フォトレジストおよびエッチング残留物をビアから除去する方法
【課題】フォトレジストを除去するための優れた方法などを提供する。
【解決手段】ベール除去と同時にフォトレジストを除去する方法が提供される。この方法は、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４などのフッ素含有ガスを含むガス化学種から形成されたプラズマを用いる。この方法は、インクジェットプリントヘッド作製などのＭＥＭＳ作製プロセスでの使用に特に適している。
【解決手段】ベール除去と同時にフォトレジストを除去する方法が提供される。この方法は、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４などのフッ素含有ガスを含むガス化学種から形成されたプラズマを用いる。この方法は、インクジェットプリントヘッド作製などのＭＥＭＳ作製プロセスでの使用に特に適している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタの分野に関し、特に、ＭＥＭＳインクジェットプリントヘッドの分野に関する。本発明は、主に、ＭＥＭＳインクジェットプリントヘッドの作製を向上させるために開発されてきたが、本発明は、任意のＭＥＭＳ作製プロセスにも同様に適応可能である。
【背景技術】
【０００２】
これまで数多くの異なるタイプの印刷術が発明され、その多くが現在でも使用されている。既知の印刷形態は、適切なマーキング媒体で印刷媒体をマーキングするための種々の方法を有する。一般的に使用されている印刷形態には、オフセット印刷、レーザ印刷および複写デバイス、ドットマトリクス式インパクトプリンタ、感熱紙プリンタ、フィルムレコーダ、熱転写プリンタ、昇華型プリンタ、およびドロップ・オン・デマンド式および連続フロー式の両方のインクジェットプリンタがある。コスト、速度、品質、信頼性、構造および動作の簡潔性などの面で、どのタイプのプリンタにも特有の利点および問題がある。
【０００３】
近年、個々のインクピクセルのそれぞれが１つ以上のインクノズルから生じるインクジェット印刷の分野が、主に、その低価格性と多用途性により、ますます普及してきた。
【０００４】
インクジェット印刷に関する多くの異なる技術が発明されてきた。この分野の概要を得るために、Ｊ Ｍｏｏｒｅによる文献、「Ｎｏｎ−Ｉｍｐａｃｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ」（Ｏｕｔｐｕｔ Ｈａｒｄ Ｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｅｄｉｔｏｒｓ Ｒ Ｄｕｂｅｃｋ ａｎｄ Ｓ Ｓｈｅｒｒ，ｐａｇｅｓ ２０７〜２２０（１９８８））を参照されたい。
【０００５】
インクジェットプリンタは、多くの異なるタイプのものがある。インクジェット印刷に連続したインク流が利用され始めたのは、少なくとも、Ｈａｎｓｅｌｌの米国特許第１９４１００１号明細書において簡易な形態の連続流式静電インクジェット印刷が開示された１９２９年まで遡る。
【０００６】
また、Ｓｗｅｅｔらの米国特許第３５９６２７５号明細書にも、液滴分離を生じさせるようにインクジェット流が高周波静電場によって変調されるステップを含む連続式インクジェット印刷プロセスが開示されている。この技術は、今でも、Ｅｌｍｊｅｔ社およびＳｃｉｔｅｘ社を含む何社かのメーカーによって利用されている（Ｓｗｅｅｔらの米国特許第３３７３４３７号明細書を参照されたい）。
【０００７】
また、圧電インクジェットプリンタが、一般的に利用されているインクジェット印刷デバイスの１つの形態である。圧電システムは、ダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）動作モードを利用するＫｙｓｅｒらの米国特許第３９４６３９８号明細書（１９７０年）、圧電結晶のスクイーズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）動作モードを開示したＺｏｌｔｅｎの米国特許第３６８３２１２号明細書（１９７０年）、圧電動作のベンド（ｂｅｎｄ）モードを開示したＳｔｅｍｍｅの米国特許第３７４７１２０号明細書（１９７２年）、インクジェット流の圧電プッシュ（ｐｕｓｈ）モード作動を開示したＨｏｗｋｉｎｓの米国特許第４４５９６０１号明細書、およびせん断（ｓｈｅａｒ）モード型の圧電トランスデューサ要素を開示したＦｉｓｃｈｂｅｃｋの米国特許第４５８４５９０号明細書に開示されている。
【０００８】
最近では、サーマルインクジェット印刷が、広く普及した形態のインクジェット印刷形態となっている。インクジェット印刷技術は、Ｅｎｄｏらの英国特許第２００７１６２号明細書（１９７９年）およびＶａｕｇｈｔらの米国特許第４４９０７２８号明細書に開示されているものを含む。前述した参照文献は共に、ノズルなどの狭窄空間に気泡を発生させることで、限定された空間に接続された開口から適切な印刷媒体にインクを噴射させる電熱アクチュエータの作動に依存したインクジェット印刷技術を開示したものである。電熱アクチュエータを利用する印刷デバイスは、Ｃａｎｏｎ（登録商標）社、Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ（登録商標）社などのメーカーによって製造されている。
【０００９】
以上のことから分かるように、多くの異なるタイプの印刷技術が利用可能である。理想的には、印刷技術は、多数の所望の特質を有するべきである。これらの特質には、安価な構造および動作、高速動作、安全性および継続的な長期動作などがある。各技術は、コスト、速度、品質、信頼性、電力使用量、組立動作の簡易性、耐久性および消耗部品の面でそれぞれ特有の利点および欠点がありうる。
【００１０】
本出願人は、ＭＥＭＳ技術によって作製された多数のインクジェットプリントヘッドをこれまで開発してきた。典型的に、ＭＥＭＳ作製は、複数のフォトレジスト堆積および除去ステップを用いる。通例、フォトリソグラフィマスクとして使用される比較的薄いフォトレジスト層（およそ１ミクロン以下）の除去は容易である。標準的な条件では、「アッシング」という名称で当技術分野において知られているプロセスで任意のフォトレジストを酸化的に除去する酸素プラズマを用いる。
【００１１】
インクジェットノズルアセンブリの作製において、本出願人は、他の材料（例えば、ヒータ材料、ルーフ構造など）が堆積されうる犠牲スカフォルド（ｓｃａｆｆｏｌｄ）としてフォトレジストを用いてきた。この技術により、比較的複雑なノズルアセンブリを組み立てることができる。しかしながら、粘性、耐熱性のある比較的厚いフォトレジスト層を堆積することが要求される。以下にさらに詳細に説明するように、最大３０ミクロンのフォトレジスト層またはプラグが要求されることもある。さらに、このフォトレジストは、引き続き高温堆積ステップ中、例えば、金属またはセラミック材料をフォトレジストに堆積する間に逆流しないように、完全に堅焼き（hardbake；ハードベーク）され、紫外線硬化されなければならない。
【００１２】
典型的なＭＥＭＳプリントヘッド作製プロセスにおいて、最終的なアッシングステップが、作製プロセス中に用いられるフォトレジストスカフォルドおよびフォトレジストプラグを含む、ノズルアセンブリにあるすべての残留フォトレジストを除去する。これまで、フォトレジストを最終段階または後段階で除去するために、従来のＯ２プラズマアッシング技術が用いられてきた。
【００１３】
しかしながら、堅焼き（hardbake；ハードベーク）および紫外線硬化された厚いフォトレジスト層は、アッシングに対する耐性が高く、従来のＯ２アッシング技術によって比較的ゆっくり除去される。これは、アッシング時間を延長し、および／またはアッシング温度を上昇させる必要があることを意味する。アッシング時間の延長および／またはアッシング温度の上昇は、アッシングプロセス中、他のＭＥＭＳ構造（例えば、ノズルチャンバ、アクチュエータ）へのダメージの危険性が高まるため望ましくない。さらに、一般に、処理時間を短縮し、最終的には、各プリントヘッドのコストを低減するように、各ＭＥＭＳ処理ステップの効率を上げる必要がある。
【００１４】
