インクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの製造方法
【課題】 ＢＴＪのヒータボードプロセス（単層配線対応）で、ヒータ保護膜として最適な膜厚と、異方性エッチングストップ層として必要な膜厚を実現するための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・プロセスを提案する。
【解決手段】 ｐ−ＳｉＮｘをヒータ保護膜として必要な膜厚まで成膜し、その後にヒータ上部にＴａの耐キャビテェーション層を形成後、ｐ−ＳｉＮｘを再度メンブレンとして必要な膜厚まで成膜する。
次に、２層目のｐ−ＳｉＮｘをＴａをエッチングストップ層として削りこみ、ヒータ保護膜それぞれに必要な膜厚を実現する。
【解決手段】 ｐ−ＳｉＮｘをヒータ保護膜として必要な膜厚まで成膜し、その後にヒータ上部にＴａの耐キャビテェーション層を形成後、ｐ−ＳｉＮｘを再度メンブレンとして必要な膜厚まで成膜する。
次に、２層目のｐ−ＳｉＮｘをＴａをエッチングストップ層として削りこみ、ヒータ保護膜それぞれに必要な膜厚を実現する。
【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】
インクジェット記録ヘッドに関しては、特開昭５４−５１８３７号公報に記載されているインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを液体に印加し、この熱エネルギーを受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が吐出され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００３】
この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護するヒータ保護層及び、キャビテーションから保護する耐キャビテーション層と蓄熱するための蓄熱層（下部層）を具備している。
【０００４】
また、特開平９−１１４７９号公報にインク供給口を異方性エッチングで形成する方法が提案されている。さらに、インク供給口を異方性エッチングで精度良く形成する方法が特開平１０−１８１０３２号公報に提案されている。
【０００５】
プロセスを簡単に記すと、
１）シリコン基板を熱酸化により基板表面に二酸化シリコン膜を形成する、
２）次に、二酸化シリコン膜上に発熱抵抗体を形成し、
３）所定の場所の二酸化シリコン膜を除去し、
４）二酸化シリコンを除去した部分にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を成膜、形成し犠牲層とした、
５）更に、発熱抵抗体と埋め込み犠牲層上に窒化シリコン膜からなるパッシベーション層を形成、
６）この後、後工程により流路形成層、ノズル形成層を形成し、
７）裏面よりＴＭＡＨにてシリコンの異方性エッチングを行い、
８）二酸化シリコン膜を除去し、更に、ＴＭＡＨにて犠牲層を除去し、
９）インク供給口のパッシベーション膜をＲＩＥにて除去してインクジェット記録ヘッドを作成している。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平９−１１４７９号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
従来、特開平１０−１８１０３２号公報でインクジェット記録ヘッドを形成する方法において、ＴＭＡＨにて犠牲層をエッチングして除去し窒化シリコン膜からなるパッシベイション層の一部からなるメンブレンを形成している。パッシベイション層とメンブレンは、同一工程で成膜・形成されている為、膜厚は同じ厚さである。
【０００７】
ところが、発熱抵抗体上に形成される保護膜の膜厚は、インク吐出効率の関係より膜厚は信頼性を確保できる膜厚があればよく、必要以上厚くならない方が望ましい。信頼性を確保する為ならば、少なくとも２５０ｎｍ以上あれば良い。
【０００８】
一方、異方性エッチングによりインク供給口を形成する工程で、メンブレンとなるパッシベイション層の膜厚は、工程内でのメンブレン割れ不良を低減するためには、５００ｎｍ以上の膜厚が必要であり、望ましくは１０００ｎｍ以上の膜厚を確保する必要がある。
【０００９】
インク吐出効率を向上させる事を優先すると、メンブレン（パッシベイション層）の膜厚は薄くなり、異方性エッチング時にメンブレンが割れて、歩留まりが良くなくなるという問題があり、一方、異方性エッチング時のメンブレンが割れを防止するために、パッシベイション層の膜厚を厚くすることにより、発熱抵抗体での消費電力に比しインクの吐出効率が劣化するとともに、駆動の高速化の障害となる問題があった。
【００１０】
なお、図９は、従来例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である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために、本発明では、インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、さらに耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板において、ヒータ保護膜とエッチングストップ層が同一材料であり、ヒータ保護膜の膜厚がエッチングストップ層の膜厚より薄くすることを特徴とする事によって、ヒータ保護膜として最適な膜厚と、エッチングストップ層としての最適な膜厚をおのおの設定できる為、
エッチングストップ層の膜厚が薄く異方性エッチング時にメンブレンが割れて、歩留まりが良くなくなるという問題と、発熱抵抗体上に形成される保護膜の膜厚が厚くなり、インク吐出効率が良くなくなるという問題が解決できる。
【００１２】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、ヒータ上に形成された耐キャビテーション膜であるＴａの上層部に成膜された第二のエッチングストップ層をドライエッチングにより除去する工程で、耐キャビテーション膜をドライエッチングストップ層とすることにより、選択的に第二のエッチングストップ層が除去できる。
【００１３】
この工程により、ヒータ保護膜として最適な膜厚と、エッチングストップ層としての最適な膜厚をおのおの設定が可能となる。
『実験』
［実験１］
エッチングストップ層としてのプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）の成膜条件依存性と応力、耐アルカリ性、耐ＢＨＦ性の関係
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）の成膜条件依存性と応力、耐アルカリ性、耐ＢＨＦ性の関係について調べた。
【００１４】
膜応力の測定は、５インチΦ、厚さ６２５μｍの基板面方位（１００）のシリコンウエハに、膜厚５０００Åで組成をそれぞれ変化させ、ＺＹＧＯの干渉変位計を用いて膜変形を測り、応力を算出した。
【００１５】
また、耐アルカリ性は、シリコンウエハに、膜厚５０００Åで組成をそれぞれ変化させた膜を形成し、２０％のＴＭＡＨ水溶液（エッチャント温度は８３℃）に浸漬し、エッチングレートを測定した。
【００１６】
基板方位１００のＳｉのエッチングレートは３０から５０μｍ／ｈｒであった。
【００１７】
また、耐ＢＨＦ性は、上記耐アルカリ性検討試料と同様な試料を作成し、ＢＨＦに浸漬しエッチングレートを測定した。ＢＨＦは、ダイキン工業製 ＢＨＦ６３Ｕを用いた。ＨＦ：６ｍａｓｓ％、ＮＨ4Ｆ３０．１ｍａｓｓ％、残りＨ2Ｏである。
【００１８】
本実験で使用したＢＨＦでの熱酸化ＳｉＯ2膜のエッチングレートは９００から１０００Å／ｍｉｎであった。
【００１９】
尚、プロセス上、ＴＭＡＨのエッチングレートは５００Å/ｈｒ以下、ＢＨＦのエッチングレートは２００Å/min以下が必要である。
【００２０】
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜は、原料ガスとして、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2を用い、ＳｉＨ4は２００sccm、Ｎ2は２０００sccm、基板温度は３００℃、圧力は１５００mTorr、固定とし、ＮＨ3ガス流量とＲＦパワーをパラメータとしてｐ-ＳｉＮｘの膜応力を変化させた。
【００２１】
（表１-1はＲＦパワー１５００Ｗにおける、ＮＨ3ガス流量と応力、エッチングレートの関係を示したものである。）
（表１-２、表１-３、表１-４は、ＲＦパワー１０００Ｗ、７５０Ｗ，５００Ｗにおける、ＮＨ3ガス流量と応力、エッチングレートの関係を示したものである。）
１）ＲＦパワー１５００Ｗで堆積させたｐ―ＳｉＮｘ膜の膜応力はＮＨ3流量が増加するに従って、圧縮から引っ張りに変化するが、ＴＭＡＨ、ＢＨＦのエッチングレートも急増する。ＴＭＡＨのエッチングレートが５００Å/ｈｒ以下、且つＢＨＦエッチングレートが２００Å/ｍｉｎ以下であるｐ−ＳｉＮｘの膜応力は圧縮の−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2以上である。
【００２２】
２）表１−２、表１−３、表１−４にＲＦパワーを変えて、同様な実験を行った結果を示す。
【００２３】
低ＲＦパワー、低ＮＨ3流量領域で膜応力、ＴＭＡＨ、ＢＨＦエッチングレートの要求スペックを満足するプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜を得る事ができた。（表１−２のＮｏ２、表１−３のＮｏ１、２、表１−４のＮｏ１）
従って、プラズマＣＶＤの成膜パラメータを制御することにより低膜応力で、ＴＭＡＨ、ＢＨＦエッチングレートの要求スペックを満足する窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）が得られることが分かった。
【００２４】
表１―１ （ＲＦパワー １５００Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1500ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ −９×１０9 ９５ ８０
２ １００ −８×１０9 １１０ １６０
３ ３００ −５×１０9 １４０ ５３０
４ ５００ −２×１０9 １５０ ６５０
５ ７００ −２×１０9 ２２０ １０００
６ １０００ −０.５×１０9 ３００ １５００
７ １２００ ＋２×１０9 ６５０ ３０００
８ １５００ ＋５×１０9 １０００ ５０００
表１―２ （ＲＦパワー １０００Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1000ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ −５×１０9 １２０ ８０
２ ５０ −３×１０9 １２０ １００
３ １００ −２×１０9 １３０ １９０
４ ３００ ＋３×１０9 １９０ １４００
５ ５００ ＋４×１０9 ２３０ ３１００
表１―３ （ＲＦパワー ７５０Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_500ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ −１×１０9 １２５ １０５
２ ５０ ＋３×１０9 １３０ １９０
３ １００ ＋４×１０9 ２５０ ２２０
４ ３００ ＋７×１０9 ７２０ ５２００
表１―４ （ＲＦパワー ５００Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_500ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ ＋１×１０9 １５０ １００
２ ５０ ＋３×１０9 ２００ ３００
３ １００ ＋５×１０9 ４５０ ９２０
４ ３００ ＋７×１０9 ７２０ ７２００
［実験２］
エッチングストップ層の破れが発生しない膜応力範囲
図１−ｂは、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程の途中の部分の素子断面略図である。図１−ｃは、さらにＳｉ基板に異方性エッチで基板下部から穴加工を施したものである。エッチングは犠牲層１０３までを除去する。異方性エッチのエッチャントはエッチングストップ層１０６で阻止され、上部の樹脂でできたノズル部や流路形成材はエッチャントから保護されている。このエッチングストップ層に要求されるのは、耐エッチャント性とメンブレンとしての強度である。そこで、エッチングストップ層としてｐ−ＳｉＮｘを６０００Å積層してサンプルを作製し、Ｓｉ基板の異方性エッチング後に、上部の樹脂層などがエッチャントの浸入によってダメージを受けていないかどうか、顕微鏡によって観察した。
