(57)【要約】【課題】開口部が形成された基板の表面に保護膜を精度良く形成する方法を提供すること。【解決手段】基板上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面をエッチングする工程と、前記エッチングされた保護膜の上に耐エッチング膜を形成する工程と、前記保護膜と前記耐エッチング膜とに、開口パターンを形成する工程と、前記開口パターンを介して前記基板をエッチングすることにより、前記基板に開口部を形成する工程と、前記開口部を形成する際に生じた、前記開口部内へ突起した前記保護膜の端部を除去する工程と、前記耐エッチング膜を除去する工程と、を含む工程によって、基板を加工する。【選択図】図１
2004262241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の表面をエッチングする工程と、
前記エッチングされた保護膜の上に耐エッチング膜を形成する工程と、
前記保護膜と前記耐エッチング膜とに、開口パターンを形成する工程と、
前記開口パターンを介して前記基板をエッチングすることにより、前記基板に開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成する際に生じた、前記開口部内へ突起した前記保護膜の端部を除去する工程と、
前記耐エッチング膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする基板の加工方法。
【請求項２】
液体を供給する供給口が基板を貫通するように形成され、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が一方の面に配置されたインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法であって、
前記基板の前記エネルギー発生素子が配置された面と反対側の面に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の表面をエッチングする工程と、
前記エッチングされた保護膜の上に耐エッチング膜を形成する工程と、
前記保護膜と前記耐エッチング膜とに、開口パターンを形成する工程と、
前記開口パターンを介して前記基板をエッチングすることにより、前記基板に前記供給口としての開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成する際に生じた、前記開口部内へ突起した前記保護膜の端部を除去する工程と、
前記耐エッチング膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法。
【請求項３】
前記基板はシリコンであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法。
【請求項４】
前記基板に供給口としての開口部を形成する工程において、前記エッチングは結晶異方性エッチングであることを特徴とする請求項２または３に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法。
【請求項５】
前記開口部内へ突起した前記保護膜の端部を除去する工程において、前記端部の除去は、エッチングにより行うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法。
【請求項６】
前記保護膜が、酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法。
【請求項７】
前記耐エッチング膜が、ポリエーテルアミド膜であることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の加工方法およびインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリント方式は、プリント時における騒音の発生が無視し得る程度に小さく、また、高速記録が可能であり、しかも所謂普通紙にプリントが可能で、特別な処理を必要とせずにプリントが行えるという点で、近年急速に普及しつつあるプリント方式である。
【０００３】
このプリント方式で用いられるインクジェット記録ヘッドの中で、液体、例えばインクを液滴として吐出させるために利用されるエネルギーを発生するためのエネルギー発生素子が形成された基板の面方向に対し、垂直方向にインク液滴が吐出される、いわゆるサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドが知られている。
【０００４】
サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドの作製方法としては、特許文献１に、溶出可能な樹脂によりインク流路の型材を形成し、その上にエポキシを主材料とする樹脂を塗布、パターニングすることにより、流路壁とオリフィスを形成する方法が示されている。
サイドシュータ型ヘッドは、エネルギー発生素子が設けられた各インク流路にインクを供給するためのインク供給口を、エネルギー発生素子が設けられた基板を貫通して形成することが一般的な構造である。このインク供給口の形成方法の１つとして、結晶異方性エッチングによるものがある。すなわち、（１００）面及び（１１０）面の結晶方位を持つシリコン基板（ウエハ）に対して、（１００）面及び（１１０）面からアルカリ系溶液を用いた化学的エッチングを行う場合、（１１１）面が他の結晶面に対して極端に低いエッチングレートとなるため、結晶方位に応じてエッチングの進行に選択性を生じ、エッチングの深さ（掘り込み）方向と幅（広がり）方向との間で異方性が得られる。
【０００５】
例えば（１００）面の結晶方位を持つシリコン基板に対して、（１００）面からエッチングする場合、エッチングする幅により、深さが幾何学的に決定されることから、エッチングを開始する開口幅によってインク供給口幅を制御することが可能となる。具体的にはエッチング開始面から深さ方向に５４．７°の傾斜で狭くなる底面が得られる。従って、基板の厚さとエッチングする幅を考慮することで、基板のエッチング開始面とは反対面の開口幅、すなわちインク供給口幅の制御が容易に行えることになる。
【０００６】
このようなアルカリ系溶液を用いた化学的エッチングは、概略、強アルカリ溶液で比較的、長時間処理を行うものであり、さらに加熱処理を行うため、従来、エッチングマスク材としては酸化シリコン等の誘電体膜を用いている。
結晶異方性エッチング中、マスクにピンホールを生じ難くする方法として、特許文献２では、酸化シリコン膜のパターニングのマスク材としてポリエーテルアミド膜を、エッチング液としてフッ化水素酸あるいはフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液などを用い、更に酸化シリコン膜とポリエーテルアミド膜の２膜を、シリコン基板の結晶異方性エッチングのマスクとすることを提案している。
【０００７】
また、特許文献３にはノズルを形成する部材と基板面との密着層としてポリエーテルアミドを形成し、密着層であるポリエーテルアミド層は熱可塑性であり、ソルベントコートされた後、溶媒を蒸発させ、かつ、内部応力を低減する目的でポリエーテルアミドのガラス転移点（２３０℃）以上で加熱をする方法が示されている。
【０００８】
しかし、結晶異方性エッチングにおいては、エッチングが、基板の厚さ方向に相当する深さ（掘り込み）方向のみならず、基板の厚さ方向に垂直な面方向に相当する幅（広がり）方向にも進行するため（以下、サイドエッチングという）、基板構成材料であるシリコンのエッチングに対するエッチングマスクである酸化シリコンは開口部内へ突起した端部として残存することになる。このような酸化シリコン膜の突起した端部は、後工程の、実装、組み立てなどの記録ヘッド製造工程中において、あるいはインクジェット記録ヘッドとして使用している間などに折れて、ゴミの発生原因となるおそれがある。
【０００９】
このような問題に対し、特許文献４ではフッ化水素酸あるいはフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液によるエッチングを酸化シリコンの膜厚に対して適正な時間で行うことにより、基板裏面に酸化シリコンの膜を残しつつ、突起した端部を除去することを提案しているが、エッチングの時間管理が難しいという問題点があげられる。
【特許文献１】特開平０６−２８６１４９号公報
【特許文献２】特開２００１−１００７０号公報
【特許文献３】特開平１１−３４８２９０号公報
【特許文献４】特開平１１−０１０８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、開口部が形成された基板の表面に保護膜を精度良く形成することを目的とする。また、本願発明を用いて加工した基板を用いてインクジェット記録ヘッドを作製することで、不良ヘッドの発生率を下げることができ、高品質及び高画質な画像を得るヘッドが低コストで得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する為に本願発明は、基板上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面をエッチングする工程と、前記エッチングされた保護膜の上に耐エッチング膜を形成する工程と、前記保護膜と前記耐エッチング膜とに、開口パターンを形成する工程と、前記開口パターンを介して前記基板をエッチングすることにより、前記基板に開口部を形成する工程と、前記開口部を形成する際に生じた、前記開口部内へ突起した前記保護膜の端部を除去する工程と、前記耐エッチング膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする基板の加工方法に関するものである。