アッシング速度を高めるために、Ｏ２とフッ素化ガス（例えば、ＣＦ４）との組合せが知られている。しかしながら、本出願人は、Ｏ２／ＣＦ４ガス化学種では、アッシング速度を高めるために、多量のＣＦ４（＞１０％）が必要になることを見出した。高濃度のＣＦ４では、このアッシング条件は、本出願人のプリントヘッドの窒化シリコンノズル構造に悪影響を及ぼす。このように、Ｏ２／ＣＦ４は、本出願人のプリントヘッドから、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジストを除去するためには満足できるレベルにないことが判明した。
【００１５】
また、アッシング速度を高めるためにＯ２／Ｎ２を使用することも知られているが、Ｎ２を添加しても、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジストを除去するために純粋なＯ２より改善されるが、その程度は緩やかである。
【００１６】
したがって、前述したものから、ＭＥＭＳ作製技術においてフォトレジストの除去効率を高める必要があることを認識されたい。
【００１７】
フォトレジストの除去と同時に、エッチングされたビアから「ベール（ｖｅｉｌ）」を除去することがさらに望ましい。ポストエッチング残留物または「ベール」は、異方性エッチングプロセス（例えば、ボッシュプロセス）の副生成物としてビア側壁に沿って形成される。ベールは、当技術分野において十分に認識された問題であり、除去しにくいことでも知られている。ベールは、典型的に、エッチングされた材料の潜在種を含み、一般に、酸炭化シリコン化合物である。ポリマーを形成する異方性エッチング化学種（例えば、ボッシュプロセス）が、通例、攻撃的なウェット化学溶剤を使用してしか除去されないベールを生じる。さらに、高温でＯ２を使用する従来のアッシングは、典型的に、ベールの問題をさらに深刻化し、ベールの除去はさらに困難になる。したがって、高信頼性であり、ウェハにダメージを与えうる攻撃的なウェット化学種を必要としないドライベール除去プロセスが必要とされている。
【００１８】
プリントヘッドの作製において上述した需要が存在するが、任意のＭＥＭＳ作製プロセス、特に、堅焼き（hardbake；ハードベーク）および／または紫外線硬化された比較的厚い犠牲フォトレジスト層を使用するＭＥＭＳ作製プロセスが、フォトレジスト除去および／またはベール除去の改良された技術から利益を得られることを認識されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第１９４１００１号
【特許文献２】米国特許第３５９６２７５号
【特許文献３】米国特許第３３７３４３７号
【特許文献４】米国特許第３９４６３９８号
【特許文献５】米国特許第３６８３２１２号
【特許文献６】米国特許第３７４７１２０号
【特許文献７】米国特許第４４５９６０１号
【特許文献８】米国特許第４５８４５９０号
【特許文献９】英国特許第２００７１６２号
【特許文献１０】米国特許第４４９０７２８号
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｊ Ｍｏｏｒｅ著、文献「Ｎｏｎ−Ｉｍｐａｃｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ」、Ｏｕｔｐｕｔ Ｈａｒｄ Ｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｅｄｉｔｏｒｓ：Ｒ Ｄｕｂｅｃｋ ａｎｄ Ｓ Ｓｈｅｒｒ、ｐａｇｅｓ２０７〜２２０（１９８８）
【発明の概要】
【００２１】
第１の態様において、Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含むガス化学種から形成されたプラズマを用いる、基板からフォトレジストを除去する方法が提供される。本発明による方法により、従来のＯ２プラズマまたはＯ２／Ｎ２プラズマを使用したアッシング速度と比較して、少なくとも２０％、少なくとも５０％または少なくとも１００％、驚くほど有益にアッシング速度が高められる。
【００２２】
本発明による方法は、従来のＯ２またはＯ２／Ｎ２アッシングプラズマとは対照的に、基板のエッチングされたビアのベールを同時に除去する。
【００２３】
任意に、フッ素含有ガスはＣＦ４である。
【００２４】
任意に、フッ素含有ガスは、５容量％未満の濃度で上記ガス化学種に存在する。フッ素含有ガスの量は、通例、基板にある任意の窒化シリコンプリントヘッド構造へのダメージを回避するように低く保たれる。
【００２５】
任意に、フッ素含有ガスは、３容量％未満の濃度でガス化学種に存在する。
【００２６】
任意に、Ｏ２：ＮＨ３の比は、２０：１〜５：１の範囲のものである。
【００２７】
任意に、Ｏ２：ＣＦ４の比は、４０：１〜２０：１の範囲のものである。
【００２８】
任意に、ガス化学種は、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４のみからなる。しかしながら、必要に応じて、ガス化学種にＨｅやＡｒなどの不活性ガスが存在してもよい。
【００２９】
任意に、フォトレジストは、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジストおよび／または紫外線硬化されたフォトレジストであり、特に、従来のＯ２またはＯ２／Ｎ２アッシングプラズマを使用して除去することが困難である。さらに、従来のアッシングプラズマを使用すると、通例、問題となる残留物（「ベール」）が残る。
【００３０】
任意に、ＭＥＭＳ構造形成（例えば、インクジェットノズルアセンブリ）において犠牲スカフォルドとして使用されるフォトレジストのように、フォトレジストの厚さは少なくとも５ミクロンである。
【００３１】
任意に、基板はチャックに取り付けられ、チャックは、−５〜−３０℃の範囲の温度まで冷却される。
【００３２】
任意に、この方法は、プリントヘッド作製プロセスのようなＭＥＭＳ作製プロセスのステップである。
【００３３】
任意に、フォトレジストは、インクジェットノズルチャンバおよび／またはインク供給チャネルに含まれる。
【００３４】
任意に、フォトレジストは、インクジェットノズルアセンブリ用の保護コーティング、および／または異方性深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセス用のマスクである。
【００３５】
第２の態様において、インクジェットプリントヘッドの作製方法であって、
ウェハ基板の正面側に、フォトレジストがプラグ埋め込みされた対応するインク入口を各々が有するインクジェットノズルチャンバを形成するステップと、
フォトレジストがプラグ埋め込みされたインク入口に出会うように、ウェハ基板の背面側からインク供給チャネルをエッチングするステップと、
Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含む第１のガス化学種から形成された第１のプラズマに背面側をさらすことによって、フォトレジストの少なくとも一部を除去すると同時に、インク供給チャネルのベールを除去するステップとを含む方法が提供される。
【００３６】
任意に、この方法は、
Ｏ２およびＮＨ３を含む第２のガス化学種から形成された第２のプラズマに正面側をさらすことによって、さらなるフォトレジストを除去するステップを含む。
【００３７】
以下、本発明の任意の実施形態について、添付の図面を参照しながら、例示的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】サーマルインクジェットプリントヘッドのノズルアセンブリのアレイの部分斜視図である。
【図２】図１に示すノズルアセンブリユニットセルの側面図である。
【図３】図２に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図４】側壁およびルーフ材料を犠牲フォトレジスト層に堆積した後の部分形成されたノズルアセンブリを示す。
【図５】図４に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図６】図７に示すノズルリムエッチングに関連するマスクである。
【図７】ノズル開口リムを形成するためのルーフ層のエッチングを示す。
【図８】図７に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図９】図１０に示すノズル開口エッチングに関連するマスクである。
