JP2018094844A - パターン状膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リフトオフ法によって基板上に膜のパターンを形成する際に、再付着膜を低減する。
【解決手段】基板上にパターン状膜を形成する方法であって、ａ）マスク材を前記基板上にパターニングすることにより、前記パターン状膜を形成する基板面の、パターン状膜を形成する領域以外の領域を、前記マスク材で被覆する工程と、ｂ）前記パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように、前記マスク材の基板とは反対側の面の少なくとも一部を保護部材で被覆して、工程ｃの膜形成に供する対象物であるワークを形成する工程と、ｃ）前記ワークの外気と連通している面のうちの、少なくとも前記パターン状膜を形成する領域に膜を形成する工程と、ｄ）前記保護部材を前記マスク材から剥がす工程と、ｅ）前記マスク材と、前記膜の前記マスク材に接している部分を除去する工程と、をこの順に含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、リフトオフ法を利用したパターン状の膜の形成方法に関する。また本発明はインクジェット記録ヘッド等の液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

シリコン基板に貫通口を形成することで、多くのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスが作製されている。その一例として液体を吐出する液体吐出ヘッドが挙げられる。液体吐出ヘッドの例としてインクジェット記録ヘッドが挙げられる。

インクジェット記録ヘッドでは、インクを吐出するためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子がシリコン基板おもて面上に形成される。さらに基板おもて面上には吐出口形成部材が形成され、エネルギー発生素子の上方にはインクを吐出する開口（吐出口）が形成される。シリコン基板には貫通口が形成され、貫通口を伝って基板の裏面側からおもて面に向かってインクが供給される。

そして近年、インクジェット記録ヘッドの長期信頼性をより高めることが求められており、インク接液部に液耐性膜を形成する場合もある。液耐性膜のパターニング手段として、半導体の微細加工技術の一つであるリフトオフ法と呼ばれる技術が挙げられる。リフトオフ法とは、シリコン基板等の平板状のワーク上にパターン等を形成するに際して、シリコン基板に付着した被覆物であるフォトレジストなどのマスク材及びこのマスク材上に成膜された膜をシリコン基板から除去する方法の一つである。リフトオフ法を用いたパターニング方法が特許文献１に記載される。

特開２００７−２７３７００号公報

従来のリフトオフ法の工程を説明する。図１にリフトオフ法を用いた膜の形成方法を説明するための模式的断面図を示す。まず、フォトリソグラフィー法などにより、基板１０１上にフォトレジストなどからなるマスク材１０２によるパターン（膜パターンを形成する部分）１０３を作製する（図１（Ａ））。続いて、ＰＶＤ（物理気相堆積）法などの直進性が高い成膜手法により、パターン上に膜１０４を堆積させる（図１（Ｂ））。その後、マスク材１０２、及び、マスク材１０２に接している不要な膜を除去する（図１（Ｃ））。それらの除去手段として、マスク材除去液へ浸漬するなどの化学的除去手段、あるいは、超音波振動などの物理的除去手段、あるいはこれらの組み合わせが行われている。以上の手順により、膜１０４による所望のパターンを基板１０１上に形成する。

しかし、リフトオフ法では、図１（Ｃ）に示されるように、マスク材１０２と一緒に除去された膜が、基板１０１に再付着する可能性がある。このように再付着した膜（再付着膜１０５）はゴミとなって基板１０１を汚染する。特に、液体吐出ヘッドにおいては、再付着した膜は、流路を塞ぎ、吐出不良の原因となる可能性がある。

従来は、リフトオフ工程（マスク材を除去する工程）後に基板を再洗浄することで、前述のような膜残渣の再付着を低減させてきた。しかし、再付着した膜は基板上に強固に固着して残留する場合もある。

一方、このような膜の再付着を発生させない他のパターニング手段として、ウェットエッチング法やドライエッチング法が挙げられる。これらの手段では、残す膜をフォトレジストによって保護し、除去する膜をエッチングするため、リフトオフ法のような再付着膜の問題は少ない。しかし、除去する膜の下地にダメージを与えたり、エッチングに晒される面に不要な変質層を堆積させる可能性がある。

したがって本発明は、上記のような、リフトオフ法によって基板上に膜のパターンを形成する際に、再付着膜を低減することのできるパターン状膜の形成方法を提供することを目的とする。

また本発明の別の目的は、上記のようなパターン状膜の形成方法を利用した、液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、
基板上にパターン状膜を形成する方法であって、
ａ）マスク材を前記基板上にパターニングすることにより、前記パターン状膜を形成する基板面の、パターン状膜を形成する領域以外の領域を、前記マスク材で被覆する工程と、
ｂ）前記パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように、前記マスク材の基板とは反対側の面の少なくとも一部を保護部材で被覆して、工程ｃ）の膜形成に供する対象物であるワークを形成する工程と、
ｃ）前記ワークの外気と連通している面のうちの、少なくとも前記パターン状膜を形成する領域に膜を形成する工程と、
ｄ）前記保護部材を前記マスク材から剥がす工程と、
ｅ）前記マスク材と、前記膜の前記マスク材に接している部分を除去する工程と、
をこの順に含むことを特徴とする、パターン状膜の形成方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、
一方の面にエネルギー発生素子を備える基板と、前記基板のエネルギー発生素子が備わる面との間に液体流路を形成する流路形成部材と、を含み、前記基板は貫通口を有し、前記流路形成部材は液体を吐出する吐出口を有する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
次の工程ａ）からｅ）をこの順に行うことによって、前記液体流路を形成する基板面の少なくとも一部に、パターン状膜を形成する工程
ａ）マスク材を前記基板上にパターニングすることにより、前記パターン状膜を形成する基板面の、パターン状膜を形成する領域以外の領域を、前記マスク材で被覆する工程と、
ｂ）前記パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように、前記マスク材の基板とは反対側の面の少なくとも一部を保護部材で被覆して、工程ｃ）の膜形成に供する対象物であるワークを形成する工程と、
ｃ）前記ワークの外気と連通している面のうちの、少なくとも前記パターン状膜を形成する領域に膜を形成する工程と、
ｄ）前記保護部材を前記マスク材から剥がす工程と、
ｅ）前記マスク材と、前記膜の前記マスク材に接している部分を除去する工程、
を含むことを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法、が提供される。