【００１２】
また、液体を供給する供給口が基板を貫通するように形成され、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が一方の面に配置されたインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法であって、前記基板の前記エネルギー発生素子が配置された面と反対側の面に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面をエッチングする工程と、前記エッチングされた保護膜の上に耐エッチング膜を形成する工程と、前記保護膜と前記耐エッチング膜とに、開口パターンを形成する工程と、前記開口パターンを介して前記基板をエッチングすることにより、前記基板に前記供給口としての開口部を形成する工程と、前記開口部を形成する際に生じた、前記開口部内へ突起した前記保護膜の端部を除去する工程と、前記耐エッチング膜を除去する工程と、を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明を用いることで、開口部が形成された基板の表面に、保護膜を精度良く形成することが可能となり、前記基板を用いてインクジェット記録ヘッド用を作製することで、保護膜と、保護膜上に設けた耐エッチング膜との密着性を高めることが可能となる。また、保護膜と耐エッチング膜との剥がれや浮きを防止でき、保護膜の突起した端部の除去工程の管理が容易となる。
【００１４】
また、耐エッチング膜を保護膜のエッチングマスク材として良好に機能させるとともに、保護膜を基板のエッチングマスク材として、更には基板の裏面の保護膜として良好に機能させることが可能となる。この結果、不良ヘッドの発生率を下げることができ、高品質及び高画質な画像を得るヘッドが低コストで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明にかかるインクジェット記録ヘッドは、インクによる記録のみならず種々の液体を各種の表面の所定部に吐出させる場合に用いられるものであっても良い。以下、液体がインクの場合について説明する。
エネルギー発生素子としては、電気熱変換素子又は圧電体素子を使用できる。電気熱変換素子を用いる場合は、インクに熱エネルギーを作用させ、これによってインク中に気泡を生じさせ、この気泡の圧力によりインクを吐出させる。圧電体素子を用いる場合は、機械的エネルギーを利用してインクの吐出を行う。
【００１６】
本願発明を用いて基板を加工することで、保護膜である酸化シリコン膜と、保護膜上に設けた耐エッチング膜であるポリエーテルアミド膜との密着性を高めることが可能となり、保護膜上に設けられた耐エッチング膜が各工程中で保護膜から剥がれたり、浮いたりすることが防止され、保護膜である酸化シリコン膜の突起した端部の除去工程の管理が容易となる。また、耐エッチング膜を保護膜のエッチングマスク材として良好に機能させるとともに、保護膜である酸化シリコン膜を基板のエッチングマスク材として、更には基板の裏面の保護膜として良好に機能させることが可能となる。
【００１７】
例えば、インクジェット記録ヘッド用基板のエネルギー発生素子やその駆動回路を汎用の半導体製造装置により作製する場合、その工程中の搬送などにより、基板裏面に形成された保護膜上に意図しない付着物が着いてしまうことがある。付着物が存在する保護膜上に耐エッチング膜を形成すると、この付着物の付着位置を起点に耐エッチング膜の剥がれや浮きを生じさせてしまうことがある。本発明における保護膜の除去工程は、このような剥がれや浮きの原因となる付着物を除去して表面を洗浄するために極めて有効である。
【００１８】
一方、保護膜の膜厚をより小さくしておくことで、その上部に耐エッチング膜が存在する状態で行う保護膜のエッチングや除去処理の時間を短縮することができ、耐エッチング膜がこれらの工程に曝される時間をより少なくして耐エッチング膜に剥がれや浮きが発生する機会を低減することができる。また、強度の大幅な低下を起こさず、工程中で破損しない程度の厚さを有する基板を用いたり、基板裏面に保護膜を成膜する前に研磨や酸によるエッチングにより基板を薄くするという手法もある。これにより供給口を形成するためのエッチングの時間を短くして、耐エッチング膜がアルカリ性のエッチング液にさらされる時間を少なくすることもできる。
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の方法が有する各工程の一例を説明する。