【図１０】長円ノズル開口を形成するようにルーフ材料をエッチングすることを示す。
【図１１】図１０に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図１２】背面側ウェハを薄化した後のノズルアセンブリを示す。
【図１３】図１２に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図１４】図１５に示す背面側エッチングに関連するマスクである。
【図１５】ウェハへのインク供給チャネルの背面側エッチングを示す。
【図１６】図１５に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図１７】背面側アッシング後のノズルアセンブリを示す。
【図１８】図１７に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
上述したように、本発明は、フォトレジストの除去を必要とする任意のプロセスとともに使用されてもよい。しかしながら、ＭＥＭＳインクジェットプリントヘッドの作製の実施例を用いて本発明を例示する。本出願人は、本発明が適切である複数のインクジェットプリントヘッドの作製について前述してきた。本発明の理解を促すために、本明細書においてこのようなプリントヘッドをすべて記載する必要はない。しかしながら、本発明は、サーマル気泡形成型インクジェットプリントヘッドおよびメカニカルサーマルベンド作動型インクジェットプリントヘッドに関連して記載される。本発明の利点は、以下の記述から容易に明らかになる。
【００４０】
図１を参照すると、複数のノズルアセンブリを含むプリントヘッドの部品が示されている。図２および図３は、これらのノズルアセンブリの１つの側断面図および切欠斜視図を示す。
【００４１】
各ノズルアセンブリは、シリコンウェハ基板２にＭＥＭＳ作製技術によって形成されたノズルチャンバ２４を含む。ノズルチャンバ２４は、ルーフ２１と、ルーフ２１からシリコン基板２に延伸する側壁２２とによって画成される。図１に示すように、各ルーフは、プリントヘッドの噴射面にわたって広がるノズルプレート５６の部分によって画成される。ノズルプレート５６および側壁２２は、同じ材料で形成され、この材料は、ＭＥＭＳ作製中にフォトレジストの犠牲スカフォルドにわたってＰＥＣＶＤによって堆積される。典型的に、ノズルプレート５６および側壁２１は、二酸化シリコンまたは窒化シリコンなどのセラミック材料で形成される。これらの硬質材料は、プリントヘッドの堅牢性に優れた特性を有し、本質的に親水性の性質は、毛管作用によってノズルチャンバ２４にインクを供給するために有益である。
【００４２】
ノズルチャンバ２４の詳細に戻ると、ノズル開口２６が、各ノズルチャンバ２４のルーフに画成されることが分かる。各ノズル開口２６は略長円であり、関連するノズルリム２５を有する。ノズルリム２５は、印刷中の液滴の方向性を補助するとともに、ノズル開口２６からのインクの溢れを少なくともある程度低減する。ノズルチャンバ２４からインクを噴射するためのアクチュエータは、ノズル開口２６の下方に配置され、ピット８にわたって懸架されたヒータ要素２９である。基板２の下地ＣＭＯＳ層にある駆動回路に接続された電極９を介して、ヒータ要素２９に電流が供給される。ヒータ要素２９に電流が流されると、ヒータ要素２９は、周囲のインクを急速に過熱して気泡を形成し、気泡はノズル開口からインクを押し出す。ヒータ要素２９を懸架することによって、ノズルチャンバ２４にインクが注入されたときに、ヒータ要素２９はインク中に完全に浸される。これにより、より少ない熱が下地基板２内に放散し、より多くの入力エネルギーが気泡を生成するために使用されるため、プリントヘッドの効率が向上する。
【００４３】
図１に最も明らかに示されているように、ノズルは複数列に配設され、列に沿って長手方向に延伸するインク供給チャネル２７が、その列の各ノズルにインクを供給する。インク供給チャネル２７は、各ノズルのインク入口通路１５にインクを送達し、インク入口通路１５は、ノズル開口２６の側方からインク導管２３を通してノズルチャンバ２４内にインクを供給する。
【００４４】
このようなプリントヘッドを製造するための完全なＭＥＭＳ作製プロセスが、本出願人によってすでに出願され、２００５年１０月１１日に出願された米国特許出願第１１／２４６，６８４号明細書に詳細に記載され、その内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。本発明の１つの実施例を示すために、この作製プロセスの後段階をここで簡潔に説明する。
【００４５】
図４および図５は、犠牲フォトレジスト１６を内包したノズルチャンバ２４を備えた部分的に作製されたプリントヘッドを示す。ノズル作製中、フォトレジスト１６は、第１に、インク入口１５（図２に示す）をプラグ埋め込みするために使用され、第２に、懸架されたヒータ要素２９を形成するためのヒータ材料を堆積するためのスカフォルドとして使用され、第３に、側壁２２およびルーフ２１を堆積するためにスカフォルドとして使用された（ノズルプレート５６の部分を画成する）。インク入口１５をプラグ埋め込みするフォトレジストの深さは、約２０ミクロンであるのに対して、ノズルチャンバにおいてスカフォルドとして使用されるフォトレジストの厚さは、少なくとも５ミクロンの厚さを有する。さらに、フォトレジスト１６はすべて、堅焼き（hardbake；ハードベーク）および紫外線硬化され、作製プロセスにおいて後で除去されなければならない。
【００４６】
図６〜図８を参照すると、ＭＥＭＳ作製の次の段階は、ルーフ材料２０から２ミクロンエッチングすることによって、ルーフ２１に長円ノズルリム２５を画成する。このエッチングは、図６に示すダークトーンリムマスクによって露出されたフォトレジスト層（図示せず）を用いて規定される。長円リム２５は、それぞれサーマルアクチュエータ２９にわたって位置付けられた２つの同軸リムリップ２５ａおよび２５ｂを含む。
【００４７】
図９から図１１を参照すると、次の段階で、リム２５によって境界が付けられた残りのルーフ材料２０を貫通するまでエッチングすることによって、ルーフ２１に長円のノズル開口２６を画成する。このエッチングは、図９に示すダークトーンルーフマスクによって露出させたフォトレジスト層（図示せず）を用いて規定される。図１１に示すように、長円のノズル開口２６はサーマルアクチュエータ２９の上にわたって配置される。
【００４８】
ウェハの正面側のＭＥＭＳ処理が完了すると、ウェハは、背面側を研削し、約１５０ミクロンの厚さ（図１２および図１３）にエッチングすることによって薄化される。ウェハの薄化後、インク供給チャネル２７は、標準的な異方性ＤＲＩＥ（図１４〜図１６）を用いてインク入口１５と出会うように、ウェハの背面側からエッチングされる。この背面側エッチングは、図１４に示すダークトーンマスクによって露出された、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジスト層５０を用いて規定される。インク供給チャネル２７は、正面側のＭＥＭＳノズルアセンブリの作製において使用される犠牲フォトレジスト１６のすべてを除去した後、ウェハの背面側とインク入口１５との間に流体接続を確立する。
【００４９】
フォトレジストの除去は、まず、背面側のアッシングから始まり、裏面側の堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジスト層５０を除去し、正面側インク入口１５（図１７および図１８）をプラグ埋め込みするフォトレジスト１６のプラグの一部分を除去する。背面側のアッシングは、連続した３段階のアッシングプロセスを用いて、以下の実施例において記載されたアッシング条件を利用する。
【００５０】
従来のアッシングプロセスにおいて、フォトレジスト１６をアッシングするために、Ｏ２プラズマが用いられる。しかしながら、本発明によれば、アッシングプラズマは、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４を含むガス化学種を用いて形成される。プラズマが、このガス化学種を含むガス化学種から形成される場合、アッシング速度の上昇およびノズル構造へのダメージ低下の点から優れたアッシングが達成される。さらに、インク供給チャネル２７の背面側異方性エッチングから得られたベールが、このガス化学種を用いて除去されることで、ベールの攻撃的なウェット化学除去が不要になる。アッシング条件の実験的な詳細は、以下の実施例の項でより詳細に記載される。