【００２５】
その結果を表２に示す。膜応力が、-３×１０-9dyne/cm2以上の圧縮応力、３×１０-9dyne/cm2以上の引っ張り応力時、エッチングストップ層に破れが生じる場合があることが判った。
【００２６】
即ち、膜応力が-３×１０-9dyne/cm2から３×１０-9dyne/cm2の範囲内でエッチングストップ層の割れが発生しないことが分かった。
表２
Ｎｏ 積層膜の膜応力 破れの発生状況
１ -５ ×１０9dyne/cm2 １００％ 破れ発生
２ -４ ×１０9dyne/cm2 ５０％ 破れ発生
３ -３ ×１０9dyne/cm2 ０％ 破れ発生
４ -０.５×１０9dyne/cm2 ０％ 破れ発生
５ ＋３ ×１０9dyne/cm2 ０％ 破れ発生
６ ＋４ ×１０9dyne/cm2 ３０％ 破れ発生
７ ＋５ ×１０９dyne/cm2 １００％ 破れ発生
［実験３］
上記の実験２の破れの発生していない＃３〜５のｐ−ＳｉＮｘ膜を使って、膜厚を１０００Åから２μｍまで変化させて、実験２と同様の評価を行った。その結果、膜厚が２０００Åで一部割れが発生し、５０００Å以上でエッチング層の膜破れが発生しないことが判った。
表３
膜厚 割れの発生状況
１０００Å １００％
２０００Å ２０％
３０００Å １０％
５０００Å ０％
６０００Å ０％
８０００Å ０％
１００００Å ０％
２００００Å ０％
３００００Å ０％
［実験４］
積層窒化シリコン膜の応力
第１層目の窒化シリコン膜として実験１の表１−２のNo３（NH3 100sccm、RFパワー1000W、膜応力−２×109dyne／cm2）膜を用い、２層目の窒化シリコン膜として膜応力＋３×109dyne／cm2の窒化シリコンを積層し、積層膜としての膜応力を測定した。
Ｎｏ １層目膜応力/膜厚 ２層目膜応力/膜厚 積層膜の応力/膜厚
１ -2Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、3000Å +0.6Ｅ9dyne/cm2、6000Å
２ -2Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、5000Å +1Ｅ9dyne/cm2、8000Å
３ -2Ｅ9dyne/cm2、2000Å +3Ｅ9dyne/cm2、4000Å +1.5Ｅ9dyne/cm2、6000Å
第１層目の窒化シリコン膜として実験１の表１−２のNo１（NH3 0sccm、RFパワー1000W、膜応力−５×109dyne／cm2）膜を用い、２層目の窒化シリコン膜として膜応力＋３×109dyne／cm2、＋５×109dyne／cm2の窒化シリコンを積層し、積層膜としての膜応力を測定した。
【００２７】
積層構成の場合、第一の窒化シリコン膜の応力が大きくても、第二の窒化シリコン膜で応力制御を行い、積層膜として膜応力を圧縮の−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張りの＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2に制御している。
Ｎｏ １層目膜応力/膜厚 ２層目膜応力/膜厚 積層膜の応力/膜厚
１ -5Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、7000Å +0.6Ｅ9dyne/cm2、10000Å
２ -5Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、9000Å +1Ｅ9dyne/cm2、 12000Å
３ -5Ｅ9dyne/cm2、3000Å +5Ｅ9dyne/cm2、5000Å +1.25Ｅ9dyne/cm2、8000Å
従って、積層膜として膜応力制御が可能であることが分かった。
[実験５]
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の膜応力、耐ＢＨＦ性の基板温度依存性について調べた。
【００２８】
プラズマ窒化シリコン堆積条件１）
原料ガスとして、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2を用い、各流量はＳｉＨ4/２００sccm、ＮＨ3/５００sccm、Ｎ2/２０００sccm、圧力 １５００mTorr、ＲＦパワー １５００Ｗとし、基板温度を２００℃から５００℃まで変えてｐ-ＳｉＮｘを堆積させて、膜応力、ＢＨＦエッチングレートを測定した。
表５―１ 基板温度と膜応力、ＢＨＦエッチングレート１
ＳｉＨ4（200sccm）、ＮＨ3（500sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1500ｗ
Ｎｏ 基板温度 膜応力 ＢＨＦエッチングレート
℃ dyne/cm2 Å/min
１ ２００ −１×１０9 ８０００
２ ３００ −２×１０9 ６５０
３ ４００ −３×１０9 ２５０
４ ５００ −４×１０9 １００
プラズマ窒化シリコン堆積条件２）
原料ガスとして、ＳｉＨ4/Ｎ2を用い、各流量はＳｉＨ4/２００sccm、Ｎ2/２０００sccm、圧力１５００mTorr、ＲＦパワー１０００Ｗとし、基板温度を２００℃から５００℃まで変えてｐ-ＳｉＮｘを堆積させて、膜応力、ＢＨＦエッチングレートを測定した。
表５―２ 基板温度と膜応力、ＢＨＦエッチングレート１
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1000ｗ
Ｎｏ 基板温度 膜応力 ＢＨＦエッチングレート
℃ dyne/cm2 Å/min
１ ２００ −３×１０9 １９０
２ ３００ −５×１０9 ８０
３ ４００ −６×１０9 ６０
４ ５００ −７×１０9 ５０
以上のように、プラズマ窒化シリコンの堆積条件を、変える事により基板温度が２００℃から５００℃において、膜応力、耐ＢＨＦ性が要求スペックを満足するｐ-ＳｉＮｘを得る事が出来た。
【００２９】
特に、低ＮＨ3流量領域（０sccmを含む）で基板温度を低下させても、ＢＨＦのエッチングレートを早めることなく膜応力の制御が可能となった。
[実験６]
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜を、ヒータ保護膜として用いた場合の膜厚とヒータに印加する投入エネルギーとインク吐出の効率について検討を行った。
【００３０】
表６にヒータ保護膜の膜厚と吐出開始エネルギーの関係を示す。
【００３１】
ヒータ保護膜の膜厚と吐出の成否の関連は明らかであり、p−SiNx膜厚が５０００Å以上ではインク吐出が不安定であったり、また、ヒータへの投入エネルギーが大きく、この状態でヒータへの通電するとヒータが断線が発生する。
【００３２】
従って、ヒータ保護膜としての膜厚は、４０００Å以下である必要がある。
表６ ヒータ保護膜の膜厚と吐出開始エネルギーの関係
Ｎｏ p−SiNx膜厚 インク吐出
１ １０００ OK
２ ２０００ OK
３ ３０００ OK
４ ４０００ OK
５ ５０００ NG
６ ７０００ NG
７ １００００ NG
[実験７]
プラズマ窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）と耐キャビテーション膜であるＴａのＳＦ6、Ｏ2ガスを用いたＲＩＥでのエッチングレートの検討を行った。
【００３３】
表７にＯ2添加濃度とｐ-ＳｉＮｘとＴａのそれぞれのエッチングレートを示した。
【００３４】
Ｔａのエッチングレートは、Ｏ2を添加することにより急激に減少し、ｐ-ＳｉＮｘのエッチングレートの比、即ち選択比は格段に向上する。１０％以上添加することにより選択比は２０以上となり、Ｔａをエッチングストップ層としてｐ-ＳｉＮｘのエッチングが可能となる。
表７
Ｎｏ Ｏ2添加濃度 ｐ-ＳｉＮｘ Ｔａ 選択比
１ ０％ １２００Å １１００Å １．１
２ ５％ １１００Å ２００Å ５．５
３ １０％ １０００Å ５０Å ２０
４ ２０％ ９００Å １０Å ９０
５ ３０％ ８００Å １０Å ８０
６ ５０％ ６００Å １０Å ６０
【発明の効果】
【００３５】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、以上説明した構成をとることにより、以下の効果をもたらす。
１）高信頼性、高歩留まりが達成された。
２）ヒータ保護膜の薄膜化が可能となる為、インク吐出に関する電力利用効率が向上することにより、電力消費が低減化され、インクジェット記録ヘッドの寿命が延長される。
３）方性エッチング時のストップ層がヒータ保護膜の膜厚に関係なく充分厚く形成できるため、異方性エッチング時の歩留まりが向上し、高歩留まりのインクジェット記録ヘッドの製造が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００３７】
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。
【００３８】
図１−ａ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ベース基板の模式図である。基板としては基板面方位が（１００）または（１１０）のシリコンウエハが用いられる。基板の中心部にインクを裏面から供給するための貫通穴１１５があけられている。
【００３９】
図１−ｂは本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法で、ベース基板上にインク加熱用のヒーター１０４と配線電極１０３を形成し、エッチングストップ層（１１０）としてプラズマＣＶＤにより窒化シリコン（ｐ−ＳｉＮ）を堆積させたものの断面の模式図である。図１−ｃはさらに、ベース基板上に樹脂等でインクジェット記録ノズルを形成し、Ｓｉ基板にノズルと逆側から異方性エッチングでエッチングストップ層までインク流路１１５を形成したものの断面図である。
【００４０】
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２〜図５を使って説明する。
【００４１】
厚さ６２５μｍで５インチΦの基板面方位（１１０）または（１００）のシリコン（Ｓｉ）基板１０１（この断面図では基板方位（１００）基板を使って説明する）に、絶縁膜として熱酸化により熱酸化膜（ＳｉＯ2）１０２を２００００Å形成し（図２−ａ）、フォトリソ技術を使って供給口開口部（エッチングストップ層を形成する部分）の熱酸化膜を除去した。（図２−ｂ）
尚、本実施例では、５インチΦのシリコン基板を使って説明するが、ウエハ形状や大きさが限定されるもので無く、角型、長方形形状のシリコン基板でも良く大きさも限定されない。
【００４２】
前記絶縁膜は、熱酸化膜（ＳｉＯ2）の他に窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いても良い。また、製法は、熱酸化法に限定されるもので無く、ＬＰＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ法などでも良い。
【００４３】
スパッタ-でＡｌＣｕ膜を２０００Å堆積し、ファトリソ技術によって図２−ｃのようにパターニングして犠牲層１０３を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長辺方向は１５ｍｍとした。
【００４４】
この犠牲層は、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シリコン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。
【００４５】
本実施例では、犠牲層として、ＡｌＣｕを用いて説明したが、ＡｌとＣｕとＳｉの合金、プラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、陽極酸化による多孔質シリコン、多孔質シリコンを酸化した二酸化シリコン等を用いても良い。
【００４６】
次にスパッタ−により、ＴａＳｉＮを５００Å、ＡｌＣｕを２５００Å連続成膜し、次にパターニングを行い、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０４と電極１０５を形成した（図２−ｄ）。
【００４７】
ヒーター材料としては、ＴａＳｉＮ以外にＴａ、ＴａＮ、ＨｆＢ2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てもよい。さらに電力供給用の電極１０５としてＡｌＣｕ以外にＭｏ、Ｎｉ等の金属膜を同様にして形成しても良い。
【００４８】
また、ヒータ及び電極とシリコンウエハの間には、熱酸化膜１０２が２００００Åあり蓄熱層としての機能をはたしいている。
【００４９】
次に、ヒーターの耐久性の向上を目的として、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜を３０００Å堆積し、ヒータ保護膜１０６を形成した（図３−ａ）。この窒化シリコン膜はヒータ保護膜だけでなくインク供給口形成時の一層目のエッチングストップ層１０６Ａとしての機能も果たす。
