(57)【要約】      （修正有）【課題】エッチング犠牲層にテーパー角を付けることによって、異方性エッチングを使ったインク供給口形成時のエッチングストップ層の割れの確率が飛躍的に低下して歩留まりが向上し、低温で安価なプロセスを使って高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】異方性エッチングで用いられる犠牲層１０２に、適度なテーパーを付けることによって、その上に堆積されるエッチングストップ層１０３の薄膜の犠牲層の肩部での応力集中を緩和し、メンブレン割れの発生確率を低減する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に畜熱層として絶縁膜を形成する工程、前記膜上にインク吐出圧発生素子を形成する工程、前記シリコン基板表面にエッチング液に侵されやすい材料で薄膜を堆積しインク吐出口の形状にパターンを形成する工程、前記吐出口の形状のパターン上に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜またはその混合物のエッチングストップ層を形成する工程、前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜が形成された裏面に開口部を設け、異方性エッチングによりインク供給口となる部分のシリコンを除去する工程、インク供給口部に残ったエッチングストップ層の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜またはその混合物を除去する工程を少なくとも含むインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記基板表面の吐出口の形状の薄膜パターンのパターンのエッジ部が基板表面に対して傾きを持っていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記エッチング液に侵されやすい材料で形成したインク吐出口の形状にパターンの断面が、基板表面に対して７５度以下の傾きを持っていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記基板表面の吐出口の形状の薄膜パターンは、ＡｌまたはＡｌを含む合金であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記基板表面の吐出口の形状の薄膜パターンは、ＡｌとＣｕを含む合金であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記基板表面の吐出口の形状の薄膜パターンは、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記異方性エッチングに用いるエッチング液はテトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド（ＴＭＡＨ）であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜は、酸化シリコン膜、又は窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか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、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱等のエネルギーをインクに与えることで、気泡の発生を促し、この体積変化を利用して吐出口からインクを吐出し、これを記録媒体上に付着させて画像形成を行うインクジェット記録方法が知られている。インクジェット方式の中で、基板に対し垂直にインクを吐出するサイドシューター型（特許文献１）が提案されている。また、このヘッドの製法として、犠牲層を用いてインク供給口の形状を成型する方法（特許文献２）が開示されている。
【０００３】
これは、シリコン基板上に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を形成し、前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜上にインク吐出圧発生素子を形成し、前記シリコン基板表面にエッチング液に侵されやすい材料で薄膜を堆積しインク吐出口の形状にパターン（エッチング犠牲層）を形成し、さらに前記吐出口の形状のパターン上にエッチングストップ層を形成し、前記シリコン基板表面にインク吐出口部を形成し、前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜形成面の裏面に開口部を設け、異方性エッチングによりインク供給口となる部分のシリコンを除去し、インク供給口部に残ったエッチングストップ層の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜またはその混合物を除去する工程によって形成されていた。
【特許文献１】特開平９−０１１４７９号公報