【００５１】
最後に、正面側のアッシングは、図１〜図３に示す完成したプリントヘッドを与えるために、フォトレジスト１６の残りを除去する。正面側アッシングは、本発明によるＯ２／ＮＨ３／ＣＦ４ガス化学種を利用してもよい。あるいは、正面側アッシングは、本出願人の米国特許出願公開第２００９／００７８６７５号明細書に記載されているようなＯ２／ＮＨ３ガス化学種を利用してもよく、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５２】
図１は、完成したプリントヘッド集積回路の３つの隣接した列のノズルを切欠斜視図で示す。各列のノズルは、列の長さに沿って延伸し、各列の複数のインク入口１５にインクを供給するインク供給チャネル２７をそれぞれ有する。インク入口は、各列のインク導管２３にインクを供給し、各ノズルチャンバは、当該列に共通するインク導管からインクを受ける。
【００５３】
後段階ＭＥＭＳ作製ステップの正確な順番が変更されてもよいことは、当業者によって認識される。例えば、ウェハには、背面側アッシングのみ、または正面側アッシングのみが施されてもよい。いずれにせよ、フォトレジスト１６を除去してプリントヘッドを提供するために、正面側アッシングおよび／または背面側アッシングのいずれかのアッシングをウェハに施す必要があることは認識される。
【実施例】
【００５４】
図１７および図１８に示すウェハの背面側アッシングを、表１に示す最適化されたアッシングの順序を用いて、アッシング炉において実行した。配合表１を１５分間使用した後、配合表２を５分間、次に、配合表３を１０分間使用した。表１の温度は、ヘリウムを使用して冷却されたチャック温度を参照する。
【表１】
【００５５】
表１に示す連続的なアッシング条件下において、優れたフォトレジスト除去速度を観察した。さらに、ＳＥＭによって確認されるように、インク供給チャネル２７およびインク入口のベールは完全に除去された。比較により、従来のＯ２アッシングまたはＯ２／Ｎ２アッシングは、同じフォトレジストを除去するために約７０〜９０分間のアッシング時間を要し、後続のウェット化学処理によって除去される必要のあるベールが多量に残る。
【００５６】
予想されるように、Ｏ２／ＮＨ３／ＣＦ４ガス化学種を使用して正面側アッシング実験において、優れたアッシング速度およびベール除去を観察した。
【００５７】
これらの実験から、Ｏ２／ＮＨ３／ＣＦ４を含むガス化学種が、従来のアッシング条件と比較して、優れたアッシング速度および驚くべきベール除去効率を提供するという結論が得られた。
【００５８】
広範囲に記載された本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示された本発明に、多数の変形および／または修正がなされてもよいことは、当業者らにより認識される。したがって、本発明の実施形態は、あらゆる点で例示的なものであり、限定的なものではないとみなすべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタの分野に関し、特に、ＭＥＭＳインクジェットプリントヘッドの分野に関する。本発明は、主に、ＭＥＭＳインクジェットプリントヘッドの作製を向上させるために開発されてきたが、本発明は、任意のＭＥＭＳ作製プロセスにも同様に適応可能である。
【背景技術】
【０００２】
これまで数多くの異なるタイプの印刷術が発明され、その多くが現在でも使用されている。既知の印刷形態は、適切なマーキング媒体で印刷媒体をマーキングするための種々の方法を有する。一般的に使用されている印刷形態には、オフセット印刷、レーザ印刷および複写デバイス、ドットマトリクス式インパクトプリンタ、感熱紙プリンタ、フィルムレコーダ、熱転写プリンタ、昇華型プリンタ、およびドロップ・オン・デマンド式および連続フロー式の両方のインクジェットプリンタがある。コスト、速度、品質、信頼性、構造および動作の簡潔性などの面で、どのタイプのプリンタにも特有の利点および問題がある。
【０００３】
近年、個々のインクピクセルのそれぞれが１つ以上のインクノズルから生じるインクジェット印刷の分野が、主に、その低価格性と多用途性により、ますます普及してきた。
【０００４】
インクジェット印刷に関する多くの異なる技術が発明されてきた。この分野の概要を得るために、Ｊ Ｍｏｏｒｅによる文献、「Ｎｏｎ−Ｉｍｐａｃｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ」（Ｏｕｔｐｕｔ Ｈａｒｄ Ｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｅｄｉｔｏｒｓ Ｒ Ｄｕｂｅｃｋ ａｎｄ Ｓ Ｓｈｅｒｒ，ｐａｇｅｓ ２０７〜２２０（１９８８））を参照されたい。
【０００５】
インクジェットプリンタは、多くの異なるタイプのものがある。インクジェット印刷に連続したインク流が利用され始めたのは、少なくとも、Ｈａｎｓｅｌｌの米国特許第１９４１００１号明細書において簡易な形態の連続流式静電インクジェット印刷が開示された１９２９年まで遡る。
【０００６】
また、Ｓｗｅｅｔらの米国特許第３５９６２７５号明細書にも、液滴分離を生じさせるようにインクジェット流が高周波静電場によって変調されるステップを含む連続式インクジェット印刷プロセスが開示されている。この技術は、今でも、Ｅｌｍｊｅｔ社およびＳｃｉｔｅｘ社を含む何社かのメーカーによって利用されている（Ｓｗｅｅｔらの米国特許第３３７３４３７号明細書を参照されたい）。
【０００７】
また、圧電インクジェットプリンタが、一般的に利用されているインクジェット印刷デバイスの１つの形態である。圧電システムは、ダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）動作モードを利用するＫｙｓｅｒらの米国特許第３９４６３９８号明細書（１９７０年）、圧電結晶のスクイーズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）動作モードを開示したＺｏｌｔｅｎの米国特許第３６８３２１２号明細書（１９７０年）、圧電動作のベンド（ｂｅｎｄ）モードを開示したＳｔｅｍｍｅの米国特許第３７４７１２０号明細書（１９７２年）、インクジェット流の圧電プッシュ（ｐｕｓｈ）モード作動を開示したＨｏｗｋｉｎｓの米国特許第４４５９６０１号明細書、およびせん断（ｓｈｅａｒ）モード型の圧電トランスデューサ要素を開示したＦｉｓｃｈｂｅｃｋの米国特許第４５８４５９０号明細書に開示されている。
【０００８】
最近では、サーマルインクジェット印刷が、広く普及した形態のインクジェット印刷形態となっている。インクジェット印刷技術は、Ｅｎｄｏらの英国特許第２００７１６２号明細書（１９７９年）およびＶａｕｇｈｔらの米国特許第４４９０７２８号明細書に開示されているものを含む。前述した参照文献は共に、ノズルなどの狭窄空間に気泡を発生させることで、限定された空間に接続された開口から適切な印刷媒体にインクを噴射させる電熱アクチュエータの作動に依存したインクジェット印刷技術を開示したものである。電熱アクチュエータを利用する印刷デバイスは、Ｃａｎｏｎ（登録商標）社、Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ（登録商標）社などのメーカーによって製造されている。
【０００９】
以上のことから分かるように、多くの異なるタイプの印刷技術が利用可能である。理想的には、印刷技術は、多数の所望の特質を有するべきである。これらの特質には、安価な構造および動作、高速動作、安全性および継続的な長期動作などがある。各技術は、コスト、速度、品質、信頼性、電力使用量、組立動作の簡易性、耐久性および消耗部品の面でそれぞれ特有の利点および欠点がありうる。
【００１０】