【００５０】
犠牲層を覆うように形成される窒化シリコン膜は、後述するようにシリコン基板をＴＭＡＨ等により異方性エッチングを行う場合のストップ層として機能する為、エッチングストップ層と記述する。
【００５１】
ヒータ保護層の膜厚は、１５００Åから４０００Åであり、より好ましくは２５００Åから３５００Åである。
【００５２】
また、ヒータ保護層および第一のエッチングストップ層としてのプラズマＣＶＤ窒化シリコン膜の膜応力は、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、より好ましくは、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、最適には、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から圧縮応力−１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。
【００５３】
また、膜応力が上記の範囲内でしかも、ＴＭＡＨ（２２％、８３℃）のエッチングレートが５００Å/ｈｒ以下で、ＢＨＦのエッチングレートが２００Å/ｍｉｎ以下である窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤにより成膜した。
【００５４】
本実施例での、プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の成膜条件を、記述する。
【００５５】
原料ガスとしてＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2を用い、流量はそれぞれ２００、１００、２０００sccm、放電圧力１．５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１０００Ｗ、堆積温度は３００℃で行った。
【００５６】
窒化シリコンの膜応力は、圧縮の−２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2、ＴＭＡＨ（２２％、８３℃）のエッチングレートが１３０Å/ｈｒで、ＢＨＦのエッチングレートが１９０Å/ｍｉｎであった。
【００５７】
本実施例では、プラズマＣＶＤによる窒化シリコンの成膜条件の一例を示したが、膜応力とＴＭＡＨ（２２％、８３℃）のエッチングレート、ＢＨＦのエッチングレートが該記述の条件を満たすものであれば良い。尚、エッチングストップ層の他の具体的な成膜条件の例を、前記した実験の項目で記述した。
【００５８】
更に、堆積温度は好ましくは２５０〜４５０℃、最適には３００〜３５０℃である。また、プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の原料ガスは、本実施例で説明したＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2の組み合わせに限定されるもので無く、ＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2、Ｈ2の組み合わせ（ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2/Ｈ2、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｈ2、ＳｉＨ4/Ｎ2、ＳｉＨ4/Ｈ2/Ｎ2、ＳｉＨ4/ＮＨ3）を用いてもかまわない。
【００５９】
次に、Ｔａをスパッタリングにより成膜し、耐キャビテーション膜１０７を形成した。続いて、フォトリソグラフィ技術により図３−ｂに示すようにヒーター部とその近傍に残すようにパターニングした。
【００６０】
次に、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜１０８を１００００Å堆積し、２層目のエッチングストップ層を形成した。（図３−ｃ）
２層目のエッチングストップ層の膜厚は、２０００Åから３００００Åであり、より好ましくは５０００Åから１７０００Åである。
【００６１】
エッチングストップ層の膜厚は、第一のエッチングストップ層と第二のエッチングストップ層との積層膜厚となり、１３０００Åとなる。
【００６２】
２層目のエッチングストップ層の膜応力は、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、より好ましくは、圧縮応力−２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、最適には、圧縮応力−１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。
【００６３】
エッチングストップ層の膜応力は、２層の合計値として、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。従って、１層めのエッチングストップが強い圧縮膜である場合には、２層めのエッチングストップ層を引っ張り応力膜として２層の膜応力の合計値が上記の範囲内であればよい。
【００６４】
続いて、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術によりヒータ部上の２層目のエッチングストップ層を除去するようにパターニングを行い、２層目のエッチングストップ層をエッチングにより除去１０９する。（図３−ｄ）
例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用い、エッチングガスとしてはＳＦ６ ２００ ｓｃｃｍ、Ｏ2 ４０ｓｃｃｍを導入し、ガス圧力 ３０ｍＴｏｒｒ ＲＦ電力 ８００Ｗでエッチングを行うとＴａ（タンタル）のエッチングレートにたいするｐ−ＳｉＮｘのエッチングレートの比、いわゆる選択比を９０にすることができ、耐キャビテーション層１０７のＴａをＲＩＥ時のＲＩＥ・エッチングストップ層として、２層目のｐ−ＳｉＮｘを除去することができる。
【００６５】
尚、本実施例では、エッチングガスとしてＳＦ6／Ｏ2を用いたが、ＣＨＦ3／Ｏ2ガスを用いてもかまわない。
【００６６】
次にフォトリソ技術を使ってシリコン基板裏面の熱酸化膜１０２を除去し、ウエハ面を露出させ、裏面のインク供給部分１１０を形成し、ヒーターボードが完成した。（図４−ａ）
次に、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、インク流路型材１１１を形成した。更に、図４−ｂに示すように感光性樹脂層１１２を１０μｍ塗布しパタ−ニングして、インク吐出口１１３を形成した。
【００６７】
尚、感光性樹脂は
１）エポキシ樹脂（ｏクレゾール型エポキシ樹脂
油化シェル社エピコート１８０Ｈ６５） １００部
２）光カチオン重合開始剤（４４‘ジｔブチルフェニールヨードニウム
ヘキサフルオロアンチモーネート） １部
３）シランカップリング剤 日本ユニカーＡ１８７ １０部
である。
【００６８】
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１１４を形成した。（図４−ｂ）
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。
【００６９】
本実施例では、異方性エッチング液としてＴＭＡＨを使用したが、水酸化カリウム水溶液、ＥＤＰ、ヒドラジン等のエッチング液を用いても良い。
【００７０】
エッチングは図４−ｃのように進み、第一のエッチングストップ層１０６Ａ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１１１やノズル部１１２へのエッチング液の浸入は見られなかった。
【００７１】
シリコン基板裏面の熱酸化膜のバリをＢＨＦにてエッチング除去し（図５−ａ）、次に、エッチングストップ層１０６Ａ，１０８であるｐ−ＳｉＮをＲＩＥによって除去した。エッチング条件は、ＳＦ6/Ｏ2 ２００/４０sccm ＲＦ８００Ｗ、圧力２０ｍＴｏｒｒであった。次に、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１１４を除去した。
【００７２】
更に、乳酸メチル中で超音波を掛け樹脂１１１を除去して、インク流路１１５を形成し、インクジェット記録ヘッドができた。（図５−ｂ）
本実施例の場合、異方性エッチングのストップ層を割れが発生しない様に充分厚く、また、ヒータ保護膜を必要以上厚くする必要がないため、高歩留まりのインクジェット記録ヘッドが製造が可能となった。また、ヒータへの投入電力が必要以上でなくなるためヒータの寿命が延び、信頼性が向上した。
【００７３】
更に、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、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。
【実施例２】
【００７４】
以下に、本発明の他の実施例を説明する。
【００７５】
厚さ６２５μｍで５インチΦの基板方位（１１０）面のＳｉウエハ２０１の上を熱酸化して、ＳｉＯ2層１０２を１４０００Å形成した。次に、ＳｉＯ2をパターニングして供給口開口部を形成した。スパッターでＡｌＣｕ合金膜を２０００Å堆積した。フォトリソ技術によって図７−ａのようにパターニングして犠牲層１０３を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長辺方向は１５ｍｍとした。
【００７６】
犠牲層の平面形状は、シリコンウエハの面方位（１００）基板を用いるときは、パターンは図６−ａのように長方形に配置する。また、基板面方位（１１０）基板を用いるときは、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、図６−ｂのように狭角が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。
【００７７】
次にスパッタ−により、ＴａＳｉＮを５００Å、ＡｌＣｕを２０００Å連続成膜し、次にパターニングを行い、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０４と電極１０５を形成した。
【００７８】
次に、ヒーターの耐久性の向上を目的として、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜を２５００Å堆積し、ヒータ保護膜１０６と第一のエッチングストップ層１０６Ａを形成した（図７−ｂ）。この窒化シリコン膜はヒータ保護膜だけでなくインク供給口形成時の一層目のエッチングストップ層１０６Ａとしての機能も果たす。
【００７９】
本実施例でヒータ保護膜１０６および第一のエッチングストップ層１０６Ａとして形成したプラズマＣＶＤ窒化シリコンは、膜応力が−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2でＴＭＡＨのエッチングレートが１２０Å／ｈｒ、ＢＨＦのエッチングレートが８０Å／ｍｉｎである膜を用いた。
【００８０】
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の成膜条件は、原料ガスとしてＳｉＨ4、Ｎ2を用い、流量はそれぞれ２００、２０００sccm、放電圧力 １．５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１０００Ｗ、堆積温度は３００℃で行った。
【００８１】
ヒータ保護膜および第一のエッチングストップ層としての膜応力は、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、より好ましくは、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、最適には、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から−１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。
【００８２】
次に、Ｔａをスパッタリングにより成膜し、耐キャビテーション膜１０７を形成した。続いて、フォトリソグラフィ技術によりヒーター部１０４とその近傍に残すようにパターニングした。
【００８３】
次に、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜 を１７５００Å堆積し、２層目のエッチングストップ層１０８を形成した。（図７−ｃ）
本実施例で形成したプラズマ窒化シリコン膜は、引っ張り応力膜を用いた。膜応力は＋３×１０9ｙｎｅ／ｃｍ2である膜を用いた。
【００８４】
第一のエッチングストップ層と第二のエッチングストップ層の積層膜としての膜応力は引っ張り応力で＋２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であった。