【特許文献２】特開平１０−１８１０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドでは、エッチング犠牲層パターニング時に、断面が垂直になるような形状に形成していた。その上にエッチングストップ層を堆積すると、図５のようにエッチング犠牲層の肩に局所的にひずみの集中する部分が発生していた。そのため、異方性エッチングでシリコンウエハをエッチングして、犠牲層を取り去ると、図６のようにエッチングストップ層に亀裂が入り、エッチング液が進入して、インク流路形成樹脂２０４やノズル形成樹脂２０５が変質、変形してしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような問題点は、シリコン基板上に畜熱層として酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜などの絶縁膜を形成する工程、前記膜上にインク吐出圧発生素子を形成する工程、前記シリコン基板表面にエッチング液に侵されやすい材料で薄膜を堆積しインク吐出口の形状にパターンを形成する工程、前記吐出口の形状のパターン上にエッチングストップ層を形成する工程、前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜が形成された裏面に開口部を設け、異方性エッチングによりインク供給口となる部分のシリコンを除去する工程、インク供給口部に残ったエッチングストップ層の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜またはその混合物を除去する工程を少なくとも含むインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記基板表面の吐出口の形状の薄膜パターンのパターンのエッジ部が基板表面に対して７５度以下の傾きを持っていることを特徴とすることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法によって解決される。
【０００６】
［作用］
エッチング犠牲層にテーパーを持たせることによって、その上に堆積されるエッチングストップ層の薄膜の、犠牲層の肩部での応力集中を緩和し、異方性エッチングにより下部の犠牲層が除去された後に、エッチングストップ層に亀裂が発生することを防止する。
【０００７】
最適なテーパー角は、犠牲層膜厚と犠牲層材質、エッチングストップ層の膜厚と内部応力によって異なるが、おおむね犠牲層側面の角度が浅い方がエッチングストップ層の亀裂の発生確率は低下する。
【０００８】
［実験］
以下に、本発明に関わる実験について述べる。図１は実験に用いたサンプルの断面構造を示したものである。５インチΦ、厚さ６２５μｍのＳｉ（１００）ウエハ１０１の表面にＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積し平面図３のようにパターニングして犠牲層１０２とした。犠牲層の形状は長方形で、幅１５０μｍ、長さ２ｍｍとした。その上にプラズマＣＶＤによるＳｉＮ膜を６０００Å堆積してエッチングストップ層１０３とした。この時のＳｉＮ膜の成膜条件は、ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２＝５００／１５００／６３００ｓｃｃｍ、圧力１５０ｍｔｏｒｒ、基板温度３８０℃、ＲＦ  １７００Ｗであった。単体の膜で測った膜応力は１．５×１０ｅｘｐ−９dyne/cmであった。また基板の裏面には、熱酸化膜を平面図４のようにパターニングした異方性エッチング用パターンが形成してある。基板表面には耐アルカリ性のレジスト（ＯＢＣ  東京応化製）１０６が塗布してある。
【０００９】
犠牲層は、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）によりパターニングされ、ポストベーク温度を変化させることによってテーパーをつけたレジストを用いて、断面形状がテーパー状になるようにエッチングした。この時のＲＩＥの条件は、ＢＣｌ３／Ｃｌ２＝２０／２０ｓｃｃｍ、２０ｍｔｏｒｒ、ＲＦ  ９００Ｗであった。
【００１０】
図７は、レジストベーク温度（ベーク時間１０分）と犠牲層の断面のテーパー角の関係を示したものである。ポストベーク温度が高いほうが、テーパー角が小さくなることが判る。しかし、１８０度以上でベークするとレジストが変質してしまい、ＲＩＥ後の剥離が困難になる場合がある。
【００１１】
犠牲層にテーパー角を付けたサンプルを、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド（ＴＭＡＨ）に浸せきして、裏面よりシリコンを異方性エッチングした。エッチング条件は、ＴＭＡＨ／Ｈ２Ｏ＝２１％、液温度８３℃、エッチング時間は１２時間であった。すると、図２のようにシリコンに開いた穴は最後には犠牲層に到達し、犠牲層をエッチングしてエッチングストップ層で止まる。
【００１２】
図８は、犠牲層のテーパー角と、エッチングストップ層の亀裂発生確率を示したものである。テーパー角が７５度以下の時、亀裂の発生確率が急激に減少していることが判った。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように本発明によれば、エッチング犠牲層にテーパー角を付けることによって、異方性エッチングを使ったインク供給口形成時のエッチングストップ層の割れの確率が飛躍的に低下して歩留まりが向上し、低温で安価なプロセスを使って高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１５】
図９は本発明による実施態様例を示すインクジェット記録ヘッドの製造工程途中のヒーターボード基板の模式図である。基板としては（１００）または（１１０）のＳｉウエハが用いられる。ウエハの表面にＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積しパターニングして犠牲層３０３とした。犠牲層の平面形状は、Ｓｉ（１００）基板の場合は図３のように長方形で、Ｓｉ（１１０）基板の場合は図１０のように、狭角が７０．５度の平行四辺形とする。また、犠牲層の側面にはテーパーが付けられていて、基板表面となす角度は、一般には７５度以下、好ましくは７０度以下、最適には６０度以下である。
