CN117048204A - 单晶硅基板、液体喷头以及单晶硅基板的制造方法 - Google Patents

单晶硅基板、液体喷头以及单晶硅基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及单晶硅基板、液体喷头以及单晶硅基板的制造方法，改善形成在硅基板上的贯通孔中的液体的流动。一种单晶硅基板(40)，至少一部分构成液体的流路(51)，所述单晶硅基板(40)具备贯通孔(N)，该贯通孔(N)构成流路(51)的一部分，并且在与单晶硅基板(40)的基板面交叉的方向上贯通单晶硅基板(40)，贯通孔(N)具有条纹状部(L)，该条纹状部(L)由金属辅助化学蚀刻形成，并且延伸设置有沿着液体的流动方向的凹部及凸部中的至少一方。

Description

单晶硅基板、液体喷头以及单晶硅基板的制造方法
技术领域
本发明涉及单晶硅基板、液体喷头以及单晶硅基板的制造方法。
背景技术
一直以来使用各种硅基板。这样的硅基板优选用于喷出作为液体的油墨的喷墨头等各种液体喷头。在一些这样的硅基板中，形成有使液体流动的贯通孔。例如，在非专利文献1中，公开了一种在硅基板上使用Si-Deep-RIE形成使液体流动的贯通孔的方法。
非专利文献1：IEEE Transactions MEMS00预稿集
非专利文献1的Si-Deep-RIE是每隔1μm左右反复进行侧壁保护膜的形成和蚀刻的蚀刻方法，因此在所形成的贯通孔的侧壁上，在与该贯通孔的深度方向交叉的方向上形成被称为扇贝褶皱的凹凸。由于该凹凸沿着与液体的流动方向即深度方向交叉的方向形成，因此当液体在该贯通孔中流动时，可能会产生紊流而扰乱液体的流动，并且气泡或异物等可能会滞留在该凹凸中而难以去除，从而对液体的流动产生影响。
发明内容
因此，用于解决上述技术问题的本发明所涉及的单晶硅基板，其特征在于，所述单晶硅基板的至少一部分构成液体的流路，所述单晶硅基板具备贯通孔，该贯通孔构成所述流路的一部分，并且在与所述单晶硅基板的基板面交叉的方向上贯通所述单晶硅基板，所述贯通孔具有条纹状部，该条纹状部由金属辅助化学蚀刻形成，并且延伸设置有沿着所述液体的流动方向的凹部及凸部中的至少一方。
另外，用于解决上述技术问题的本发明所涉及的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，具有：在单晶硅基板的基板面中的催化剂膜形成面的蚀刻对象区域形成催化剂膜的工序；以及使形成有所述催化剂膜的状态的所述单晶硅基板与蚀刻液接触，对所述蚀刻对象区域进行蚀刻，形成沿着与所述基板面交叉的方向贯通所述单晶硅基板的贯通孔的工序，在形成所述贯通孔的工序中，形成延伸设置有沿着所述贯通孔的贯通方向的凹部及凸部中的至少一方的条纹状部。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的液体喷头的仰视图及其一部分区域X的放大图。
图2是图1的液体喷头的侧面截面图。
图3是从底面侧观察图1的液体喷头的流路基板的立体图。
图4是表示图1的液体喷头的流路基板的制造过程的图。
图5是表示图1的液体喷头的流路基板以及密封板的制造方法的流程图。
图6是在催化剂膜的边缘部形成的凹凸的照片。
图7是图1的液体喷头的流路基板的喷嘴内部的照片。
图8是图1的液体喷头的密封板的立体图。
图9是表示图1的液体喷头的密封板的制造过程的图。
图10是表示图1的液体喷头整体的制造方法的流程图。
附图标记说明
1：液体喷头；11：喷嘴形成面；12：喷嘴列；12A：喷嘴列；12B：喷嘴列；20：密封板(单晶硅基板)；20a：第一面(基板面、催化剂膜形成面)；20b：第二面(基板面)；21：第一贯通孔(倾斜贯通孔)；21a：倾斜侧壁；22：第二贯通孔；22a：垂直侧壁；23：压电元件收容室；24：开口部；24a：倾斜面；28：控制IC；29：FPC；30：空腔基板；30a第三面(基板面、导通部形成面)；30b：第四面(基板面、流路形成面)；31：电极部；32：压电元件；33：电极膜(导通部)；34：电极膜(导通部)；40：流路基板(单晶硅基板)；40a：第五面(基板面、催化剂膜形成面)；40b：第六面(基板面)；41：压力室；51：流路；51A：流路；51B：流路；51C：流路；51D：循环流路；201：单晶硅基板；202：氧化膜；203：抗蚀剂；204：Au膜(催化剂膜)；204e：边缘部；L：条纹状部；N：喷嘴(贯通孔)；P0：间距；P1：间距；R：凹凸。
