(57)【要約】【課題】  貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する際に、貫通穴を塞ぐ位置に膜が残ってしまうことを抑制すること。【解決手段】  貫通穴を有する基板に対して、前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する、膜の形成方法であって、第１の面から前記第１の面の反対側の面である第２の面まで貫通する貫通穴を有する基板を用意する工程と、前記貫通穴の前記第１の面に開口する開口を塞ぐように、前記第１の面の上に蓋部材を設ける工程と、前記開口から前記蓋部材の一部を除去し、前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程と、前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する工程と、をこの順に有することを特徴とする膜の形成方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通穴を有する基板に対して、前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する、膜の形成方法であって、
第１の面から前記第１の面の反対側の面である第２の面まで貫通する貫通穴を有する基板を用意する工程と、
前記貫通穴の前記第１の面に開口する開口を塞ぐように、前記第１の面の上に蓋部材を設ける工程と、
前記開口から前記蓋部材の一部を除去し、前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程と、
前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する工程と、
をこの順に有することを特徴とする膜の形成方法。
【請求項２】
前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成した後に、前記蓋部材を前記基板から除去する請求項１に記載の膜の形成方法。
【請求項３】
前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程で、前記蓋部材の内部に空間を形成する請求項１または２に記載の膜の形成方法。
【請求項４】
前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程で、前記蓋部材に貫通穴を形成する請求項１または２に記載の膜の形成方法。
【請求項５】
前記蓋部材はドライフィルムである請求項１乃至４のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項６】
前記蓋部材はテープの接着層である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項７】
前記蓋部材は感光性樹脂を含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項８】
前記膜は、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法のいずれかで形成する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項９】
前記膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、タンタル、金、ニッケルの少なくともいずれかである請求項１乃至８のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項１０】
前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程の後、前記基板を鉛直方向下方からみたときに、前記基板の貫通穴から前記蓋部材がはみだしていない請求項１乃至９のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項１１】
前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程によって、前記蓋部材に側壁の形状が順テーパー型の空間または貫通穴を形成する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項１２】