【００１６】
その上にスパッター、蒸着やプラズマＣＶＤによって薄膜を堆積してエッチングストップ層３０４とした。このエッチンッグストップ層の膜厚は、一般には１０００〜２００００Å、好ましくは２０００〜１６０００Å、最適には３０００〜１３０００Åである。
【００１７】
犠牲層に隣接して、ヒーター３０５や配線３０６等が配置されている。
【００１８】
また基板の裏面には、耐アルカリ性の膜をパターニングしたエッチングパターン３０７が形成してあり、ここから異方性エッチングにより、表面の犠牲層へ向かって貫通口を開けインク供給口を形成する。
【００１９】
次に、本発明によるインクジェット記録ノズルのプロセスを図１１〜図２５を使って順を追って説明する。
【００２０】
（１）基板面方位（１１０）のシリコン基板４０１に、例えば熱酸化やＣＶＤ法などで絶縁膜４０２を形成し、フォトリソ技術によって図１１（平面図  図１０）のようにインク供給口を設けるための所望のパターン４０３を形成する。
【００２１】
（２）ＡｌやＣｕ等の抵抗が低く、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）等の異方性エッチング用エッチャントに対するエッチング速度が大きな金属を堆積、パターニングして、下層配線４０４と犠牲層４０５を形成する。エッチング犠牲層は、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとＳｉウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。この時のパターンは基板に対して垂直にエッチング穴があくように、狭角が７０．５度をなす平行四辺形とし、平行四辺形の長辺および短辺は（１１１）と等価の面に平行になるように配置する。
【００２２】
犠牲層は、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）等によりパターニングされ、ポストベーク温度を変化させることによってテーパーをつけたレジストを用いて、断面形状がテーパー状になるようにエッチングした。レジストのポストベーク温度が高いほうが、テーパー角が小さくなることが判る。しかし、高温でベークするとレジストが変質してしまい、エッチング後の剥離が困難になる。犠牲層の側面にはテーパーが付けられていて、基板表面となす角度は、一般には７５度以下、好ましくは７０度以下、最適には６０度以下である。
【００２３】
（３）基板表面上にエッチングストップ層４０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜を堆積する。エッチングストップ層は、膜応力を調整するために２種以上の膜を積層しても良い。
【００２４】
積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には２０００Å〜２μｍ、好ましくは３０００〜１５０００Å、最適には４０００〜１３０００Åである。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、一般には２×１０ｅｘｐ−９dyne/cm2以下、より好ましくは１．８×１０ｅｘｐ−９dyne/cm2以下、最適には１．５×１０ｅｘｐ−９dyne/cm2以下である。
【００２５】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等の膜を堆積して層間絶縁膜４０７とする。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール４０８を形成する。
【００２６】
（５）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部４０９形成する。ヒーター材料としては、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＮＳｉ等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極４１０としてＡｌ、Ｍｏ、Ｎｉ，Ｃｕ等の金属膜を同様にして形成する。
【００２７】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜４１１を堆積し保護膜とする。
【００２８】
（７）この上に、耐キャビテーション膜４１２としてスパッター法等でＴａを堆積しパターニングする。この膜の膜厚は、好ましくは１０００〜５０００Å、さらに好ましくは２０００〜４０００Å、最適には２５００〜３５００Åである。
【００２９】
また、配線とヒーターの形成の順番等に特に制限がないのは言うまでもない。
【００３０】
（８）樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリ性エッチャントから保護するために、耐食性の高い樹脂膜４１３を形成する。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングする。
【００３１】
（９）インク流路確保のために、強アルカリや有機溶剤等で溶解可能な樹脂でパターン４１４を形成する。このパターンは、印刷法や感光性樹脂によるパターニング等で形成する。
【００３２】
