JP2003080715A - ノズル穴の加工方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

ノズル穴の加工方法及び半導体装置の製造方法

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JP2003080715A
JP2003080715A JP2001274030A JP2001274030A JP2003080715A JP 2003080715 A JP2003080715 A JP 2003080715A JP 2001274030 A JP2001274030 A JP 2001274030A JP 2001274030 A JP2001274030 A JP 2001274030A JP 2003080715 A JP2003080715 A JP 2003080715A
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silicon substrate
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English (en)
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Yasushi Karasawa
康史 柄沢
Shuichi Shoji
習一 庄子
Noriyuki Honma
敬之 本間
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録装置の構成部品であるノ
ズルプレートのノズル穴や半導体装置の貫通穴が、安定
して製造できない。 【解決手段】 ノズルプレートとなる板厚200ミクロ
ンの(100)面方位のn型単結晶シリコン基板11
へ、CVD装置によって耐エッチング皮膜として窒化シ
リコン膜13、14を形成し、窒化シリコン膜14をド
ライエッチング法によって除去後、窒化シリコン膜13
にフォトエッチングを施し、ノズル穴に対応する部分1
2の窒化シリコン膜をエッチングした。続いてノズル穴
に対応する部分12を陽極処理で穴明け加工し、ノズル
プレートを完成させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインク滴を紙等に吐
出し印字するインクジェット記録装置に用いられるノズ
ル穴や半導体装置の電気配線に用いる貫通穴の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、インクジェット記録装置には、ま
すます高解像度で高速な印刷が要求されている。この要
求に応えるため、ヘッド基板の面部に形成されたノズル
を有するノズルプレートよりインク滴を吐出する形式が
考案された。この形式は、構造上ノズルを多数配設する
ことができるため、高密度化が可能となり、高解像・高
速印刷の要求に応えられるものである。
【0003】このインクジェット記録装置は、印字品質
確保のため、ノズルプレートのノズル内部が垂直形状で
あることを要求され、シリコンを構成材料とした場合、
発明者が出願した特開平11−268281号報、特開
平11−268282号報、特開平11−268283
号報に記載されている通り、光照射環境下でn型シリコ
ン基板の一面をふっ酸水溶液中で陽極電解する方法(以
下、陽極処理とする)が製造方法として挙げられる。
【0004】また半導体装置の実装分野では、高密度実
装の一つの方法として、半導体素子を3次元に配列する
方法(以下、3次元実装と記す)が有り、上記貫通穴あけ
方法を活用した例が考案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の陽極処理
は、安価な電解槽を複数用意するだけで多数枚処理が可
能なため、ノズルプレートや半導体装置の3次元実装の
製造コストダウンが期待される。しかしながら従来技術
は、次のような課題を有した。(1)n型シリコン基板
の一面の裏側の面に光を照射して電解するため、多数の
貫通穴を有するノズルプレートや半導体装置では、シリ
コン基板内部の光散乱などの原因によって、開口部を予
定しているシリコン基板内のホール生成が不安定とな
り、ノズル穴や貫通穴の加工深さのばらつきが十分に低
減できない課題を有した。
【0006】本発明は、以上の課題を解決するものでそ
の目的は、穴加工深さのばらつきが少ないノズルを有す
るノズルプレートや貫通穴を有する半導体装置を低価格
で製造し、それを用いたインクジェット記録装置及び半
導体装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のノズル穴の加工
方法は、結晶方位(100)のn型シリコン基板を構成
部材とし、(a)前記n型シリコン基板の一方の面へ耐
エッチング皮膜を形成する工程と、(b)該耐エッチン
グ皮膜にノズル穴となる開口部を形成する工程と、
(c)前記n型シリコン基板とオーミック接続する遮光
性導電皮膜を前記n型シリコン基板の他方の面へ形成す
る工程と、(d)前記他方の面の前記開口部に対応した
該遮光性導電皮膜に開口部を形成する工程と、(e)前
記導電皮膜を陽極とし、ふっ酸を含む溶液に前記一方の
面を接触させた状態で、前記他方の面より光を照射しな
がら電解し、前記開口部に対応して前記n型シリコン基
板に穴明け加工を行う工程と、を有することを特徴とす
る。