前記蓋部材が２層以上で形成されている請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の膜の形成方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法で、インクジェット記録ヘッドの供給穴に保護膜を形成する、インクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記貫通穴がインクを供給する供給穴であり、前記膜が供給穴を保護する保護膜であるインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記蓋部材は、インクの流路を形成する流路形成部材である請求項１３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴の側壁を被覆する膜の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造過程において、基板に貫通穴を形成することがある。例えば、基板を貫通する電極を設けるために貫通穴を形成したり、ビアを設けたりすることがある。他にも、例えばＭＥＭＳデバイスの一例であるインクジェット記録ヘッドでは、基板を貫通するインクの供給穴を形成することがある。
【０００３】
このような貫通穴の内部を保護するために、貫通穴の側壁を被覆する膜を形成することがある。膜としては、例えば絶縁性を付与するための絶縁膜や、貫通穴をインクから保護するための保護膜が挙げられる。
【０００４】
貫通穴の側壁を被覆する膜の形成方法として、特許文献１には、貫通穴の内部の一部を剥離層で充填し、貫通穴の内壁の剥離層で覆われていない部分に膜を形成し、最後に剥離層を剥離する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９８８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らの検討によれば、特許文献１に記載の方法で貫通穴の側壁に膜を形成した場合、貫通穴を塞ぐように膜が残る場合があった。この様子を、図７を用いて説明する。図７（ａ）に示している基板１０１は、基板を貫通する貫通穴１０２を有している。このような基板に対して、図７（ｂ）に示すように、剥離層１０３を貫通穴の内部の一部を充填するように形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、貫通穴の内壁に膜１０４を形成し、続いて剥離層１０３を剥離する。ここで、図７（ｃ）に示すように、貫通穴の側壁に膜（膜１０４）が形成されるが、貫通穴の天井部分である剥離層１０３の側面にも膜（膜１０５）が形成される。この状態で剥離層１０３を剥離すると、膜１０５を剥離層１０３とともに除去することができず、図７（ｄ）に示すように貫通穴を塞ぐ位置に膜が残る場合がある。もしくは、ある程度は膜を除去できたとしても、図７（ｄ´）に示すように、貫通穴の側壁周辺にバリ状の膜１０６として残り、やはり貫通穴を一部塞ぐように残る場合もある。貫通穴を塞ぐ位置に残る膜は、例えば貫通穴にインクを流す場合に、インクの流れを妨げる要因となってしまう。また、これらの膜を洗浄によって除去しようとしても、洗浄中に膜が基板１０１等に付着するといった課題もあり、容易に除去することは難しい。
【０００７】
従って本発明では、基板の貫通穴に対して、貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する際に、貫通穴を塞ぐ位置に膜が残ってしまうことを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、貫通穴を有する基板に対して、前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する、膜の形成方法であって、第１の面から前記第１の面の反対側の面である第２の面まで貫通する貫通穴を有する基板を用意する工程と、前記貫通穴の前記第１の面に開口する開口を塞ぐように、前記第１の面の上に蓋部材を設ける工程と、前記開口から前記蓋部材の一部を除去し、前記蓋部材の前記開口を塞ぐ面を前記第１の面から離れる方向に後退させる工程と、前記貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する工程と、をこの順に有することを特徴とする膜の形成方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板の貫通穴に対して、貫通穴の側壁を被覆する膜を形成する際に、貫通穴を塞ぐ位置に膜が残ってしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】貫通穴の側壁を被覆する膜の形成方法を示す図。
【図２】蓋部材内部の空間の形状を示す図。
【図３】インクジェット記録ヘッドの供給穴に保護膜を形成する様子を示す図。
【図４】貫通穴の側壁に膜を形成した後に、蓋部材を除去する様子を示す図。
【図５】２層構成の蓋部材を示す図。
【図６】インクジェット記録ヘッドを示す図。
【図７】基板の貫通穴を塞ぐ位置に膜が残る様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の膜の形成方法を説明する。
【００１２】