（１０）インク流路のパターンの上に、被覆樹脂層４１５を形成する。この被覆樹脂層は微細パターンを形成するので感光性レジストが望ましく、さらに流路を形成した樹脂層を除去する際のアルカリや溶剤等によって変形変質しない性質が必要である。
【００３３】
（１１）次に流路の被覆樹脂層をパターニングして、ヒーター部４０９に対応したインク吐出口４１６と電極の外部接続部を形成する。この後、被覆樹脂層を光や熱等によって硬化する。
【００３４】
（１２）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜４１７を形成する。
【００３５】
（１３）裏面のＳｉＮまたはＳｉＯ２などをフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分４１８を除去しウエハ面を露出させる。このパターンの形状は、犠牲層とは鏡像関係になるように形成する。裏面のエッチングマスク膜の製法は、プラズマＣＶＤに限定されるものではなく、ＬＰＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ、熱酸化法などでも良い。
【００３６】
（１４）次に裏面の平行四辺形の狭角の近傍部分（裏面の平面図２６）に、エッチング先導孔４１９をあける。一般的には、レーザー加工などが用いられるが、放電加工、ブラスト等でも良い。
【００３７】
この先導孔は、エッチングストップ層に限りなく近くまであける。先導孔の深さは、一般には基板厚さの６０％以上、好ましくは７０％以上、最適には８０％以上である。また、基板を貫通してはならない。この先導孔によって、平行四辺形の狭角から発生する斜めの（１１１）面が抑制される。
【００３８】
（１５）この基板をアルカリ系エッチャント（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒドラジン等）に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が平行四辺形（（１００）基板の場合長方形）の貫通穴が形成される。
【００３９】
（１６）エッチングストップ層４０６のＳｉＮ等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口する。最後にインク流路形成材４１４を除去し、インクの流路４２０を確保する。
【００４０】
上記プロセスにおいて、基板の加工手順は特に限定されるものではなく、任意に選ぶことができる。
【実施例１】
【００４１】
以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板について説明する。
【００４２】
図９は本発明による実施態様例を示すインクジェット記録ヘッドの製造工程途中のヒーターボード基板の模式図である。基板として５インチΦＳｉ（１１０）ウエハを用いた。ウエハの表面にＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積し平面図１０のようにパターニングして犠牲層３０３とした。犠牲層の平面形状は、狭角が７０．５度の平行四辺形とした。犠牲層の幅は１６０μｍ、長さは８ｍｍとした。また、犠牲層の側面にはテーパーが付けられていて、基板表面となす角度は、４５度とした。
【００４３】
その上にＳｉＮ膜を８０００Å堆積してエッチングストップ層３０４とした。この時のＳｉＮ膜の成膜条件は、ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２＝５００／１５００／６３００ｓｃｃｍ、圧力１５０ｍｔｏｒｒ、基板温度３８０℃、ＲＦ  １７００Ｗであった。
【００４４】
犠牲層に隣接して、ＴａＳｉＮのヒーター３０５とＡｌＣｕの配線３０６を配置した。
【００４５】
また基板の裏面には、酸化膜５０００Åの上に耐アルカリ性の膜（HIMAL日立化成製）３１０を犠牲層と鏡像になるようにパターニングしてエッチングパターン３０７を形成した。
【００４６】
ここから異方性エッチングにより、表面の犠牲層へ向かって貫通口を開けインク供給口を形成する。
【実施例２】
【００４７】
以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板の他の実施例について説明する。
【００４８】
図２７は本発明による実施態様例を示すインクジェット記録ヘッドの製造工程途中のヒーターボード基板の模式図である。基板として５インチΦＳｉ（１００）ウエハを用いた。ウエハの表面にＡｌ膜を３０００Å堆積し平面図３のようにパターニングして犠牲層とした。犠牲層の平面形状は、長方形とした。犠牲層の幅は１００μｍ、長さは１０ｍｍとした。また、犠牲層の側面にはテーパーが付けられていて、基板表面となす角度は、６５度とした。
【００４９】
その上にＳｉＮ膜を６０００Å堆積してエッチングストップ層５０３とした。
【００５０】
犠牲層に隣接して、ＴａＮのヒーター５０４とＡｌの配線５０５を配置した。
【００５１】
また基板の裏面には、プラズマＳｉＮ膜５０６を６０００Å堆積し、その上に耐アルカリ性の膜（HIMAL日立化成製）５０７を平面図４のようにパターニングしたエッチングパターンが形成した。このパターンは、異方性エッチングによってウエハ断面にテーパーが付くことを考慮して、幅６００μｍ、長さ１１ｍｍの長方形とした。
【００５２】
ここから異方性エッチングにより、表面の犠牲層へ向かって貫通口を開けインク供給口を形成する。
【実施例３】
