穿孔基板处理方法和液体喷射头制造方法与流程

本发明涉及一种穿孔基板处理方法，并且还涉及一种利用该穿孔基板处理方法的液体喷射头制造方法。

背景技术：

日本专利申请公开no.h09-011478描述了一种喷墨记录头制造方法，其至少包括：(1)穿过其上形成有喷墨能量产生元件的基板形成用于供应油墨的通孔的步骤；以及(2)在通孔的每个壁上形成保护膜层的步骤。日本专利申请公开no.h09-011478也描述了使得保护膜层也作为喷墨能量产生元件上的保护膜层进行操作。

当采用通过加热液体来进行液体气化并利用液体气化导致的体积膨胀的方法作为液体(油墨)喷射方法时，作为一种电热转换器的加热器元件往往用作喷墨能量产生元件。

如果将保护膜层(耐油墨膜)保留在加热器元件上，则将热能传播到要喷射的液体的效率会下降，进而增加能量损失。因此，优选去除留在加热器元件上的保护膜层，以提高加热器元件的热效率。

可以使用如下所述的方法将保护膜层固定在需要它的区域上(例如，通孔的内壁上)，并且同时仅将保护膜层从不需要它的区域(例如，加热器元件上的区域)移除。首先，在基板的预定区域上形成保护膜层，所述基板具有从中穿过形成的通孔。然后，在基板上形成光刻胶层以覆盖(并且闭合)通孔，并且对光刻胶层进行图案化操作以产生抗蚀图案(其用作蚀刻掩模)。最后，使用抗蚀图案作为蚀刻掩模，对蚀刻对象(保护膜层的不必要部分)进行蚀刻处理，以蚀刻保护膜层。

然而，当通过使用光刻胶覆盖通孔来产生蚀刻掩模并且存在一个或多个尺寸大于指定尺寸的通孔或者在偏离指定位置的位置处形成的通孔时，可能出现这样的情况：用于覆盖通孔的蚀刻掩模不能完全覆盖那些通孔。然后，在随后的蚀刻工艺中，将通过正在使用的蚀刻溶液或蚀刻气体对那些不应被蚀刻的通孔的内部进行蚀刻。

更糟糕的是，蚀刻溶液或蚀刻气体有时会通过那些非标准化的通孔到达基板的后表面，从而不期望地对通孔的内部进行蚀刻，所述通孔在理想位置形成为显示所需的尺寸。因此，在单个非标准化通孔内部的蚀刻会对其余通孔中的一些或全部产生不利影响，或者对单个芯片的蚀刻会对其余芯片中的一些或全部产生不利影响，从而降低晶片的产量。

技术实现要素：

在本发明的一个方面中，提供了一种穿孔基板处理方法，具有在穿孔基板上对蚀刻对象进行蚀刻的步骤，所述基板具有第一表面、与所述第一表面相对设置的第二表面、以及穿过所述基板从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个通孔，其中所述蚀刻对象至少围绕所述通孔布置在所述穿孔基板的所述第一表面上而不闭合所述通孔，该方法包括：制备所述穿孔基板的步骤；在所述穿孔基板的所述第一表面上形成含有树脂材料的涂层的步骤；使得部分树脂材料落入所述多个通孔的每个中以便使用落下的树脂材料至少部分地闭合每个通孔的闭合步骤；将所述涂层作为掩模保留在每个通孔上，同时至少去除所述涂层的覆盖所述蚀刻对象的一部分以暴露所述蚀刻对象的图案化步骤；以及在使用树脂材料至少部分地闭合每个通孔的条件下对暴露的蚀刻对象进行蚀刻的步骤。

在本发明的另一个方面中，提供了一种制造液体喷射头的方法，所述液体喷射头具有元件基板，所述元件基板包括：用于喷射液体的能量产生元件和用于供应液体的液体供应端口；分别与相应的液体供应端口连通的流动路径；和包括喷射孔的喷嘴层，所述喷射孔分别与相应的流动路径连通以喷射液体，该方法包括：在基板上形成多个液体供应端口的步骤，所述基板具有第一表面、与所述第一表面相对设置的第二表面、以及布置在所述第一表面上的能量产生元件，所述液体供应端口穿过所述基板从所述第一表面延伸到所述第二表面；形成覆盖所述第一表面、所述第二表面和每个液体供应端口的内壁表面的保护膜的步骤；至少对所述保护膜的覆盖所述能量产生元件的部分进行蚀刻的步骤；以及在所述第一表面上形成所述流动路径的步骤，每个流动路径与至少一个液体供应端口连通，并且所述喷嘴层具有分别与相应的流动路径连通的喷射孔，其中通过利用以上限定的穿孔基板处理方法执行蚀刻所述保护膜的所述步骤。

根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得显而易见。

附图说明

图1a、1b、1c、1d、1e、1f和1g是穿孔基板的示意性剖视图，示出了根据本发明的穿孔基板处理方法的实施例的许多步骤。

图2a和2b是穿孔基板的示意性剖视图，示出了已知的穿孔基板处理方法的许多步骤。

图3a、3b、3c和3d是穿孔基板的示意性剖视图，示出了可用于本发明用途的两种不同形式的通孔。

图4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h和4i是穿孔基板的示意性剖视图，示出了根据本发明的液体喷射头制造方法的许多步骤。

具体实施方式

在本发明的一个方面，本发明的目的是提供一种穿孔基板处理方法，该方法可以抑制在具有多个通孔的穿孔基板上对蚀刻对象进行蚀刻操作的不利影响，该不利影响由单个通孔导致并且影响其余的通孔。在本发明的另一个方面，本发明的目的是提供一种液体喷射头制造方法，该方法利用以上穿孔基板处理方法可以提高晶片的产量。

根据本发明，穿孔基板处理方法的蚀刻操作是在将树脂材料埋入(填充)每个通孔内部的条件下进行的。故而，在通过存在埋入通孔内部的树脂材料而制备穿孔基板时，抑制了由于用于穿孔基板处理方法的蚀刻溶液或蚀刻气体而在通孔内部蚀刻通孔的问题的发生，即使在一些通孔从其适当位置移位和/或一些通孔显示出增大的平面尺寸的情况下也是如此。此外，抑制了蚀刻溶液或蚀刻气体四处流动并到达基板后表面的问题的发生。因此，也抑制了单个通孔导致的任何不利影响对位于该通孔周围和附近的通孔产生影响的问题，并因此抑制了单个芯片的不利影响对位于该芯片周围和附近的芯片产生影响的问题，从而可以提高晶片的产量。