まず、図１（ａ）に示すように、貫通穴２０２を有する基板２０１を用意する。基板２０１としては、シリコン基板、ガラス基板、窒化シリコン基板、ガリウムヒ素基板、窒化ガリウム基板、アルミナ基板等が挙げられる。貫通穴２０２は、基板２０１の第１の面２０１ａから、第１の面２０１ａの反対側の面である第２の面２０１ｂまで貫通する穴である。貫通穴２０２の形成方法としては、例えばドライエッチングや、ウェットエッチングが挙げられる。中でもドライエッチングで形成することが好ましく、特に厚い基板に対して垂直に近い穴を形成したい場合にはボッシュプロセスで形成することがより好ましい。ボッシュプロセスとは、炭素を主成分とするデポ膜の形成と、ＳＦ６ガスなどによるエッチングとを交互に繰り返して、シリコンを異方的にエッチングしていく手法である。ウェットエッチングとしては、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等のエッチング液を用いた結晶異方性エッチングが挙げられる。
【００１３】
次に、図１（ｂ）に示すように、貫通穴２０２の第１の面２０１ａ側に開口する開口２０２ａを塞ぐように、第１の面２０１ａの上に蓋部材２０３を設ける。蓋部材２０３としては、例えば樹脂を乾燥させたドライフィルムを用いる。蓋部材２０３は、基材上に樹脂を含む接着層を有するテープによっても形成することができる。テープの厚さは、各工程に耐えうる強度が必要であることから、２０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。テープの基材の材料は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ポリオレフィン、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）が挙げられる。テープを貼り合わせる手段としては、テープラミネーターにより、ローラー加圧によって大気中或いは真空中で基板に貼り合わせるラミネート法が挙げられる。テープを用いた構成はドライフィルムによるラミネートよりコストが低く、プロセスが簡便という利点がある。蓋部材２０３を後で剥離する場合、蓋部材２０３を剥離層とよぶこともできる。
【００１４】
次に、図１（ｃ）に示すように、蓋部材２０３の一部を開口２０２ａからエッチングするなどして除去する。これにより、図１（ｂ）で示す蓋部材２０３の開口２０２ａを塞ぐ面２０３ａを、第１の面２０１ａから離れる方向に後退させる。蓋部材２０３を除去していくことで、蓋部材の内部に空間２０４ができる。蓋部材２０３の除去方法としては、酸素プラズマアッシングやドライエッチング等が挙げられる。
【００１５】
面２０３ａを第１の面２０１ａから離れる方向に後退させる際、開口２０２ａ上に蓋部材２０３を残さなくてもよい。即ち、図１（ｃ´）に示すように、蓋部材２０３を貫通させてしまい、空間を貫通穴２０７としてもよい。貫通穴２０７を形成する場合、蓋部材２０３は感光性樹脂を含むドライフィルムで形成することが好ましい。酸素プラズマアッシングで形成する場合と比較して、フォトリソグラフィによって精度よく貫通穴２０７を形成することができるからである。ドライフィルムの形成材料である感光性樹脂は、ネガ型感光性樹脂やポジ型感光性樹脂が挙げられるが、ネガ型感光性樹脂であることが好ましい。ネガ型感光性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等を用いることができる。市販品では、ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル製）等を用いることができる。感光性樹脂は１種であっても、２種以上を併用してもよい。製造工程の自由度や製品の信頼性を考慮した場合、熱や薬品への耐性が高い樹脂であることが好ましい。具体的には、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの中でも、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００１６】
蓋部材２０３に貫通穴２０７を形成する場合、蓋部材２０３は転写法によっても形成することができる。転写法では、転写用の基板を準備し、スピン塗布、スリット塗布、或いはスプレー塗布法により転写用の基板上に有機樹脂を薄く均一に塗布する。有機樹脂はエポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂等が好ましい。転写法では、塗布した樹脂の上に、基板２０１における蓋部材２０３を形成したい面（ここでは第一の面２０１ａ）を接触させることにより、これらの樹脂を基板２０１に転写する。転写後、有機樹脂を硬化するために、適切な温度と時間でベークする。転写用の基板の大きさは、基板２０１と同じか、それ以上であることが好ましい。転写用の基板としては、シリコン、ガラス等の基板が好ましい。
【００１７】
次に、図１（ｄ）に示すように、貫通穴の側壁を被覆する膜２０５を形成する。膜２０５としては、例えば無機膜が挙げられる。無機膜としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜などのセラミックや、タンタル、金、ニッケル等の金属膜が挙げられる。成膜の手法は、ＡＬＤ法（原子層堆積法）、ＣＶＤ法（化学気相堆積法）、スパッタリング法、蒸着法等が挙げられる。この膜２０５は、貫通穴の側壁や、空間２０４の天井部分に形成される（膜２０６）。
【００１８】
