）、（Ｂ）と同様である。ここでは、検査モニタとして変形可能な部材を使用する。検査モニタは、工程ｂ）において欠陥の有無を判定する際の環境下で、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧によって、変形（凹凸形成）可能な部材を適宜用いることができる。

図４（Ｃ）に示すように、検査モニタ６が柔軟性を有しかつレジスト５と検査モニタ６により塞がれた貫通孔内を減圧にすることで、レジスト欠陥１００のある貫通孔と無い貫通孔との間で貫通孔内の圧力差が生じ、検査モニタに凹凸が現れる。つまり、レジストと検査モニタとにより開口がふさがれて閉空間となった貫通孔内部を減圧にしておき、それをより高い圧力下（典型的には大気圧下）に置くことによって、欠陥が無い貫通孔を塞ぐ部分の検査モニタが凹む。欠陥がある場合には、貫通孔内部に外気が侵入するので、検査モニタは凹まないか、あるいはその凹みが小さい。このような凹凸差（変形の程度の差）を検知し、その凹凸差を用いて機能膜パターニング不良の原因となる欠陥の有無を判定することができる。すなわち、この段階で工程ｂ）における欠陥の有無判定を行うことができる（検査モニタとしては変形可能な部材を使用しておく）。その結果、機能膜パターニング不良を防止することが可能となる。

検査モニタを加圧下で形成し、検査モニタを凸にすることも可能であるが、液体吐出ヘッド製造時に基板の裏面に凸があると搬送や吸着が困難になる場合があるため、製造工程上は検査モニタを凹ませるほうが好ましい。

上述の圧力差を顕著にするために、減圧にしてから検査モニタを用いる検査までの時間を適宜設定することができる。

本方式によれば、エッチング直前に検査モニタを形成した場合においてもエッチングせずに欠陥を検出することができるため、リワークが可能となる効果が得られる。また検査モニタに光を透過しない部材を使用できるため、検査モニタの材料自由度が上がる効果が得られる。

貫通孔を塞ぐ前に検査モニタを形成する場合は、レジストを減圧下で形成すればよい。レジストを減圧下で形成するためには、例えばドライフィルム化したレジストを減圧下でラミネートすればよい。リワークの際は、いったん検査モニタを除去し、レジストを再度形成しなおせばよい。

ただし、検査モニタに現れる凹凸がレジスト露光の精度に影響する場合があるため、レジスト露光より後、エッチング前に、検査モニタを減圧下で形成することが好ましい。

検査モニタの凹みを大きくするためには、検査モニタ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検査モニタとして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。しかし柔軟性が極めて高いと、検査モニタの凹凸が判別しにくくなる傾向もある。よって粘着層と段差吸収層の合計厚みは２０μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲が好ましく、５０μｍ以上、５００μｍ以下の範囲がさらに好ましい。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。

粘着テープの基材にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のプラスチックが使用できる。基材の厚みは、使用状況下で破壊しない範囲で薄いほど良く、１０００μｍ以下が好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。

減圧の真空度は高い方が検査モニタの凹凸が大きくなり、１０００Ｐａ以下であることが好ましく、５００Ｐａ以下であることがさらに好ましく、２００Ｐａ以下であることがさらに好ましい。真空度の上限としては、通例１０^−８Ｐａ程度までは技術的に可能であるが、真空度は生産性やコストを考慮して設定すればよい。

なお、レジスト材料やレジスト膜厚やベーク条件の変更により、レジストの強度や粘弾性特性を調整することができる。このような調整により、真空化によってレジストに欠陥が入ることを適宜防止することができる。

減圧時と検査時の圧力差が大きいほど、検査モニタの凹凸が大きくなるため好ましい。よって、検査は加圧下や減圧下で行っても良いが、検査を行う環境が大気圧であれば装置的に特殊な構造が不要となり、加圧や減圧にするための時間が不要であるため、検査にかかるコストやタクトタイムにメリットがあるため好ましい。

また、例えばレジストの軟化温度よりも高い温度で検査モニタを形成して検査する場合などに、レジストが凹んで、検査モニタの凹みが小さくなる可能性がある。この場合は、検査モニタ形成温度を下げること、あるいは、レジストのベーク温度を調整し、レジストの軟化温度を上げることによって、検査時にレジストよりも検査モニタを柔らかくすることができる。

検査モニタの凹凸を検査するには、上記で挙げた目視や顕微鏡やカメラによる外観検査方式以外でもよい。即ち、接触式段差計、走査型プローブ顕微鏡、走査型電子顕微鏡、レーザー顕微鏡、光干渉を利用した３次元計測器、縞パターンと位相差を利用した計測器等を用いることができる。検査の簡便さの観点からは、目視や顕微鏡やカメラによる外観検査が好ましい。

図４（Ｄ）に示すように、欠陥が発見された場合に検査モニタとレジストを剥離し、レジスト形成をやり直すリワークを行うことができる。欠陥の数が許容される場合であればリワークは行わなくてもよい。リワークする場合は、検査モニタも形成し直して、改めて欠陥の検知を行うことが好ましい。図４（Ｄ）は、リワークして不良が検出されなかった場合を示している。