现在，将通过参照附图更详细地描述本发明。但是注意，以下描述决不限制本发明的范围，并且仅用于向本发明相关技术领域的普通技术人员令人满意地解释本发明。还要注意，图1a至1g是穿孔基板的示意性剖视图，示出了根据本发明的穿孔基板处理方法的实施例的许多步骤；并且图3a至3d是具有不同通孔的两个穿孔基板的示意性剖视图，所述穿孔基板可用于本发明的用途。

<穿孔基板>

如图1a至1g所示(特别是图1a、1b和1e)，可用于本发明用途的穿孔基板10包括至少一个基板1、多个通孔2和蚀刻对象3a。如图1a所示，基板1具有第一表面1a和第二表面1b，第二表面1b是与第一表面相对设置的表面。第一表面1a和第二表面1b可以彼此平行。对基板的材料没有特别限制，并且可以根据其应用选择适当的材料用于基板1。例如，硅基板可以用于基板1。

多个通孔2(2a，2b)穿过基板1从基板1的第一表面1a(通常在垂直于基板表面的方向上)延伸到第二表面1b，因此在第一表面1a和第二表面1b处都是开口的。对通孔的轮廓没有特别限制。换句话说，可以根据其应用(例如，液体供应端口的应用，导孔的应用等)适当地确定通孔的轮廓。例如，如图1a所示，第一表面处的每个通孔的孔直径可以等于第二表面处的通孔的孔直径。或者，第一表面处的每个通孔的孔直径可以与第二表面处的通孔的孔直径不同。例如，第二表面处的每个通孔的孔直径21b可以大于第一表面处的通孔的孔直径21a。换句话说，如图3a所示，通孔21的内壁可以具有台阶21c。更具体地，从充分利用本发明的优点的角度来看，如图3a所示，通孔优选地在其内壁处具有台阶。例如，每个通孔可以在(基本上)垂直于基板表面的方向上穿过基板延伸，并且还可以具有由基板在第一表面处的孔直径与在第二表面处的孔直径的差导致的台阶。

又或者，通孔可以显示如图3c所示的轮廓。更具体地，通孔可以包括第一通孔(通常可以是单独的液体供应端口)21d和第二通孔(可以是公共液体供应端口)21e，并且通孔的内壁可以具有台阶21c。这种轮廓也可以充分利用本发明的优点。注意，在图3c所示的通孔的情况下，第二通孔21e的孔直径在基板的厚度方向上(在图的竖直方向上)变化，并且第二通孔21e示出锥形轮廓使得其孔直径朝向第一表面逐渐减小。

此外，多个通孔2可以具有相同的轮廓或者彼此不同的相应轮廓。注意，当一些通孔具有与其预期轮廓不同的轮廓时，本发明是特别有利的。即，当在从相应的适当位置移位的位置处形成通孔时和/或当通孔具有与其预期尺寸不同的尺寸时，本发明是特别有利的。本发明还可以有利于克服在蚀刻操作之前要进行的图案化操作的任何非预期的不利影响(例如，图案化位置出现部分未对准)。

为了说明本发明的优点，图1a示出了具有预期直径的通孔2a和直径大于预期直径的通孔2b。关于这种情况，本发明的优点将在下文中详细描述。

蚀刻对象3a(参见图1e)至少围绕通孔2布置在第一表面1a上，而不闭合通孔。它作为将在蚀刻步骤中进行的蚀刻操作的对象进行操作，下文将更详细描述。蚀刻对象3a可以是诸如保护膜或绝缘膜的膜。对蚀刻对象的材料没有特别限制，只要其可以通过蚀刻操作去除即可。换句话说，可以选择适当的材料用于蚀刻对象。

蚀刻对象3a仅需要存在于第一表面上的通孔周围，并且对每个通孔与蚀刻对象分开的距离没有特别限制。然而，由于当通孔从其预期位置移位时和/或当通孔的尺寸大于其预期尺寸时本发明非常有利，因此当在受到这些位移和/或这些尺寸差异影响的位置处产生蚀刻对象时，本发明将是非常有效的。

图1b中所示的穿孔基板10设置有膜3，膜3覆盖第一表面10a、第二表面10b和每个通孔的内壁表面2c(参见图1a)，并且布置在第一表面上的膜的至少一部分用作蚀刻对象3a。例如，当每个通孔设置有贯通电极并且膜3将在贯通电极上形成为绝缘膜时，可以有利地将sio膜或sio2膜用于膜3。当膜3要形成为在喷墨记录头中用于保护基板免受油墨影响的耐油墨膜时，可以有利地将tio膜用于膜3。注意，膜3从基板1的第一表面1a延伸到每个通孔2的内壁表面2c。还注意到，第一表面10a指的是穿孔基板10的前表面(图1b中所示的上表面)，第二表面10b指的是与第一表面10a相对设置的后表面(图1b中所示的下表面)。

<穿孔基板处理方法>

根据本发明的穿孔基板处理方法包括以下步骤：

·制备穿孔基板的步骤(穿孔基板制备步骤，图1b)；

·在穿孔基板的第一表面上形成含有树脂材料的涂层的步骤(涂膜层形成步骤，图1c)；

·使得部分树脂材料落入穿孔基板的所述多个通孔的每个中并且使用落下的树脂材料至少部分地闭合每个通孔的步骤(闭合步骤，图1d)；

·将涂层作为掩模保留在每个通孔上并至少将涂层的覆盖蚀刻对象的一部分去除以暴露蚀刻对象的步骤(图案化步骤，图1e)；和

·在每个通孔至少部分地被树脂材料闭合的条件下对暴露的蚀刻对象进行蚀刻的步骤(蚀刻步骤，图1f)。

如上定义的根据本发明的穿孔基板处理方法可以另外包括以下步骤：

·去除残留涂层(树脂材料)的步骤(涂层去除步骤，图1g)。

注意，上述穿孔基板制备步骤可包括以下步骤：

·引入具有第一表面和与第一表面相对设置的第二表面的基板的步骤(基板引入步骤)；和

·形成穿过基板从第一表面延伸到第二表面的多个通孔的步骤(通孔形成步骤，图1a)；和

·形成对基板的第一表面和第二表面以及每个通孔的内壁表面进行覆盖的膜的步骤(膜形成步骤，图1b)。

现在，下面将详细描述上面列出的每个步骤。

(穿孔基板制备步骤)