本発明によれば、リフトオフ法によって基板上に膜のパターンを形成する際に、再付着膜を低減させることのできるパターン状膜の形成方法が提供される。

また、本発明によれば、上記のようなパターン状膜の形成方法を利用した、液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。

従来のリフトオフ法によりパターン状膜を形成する際の順次的工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態１によるパターン状膜の形成方法の順次的工程を説明するための基板の断面模式図である。 （Ａ）は図２（Ｅ）の段階の基板の上面模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線断面模式図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面模式図である。 本発明の実施形態２による膜の形成方法を適用して液体吐出ヘッドを製造する際の順次的工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態３による膜の形成方法を適用して液体吐出ヘッドを製造する際の順次的工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態４による膜の形成方法を適用して液体吐出ヘッドを製造する際の順次的工程を示す断面模式図である。

本発明は、基板上にパターン状の膜を形成する方法に関する。この方法は、工程ａ）〜ｅ）をこの順に含む。本明細書において、パターン状の膜を形成する側の基板面を「おもて面」といい、その反対側の基板面を「裏面」という。

〔工程ａ）〕
この工程では、マスク材を前記基板上にパターニングする。それによって、パターン状膜を形成する基板面の、パターン状膜を形成する領域以外の領域を、マスク材で被覆する。

典型的には、まずマスク材を基板上に層状に形成する。そしてその層を、フォトリソグラフィーによってパターニングし、パターニングされたマスク材を得る。マスク材が基板に直接接していてもよいし、マスク材と基板の間に各種目的で形成された層（例えば層間絶縁膜）が存在してもよい。

〔工程ｂ）〕
この工程では、パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように、前記マスク材の基板とは反対側の面（基板を下側にし、マスク材を上側に配置したときの、マスク材の上面）の少なくとも一部を保護部材で被覆してワークを形成する。つまり、工程ａ）で得たパターニングされたマスク材の基板とは反対側の面の一部もしくは全部を保護部材で被覆する。典型的には、保護部材は、基板には接していない。
ワークとは、工程ｃ）の膜形成に供する対象物を意味する。ワークには、基板、パターニングされたマスク材、保護部材が含まれる。

保護部材は、典型的には、平板状もしくはフィルム状である。
典型的には、パターニングされた層状のマスク材の、基板とは反対側の面の全部を、保護部材で被覆する。また、典型的には、パターニングされた層状のマスク材の側面（マスク材の基板側の面以外、かつマスク材の基板側の面とは反対側の面以外の面）は、保護部材で被覆しない。
マスク材をフォトレジストで形成(パターニング)し、また、平板状もしくはフィルム状の保護部材を用いる場合、マスク材の上面の全部を保護部材で被覆し、マスク材の側面を保護部材で被覆しない形態を得ることができる。

パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように保護部材を設けるのは、工程ｃ））において、ワークの外から膜の原料を当該領域に供給するためである。また、マスク材が保護部材で被覆されていない部分を有することによって、工程ｅ）においてマスク材を除去することが容易となる。

〔工程ｃ）〕
この工程では、前記ワークの外気と連通している面のうちの、少なくともパターン状膜を形成する領域に膜を形成する。ワークの外気と連通している面の例として、ワークの外表面が挙げられる。ワークの外表面には、例えば基板端面や基板裏面が含まれる。また、外気と連通している領域には、ワークの内部に存在するが、ワークが有する開口を通じて外気と連通している領域も含まれる。例えば基板端面や基板裏面には膜を形成してもよいし、形成しなくてもよい。

必要に応じて、工程ｂ）より前に、あるいは工程ｂ）とｃ）との間に、膜を形成する領域を外気と連通させる工程を行うことができる。例えば後述する実施形態１のように、基板端面から膜形成領域に成膜材料を導入する材料導入路を形成することができる。また、後述する実施形態３および４のように、基板を貫通する貫通口や保護部材を貫通する貫通口を設けて、材料導入路として利用することができる。

〔工程ｄ）およびｅ）〕
工程ｄ）では、保護部材を前記マスク材から剥がす。このとき保護部材に接している不要な膜も除去される。工程ｅ）では、前記マスク材と、前記膜の前記マスクに接している部分を除去する。

本発明によれば、リフトオフ工程（工程ｅ））の前に行う工程ｄ）によって、パターン状膜以外の不要な膜のうちの多くを除去することができる。したがって、リフトオフ工程時に発生する膜残渣を低減させることができ、基板への膜残渣の再付着を低減させることが可能となる。特に、液体吐出ヘッドにおいては、液体流路内の不要物を低減できるため、流路詰まりによる液体吐出ヘッドの故障率を低減させることが可能となる。

〔実施形態１〕
本発明を実施するための好適な形態として、実施形態１について説明する。図２に、実施形態１の工程を説明するための基板の断面模式図を示す。

まず図２（Ａ）に示すように、基板２０１を用意する。基板としてシリコン基板、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、アルミナ基板などが挙げられる。

図２（Ｂ）に示すように、基板２０１のおもて面にマスク材２０２の層を形成し、それをパターニングする。つまり、基板２０１おもて面において、所望する膜のパターニング箇所以外の領域を、マスク材２０２を用いて被覆する。

マスク材の材料に関して、ポジ型のフォトレジスト（感光性樹脂）が好適である。なぜなら、その後の工程で溶剤によってマスク材を剥離することが必要なためである。そのような材料に含まれるポリマーとしては、ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール系ポリマー、ポリアクリル酸系ポリマーなどが挙げられる。ポジ型以外にも、ネガ型で剥離可能なフォトレジストも使用することもできる。例えばエポキシ樹脂などが挙げられ、日本化薬製の商品名：ＫＭＰＲ１０００が、剥離可能でありマスクの厚さを１００μｍ以上に厚くできるため好適である。

