JP2006147945A

JP2006147945A - エッチング液及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2006147945A
Application number: JP2004337867A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamashita; 正博山下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: JP4552615B2

Abstract

【課題】シリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができるエッチング液及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン基板、特に表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングする際に用いられるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有したエッチング液とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、シリコン基板をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられるエッチング液及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

従来から、シリコン基板のエッチング加工技術として、シリコン基板のアルカリ性溶液に対するエッチングレートの違いを利用して行われる異方性エッチング加工技術が知られている。この異方性エッチング加工では、表面が（１００）面であるシリコン基板をエッチング対象とした場合、そのシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつき、具体的には、シリコン基板を異方性エッチングして形成される凹部の（１００）面方位のエッチングレートにばらつきが生じるという問題がある。また、このようなシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきは、凹部を形成したシリコン基板を用いて製造される機器、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッド、圧力センサ用ダイアフラム等の性能に悪影響を及ぼしてしまう。

ここで、上述した異方性エッチング加工に用いるエッチング液としては、例えば、シリコン基板の（１００）面である表面とエッチング成分との間のエッチング反応を抑制する金属成分の濃度を所定の範囲に調整したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたエッチング液は、表面が（１１０）面であるシリコン基板を対象としたものであり、表面が（１００）面のシリコン基板を異方性エッチング加工する際において少なくとも用いられるものではない。

特開平１０−１１２４５８号

本発明は上述した事情に鑑み、シリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができるエッチング液及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、シリコン基板をウェットエッチングする際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものであることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第１の態様では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有するエッチング液に所定の金属が含まれているので、シリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。

本発明の第２の態様は、シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものであることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第２の態様では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有するエッチング液に所定の金属が含まれているので、表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記Ｍｇ濃度が、２００ｐｐｂ以下であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第３の態様では、エッチング液のＭｇ濃度の上限値を規定することで、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきをより効果的に低減することができる。

本発明の第４の態様は、シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられるアルカリ溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものであることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第４の態様では、エッチング液に所定の金属が含まれているので、表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、５０ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第５の態様では、所定の各種金属濃度の下限値を５０ｐｐｂ以上と規定することで、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきをより確実に低減することができる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、５００ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第６の態様では、所定の各種金属濃度の下限値を５００ｐｐｂ以上と規定することで、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきをより確実に低減することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、１０００ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第７の態様では、所定の各種金属濃度の下限値を１０００ｐｐｂ以上と規定することで、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきをより確実に低減することができる。

本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記アルカリ性溶液が、ＫＯＨを少なくとも含有する水溶液であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第８の態様では、シリコン基板に（１００）面を有する凹部を良好に形成することができて、しかもその凹部の（１００）面のエッチングレートのばらつきを低減することができるエッチング液を実現することができる。

本発明の第９の態様は、シリコン基板をウェットエッチングする際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造することを特徴とするエッチング液の製造方法にある。
かかる第９の態様では、所定のアルカリ性溶液に、所定の金属を制限なく添加することで、シリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができるエッチング液を実現することができる。

本発明の第１０の態様は、シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられるアルカリ溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造することを特徴とするエッチング液の製造方法にある。
かかる第１０の態様では、所定のアルカリ性溶液に、所定の金属を制限なく添加することで、表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができるエッチング液を実現することができる。

本発明の第１１の態様は、シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造することを特徴とするエッチング液の製造方法にある。
かかる第１１の態様では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液に、所定の金属を制限なく添加することで、表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができるエッチング液を実現することができる。

本発明の第１２の態様は、シリコン基板の一方面側からのウェットエッチングによって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室とその圧力発生室に対して圧力変化を生じさせる振動板とを形成する第１工程と、前記シリコン基板の他方面側に電極を有する電極基板を接合する第２工程とを少なくとも有し、前記第１工程では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するエッチング液を前記シリコン基板の一方面側に接触させて前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１２の態様では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有するエッチング液に所定の金属が含まれているので、シリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。これにより、液体噴射ヘッドの性能低下、例えば、圧力発生室の容積変化、振動板の厚さ変動等に伴って生じる液体噴射特性のばらつきを低減することができる。