本出願人は、ＭＥＭＳ技術によって作製された多数のインクジェットプリントヘッドをこれまで開発してきた。典型的に、ＭＥＭＳ作製は、複数のフォトレジスト堆積および除去ステップを用いる。通例、フォトリソグラフィマスクとして使用される比較的薄いフォトレジスト層（およそ１ミクロン以下）の除去は容易である。標準的な条件では、「アッシング」という名称で当技術分野において知られているプロセスで任意のフォトレジストを酸化的に除去する酸素プラズマを用いる。
【００１１】
インクジェットノズルアセンブリの作製において、本出願人は、他の材料（例えば、ヒータ材料、ルーフ構造など）が堆積されうる犠牲スカフォルド（ｓｃａｆｆｏｌｄ）としてフォトレジストを用いてきた。この技術により、比較的複雑なノズルアセンブリを組み立てることができる。しかしながら、粘性、耐熱性のある比較的厚いフォトレジスト層を堆積することが要求される。以下にさらに詳細に説明するように、最大３０ミクロンのフォトレジスト層またはプラグが要求されることもある。さらに、このフォトレジストは、引き続き高温堆積ステップ中、例えば、金属またはセラミック材料をフォトレジストに堆積する間に逆流しないように、完全に堅焼き（hardbake；ハードベーク）され、紫外線硬化されなければならない。
【００１２】
典型的なＭＥＭＳプリントヘッド作製プロセスにおいて、最終的なアッシングステップが、作製プロセス中に用いられるフォトレジストスカフォルドおよびフォトレジストプラグを含む、ノズルアセンブリにあるすべての残留フォトレジストを除去する。これまで、フォトレジストを最終段階または後段階で除去するために、従来のＯ２プラズマアッシング技術が用いられてきた。
【００１３】
しかしながら、堅焼き（hardbake；ハードベーク）および紫外線硬化された厚いフォトレジスト層は、アッシングに対する耐性が高く、従来のＯ２アッシング技術によって比較的ゆっくり除去される。これは、アッシング時間を延長し、および／またはアッシング温度を上昇させる必要があることを意味する。アッシング時間の延長および／またはアッシング温度の上昇は、アッシングプロセス中、他のＭＥＭＳ構造（例えば、ノズルチャンバ、アクチュエータ）へのダメージの危険性が高まるため望ましくない。さらに、一般に、処理時間を短縮し、最終的には、各プリントヘッドのコストを低減するように、各ＭＥＭＳ処理ステップの効率を上げる必要がある。
【００１４】
アッシング速度を高めるために、Ｏ２とフッ素化ガス（例えば、ＣＦ４）との組合せが知られている。しかしながら、本出願人は、Ｏ２／ＣＦ４ガス化学種では、アッシング速度を高めるために、多量のＣＦ４（＞１０％）が必要になることを見出した。高濃度のＣＦ４では、このアッシング条件は、本出願人のプリントヘッドの窒化シリコンノズル構造に悪影響を及ぼす。このように、Ｏ２／ＣＦ４は、本出願人のプリントヘッドから、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジストを除去するためには満足できるレベルにないことが判明した。
【００１５】
また、アッシング速度を高めるためにＯ２／Ｎ２を使用することも知られているが、Ｎ２を添加しても、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジストを除去するために純粋なＯ２より改善されるが、その程度は緩やかである。
【００１６】
したがって、前述したものから、ＭＥＭＳ作製技術においてフォトレジストの除去効率を高める必要があることを認識されたい。
【００１７】
フォトレジストの除去と同時に、エッチングされたビアから「ベール（ｖｅｉｌ）」を除去することがさらに望ましい。ポストエッチング残留物または「ベール」は、異方性エッチングプロセス（例えば、ボッシュプロセス）の副生成物としてビア側壁に沿って形成される。ベールは、当技術分野において十分に認識された問題であり、除去しにくいことでも知られている。ベールは、典型的に、エッチングされた材料の潜在種を含み、一般に、酸炭化シリコン化合物である。ポリマーを形成する異方性エッチング化学種（例えば、ボッシュプロセス）が、通例、攻撃的なウェット化学溶剤を使用してしか除去されないベールを生じる。さらに、高温でＯ２を使用する従来のアッシングは、典型的に、ベールの問題をさらに深刻化し、ベールの除去はさらに困難になる。したがって、高信頼性であり、ウェハにダメージを与えうる攻撃的なウェット化学種を必要としないドライベール除去プロセスが必要とされている。
【００１８】
プリントヘッドの作製において上述した需要が存在するが、任意のＭＥＭＳ作製プロセス、特に、堅焼き（hardbake；ハードベーク）および／または紫外線硬化された比較的厚い犠牲フォトレジスト層を使用するＭＥＭＳ作製プロセスが、フォトレジスト除去および／またはベール除去の改良された技術から利益を得られることを認識されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第１９４１００１号
【特許文献２】米国特許第３５９６２７５号
【特許文献３】米国特許第３３７３４３７号
【特許文献４】米国特許第３９４６３９８号
【特許文献５】米国特許第３６８３２１２号
【特許文献６】米国特許第３７４７１２０号
【特許文献７】米国特許第４４５９６０１号
【特許文献８】米国特許第４５８４５９０号
【特許文献９】英国特許第２００７１６２号
【特許文献１０】米国特許第４４９０７２８号
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｊ Ｍｏｏｒｅ著、文献「Ｎｏｎ−Ｉｍｐａｃｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ」、Ｏｕｔｐｕｔ Ｈａｒｄ Ｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｅｄｉｔｏｒｓ：Ｒ Ｄｕｂｅｃｋ ａｎｄ Ｓ Ｓｈｅｒｒ、ｐａｇｅｓ２０７〜２２０（１９８８）
【発明の概要】
【００２１】
第１の態様において、Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含むガス化学種から形成されたプラズマを用いる、基板からフォトレジストを除去する方法が提供される。本発明による方法により、従来のＯ２プラズマまたはＯ２／Ｎ２プラズマを使用したアッシング速度と比較して、少なくとも２０％、少なくとも５０％または少なくとも１００％、驚くほど有益にアッシング速度が高められる。
【００２２】
本発明による方法は、従来のＯ２またはＯ２／Ｎ２アッシングプラズマとは対照的に、基板のエッチングされたビアのベールを同時に除去する。
【００２３】
任意に、フッ素含有ガスはＣＦ４である。
【００２４】
任意に、フッ素含有ガスは、５容量％未満の濃度で上記ガス化学種に存在する。フッ素含有ガスの量は、通例、基板にある任意の窒化シリコンプリントヘッド構造へのダメージを回避するように低く保たれる。
【００２５】
任意に、フッ素含有ガスは、３容量％未満の濃度でガス化学種に存在する。
【００２６】
任意に、Ｏ２：ＮＨ３の比は、２０：１〜５：１の範囲のものである。
【００２７】
任意に、Ｏ２：ＣＦ４の比は、４０：１〜２０：１の範囲のものである。
【００２８】
任意に、ガス化学種は、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４のみからなる。しかしながら、必要に応じて、ガス化学種にＨｅやＡｒなどの不活性ガスが存在してもよい。
【００２９】
任意に、フォトレジストは、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジストおよび／または紫外線硬化されたフォトレジストであり、特に、従来のＯ２またはＯ２／Ｎ２アッシングプラズマを使用して除去することが困難である。さらに、従来のアッシングプラズマを使用すると、通例、問題となる残留物（「ベール」）が残る。
【００３０】
任意に、ＭＥＭＳ構造形成（例えば、インクジェットノズルアセンブリ）において犠牲スカフォルドとして使用されるフォトレジストのように、フォトレジストの厚さは少なくとも５ミクロンである。
【００３１】
任意に、基板はチャックに取り付けられ、チャックは、−５〜−３０℃の範囲の温度まで冷却される。
【００３２】
任意に、この方法は、プリントヘッド作製プロセスのようなＭＥＭＳ作製プロセスのステップである。
【００３３】
任意に、フォトレジストは、インクジェットノズルチャンバおよび／またはインク供給チャネルに含まれる。