首先，如图1a所示，引入具有第一表面1a和第二表面1b的基板(例如，硅基板)，并且形成(相对于基板表面垂直)穿过基板的多个通孔2(通孔形成步骤)。尽管对形成穿过基板的通孔的方法没有特别限制，但是通常可以采用诸如cde(化学干法蚀刻)或rie(反应离子蚀刻)的干法蚀刻技术来形成通孔。注意，如上指出，图1a示出了具有预期尺寸的通孔2a和尺寸大于预期尺寸的通孔2b。

随后，如图1b所示，形成用于覆盖第一表面1a、第二表面1b以及每个通孔2的内壁表面2c的膜3(膜形成步骤)。如上所述，膜(通常可以是sio膜，sio2膜或tio膜)将部分地成为蚀刻对象3a(参见图1e)。蚀刻对象将在稍后进行的蚀刻步骤中去除，使得膜将显示出所需的图案。

注意，对形成膜3的方法没有特别限制，并且可以根据所需的匀镀能力和所用膜的材料选择合适的方法。通常借助于热cvd(化学气相沉积)技术、ald(原子层沉积)技术等，可以在基板的期望区域上形成具有均匀膜厚度的膜。或者，也可以通过将基板浸入sog(旋涂玻璃)等的液体材料中并随后烘干基板从而在所需区域上形成膜(例如sio2膜)。

利用本发明的穿孔基板处理方法，至少在基板的第一表面上的每个通孔周围布置蚀刻对象3a而不闭合多个通孔2就足够了。换句话说，如上所述的膜可以形成或不形成在基板的其他部分上。因此，可以以上述方式形成如图1b所示的穿孔基板10。

(涂层形成步骤)

接下来，如图1c所示，使树脂材料粘附到穿孔基板10的第一表面10a，以形成用于覆盖蚀刻对象3a以及多个通孔2的涂层4。有关形成涂层的方法，对该方法没有特别限制，可以使用液体喷射头领域中的任何已知方法形成涂层，只要该方法可以使树脂材料粘附到第一表面10a即可。更具体地，可用于本发明用途的涂层形成技术包括使用干膜抗蚀的溅射、旋涂和层压。

现在，下面将描述层压技术作为示例。采用层压技术，首先将要使用的树脂材料变成干膜，并将干膜作为层压材料铺设在第一表面上。这样，可以在第一表面上形成含有树脂材料的涂层4。

虽然可以根据用于填充操作的树脂材料的数量和填充步骤中的其它因素(下文将描述)适当地确定涂层4的厚度，但涂层4的厚度从将使用的抗蚀剂的粘聚力的角度来看优选不小于5μm，并且从通过曝光和显影将进行的图案化操作的性能的角度来看优选不大于100μm。

注意，除了作为树脂材料重要组分的树脂(或橡胶)之外，如果需要，在形成涂层4时将使用的树脂材料可以包含一种或多种添加剂(其通常可以包括溶剂和/或光敏物质)。

尽管可以适当地选择将用于树脂材料的树脂(或橡胶)组分，但优选采用在闭合步骤中显示出较高流动性程度的材料(这将在下文中描述)。注意，当形成涂层4时，通过使树脂材料除了树脂组分之外还包含(通常少量)可以溶解树脂组分的溶剂，可以提高闭合步骤中树脂材料的流动性程度。

此外，优选使用具有可通过加热提高树脂材料流动性的玻璃化转变点(tg)的树脂(或橡胶)，作为将用于树脂材料的树脂(或橡胶)组分。

另外，可适合地采用选自酚醛清漆树脂、丙烯酸树脂和环化橡胶的树脂(或橡胶)，作为将用于树脂材料的树脂(或橡胶)组分，因为这种树脂(或橡胶)可以在后续步骤中容易地去除。

当采用酚醛清漆树脂作为树脂组分时，丙二醇甲基醚乙酸酯(pgmea)可有利地用作将包含在树脂材料中的溶剂，以提高流动性程度。另一方面，当使用丙烯酸树脂作为树脂组分时，环己酮可以有利地用作溶剂。最后，当使用环化橡胶作为树脂组分时，二甲苯可以有利地用作溶剂。

还要注意，许多酚醛清漆树脂在约60℃至约100℃的温度范围内具有玻璃化转变点，不过树脂的玻璃化转变点也受树脂分子量的影响。从易于处理的角度来看，任何这种酚醛清漆树脂都可以适当且有利地选择使用。

树脂材料可以是或不是光敏的。当采用(通常为正型)光敏树脂材料时，例如萘醌二叠氮化物(nqd)可用作将包含在树脂材料中的光敏物质。可以适当地确定树脂材料的树脂组分的含量比、溶剂的含量比、光敏物质的含量比等。换句话说，对那些组分的含量比没有特别限制。

(闭合步骤)

随后，如图1d所示，部分地使得作为涂层4的组分的树脂材料落入所述多个通孔2的每个中，从而使用落下的树脂材料闭合每个通孔的至少一部分。注意，“每个通孔的至少一部分”的表述是指“在通孔的深度方向上(在图1d的竖直方向上)观察的每个通孔的至少一部分。因此，在闭合步骤中通过树脂材料使每个通孔在其长度的一部分处闭合。故而，由于通孔的闭合部分，穿孔基板的第一表面10a不能通过任何通孔与其第二表面10b连通。注意，图1d示出了通孔的闭合部分(由于落下的树脂部分)4a和由树脂材料形成并保留在第一表面上的涂层4b。涂层4b由不用于闭合通孔内部并且因此保留在第一表面上的树脂材料形成，并且覆盖蚀刻对象3a和多个通孔2。还要注意，在图1d中，每个通孔的仅靠近第二表面10b的一部分未填充树脂材料，而通孔的所有其余部分都填充有树脂材料。然而，可选地，每个通孔的仅靠近第一表面10a的一部分可以填充有树脂材料，或者每个通孔可以完全填充有树脂材料。