【００８５】
エッチングストップ層の膜応力は、２層の合計値として、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であればよい。従って、１層目のエッチングストップが強い圧縮膜である場合には、２層目のエッチングストップ層を引っ張り応力膜として２層の膜応力の合計値が上記の範囲内であればよい。
【００８６】
続いて、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術によりヒーター部上の２層目のエッチングストップ層１０８を除去するようにパターニングを行い、２層目のエッチングストップ層１０８をエッチングにより除去する。（図７−ｄ）
例えば、エッチングガスとしてはＳＦ6、Ｏ2ガスを用い、耐キャビテーション層３１０のＴａをＲＩＥ時のＲＩＥ・エッチングストップ層として、２層目のｐ−ＳｉＮｘを除去した。
【００８７】
次にフォトリソ技術を使ってシリコン基板裏面の熱酸化膜１０２を除去し、ウエハ面を露出させ、裏面のインク供給部分１１０を形成し、ヒーターボードが完成した。
【００８８】
次に、実施例１と同様に、インク流路型材１１１を形成し、更に、感光性樹脂層を塗布、パタ−ニングして、インク吐出口１１３を形成した。
【００８９】
ノズル形成面側を保護するために、ゴム系レジストで保護膜１１４を形成した。（図８−ａ）
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の部分に、図８−ｂのようにＹＡＧレーザで非貫通のエッチング先導孔２０２を開けた。この時の孔の径は３０〜３５μｍ、深さは５５０〜６００μｍであった。
【００９０】
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８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。
【００９１】
エッチングは図８−ｃのように進み、エッチングストップ層１０６Ａ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１１１やノズル部１１２へのエッチング液の浸入は見られなかった
本実施例の場合、異方性エッチングのストップ層を割れが発生しない様に充分厚く、また、ヒータ保護膜を必要以上厚くする必要がないため、高歩留まりのインクジェット記録ヘッドが製造が可能となった。また、ヒータへの投入電力が必要以上でなくなるためヒータの寿命が延び、信頼性が向上した。
【００９２】
更に、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、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。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】（ａ）本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板を示す概略図、（ｂ、ｃ）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２】（ａ〜ｄ）本発明（実施例１）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３】（ａ〜ｄ）本発明（実施例１）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４】（ａ〜ｃ）本発明（実施例１）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５】（ａ〜ｂ）本発明（実施例１）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６】（ａ、ｂ）本発明のインクジェット記録ヘッドの犠牲層形状を説明する平面図。
【図７】（ａ〜ｄ）本発明（実施例２）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８】（ａ〜ｃ）本発明（実施例２）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９】（ａ〜ｄ）従来例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。
【符号の説明】
【００９４】
１０１ シリコン基板
１０２ 絶縁膜、熱酸化膜（ＳｉＯ2）
１０３ 犠牲層（ＡｌＣｕ）
１０４ ヒーター部（ＴａＳｉＮ）
１０５ 電極（ＡｌＣｕ）
１０６ ヒータ保護膜、第一のエッチングストップ層（ｐ−ＳｉＮｘ）
１０６Ａ 第一のエッチングストップ層（ｐ−ＳｉＮｘ）
１０７ 耐キャビテーション膜（Ｔａ）
１０８ 第二のエッチングストップ層（ｐ−ＳｉＮｘ）
１０９ 除去されたエッチングストップ層部分
１１０ 裏面のインク供給部分
１１１ インク流路型材
１１２ 感光性樹脂層
１１３ インク吐出口
１１４ 保護膜
１１５ インク流路
２０１ シリコン基板
２０２ 先導孔
３０１ 犠牲層形状
３０２ 犠牲層形状
５００ シリコン基板
５０１ 二酸化シリコン
５０３ 発熱抵抗体
５０４ 流路形成層
５０５ ノズル形成層
５０６ 吐出口
５０７ 流路
５０９ インク供給口
５１１ 犠牲層
５１６ 開口部
【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】
インクジェット記録ヘッドに関しては、特開昭５４−５１８３７号公報に記載されているインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを液体に印加し、この熱エネルギーを受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が吐出され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００３】
この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護するヒータ保護層及び、キャビテーションから保護する耐キャビテーション層と蓄熱するための蓄熱層（下部層）を具備している。
【０００４】
また、特開平９−１１４７９号公報にインク供給口を異方性エッチングで形成する方法が提案されている。さらに、インク供給口を異方性エッチングで精度良く形成する方法が特開平１０−１８１０３２号公報に提案されている。
【０００５】
プロセスを簡単に記すと、
１）シリコン基板を熱酸化により基板表面に二酸化シリコン膜を形成する、
２）次に、二酸化シリコン膜上に発熱抵抗体を形成し、
３）所定の場所の二酸化シリコン膜を除去し、
４）二酸化シリコンを除去した部分にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を成膜、形成し犠牲層とした、
５）更に、発熱抵抗体と埋め込み犠牲層上に窒化シリコン膜からなるパッシベーション層を形成、
６）この後、後工程により流路形成層、ノズル形成層を形成し、
７）裏面よりＴＭＡＨにてシリコンの異方性エッチングを行い、
８）二酸化シリコン膜を除去し、更に、ＴＭＡＨにて犠牲層を除去し、
９）インク供給口のパッシベーション膜をＲＩＥにて除去してインクジェット記録ヘッドを作成している。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平９−１１４７９号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
従来、特開平１０−１８１０３２号公報でインクジェット記録ヘッドを形成する方法において、ＴＭＡＨにて犠牲層をエッチングして除去し窒化シリコン膜からなるパッシベイション層の一部からなるメンブレンを形成している。パッシベイション層とメンブレンは、同一工程で成膜・形成されている為、膜厚は同じ厚さである。
【０００７】
ところが、発熱抵抗体上に形成される保護膜の膜厚は、インク吐出効率の関係より膜厚は信頼性を確保できる膜厚があればよく、必要以上厚くならない方が望ましい。信頼性を確保する為ならば、少なくとも２５０ｎｍ以上あれば良い。
【０００８】
一方、異方性エッチングによりインク供給口を形成する工程で、メンブレンとなるパッシベイション層の膜厚は、工程内でのメンブレン割れ不良を低減するためには、５００ｎｍ以上の膜厚が必要であり、望ましくは１０００ｎｍ以上の膜厚を確保する必要がある。
【０００９】
インク吐出効率を向上させる事を優先すると、メンブレン（パッシベイション層）の膜厚は薄くなり、異方性エッチング時にメンブレンが割れて、歩留まりが良くなくなるという問題があり、一方、異方性エッチング時のメンブレンが割れを防止するために、パッシベイション層の膜厚を厚くすることにより、発熱抵抗体での消費電力に比しインクの吐出効率が劣化するとともに、駆動の高速化の障害となる問題があった。
【００１０】
なお、図９は、従来例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である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために、本発明では、インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、さらに耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板において、ヒータ保護膜とエッチングストップ層が同一材料であり、ヒータ保護膜の膜厚がエッチングストップ層の膜厚より薄くすることを特徴とする事によって、ヒータ保護膜として最適な膜厚と、エッチングストップ層としての最適な膜厚をおのおの設定できる為、
エッチングストップ層の膜厚が薄く異方性エッチング時にメンブレンが割れて、歩留まりが良くなくなるという問題と、発熱抵抗体上に形成される保護膜の膜厚が厚くなり、インク吐出効率が良くなくなるという問題が解決できる。
【００１２】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、ヒータ上に形成された耐キャビテーション膜であるＴａの上層部に成膜された第二のエッチングストップ層をドライエッチングにより除去する工程で、耐キャビテーション膜をドライエッチングストップ層とすることにより、選択的に第二のエッチングストップ層が除去できる。
【００１３】
この工程により、ヒータ保護膜として最適な膜厚と、エッチングストップ層としての最適な膜厚をおのおの設定が可能となる。
『実験』
［実験１］
エッチングストップ層としてのプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）の成膜条件依存性と応力、耐アルカリ性、耐ＢＨＦ性の関係
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）の成膜条件依存性と応力、耐アルカリ性、耐ＢＨＦ性の関係について調べた。
【００１４】
膜応力の測定は、５インチΦ、厚さ６２５μｍの基板面方位（１００）のシリコンウエハに、膜厚５０００Åで組成をそれぞれ変化させ、ＺＹＧＯの干渉変位計を用いて膜変形を測り、応力を算出した。
【００１５】
また、耐アルカリ性は、シリコンウエハに、膜厚５０００Åで組成をそれぞれ変化させた膜を形成し、２０％のＴＭＡＨ水溶液（エッチャント温度は８３℃）に浸漬し、エッチングレートを測定した。
【００１６】
基板方位１００のＳｉのエッチングレートは３０から５０μｍ／ｈｒであった。
【００１７】
また、耐ＢＨＦ性は、上記耐アルカリ性検討試料と同様な試料を作成し、ＢＨＦに浸漬しエッチングレートを測定した。ＢＨＦは、ダイキン工業製 ＢＨＦ６３Ｕを用いた。ＨＦ：６ｍａｓｓ％、ＮＨ4Ｆ３０．１ｍａｓｓ％、残りＨ2Ｏである。
【００１８】
本実験で使用したＢＨＦでの熱酸化ＳｉＯ2膜のエッチングレートは９００から１０００Å／ｍｉｎであった。
【００１９】
尚、プロセス上、ＴＭＡＨのエッチングレートは５００Å/ｈｒ以下、ＢＨＦのエッチングレートは２００Å/min以下が必要である。
【００２０】
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜は、原料ガスとして、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2を用い、ＳｉＨ4は２００sccm、Ｎ2は２０００sccm、基板温度は３００℃、圧力は１５００mTorr、固定とし、ＮＨ3ガス流量とＲＦパワーをパラメータとしてｐ-ＳｉＮｘの膜応力を変化させた。
【００２１】
（表１-1はＲＦパワー１５００Ｗにおける、ＮＨ3ガス流量と応力、エッチングレートの関係を示したものである。）
（表１-２、表１-３、表１-４は、ＲＦパワー１０００Ｗ、７５０Ｗ，５００Ｗにおける、ＮＨ3ガス流量と応力、エッチングレートの関係を示したものである。）