【００３４】
任意に、フォトレジストは、インクジェットノズルアセンブリ用の保護コーティング、および／または異方性深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセス用のマスクである。
【００３５】
第２の態様において、インクジェットプリントヘッドの作製方法であって、
ウェハ基板の正面側に、フォトレジストがプラグ埋め込みされた対応するインク入口を各々が有するインクジェットノズルチャンバを形成するステップと、
フォトレジストがプラグ埋め込みされたインク入口に出会うように、ウェハ基板の背面側からインク供給チャネルをエッチングするステップと、
Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含む第１のガス化学種から形成された第１のプラズマに背面側をさらすことによって、フォトレジストの少なくとも一部を除去すると同時に、インク供給チャネルのベールを除去するステップとを含む方法が提供される。
【００３６】
任意に、この方法は、
Ｏ２およびＮＨ３を含む第２のガス化学種から形成された第２のプラズマに正面側をさらすことによって、さらなるフォトレジストを除去するステップを含む。
【００３７】
以下、本発明の任意の実施形態について、添付の図面を参照しながら、例示的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】サーマルインクジェットプリントヘッドのノズルアセンブリのアレイの部分斜視図である。
【図２】図１に示すノズルアセンブリユニットセルの側面図である。
【図３】図２に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図４】側壁およびルーフ材料を犠牲フォトレジスト層に堆積した後の部分形成されたノズルアセンブリを示す。
【図５】図４に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図６】図７に示すノズルリムエッチングに関連するマスクである。
【図７】ノズル開口リムを形成するためのルーフ層のエッチングを示す。
【図８】図７に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図９】図１０に示すノズル開口エッチングに関連するマスクである。
【図１０】長円ノズル開口を形成するようにルーフ材料をエッチングすることを示す。
【図１１】図１０に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図１２】背面側ウェハを薄化した後のノズルアセンブリを示す。
【図１３】図１２に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図１４】図１５に示す背面側エッチングに関連するマスクである。
【図１５】ウェハへのインク供給チャネルの背面側エッチングを示す。
【図１６】図１５に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【図１７】背面側アッシング後のノズルアセンブリを示す。
【図１８】図１７に示すノズルアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
上述したように、本発明は、フォトレジストの除去を必要とする任意のプロセスとともに使用されてもよい。しかしながら、ＭＥＭＳインクジェットプリントヘッドの作製の実施例を用いて本発明を例示する。本出願人は、本発明が適切である複数のインクジェットプリントヘッドの作製について前述してきた。本発明の理解を促すために、本明細書においてこのようなプリントヘッドをすべて記載する必要はない。しかしながら、本発明は、サーマル気泡形成型インクジェットプリントヘッドおよびメカニカルサーマルベンド作動型インクジェットプリントヘッドに関連して記載される。本発明の利点は、以下の記述から容易に明らかになる。
【００４０】
図１を参照すると、複数のノズルアセンブリを含むプリントヘッドの部品が示されている。図２および図３は、これらのノズルアセンブリの１つの側断面図および切欠斜視図を示す。
【００４１】
各ノズルアセンブリは、シリコンウェハ基板２にＭＥＭＳ作製技術によって形成されたノズルチャンバ２４を含む。ノズルチャンバ２４は、ルーフ２１と、ルーフ２１からシリコン基板２に延伸する側壁２２とによって画成される。図１に示すように、各ルーフは、プリントヘッドの噴射面にわたって広がるノズルプレート５６の部分によって画成される。ノズルプレート５６および側壁２２は、同じ材料で形成され、この材料は、ＭＥＭＳ作製中にフォトレジストの犠牲スカフォルドにわたってＰＥＣＶＤによって堆積される。典型的に、ノズルプレート５６および側壁２１は、二酸化シリコンまたは窒化シリコンなどのセラミック材料で形成される。これらの硬質材料は、プリントヘッドの堅牢性に優れた特性を有し、本質的に親水性の性質は、毛管作用によってノズルチャンバ２４にインクを供給するために有益である。
【００４２】
ノズルチャンバ２４の詳細に戻ると、ノズル開口２６が、各ノズルチャンバ２４のルーフに画成されることが分かる。各ノズル開口２６は略長円であり、関連するノズルリム２５を有する。ノズルリム２５は、印刷中の液滴の方向性を補助するとともに、ノズル開口２６からのインクの溢れを少なくともある程度低減する。ノズルチャンバ２４からインクを噴射するためのアクチュエータは、ノズル開口２６の下方に配置され、ピット８にわたって懸架されたヒータ要素２９である。基板２の下地ＣＭＯＳ層にある駆動回路に接続された電極９を介して、ヒータ要素２９に電流が供給される。ヒータ要素２９に電流が流されると、ヒータ要素２９は、周囲のインクを急速に過熱して気泡を形成し、気泡はノズル開口からインクを押し出す。ヒータ要素２９を懸架することによって、ノズルチャンバ２４にインクが注入されたときに、ヒータ要素２９はインク中に完全に浸される。これにより、より少ない熱が下地基板２内に放散し、より多くの入力エネルギーが気泡を生成するために使用されるため、プリントヘッドの効率が向上する。
【００４３】
図１に最も明らかに示されているように、ノズルは複数列に配設され、列に沿って長手方向に延伸するインク供給チャネル２７が、その列の各ノズルにインクを供給する。インク供給チャネル２７は、各ノズルのインク入口通路１５にインクを送達し、インク入口通路１５は、ノズル開口２６の側方からインク導管２３を通してノズルチャンバ２４内にインクを供給する。
【００４４】
このようなプリントヘッドを製造するための完全なＭＥＭＳ作製プロセスが、本出願人によってすでに出願され、２００５年１０月１１日に出願された米国特許出願第１１／２４６，６８４号明細書に詳細に記載され、その内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。本発明の１つの実施例を示すために、この作製プロセスの後段階をここで簡潔に説明する。
【００４５】
図４および図５は、犠牲フォトレジスト１６を内包したノズルチャンバ２４を備えた部分的に作製されたプリントヘッドを示す。ノズル作製中、フォトレジスト１６は、第１に、インク入口１５（図２に示す）をプラグ埋め込みするために使用され、第２に、懸架されたヒータ要素２９を形成するためのヒータ材料を堆積するためのスカフォルドとして使用され、第３に、側壁２２およびルーフ２１を堆積するためにスカフォルドとして使用された（ノズルプレート５６の部分を画成する）。インク入口１５をプラグ埋め込みするフォトレジストの深さは、約２０ミクロンであるのに対して、ノズルチャンバにおいてスカフォルドとして使用されるフォトレジストの厚さは、少なくとも５ミクロンの厚さを有する。さらに、フォトレジスト１６はすべて、堅焼き（hardbake；ハードベーク）および紫外線硬化され、作製プロセスにおいて後で除去されなければならない。
【００４６】
図６〜図８を参照すると、ＭＥＭＳ作製の次の段階は、ルーフ材料２０から２ミクロンエッチングすることによって、ルーフ２１に長円ノズルリム２５を画成する。このエッチングは、図６に示すダークトーンリムマスクによって露出されたフォトレジスト層（図示せず）を用いて規定される。長円リム２５は、それぞれサーマルアクチュエータ２９にわたって位置付けられた２つの同軸リムリップ２５ａおよび２５ｂを含む。