また、マスク材の形状に関して、従来のリフトオフ法では、図１（Ａ）に示されるように、マスク材１０２を、基板１０１に近いほどその基板面内方向の面積が小さくなるような逆テーパー型にすることが必要になる。なぜなら、逆テーパー形状と直進性の高い気相成膜手法を組み合わせることで、マスク材１０２の側壁への膜の付着を低減することが可能であり、溶剤が容易にマスク材側壁から浸入してマスク材１０２を溶解させることができる為である。マスク材を逆テーパー形状にしないと、マスク材１０２の側壁が膜で覆われてしまい、溶剤がマスク材に到達できず、マスク材の除去が困難になることがある。

このため従来、マスク材側壁の形状は、前記逆テーパー型にするか、あるいはマスク材を複数のレジスト層で形成して上層のレジストを下層レジストよりも広くするなどの工夫が必要であった。だが、このような逆テーパー型等のレジストは、その製造においてプロセス条件の精密な制御が必要となり、レジストを形成することが難しい。それに対して、本発明では、マスク材２０２が基板面法線方向にどのような形状でもよいという利点がある。例えば、マスク材が基板に近いほど、その基板面内方向の面積が大きくなるような順テーパー型も用いることができる。なぜなら、後述するように、本発明においてはマスク材２０２をその側壁から溶解させる必要がないためである。

図２（Ｃ）に示すように、マスク材２０２の表面（基板とは反対側の面）に、平板状もしくはフィルム状の保護部材２０３を貼り付け、ワークを形成する。保護部材を貼り付ける際には、マスク材２０２の少なくとも一部を保護部材２０３によって被覆する。保護部材によって被覆する部分は、後の成膜工程でその箇所に膜２０４が形成されない部分である。このため、当該部分では、膜形成を防止可能な程度に、保護部材とマスク材とを密着させるようにする。

保護部材２０３として、接着力を有する接着層と、基材とからなる構造体を用いることができる。保護部材２０３は、後に除去する必要があるため、基板２０１上に形成したマスク材２０２から容易に剥離できるよう、保護部材２０３の接着力を低下させることができることが望ましい。そのため、保護部材２０３としては、例えば、樹脂材料からなる接着層と基材とを有するテープが挙げられる。テープの例として、熱によって接着力が軟化する熱剥離型テープや、紫外線を照射することで接着剤の接着力が低下する紫外線硬化型テープが挙げられる。

テープの厚さは目的等に応じて適宜選択することができるが、テープが使用される各工程に耐えうる強度が必要であることがら２０μｍ〜５００μｍ程度が好適である。テープの基材の材料は樹脂から構成され、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、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）などが挙げられる。

これらテープを基板に張り合わせる手法として、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張り合わせるラミネート法などが挙げられる。テープを用いた場合、コストが低く、プロセスが簡便な利点がある。

また、保護部材２０３の他の例として、例えば、樹脂材料を接着層とし、無機材料を基材とした構成も挙げられる。基材としてまずガラス基板が挙げられる。ガラスの種類としては、加工精度が良好なホウケイ酸ガラスや石英ガラス、また低コストなソーダガラスが挙げられる。基材の他の例としてシリコン基板、ステンレス鋼（ＳＵＳ）基板などが挙げられる。

これらの基材上に樹脂から構成された接着剤を塗布する。保護部材２０３の接着剤は後の工程で容易に除去できるよう、接着剤の接着力を低下させることのできる材料から選択することが望ましい。接着剤としては、例えば、熱によって接着力が低下する熱可塑型液体接着剤や、紫外線照射により接着力が低下する紫外線硬化型液体接着剤が好適である。また、基材と接着剤からなる保護部材２０３の厚さは、保護部材が使用される各工程に耐えうる強度が必要であることから１００μｍ〜１０００μｍ程度が好適である。基材が無機材料からなる保護部材２０３を基板２０１上に張り合わせる手法として、ウエハボンダーによって大気中、或いは、真空中で接合することが挙げられる。

図２（Ｄ）に示すように、ワークに成膜をする。膜２０４の材料としては、例えば、無機膜が挙げられる。無機膜の材料としては、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、ニッケルなどの金属膜が挙げられる。また有機樹脂の膜を形成することも可能であり、その例としてパリレン、ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。

それらの成膜手段としては、まず原子層堆積法（ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法）が挙げられる。ＡＬＤ法は、高真空下で数分子層ずつ膜を堆積するため、付きまわり性が良好であり、狭い部分でも容易に成膜できる利点がある。

その他の成膜手段としては、化学的気相成長法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、液相成膜法であるメッキ法、物理的気相成長法のスパッタリング法や蒸着法が挙げられる。例えば、有機樹脂を真空中で加熱蒸着してパリレン膜を形成する成膜方法は、ＡＬＤ法と同様に付きまわり性が良好なので好適である。

また、図３に、膜２０４を成膜した後に保護部材２０３を除去した段階（図２（Ｅ）の段階）の基板（ワーク）の上面模式図（Ａ）と、Ａ−Ａ’線断面模式図（Ｂ）、Ｂ−Ｂ’線断面模式図を示す。本実施形態においては、図３に示すように、膜の原料となる材料ガスや材料液（成膜材料）がワークの基板２０１面方向に基板端部からワーク内部に入り込めるような経路（材料導入路２０５）を、マスク材２０２が存在しない部分として、形成している。本実施形態では、このようにして、少なくとも膜のパターニング箇所に基板端部から成膜材料を導入する材料導入路２０５を用意する。典型的には、材料導入路は、パターニングされたマスク材、保護部材、基板によって囲まれた領域である。例えば図２（Ｄ）に示すような場合、マスク材の側壁が材料導入路の壁となり、保護部材が材料導入路の天井となる。

一般的には、成膜材料がワーク内部の隅々まで入り込めるようにするためには、材料導入路２０５の幅を大きくするほうが良い。しかし、例えばＡＬＤ法を用いた場合、膜の付きまわり性が良好なため、材料導入路２０５の幅を小さくすることが可能である。ＡＬＤ法を用いた場合、２インチ基板に対して、典型的には基板端面からの材料導入路２０５の幅を２．５ｍｍ以上、マスク材の高さを５０μｍ以上に設計することが好適である。