１）ＲＦパワー１５００Ｗで堆積させたｐ―ＳｉＮｘ膜の膜応力はＮＨ3流量が増加するに従って、圧縮から引っ張りに変化するが、ＴＭＡＨ、ＢＨＦのエッチングレートも急増する。ＴＭＡＨのエッチングレートが５００Å/ｈｒ以下、且つＢＨＦエッチングレートが２００Å/ｍｉｎ以下であるｐ−ＳｉＮｘの膜応力は圧縮の−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2以上である。
【００２２】
２）表１−２、表１−３、表１−４にＲＦパワーを変えて、同様な実験を行った結果を示す。
【００２３】
低ＲＦパワー、低ＮＨ3流量領域で膜応力、ＴＭＡＨ、ＢＨＦエッチングレートの要求スペックを満足するプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜を得る事ができた。（表１−２のＮｏ２、表１−３のＮｏ１、２、表１−４のＮｏ１）
従って、プラズマＣＶＤの成膜パラメータを制御することにより低膜応力で、ＴＭＡＨ、ＢＨＦエッチングレートの要求スペックを満足する窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）が得られることが分かった。
【００２４】
表１―１ （ＲＦパワー １５００Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1500ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ −９×１０9 ９５ ８０
２ １００ −８×１０9 １１０ １６０
３ ３００ −５×１０9 １４０ ５３０
４ ５００ −２×１０9 １５０ ６５０
５ ７００ −２×１０9 ２２０ １０００
６ １０００ −０.５×１０9 ３００ １５００
７ １２００ ＋２×１０9 ６５０ ３０００
８ １５００ ＋５×１０9 １０００ ５０００
表１―２ （ＲＦパワー １０００Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1000ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ −５×１０9 １２０ ８０
２ ５０ −３×１０9 １２０ １００
３ １００ −２×１０9 １３０ １９０
４ ３００ ＋３×１０9 １９０ １４００
５ ５００ ＋４×１０9 ２３０ ３１００
表１―３ （ＲＦパワー ７５０Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_500ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ −１×１０9 １２５ １０５
２ ５０ ＋３×１０9 １３０ １９０
３ １００ ＋４×１０9 ２５０ ２２０
４ ３００ ＋７×１０9 ７２０ ５２００
表１―４ （ＲＦパワー ５００Ｗ）
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_500ｗ
Ｎｏ ＮＨ3 膜応力 ＴＭＡＨエッチングレート ＢＨＦエッチングレート
Sccm dyne/cm2 Å/ｈｒ Å/min
１ ０ ＋１×１０9 １５０ １００
２ ５０ ＋３×１０9 ２００ ３００
３ １００ ＋５×１０9 ４５０ ９２０
４ ３００ ＋７×１０9 ７２０ ７２００
［実験２］
エッチングストップ層の破れが発生しない膜応力範囲
図１−ｂは、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造工程の途中の部分の素子断面略図である。図１−ｃは、さらにＳｉ基板に異方性エッチで基板下部から穴加工を施したものである。エッチングは犠牲層１０３までを除去する。異方性エッチのエッチャントはエッチングストップ層１０６で阻止され、上部の樹脂でできたノズル部や流路形成材はエッチャントから保護されている。このエッチングストップ層に要求されるのは、耐エッチャント性とメンブレンとしての強度である。そこで、エッチングストップ層としてｐ−ＳｉＮｘを６０００Å積層してサンプルを作製し、Ｓｉ基板の異方性エッチング後に、上部の樹脂層などがエッチャントの浸入によってダメージを受けていないかどうか、顕微鏡によって観察した。
【００２５】
その結果を表２に示す。膜応力が、-３×１０-9dyne/cm2以上の圧縮応力、３×１０-9dyne/cm2以上の引っ張り応力時、エッチングストップ層に破れが生じる場合があることが判った。
【００２６】
即ち、膜応力が-３×１０-9dyne/cm2から３×１０-9dyne/cm2の範囲内でエッチングストップ層の割れが発生しないことが分かった。
表２
Ｎｏ 積層膜の膜応力 破れの発生状況
１ -５ ×１０9dyne/cm2 １００％ 破れ発生
２ -４ ×１０9dyne/cm2 ５０％ 破れ発生
３ -３ ×１０9dyne/cm2 ０％ 破れ発生
４ -０.５×１０9dyne/cm2 ０％ 破れ発生
５ ＋３ ×１０9dyne/cm2 ０％ 破れ発生
６ ＋４ ×１０9dyne/cm2 ３０％ 破れ発生
７ ＋５ ×１０９dyne/cm2 １００％ 破れ発生
［実験３］
上記の実験２の破れの発生していない＃３〜５のｐ−ＳｉＮｘ膜を使って、膜厚を１０００Åから２μｍまで変化させて、実験２と同様の評価を行った。その結果、膜厚が２０００Åで一部割れが発生し、５０００Å以上でエッチング層の膜破れが発生しないことが判った。
表３
膜厚 割れの発生状況
１０００Å １００％
２０００Å ２０％
３０００Å １０％
５０００Å ０％
６０００Å ０％
８０００Å ０％
１００００Å ０％
２００００Å ０％
３００００Å ０％
［実験４］
積層窒化シリコン膜の応力
第１層目の窒化シリコン膜として実験１の表１−２のNo３（NH3 100sccm、RFパワー1000W、膜応力−２×109dyne／cm2）膜を用い、２層目の窒化シリコン膜として膜応力＋３×109dyne／cm2の窒化シリコンを積層し、積層膜としての膜応力を測定した。
Ｎｏ １層目膜応力/膜厚 ２層目膜応力/膜厚 積層膜の応力/膜厚
１ -2Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、3000Å +0.6Ｅ9dyne/cm2、6000Å
２ -2Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、5000Å +1Ｅ9dyne/cm2、8000Å
３ -2Ｅ9dyne/cm2、2000Å +3Ｅ9dyne/cm2、4000Å +1.5Ｅ9dyne/cm2、6000Å
第１層目の窒化シリコン膜として実験１の表１−２のNo１（NH3 0sccm、RFパワー1000W、膜応力−５×109dyne／cm2）膜を用い、２層目の窒化シリコン膜として膜応力＋３×109dyne／cm2、＋５×109dyne／cm2の窒化シリコンを積層し、積層膜としての膜応力を測定した。
【００２７】
積層構成の場合、第一の窒化シリコン膜の応力が大きくても、第二の窒化シリコン膜で応力制御を行い、積層膜として膜応力を圧縮の−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張りの＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2に制御している。
Ｎｏ １層目膜応力/膜厚 ２層目膜応力/膜厚 積層膜の応力/膜厚
１ -5Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、7000Å +0.6Ｅ9dyne/cm2、10000Å
２ -5Ｅ9dyne/cm2、3000Å +3Ｅ9dyne/cm2、9000Å +1Ｅ9dyne/cm2、 12000Å
３ -5Ｅ9dyne/cm2、3000Å +5Ｅ9dyne/cm2、5000Å +1.25Ｅ9dyne/cm2、8000Å
従って、積層膜として膜応力制御が可能であることが分かった。
[実験５]
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の膜応力、耐ＢＨＦ性の基板温度依存性について調べた。
【００２８】
プラズマ窒化シリコン堆積条件１）
原料ガスとして、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2を用い、各流量はＳｉＨ4/２００sccm、ＮＨ3/５００sccm、Ｎ2/２０００sccm、圧力 １５００mTorr、ＲＦパワー １５００Ｗとし、基板温度を２００℃から５００℃まで変えてｐ-ＳｉＮｘを堆積させて、膜応力、ＢＨＦエッチングレートを測定した。
表５―１ 基板温度と膜応力、ＢＨＦエッチングレート１
ＳｉＨ4（200sccm）、ＮＨ3（500sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1500ｗ
Ｎｏ 基板温度 膜応力 ＢＨＦエッチングレート
℃ dyne/cm2 Å/min
１ ２００ −１×１０9 ８０００
２ ３００ −２×１０9 ６５０
３ ４００ −３×１０9 ２５０
４ ５００ −４×１０9 １００
プラズマ窒化シリコン堆積条件２）
原料ガスとして、ＳｉＨ4/Ｎ2を用い、各流量はＳｉＨ4/２００sccm、Ｎ2/２０００sccm、圧力１５００mTorr、ＲＦパワー１０００Ｗとし、基板温度を２００℃から５００℃まで変えてｐ-ＳｉＮｘを堆積させて、膜応力、ＢＨＦエッチングレートを測定した。
表５―２ 基板温度と膜応力、ＢＨＦエッチングレート１
ＳｉＨ4（200sccm）、Ｎ2（2000sccm）、Ｐress_1.5Torr、ＲＦpower_1000ｗ
Ｎｏ 基板温度 膜応力 ＢＨＦエッチングレート
℃ dyne/cm2 Å/min
１ ２００ −３×１０9 １９０
２ ３００ −５×１０9 ８０
３ ４００ −６×１０9 ６０
４ ５００ −７×１０9 ５０
以上のように、プラズマ窒化シリコンの堆積条件を、変える事により基板温度が２００℃から５００℃において、膜応力、耐ＢＨＦ性が要求スペックを満足するｐ-ＳｉＮｘを得る事が出来た。
【００２９】
特に、低ＮＨ3流量領域（０sccmを含む）で基板温度を低下させても、ＢＨＦのエッチングレートを早めることなく膜応力の制御が可能となった。
[実験６]
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜を、ヒータ保護膜として用いた場合の膜厚とヒータに印加する投入エネルギーとインク吐出の効率について検討を行った。
【００３０】
表６にヒータ保護膜の膜厚と吐出開始エネルギーの関係を示す。
【００３１】
ヒータ保護膜の膜厚と吐出の成否の関連は明らかであり、p−SiNx膜厚が５０００Å以上ではインク吐出が不安定であったり、また、ヒータへの投入エネルギーが大きく、この状態でヒータへの通電するとヒータが断線が発生する。
【００３２】
従って、ヒータ保護膜としての膜厚は、４０００Å以下である必要がある。
表６ ヒータ保護膜の膜厚と吐出開始エネルギーの関係
Ｎｏ p−SiNx膜厚 インク吐出
１ １０００ OK
２ ２０００ OK
３ ３０００ OK
４ ４０００ OK
５ ５０００ NG
６ ７０００ NG
７ １００００ NG
[実験７]
プラズマ窒化シリコン膜（ｐ-ＳｉＮｘ）と耐キャビテーション膜であるＴａのＳＦ6、Ｏ2ガスを用いたＲＩＥでのエッチングレートの検討を行った。
【００３３】
表７にＯ2添加濃度とｐ-ＳｉＮｘとＴａのそれぞれのエッチングレートを示した。
【００３４】
Ｔａのエッチングレートは、Ｏ2を添加することにより急激に減少し、ｐ-ＳｉＮｘのエッチングレートの比、即ち選択比は格段に向上する。１０％以上添加することにより選択比は２０以上となり、Ｔａをエッチングストップ層としてｐ-ＳｉＮｘのエッチングが可能となる。
表７
Ｎｏ Ｏ2添加濃度 ｐ-ＳｉＮｘ Ｔａ 選択比
１ ０％ １２００Å １１００Å １．１
２ ５％ １１００Å ２００Å ５．５
３ １０％ １０００Å ５０Å ２０
４ ２０％ ９００Å １０Å ９０
５ ３０％ ８００Å １０Å ８０
６ ５０％ ６００Å １０Å ６０
【発明の効果】
【００３５】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、以上説明した構成をとることにより、以下の効果をもたらす。
１）高信頼性、高歩留まりが達成された。
２）ヒータ保護膜の薄膜化が可能となる為、インク吐出に関する電力利用効率が向上することにより、電力消費が低減化され、インクジェット記録ヘッドの寿命が延長される。
３）方性エッチング時のストップ層がヒータ保護膜の膜厚に関係なく充分厚く形成できるため、異方性エッチング時の歩留まりが向上し、高歩留まりのインクジェット記録ヘッドの製造が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００３７】