図４（Ｅ）に示すように機能膜のエッチングを行い、機能膜が除去された部分３００が形成される。本工程までに欠陥が発見された場合は、貫通孔内に何れかの工程で用いた材料が残留する可能性がある。ここでベークあるいは減圧を用いた乾燥工程あるいは洗浄工程あるいは両方の工程を追加することで、残留物質を蒸発あるいは除去あるいは固着させることが可能であり、製造装置への影響を抑制する効果が得られる。ここでの洗浄工程は検査モニタを剥離した後に行うことで、残留物質の洗浄性が高まる効果が得られる。

次に、図４（Ｆ）に示すように検査モニタ６を剥離する。検査モニタの剥離のタイミングはここに限定されないが、レジスト５の剥離よりも前に行うことで、貫通孔内の液置換性が向上するため、レジストの剥離性が上がる効果が得られる。

検査モニタを基板から除去した後に、検査モニタ６からの残留物が基板に付着する場合があり、残留物を洗浄する洗浄工程が必要となることがある。この残留物がレジスト剥離液に溶解する場合は、レジスト剥離と残留物の洗浄が同時にできるため、洗浄工程を削減できる効果が得られる。また検査モニタ自体を、レジスト剥離液に溶解する部材にすることで、レジスト５と検査モニタ６の剥離を同時に行ってもよい。したがって、検査モニタの少なくとも一部がレジスト剥離液に溶解可能であることが好ましい。

図４（Ｇ）に示すように、公知の技術を用いておもて面に流路形成部材８を形成することができる。さらに必要あればゴミフィルター等の機能を有する裏面機能部材９を形成することができる。その後、適宜個別のチップを切り出すことによって、液体吐出ヘッドを得ることができる。

製造の現場においては、全数検査を行うと時間のロスが発生するため抜き取りでの検査を行う場合がある。抜き取り検査を行うことで検査が効率化される効果が得られる。

本発明の手法は、液体吐出ヘッドの製造のみならず、貫通基板の作製に用いることができる。例えば、貫通電極や、プリント基板の貫通孔への機能膜の作製等を行ってもよい。また、膜は機能膜である必要はなく、エッチング可能な膜を適宜使用することができる。

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。

図４（Ａ）に示すように、シリコンの単結晶基板である基板１に、ＴａＳｉＮからなるエネルギー発生素子２を形成し、ドライエッチングで貫通孔３を形成した。

次に、図４（Ｂ）に示すように、基板のおもて面１０、裏面１１及び貫通孔３の壁面に、機能膜４として厚み１００ｎｍのＳｉＯをＡＬＤで形成した。

次に、図４（Ｃ）に示すように、厚み２０μｍのレジスト５（商品名；ＰＭＥＲ、東京応化製）をドライフィルムにして基板１のおもて面に転写した。そしてプリベークを１５０℃、１０ｍｉｎで行い、ステッパー（商品名；ＦＰＡ−５５１０ｉＶ、キヤノン製）で露光し、ＰＥＢを行った。

基板裏面に検査モニタ６となる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、減圧装置の装置設定値として１００Ｐａ以下になった後、５秒待機した後の減圧下で貼り付けて、貫通孔の裏面側開口を塞いだ。次いで検査モニタを大気圧下で目視で確認したところ、検査モニタが凹んでいない箇所がいくつか存在したが、大部分の貫通孔については検査モニタが凹んでいた。このように工程ｂ）を行うことにより、基板の一部に機能膜パターニング不良の原因となる欠陥が発見されたが、数が少なかったためリワークは行わずに次工程へ進めた。

次に、図４（Ｄ）に示すようにＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）水溶液を用いて現像を行った。なお、レジストは、貫通孔のおもて面側開口を塞ぐようにパターニングした。この際に、おもて面の欠陥部から現像液が侵入したが、粘着テープの存在により、基板を保持するチャック部分には液が到達せず、装置汚染が抑制された。

次に図４（Ｅ）に示すようにおもて面のみをバッファードフッ酸を用いて機能膜４をエッチングした。この際に、おもて面の欠陥部からエッチング液が侵入したが、粘着テープの存在により、裏面側の伝染が抑制された。

次に図４（Ｆ）に示すように検査モニタを剥離した。その後、レジストを剥離した。

次に図４（Ｇ）に示すようにエポキシを主成分とする感光性樹脂を用いて流路形成部材８を形成した後、同じ材料を用いて裏面機能部材９を形成し、チップを切り出して液体吐出ヘッドを得た。

１ 基板
２ エネルギー発生素子
３ 貫通孔
４ 機能膜
５ レジスト
６ 検査モニタ
７ エッチング用物質
８ 流路形成部材
９ 裏面機能部材
１０ 基板のおもて面（第一の面）
１１ 基板の裏面（第二の面）
１２ 吐出口

Claims (11)