然而，如果落入每个通孔中的树脂材料的量大于完全填充通孔所需的树脂材料的量并且因此树脂材料通过通孔流出到第二表面10b上，那么流出到第二表面10b上的树脂材料可能不利地影响后来的对基板表面进行处理的各种操作，例如夹持第二表面10b的操作。因此，对于根据本发明的穿孔基板处理方法，需要控制使得树脂材料落入(并填充)每个通孔内部的至少一部分的操作，以防止落下的树脂材料流到穿孔基板的第二表面10b上。

虽然对于使得用于形成涂层的部分树脂材料落入每个通孔中的技术没有特别限制(只要该技术适合于改善在落下树脂材料时要使用的树脂材料的流动性程度)，例如，可以有利地采用加热树脂材料以形成涂层的技术。当采用加热技术时，通过加热树脂材料，可以软化用于形成涂层4的树脂材料以提高其流动性程度。然后，通过利用毛细管现象，可以使树脂材料自动落入每个通孔中。

此外，如果要使用的树脂材料具有玻璃化转变点，则通过将涂层的树脂材料加热到高于树脂材料的玻璃化转变点的温度，可以容易地提高树脂材料的流动性。然后，可以非常容易地执行闭合步骤。

从处理的角度来看，树脂材料的玻璃化转变点优选不低于40℃。当树脂材料是光敏树脂材料时，玻璃化转变点的温度可以在树脂材料曝光之前和之后发生变化。因此，更具体地说，树脂材料的玻璃化转变点在树脂材料曝光之前优选不低于40℃。

树脂材料要加热到的温度优选不高于树脂材料失去光敏性以及在随后的涂层去除步骤中剥离(去除)涂层的操作受到阻碍的温度水平。如果树脂材料是nqd型(包括nqd)酚醛清漆树脂材料，则树脂材料要加热到的温度优选不高于130℃。

尽管填充在每个通孔中以在那里形成闭合部分4a的树脂材料的量(在待形成的闭合部分4a中要填充的树脂材料的量)可以根据通孔的平面尺寸和通孔的深度适当地选择，其优选在以下范围内。例如，当每个通孔的(预期)孔直径不小于10μm且不大于100μm并且每个通孔的(预期)深度为200μm时，树脂材料优选以不小于10μm且不大于180μm的量填充在每个通孔中。换句话说，每个通孔填充的树脂材料深度优选不小于通孔深度的5％且不大于通孔深度的90％。每个通孔的深度指的是图1a至1c中通孔在竖直方向上的长度。当如图1b所示膜3形成在第一表面上并围绕每个通孔时，通孔的深度(长度)包括第一表面上的膜3的厚度。因此，图1d中每个通孔的深度是图1d中从形成在第一表面1a上的膜3的表面(即第一表面10a)到形成在第二表面1b上的膜3的表面(即第二表面10b)测量的竖直长度。

当每个通孔21的内壁表面具有如上参照图3a和3c所述的台阶21c时，由于毛细管效应，放入每个通孔中的树脂材料在台阶21c处停止进一步向下移动。因此，如图3b和3d所示，可以容易地控制每个通孔的闭合部分22a的树脂材料的量，并且同时，可以容易地保持涂层22b(由保留在第一表面上的树脂材料形成)的轮廓。

(图案化步骤)

随后，至少去除涂层4b的覆盖蚀刻对象3a的一部分，同时在每个通孔21上保留显示预定轮廓的涂层，以便将涂层用作掩模4c，从而如图1e所示在每个通孔由树脂材料闭合的条件下暴露蚀刻对象。在该图案化步骤中，在使得已经落下(并填充)到所述多个通孔2的每个中的树脂材料的至少一部分保留未被去除并且每个通孔由保留未被去除的树脂材料闭合的情况下执行图案化操作就足够了。另外，在该步骤中，显示预定轮廓的涂层在每个通孔上(更具体地，在每个通孔的顶部部分上)保留未被去除，以便用作掩模4c，从而在后面的蚀刻步骤中防止每个通孔的内部被蚀刻溶液或蚀刻气体侵蚀。在图1e所示的穿孔基板的情况下，至少存在受到蚀刻操作不利影响的通孔2b，并且在图案化步骤中存在于通孔2b的上部中的一部分涂层被去除。然而，由于在闭合步骤中树脂材料被填充在通孔2b的内部，所以通孔2b可以在整个图案化步骤中保持其闭合状态。

注意，可以使得保留在每个通孔上的涂层显示出(预定的)合适轮廓。换句话说，对每个通孔上保留下的涂层的轮廓没有特别限制。利用特定的图案化技术，当树脂材料具有光敏性时，可以通过对树脂材料进行曝光工艺和显影工艺来形成如上所述的图案。另一方面，当树脂材料不具有任何光敏性时，可以使用抗蚀剂用于使得覆盖蚀刻对象的涂层部分图案化，通过蚀刻操作(例如，干法蚀刻操作)形成如上所述的图案。

现在，下面将分别详细描述树脂材料具有光敏性的情况和树脂材料不具有任何光敏性的情况。

·树脂材料具有光敏性：

树脂材料可以是负型光敏树脂材料或正型光敏树脂材料。下面将描述树脂材料是正型光敏树脂材料的情况。针对本发明的用途，重要的是，如上所述，每个通孔在图案化步骤结束后保持用树脂材料填充(闭合)的状态。更具体地说，在图案化步骤之后，如图1e所示，即使在通孔2b中，也需要使得填充在闭合部分4a中的至少一部分树脂材料保留不被去除。