成膜後、図２（Ｅ）に示すように、保護部材２０３をマスク材２０２から剥がす。このために、好ましくはまず保護部材２０３の接着力を弱める。例えば、熱剥離型のテープならば、マスク材２０２から引き剥がす前に熱処理を施すことで、テープの接着層の接着力を低下させる。また、紫外線硬化型のテープならば、マスク材２０２から引き剥がす前に紫外線照射を同様の理由で行う。

好ましくは接着力が弱まった状態で、保護部材２０３を剥がす。剥がす方法として、ワークの基板２０１側を真空チャックなどで吸着固定しながら、保護部材２０３を引っ張ることで保護部材２０３を剥離する方法が挙げられる。具体的な方法として、例えば、保護部材剥がし用のテープを保護部材２０３外周部に接着させて、剥がし用テープを引っ張ることで引き剥がす方法が挙げられる。剥がし用テープの例として糊付きテープ、或いは、保護部材２０３と熱圧着可能な熱融着テープが挙げられる。また、他の例として、保護部材２０３を別の吸着治具を用いて吸着固定し、保護部材２０３のみをワーク上方へ引っ張って剥離する方法が挙げられる。

保護部材２０３によってマスク材２０２の上面（層状のマスク材の基板とは反対側の面）が成膜時に保護されているため、マスク材２０２上面には成膜されない。その為、保護部材２０３を除去した後に、図２（Ｅ）示されるように、従来のリフトオフ法によってマスク材２０２上面に堆積されていた膜は、ここでは存在しない。それにより、その後の溶剤などによるマスク材２０２の除去工程において、除去すべき膜が大幅に減るため、基板２０１に再付着する膜を低減することが可能となる。

図２（Ｆ）に示すように、マスク材２０２と、マスク材２０２に接している膜を除去する。除去手段としては、前述したマスク材２０２の特性に合わせた適宜の処理を行えばよい。例えば、マスク材２０２が前述したようなフォトレジストならば、酸素ガスによるアッシング、あるいは、アルカリ水溶液への浸漬で除去を行う。アルカリ水溶液としては、例えば、有機アミンと極性溶剤との混合物が挙げられる。

本発明では、前記保護部材２０３の剥離工程の後に、マスク材２０２上面に膜が存在しないようにすることができる。したがって、マスク材２０２の上面から溶剤やガスが容易にマスク材２０２に到達することができる。そのため、従来のリフトオフ法と比較して、溶剤、或いはアッシングガスによってマスク材２０２を容易に除去できるという長所がある。

また、マスク材２０２側壁に成膜された膜が除去しきれずに残留した膜、すなわちバリをより確実に除去することで、更なる歩留りの向上が望める。例えば、有機溶剤への浸漬というマスク材除去法を選択した場合、溶剤の高温化、溶剤への超音波重畳、溶剤中の基板の回転数最適化などによって、バリをより確実に除去することができる。

また、バリを更に低減させる方法の例として、上記工程後に、高圧ジェット洗浄、超音波振動洗浄、スチーム洗浄、超臨界二酸化炭素洗浄、ドライアイス洗浄、二流体洗浄などにより基板をあらためて洗浄する方法が挙げられる。

以上の工程を順に行うことで、基板２０１上にパターン状の膜２０４ａを形成することができる。また、基板の端面および裏面にも膜２０４ｂが形成される。

〔実施形態２〕
本発明を実施するための好適な形態として、実施形態２について説明する。実施形態１と同様の点については原則的に説明を省略する。図４に、本発明を適用できる液体吐出ヘッドの製法の工程を示す。

まず、図４（Ａ）に示すように、表面に回路（不図示）やエネルギー発生素子（ヒーター）３０１、また適宜、層間絶縁膜３０２が形成されたシリコン基板３０３を用意する。

図４（Ｂ）に示すように、シリコン基板３０３のおもて面に、液体吐出ヘッドの個別供給口として機能する複数の第１の穴３０４（この段階では有底穴）を形成する。第１の穴３０４の形成法としては、例えば、ドライエッチングや結晶異方性エッチングが挙げられる。エッチング方法としてドライエッチングが好ましい。その中でもシリコンの深堀エッチングで優れているボッシュプロセスが好適である。ボッシュプロセスとは、炭素を主成分とするデポジット膜の形成と、ＳＦ_６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。

以降、実施形態１と同様な手法で、マスク材３０５と保護部材３０６を形成し、膜３０７を成膜し、最後に、保護部材３０６とマスク材３０５を除去することで、シリコン基板３０３上にパターン状の膜を形成する。以下にこれらの工程について詳しく述べる。

図４（Ｃ）に示すように、シリコン基板３０３のおもて面にマスク材３０５の層を形成し、それをパターニングする。所望する膜のパターニング箇所以外の領域をこのマスク材３０５により被覆する。マスク材３０５による被覆箇所としては、例えば、エネルギー発生素子３０１部や、流路形成部材の接着部が挙げられる。

図４（Ｄ）に示すように、マスク材３０５の表面（基板と反対側の面）に平板状もしくはフィルム状の保護部材３０６を貼り付け、ワークを形成する。

図４（Ｅ）に示すように、ワークに膜３０７を成膜する。膜３０７の材料や成膜方法は、実施形態１と同様である。特には、実施形態１で説明した材料および成膜方法のうちで１００〜３００℃の条件で成膜できるものが好ましい。なぜなら、エネルギー発生素子３０１のトランジスターや配線にダメージを与えないためである。

図４（Ｆ）に示すように、保護部材３０６をマスク材３０５から剥がす。そして図４（Ｇ）に示すように、マスク材３０５と、マスク材３０５に接している膜を除去することで、膜のパターニングが完了する。