具体实施方式
首先，概略地说明本发明。
用于解决上述技术问题的本发明的第一方式的单晶硅基板，其特征在于，所述单晶硅基板的至少一部分构成液体的流路，所述单晶硅基板具备贯通孔，该贯通孔构成所述流路的一部分，并且在与所述单晶硅基板的基板面交叉的方向上贯通所述单晶硅基板，所述贯通孔具有条纹状部，该条纹状部由金属辅助化学蚀刻形成，并且延伸设置有沿着所述液体的流动方向的凹部及凸部中的至少一方。
根据本方式，贯通孔具有条纹状部，该条纹状部由金属辅助化学蚀刻形成，并且延伸设置有沿着液体的流动方向的凹部及凸部中的至少一方。因此，可以通过金属辅助化学蚀刻以狭窄的形成间距形成沿着液体的流动方向的条纹状部，能够通过狭窄的形成间距的沿着液体的流动方向的条纹状部改善贯通孔中的液体的流动。
本发明所涉及的第二方式的单晶硅基板，其特征在于，在第一方式中，在所述贯通孔中，从所述贯通孔的贯通方向观察，排列设置有多个所述凹部及所述凸部中的至少一方，相邻的所述凹部彼此或相邻的所述凸部彼此的形成间距为10nm以上且300nm以下。
根据本方式，条纹状部的形成间距为10nm以上且300nm以下。如果条纹状部的形成间距过大，则有可能在凹部或凸部产生紊流或滞留气泡或异物等，如果条纹状部的形成间距过小，则有可能条纹状部的形成效果不充分，但通过使条纹状部的形成间距为10nm以上且300nm以下，能够适当地改善贯通孔中的液体的流动。
本发明的第三方式的液体喷头，其特征在于，具备：所述第一或第二单晶硅基板；以及空腔基板，具有形成有压电元件和与所述压电元件导通的导通部的导通部形成面，以及至少一部分构成所述流路并且与所述导通部形成面呈相反侧的流路形成面，通过将所述导通部形成面或所述流路形成面与所述基板面接合，所述流路形成面的所述流路与所述贯通孔连通。
根据本方式，通过上述单晶硅基板和空腔基板，在基板面上接合导通部形成面，由此采用流路形成面的流路与贯通孔连通的结构，由此能够制造改善了贯通孔中的液体的流动的液体喷头。
本发明所涉及的第四方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，所述单晶硅基板的制造方法具有：在单晶硅基板的基板面中的催化剂膜形成面的蚀刻对象区域形成催化剂膜的工序；以及使处于形成有所述催化剂膜的状态的所述单晶硅基板与蚀刻液接触，对所述蚀刻对象区域进行蚀刻，形成沿着与所述基板面交叉的方向贯通所述单晶硅基板的贯通孔的工序，在形成所述贯通孔的工序中，形成延伸设置有沿着所述贯通孔的贯通方向的凹部及凸部中的至少一方的条纹状部。
根据本方式，在催化剂膜形成面的蚀刻对象区域形成催化剂膜，对形成有催化剂膜的状态的单晶硅基板的蚀刻对象区域进行蚀刻而形成贯通孔，伴随着贯通孔的形成而形成沿着贯通方向的条纹状部。因此，能够在贯通孔中形成沿着狭窄的形成间距的贯通方向的致密的条纹状部。因此，能够改善贯通孔中的液体的流动。
本发明所涉及的第五方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第四方式中，在形成所述贯通孔的工序中，所述贯通孔由金属辅助化学蚀刻形成。
根据本方式，贯通孔由金属辅助化学蚀刻形成。因此，能够适当地在贯通孔中形成沿着狭窄的形成间距的贯通方向的致密的条纹状部。因此，能够改善贯通孔中的液体的流动。
本发明所涉及的第六方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第五方式中，在形成所述催化剂膜的工序中，所述催化剂膜通过非电解镀敷法或蒸镀法形成。
根据本方式，催化剂膜通过非电解镀敷法或蒸镀法形成。通过像这样制造单晶硅基板，能够特别简单且高精度地制造单晶硅基板。
本发明所涉及的第七方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第四至第六的任一方式中，所述单晶硅基板的制造方法具有：在形成所述催化剂膜的工序之前执行的、用抗蚀剂形成图案的工序；以及在形成所述催化剂膜的工序之后执行的、除去所述抗蚀剂的工序。