図１は、本発明におけるインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法を示した図である。
【００２０】
図１（ａ）は、シリコン結晶からなる基板１０１の、エネルギー発生素子１０２が形成されていない面（基板裏面）に保護膜である酸化シリコン膜１０３を形成する（ａ）工程を示す。ここで、シリコン基板は結晶異方性エッチングを行うことができるように、結晶方位が（１００）面又は（１１０）面であり、この結晶方位が基板の面方向と平行な物を用いる。基板の厚さは、インクジェット記録ヘッドの基板に求められる強度や、後述する異方性エッチングでのエッチング効率などを考慮して選択する。保護膜である酸化シリコン膜は、良質な酸化シリコン膜が得られる熱酸化法を用いて形成するのが望ましいが、ＣＶＤ法及びスパッタリング法などを用いても可能である。
【００２１】
図１の（ｂ）は、酸化シリコン膜１０３の表層をエッチングして清浄な状態にした（ｂ）工程を示す。エッチング後の酸化シリコン膜の厚さは、後述する異方性エッチング時におけるマスクとして、更には基板裏面の保護膜として良好な機能が得られるように設定される。例えば、上記の機能を発揮できる好適な厚さとして１０００ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以上である。このように、酸化シリコン面をエッチングすることで、酸化シリコン膜形成時にその表面に付着した付着物が除去され、膜質の均一性や良好な表面状態を付与される。表面活性剤による清浄化よりもエッチングのほうが得られる効果は大きい。
【００２２】
次に、清浄化された酸化シリコン膜上に、酸化シリコン膜に対する耐エッチング膜を成膜する（（ｃ）工程）。この耐エッチング膜の構成材料として、酸化シリコンのエッチング液や供給口形成のエッチング液に対する耐性に優れ、且つ、酸化シリコン膜との密着性も良好であるポリエーテルアミド樹脂などがあげられる。ポリエーテルアミド樹脂膜は、フッ化水素酸、あるいはフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液などによるエッチング時に、良好なエッチングマスク材として働く。ポリエーテルアミド樹脂を用いる場合は、適当な溶剤を利用してソルベントコートし、６０℃〜３５０℃、より好ましくは３２０℃〜３５０℃の温度に加熱して溶剤を揮発させることにより成膜する方法が利用できる。ソルベンコート法によれば、液状のポリエーテルアミド樹脂を簡易、且つ、均一にコーティングできる。ポリエーテルアミド樹脂の成膜時の加熱温度は、ポリエーテルアミド樹脂のガラス転移温度である２３０℃以上であるのが好ましい。また、ポリエーテルアミド樹脂の熱分解する温度である４００℃以下であることが好ましい。ポリエーテルアミド樹脂としては、例えば、ＨＩＭＡＬ  ＨＬ−１２００（目立化成工業製）を用いることができる。
【００２３】
次に、耐エッチング膜に供給口に対応する開口パターンのパターニングを行う。パターニングは耐エッチング膜の材質に応じて選択することができる。耐エッチング膜としてポリエーテルアミド樹脂膜を設けた場合は、ポリエーテルアミド樹脂膜上に感光性樹脂を塗布後、露光することによってあらかじめ所望のパターンを現像し、この感光性樹脂をマスク材として用いて、ポリエーテルアミド膜をエッチングした後、感光性樹脂を除去する方法が好ましい。
【００２４】
このとき、ポリエーテルアミド樹脂膜の形成を、本発明のインクジェット記録ヘッドの作成工程中のどの工程で行うかが重要である。ポリエーテルアミド樹脂は前述のとおり、塗布後ポリエーテルアミドのガラス転移点（２３０℃）以上に加熱を行うことで内部応力を低減させる。この加熱処理はインクジェット記録ヘッドの作成工程中に、内部応力によりポリエーテルアミドが剥離しないためにも、塗布後に他の工程を挟むことなく行われることが望ましい。したがってこのような高温の加熱が許されるような状態で、ポリエーテルアミド膜を形成しなければならない。
【００２５】
例えば、前述の（特許文献１）に記載されている作製方法によってヘッドを作製する場合、流路の型材となる溶出可能な樹脂例として、ポリメチルイソプロペニルケトンがあげられる。この樹脂は、１２０℃よりも高温に加熱すると徐々に溶出除去が難しくなるので、流路の型材となる樹脂が存在しない状態でポリエーテルアミドを塗布し、加熱処理を行うことが望まれる。
【００２６】