【００４７】
図９から図１１を参照すると、次の段階で、リム２５によって境界が付けられた残りのルーフ材料２０を貫通するまでエッチングすることによって、ルーフ２１に長円のノズル開口２６を画成する。このエッチングは、図９に示すダークトーンルーフマスクによって露出させたフォトレジスト層（図示せず）を用いて規定される。図１１に示すように、長円のノズル開口２６はサーマルアクチュエータ２９の上にわたって配置される。
【００４８】
ウェハの正面側のＭＥＭＳ処理が完了すると、ウェハは、背面側を研削し、約１５０ミクロンの厚さ（図１２および図１３）にエッチングすることによって薄化される。ウェハの薄化後、インク供給チャネル２７は、標準的な異方性ＤＲＩＥ（図１４〜図１６）を用いてインク入口１５と出会うように、ウェハの背面側からエッチングされる。この背面側エッチングは、図１４に示すダークトーンマスクによって露出された、堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジスト層５０を用いて規定される。インク供給チャネル２７は、正面側のＭＥＭＳノズルアセンブリの作製において使用される犠牲フォトレジスト１６のすべてを除去した後、ウェハの背面側とインク入口１５との間に流体接続を確立する。
【００４９】
フォトレジストの除去は、まず、背面側のアッシングから始まり、裏面側の堅焼き（hardbake；ハードベーク）されたフォトレジスト層５０を除去し、正面側インク入口１５（図１７および図１８）をプラグ埋め込みするフォトレジスト１６のプラグの一部分を除去する。背面側のアッシングは、連続した３段階のアッシングプロセスを用いて、以下の実施例において記載されたアッシング条件を利用する。
【００５０】
従来のアッシングプロセスにおいて、フォトレジスト１６をアッシングするために、Ｏ２プラズマが用いられる。しかしながら、本発明によれば、アッシングプラズマは、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４を含むガス化学種を用いて形成される。プラズマが、このガス化学種を含むガス化学種から形成される場合、アッシング速度の上昇およびノズル構造へのダメージ低下の点から優れたアッシングが達成される。さらに、インク供給チャネル２７の背面側異方性エッチングから得られたベールが、このガス化学種を用いて除去されることで、ベールの攻撃的なウェット化学除去が不要になる。アッシング条件の実験的な詳細は、以下の実施例の項でより詳細に記載される。
【００５１】
最後に、正面側のアッシングは、図１〜図３に示す完成したプリントヘッドを与えるために、フォトレジスト１６の残りを除去する。正面側アッシングは、本発明によるＯ２／ＮＨ３／ＣＦ４ガス化学種を利用してもよい。あるいは、正面側アッシングは、本出願人の米国特許出願公開第２００９／００７８６７５号明細書に記載されているようなＯ２／ＮＨ３ガス化学種を利用してもよく、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５２】
図１は、完成したプリントヘッド集積回路の３つの隣接した列のノズルを切欠斜視図で示す。各列のノズルは、列の長さに沿って延伸し、各列の複数のインク入口１５にインクを供給するインク供給チャネル２７をそれぞれ有する。インク入口は、各列のインク導管２３にインクを供給し、各ノズルチャンバは、当該列に共通するインク導管からインクを受ける。
【００５３】
後段階ＭＥＭＳ作製ステップの正確な順番が変更されてもよいことは、当業者によって認識される。例えば、ウェハには、背面側アッシングのみ、または正面側アッシングのみが施されてもよい。いずれにせよ、フォトレジスト１６を除去してプリントヘッドを提供するために、正面側アッシングおよび／または背面側アッシングのいずれかのアッシングをウェハに施す必要があることは認識される。
【実施例】
【００５４】
図１７および図１８に示すウェハの背面側アッシングを、表１に示す最適化されたアッシングの順序を用いて、アッシング炉において実行した。配合表１を１５分間使用した後、配合表２を５分間、次に、配合表３を１０分間使用した。表１の温度は、ヘリウムを使用して冷却されたチャック温度を参照する。
【表１】
【００５５】
表１に示す連続的なアッシング条件下において、優れたフォトレジスト除去速度を観察した。さらに、ＳＥＭによって確認されるように、インク供給チャネル２７およびインク入口のベールは完全に除去された。比較により、従来のＯ２アッシングまたはＯ２／Ｎ２アッシングは、同じフォトレジストを除去するために約７０〜９０分間のアッシング時間を要し、後続のウェット化学処理によって除去される必要のあるベールが多量に残る。
【００５６】
予想されるように、Ｏ２／ＮＨ３／ＣＦ４ガス化学種を使用して正面側アッシング実験において、優れたアッシング速度およびベール除去を観察した。
【００５７】
これらの実験から、Ｏ２／ＮＨ３／ＣＦ４を含むガス化学種が、従来のアッシング条件と比較して、優れたアッシング速度および驚くべきベール除去効率を提供するという結論が得られた。
【００５８】
広範囲に記載された本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示された本発明に、多数の変形および／または修正がなされてもよいことは、当業者らにより認識される。したがって、本発明の実施形態は、あらゆる点で例示的なものであり、限定的なものではないとみなすべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板からフォトレジストを除去する方法であって、
Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含むガス化学種から形成されたプラズマを用いるステップ、を含む、方法。
【請求項２】
前記基板にあるエッチングされたビアのベールを同時に除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フッ素含有ガスがＣＦ４である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フッ素含有ガスが、５容量％未満の濃度で前記ガス化学種に存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フッ素含有ガスが、３容量％未満の濃度で前記ガス化学種に存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
Ｏ２：ＮＨ３の比が、２０：１〜５：１の範囲のものである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
Ｏ２：ＣＦ４の比が、４０：１〜２０：１の範囲のものである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガス化学種が、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４のみからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
フォトレジストの除去速度が、Ｏ２プラズマを用いてフォトレジストの除去速度より少なくとも２０％速い、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記フォトレジストが、堅焼きされたフォトレジストである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記フォトレジストが、紫外線硬化されたフォトレジストである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記フォトレジストの厚さが、少なくとも５ミクロンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板がチャンクに取り付けられ、前記チャンクが、−５〜−３０℃の範囲の温度まで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ＭＥＭＳ作製プロセスのステップである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