【００５３】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法について、図２８〜図４１を使って順を追って説明する。
【００５４】
図２８のように、厚さ６２５μｍで５インチΦの（１００）面のＳｉウエハ６０１を熱酸化して、ＳｉＯ２層６０２を１４０００Å形成した。次に、ＳｉＯ２をパターニングして供給口開口部６０３を形成した。スパッターでＡｌ膜を３０００Å堆積した。フォトリソ技術によって図２２のようにパターニングして犠牲層６０４と下層電極配線６０５を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長辺方向は１５ｍｍとした。
【００５５】
この時、Ａｌ膜のパターニングは、レジスト（ＯＦＰＲ  東京応化製。ＯＦＰＲは登録商標。）を３μｍ塗布し、露光・現像した後、１５０℃で１０分間ポストベークしてレジストにテーパーを付けた。これを、ＲＩＥによって、テーパー状にエッチングした。条件は、ＢＣｌ３／ＣＦ４／Ｃｌ２＝７５／２０／５０ｓｃｃｍ、１２ｍｔｏｒｒ、ＲＦ  １５００Ｗであった。テーパー角度は６０度であった。  
【００５６】
エッチングストップ層と層間絶縁膜を兼用した膜として、図３０のようにプラズマＣＶＤでＳｉＯＮ膜６０６を３０００Å堆積した。さらに、プラズマＣＶＤでＳｉＮ膜６０７を３０００Å堆積した。
【００５７】
フォトリソ技術を使い、図３１のように層間絶縁膜にコンタクトホール６０８を形成した。
【００５８】
さらに、スパッターにより、ＴａＮを５００ÅとＡｌを３０００Å連続成膜しパターニングして、上層配線電極６１０とヒーター６０９を形成する。
【００５９】
感光性樹脂としてポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化ＯＤＵＲ−１０１０）を２０μｍ塗布してパターニングして、図３３のようにインク流路型材６１１を形成した。さらに図４４に示した感光性樹脂層６１２を１０μｍ塗布しパタ−ニングして、図３５のようにインク吐出口６１３を形成した。なお、図４４に記載のエピコートは登録商標である。
【００６０】
ノズル形成面側を保護するために、ゴム系レジスト（東京応化製  ＯＢＣ）で保護膜６１４を形成した。ノズルの裏面側のＳｉＯ２をパターニングして、裏面インク供給口６１５を形成した。このパターンは、幅６２０μｍ長さ１６ｍｍの長方形とした。
【００６１】
この基板を２０％のＴＭＡＨ水溶液に浸漬して異方性エッチングした。エッチャント温度は８３℃、エッチング時間は１２時間とした。これは基板の厚み６２５μｍをジャストエッチする時間に対して１０％のオーバーエッチ時間とした。
【００６２】
エッチングは図３８のようにＡｌの犠牲層まで進み、エッチングストップ層６０６の前で止まっている。この時、エッチングストップ層に亀裂はなく、流路形成樹脂層６１１やノズル部６１２へのエッチング液の浸入は見られなかった。
【００６３】
次に、図３９のようにエッチングストップ層のＳｉＯＮとＳｉＮをＣＤＥ法によって除去した。エッチング条件は、ＣＦ４／Ｏ２／Ｎ２＝３００／２５０／５ｓｃｃｍ、ＲＦ８００Ｗ、圧力２５０ｍｔｏｒｒであった。
【００６４】
図４０のように、乳酸メチル中で超音波を掛け樹脂４１１を除去して、インク流路６１６を形成した。最後に、図４１のようにメチルイソブチルケトンに浸漬後、キシレン中で超音波を掛け保護膜を除去してインクジェット記録ヘッドが完成した。
【００６５】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、１５ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【００６６】
（比較例１）
以下に、本発明の比較例を説明する。
【００６７】
ヒーター、電極、ノズル等の構成や形成方法は実施例１と同じ構造で、犠牲層のパターニング時に、レジストのポストベーク温度を１００℃にして、ＲＩＥ後の犠牲層側面のテーパー角は８５度であった。
【００６８】
これ以降の工程は全て、実施例１と同様にした。
【００６９】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、インク吐出されない白抜けの部分があった。ヘッドを観察してみると、樹脂製のノズルの一部に、エッチングストップ層の亀裂が原因と思われるアルカリによる浸蝕の後が見つかった。
【実施例４】
【００７０】
以下に、本発明によるインクジェット記録ヘッドの他の製造方法について、順を追って説明する。
【００７１】
図１１のように、厚さ７８０μｍ、幅１５０ｍｍ長さ３３０ｍｍの（１１０）面のＳｉウエハ４０１の上を熱酸化して、ＳｉＯ２層４０２を８０００Å形成した。次に、ＳｉＯ２をパターニングして供給口開口部４０３を形成した。スパッターでＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積した。この膜のＣｕの含有量は０．５％であった。フォトリソ技術によって図１２のように（犠牲層の平面形状は図４２のように平行四辺形にパターニングして）犠牲層４０５と下層電極配線４０４を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長辺方向は２ｍｍで、隣接した犠牲層間のハリ４２０に相当する部分の幅は、６０μｍとした。犠牲層は、ハリを挟んで１３４本直列に並べた。
【００７２】
この時、ＡｌＣｕ膜のパターニングは、レジスト（ＯＦＰＲ  東京応化製）を３μｍ塗布し、露光・現像した後、１７０℃で８分間ポストベークしてレジストにテーパーを付けた。これを、ＲＩＥによって、テーパー状にエッチングした。条件は、ＢＣｌ３／Ｃｌ２＝７５／２００ｓｃｃｍ、２０ｍｔｏｒｒ、ＲＦ  ６００Ｗであった。テーパー角度は４５度であった。