一方、前述の特許文献３では、基板と流路壁の密着層としてポリエーテルアミドを使用する例が開示されている。ここでは、密着層としてのポリエーテルアミドと供給口エッチングのマスクとしてのポリエーテルアミドを連続して、基板の両面に塗布することで、塗布面の反対側への回りこみが致命的な欠陥となることがなく、歩留まりが向上する。また内部応力低減のための加熱も両面同時に行うことができるほか、基板の両面にレジストをパターニングした後に、両面のポリエーテルアミドを同時にエッチングすることができ、コストの低減を図ることができる。したがって、本願発明においては、ポリエーテルアミド膜の形成は、流路の型材である溶出可能な樹脂をパターニングする前に行うことが好適である。
【００２７】
図１の（ｃ）は、開口パターンが形成されたポリエーテルアミド樹脂膜１０４をエッチングマスク材として用いて、酸化シリコン膜に供給口に対応する開口パターンをエッチングにより形成した（ｄ）工程を示す。
【００２８】
図１の（ｄ）は、酸化シリコン膜の開口パターンを介して、シリコン基板に結晶異方性エッチングを進行させ、開口部であるインク供給口１０６を形成する（ｅ）工程を示す。開口部である供給口形成のエッチング時には、結晶異方性エッチングを用いるのが望ましい。異方性エッチングでは、結晶方位に応じてエッチングの進行に選択性を生じ、エッチングの深さ（掘り込み）方向と幅（広がり）方向との間で異方性が得られるので、エッチング幅を調節することにより、深さが幾何学的に決定される。よって、基板の厚さとエッチングする幅を考慮することで、基板の表面の開口幅、すなわちインク供給口幅の制御が容易に行える。エッチング開始面となる基板裏面の開口部の幅（開口部の縁部の対向する２点の最長間隔）は、所望とするインクジェット記録ヘッドの特性や基板の厚さなどに応じて選択する。
【００２９】
ここで、異方結晶性エッチングが、幅（広がり）方向にも進行したサイドエッチングによって、図１（ｄ）の１０５のように基板の開口部内に突き出た酸化シリコン膜の突起物が残存する。
【００３０】
図１の（ｅ）は、突起した端部１０５の酸化シリコン膜を除去する（ｆ）工程を示す。このように、上述した（ｄ）工程、（ｅ）工程のエッチング工程、さらに（ｆ）工程中のエッチング工程においても、耐エッチング膜であるポリエーテルアミド膜が、剥がれたり浮いたりせずに、酸化シリコン膜の表面に存在している。この結果、開口部内に突起した酸化シリコンの端部１０５の一方の面のみがエッチング液に触れ、突起した端部の酸化シリコンの除去が容易になる。さらに、突起した端部の酸化シリコンを確実に除去する為に、エッチング液に浸す時間を多めにとっても、シリコン基板保護膜として残しておきたい部分（開口部に突起していない部分）の酸化シリコン膜へのエッチンッグ液による影響は少なく、工程管理が容易になる。このように、突起した端部を除去することで、インク供給口１０６を形成したあとの工程である実装、組み立てなどの記録ヘッド製造工程中において、あるいはインクジェット記録ヘッドとして使用している間などに、突起部分が折れることによって生じるゴミの発生を防ぐことができる。
【００３１】
図１（ｆ）は、耐エッチング膜であるポリエーテルアミド樹脂層１０４を除去した工程（ｇ）を示す。以上の工程を経ることによって、開口部である供給口内に突起している端部がなく、保護膜である酸化シリコン膜が基板裏面に均一に形成された、インクジェット記録ヘッド用基板の作製が可能となる。
【００３２】
更に、流路壁やオリフィスプレート等のノズル形成部材を上述した基板表面に形成し、エネルギー発生素子に対応した位置に吐出口を形成することで、インクジェット記録ヘッドを完成させる。つまり、液流路となる部分を形成する溶解性樹脂層を基板上の所定の形状にパターンニングし、その上にノズル形成部材となる感光性エポキシ樹脂及び感光性アクリル樹脂等の感光性樹脂層を積層してから、液流路と連通する吐出口となる部分以外を露光硬化させてオリフィスプレートとし、更に、溶解性樹脂層を溶解除去して液流路となる空洞部を形成する公知の方法が利用できる。これらの基板表面における吐出口及び液流路などの形成は、上記の（ｇ）工程の後に一括して行っても良いし、上記（ａ）〜（ｇ）工程から選択された１つの工程の前に一括して、あるいはこれらの工程から選択された少なくとも１つの工程の前に分割して行っても良い。その際、必要に応じて、基板の裏面に対するエッチング処理から保護するための保護剤を基板の表面に被覆する。
【００３３】
ここで上述の各工程の補足を行う。（ｂ）工程、（ｄ）工程及び（ｆ）工程からなる群から選択された少なくとも一つの工程において、酸化シリコン膜のエッチング又は突起した端部の除去には、公知のウェットエッチング法が好適である。アルカリ系溶液を用いたウェットエッチング法は短時間で効果的に酸化シリコン膜の除去が可能であり、より好ましくはフッ化水素酸、あるいはフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液を用いたウェットエッチング法を用いるのが良い。
【００３４】