プリントヘッド作製プロセスのステップである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記フォトレジストが、インクジェットノズルチャンバおよびインク供給チャネルの少なくとも１つに含まれる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フォトレジストが、インクジェットノズルアセンブリ用の保護コーティングおよび／または異方性深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセス用のマスクである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
インクジェットプリントヘッドの作製方法であって、
ウェハ基板の正面側に、フォトレジストがプラグ埋め込みされた対応するインク入口を各々が有するインクジェットノズルチャンバを形成するステップと、
フォトレジストがプラグ埋め込みされる前記インク入口と出会うように前記ウェハ基板の背面側からインク供給チャネルをエッチングするステップと、
前記フォトレジストの少なくとも一部を除去すると同時に、Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含む第１のガス化学種から形成された第１のプラズマに前記背面側をさらすことによって、前記インク供給チャネルのベールを除去するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
Ｏ２およびＮＨ３を含む第２のガス化学種から形成された第２のプラズマに前記正面側をさらすことによって、さらなるフォトレジストを除去するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のガス化学種が、Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項１】
基板からフォトレジストを除去する方法であって、
Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含むガス化学種から形成されたプラズマを用いるステップ、を含む、方法。
【請求項２】
前記基板にあるエッチングされたビアのベールを同時に除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フッ素含有ガスがＣＦ４である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フッ素含有ガスが、５容量％未満の濃度で前記ガス化学種に存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フッ素含有ガスが、３容量％未満の濃度で前記ガス化学種に存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
Ｏ２：ＮＨ３の比が、２０：１〜５：１の範囲のものである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
Ｏ２：ＣＦ４の比が、４０：１〜２０：１の範囲のものである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガス化学種が、Ｏ２、ＮＨ３およびＣＦ４のみからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
フォトレジストの除去速度が、Ｏ２プラズマを用いてフォトレジストの除去速度より少なくとも２０％速い、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記フォトレジストが、堅焼きされたフォトレジストである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記フォトレジストが、紫外線硬化されたフォトレジストである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記フォトレジストの厚さが、少なくとも５ミクロンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板がチャンクに取り付けられ、前記チャンクが、−５〜−３０℃の範囲の温度まで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ＭＥＭＳ作製プロセスのステップである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
プリントヘッド作製プロセスのステップである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記フォトレジストが、インクジェットノズルチャンバおよびインク供給チャネルの少なくとも１つに含まれる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フォトレジストが、インクジェットノズルアセンブリ用の保護コーティングおよび／または異方性深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセス用のマスクである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
インクジェットプリントヘッドの作製方法であって、
ウェハ基板の正面側に、フォトレジストがプラグ埋め込みされた対応するインク入口を各々が有するインクジェットノズルチャンバを形成するステップと、
フォトレジストがプラグ埋め込みされる前記インク入口と出会うように前記ウェハ基板の背面側からインク供給チャネルをエッチングするステップと、
前記フォトレジストの少なくとも一部を除去すると同時に、Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含む第１のガス化学種から形成された第１のプラズマに前記背面側をさらすことによって、前記インク供給チャネルのベールを除去するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
Ｏ２およびＮＨ３を含む第２のガス化学種から形成された第２のプラズマに前記正面側をさらすことによって、さらなるフォトレジストを除去するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のガス化学種が、Ｏ２、ＮＨ３およびフッ素含有ガスを含む、請求項１８に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１２−５３１０５３（Ｐ２０１２−５３１０５３Ａ）
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１６４３３（Ｐ２０１２−５１６４３３）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００９／００１０８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２２７４９
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（３０３０２４６００）シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド (150)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００９／００１０８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２２７４９
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（３０３０２４６００）シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド (150)
【Ｆターム（参考）】
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