【００７３】
次に、エッチングストップ層として、プラズマＣＶＤでＳｉＮ膜４０６を８０００Å堆積した。
【００７４】
この時の成膜条件は、ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２＝ ５００／１５００／６３００ｓｃｃｍ、圧力１５００ｍｔｏｒｒ、基板温度４００℃、ＲＦ１７００Ｗであった。
【００７５】
フォトリソ技術を使い、図１３のように犠牲層４０５の周囲を覆うようにパターニングした後、層間絶縁膜４０７としてＳｉＯＮを１５０００Å成膜した。この時の成膜パラメーターは、ＳｉＨ４／Ｎ２Ｏ／Ｎ２＝ ２５０／１２００／４０００ｓｃｃｍ、圧力１５００ｍｔｏｒｒ、基板温度４００℃、ＲＦ１７００Ｗ、組成比Ｓｉ／Ｏ／Ｎ＝３７／６１／２であった。
【００７６】
この後は、図１４のように層間絶縁膜にコンタクトホール４０８を形成し、ＴａＳｉＮ（組成比４４／４３／１３）を５００ÅとＡｌを３０００Å連続成膜してパターニングして、図１５のようにヒーター４０９と上部配線４１０を形成した。
【００７７】
次にヒーター保護膜４１１として、プラズマＣＶＤのＳＩＮを３０００Å堆積、パターニングした。成膜条件は、ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２＝ １８０／４８０／２０００ｓｃｃｍ、圧力１５００ｍｔｏｒｒ、基板温度３００℃、ＲＦ１７００Ｗであった。
【００７８】
さらに、インクの発泡によるキャビテーションからヒーターを保護するため、Ｔａを３０００Åをスパッターで堆積パターニングして、耐キャビテーション膜４１２を形成した。
【００７９】
樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリエッチャントから保護するために、耐食性の高いポリエーテルアミド系樹脂膜（日立化成製  HIMAL）４１３を２μｍ塗布焼成して形成し、図１８のようにヒーター部とインク供給口部をパターニングで露出させた。
【００８０】
感光性樹脂としてポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化ＯＤＵＲ−１０１０）を２０μｍ塗布してパターニングして、図１９のようにインク流路形成材４１４を形成した。さらに図４４に示した感光性樹脂４１５を１０μｍ塗布しパタ−ニングして、図２０のようにインク吐出口４１６を形成した。
【００８１】
ノズル形成面側を保護するために、ゴム系レジスト（東京応化製ＯＢＣ）で保護膜４１７を形成した。ノズル形成された裏面のＳｉＯ２をパターンニングして、インク供給口４１８を形成した。この時のパターンは、図４３のように表面の犠牲層とは鏡像関係になるような平行四辺形にした。そして、表面と同様にハリに相当する部分の幅を１２０μｍ設けた。
【００８２】
次に裏面のインク供給口パターン部の平行四辺形の窓の狭角に隣接した部分に、図４３のようにＹＡＧレーザーで非貫通のエッチング先導孔４１９を開けた。この時の穴の径は３０〜３５μｍ、深さは５５０〜７３０μｍであった。
【００８３】
この基板を２１％のＴＭＡＨ水溶液に浸漬して異方性エッチングした。エッチャント温度は８３℃、エッチング時間は９時間とした。これは基板の厚み７８０μｍをジャストエッチする時間に対して１０％のオーバーエッチ時間とした。
【００８４】
エッチングは図２２のようにＡｌＣｕの犠牲層まで進み、エッチングストップ層４０６の前で止まっている。この時、エッチングストップ層に亀裂はなく、流路形成樹脂層４１４やノズル部４１５へのエッチング液の浸入は見られなかった。
【００８５】
次に、図２３のようにエッチングストップ層のＳｉＯＮとＳｉＮをＣＤＥ法によって除去した。エッチング条件は、ＣＦ４／Ｏ２／Ｎ２＝３００／２５０／５ｓｃｃｍ、ＲＦ８００Ｗ、圧力２５０ｍｔｏｒｒであった。
【００８６】
図２４のようにメチルイソブチルケトンに浸漬後、キシレン中で超音波を掛け保護膜を除去して、乳酸メチル中で超音波を掛け樹脂４１４を除去して、インク流路４２０を形成しインクジェット記録ヘッドができた。
【００８７】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１０ＫＨｚで印字テストを行ったが、２７０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の断面を示す概略図
【図２】本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の異方性エッチング後の断面を示す概略図
【図３】本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の上面を示す概略図
【図４】本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の上面を示す概略図
【図５】従来技術を示す図
【図６】従来技術を示す図
【図７】レジストベーク温度と、犠牲層のエッチング後のテーパー角度の関係図
【図８】犠牲層のテーパー角と異方性エッチング後にエッチングストップ層に亀裂が発生する確率を示す図
【図９】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図
【図１０】本発明によるインクジェット記録ヘッドのベース基板の上面を示す概略図