次いで図４（Ｈ）に示すように、シリコン基板３０３のエネルギー発生素子３０１が存在しない面（裏面）の側をエッチングすることで、第２の穴３０８を形成する。第２の穴３０８は第１の穴３０４に達し、第１および第２の穴が互いに連通して、基板を貫通する貫通口を形成する。一つの第２の穴が複数の第１の穴に連通し、第２の穴は液体吐出ヘッドの共通液室として機能する。エッチング方法としては図４（Ｂ）の工程で説明したような手法を用いることができる。そしてエッチングを停止した後、貫通口内壁の堆積物を除去した後、シリコン基板３０３の表裏面と貫通口内壁を洗浄する。

この段階で、シリコン基板おもて面にパターン状の膜３０７ａが形成されている。また、シリコン基板の端面および裏面に膜３０７ｂが形成され、第１の穴３０４の内壁に膜３０７ｃが形成されている。

その後、流路形成部材を形成する。流路形成部材は、液体吐出ヘッド製造の分野で公知の方法によって形成することができる。図４（Ｉ）に示すように、まず流路形成部材の壁３０９を形成する。その形成方法の例としてドライフィルムレジストによるパターニングが挙げられる。具体的にはフィルム基材上に感光性樹脂が塗布されたドライフィルムレジストを、シリコン基板３０３上に貼り合わせる。その後、露光・現像することによって流路形成部材の壁３０９をパターニングする。

次に図４（Ｊ）に示すように、上記流路形成部材の壁３０９上に感光性樹脂による蓋をし、流路形成部材の天板３１０を同様な方法で形成する。具体的には流路形成部材の壁３０９上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、露光・現像することによってパターニングすることで、液体吐出ヘッドが完成する。このとき、流路形成部材の天板の、エネルギー発生素子と対向する箇所に吐出口３１１を設ける。完成した液体吐出ヘッドを図４（Ｋ）に示す（ただし、図４（Ｋ）では、図４（Ａ）〜（Ｊ）とは液体吐出ヘッドの天地が反転している）。

本実施形態では、工程の終盤でシリコン基板３０３を貫通する穴３０８を形成することを特徴している（図４（Ｈ））。このため、工程の終盤までシリコン基板３０３の基板強度を維持できる長所がある。これにより、図４（Ｈ）の工程に至る各工程において、基板割れを容易に防止することが可能であり、さらにワークの反りが抑制されるためワークを正常に搬送することが容易である。

流路形成部材は、液体の吐出口を有し、吐出口に液体を供給するための液体流路３１２を基板（特にはエネルギー発生素子が備わる基板面）との間に形成する。インク等の液体が、基板の裏側から第２の穴３０８（共通液室）に供給され、第１の穴（個別供給口）３０４と液体流路３１２を経て、吐出口３１１から吐出される。

〔実施形態３〕
本発明を実施するための別の好適な形態として、実施形態３について説明する。図５に、本発明を適用できる液体吐出ヘッドの製法の工程を示す。本実施形態は、成膜すなわち工程（ｃ）より前に、シリコン基板３０３を貫通した貫通口（第１の穴３０４および第２の穴３０８により形成される）が設けられていることが特徴である。この貫通口は、基板を貫通し、基板のパターン状の膜を形成する領域と連通している。

まず、実施形態２（図４（Ａ））で上述したように、おもて面に回路（不図示）やエネルギー発生素子３０１、また適宜、層間絶縁膜３０２が形成されたシリコン基板３０３を用意する。そして、図５（Ａ）に示すように、それらが形成されていないシリコン基板３０３の裏面に、共通液室として機能する第２の穴３０８（この段階では有底穴）を形成する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、基板の回路やエネルギー発生素子３０１を持つおもて面から第１の穴３０４を形成する。第１の穴は第２の穴に達し、第１および第２の穴が互いに連通して、基板を貫通する貫通口を形成する。このようにして、成膜の前に基板に貫通口を形成する。穴を形成するための方法、特にはエッチングの方法は、実施形態２に準ずる。また、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示される工程は、実施形態２と同じであるが、基板表面には基板端部に連通した材料導入路２０５は形成されていなくてもよい。

次に、図５（Ｅ）に示したように成膜を行う。膜３０７は基板裏面と基板端面に成膜される。また前記貫通口を通じて成膜原料である材料ガスや材料液を基板裏面側から基板おもて面側に送り込むことができるため、貫通口内壁とシリコン基板３０３おもて面にも膜３０７が形成される。

本実施形態では、実施形態１や２と比較して、貫通口（穴３０４および３０８で形成される）が材料導入路としての機能を持つ。これにより、第２の穴３０８の内壁にも、したがって貫通口内壁全体に、成膜できるという長所がある。例えば、吐出すべき液体が流れる貫通口の接液部に、液耐性膜を連続して形成できるため、液体によるシリコン基板のダメージを一層抑制することができ、液体吐出ヘッドの信頼性を高めることが可能となる。このことは、特に、インクジェット記録ヘッドの製造へ適用した場合、インク流路などへのインク浸食を抑えられるため好ましい。

さらに、本実施形態では、材料導入路として機能する貫通口の長さがシリコン基板３０３の厚さ程度の厚さとなり、短くなるため、実施形態１、２と比較して膜パターン領域へ成膜材料が到達しやすくなる長所がある。成膜手段については実施形態１と同様の方法を用いることができる。特に、成膜対象となる第２の穴３０８や第１の穴３０４が高アスペクト比を有する場合などは、ＡＬＤ法が好適である。ＡＬＤ法により、成膜材料ガスをシリコン基板３０３おもて面の膜パターン形成領域へ到達させるには、例えば、７２５μｍ厚の８インチ基板を用いた場合、典型的には第２の穴３０８の幅を８μｍ以上に設計することが好適である。例えば穴３０８の開口が矩形の場合、対向する穴壁面の最短距離を８μｍ以上に設計すればよい。

その後、図５（Ｆ）に示すように保護部材３０６を除去した後、マスク材３０５を除去することで膜のパターニングが完了する（図５（Ｇ））。本実施形態では、シリコン基板おもて面のパターン状の膜３０７ａ、シリコン基板の端面および裏面の膜３０７ｂ、第１の穴３０４の内壁の膜３０７ｃに加えて、第２の穴３０８の内壁にも膜３０７ｄが形成される。