（ｃ）工程及び（ｇ）工程のうち少なくとも何れか一つの工程において、耐エッチング膜の材料としてポリエーテルアミド樹脂膜を用いた場合、その除去にはケミカルドライエッチング法を用いるのが好ましい。この際、エッチングガスとしては酸素及び四フッ化炭素の少なくとも一つを主成分とするガスを用いるのが好ましい。
【００３５】
（ｅ）工程において、基板の結晶異方性エッチングのためのエッチング液として、ヒドラジン、ＫＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液及びＥＰＷ（エチレンジアミン−ピロカテコール−水）からなる群から選択された少なくとも一種を用いて、ウェットエッチングを行うことが好ましい。このようなエッチング液を用いることによって、効果的な異方性エッチングをおこなうことができる。特にＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として単独で用いる場合、濃度は１５質量％以上３０質量％以下が好ましい。また、エッチング処理時の温度は７０℃〜９０℃がより好ましい。この条件においては供給口の内面に滑らかな（１１１）面が出現する。これはアルカリ性のインクを用いた際に、荒れた面と比較してインクの溶出が抑えられるので好ましい。
【００３６】
このようにして作製したインクジェット記録ヘッド用基板は、酸化シリコン膜の開口部内へ突起した端部が存在しないため、この基板を用いてインクジェット記録ヘッド作製した場合、ゴミなどを発生する原因となる突起物がなく、良好なインクの吐出特性を有し、高品質及び高画質な画像を得ることができる。
【００３７】
次に、比較例として、保護膜である酸化シリコン膜にエッチングを施さない例を図３に示す。
図３の（ａ）は、シリコン基板３０１上のエネルギー発生素子３０２が形成されていない面（基板裏面）に酸化シリコン膜３０３を形成した図である。
【００３８】
図３の（ｂ）は、表面にエッチングを施していない酸化シリコン膜上に耐エッチング膜であるポリエーテルアミド膜３０４を形成し、供給口に対応する開口パターンをパターニングした図である。
【００３９】
図３の（ｃ）は、酸化シリコン膜に開口パターンを形成し、開口パターンを介して供給口３０６を異方性エッチングによって形成し、サイドエッチングによって供給口内に突起した端部３０５が生じた図である。
【００４０】
図３の（ｄ）は、酸化シリコン膜の突起した端部３０５を除去するために、エッチングを行ったところ、ポリエーテルアミド膜が開口部より剥がれ、エッチング液が酸化シリコン膜とポリエーテルアミド膜との間に侵入して酸化シリコン膜が広範囲に除去されてしまった図を示す。
【００４１】
図３の（ｅ）は、突起した端部以外の、意図しない部分の酸化シリコン膜まで除去してしまった結果、除去されずに残った酸化シリコン膜の端部で段差３０７が生じてしまった図を示す。この結果、その後の基板の切断、分離工程において、前述の段差から切削水が回り込みゴミの発生原因となってしまう。さらに、酸化シリコン膜が除去されてしまった面には使用したシリコン基板の製造条件にもよるが、（１１１）面でないシリコン面が露出する。例えば、結晶方位が（１００）面のウエハの場合、（１００）面が露出する。この状態で、基板を吐出口や液流路を構成するためのチッププレートに張り合わせてインクを供給すると、その張り合わせの精度によってインクが酸化シリコン膜のない面に触れることになる。この面は、異方性エッチングで形成された供給口の内面を構成する（１１１）面と比較してアルカリ性溶液に対して弱いため、インクにアルカリ性溶液を使用することを考える場合はこの（１００）面が広範囲に露出しているとインクへのシリコンの溶出が無視し得なくなり、品質の低下が懸念される。
【実施例】
【００４２】
（実施例１）
図２は、実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作製工程を示す。
【００４３】
（１００）面の結晶方位を有し、基板の水平方向が（１００）面である厚さ６２５μｍのシリコンウエハを用い、汎用の半導体工程により図２に示すようなインクジェット記録ヘッド用基板が多数形成されたシリコンウエハを５枚作製した。基板面（表面）上にはエネルギー発生素子である発熱抵抗体２１１とその駆動回路（図示しない）及びこれらにヘッド外部から信号や電力を供給するための電極（図示しない）が形成されている。一方、発熱抵抗体が形成されている面の反対側の面（裏面）には、ＭＯＳプロセス中の絶縁分離膜形成工程にてスチーム酸化法により成膜された保護膜である厚さ７００ｎｍの酸化シリコン膜２１２が存在している（図２（ａ））。
【００４４】