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、前記第一の面および前記貫通孔の側壁および前記第二の面に膜を形成する工程と、前記第一の面にレジストを形成する工程と、前記レジストを前記貫通孔の第一の面側の開口が塞がれるようにパターニングする工程と、前記第一の面の前記膜を前記レジストをマスクとしてエッチングする工程と、を含む貫通基板の製造方法であって、
   前記エッチングする工程よりも前に、前記第二の面に、前記貫通孔の第二の面側の開口を塞ぐ部材を検査用部材として形成する工程を含み、さらに、
   工程ａ）前記エッチングの後に、前記検査用部材の色の変化を用いて、膜パターニング不良の有無を判定する工程、および
   工程ｂ）前記検査用部材として変形可能な部材を用い、前記貫通孔の両側の開口が塞がれる際の圧力とは異なる圧力下で、前記検査用部材に現れる凹凸差を用いて、膜パターニング不良の原因となる欠陥の有無を判定する工程
   の少なくとも一方を含むことを特徴とする、貫通基板の製造方法。
2. 前記貫通孔の第二の面側の開口の最大寸法が５０μｍ以上である、請求項１に記載の貫通基板の製造方法。
3. 前記工程ａ）を含み、かつ、
   前記レジスト、前記パターニングに用いる現像液、および前記エッチングに用いるウェットエッチング液のうちの１つ以上が、可視光領域の光を吸収する、請求項１または２に記載の貫通基板の製造方法。
4. 前記工程ａ）を含み、かつ、
   前記レジストをドライフィルムで形成し、前記レジストのパターニングにフォトリソグラフィーを用い、前記検査用部材が可視光を透過する粘着テープである、請求項１から３の何れか一項に記載の貫通基板の製造方法。
5. 前記工程ｂ）を含み、かつ、
   前記検査用部材が粘着層と段差吸収層を有する粘着テープであって、粘着層と段差吸収層の合計厚みが２０μｍ以上、１０００μｍ以下である、請求項１から４の何れか一項に記載の貫通基板の製造方法。
6. 前記工程ｂ）を含み、かつ、
   前記貫通孔の両側の開口が塞がれる際の圧力を１０００Ｐａ以下の減圧にし、前記欠陥の有無を判定する工程を大気圧で実施する
   請求項１から５の何れか一項に記載の貫通基板の製造方法。
7. 一つの基板に前記貫通孔を複数形成し、
   前記検査用部材によって、前記複数の貫通孔の前記第二の面側の開口を塞ぐ工程を含む、請求項１から６の何れか一項に記載の貫通基板の製造方法。
8. 前記基板に接触させる装置を、前記検査用部材を介して前記基板に接触させる工程を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の貫通基板の製造方法。
9. 前記エッチングの後に、レジストを剥離する剥離工程を含み、
   前記剥離工程で用いるレジストの剥離液が、前記検査用部材の少なくとも一部を溶解する、請求項１から８の何れか一項に記載の貫通基板の製造方法。
10. 第一の面にエネルギー発生素子を備えた基板と、吐出口を有し基板の第一の面との間に液体流路を形成する流路形成部材と、前記基板の第一の面の反対側の面である第二の面側から前記液体流路に液体を供給する供給孔として、前記液体流路と連通し基板を貫通する貫通孔とを含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記基板の第一の面から第二の面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、前記第一の面および前記貫通孔の側壁および前記第二の面に膜を形成する工程と、前記第一の面にレジストを形成する工程と、前記レジストを前記貫通孔の第一の面側の開口が塞がれるようにパターニングする工程と、前記第一の面の前記膜を前記レジストをマスクとしてエッチングする工程と、を含み、かつ、
    前記エッチングする工程よりも前に、前記第二の面に、前記貫通孔の第二の面側の開口を塞ぐ部材を検査用部材として形成する工程を含み、さらに、
    工程ａ）前記エッチングの後に、前記検査用部材の色の変化を用いて、膜パターニング不良の有無を判定する工程、および
    工程ｂ）前記検査用部材として変形可能な部材を用い、前記貫通孔の両側の開口が塞がれる際の圧力とは異なる圧力下で、前記検査用部材に現れる凹凸差を用いて、膜パターニング不良の原因となる欠陥の有無を判定する工程
    の少なくとも一方を含むことを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。
11. 貫通孔を有し第一の面および前記第一の面の反対側の面である第二の面および貫通孔の側壁に膜を有する基板の第一の面の膜を、前記貫通孔の第一の面側の開口が塞がれるように前記第一の面にレジストがパターニングされた状態で、前記レジストをマスクとしてエッチングしてパターニングする際に、前記膜のパターニング不良または前記不良の原因となる欠陥を検出する方法であって、
    前記エッチングよりも前に、前記第二の面に、前記貫通孔の第二の面側の開口を塞ぐ部材を検査用部材として形成する工程を含み、さらに、
    工程ａ）前記エッチングの後に前記検査用部材の色の変化を用いて膜パターニング不良の有無を判定する工程、および
    工程ｂ）前記検査用部材として変形可能な部材を用い、前記貫通孔の両側の開口が塞がれる際の圧力とは異なる圧力下で、前記検査用部材に現れる凹凸差を用いて、膜パターニング不良の原因となる欠陥の有無を判定する工程
    の少なくとも一方を含むことを特徴とする、膜のパターニング不良または前記不良の原因となる欠陥の検出方法。

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