根据本方式，在形成催化剂膜之前用抗蚀剂形成图案，在形成催化剂膜之后除去抗蚀剂。通过采用这样的方法，能够容易地制造单晶硅基板。
本发明所涉及的第八方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第四至第六的任一方式中，所述贯通孔的侧壁由相对于所述基板面90°±2°以下的垂直侧壁构成。
根据本方式，贯通孔由相对于基板面90°±2°以下的垂直侧壁构成侧壁。因此，可以抑制基板面的扩大，能够使单晶硅基板小型化。
本发明所涉及的第九方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第四至第六的任一方式中，在形成所述贯通孔的工序中，在所述单晶硅基板贯通之前除去所述催化剂膜，除去所述基板面中的与所述催化剂膜形成面呈相反侧的面一侧的一部分，直至贯通所述单晶硅基板的位置为止，由此形成所述贯通孔。
根据本方式，在单晶硅基板贯通之前除去催化剂膜，除去基板面中的与催化剂膜形成面呈相反侧的面侧的一部分，直至贯通单晶硅基板的位置为止。通过采用这样的方法，能够容易地制造单晶硅基板。
本发明所涉及的第十方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第四至第六的任一方式中，所述单晶硅基板的制造方法具有通过对所述基板面的结晶各向异性蚀刻对象区域进行结晶各向异性蚀刻，形成具有相对于所述基板面比所述贯通孔的侧壁倾斜的倾斜侧壁的倾斜贯通孔的工序。
根据本方式，通过对基板面的结晶各向异性蚀刻对象区域进行结晶各向异性蚀刻，形成具有相对于基板面比贯通孔的侧壁倾斜的倾斜侧壁的倾斜贯通孔。因此，例如在将构成部件配置在贯通孔中的情况下等，通过形成逐渐扩展的倾斜贯通孔，能够将该构成部件适当地配置在该倾斜贯通孔中。
本发明所涉及的第十一方式的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，在第十方式中，在形成所述倾斜贯通孔的工序中，使用碱性水溶液作为蚀刻液。
根据本方式，在形成倾斜贯通孔时，使用碱性水溶液作为蚀刻液。因此，能够简单地形成倾斜贯通孔。
接着，参照图1至图10详细说明本发明的一个实施例的液体喷头1。需要说明的是，在以下的图中，为了容易理解液体喷头1的结构，进行了一部分部件的简化、一部分部件的省略化，一部分部件的纵横比的变更等。
由图1表示的本实施例的液体喷头1是喷墨头的仰视图，该喷墨头能够沿着移动方向A输送介质，或者液体喷头1本身相对于停止的介质沿着移动方向A移动，从喷嘴N对介质喷出作为液体的油墨而形成图像。本实施例的液体喷头1是与在与移动方向A交叉的宽度方向B上的介质整体相对应而设置喷嘴N的所谓行式头。
在于作为行式头的底面的喷嘴形成面11上配置多个喷嘴N的情况下，如果在宽度方向B上排列喷嘴N，则能够最简单地配置喷嘴N。另外，如果这样配置喷嘴N，则在宽度方向B上邻接的喷嘴N彼此的间距变宽。如果邻接的喷嘴N彼此的间距变宽，则分辨率降低。因此，本实施例的液体喷头1将喷嘴N排列在一条直线上的多个喷嘴列12以相对于移动方向A倾斜的方式配置。
如图1的区域X的放大图所示，在本实施例的液体喷头1中，各个喷嘴列12在宽度方向B上的喷嘴N的间隔为间距P1。此外，由于采用在邻接的喷嘴列12中喷出相同的油墨的结构，并且采用在宽度方向B上邻接的喷嘴列12中，喷嘴N的位置以在每个喷嘴列12中偏移间距P1的一半的方式配置的结构，从而使在液体喷头1的宽度方向B上的喷嘴N之间的间隔成为间距P1的一半即间距P0。本实施例的液体喷头1通过这样的喷嘴列12的配置，以间距P0为1200dpi(Dots Per Inch：每英寸点数)的分辨率的方式进行高分辨率化。
需要说明的是，除了这样以相对于移动方向A倾斜的方式配置喷嘴列12以外，通过缩小邻接的喷嘴N彼此的间隔，能够进一步实现高分辨率化。本实施例的液体喷头1通过采用由图2表示的结构，使邻接的喷嘴N彼此的间隔变窄。图2是在大致沿着移动方向A的方向上切断的截面图。本实施例的液体喷头1从未图示的墨盒向喷嘴列12中的喷嘴列12A以及喷嘴列12B双方供给相同的油墨，能够由喷嘴列12A的喷嘴N和喷嘴列12B的喷嘴N喷出相同的油墨。油墨在液体喷头1的内部沿着流动方向F流动。详细而言，在喷嘴列12A以及喷嘴列12B双方中，从墨盒向流动方向F流过来的油墨经由均形成流路51的一部分的与后述的密封板20的第二贯通孔22相对应的流路51A、与后述的空腔基板30的贯通孔相对应的流路51B向具备喷嘴N的压力室41供给。然后，通过对压力室41施加压力，使油墨从喷嘴N向喷出方向D喷出。