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。
【００３８】
図１−ａ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ベース基板の模式図である。基板としては基板面方位が（１００）または（１１０）のシリコンウエハが用いられる。基板の中心部にインクを裏面から供給するための貫通穴１１５があけられている。
【００３９】
図１−ｂは本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法で、ベース基板上にインク加熱用のヒーター１０４と配線電極１０３を形成し、エッチングストップ層（１１０）としてプラズマＣＶＤにより窒化シリコン（ｐ−ＳｉＮ）を堆積させたものの断面の模式図である。図１−ｃはさらに、ベース基板上に樹脂等でインクジェット記録ノズルを形成し、Ｓｉ基板にノズルと逆側から異方性エッチングでエッチングストップ層までインク流路１１５を形成したものの断面図である。
【００４０】
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２〜図５を使って説明する。
【００４１】
厚さ６２５μｍで５インチΦの基板面方位（１１０）または（１００）のシリコン（Ｓｉ）基板１０１（この断面図では基板方位（１００）基板を使って説明する）に、絶縁膜として熱酸化により熱酸化膜（ＳｉＯ2）１０２を２００００Å形成し（図２−ａ）、フォトリソ技術を使って供給口開口部（エッチングストップ層を形成する部分）の熱酸化膜を除去した。（図２−ｂ）
尚、本実施例では、５インチΦのシリコン基板を使って説明するが、ウエハ形状や大きさが限定されるもので無く、角型、長方形形状のシリコン基板でも良く大きさも限定されない。
【００４２】
前記絶縁膜は、熱酸化膜（ＳｉＯ2）の他に窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いても良い。また、製法は、熱酸化法に限定されるもので無く、ＬＰＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ法などでも良い。
【００４３】
スパッタ-でＡｌＣｕ膜を２０００Å堆積し、ファトリソ技術によって図２−ｃのようにパターニングして犠牲層１０３を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長辺方向は１５ｍｍとした。
【００４４】
この犠牲層は、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シリコン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。
【００４５】
本実施例では、犠牲層として、ＡｌＣｕを用いて説明したが、ＡｌとＣｕとＳｉの合金、プラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、陽極酸化による多孔質シリコン、多孔質シリコンを酸化した二酸化シリコン等を用いても良い。
【００４６】
次にスパッタ−により、ＴａＳｉＮを５００Å、ＡｌＣｕを２５００Å連続成膜し、次にパターニングを行い、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０４と電極１０５を形成した（図２−ｄ）。
【００４７】
ヒーター材料としては、ＴａＳｉＮ以外にＴａ、ＴａＮ、ＨｆＢ2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てもよい。さらに電力供給用の電極１０５としてＡｌＣｕ以外にＭｏ、Ｎｉ等の金属膜を同様にして形成しても良い。
【００４８】
また、ヒータ及び電極とシリコンウエハの間には、熱酸化膜１０２が２００００Åあり蓄熱層としての機能をはたしいている。
【００４９】
次に、ヒーターの耐久性の向上を目的として、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜を３０００Å堆積し、ヒータ保護膜１０６を形成した（図３−ａ）。この窒化シリコン膜はヒータ保護膜だけでなくインク供給口形成時の一層目のエッチングストップ層１０６Ａとしての機能も果たす。
【００５０】
犠牲層を覆うように形成される窒化シリコン膜は、後述するようにシリコン基板をＴＭＡＨ等により異方性エッチングを行う場合のストップ層として機能する為、エッチングストップ層と記述する。
【００５１】
ヒータ保護層の膜厚は、１５００Åから４０００Åであり、より好ましくは２５００Åから３５００Åである。
【００５２】
また、ヒータ保護層および第一のエッチングストップ層としてのプラズマＣＶＤ窒化シリコン膜の膜応力は、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、より好ましくは、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、最適には、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から圧縮応力−１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。
【００５３】
また、膜応力が上記の範囲内でしかも、ＴＭＡＨ（２２％、８３℃）のエッチングレートが５００Å/ｈｒ以下で、ＢＨＦのエッチングレートが２００Å/ｍｉｎ以下である窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤにより成膜した。
【００５４】
本実施例での、プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の成膜条件を、記述する。
【００５５】
原料ガスとしてＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2を用い、流量はそれぞれ２００、１００、２０００sccm、放電圧力１．５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１０００Ｗ、堆積温度は３００℃で行った。
【００５６】
窒化シリコンの膜応力は、圧縮の−２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2、ＴＭＡＨ（２２％、８３℃）のエッチングレートが１３０Å/ｈｒで、ＢＨＦのエッチングレートが１９０Å/ｍｉｎであった。
【００５７】
本実施例では、プラズマＣＶＤによる窒化シリコンの成膜条件の一例を示したが、膜応力とＴＭＡＨ（２２％、８３℃）のエッチングレート、ＢＨＦのエッチングレートが該記述の条件を満たすものであれば良い。尚、エッチングストップ層の他の具体的な成膜条件の例を、前記した実験の項目で記述した。
【００５８】
更に、堆積温度は好ましくは２５０〜４５０℃、最適には３００〜３５０℃である。また、プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の原料ガスは、本実施例で説明したＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2の組み合わせに限定されるもので無く、ＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2、Ｈ2の組み合わせ（ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2/Ｈ2、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｎ2、ＳｉＨ4/ＮＨ3/Ｈ2、ＳｉＨ4/Ｎ2、ＳｉＨ4/Ｈ2/Ｎ2、ＳｉＨ4/ＮＨ3）を用いてもかまわない。
【００５９】
次に、Ｔａをスパッタリングにより成膜し、耐キャビテーション膜１０７を形成した。続いて、フォトリソグラフィ技術により図３−ｂに示すようにヒーター部とその近傍に残すようにパターニングした。
【００６０】
次に、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜１０８を１００００Å堆積し、２層目のエッチングストップ層を形成した。（図３−ｃ）
２層目のエッチングストップ層の膜厚は、２０００Åから３００００Åであり、より好ましくは５０００Åから１７０００Åである。
【００６１】
エッチングストップ層の膜厚は、第一のエッチングストップ層と第二のエッチングストップ層との積層膜厚となり、１３０００Åとなる。
【００６２】
２層目のエッチングストップ層の膜応力は、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、より好ましくは、圧縮応力−２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、最適には、圧縮応力−１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。
【００６３】
エッチングストップ層の膜応力は、２層の合計値として、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。従って、１層めのエッチングストップが強い圧縮膜である場合には、２層めのエッチングストップ層を引っ張り応力膜として２層の膜応力の合計値が上記の範囲内であればよい。
【００６４】
続いて、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術によりヒータ部上の２層目のエッチングストップ層を除去するようにパターニングを行い、２層目のエッチングストップ層をエッチングにより除去１０９する。（図３−ｄ）
例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用い、エッチングガスとしてはＳＦ６ ２００ ｓｃｃｍ、Ｏ2 ４０ｓｃｃｍを導入し、ガス圧力 ３０ｍＴｏｒｒ ＲＦ電力 ８００Ｗでエッチングを行うとＴａ（タンタル）のエッチングレートにたいするｐ−ＳｉＮｘのエッチングレートの比、いわゆる選択比を９０にすることができ、耐キャビテーション層１０７のＴａをＲＩＥ時のＲＩＥ・エッチングストップ層として、２層目のｐ−ＳｉＮｘを除去することができる。
【００６５】
尚、本実施例では、エッチングガスとしてＳＦ6／Ｏ2を用いたが、ＣＨＦ3／Ｏ2ガスを用いてもかまわない。
【００６６】
次にフォトリソ技術を使ってシリコン基板裏面の熱酸化膜１０２を除去し、ウエハ面を露出させ、裏面のインク供給部分１１０を形成し、ヒーターボードが完成した。（図４−ａ）
次に、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、インク流路型材１１１を形成した。更に、図４−ｂに示すように感光性樹脂層１１２を１０μｍ塗布しパタ−ニングして、インク吐出口１１３を形成した。
【００６７】
尚、感光性樹脂は
１）エポキシ樹脂（ｏクレゾール型エポキシ樹脂
油化シェル社エピコート１８０Ｈ６５） １００部
２）光カチオン重合開始剤（４４‘ジｔブチルフェニールヨードニウム
ヘキサフルオロアンチモーネート） １部
３）シランカップリング剤 日本ユニカーＡ１８７ １０部
である。
【００６８】
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１１４を形成した。（図４−ｂ）
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。
【００６９】
本実施例では、異方性エッチング液としてＴＭＡＨを使用したが、水酸化カリウム水溶液、ＥＤＰ、ヒドラジン等のエッチング液を用いても良い。
【００７０】
エッチングは図４−ｃのように進み、第一のエッチングストップ層１０６Ａ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１１１やノズル部１１２へのエッチング液の浸入は見られなかった。
【００７１】
シリコン基板裏面の熱酸化膜のバリをＢＨＦにてエッチング除去し（図５−ａ）、次に、エッチングストップ層１０６Ａ，１０８であるｐ−ＳｉＮをＲＩＥによって除去した。エッチング条件は、ＳＦ6/Ｏ2 ２００/４０sccm ＲＦ８００Ｗ、圧力２０ｍＴｏｒｒであった。次に、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１１４を除去した。
【００７２】
更に、乳酸メチル中で超音波を掛け樹脂１１１を除去して、インク流路１１５を形成し、インクジェット記録ヘッドができた。（図５−ｂ）
本実施例の場合、異方性エッチングのストップ層を割れが発生しない様に充分厚く、また、ヒータ保護膜を必要以上厚くする必要がないため、高歩留まりのインクジェット記録ヘッドが製造が可能となった。また、ヒータへの投入電力が必要以上でなくなるためヒータの寿命が延び、信頼性が向上した。
【００７３】