注意，在图案化步骤中去除覆盖蚀刻对象的涂层部分，因此如果树脂材料是正型光敏树脂材料(抗蚀剂)，则将涂层曝光至比布置在第一表面上的涂层4b的厚度更大的深度。因此，在曝光操作期间，优选在闭合部分4a不曝光的条件下使得涂层4b曝光。更具体地，优选地在使得填充在每个通孔的闭合部分中的树脂材料至少部分保留未被去除的情况下执行曝光操作，因此通孔由保留未被去除的树脂材料闭合。下面描述的任何一种特定技术都可以适当地用于此目的。它们包括控制将用于曝光操作的光不到达填充在每个通孔的闭合部分中的树脂材料的底部的技术(曝光调节技术)，以及选择不会使得曝光照明到达填充在每个通孔的闭合部分中的树脂材料的底部的较浅焦深作为要满足的曝光照明要求的技术(照明条件调节技术)。例如，当树脂材料是包含作为光敏物质的萘醌二叠氮化物的光敏树脂材料时，可以容易地使涂层曝光，而不允许每个通孔2的闭合部分4a感光，因为树脂材料在很大程度上吸收光。

·树脂材料没有任何光敏性：

在树脂材料不具有任何光敏性(因此是非光敏树脂材料)的情况下，在单独的步骤中将抗蚀剂涂覆到涂层4上，并在那里形成光敏树脂层以产生所需图案。然后，通过对光敏树脂层进行曝光工艺和显影工艺来形成抗蚀剂图案。可以通过使用抗蚀剂图案并对涂层4b进行蚀刻来执行图案化步骤。注意，在图案化步骤中执行蚀刻操作的深度大于布置在第一表面上的涂层4b的厚度，以去除覆盖蚀刻对象的涂层部分。因此，涂层4b将被蚀刻的深度优选小于填充在每个通孔中的树脂材料的深度。通过这样的布置，可以容易地将至少一部分树脂材料保留在每个通孔的内部中。

将用于图案化步骤的蚀刻技术通常可以选自干法蚀刻技术。最重要的是，反应离子蚀刻(rie)可以特别优选地用于图案化步骤。通过使用rie，可以容易地对表面涂层进行蚀刻，并且另外可以容易地使得闭合部分4a保留未蚀刻，因为rie允许容易地以优异的方式形成涂层的图案，并且rie的特征在于在涂层被更深地蚀刻时蚀刻速率降低。可以根据将使用的树脂材料适当地确定蚀刻条件。当树脂组分用于树脂材料时，可以通过使用o2气体容易地对涂层进行蚀刻。

(蚀刻步骤)

基本上，在每个通孔由树脂材料闭合的条件下，如图1f所示由于前面的图案化步骤而在表面处已经暴露的蚀刻对象(已经去除了树脂材料的区域的膜)3a通过使用蚀刻溶液5经受(单晶片)蚀刻操作，蚀刻溶液5通常可以是缓冲氢氟酸等。

图2a和2b是穿孔基板的示意性横截面图，示出了已知的穿孔基板处理方法的许多步骤。图2a示出了在不执行前面描述的闭合步骤的情况下在图案化步骤之后的穿孔基板20。因此，图2a中所示的穿孔基板的每个通孔未在内部中填充树脂材料。换句话说，每个通孔不具有任何闭合部分。另外，在图2a中，通孔13b的顶部没有被涂层(树脂材料)11完全覆盖，因此穿孔基板的第一表面20a和第二表面20b通过此通孔13b相互连通。因此，在对蚀刻对象进行如图2b所示的单晶片蚀刻操作的同时，正用于对蚀刻对象进行蚀刻的蚀刻溶液(缓冲氢氟酸等)12或蚀刻气体(氟自由基等)通过通孔13b到达穿孔基板的第二表面20b。故而，到达第二表面20b的蚀刻溶液或蚀刻气体又通过穿孔基板的第二表面20b进入相邻的通孔13a，从而对通孔13a产生不利影响。通常，多个芯片(液体喷射头)由单个基板制备，因此如果发生这种现象，具有这些受到不利影响的通孔的芯片又可能对一些其余芯片产生不利影响，从而显著减少芯片产量。

相反，根据本发明，如图1e所示，包括通孔2b的所有通孔2由填充在闭合部分中的至少一部分树脂材料闭合。因此，如图1f所示，如果一个通孔的顶部未被涂层完全覆盖，则防止正用于对膜3进行蚀刻的蚀刻溶液或蚀刻气体到达穿孔基板的第二表面。

因此，根据本发明，与现有技术的处理方法不同，防止受到不利影响的通孔(如果有的话)进而对任何其余的通孔产生不利影响。最终结果是晶片的产量显著提高。

(涂层去除步骤)

最后，如图1g所示去除涂层(树脂材料)。可以根据用于涂层的树脂材料选择合适的涂层去除技术。例如，使用剥离溶液的湿法蚀刻可以适当地用于涂层去除步骤。故而，可以获得已经从中去除了蚀刻对象的穿孔基板。关于尺寸上有问题的通孔2b，问题延及到上述图案化步骤中的膜图案化操作。但是，该问题不会影响任何其余的通孔2a。换句话说，使得无问题的所有其他通孔2a不受问题的影响。

<液体喷射头>

通过根据本发明的液体喷射头制造方法获得的液体喷射头(将在后面描述)可以安装在打印机、复印机、具有通信特征的传真机、配备有打印机的文字处理器或者通过组合各种处理单元制造的作为复合机器的工业记录装置中。

图4a至图4i是穿孔基板的示意性横截面图，示出了根据本发明的液体喷射头制造方法的实施例的许多步骤。

如图4h所示，可通过根据本发明的液体喷射头制造方法获得的液体喷射头包括元件基板39和喷嘴层38，元件基板39是经过处理的穿孔基板。元件基板39又包括用于喷射液体的能量产生元件33和用于供应液体的液体供应端口32。另一方面，喷嘴层38包括与各个液体供应端口连通的流动路径38a和与各个流动路径38a连通的喷射孔38b，并设计成从那里喷射液体。

(元件基板)

通常可以将硅基板用于元件基板39(图4a中的附图标记30)。能量产生元件33仅需要产生从液体喷射头的各个喷射孔喷射液体(通常可以是诸如油墨的记录液体)所需的能量。能量产生元件33可以是适于使液体沸腾的电热转换器(加热电阻器元件、加热器元件)，或者适于通过体积变化或振动向液体施加压力的元件(压力元件、压电元件)。然而，下面将根据加热器元件对能量产生元件进行描述。如图4h所示，元件基板39具有液体供应端口32，液体供应端口32分别与相应的流动路径38a连通以供应液体。注意，液体供应端口32在相对于基板表面垂直的方向上穿过元件基板39并且在元件基板的前表面(图4h中的上表面)以及后表面(图4h中的下表面)处开口。还要注意，可以根据要制造的液体喷射头的结构适当地选择能量产生元件33的数量和位置以及液体供应端口的数量和位置。