以下，参照图2进一步说明本实施例的液体喷头1的详细结构。如图2所示，本实施例的液体喷头1具备密封板20、空腔基板30和流路基板40。
密封板20是至少一部分构成液体的流路51的单晶硅基板。另外，密封板20具备第一贯通孔21，该第一贯通孔21具有作为基板面的第一面20a以及作为与该第一面20a呈相反侧的面的第二面20b，并具有相对于第一面20a以及第二面20b倾斜的倾斜侧壁21a。另外，密封板20具备第二贯通孔22，该第二贯通孔22构成流路51，并且由相对于第一面20a以及第二面20b比倾斜侧壁21a更接近垂直的垂直侧壁22a构成侧壁。另外，第二贯通孔22是流路51的一部分，起到油墨贮存器的作用。这样，通过将由接近垂直的垂直侧壁22a构成侧壁的第二贯通孔22作为油墨贮存器的作用，可以抑制密封板20在基板面的扩展面方向上变大，能够实现液体喷头1的小型化。
空腔基板30具有作为基板面的第三面30a以及作为与该第三面30a呈相反侧的面的第四面30b，第三面30a通过与第二面20b接合而与密封板20接合。本实施例的空腔基板30也与密封板20同样是单晶硅基板，但并不限定于单晶硅基板。另外，在第三面30a上作为电极部31形成有压电元件32和与压电元件32导通的作为导通部的电极膜33以及34，第四面30b的至少一部分构成流路51。另外，在密封板20上设置有控制IC28，电极膜33经由FPC(柔性扁平电缆)29与控制IC(集成电路)28连接。需要说明的是，在与电极部31的形成位置相对应的密封板20的区域，设置有压电元件收容室23。电极膜33从压电元件收容室23进入到第一贯通孔21。从另一观点进行说明，在第一贯通孔21中，TCP(Tape-Carrier Package：带状载体封装)被COF(Chip On Flex：柔性板上芯片封装)安装。在COF安装中，为了加热压接TCP而使用专用的工具，但通过在COF安装时使第一面20a侧变宽并使第二面20b侧变窄，可以抑制在面方向上密封板20和空腔基板30变大，能够实现液体喷头1的小型化。
流路基板40具有作为基板面的第五面40a以及作为与该第五面40a呈相反侧的面的第六面40b，第五面40a通过与第四面30b接合而与空腔基板30接合。本实施例的流路基板40也与密封板20以及空腔基板30同样是单晶硅基板。另外，流路基板40在隔着空腔基板30与电极部31对置的位置设置有压力室41，如上所述，在压力室41设置有沿着喷出方向D喷出油墨的喷嘴N。当电极部31通电时，压电元件32变形，空腔基板30振动，从而对压力室41施加压力，使压力室41内的油墨从喷嘴N向喷出方向D喷出。
以下，参照图3进一步详细说明流路基板40。如上所述，本实施例的流路基板40是在至少一部分设置有构成油墨的流路51的喷嘴N的单晶硅基板。另外，喷嘴N构成流路51的一部分，并且如图3所示，是在与作为基板面的第五面40a以及第六面40b交叉的方向上贯通流路基板40的贯通孔。在此，作为贯通孔的喷嘴N由金属辅助化学蚀刻(MACE)形成，并且如图3所示，具有延伸设置有沿着油墨的流动方向F的凹部及凸部的条纹状部L。这样，本实施例的流路基板40通过MACE以狭窄的形成间距形成沿着油墨的流动方向F的条纹状部L，通过沿着油墨的流动方向F的狭窄的形成间距的条纹状部L，能够改善喷嘴N中的液体的流动。需要说明的是，本实施例的条纹状部L与后述的图6的凹凸R相对应地由凹部及凸部这两者构成，但条纹状部L只要由沿着油墨的流动方向F的凹部及凸部中的至少一方构成即可。
在此，从与喷嘴N的贯通方向相对应的喷出方向D观察，在各喷嘴N上设置有排列设置有多个凹部及凸部中的至少一方的条纹状部L，但相邻的凹部彼此或相邻的凸部彼此的形成间距优选为10nm以上且300nm以下。这是因为，如果条纹状部L的形成间距过大，则有可能在凹部或凸部产生紊流或滞留气泡或异物等，如果条纹状部L的形成间距过小，则有可能条纹状部L的形成效果不充分。通过将条纹状部L的形成间距设为10nm以上且300nm以下，能够适当地改善喷嘴N中的油墨的流动。需要说明的是，使条纹状部L的形成间距为10nm以上且300nm以下，换言之，是指图6的凹凸R为10nm以上且300nm以下的凹凸，与Au膜204的粒子尺寸相对应。