更に、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、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。
【実施例２】
【００７４】
以下に、本発明の他の実施例を説明する。
【００７５】
厚さ６２５μｍで５インチΦの基板方位（１１０）面のＳｉウエハ２０１の上を熱酸化して、ＳｉＯ2層１０２を１４０００Å形成した。次に、ＳｉＯ2をパターニングして供給口開口部を形成した。スパッターでＡｌＣｕ合金膜を２０００Å堆積した。フォトリソ技術によって図７−ａのようにパターニングして犠牲層１０３を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長辺方向は１５ｍｍとした。
【００７６】
犠牲層の平面形状は、シリコンウエハの面方位（１００）基板を用いるときは、パターンは図６−ａのように長方形に配置する。また、基板面方位（１１０）基板を用いるときは、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、図６−ｂのように狭角が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。
【００７７】
次にスパッタ−により、ＴａＳｉＮを５００Å、ＡｌＣｕを２０００Å連続成膜し、次にパターニングを行い、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０４と電極１０５を形成した。
【００７８】
次に、ヒーターの耐久性の向上を目的として、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜を２５００Å堆積し、ヒータ保護膜１０６と第一のエッチングストップ層１０６Ａを形成した（図７−ｂ）。この窒化シリコン膜はヒータ保護膜だけでなくインク供給口形成時の一層目のエッチングストップ層１０６Ａとしての機能も果たす。
【００７９】
本実施例でヒータ保護膜１０６および第一のエッチングストップ層１０６Ａとして形成したプラズマＣＶＤ窒化シリコンは、膜応力が−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2でＴＭＡＨのエッチングレートが１２０Å／ｈｒ、ＢＨＦのエッチングレートが８０Å／ｍｉｎである膜を用いた。
【００８０】
プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜の成膜条件は、原料ガスとしてＳｉＨ4、Ｎ2を用い、流量はそれぞれ２００、２０００sccm、放電圧力 １．５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１０００Ｗ、堆積温度は３００℃で行った。
【００８１】
ヒータ保護膜および第一のエッチングストップ層としての膜応力は、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、より好ましくは、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2で、最適には、圧縮応力−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から−１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2である。
【００８２】
次に、Ｔａをスパッタリングにより成膜し、耐キャビテーション膜１０７を形成した。続いて、フォトリソグラフィ技術によりヒーター部１０４とその近傍に残すようにパターニングした。
【００８３】
次に、プラズマＣＶＤにて窒化シリコン膜 を１７５００Å堆積し、２層目のエッチングストップ層１０８を形成した。（図７−ｃ）
本実施例で形成したプラズマ窒化シリコン膜は、引っ張り応力膜を用いた。膜応力は＋３×１０9ｙｎｅ／ｃｍ2である膜を用いた。
【００８４】
第一のエッチングストップ層と第二のエッチングストップ層の積層膜としての膜応力は引っ張り応力で＋２×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であった。
【００８５】
エッチングストップ層の膜応力は、２層の合計値として、圧縮応力−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り応力＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であればよい。従って、１層目のエッチングストップが強い圧縮膜である場合には、２層目のエッチングストップ層を引っ張り応力膜として２層の膜応力の合計値が上記の範囲内であればよい。
【００８６】
続いて、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術によりヒーター部上の２層目のエッチングストップ層１０８を除去するようにパターニングを行い、２層目のエッチングストップ層１０８をエッチングにより除去する。（図７−ｄ）
例えば、エッチングガスとしてはＳＦ6、Ｏ2ガスを用い、耐キャビテーション層３１０のＴａをＲＩＥ時のＲＩＥ・エッチングストップ層として、２層目のｐ−ＳｉＮｘを除去した。
【００８７】
次にフォトリソ技術を使ってシリコン基板裏面の熱酸化膜１０２を除去し、ウエハ面を露出させ、裏面のインク供給部分１１０を形成し、ヒーターボードが完成した。
【００８８】
次に、実施例１と同様に、インク流路型材１１１を形成し、更に、感光性樹脂層を塗布、パタ−ニングして、インク吐出口１１３を形成した。
【００８９】
ノズル形成面側を保護するために、ゴム系レジストで保護膜１１４を形成した。（図８−ａ）
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の部分に、図８−ｂのようにＹＡＧレーザで非貫通のエッチング先導孔２０２を開けた。この時の孔の径は３０〜３５μｍ、深さは５５０〜６００μｍであった。
【００９０】
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８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。
【００９１】
エッチングは図８−ｃのように進み、エッチングストップ層１０６Ａ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１１１やノズル部１１２へのエッチング液の浸入は見られなかった
本実施例の場合、異方性エッチングのストップ層を割れが発生しない様に充分厚く、また、ヒータ保護膜を必要以上厚くする必要がないため、高歩留まりのインクジェット記録ヘッドが製造が可能となった。また、ヒータへの投入電力が必要以上でなくなるためヒータの寿命が延び、信頼性が向上した。
【００９２】
更に、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、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。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】（ａ）本発明によるインクジェット記録ヘッドの基板を示す概略図、（ｂ、ｃ）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２】（ａ〜ｄ）本発明（実施例１）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３】（ａ〜ｄ）本発明（実施例１）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４】（ａ〜ｃ）本発明（実施例１）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５】（ａ〜ｂ）本発明（実施例１）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６】（ａ、ｂ）本発明のインクジェット記録ヘッドの犠牲層形状を説明する平面図。
【図７】（ａ〜ｄ）本発明（実施例２）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８】（ａ〜ｃ）本発明（実施例２）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９】（ａ〜ｄ）従来例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。
【符号の説明】
【００９４】
１０１ シリコン基板
１０２ 絶縁膜、熱酸化膜（ＳｉＯ2）
１０３ 犠牲層（ＡｌＣｕ）
１０４ ヒーター部（ＴａＳｉＮ）
１０５ 電極（ＡｌＣｕ）
１０６ ヒータ保護膜、第一のエッチングストップ層（ｐ−ＳｉＮｘ）
１０６Ａ 第一のエッチングストップ層（ｐ−ＳｉＮｘ）
１０７ 耐キャビテーション膜（Ｔａ）
１０８ 第二のエッチングストップ層（ｐ−ＳｉＮｘ）
１０９ 除去されたエッチングストップ層部分
１１０ 裏面のインク供給部分
１１１ インク流路型材
１１２ 感光性樹脂層
１１３ インク吐出口
１１４ 保護膜
１１５ インク流路
２０１ シリコン基板
２０２ 先導孔
３０１ 犠牲層形状
３０２ 犠牲層形状
５００ シリコン基板
５０１ 二酸化シリコン
５０３ 発熱抵抗体
５０４ 流路形成層
５０５ ノズル形成層
５０６ 吐出口
５０７ 流路
５０９ インク供給口
５１１ 犠牲層
５１６ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、前記ヒータ保護膜上に耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口の寸法を規定する為の犠牲層が形成され、さらに犠牲層上にエッチングストップ層が形成されていて、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
ヒータ保護膜とエッチングストップ層が同一材料であり、ヒータ保護膜の膜厚がエッチングストップ層の膜厚より薄い事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記エッチングストップ層は２層以上の積層膜からなり、第一のエッチングストップ層は、前記ヒータ保護膜と同一であ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。
【請求項３】
前記ヒータ保護膜とエッチングストップ層がプラズマＣＶＤにより形成された窒化シリコン膜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。
【請求項４】
前記ヒータ保護膜の膜厚が１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下で、エッチングストップ層の膜厚が５００ｎｍ以上である事を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記プラズマＣＶＤによる形成される第一のエッチングストップ層としての窒化シリコン膜は、膜応力が圧縮−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ2であり、且つ、アルカリエッチング液に対するエッチング速度が基板方位（１００）面のＳｉウエハのエッチング速度の１/１０００以下、且つ、ＢＨＦに対するエッチング速度が熱酸化のＳｉＯ2のエッチング速度に対して１/５以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記プラズマＣＶＤによる形成される積層膜としてのエッチングストップ層としての膜応力が圧縮−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2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。
【請求項７】
前記犠牲層は、Ａｌ，ＡｌＣｕ合金、プラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、陽極酸化による多孔質シリコン、多孔質シリコンを酸化した二酸化シリコンからなる事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。
【請求項８】
インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、前記ヒータ保護膜上に耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口の寸法を規定する為の犠牲層が形成されており、さらに犠牲層上にエッチングストップ層が形成されていて、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