电极焊盘(未示出)以及用于连接能量产生元件和电极焊盘的导线(未示出)可以布置在基板30上。导线可以包含在由sio膜或sio2膜制成的绝缘层中(图4a中的附图标记34)。此外，其中，元件基板39可以在液体供应端口的后表面和内壁表面上设置有保护膜35b和布置在前表面的一部分上的绝缘膜(能量产生元件的上表面除外)。这些膜可以由sio、sio2、tio、氮化硅、ta等制成。

(喷嘴层)

喷射孔(液体喷射孔)38b属于喷嘴层38并且设置用于喷射液体。如图4h所示，它们通常可以分别形成在相应的能量产生元件33上方。同样属于喷嘴层38的流动路径(液体流动路径)38a分别连通相应的喷射孔38b和相应的液体供应端口32，并且可以用作许多液体腔室，用于将液体保持在其中。可以使得流动路径38a包括相应的发泡室作为其一部分。注意，通常在单个液体喷射头中形成多个喷射孔和多个流动路径。通常可以选择环氧树脂并将其用作形成喷嘴层的材料。喷嘴层可以形成为单层，或者可选地，形成为具有两个或更多个组分层的多层结构。例如，喷嘴层可包括具有喷射孔的孔板和其中形成流动路径的流动路径壁构件。

<如何使用液体喷射头>

为了通过使用液体喷射头在诸如纸张的记录介质上执行记录操作，将支承喷射孔的喷射头的表面(喷射孔支承表面)放置成面向记录介质的记录表面。然后，将从液体供应端口流入元件基板并填充在喷嘴层中的流动路径中的液体通过能量产生元件产生的能量从喷射孔喷射。然后，当喷射的液体落在记录介质上时发生打印(记录)操作。

<液体喷射头制造方法>

根据本发明的液体喷射头制造方法包括以下步骤，并且当如下所述对保护膜的部分进行蚀刻时，利用如上所述的根据本发明的穿孔基板处理方法。

·形成多个液体供应端口的步骤，所述液体供应端口穿过液体喷射头的基板(下文中将称为“第二基板”)，所述基板具有第一表面、与第一表面相对设置的第二表面和布置在第一表面上的能量产生元件，液体供应端口穿过基板一直从第一表面延伸到第二表面(液体供应端口形成步骤)；

·形成保护膜(可以是绝缘膜)的步骤，该保护膜覆盖每个液体供应端口的第一表面、第二表面和内壁表面(保护膜形成步骤)；

·对保护膜的部分进行蚀刻的步骤，所述部分至少包括其覆盖能量产生元件的部分(蚀刻步骤)；和

·形成具有流动路径和喷射孔的喷嘴层的步骤，每个流动路径至少与液体供应端口中的一个连通，所述喷射孔分别与第一表面上的相应流动路径连通(喷嘴层形成步骤)。

根据本发明的液体喷射头制造方法可以另外包括以下步骤。

·制备第二基板的步骤(第二基板制备步骤)；

·切割所获得的多个液体喷射头的步骤(切割步骤)；和

·将具有无问题的液体供应端口的液体喷射头和具有有问题的(不可用的)液体供应端口的液体喷射头进行分离的步骤(分离步骤)。

现在，下面将详细描述上面列出的每个步骤。

(第二基板制备步骤)

首先，制备第二基板(例如，硅基板)31，其具有第一表面31a、第二表面31b和布置在第一表面31a上的多个能量产生元件(例如，加热器元件)33(参见图4a)。用于使电流流到能量产生元件33的导线(未示出)连接到相应的能量产生元件33并包含在绝缘层34中。注意，导线通常可以通过使用光刻的多层布线技术形成。

(液体供应端口形成步骤)

然后，如图4a所示，形成穿过基板(相对于基板表面垂直)的多个液体供应端口32。可用于形成液体供应端口的技术通常包括干法蚀刻技术，例如cde或rie。注意，图4a中所示的液体供应端口32包括具有预期尺寸的液体供应端口32a和尺寸大于预期尺寸的液体供应端口32b。

(保护膜形成步骤)

随后，如图4b所示，形成对第一表面31a、第二表面31b和每个液体供应端口的内壁表面32c进行覆盖的保护膜(例如，tio膜)35。注意，保护膜35的一部分(如图4e中的附图标记35a所示)成为蚀刻对象，该蚀刻对象将在稍后的蚀刻步骤中通过蚀刻去除。更具体地，成为蚀刻对象的保护膜的部分至少包括其至少围绕液体供应端口布置在第一表面上并覆盖能量产生元件的部分。保护膜35通常可以通过诸如热cvd或ald的技术形成，或者可选地，通过使用诸如sog的液体形成。注意，这里描述的保护膜仅是示例，并且可以由诸如绝缘膜的一些其他膜代替。

利用根据本发明的液体喷射头制造方法，将蚀刻对象至少围绕第一表面31a上的每个液体供应端口布置即可，而不必闭合多个液体供应端口32。换句话说，如上所述，保护膜可以形成或不形成在第一表面31a的其余区域上。

通过执行上述步骤，可以获得穿孔基板40(将用于液体喷射头)，该穿孔基板40具有第一表面40a和第二表面40b、多个能量产生元件33、多个液体供应端口32和蚀刻对象。

(蚀刻步骤)

随后，通过利用如上所述的根据本发明的穿孔基板处理方法，将保护膜的一部分蚀刻掉，该部分至少包括其覆盖能量产生元件的部分。现在，将在下文中详细描述该方法。

首先，如图4c所示，通过使树脂材料粘附到穿孔基板40的第一表面40a(基板31的第一表面31a)上，形成对蚀刻对象(如图4a中的附图标记35a所示)和多个液体供应端口32进行覆盖的涂层36(涂层形成步骤)。关于形成涂层的方法、涂层的厚度和将用于形成涂层的树脂材料，上面对根据本发明的穿孔基板处理方法给出的描述同样适用于此。