接着，参照图4至图7说明本实施例的流路基板40的制造方法。如图5所示，在本实施例的密封板20的制造方法中，首先执行步骤S10的蚀刻准备工序。在步骤S10的蚀刻准备工序中，首先对于由图4的最上方的图表示的单晶硅基板201，如图4的上数第二图所示，通过光刻利用抗蚀剂203进行图案化。然后，如图4的上数第三图所示，形成成为MACE的催化剂膜的金膜即Au膜204，如图4的上数第四图所示，进行剥离形成。需要说明的是，在本实施例中，Au膜204的形成是通过在图中的整个下表面蒸镀Au来进行的，但Au膜204的形成并不限定于这样的方法。在此，在形成Au膜204时，通过调整所使用的真空装置的到达真空度、成膜速度等成膜条件或进行加热处理等，如图6所示，以在Au膜204的边缘部204e形成10nm以上且300nm以下的所需的大小的凹凸R的方式进行处理。需要说明的是，在形成更大的凹凸R的情况下，如果通过光刻在抗蚀剂203的图案侧形成凹凸，则可以沿着该图案形状形成凹凸，所以没有特别的凹凸的上限。至此，与S10的蚀刻准备工序相对应。
接着，执行图5的步骤S20的贯通孔形成工序。具体而言，使用混合了氟化氢和过氧化氢水的溶液即氟化氢水溶液，通过MACE，如图4的上数第五图所示，形成与喷嘴N相对应的贯通孔。然后，当蚀刻Au膜204时，成为由图4的上数第六图表示的状态，如图4的上数第七图所示，通过利用磨削或研磨等除去图中的下表面侧而将其薄板化，从而如图4的最下方的图所示，完成本实施例的流路基板40。需要说明的是，图7是与图4的上数第五图相对应的照片。如图6所示，通过在Au膜204的边缘部204e形成凹凸R，在进行MACE时，在喷嘴N形成沿着油墨的流动方向F的条纹状部L。
如上所述，本实施例的作为单晶硅基板的流路基板40的制造方法，在步骤S10的蚀刻准备工序中，在流路基板40的基板面中的作为催化剂膜形成面的第五面40a的蚀刻对象区域形成作为催化剂膜的Au膜204。然后，在步骤S20的贯通孔形成工序中，使形成有Au膜204的状态的流路基板40与作为蚀刻液的氟化氢水溶液接触，对蚀刻对象区域进行蚀刻，形成沿着与基板面交叉的方向贯通流路基板40的作为贯通孔的喷嘴N。在此，如上所述，在步骤S20的贯通孔形成工序中，形成延伸设置有沿着与油墨的流动方向F相对应的喷嘴N的贯通方向的凹部及凸部中的至少一方的条纹状部L。通过执行这样的流路基板40的制造方法，能够在喷嘴N形成沿着狭窄的形成间距的贯通方向的致密的条纹状部L。因此，通过执行本实施例的流路基板40的制造方法，能够改善喷嘴N中的油墨的流动。
另外，如上所述，在本实施例的流路基板40的制造方法中，在步骤S20的贯通孔形成工序中，喷嘴N由MACE形成。因此，能够在喷嘴N上适当地形成沿着狭窄的形成间距的贯通方向的致密的条纹状部L。因此，能够改善喷嘴N中的油墨的流动。
在此，在步骤S10的蚀刻准备工序中的形成Au膜204的工序中，其方法没有特别限定，但Au膜204优选通过非电解镀敷法或蒸镀法形成。这是因为，通过利用非电解镀敷法或蒸镀法形成Au膜204，能够特别简单且高精度地制造流路基板40。
另外，在本实施例的流路基板40的制造方法中，在步骤S10的蚀刻准备工序中，在形成由图4的上数第三图表示的Au膜204的工序之前，具有由图4的上数第二图表示的用抗蚀剂形成图案的工序，进而，在形成由图4的上数第三图表示的Au膜204的工序之后，具有除去由图4的上数第四图表示的抗蚀剂的工序。通过采用这样的方法，能够容易地制造流路基板40。
另外，在本实施例的流路基板40的制造方法中，在步骤S20的贯通孔形成工序中，如图4的上数第六图所示，在单晶硅基板201贯通之前除去Au膜204，如图4的上数第七图所示，除去基板面中的与催化剂膜形成面(第五面40a)呈相反侧的第六面40b侧的一部分，直至贯通单晶硅基板201的位置为止，由此形成喷嘴N。通过采用这样的方法，能够容易地制造流路基板40。
另外，在本实施例的流路基板40的制造方法中的步骤S20的贯通孔形成工序中，喷嘴N优选由相对于流路基板40的基板面90°±2°以下的垂直侧壁22a构成侧壁。这是因为，通过采用这样的结构，可以抑制基板面扩大，能够使流路基板40小型化。