１）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する工程、
２）インク供給口を形成する部分の前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を除去する工程、
３）前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を除去した部分に犠牲層を形成する工程、
４）前記シリコン基板上の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する工程、
５）前記インク吐出圧発生素子および前記犠牲層上にヒータ保護膜および第一のエッチングストップ層を形成する工程、
６）耐キャビテーション膜をその上に形成する工程、前記インク吐出圧発生素子の少なくとも発熱部領域上に前記耐キャビテーション膜を残すようにパターン形成する工程、
７）前記耐キャビテーション膜および前記第一のエッチングストップ層上に第二のエッチングストップ層を形成する工程、
８）耐キャビテーション膜をエッチングストップ層として少なくとも発熱部領域上の第二のエッチングストップ層をエッチングにより除去する工程を含む事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９】
前記ヒータ保護膜とエッチングストップ層がプラズマＣＶＤにより形成された窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記耐キャビテーション膜をエッチングストップ層として少なくとも発熱部領域上の第二の窒化シリコン膜をエッチングにより除去する工程において、エッチングをＳＦ6、Ｏ2の混合ガス、あるいはＣＨＦ3、Ｏ2の混合ガスを用い、Ｏ2の混合比が１０％以上５０％の範囲でドライエッチングによって行う事を特徴とする請求項８又は、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記プラズマＣＶＤによる第一のエッチングストップ層としての窒化シリコン膜は、膜応力が圧縮−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であり、且つ、アルカリエッチング液に対するエッチング速度が基板方位（１００）面のＳｉウエハのエッチング速度の１/１０００以下、且つ、ＢＨＦに対するエッチング速度が熱酸化のＳｉＯ2のエッチング速度に対して１/５以下であることを特徴とする請求項８〜請求項１０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１２】
前記プラズマＣＶＤによる形成される積層膜としてのエッチングストップ層としての膜応力が圧縮−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項８〜請求項１１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１３】
前記プラズマＣＶＤによるエッチングストップ層としての窒化シリコン膜を、成膜時のガス構成が、ＳｉＨ4：ＮＨ3：Ｎ2＝１：０〜１：５〜２０、ガス圧力１から２Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー密度 ０．２〜２Ｗ／ｃｍ2、基板温度２００〜５００℃の範囲で堆積した事を特徴とする請求項８〜請求項１２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１４】
前記犠牲層は、金属膜から成りＡｌ，ＡｌＣｕ合金、プラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、陽極酸化による多孔質シリコン、多孔質シリコンを酸化した二酸化シリコンからなる事を特徴とする請求項８〜請求項１３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１５】
前記アルカリエッチング液は、ＫＯＨ、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ、ヒドラジンの結晶面によるエッチング速度差を生じるエッチング液であることを特徴とする請求項８〜請求項１４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１】
インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、前記ヒータ保護膜上に耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口の寸法を規定する為の犠牲層が形成され、さらに犠牲層上にエッチングストップ層が形成されていて、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
ヒータ保護膜とエッチングストップ層が同一材料であり、ヒータ保護膜の膜厚がエッチングストップ層の膜厚より薄い事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記エッチングストップ層は２層以上の積層膜からなり、第一のエッチングストップ層は、前記ヒータ保護膜と同一であ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。
【請求項３】
前記ヒータ保護膜とエッチングストップ層がプラズマＣＶＤにより形成された窒化シリコン膜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。
【請求項４】
前記ヒータ保護膜の膜厚が１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下で、エッチングストップ層の膜厚が５００ｎｍ以上である事を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記プラズマＣＶＤによる形成される第一のエッチングストップ層としての窒化シリコン膜は、膜応力が圧縮−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ2であり、且つ、アルカリエッチング液に対するエッチング速度が基板方位（１００）面のＳｉウエハのエッチング速度の１/１０００以下、且つ、ＢＨＦに対するエッチング速度が熱酸化のＳｉＯ2のエッチング速度に対して１/５以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記プラズマＣＶＤによる形成される積層膜としてのエッチングストップ層としての膜応力が圧縮−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2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。
【請求項７】
前記犠牲層は、Ａｌ，ＡｌＣｕ合金、プラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、陽極酸化による多孔質シリコン、多孔質シリコンを酸化した二酸化シリコンからなる事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。
【請求項８】
インクを吐出する複数の発熱抵抗体を保護するヒータ保護膜が形成されており、前記ヒータ保護膜上に耐キャビテーション膜が形成された発熱抵抗体を備え、エッチングによりインク供給口の寸法を規定する為の犠牲層が形成されており、さらに犠牲層上にエッチングストップ層が形成されていて、エッチングによりインク供給口を形成するインクジェット記録ヘッド用基板を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
１）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する工程、
２）インク供給口を形成する部分の前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を除去する工程、
３）前記酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を除去した部分に犠牲層を形成する工程、
４）前記シリコン基板上の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する工程、
５）前記インク吐出圧発生素子および前記犠牲層上にヒータ保護膜および第一のエッチングストップ層を形成する工程、
６）耐キャビテーション膜をその上に形成する工程、前記インク吐出圧発生素子の少なくとも発熱部領域上に前記耐キャビテーション膜を残すようにパターン形成する工程、
７）前記耐キャビテーション膜および前記第一のエッチングストップ層上に第二のエッチングストップ層を形成する工程、
８）耐キャビテーション膜をエッチングストップ層として少なくとも発熱部領域上の第二のエッチングストップ層をエッチングにより除去する工程を含む事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９】
前記ヒータ保護膜とエッチングストップ層がプラズマＣＶＤにより形成された窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記耐キャビテーション膜をエッチングストップ層として少なくとも発熱部領域上の第二の窒化シリコン膜をエッチングにより除去する工程において、エッチングをＳＦ6、Ｏ2の混合ガス、あるいはＣＨＦ3、Ｏ2の混合ガスを用い、Ｏ2の混合比が１０％以上５０％の範囲でドライエッチングによって行う事を特徴とする請求項８又は、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記プラズマＣＶＤによる第一のエッチングストップ層としての窒化シリコン膜は、膜応力が圧縮−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であり、且つ、アルカリエッチング液に対するエッチング速度が基板方位（１００）面のＳｉウエハのエッチング速度の１/１０００以下、且つ、ＢＨＦに対するエッチング速度が熱酸化のＳｉＯ2のエッチング速度に対して１/５以下であることを特徴とする請求項８〜請求項１０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１２】
前記プラズマＣＶＤによる形成される積層膜としてのエッチングストップ層としての膜応力が圧縮−３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2から引っ張り＋３×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項８〜請求項１１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１３】
前記プラズマＣＶＤによるエッチングストップ層としての窒化シリコン膜を、成膜時のガス構成が、ＳｉＨ4：ＮＨ3：Ｎ2＝１：０〜１：５〜２０、ガス圧力１から２Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー密度 ０．２〜２Ｗ／ｃｍ2、基板温度２００〜５００℃の範囲で堆積した事を特徴とする請求項８〜請求項１２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１４】
前記犠牲層は、金属膜から成りＡｌ，ＡｌＣｕ合金、プラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、陽極酸化による多孔質シリコン、多孔質シリコンを酸化した二酸化シリコンからなる事を特徴とする請求項８〜請求項１３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１５】
前記アルカリエッチング液は、ＫＯＨ、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ、ヒドラジンの結晶面によるエッチング速度差を生じるエッチング液であることを特徴とする請求項８〜請求項１４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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１４８９４１（Ｐ２００９−１４８９４１Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７５６６（Ｐ２００７−３２７５６６）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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