【0008】本発明の半導体装置の製造方法は、結晶方
位(100)のn型シリコン基板を構成部材とし、
(a)前記n型シリコン基板の一方の面へ耐エッチング
皮膜を形成する工程と、(b)該耐エッチング皮膜にノ
ズル穴となる開口部を形成する工程と、(c)前記n型
シリコン基板とオーミック接続する遮光性導電皮膜を前
記n型シリコン基板の他方の面へ形成する工程と、
(d)前記他方の面の前記開口部に対応した該遮光性導
電皮膜に開口部を形成する工程と、(e)前記導電皮膜
を陽極とし、ふっ酸を含む溶液に前記一方の面を接触さ
せた状態で、前記他方の面より光を照射しながら電解
し、前記開口部に対応して前記n型シリコン基板に穴明
け加工を行う工程と、を有することを特徴とする。
【0009】本発明は、n型シリコン基板の一面の裏側
の面に光透過性導電皮膜を形成した従来の陽極処理の課
題であるノズル穴や貫通穴の加工深さばらつき課題を解
決するため、n型シリコン基板の裏側へ遮光性皮膜を形
成して、全ノズル穴予定部分の直下に光を照射し、化成
反応に供されるホールの生成を均一にした。なお遮光性
皮膜は、光を遮断する膜であれば良く、例えばクロム、
チタンなどが挙げられる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、詳細に説明する。
【0011】(実施の形態1)図1は、本発明における
ノズルプレートを用いたインクジェット記録装置の斜視
図である。この図1の通り本発明のインクジェット記録
装置は、インクの供給部3とPZTなどの振動によりイ
ンクを吐出する圧力室4とインクが通過する流路5を形
成した第一プレート1と、流路5と垂直方向にノズル穴
6を形成したノズルプレート2を接合した構造である。
インクは、インク供給管7からインク供給部3へ供給さ
れ、最終的にインク滴としてノズル穴6から吐出され
る。
【0012】図2はノズルプレートの製造工程別断面図
であり、その製造工程について詳細に説明する。
【0013】ノズルプレートとなる板厚200ミクロン
の(100)面方位のn型単結晶シリコン基板11へ、
CVD装置によって耐エッチング皮膜として0.6ミク
ロン厚の窒化シリコン膜13、14を形成し(図2
(a))、ついで、窒化シリコン膜14をドライエッチ
ング法によって除去後、窒化シリコン膜13にフォトエ
ッチングを施し、直径20ミクロンのノズル穴に対応す
る部分12の窒化シリコン膜を1000ヶ所エッチング
した(図2(b))。
【0014】次に窒化シリコン膜13が形成された面の
裏側に、クロム遮光皮膜16を約0.2ミクロン形成
し、ノズル穴に対応した部分のクロム遮光皮膜を取り除
いた(図2(c))。
【0015】続いて、上記窒化シリコン膜13が形成さ
れた面が電解液に接するように電解セルを組み立て、表
1の条件で窒化シリコン膜13が形成された面の裏側よ
り光を照射しながら、200ミクロンの深さのノズル穴
17を加工した(図2(d))。
【0016】
【表1】 最後に窒化シリコン膜13及びクロム遮光皮膜16を研
磨法によって除去し(図2(e))、ノズルプレートの
形状に切断した。
【0017】本発明の比較例としてシリコン基板の裏側
にインジウム・錫膜を0.1ミクロン形成し、試料1の
陽極処理条件で比較試料1を製造した。
【0018】以上製造したノズルプレートを用いて、イ
ンクジェット記録装置を製造した。表2は試料1から試
料6及び比較試料1のノズルプレートにおいて、ノズル
穴の貫通性およびノズル穴の垂直性を評価した結果であ
る。ノズル穴の貫通性の「良好」は全ノズル貫通、「不
良」は1ノズル以上未貫通であり、ノズル穴断面の垂直
性の「良好」は、ノズル面と断面の成す角度が90±1
度未満、「不良」はノズル面と断面の成す角度が90±
1度以上、「最良」はノズル面と断面の成す角度が90
±0.5度以内である。
【0019】
【表2】 この表の通り、本発明の試料1から試料6及び比較試料
1のノズルプレートは、1000個のノズル穴の貫通性
および垂直性が良好で、中でも試料2の陽極処理条件
が、ノズル穴の垂直性が最良であった。
【0020】一方、比較試料1はノズル穴の加工ばらつ
きが発生したため、未貫通のノズル生じ、インク吐出可
能な1000個のノズル穴を有するインクジェット記録
装置を製造することができなかった。
【0021】なお本試料は本発明の一部であり、濃度、
電圧等陽極処理条件が本試料範囲外においても、印字特
性は良好であった。さらに本実施の形態ではインクジェ
ット装置のノズルプレート(ノズルプレート)について
説明をしたが、シリコン基材であれば垂直性の良好な穴
の加工が可能であった。
【0022】(実施の形態2)図3は、本発明における
複数の半導体装置を用いた実装構造の断面図である。こ
の図3の通り本発明の貫通穴に絶縁層20を介して導電
層28を形成した半導体装置29を3次元的に積み重ね
た構造である。
【0023】図4は半導体装置の製造工程別断面図であ
り、その製造工程を詳細に説明する。
【0024】半導体素子が形成された板厚200ミクロ
ンの(100)面方位のn型単結晶シリコン基板21
へ、CVD装置によって耐エッチング皮膜として0.6
ミクロン厚の窒化シリコン膜23、24を形成し(図4
(a))、ついで、窒化シリコン膜24をドライエッチ
ング法によって除去後、窒化シリコン膜13にフォトエ
ッチングを施し、直径30ミクロンの穴に対応する部分
22の窒化シリコン膜をエッチングした(図4
(b))。
【0025】次に窒化シリコン膜23が形成された面の