本発明の第１３の態様は、シリコン基板の（１００）面である一方面側からのウェットエッチングによって、液体を噴射するノズル開口に連通して少なくとも（１００）面を有する圧力発生室とその圧力発生室に対して圧力変化を生じさせる振動板とを形成する第１工程と、前記シリコン基板の他方面側に電極を有する電極基板を接合する第２工程とを少なくとも有し、前記第１工程では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するエッチング液を前記シリコン基板の一方面側に接触させて前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１３の態様では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有するエッチング液に所定の金属が含まれているので、表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。これにより、液体噴射ヘッドの性能低下、例えば、圧力発生室の容積変化、振動板の厚さ変動等に伴って生じる液体噴射特性のばらつきを低減することができる。

本発明の第１４の態様は、シリコン基板の（１００）面である一方面側からのウェットエッチングによって、液体を噴射するノズル開口に連通して少なくとも（１００）面を有する圧力発生室とその圧力発生室に対して圧力変化を生じさせる振動板とを形成する第１工程と、前記シリコン基板の他方面側に電極を有する電極基板を接合する第２工程とを少なくとも有し、前記第１工程では、アルカリ性溶液と、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属とを含有するエッチング液を前記シリコン基板の一方面側に接触させて前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１４の態様では、所定のアルカリ性溶液を含有するエッチング液に所定の金属が含まれているので、表面が（１００）面であるシリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。これにより、液体噴射ヘッドの性能低下、例えば、圧力発生室の容積変化、振動板の厚さ変動等に伴って生じる液体噴射特性のばらつきを低減することができる。

本発明の第１５の態様は、第１２〜１４の何れかの態様において、前記第１工程では、前記エッチング液を１００℃以下の温度として前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１５の態様では、ウェットエッチング加工を良好に実施することができて、シリコン基板に少なくとも（１００）面を有する所定形状の圧力発生室を確実に形成することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
本発明に係るエッチング液は、シリコン基板の中でも特に、表面が（１００）面であるシリコン単結晶基板を含むシリコン基板をウェットエッチングする際に用いられるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものである。

そして、このような本発明のエッチング液を用いてシリコン基板の（１００）面をウェットエッチング、具体的には、異方性エッチング加工し、そのシリコン基板に凹部を形成する際の、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。

ここで、本発明においては、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度は、例えば、５０ｐｐｂ以上、好ましくは、５００ｐｐｂ以上、さらに好ましくは１０００ｐｐｂ以上である。また、ここで列挙した金属の中でも特に、Ａｌ、Ｎｉ及びＣｕの各金属については、アルカリ性溶液に１種以上、好ましくは、２種以上、さらに好ましくは全て含有されているのがよい。これにより、他の金属よりも、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきをより効果的に低減することができる。

また、本発明においてエッチング液に含まれるアルカリ溶液は、シリコン基板の中でも特に、表面が（１００）面であるシリコン基板を異方性エッチングする際に用いられるアルカリ性溶液であり、より具体的には、表面が（１００）面であるシリコン基板を異方性エッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられるアルカリ性溶液である。

ここで、このようなアルカリ性溶液としては、例えば、ＫＯＨ、ヒドラジン、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等が挙げられ、この中でも、ＫＯＨを少なくとも含有した水溶液を用いるのが好ましい。例えば、ＫＯＨと所定の溶液と水とを所定の割合で混合し、これによって得たエッチング液等が挙げられる。ここで、所定の溶液としては、少なくともアルコール、例えば、エタノール、メタノール等を含む溶液が挙げられる。

ここで、市販されている各種のＫＯＨ（隔膜法、水銀法等によって製造されたＫＯＨ、含有金属不純物を低減させたＫＯＨ等）について比較実験を実施した結果、そのＫＯＨの種類によってシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートが異なっていること、同じ製品でも製造ロットによってシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートが異なっていること等が新たに明らかとなった。そして、本発明のエッチング液は、詳細は後述するが、例えば、ＫＯＨ水溶液に所定の金属を制限なく添加することにより、このようなエッチングレートのばらつきを低減することができるようにしたものである。