その後、蓋部材２０３の除去を行う。蓋部材２０３の開口２０２ａを塞ぐ面は、第１の面から離れる方向に後退している。よって、蓋部材２０３を除去するときに、図１（ｃ）の膜２０６も同時に除去されやすい。図１（ｃ´）の場合には、貫通穴２０７を膜２０６が塞ぐことはないので、蓋部材２０３を除去すれば膜も同時に除去される。この結果、図１（ｅ）に示すように、貫通穴を塞ぐ位置に膜が残ってしまうことを抑制することができる。
【００１９】
本発明では、蓋部材２０３の開口２０２ａを塞ぐ面を、第１の面から離れる方向に後退させ、蓋部材２０３の一部を除去する。この際、図２（ａ）に示すように、蓋部材２０３のうち除去する領域の開口径３０２は、第１の開口２０２ａの開口径３０１よりも大きいことが好ましい。また、基板２０１を鉛直方向下方からみたときに、開口２０２ａから蓋部材２０３がはみ出していないことが好ましい。開口２０２ａから蓋部材がはみ出している場合、図２（ｂ）に示すように、開口２０２ａにはみ出した蓋部材に、膜２０８が成膜される場合がある。この膜２０８を蓋部材２０３とともに除去しきれないと、膜２０８が結局貫通穴を塞ぐ位置に残る可能性がある。また、直進性が比較的高い成膜方法でも、空間２０４や図１（ｃ´）の貫通穴２０７の側壁に、僅かに膜が形成される場合がある。そのため、蓋部材２０３のうち除去する領域の開口径３０２は、第１の開口２０２ａの開口径３０１よりも、片側で２μｍ以上大きく形成することがより好ましい。加えて、これと同様の理由で、空間２０４や貫通穴２０７の側壁の形状は、側壁と基板２０１の第１の面２０１ａとのなす角度が９０度未満である順テーパー型であることが好ましい（図２（ｃ））。尚、図２（ｄ）に示すような逆テーパー型の側壁だと、蓋部材２０３の側壁にも膜が形成されやすくなる。したがってこの場合、貫通穴２０７の側壁と、基板２０１の第１の面２０１ａとがなす、上述した順テーパーの角度は、８８度未満であることが好ましい。
【００２０】
次に、本発明の膜の形成方法を、インクジェット記録ヘッドの供給穴の保護膜の形成に適用した例を説明する。インクジェット記録ヘッドの構造は、図６に示す通りである。インクジェット記録ヘッドは、エネルギー発生素子４０１を有する基板２０１、配線等の駆動回路４０２、流路形成部材４０３を有する。エネルギー発生素子４０１は、吐出口４０７からインクを吐出するためのエネルギーを発生させる素子である。流路形成部材４０３は、流路４０６や吐出口４０７を形成している。基板２０１には、インクを供給する供給穴として第１の供給穴４０４と第２の供給穴４０５とが設けられており、これらがあわせて貫通穴を構成している。貫通穴である第１の供給穴４０４及び第２の供給穴４０５の側壁は、保護膜である膜２０５で被覆されている。
【００２１】
図３に、供給穴に保護膜を形成する様子を示す。図３は、図６に示すインクジェット記録ヘッドの断面の形状を、製造過程に沿って示したものである。
【００２２】
まず、図３（ａ）に示すように、基板２０１を用意する。基板２０１の第一の面２０１ａ上には、エネルギー発生素子４０１と駆動回路４０２とが設けられている。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板２０１に第１の供給穴４０４及び第２の供給穴４０５を形成する。第１の供給穴４０４と第２の供給穴４０５は連通しており、これらで基板２０１を貫通する貫通穴となっている。このようにして、貫通穴を有する基板を用意する。
【００２４】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の面２０１ａ側に開口する貫通穴の開口２０２ａを塞ぐように、第１の面２０１ａの上に蓋部材２０３を設ける。ここでは、蓋部材２０３を２層の感光性樹脂層で形成している。
【００２５】
次に、蓋部材２０３をパターン露光し、現像する。これによって、図３（ｄ）に示すように、蓋部材２０３に流路４０６及び吐出口４０７が形成される。ここでは、蓋部材２０３を現像して流路４０６を形成することで、蓋部材２０３の開口２０２ａを塞ぐ面を第１の面２０１ａから離れる方向に後退させている。
【００２６】
最後に、図３（ｅ）に示すように、貫通穴の側壁を被覆する膜２０５を形成する。膜２０５の形成方法としては、図１で説明したのと同様にする。その後、必要な電気接続等を行い、インクジェット記録ヘッドが完成する。この製造方法では、蓋部材２０３がインクジェット記録ヘッドの構造体である流路形成部材を兼ねている。よって、あらためて蓋部材２０３を形成する必要がなく、製造工程の簡略化の点で優位である。特にインクジェット記録ヘッドにおいては、流路内に異物が混入したりすると吐出に影響が出ることがある。この為、製造工程の簡略化を行うことは、吐出信頼性の向上にもつながる。
【００２７】
尚、この方法でインクジェット記録ヘッドを製造した場合、図３（ｅ）に示すように、流路形成部材４０３の流路側の壁に膜が付着することがある（膜２０６）。膜２０６が剥離すると、流路内に膜が異物として入ってしまい、吐出に影響が出る可能性がある。これを抑制する為には、流路形成部材４０３（即ち蓋部材２０３）と膜２０６（膜２０５）との密着性が高い材料を選択し、膜が流路形成部材から剥離しにくいようにすることが効果的である。具体的には、蓋部材２０３をエポキシ樹脂で形成し、膜２０５を炭化シリコン（ＳｉＣ）膜で形成することが好ましい。