裏側に、クロム遮光皮膜26を約0.2ミクロン形成
し、穴に対応した部分のクロム遮光皮膜を取り除いた
(図4(c))。
【0026】続いて、上記窒化シリコン膜23が形成さ
れた面が電解液に接するように電解セルを組み立て、表
3の条件で窒化シリコン膜23が形成された面の裏側よ
り光を照射しながら、200ミクロンの深さの貫通穴2
7を加工した(図4(d))。
【0027】
【表3】 最後に窒化シリコン膜23及びクロム遮光皮膜26を研
磨法によって除去し(図4(e))、半導体装置の形状
に切断した。
【0028】本発明の比較例としてシリコン基板の裏側
にインジウム・錫膜を0.1ミクロン形成し、試料11
の陽極処理条件で比較試料2を製造した。
【0029】表4は試料11から試料16の半導体装置
において、ノズル穴の貫通性を評価した結果である。
「良好」は全穴が貫通、「不良」は1以上未貫通であ
る。
【0030】
【表4】 この表の通り、本発明の試料11から試料16の半導体
装置は、貫通性が良好であった。しかし比較試料2は未
貫通の穴が生じ、半導体装置が製造できなかった。
【0031】なお本試料は本発明の一部であり、濃度、
電圧等陽極処理条件が本試料範囲外においても、貫通穴
は良好に形成できた。
【0032】以上本発明の方法によって製造した半導体
装置の貫通穴の中に導電膜を形成したところ、半導体装
置同士を3次元的に電気的に接続することができた。
【0033】
【発明の効果】以上に記したように本発明によれば、ノ
ズルが形成されたシリコン基板を構成材料とするノズル
プレートを用いたインクジェット記録装置は、高精度な
ノズルを低価格で製造できるため、高解像度かつ高速印
字が可能なインクジェット記録装置を安価に提供するこ
とができる。また半導体装置に高精度な貫通穴が形成で
きたため、3次元に半導体装置を配列した高密度実装が
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるインクジェット
記録装置の斜視図。
【図2】本発明の実施の形態1におけるノズルプレート
の製造工程別断面図。
【図3】本発明の実施の形態2における半導体装置の実
装断面図。
【図4】本発明の実施の形態2における半導体装置の製
造工程別断面図。
【符号の説明】
1 第一プレート 2 ノズルプレート 3 供給部 4 圧力室 5 流路 6 ノズル穴 7 インク供給管 11 n型単結晶シリコン基板 12 ノズル穴に対応する部分 13 窒化シリコン膜 14 窒化シリコン膜 15 エッチングピラミッド 16 クロム遮光皮膜 17 ノズル穴 20 絶縁層 21 n型単結晶シリコン基板 22 穴に対応する部分 23 窒化シリコン膜 24 窒化シリコン膜 25 エッチングピラミッド 26 クロム遮光皮膜 27 貫通穴 28 導電層 29 半導体装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF93 AG12 AP13 AP35 AP53 AQ02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶方位(100)のn型シリコン基板
    を構成部材とし、(a)前記n型シリコン基板の一方の
    面へ耐エッチング皮膜を形成する工程と、(b)該耐エ
    ッチング皮膜にノズル穴となる開口部を形成する工程
    と、(c)前記n型シリコン基板とオーミック接続する
    遮光性導電皮膜を前記n型シリコン基板の他方の面へ形
    成する工程と、(d)前記他方の面の前記開口部に対応
    した該遮光性導電皮膜に開口部を形成する工程と、
    (e)前記導電皮膜を陽極とし、ふっ酸を含む溶液に前
    記一方の面を接触させた状態で、前記他方の面より光を
    照射しながら電解し、前記開口部に対応して前記n型シ
    リコン基板に穴明け加工を行う工程と、を有することを
    特徴とするノズル穴の加工方法。
  2. 【請求項2】 結晶方位(100)のn型シリコン基板
    を構成部材とし、(a)前記n型シリコン基板の一方の
    面へ耐エッチング皮膜を形成する工程と、(b)該耐エ
    ッチング皮膜にノズル穴となる開口部を形成する工程
    と、(c)前記n型シリコン基板とオーミック接続する
    遮光性導電皮膜を前記n型シリコン基板の他方の面へ形
    成する工程と、(d)前記他方の面の前記開口部に対応
    した該遮光性導電皮膜に開口部を形成する工程と、
    (e)前記導電皮膜を陽極とし、ふっ酸を含む溶液に前
    記一方の面を接触させた状態で、前記他方の面より光を
    照射しながら電解し、前記開口部に対応して前記n型シ
    リコン基板に穴明け加工を行う工程と、を有することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013230698A (ja) * 2002-07-03 2013-11-14 Fujifilm Dimatix Inc プリントヘッド

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013230698A (ja) * 2002-07-03 2013-11-14 Fujifilm Dimatix Inc プリントヘッド

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