随后，如图4d所示，使得涂层36的部分树脂材料向下流入多个液体供应端口32的每个中，以使用流下的树脂材料闭合每个液体供应端口的至少一部分(闭合步骤)。注意，本文中使用的每个液体供应端口的至少一部分的表述是指在其厚度方向(图4d中的竖直方向)上观察的每个液体供应端口的至少一部分。还要注意，图4d示出了由填充在其中的树脂材料形成的闭合部分36a和由保留在第一表面上的树脂材料形成的涂层36b。涂层36b由在使用树脂材料填充多个液体供应端口的每个的内部的操作中未使用的树脂材料形成。涂层36b覆盖蚀刻对象35a和多个液体供应端口32。

前面对根据本发明的穿孔基板处理方法给出的描述也适用于使得树脂材料向下流动并填充多个液体供应端口32的每个以在那里产生闭合部分的技术以及每个液体供应端口(通孔)的轮廓。

随后，如图4e所示，去除覆盖蚀刻对象35a的涂层36b部分以暴露蚀刻对象，同时使得铺设在每个液体供应端口上并且具有预定轮廓的涂层部分作为很多掩模36c保留未被去除，从而使每个液体供应端口保留处于被树脂材料闭合的状态(图案化步骤)。对于该步骤，在多个液体供应端口32的每个被填充在其内部的至少一部分树脂材料保留闭合的条件下进行图案化操作即可。在图4e中，可以看出树脂材料至少保留在每个液体供应端口32的上部的一部分(作为显示预定轮廓的涂层)。这里将使用的具体图案化技术可以与上述针对根据本发明的穿孔基板处理方法的图案化技术相同。

此后，如图4f所示，借助于蚀刻溶液37(其通常可以是缓冲氢氟酸)，在图案化步骤中将已经在穿孔基板的第一表面上暴露的蚀刻对象(已经去除树脂材料的区域的保护膜)35a蚀刻掉。如上所述，根据本发明，可以防止正用于蚀刻保护膜35的蚀刻溶液或蚀刻气体到达穿孔基板的第二表面，并且还可以防止单个通孔(例如液体供应端口)的不利影响(如果有的话)对其周围的其他附近通孔产生不利影响。

然后，如图4g所示，去除涂层(树脂材料)(涂层去除步骤)。在此也可以使用用于根据本发明的穿孔基板处理方法的前述去除涂层的技术。

(喷嘴层形成步骤)

接下来，如图4h所示，形成具有流动路径38a和喷射孔38b的喷嘴层38。对形成喷嘴层的方法没有特别限制，并且这里可以采用液体喷射头领域中已知的任何技术。例如，可以采用如下所述的技术。

首先，借助于(例如，正型)光敏树脂材料在元件基板39上形成流动路径图案。随后，在光敏树脂层上形成涂层。然后，借助于抗蚀剂在涂层上形成喷射孔图案，并沿着图案进行干法蚀刻操作，以在涂层中产生喷射孔。因此，通过洗脱用于形成流动路径图案的光敏树脂材料，可以在之后形成具有两层的喷嘴层(包括具有喷射孔的孔板和具有流动路径的流动路径壁构件)。

(切割步骤和分离步骤)

在生产液体喷射头时，通常，多个芯片以阵列的方式布置在单个基板上。因此，通过切割操作对所获得的已形成有喷嘴层的基板进行切割，并且执行检查以将具有一个或多个有问题的液体供应端口32b的一个或多个芯片与其余的芯片分离。然后，通过使用仅具有无问题的液体供应端口32a的芯片，可以获得液体喷射头。更具体地说，如图4h和4i所示，沿虚线将两个相邻设置的芯片切割分开，以分离可用的芯片(液体喷射头)41a和不可用的芯片(液体喷射头)41b。

如上所述，根据本发明，由于将树脂材料埋入每个通孔的内部中，所以埋入的树脂材料留在通孔的内部中以闭合通孔，即使在通孔从其适当位置移位或通孔显示太大的平面尺寸时也是如此。由于这个原因，正在使用的蚀刻溶液或蚀刻气体不会绕过基板并到达基板的后表面，因此抑制有问题的单芯片对位于其周围和附近的芯片产生不利影响的问题发生，从而可以显著提高晶片的产量。

[示例]

现在，将通过示例更详细地描述本发明。然而，注意，示例不以任何方式限制本发明的范围。

(示例1)

首先，制备包括单晶硅基板30的第二基板31(第二基板制备步骤)。用于产生驱动液体飞起的能量的加热器元件33已经形成在第二基板的第一表面31a上，并且用于使电流流动的电线(未示出)已经连接到每个加热器元件33上。另外，电线包含在由氧化硅制成的绝缘层34中。它们通过使用光刻的多层布线技术形成。第二基板的厚度(包括基板30的厚度和绝缘层34的厚度的总厚度)为625μm。

随后，通过干法蚀刻形成穿过第二基板31的多个液体供应端口32(液体供应端口形成步骤)。此时，在使液体供应端口32a显示预期尺寸的同时，液体供应端口32b显示出大于预期尺寸的尺寸。在第一表面和第二表面处，液体供应端口的预期孔直径均为50μm。

此后，如图4b所示，形成保护膜(防液体)35，以防止用于基板30的硅被洗脱到要喷射的液体中(保护膜形成步骤)。将tio膜用于保护膜35，并且使用ticl2和h2o，通过ald技术形成保护膜35。故而，在第一表面31a上、第二表面31b上以及液体供应端口32的内壁表面32c上形成tio膜作为保护膜。tio膜的厚度为100nm。通过执行上述步骤，获得如图4b所示的穿孔基板40(穿孔基板制备步骤)。

之后，如图4c所示，使树脂材料粘附到第一表面40a上，以形成覆盖第一表面40a的涂层36(涂层形成步骤)。玻璃化转变点为80℃的正型光敏抗蚀剂用作树脂材料，该抗蚀剂使用tznr-e1050pm(商品名称；可从tokyoohkakogyo获得)作为基材制备。将光敏抗蚀剂变成膜厚度为20μm的干膜，并将第一表面40a与干膜层合以使其用作涂层。