接着，参照图8进一步详细说明密封板20。如上所述，本实施例的密封板20是至少一部分设置有构成油墨流路51的第二贯通孔22的单晶硅基板。另外，第二贯通孔22构成流路51的一部分，并且如图8所示，是在与作为基板面的第一面20a以及第二面20b交叉的方向上贯通密封板20的贯通孔。在此，作为贯通孔的第二贯通孔22由MACE形成，并且如图8所示，具有延伸设置有沿着油墨的流动方向F的凹部及凸部的条纹状部L。另外，第二贯通孔22的条纹状部L的形成间距与喷嘴N的条纹状部L的形成间距是同样的。即，关于作为上述流路基板40的贯通孔的喷嘴N的说明，能够将喷嘴N改称为第二贯通孔22，与密封板20相对应。
在此，在本实施例的密封板20中，第一贯通孔21由结晶各向异性蚀刻形成，第二贯通孔22由MACE形成。通过由MACE形成贯通孔，与由结晶各向异性蚀刻形成贯通孔的情况相比，能够形成接近垂直的侧壁的贯通孔。因此，能够由相对于作为基板面的第一面20a以及第二面20b大致垂直的垂直侧壁22a构成第二贯通孔22的侧壁。通过使密封板20采用这样的结构，能够制造致密结构的单晶硅基板，能够制造小型且高分辨率的液体喷头1。另外，通过由结晶各向异性蚀刻形成第一贯通孔21，由金属辅助化学蚀刻形成第二贯通孔22，能够不使用大量使用温室效应气体的干式蚀刻，而在全湿的状态下进行蚀刻。因此，通过使密封板20采用这样的结构，能够提高生产率，并且能够减少伴随制造的电量和温室效应气体的使用。
在此，如上所述，垂直侧壁22a相对于基板面所成的角度优选为90°±2°以下。这是因为，通过在密封板20中使用作为表面的基板面的密勒指数(面指数)为(100)的单晶硅的晶片，设法改良蚀刻液组成，对于垂直的基于MACE的蚀刻，能够在例如400μm左右的范围内管理密封板20的厚度，确保垂直度。
另外，倾斜侧壁21a相对于基板面所成的角度优选为45.0°以上且54.7°以下。54.7°是密勒指数(面指数)为(100)的密封板20的第一面20a的表面部分与蚀刻进行最慢的密勒指数(面指数)为(111)的晶面所成的角，在计算中是COS-1(1/31/2)的值。另外，45°是下一个稳定的密勒指数(面指数)成为与(110)的晶面所成的角的COS-1(1/21/2)的值。需要说明的是，与该角度为45°的情况相比，该角度为54.7°的情况作为蚀刻面更稳定，密封板20的整体尺寸也可以减小。
接着，参照图5以及图9说明本实施例的密封板20的制造方法。即，本实施例的密封板20的制造方法的流程图与由图5表示的上述本实施例的流路基板40的制造方法的流程图是同样的。在本实施例的密封板20的制造方法中，首先对于由图9的最上方的图表示的单晶硅基板201，如图9的上数第二图所示，形成由SiO2表示的氧化膜202。然后，如图9的上数第三图所示，通过光刻使用抗蚀剂进行图案化。在此，以与第一贯通孔21相对应的单晶硅基板201的图中的上表面的区域没有氧化膜202，与压电元件收容室23相对应的单晶硅基板201的图中的下表面的区域很薄地存在氧化膜202的方式进行图案化。然后，如图9的上数第四图所示，通过使用了氢氧化钾(KOH)的湿式蚀刻即结晶各向异性蚀刻，形成与第一贯通孔21相对应的贯通孔。
接着，如图9的上数第五图所示，对与压电元件收容室23相对应的单晶硅基板201的图中的下表面的区域的氧化膜202进行蚀刻，如图9的上数第五图所示，通过使用了KOH的结晶各向异性蚀刻，形成与压电元件收容室23相对应的凹部。然后，如图9的上数第七图所示，蚀刻除去氧化膜202的整体，如图9的上数第八图所示，通过光刻使用抗蚀剂203进行图案化。在此，以在与第二贯通孔22相对应的单晶硅基板201的图中的上表面的区域没有抗蚀剂203的方式进行图案化。然后，如图9的上数第9图所示，在与第二贯通孔22相对应的单晶硅基板201的图中的上表面的区域，形成成为MACE的催化剂膜的金膜即Au膜204。关于本实施例的密封板20的制造方法中的Au膜204，与上述流路基板40的制造方法中的Au膜204同样地，以在Au膜204的边缘部204e形成凹凸R的方式进行处理。至此，与步骤S10的蚀刻准备工序相对应。