また、本発明において、所定の金属を添加する対象となるアルカリ性溶液としては、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液であるのが好ましい。エッチング液に含まれるＭｇが（１００）面方位のエッチングレートにばらつきを生じさせる原因となるからである。ここで、エッチング液に含まれるアルカリ性溶液のＭｇ濃度は、例えば、２００ｐｐｂ以下、好ましくは、１００ｐｐｂ以下、さらに好ましくは、２０ｐｐｂ以下である。但し、本発明では、Ｍｇ濃度を所定の濃度に調整するのではなく、あくまでアルカリ性溶液のＭｇ濃度の上限値を規定したに過ぎず、エッチング液（アルカリ性溶液）として最も好ましいのは、Ｍｇがエッチング液に含まれていないものがよい。

以下、上述したエッチング液の製造方法について説明する。本発明のエッチング液は、シリコン基板を異方性エッチングする際に用いられる上記のアルカリ性溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造される。

ここで、本発明では、上記の金属をアルカリ性溶液に対して制限なく添加し、得られたエッチング液によってシリコン基板の（１００）面を異方性エッチングすることで、その（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを効果的に低減することができる。この「制限なく」とは、添加する金属の量を調整してエッチング液に含まれる金属の濃度を所定の範囲に調整することを意味しているのではなく、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減させる点において金属を添加する量に上限がないことを意味している。例えば、アルカリ性溶液に対して上記の金属を添加し、得られたエッチング液の金属濃度が、例えば、５０ｐｐｂ以上、好ましくは、５００ｐｐｂ以上、さらに好ましくは１０００ｐｐｂ以上となっていればよい。すなわち、金属の添加量には、下限値はあっても上限値はない。

要するに、本発明のエッチング液は、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度を所定の範囲に調整することで得られるものではなく、上述したように、アルカリ性溶液に上記の金属を必要量以上添加して得られるものである。特に、アルカリ性溶液に対して、上述した金属の中でも特に、Ａｌ、Ｎｉ及びＣｕの各金属を１種以上、且つ上限なく添加することで、他の金属と比べて、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを効果的に低減することができるエッチング液を実現することができる。

したがって、本発明では、アルカリ溶液に、上記の金属を含む標準液をマイクロピペット等によって添加するだけでエッチング液を作ることができ、その添加量によって金属濃度を調整しなくてもよいので、特別な装置を必要としない。このため、安価で、しかもシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを防止できるエッチング液を効率よく作ることができるという効果もある。

以下、図１を参照しながら、本発明のエッチング液によって、表面が（１００）面であるシリコン基板に凹部を形成する過程を説明する。図１は、シリコン基板の要部拡大断面図である。まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１の一方面に耐エッチング層２を形成した後に、図１（ｂ）に示すように、耐エッチング層２をパターニングして所定形状のマスクパターン３を形成する。ここで、マスクパターン３としては、例えば、シリコン基板１を熱酸化処理して酸化シリコン膜からなる耐エッチング層２を形成し、この耐エッチング層２をフォトリソグラフィ法等により所定形状にパターニングすることで形成したもの等が挙げられる。

次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１の一方面側に本発明のエッチング液を接触させて、所定形状のマスクパターン３の開口部３ａを介して露出したシリコン基板１を異方性エッチング加工する。これにより、（１１１）面の側面４ａと（１００）面の底面４ｂとで構成された凹部４が形成される。このとき、本発明では、エッチング液には所定の金属が含まれているので、この凹部４の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを効果的に低減することができる。すなわち、凹部４を所定の深さで形成することができる。

ここで、含有金属不純物を低減させた状態で販売されているＫＯＨと純水とエタノールとからなるアルカリ性水溶液に対して、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌの各金属を５００［ｐｐｂ］、１０００［ｐｐｂ］加えて得たＫＯＨ濃度２５ｗ％のエッチング液のシリコン基板に対するエッチングレートのばらつきσ［μｍ／ｍｉｎ］を求めた。この「エッチングレートのばらつきσ」の算出方法は、特に限定されないが、ここでは、品質工学に基づいて算出した。具体的には、アルカリ性溶液に添加する金属の種類毎の添加量と、添加する金属の組み合わせとを適宜変えたものにおけるシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートをそれぞれ求め、その結果からＳＮ比を求めて、このＳＮ比から算出した推定ばらつきを「エッチンレートのばらつき」とした。また、ここでは、金属を別途添加していない、すなわち、無添加の上記ＫＯＨの水溶液からなるエッチング液のシリコン基板に対するエッチングレートを基準として、各エッチング液のシリコン基板に対するエッチングレートのばらつきσ［μｍ／ｍｉｎ］を求めた。その結果を図２に示す。図２は、各金属の添加量とエッチングレートとの関係を示すグラフである。また、エッチング条件としては、エッチング液を約６５℃に加熱した状態で行った。なお、シリコン基板としては、表面が（１００）面であるシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）を用いた。