然后，如图4d所示，加热涂层36的树脂材料并使其部分地落入多个液体供应端口32的每个中，以在液体供应端口32中产生闭合部分36a(闭合步骤)。因此，每个液体供应端口变成其由闭合部分闭合的状态。通过将第二基板放置在热板上进行加热操作，热板的温度控制为等于130℃，其中第二基板的第二表面40b朝向下方(以便与热板保持接触)并且使得第二基板留置12分钟。故而，每个液体供应端口的内部填充有(距第一表面40a)深度为100μm的树脂材料。

随后，如图4e所示，将涂层曝光并对其进行显影工艺以进行图案化操作，以便在每个液体供应端口由树脂材料闭合的状态下在第一表面40a上暴露蚀刻对象35a(图案化步骤)。更具体地，将涂层以5,000j/m²的量曝光，并且将2.38质量％的四甲基氢氧化铵(tmah)水溶液用于显影工艺。故而，已经曝光的树脂材料从涂层表面在深度方向(图4e中的竖直方向)上溶解至35μm的深度。因此，在每个液体供应端口32b的一部分中，在填充到内部(深度)100μm的树脂材料中仅第一表面40a侧的20μm的树脂材料溶解。换句话说，在液体供应端口32b的内部中80μm(厚度)的树脂材料未溶解。因此，液体供应端口32b由未溶解的剩余树脂材料保持闭合。

随后，如图4f所示，在每个液体供应端口用树脂材料闭合的同时，通过使用蚀刻溶液的湿法蚀刻操作将已经暴露到表面的保护膜的部分(蚀刻对象)进行蚀刻(蚀刻步骤)。使用缓冲氢氟酸作为蚀刻溶液。采用旋转蚀刻技术进行蚀刻步骤，因为利用该技术可以仅将蚀刻溶液施加到基板的一个表面上。注意，蚀刻溶液没有流出到基板的第二表面上，因为树脂材料保留在包括液体供应端口32b的所有液体供应端口32中，因此所有液体供应端口保持在闭合状态。故而，在仅具有无问题的液体供应端口32a的任何芯片上都没有发生由于蚀刻溶液引起的腐蚀问题。

此后，如图4g所示，剥离树脂材料(涂层去除步骤)。通过将如图4f所示的所获得的基板浸入剥离溶液104(商品名称，可从tokyoohkakogyo获得)中，用水洗涤基板然后干燥基板来执行剥离操作。从而，获得元件基板39。

然后，在元件基板39上形成如图4h所示的具有流动路径38a和喷射孔38b的喷嘴层(喷嘴层形成步骤)。然后通过切割操作将所获得的基板切割成芯片。通过检查过程，将如图4i所示具有一个或多个有问题的液体供应端口32b的芯片41b与仅具有无问题的液体供应端口32a的芯片41a分离。因此，仅具有无问题的液体供应端口32a的芯片41a被拣选为可用芯片。

因此，上述制造方法防止了有问题的液体供应端口(如果有的话)通过蚀刻溶液等对穿孔基板的第二表面侵蚀而对无问题的液体供应端口产生不利影响，因此该制造方法可以防止晶片产量出现大幅下降。

注意，在该示例中，在液体供应端口32的内壁表面32c上和第二表面31b最不需要保护膜的部分上，保护膜未被去除。换句话说，在任何加热器元件33上没有保护膜未被去除，使得从加热器元件到要喷射的液体有效地进行加热操作，从而可以减少电力消耗。

示例2

如示例1中那样制备穿孔基板，不同之处在于使通孔的内壁表面显示如图3a所示的台阶21c(多孔基板制备步骤)。注意，保护膜和加热器元件在图3a至3d中未示出，液体供应端口的台阶轮廓在图4a至4i中未示出。如示例1中那样，第二基板的厚度为625μm，并且在通孔的每个内壁表面中，在距第一表面(如图4b中的附图标记40a所示)150μm的深度处形成台阶21。通过第一表面(附图标记40a)和第二表面(附图标记40b)之间每个液体供应端口的开口尺寸之间的差值来产生每个台阶21c。使每个液体供应端口的内壁表面相对于基板表面(几乎)垂直地延伸，其台阶部分除外。使每个液体供应端口的开口尺寸在第一表面处等于50μm并且在第二表面处等于100μm。注意，如在示例1中那样，除具有预期尺寸的液体供应端口32a以外，穿孔基板40包括尺寸大于预期尺寸的一些液体供应端口32b。

然后，如图4c所示，使非光敏环化橡胶作为树脂材料粘附到第一表面40a，以形成厚度为30μm的涂层36(从第一表面40a观察)(涂层形成步骤)。环化橡胶的玻璃化转变点约为45℃。

随后，通过将基板放置在已加热至90℃的热板上进行对涂层36的环化橡胶加热的加热操作，其中基板的第二表面40b朝向下方并且使得基板留置12分钟。故而，如图4d所示，使部分环化橡胶落入每个液体供应端口至台阶处(位于距第一表面40a深150μm的位置)(闭合步骤)。借助于热板的加热操作持续另外10分钟，但环化橡胶不会从每个液体供应端口的台阶向下朝向第二表面继续下落。

然后，参照图4e，使用rie对涂层进行图案化操作，以暴露蚀刻对象35a(图案化步骤)。更具体地，将正型抗蚀剂涂覆到涂层上，厚度为30μm，将其曝光并进行显影工艺以产生用于使涂层图案化的抗蚀剂图案。之后，使用含有o2气体的气体作为主要成分，通过rie在膜厚度方向(图4e中的竖直方向)上将涂层蚀刻40μm的深度(厚度)。故而，从第一表面40a部分地填充在每个液体供应端口32b中至150μm深度以产生闭合部分的环化橡胶仅从第一表面蚀刻20μm。因此，在每个液体供应端口中保留130μm(厚度)的树脂材料。每个液体供应端口32b由剩余的树脂材料保持闭合。之后，按照示例1中的其余制造步骤制造液体喷射头。

因此，上述制造方法防止了有问题的液体供应端口(如果有的话)通过蚀刻溶液等对穿孔基板的第二表面侵蚀而对无问题的液体供应端口产生不利影响，从而也防止了晶片产量出现大幅下降。

本发明可用于涉及在任何类型的穿孔基板上进行蚀刻操作的处理方法。更具体地，本发明可应用于安装在诸如喷墨打印机的各种设备中的液体喷射头。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。