これらの基板の発熱抵抗体や駆動回路を形成した面に、保護のためのポジレジスト（ＯＦＰＲ−８００（商品名）：東京応化社製）を７μｍ塗布した。このように、エッチング液が触れると問題になる部分は、保護として、Ｏ−リングを用いた治具、あるいは耐エッチング性のあるゴムレジスト等を用いて、エッチング液が触れないような手段を講じれば良い。
【００４５】
上述のインクジェット記録ヘッド用基板が形成された５枚のウエハを、ウエハ揺動機構を持ったエッチングの自動処理槽内に図６のように配置した。フッ化水素酸を濃度１６質量％とフッ化アンモニウムを濃度２７質量％の混合液に室温で４分間浸漬し、酸化シリコン膜面をエッチングして洗浄した後、十分に水洗、乾燥させた。エッチングの条件として、フッ化水素酸を含有していれば、この例で示した濃度に限るものではない。さらに、表面活性剤等の洗浄効果があるものを含有していても良い。
【００４６】
ポジレジストを剥離した後（図２（ｂ））、スピンコート装置を用いて、これらの基板の両面にポリエーテルアミド樹脂を塗付し、２５０℃でベークすることにより成膜した。これらの基板の両面に再度ポジレジストを７μｍ塗布した。そして、発熱抵抗体や駆動回路を形成した面（表面）は、密着層としてポリエーテルアミドを残したい領域にポジレジストが残るようにフォトリソグラフィ−技術を用いてパターニングした。
【００４７】
一方、基板の裏面の耐エッチング膜としてのポリエーテルアミド膜が供給口を形成する際のマスクとして求められる形状になるように、ポジレジストをパターニングした。次に、ＣＦ4とＯ2の混合ガスを用い、ケミカルドライエッチングにより両面のポリエーテルアミド膜を同時にエッチングし、パタ−ニングした。
【００４８】
次に、後工程で溶出可能な流路型材であるポリメチルイソプロペニルケトン２１３を塗布し、ＵＶ光で露光、現像してパターニングを行った後、その上にカチオン重合エポキシ樹脂２１４を塗布し、現像を行って複数の吐出口を持ったノズル部材を形成した。
【００４９】
次に、基板（表面）に形成したノズル部材を保護するために環化ゴム２１５を基板（表面）及び周囲に５０μｍ塗布し、１００℃でベークした。
これらの基板が形成されたウエハを前述の自動処理槽に入れ、前述と同様のフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液に室温で８分間浸漬し、酸化シリコン膜をエッチングした。
【００５０】
次に、基板を十分に水洗、乾燥させた後、２１ｗｔ％、８３℃のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に１６時間浸漬して結晶異方性エッチングを行い、インク供給口を形成した（図２（ｃ））。
【００５１】
さらに、供給口が形成された基板を前述と同様のフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液に１２分間浸漬し、結晶異方性エッチングのサイドエッチングにより形成された酸化シリコン膜の開口部内へ突起した端部を除去した（図２（ｄ））。
【００５２】
その後、エッチングガスとしてＣＦ4とＯ2の混合ガスを用いて、ケミカルドライエッチングによりポリエーテルアミド樹脂を除去した。このようにして作製したインクジェット記録ヘッドの基板裏面の開口の幅は１０００μｍ、基板表面の開口の幅は１３０μｍであった。
【００５３】
この後、キシレンにより基板表面と周囲の環化ゴム２１５を除去した後、流路型材であるポリメチルイソプロペニルケトン２１３にＵＶ光を基板表側全面に照射して感光させた後、乳酸メチルに浸漬して流路型材を溶出させた（図２（ｅ））。
最後にダイサーによりウエハ状態から各ヘッドを切断、分離してインクジェット記録ヘッドを作製した。
【００５４】
（比較例１）
比較例１では、保護膜である酸化シリコン膜をエッチングしない例を示す。
実施例１のエッチング洗浄後の酸化シリコン膜の膜厚に揃えるために、基板上に４７００Åの厚さの酸化シリコン膜が形成されたウエハを５枚作製した。酸化シリコン膜の表面をエッチングしないこと以外は実施例１と同じ条件でインクジェット記録ヘッドを作製した。
【００５５】
実施例１及び比較例１で作製したインクジェット記録ヘッドを用いて、基板裏面のシリコン膜の観察及び印字試験を行った。
【００５６】
（表面観察）
金属顕微鏡を用いてインクジェット記録ヘッドの基板裏面を観察した。観察の評価結果は表１に示すとおりである。表中の槽内のウエハ位置とは、図６に示すウエハ揺動機構を持ったエッチングの自動処理槽内に配置されたウエハの位置のことである。
【００５７】
【表１】
2004262241.tif 000003
【００５８】