その後、実施形態２と同様な方法で、流路形成部材を形成する（図５（Ｈ）および（Ｉ））。図５（Ｋ）に示す液体吐出ヘッドが完成する。

〔実施形態４〕
本発明を実施するための別の形態として、実施形態４について説明する。図６に、本発明を適用できる液体吐出ヘッドの製法の工程を示す。本実施形態は、保護部材３０６に貫通口３２０が設けられていることが特徴である。

図６（Ａ）〜（Ｃ）の工程までは、実施形態２（図４（Ａ）〜（Ｃ））と同じである。

図６（Ｄ）でマスク材３０５の表面（基板と反対側の面）に保護部材３０６を張り合わせる。ここで保護部材３０６には貫通口３２０が形成されており、この貫通口は成膜材料を導入する材料導入路として機能する。貫通口３２０は、基板裏面および基板端面以外の、膜３０７を成膜したい領域（基板おもて面の膜パターンを形成する領域と、第１の穴３０４の内壁）に連通するように設けられる。

保護部材３０６の例としては、エッチングにより貫通口が形成されたシリコン基板が挙げられる。それ以外の例として、レーザーやサンドブラストにより貫通口が加工されたガラス基板、パンチング加工により貫通口が開口されたステンレス板、金型により貫通口が加工されたプラスチック基板が挙げられる。

保護部材をマスク材に張り合わせるために、例えば、これらの貫通口が開口された保護部材３０６の表面に接着剤を塗布する。接着剤の例としては、熱によって接着力が低下する熱可塑性樹脂や、紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化樹脂が挙げられる。保護部材３０６への接着剤塗布方法の例として、スピンコート、スリットコート、スプレーコートが挙げられる。

また、フィルム基材上に上記接着剤を塗布したものを保護部材（貫通口が形成されたシリコン基板等）にラミネートしてもよい。その場合、接着層が保護部材３０６上にラミネートされた後に、接着層に貫通口を形成することができる。この貫通口の形成方法の例として、保護部材３０６の貫通口側（接着層とは反対側）から接着層をエッチングやアッシングすることが挙げられる。

図６（Ｅ）に示すように、成膜する。このとき、保護部材３０６側から貫通口３２０越しに膜３０７を成膜する。成膜法については実施形態１と同様の方法を用いることができる。本実施形態では、貫通口３２０（材料導入路として機能する）を直接、成膜したい領域の直上に配置することが容易で、その開口形状も大きく設定することができる。なぜなら、保護部材に貫通口を設ける場合、目的のデバイス構造の設計寸法に制約されることが少ないため、貫通口を形成する自由度が高いためである。そのため実施形態１〜３と比較して、基板表面への膜の付きまわり性が良好になる長所がある。それにより広範囲な成膜方法や成膜条件を用いることが可能となることや、成膜時間を短縮できるなどの効果がある。保護部材３０６の開口形状や厚さは膜の付きまわりを考慮して設計できる。保護部材３０６の厚さに関しては、薄い方が貫通口３２０の長さを短くなり、膜の付きまわり性を向上する上で有利となる。保護部材３０６の厚さは、典型的には５〜１０００μｍが好適である。

図６（Ｆ）に示すように保護部材３０６を除去した後、図６（Ｇ）に示すようにマスク材３０５を除去することで、膜のパターニングが完了する。除去した保護部材３０６は、表面を洗浄することで再利用することも可能であり、その場合コストを低減することができる。

その後、実施形態２（図４（Ｈ）〜（Ｊ））と同様な方法で、裏面から第２の穴３０８を加工し（図６（Ｈ）、流路形成部材を形成して（図６（Ｉ）および（Ｊ））、図６（Ｋ）に示す液体吐出ヘッドが完成する。

なお、実施形態１〜４に示す構成は、各々単独で実施することに限定されるものではなく、複数の実施形態を適宜組み合わせて用いることができる。

実施形態２〜４で説明した液体吐出ヘッドの製造方法のいずれによっても、液体流路を形成する基板面のうちの、吐出エネルギー発生素子上の領域を除いた部分に、パターン状膜、例えばパターン状の液耐性膜、を形成することができる。

また実施形態２および４で説明した液体吐出ヘッドの製造方法によって、基板を貫通する貫通口の内壁のうちの一部、すなわち第１の穴３０４の内壁に膜、例えば液耐性膜、を形成することができる（第２の穴３０８の内壁には成膜されない）。また、基板端面および基板裏面にも同様の膜を形成することができる。

実施形態３で説明した液体吐出ヘッドの製造方法によって、基板を貫通する貫通口（第１および第２の穴３０４および３０８によって形成される）の内壁の全部に膜、特には液耐性膜、を形成することができる。また、基板端面および基板裏面にも同様の膜を形成することができる。

〔実施例１〕
実施例１として、実施形態３（図５）にて説明した製法を用いて、液体吐出ヘッドを製造した。フォトリソグラフィー法により、８インチのシリコン基板（厚さ：６２５μｍ）３０３上に次の部材を形成した。すなわち、アルミニウムの配線（不図示）、酸化シリコン薄膜の層間絶縁膜３０２、窒化タンタルのヒータ薄膜パターン（エネルギー発生素子３０１）、外部の制御部と導通させるコンタクトパッド（不図示）を形成した。

シリコン基板のおもて面に、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業製 ＴＺＮＲ（商品名））（以下、このレジストを「ＴＺＮＲレジスト」ということがある）を厚さ１０μｍになるようにスピン法で塗布しておもて面を保護した。その後、裏面側に同手法を用いてレジストを塗布した後、フォトリソグラフィー工程を施すことで、厚さ５μｍのレジストをパターニングした。

上記レジストパターンをマスクとし、シリコンドライエッチング装置を用いて、ボッシュプロセスにより、シリコン基板の裏面をエッチングし、４７５μｍの深さまで加工した所でエッチングを停止した。これにより第２の穴３０８が形成された。シリコンエッチングの完了後、剥離液によって基板上のレジストを除去した（図５（Ａ））。