接着，执行图5的步骤S20的贯通孔形成工序。具体而言，使用氟化氢水溶液，通过MACE，如图9的上数第十图所示，形成与第二贯通孔22相对应的贯通孔。然后，如果蚀刻Au膜204并且除去抗蚀剂203，则如图9的最下方的图所示，完成本实施例的密封板20。
如上所述，本实施例的作为单晶硅基板的密封板20的制造方法，在步骤S10的蚀刻准备工序中，在密封板20的基板面中的作为催化剂膜形成面的第一面20a的蚀刻对象区域形成作为催化剂膜的Au膜204。然后，在步骤S20的贯通孔形成工序中，使形成有Au膜204的状态的密封板20与蚀刻液接触，对蚀刻对象区域进行蚀刻，形成在与基板面交叉的方向上贯通密封板20的作为贯通孔的第二贯通孔22。在此，如上所述，在步骤S20的贯通孔形成工序中，形成延伸设置有沿着第二贯通孔22的贯通方向的凹部及凸部中的至少一方的条纹状部L。通过执行这样的密封板20的制造方法，能够在第二贯通孔22形成沿着狭窄的形成间距的贯通方向的致密的条纹状部L。因此，通过执行本实施例的密封板20的制造方法，能够改善第二贯通孔22中的油墨的流动。即，关于上述流路基板40的制造方法的贯通孔即喷嘴N的形成方法的说明，能够将喷嘴N改称为第二贯通孔22，与密封板20的制造方法相对应。
另外，在本实施例的密封板20的制造方法中，如图9所示，具有通过对基板面的结晶各向异性蚀刻对象区域进行结晶各向异性蚀刻，形成具有相对于基板面比第二贯通孔22的垂直侧壁22a倾斜的倾斜侧壁21a的倾斜贯通孔即第一贯通孔21的工序。因此，例如，在将构成部件配置于第一贯通孔21的情况下等，通过将该第一贯通孔21设为如本实施例那样逐渐扩展的倾斜贯通孔，能够将该构成部件适当地配置于该倾斜贯通孔。
在此，在形成作为倾斜贯通孔的第一贯通孔21的工序中，能够使用碱性水溶液作为蚀刻液。通过使用碱性水溶液作为蚀刻液，能够简单地形成倾斜贯通孔。需要说明的是，作为蚀刻液的碱性水溶液，例如除了本实施例中使用的氢氧化钾水溶液以外，可以优选使用四甲基氢氧化铵(THAM)水溶液等，但没有特别限定。由于氢氧化钾水溶液廉价，因此例如能够用于不涉及半导体的硅基板加工。另一方面，由于THAM水溶液不含有Na和K等可动离子，因此例如能够用于涉及半导体的硅基板加工的结晶各向异性蚀刻加工。
接着，参照图6的流程图说明使用如上所述形成的密封板20以及流路基板40制造整个液体喷头1的方法。首先，在步骤S110中，形成密封板20。密封板20的形成如上所述。接着，在步骤S120中使用现有的制造方法等形成空腔基板30，在步骤S130中接合密封板20和空腔基板30。需要说明的是，步骤S110和步骤S120的顺序可以相反，也可以同时。
之后，在步骤S140中，通过CVD法(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)等形成氧化钛(TiOx)和氧化铪(HfOx)等油墨保护膜，形成油墨保护膜。另外，在步骤S150中形成流路基板40。流路基板40的形成如上所述。在此，步骤S150也可以在步骤S140以前进行。然后，在步骤S160中，将流路基板40与接合有密封板20和空腔基板30的基板接合。然后，在步骤S170中，通过激光刮刀等将其割断而芯片化，在步骤S180中，将构成导通部的TCP进行COF安装。最后，在步骤S190中，安装壳体部件，完成液体喷头1的制造。在这样的方法中，由于能够在晶片状态下组装液体喷头1的芯片，所以能够使品质稳定化，并且容易大量生产。
这样，本实施例的液体喷头1具备作为上述单晶硅基板的密封板20以及流路基板40中的至少一方。另外，具备空腔基板，该空腔基板具有：作为导通部形成面的第三面30a，在该第三面30a上形成有压电元件32和作为与压电元件32导通的导通部的电极膜33以及34；以及作为流路形成面的第四面30b，该第四面30b的至少一部分构成流路51并且位于第三面30a的相反侧。另外，通过在密封板20以及流路基板40中的至少一方的基板面接合第三面30a或第四面30b，第四面30b的流路51与作为贯通孔的第二贯通孔22或喷嘴N连通。这样，通过采用利用作为单晶硅基板的密封板20以及流路基板40中的至少一方和空腔基板，使导通部形成面与基板面接合，从而使流路形成面的流路51与贯通孔连通的结构，由此能够制造改善了贯通孔中的油墨的流动的液体喷头1。