図４は表１において「○」と評価されたインクジェット記録ヘッドの裏面を撮影した代表的な写真、図５は表１において「×」と評価されたインクジェット記録ヘッドの裏面を撮影した代表的な写真である。「○」の記録ヘッドは、図４のように酸化シリコン膜４０２がインク供給口４０１の境界部まで均一に残存している。これに対して「×」の記録ヘッドでは図５のように、インク供給口５０１との境界部に存在する酸化シリコン膜が除去されており、これ以外の部分に存在する酸化シリコン膜５０２との間で段差５０４を生じてしまっている。このため、酸化シリコン膜が除去された部分５０３からのシリコンの溶出などが起こってしまう。
【００５９】
表１を見ても分かるように、比較例１においては「×」のヘッドは槽の端に位置していたウエハの最外周と外周付近、また槽の内側に位置していたウエハの最外周から切り出された記録ヘッドで「×」であった。これは槽の端の方では、隣のウエハが存在しないため常にフレッシュなフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液がウエハ面に供給されるため、エッチングが促進され、耐エッチング膜であるポリエーテルアミドの浮きが生じたためである。また、ウエハの面内でも、図７のようにウエハの外周部の方がフレッシュなフッ化水素酸及びフッ化アンモニウムの混合液がウエハ面に供給されるため、同様なことが起こりやすい。本例では自動処理槽において、ウエハに揺動を与えているが、揺動のあるなしや、動き方を改善することで、ある程度これらの傾向を制御することができる。また、装置の構成という点では溶液の循環機構の有る無しや、流入、流出口の位置などを工夫することも考えられる。しかし、槽内すべてのウエハの、さらにその面内に全く均一にエッチング溶液を当てることは不可能である。
【００６０】
一方、実施例１においては、エッチングにばらつきが生じても、耐エッチング膜であるポリエーテルアミドと保護層である酸化シリコン膜との密着性が良好なために、全ての記録ヘッドにおいてポリエーテルアミドの浮きが生じず、「○」の評価であった。
【００６１】
（印字試験）
実施例１及び比較例１で作製したインクジェット記録ヘッドを１ヶ月間保存、放置した後、インクジェットプリンタ（ＢＪ−Ｆ９００（製品名）：キヤノン社製）に搭載して印字を行った。このようにして印字した画像を目視にて観察し、画像の良好なものを「○」、画像の乱れが多数あるものを「×」と評価し、結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】
2004262241.tif 000004
【００６３】
表２の結果より、比較例１で作製したものの一部では印字特性が「×」なのに対して、実施例１では全て「○」であり、良好な印字特性を有していることが分かる。このように、本発明の方法を用いてインクジェット記録ヘッドを作製した場合、品質的に良好な記録ヘッドの取り個数が増え、低コストを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法を示した図である。
【図２】本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作製方法を示した図である。
【図３】比較例としてのインクジェット記録ヘッド用基板の作製方法を示した図である。
【図４】本発明の実施例１によって作製されたインクジェット記録ヘッドの裏面を撮影した写真である。
【図５】比較例１として作製されたインクジェット記録ヘッドの裏面を撮影した写真である。
【図６】本発明の実施例および比較例で用いたエッチング処理槽とウエハの配置図である。
【図７】図６のエッチング処理槽内におけるウエハ面に流出入するエッチング液の流れを示した簡易図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１、３０１  基板
１０２、３０２  エネルギー発生素子
１０３、３０３  保護膜
１０４、３０４  耐エッチング膜
１０５、３０５  突起物
１０６、３０６、４０１、５０１  インク供給口
３０７、５０４  保護膜による段差
２１０  基板
２１１  発熱抵抗体
２１２  保護膜
２１３  流路型材（ポリメチルイソプロペニルケトン）
２１４  ノズル部材（カチオン重合エポキシ樹脂）
２１５  環化ゴム
２１６  吐出口
２１７  インク流路
４０２、５０２  酸化シリコン膜が残存している領域
５０３  酸化シリコン膜が意図せず除去されてしまった領域
【図１】
2004262241.tif 000005
【図２】
2004262241.tif 000006
【図３】
2004262241.tif 000007
【図６】
2004262241.tif 000008
【図７】
2004262241.tif 000009
【図４】
2004262241.tif 000010
【図５】
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