その後、ポリエチレンテレフタレートを基材とした紫外線剥離型テープをラミネーターでシリコン基板裏面に張り合わせて、シリコン基板裏面側を保護した。

次に、上記と同じ手段（ポジ型フォトレジストのパターニングと、シリコンドライエッチング装置を用いたボッシュプロセス）を用いて、シリコン基板のおもて面から１５０μｍ程度の深さの第１の穴３０４をエッチングした。このようにして、シリコン基板にインクの供給口となる貫通口（第１および第２の穴で形成される）を形成した。この時、シリコン基板おもて面の開口形状は５０×５０μｍ^２の正方形であった。その後、裏面側の保護テープを剥離して、剥離液による洗浄と酸素プラズマアッシングを組み合わせることで、エッチングマスクと貫通口内部のエッチング堆積物を除去した（図５（Ｂ））。

次にマスク材３０５を上記シリコン基板おもて面に形成する。ポリエチレンテレフタレート基材上にスピン法で塗布されたＴＺＮＲレジストを、ラミネーターによってシリコン基板表面に張り合わせ、転写した。レジストの厚さは１５μｍであった。次いで、露光機によるパターン露光を行い、現像槽内で現像液に浸漬させることで、マスク材３０５のパターンを形成した（図５（Ｃ））。

マスク材３０５の上に、さらに厚さ２２８μｍの熱剥離テープ（三井化学東セロ株式会社製、商品名：イクロステープ）を保護部材３０６として、ラミネーターを用いてマスク材へ加圧しながら貼り合わせることでワークを形成した（図５（Ｄ））。

ＡＬＤ（原子層堆積）法成膜装置を用いて、上記ワークのうち外気と連通している領域に、インク耐性膜として金属酸化膜であるＴａ_２Ｏ_５（五酸化タンタル）を厚さ５０ｎｍ成膜した（図５（Ｅ））。

次に、ワークを加温可能なチャックの上に固定した。５０℃に加熱することで、熱剥離テープ（保護部材３０６）の接着力を低下させた状態で、剥がし用テープとして糊付きテープを基板外周部に貼り付け、保護部材３０６としてのテープをシリコン基板から機械的に引き剥がした（図５（Ｆ））。

シリコン基板上のマスク材、および、不要な金属酸化膜（マスク材に接している不要な膜、および、シリコン基板表面上へ再付着した膜）を流水式超音波洗浄ノズル（本多電子製 Ｗ−３５７−１ＭＰＤ（商品名））を用いて除去した。マスク材の除去液として、多価アルコールを主成分とするフォトレジスト剥離液（デュポン株式会社製 商品名：ＥＫＣ１１１２Ａ）を使用した。そしてこの除去液を４０℃に温調した後、超音波洗浄ノズル内で除去液に１ＭＨｚの超音波を重畳し、流量１．２ｌ／ｍｉｎ、出力１０Ｗの条件でシリコン基板表面へ吹き付けることによって、除去対象物を除去した（図５（Ｇ））。

厚さ２０μｍのネガ型のドライフィルムレジスト（東京応化工業製 ＴＭＭＦ（商品名））をテープラミネーターによって、シリコン基板おもて面に貼り合わせた。次いで露光装置によって露光し、現像することで流路形成部材の壁３０９をパターニングした。前記流路形成部材の壁は、シリコン基板表面上の前記Ｔａ_２Ｏ_５膜が除去されている領域に形成した。

さらに流路形成部材の壁の上に、前記ドライフィルムレジストをラミネートし露光・現像することで、吐出口３１１が設けられた流路形成部材の天板３１０を形成した。その後、オーブンによってベーク（２００℃、１時間）した（図５（Ｉ））。

以上のようにして、図５（Ｊ）に示した液体吐出ヘッドを作製した。

作製した液体吐出ヘッドの基板を電子顕微鏡で観察したところ、膜の再付着などは確認されなかった。

〔実施例２〕
実施例２として、実施形態４（図６）にて説明した製法を用いて、液体吐出ヘッドを製造した。フォトリソグラフィー法により、８インチのシリコン基板（厚さ：６２５μｍ）３０３上に次の部材を形成した。すなわち、アルミニウムの配線（不図示）、酸化シリコン薄膜の層間絶縁膜３０２、窒化タンタルのヒータ薄膜パターン（エネルギー発生素子３０１）、外部の制御部と導通させるコンタクトパッド（不図示）を形成した（図６（Ａ））。

第１の穴３０４を形成するために、基板おもて面にポジ型フォトレジスト（東京応化工業製 ＴＺＮＲ（商品名））をパターニングし、シリコン基板表面から１５０μｍ程度の深さまでエッチングした。エッチング後、同レジストを除去し、剥離液により洗浄することで、第１の穴内の堆積物を除去した（図６（Ｂ））。第１の穴の開口形状は５０×５０μｍ^２の正方形であった。

シリコン基板のおもて面にマスク材３０５を形成した。実施例１におけるマスク材形成と同様に、ポリエチレンテレフタレート基材上にスピン法で塗布されたＴＺＮＲレジストをシリコン基板表面に張り合わせ、転写した。そして実施例１と同様にパターン露光、現像を行い、マスク材３０５（厚さ１５μｍ）のパターンを形成した（図６（Ｃ））。

一方、保護部材を以下の方法で作製した。厚さ４００μｍのシリコン基板を準備し、ＴＺＮＲレジストをパターニングし、貫通口３２０をボッシュプロセスでエッチングした。また、ポリエチレンテレフタレート基材上に、熱可塑性型の接着剤（日化精工社製 商品名：スペースリキッドＴＲ２ ６０４１２）を塗布した。貫通口が開けられたシリコン基板に、ポリエチレンテレフタレート基材と接着剤層とをラミネーターで張り合わせた。その後、貫通口を有するシリコン基板をマスクとして、シリコン基板の接着剤層とは反対側の面から、貫通口越しに、接着剤層を酸素プラズマによりエッチングして、貫通口３２０を形成した。その後、ポリエチレンテレフタレート基材のみを除去した。