本发明不限于上述的实施例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，也能够在微型泵等液体喷头以外使用上述的密封板20那样的单晶硅基板。另外，为了解决上述的技术问题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，与发明内容一栏中记载的各方式中的技术特征相对应的实施例中的技术特征能够适当地进行替换和组合。另外，如果该技术特征在本说明书中没有作为必须的内容进行说明，则能够适当删除。

Claims (11)

1.一种单晶硅基板，其特征在于，
所述单晶硅基板的至少一部分构成液体的流路，
所述单晶硅基板具备：贯通孔，构成所述流路的一部分，并且在与所述单晶硅基板的基板面交叉的方向上贯通所述单晶硅基板，
所述贯通孔具有：条纹状部，由金属辅助化学蚀刻形成，并且延伸设置有沿着所述液体的流动方向的凹部及凸部中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的单晶硅基板，其特征在于，
在所述贯通孔中，从所述贯通孔的贯通方向观察，排列设置有多个所述凹部及所述凸部中的至少一方，
相邻的所述凹部彼此或相邻的所述凸部彼此的形成间距为10nm以上且300nm以下。
3.一种液体喷头，其特征在于，
所述液体喷头具备：
权利要求1或2所述的单晶硅基板；以及
空腔基板，具有：导通部形成面，形成有压电元件和与所述压电元件导通的导通部；及流路形成面，至少一部分构成所述流路并且与所述导通部形成面呈相反侧，
通过将所述导通部形成面或所述流路形成面与所述基板面接合，所述流路形成面的所述流路与所述贯通孔连通。
4.一种单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
所述单晶硅基板的制造方法具有：
在单晶硅基板的基板面中的催化剂膜形成面的蚀刻对象区域形成催化剂膜的工序；以及
使处于形成有所述催化剂膜的状态的所述单晶硅基板与蚀刻液接触，对所述蚀刻对象区域进行蚀刻，形成贯通孔的工序，所述贯通孔沿着与所述基板面交叉的方向贯通所述单晶硅基板，
在形成所述贯通孔的工序中，形成条纹状部，所述条纹状部延伸设置有沿着所述贯通孔的贯通方向的凹部及凸部中的至少一方。
5.根据权利要求4所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
在形成所述贯通孔的工序中，所述贯通孔由金属辅助化学蚀刻形成。
6.根据权利要求5所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
在形成所述催化剂膜的工序中，所述催化剂膜通过非电解镀敷法或蒸镀法形成。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
所述单晶硅基板的制造方法具有：
在形成所述催化剂膜的工序之前执行的、用抗蚀剂形成图案的工序；以及
在形成所述催化剂膜的工序之后执行的、除去所述抗蚀剂的工序。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
所述贯通孔的侧壁由相对于所述基板面90°±2°以下的垂直侧壁构成。
9.根据权利要求4至6中任一项所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
在形成所述贯通孔的工序中，在所述单晶硅基板贯通之前除去所述催化剂膜，除去所述基板面中的与所述催化剂膜形成面呈相反侧的面一侧的一部分，直至贯通所述单晶硅基板的位置为止，由此形成所述贯通孔。
10.根据权利要求4至6中任一项所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
所述单晶硅基板的制造方法具有：通过对所述基板面的结晶各向异性蚀刻对象区域进行结晶各向异性蚀刻，形成倾斜贯通孔的工序，所述倾斜贯通孔具有相对于所述基板面比所述贯通孔的侧壁倾斜的倾斜侧壁。
11.根据权利要求10所述的单晶硅基板的制造方法，其特征在于，
在形成所述倾斜贯通孔的工序中，使用碱性水溶液作为蚀刻液。
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