【００２８】
膜２０５を形成した後に蓋部材を除去する方法を、図４を用いてより詳細に説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）で説明したものと同様である。膜２０５を形成した後に蓋部材を除去する場合は、蓋部材２０３としては除去しやすいテープを用いることが好ましい。テープは、支持層と接着層とを有する部材である。テープとしては、接着層が熱によって接着力が軟化する熱剥離テープや、紫外線を照射することで接着層の接着力が低下する紫外線硬化テープを用いることが好ましい。
【００２９】
蓋部材２０３を設けた後、図４（ｃ）に示すように、蓋部材２０３の一部を開口２０２ａからエッチングするなどして除去し、空間２０４を形成する。これも、図１（ｃ）にて説明したものと同様にする。尚、空間２０４の深さ方向の幅６０１は、後で形成する膜２０５の厚みよりも長くすることが好ましい。空間２０４の幅６０１が膜２０５の厚みよりも短いと、貫通穴２０２の側壁と蓋部材２０３に形成する膜が連続してつながり、後の工程で蓋部材２０３を除去する際に膜の残渣となる可能性がある為である。このことを考慮すると、後の工程で蓋部材２０３を除去するのならば、蓋部材２０３には図４（ｃ´）に示すように貫通穴２０７を形成することが好ましい。
【００３０】
その後、図４（ｄ）に示すように、貫通穴の側壁を被覆する膜２０５を形成する。この膜２０５は、貫通穴の側壁や、空間２０４の天井部分に形成される（膜２０６）。この点は図１（ｄ）で説明したのと基本的に同様であるが、膜２０５の形成方法は、より直進性の高い方法であることが好ましい。直進性の高い方法としては、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、スパッタリング法、蒸着法が挙げられる。加えて、蓋部材２０３の空間２０４、あるいは貫通穴２０７の開口径を、基板の貫通穴の開口径より大きくし、かつ蓋部材２０３の空間２０４の側壁形状、或いは貫通穴２０７の側壁形状を、順テーパー型に形成することが好ましい。基板２０１の貫通穴２０２と、蓋部材２０３の空間２０４、或いは貫通穴２０７のそれぞれの側壁に連続した膜が形成されると、図４（ｇ）に示すように蓋部材２０３の除去後に膜残渣６０２が発生する可能性がある為である。
【００３１】
最後に、図４（ｅ）に示すように、蓋部材２０３を除去する。以上のような方法によって、例えば、片側の面に回路等を有する基板において、回路が形成された面を膜から保護しつつ、その反対の面にのみ膜を形成することができる。
【００３２】
蓋部材を２層以上で構成する例を、図５を用いてより詳細に説明する。図５では、蓋部材が第１の蓋部材２０３ａと第２の蓋部材２０３ｂとで構成されている。図５（ｂ）では、第２の蓋部材２０３ｂに貫通穴７０３が形成されている。蓋部材が２層構成であると、第１の蓋部材２０３ａ上を第２の蓋部材２０３ｂで保護しながらも、貫通穴２０２の側壁に膜を形成することができる。特に、第１の蓋部材２０３ａが流路形成部材である等、後の工程や製品における機能的な構造体を兼ねる場合、不要な膜や異物から第１の蓋部材を保護することができ、製品の歩留りや信頼性を向上させることができる。
【００３３】
第２の蓋部材２０３ｂは、有機材料や無機材料で形成することができる。有機材料としては、図１で説明したものと同様の材料及び製法で形成することができる。第２の蓋部材２０３ｂとしては、貫通穴７０３を形成しないならば、樹脂材料からなる接着層と基材を有するテープであることが好ましい。第１の蓋部材２０３ａと同様、コストが低くプロセスが簡便である為である。第２の蓋部材２０３ｂを無機材料で形成する場合、シリコン、ガラス、窒化シリコン、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、アルミナ、ステンレス等が挙げられる。このとき、第２の蓋部材２０３ｂは成膜装置のチャックでもよい。他にも、プラスチック製の基板であってもよい。
【００３４】
図５（ａ）に示すように第２の蓋部材２０３ｂに貫通穴が形成されていない、又は図５（ｂ）に示すように第２の蓋部材２０３ｂに形成した貫通穴７０３の開口径７０４が基板の貫通穴の開口径３０１より小さい状態で膜２０５を成膜する場合を考える。この場合、基板の貫通穴２０２および第１の蓋部材２０３ａの空間２０４を通って、図５（ａ）、（ｂ）に示すように第２の蓋部材２０３ｂに膜７０２が形成される場合がある。第２の蓋部材２０３ｂに膜７０２を形成しないようにする場合、図５（ｃ）に示すように、第２の蓋部材２０３ｂの貫通穴７０３の開口径７０４を、基板の貫通穴の開口径３０１より大きくすることが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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