【図１１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１３】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１４】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１５】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１６】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１７】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１８】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図１９】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２０】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２３】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２４】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２５】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２６】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２７】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程途中の基板断面を示す概略図
【図２８】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図２９】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３０】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３３】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３４】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３５】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３６】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３７】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３８】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図３９】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図４０】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図４１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図４２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図４３】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程フローを示す図
【図４４】感光性樹脂の組成を示す図
【符号の説明】
【００８９】
１０１  Ｓｉ基板
１０２  犠牲層
１０３  エッチングストップ層
１０４  エッチングマスク材
１０５  インク供給口開口部
１０６  耐アルカリ性レジスト
２０１  Ｓｉ基板
２０２  犠牲層
２０３  エッチングストップ層
２０４  インク流路形成型材
２０５  ノズル形成樹脂
３０１  シリコンウエハ基板
３０２  絶縁膜
３０３  犠牲層
３０４  エッチングストップ層
３０５  ヒーター
３０６  電極
３０７  インク供給口パターン
３０９  絶縁膜
３１０  耐アルカリ性樹脂膜
４０１  Ｓｉ基板
４０２  ＳｉＯ２
４０３  供給口開口部
４０４  下層配線電極
４０５  犠牲層
４０６  エッチングストップ層
４０７  層間絶縁膜
４０８  コンタクトホール
４０９  ヒーター
４１０  上層配線
４１１  保護膜
４１２  耐キャビテーション膜
４１３  密着性向上用樹脂膜
４１４  インク流路形成材
４１５  ノズル形成材
４１６  吐出口
４１７  エッチング用保護膜
４１８  裏面供給口
４１９  レーザー加工エッチング先導孔
４２０  インク流路
５０１  Ｓｉ基板
５０２  犠牲層
５０３  エッチングストップ層
５０４  ヒーター
５０５  配線電極
５０６  エッチングマスク絶縁膜
５０７  耐アルカリ性樹脂膜
６０１  Ｓｉ基板
６０２  絶縁膜
６０３  供給口開口部
６０４  犠牲層
６０５  下層配線電極
６０６  エッチングストップ層
６０７  層間絶縁膜
６０８  コンタクトホール
６０９  ヒーター
６１１  インク流路形成材
６１２  ノズル形成材
６１３  吐出口
６１４  エッチング用保護膜
６１５  裏面供給口
６１６  インク流路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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