図２に示すように、Ｍｇ添加のエッチング液は、Ｍｇの添加量が増えるにつれて、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきが大きくなることが分かった。また、Ｎｉ添加のエッチング液は、上述したＭｇ添加のエッチング液と比べて、Ｎｉの添加量が増えるにつれて、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきが小さく抑えられることが分かった。Ｃｕ添加のエッチング液についても、このＮｉ添加のエッチング液と同様の挙動を示した。これらのことから、Ｎｉ、Ｃｕ添加量が増えるにつれて、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを効果的に低減できることが分かった。

また、Ａｌ添加のエッチング液は、５００ｐｐｂ添加したものについてはシリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきが一時的に大きくなっているが、１０００ｐｐｂ添加したものについては、Ｎｉ、Ｃｕ添加のエッチング液と同様に、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきが小さく抑えられることが分かった。また、シリコン基板の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを効果的に低減するためには、Ａｌの添加量を５００ｐｐｂ以上とするのがよいことも分かった。

なお、上述した本発明のエッチング液は、表面が（１００）面であるシリコン基板を異方性エッチング加工して少なくとも（１００）面を形成する際に好適に用いられるものであるが、異方性エッチング加工後のシリコン基板は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッド、圧力センサ用ダイアフラム等の機器を構成する部材として用いられる。以下、本発明を液体噴射ヘッドの１つであるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を例示して説明する。

（実施形態２）
図３は、液体噴射ヘッドの１つであるインクジェット式記録ヘッドの要部拡大断面図である。図３に示すインクジェット式記録ヘッドは、駆動手段に静電気力を利用したヘッドであり、具体的には、一方面が（１００）面であるシリコン基板からなりその一方面側にインク滴を吐出する複数のノズル開口１１に連通する圧力発生室（キャビティ）１２等が並設されたキャビティ基板１０を具備する。また、キャビティ基板１０には、圧力発生室１２のノズル開口１１が連通する一端部とは反対側の他端部に連通するインク供給路１３が設けられ、このインク供給路１３の圧力発生室１２側とは反対側には、各圧力発生室１２に共通なインク室となる共通インク室１４が設けられている。さらに、圧力発生室１２の底壁は、詳細は後述するが、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる振動板１５となっている。

このようなキャビティ基板１０の一方面には、接合基板２０が接合されている。これにより、キャビティ基板１０と接合基板２０との間には、ノズル開口１１に連通する圧力発生室１２が画成され、さらに、この圧力発生室１２にインク供給路１３を介して各圧力発生室１２の共通インク室１４が連通したインク流路が形成される。

なお、接合基板２０には、共通インク室１４に対応する位置にインク導入口２１が貫通して設けられている。そして、このインク導入口２１には、一端部が図示しないインクタンクに接続されたインク導入部材５０の他端部が接続されるようになっている。これにより、共通インク室１４内には、インク導入部材５０及びインク導入口２１を介してインクが供給される。

一方、キャビティ基板１０の他方面側には、電極３１を有する電極基板３０が接合されている。この電極基板３０のキャビティ基板１０に接合される側の表面には、凹部３２が設けられ、この凹部３２に電極３１が形成されている。これにより、キャビティ基板１０と電極基板３０とを接合した状態においては、電極３１とキャビティ基板１０との間に所定の隙間３５が設けられる。