上記の方法により作製した保護部材３０６を、マスク材３０５が形成されたシリコン基板に、ウエハボンダー装置によって、１４０℃で加熱しながら接合させた（図６（Ｄ））。接合する前に、保護部材の貫通口３２０と、シリコン基板上のマスク材３０５がない部分とが連通するように、接合アライメント装置にて保護部材と基板とをアライメントして仮固定した。

その後、保護部材３０６の上面（基板とは反対側の面）から、ＡＬＤ法成膜装置を用いて、シリコン基板のうちの外気と連通している領域に、インク耐性膜として金属酸化膜であるＴａ_２Ｏ_５（五酸化タンタル）を５０ｎｍ成膜した（図６（Ｅ））。

その後、上記ワークを加温可能なチャックの上に固定し、１４０℃に加熱しながら、吸着治具によって保護部材を吸着して引き上げることにより、保護部材（貫通口付きシリコン基板）を引き剥がした（図６（Ｆ））。

その後、保護部材の接着剤と、マスク材であるＴＺＮＲレジストと、レジスト側壁に付着した不要なＴａ_２Ｏ_５膜とを、実施例１と同様に、溶剤と超音波洗浄ノズルを用いて除去した（図６（Ｇ））。

その後、シリコン基板おもて面を、厚さ２２８μｍの熱剥離テープ（三井化学東セロ株式会社製 商品名：イクロステープ）をラミネートすることによって保護した。シリコン基板裏面側にＴＺＮＲレジストによってマスクを形成し、ボッシュプロセスによってシリコン基板を４７５μｍの深さまで加工して第２の穴３０８を形成した。第２の穴は、基板おもて面側の第１の穴３０４と連通し、インク供給口となる貫通口が形成された。その後、熱剥離保護テープを除去した（図６（Ｈ））。

そして、実施例１と同様に、流路形成部材をシリコン基板表面に形成し（図６（Ｉ）および（Ｊ））、図６（Ｋ）に示した液体吐出ヘッドを作製した。

作製した液体吐出ヘッドの基板を電子顕微鏡で観察したところ、膜の再付着などは確認されなかった。

２０１ 基板
２０２ マスク材
２０３ 保護部材
２０４ 膜
２０４ａ パターン状の膜
２０５ 材料導入路
３０１ エネルギー発生素子
３０２ 層間絶縁膜
３０３ シリコン基板
３０４ 第１の穴
３０５ マスク材
３０６ 保護部材
３０７ 膜
３０７ａ パターン状の膜
３０８ 第２の穴
３０９ 流路形成部材の壁
３１０ 流路形成部材の天板
３１１ 吐出口
３１２ 液体流路
３２０ 保護部材の貫通口

Claims (10)

1. 基板上にパターン状膜を形成する方法であって、
   ａ）マスク材を前記基板上にパターニングすることにより、前記パターン状膜を形成する基板面の、パターン状膜を形成する領域以外の領域を、前記マスク材で被覆する工程と、
   ｂ）前記パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように、前記マスク材の基板とは反対側の面の少なくとも一部を保護部材で被覆して、工程ｃ）の膜形成に供する対象物であるワークを形成する工程と、
   ｃ）前記ワークの外気と連通している面のうちの、少なくとも前記パターン状膜を形成する領域に膜を形成する工程と、
   ｄ）前記保護部材を前記マスク材から剥がす工程と、
   ｅ）前記マスク材と、前記膜の前記マスク材に接している部分を除去する工程と、
   をこの順に含むことを特徴とする、パターン状膜の形成方法。
2. 前記工程ｃ）において、原子層堆積法によって膜を形成する、請求項１に記載のパターン状膜の形成方法。
3. 前記工程ｃ）において、化学的気相成長法、スパッタリング法、蒸着法およびメッキ法から選択された一つもしくは複数の方法によって膜を形成する、請求項１に記載のパターン状膜の形成方法。
4. 前記工程ｃ）より前に、前記基板の前記パターン状の膜を形成する領域と連通した貫通口を、前記基板に形成する、請求項１から３の何れか一項に記載のパターン状膜の形成方法。
5. 前記工程ｃ）より前に、前記基板の前記パターン状の膜を形成する領域と連通した貫通口を、前記保護部材に形成する、請求項１から３の何れか一項に記載のパターン状膜の形成方法。
6. 前記マスク材がフォトレジストである、請求項１から５の何れか一項に記載のパターン状膜の形成方法。
7. 前記保護部材は、ガラス、シリコン、ステンレス鋼および樹脂から選択された基材を含む、請求項１から６の何れか一項に記載のパターン状膜の形成方法。
8. 工程ｅ）において、高圧ジェット洗浄、超音波振動洗浄、スチーム洗浄、超臨界二酸化炭素洗浄、ドライアイス洗浄および二流体洗浄から選ばれた一つもしくは複数の洗浄を行う、請求項１から７の何れか一項に記載のパターン状膜の形成方法。
9. 一方の面にエネルギー発生素子を備える基板と、前記基板のエネルギー発生素子が備わる面との間に液体流路を形成する流路形成部材と、を含み、前記基板は貫通口を有し、前記流路形成部材は液体を吐出する吐出口を有する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   次の工程ａ）からｅ）をこの順に行うことによって、前記液体流路を形成する基板面の少なくとも一部に、パターン状膜を形成する工程
   ａ）マスク材を前記基板上にパターニングすることにより、前記パターン状膜を形成する基板面の、パターン状膜を形成する領域以外の領域を、前記マスク材で被覆する工程と、
   ｂ）前記パターン状膜を形成する領域が外気と連通するように、前記マスク材の基板とは反対側の面の少なくとも一部を保護部材で被覆して、工程ｃ）の膜形成に供する対象物であるワークを形成する工程と、
   ｃ）前記ワークの外気と連通している面のうちの、少なくとも前記パターン状膜を形成する領域に膜を形成する工程と、
   ｄ）前記保護部材を前記マスク材から剥がす工程と、
   ｅ）前記マスク材と、前記膜の前記マスク材に接している部分を除去する工程、
   を含むことを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記工程ｃ）において、前記貫通口の内壁の少なくとも一部に、前記膜を形成する、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。