このような構成のインクジェット式記録ヘッドでは、キャビティ基板１０の端部と電極３１とに駆動電圧パルスを印加する発振回路４０が接続されており、この発振回路４０によって電極３１とキャビティ基板１０との間の隙間３５に静電気を発生させて、キャビティ基板１０の圧力発生室１２に対応する振動板１５を図中上下に振動させる構造となっている。この振動板１５の振動によって、圧力発生室１２の容積が増減し、これによって圧力発生室１２内のインクに圧力変化を生じさせ、圧力発生室１２に連通しているノズル開口１１からインク滴が吐出する。

以下、図４を参照して、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造工程を説明する。なお、図４は、図３の圧力発生室の幅方向の要部拡大断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、表面が（１００）面であるシリコン基板からなるキャビティ基板１０を熱酸化し、その外周面に酸化シリコン膜１００を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜１００をパターニングして、圧力発生室１２が形成される領域に開口部１１１を有する所定形状のマスクパターン１１０を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、キャビティ基板１０に圧力発生室１２等を形成する。具体的には、キャビティ基板１０の一方面側に形成したマスクパターン１１０を介して、その一方面側にエッチング液を供給し、開口部１１１を介して露出したキャビティ基板１０を異方性エッチングする。このときのエッチング液の加熱温度は、例えば、１００℃以下、好ましくは８０℃以下であるのがよく、本実施形態では、６５℃とした。これにより、エッチング液に含まれる溶媒の蒸発量が小さく抑えられ、エッチング液の組成変動を防止することができる。また、エッチング液としては、上述した実施形態１で説明したエッチング液であれば特に限定されないが、例えば、本実施形態では、含有金属不純物を低減させた状態で販売されているＫＯＨと純水とエタノールとからなるアルカリ性水溶液にＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕの各金属を所定量添加することで得たＫＯＨ濃度２５ｗ％のエッチング液を用いた。

次に、図４（ｄ）に示すように、キャビティ基板１０の酸化シリコン膜１００及びマスクパターン１１０を除去する。これにより、圧力発生室１２等が形成されたキャビティ基板１０が製造される。なお、その後は、図示しないが、このキャビティ基板１０の圧力発生室１２等が形成された一方面側に接合基板２０を接合すると共に、キャビティ基板１０の他方面側に電極基板３０を接合することで、図３に示すようなインクジェット式記録ヘッドが完成する。

以上説明したように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、エッチング液に所定の金属が添加されているので、キャビティ基板１０に圧力発生室１２等を形成する際の、キャビティ基板１０の（１００）面方位のエッチングレートのばらつきを低減することができる。したがって、圧力発生室１２、インク供給路１３、共通インク室１４を所定形状、具体的には、所定の深さで形成することができる。このため、例えば、振動板１５を所定の厚さで形成することができる。これにより、振動板１５の振動特性のばらつきが低減され、ヘッドのインク吐出特性のばらつきを低減することができる。また、インク供給路１３を所定の深さで形成することができるため、共通インク室１４内のインクを各圧力発生室１２に良好に供給することができる。

シリコン基板の要部拡大断面図である。各金属の添加量とエッチングレートとの関係を示すグラフである。インクジェット式記録ヘッドの要部拡大断面図である。圧力発生室の幅方向の要部拡大断面図である

符号の説明

１シリコン基板、２耐エッチング層、３マスクパターン、４凹部、４ａ（１１１）面である側面、４ｂ（１００）面である底面、１０キャビティ基板、２０接合基板、３０電極基板、４０発振回路

Claims

シリコン基板をウェットエッチングする際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものであることを特徴とするエッチング液。
シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものであることを特徴とするエッチング液。
請求項１又は２において、前記Ｍｇ濃度が、２００ｐｐｂ以下であることを特徴とするエッチング液。
シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられるアルカリ溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するものであることを特徴とするエッチング液。
請求項１〜４の何れかにおいて、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、５０ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液。
請求項１〜５の何れかにおいて、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、５００ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液。
請求項１〜６の何れかにおいて、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、１０００ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液。
請求項１〜７の何れかにおいて、前記アルカリ性溶液が、ＫＯＨを少なくとも含有する水溶液であることを特徴とするエッチング液。
シリコン基板をウェットエッチングする際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造することを特徴とするエッチング液の製造方法。
シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられるアルカリ溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造することを特徴とするエッチング液の製造方法。
シリコン基板の（１００）面である一方面をウェットエッチングして少なくとも（１００）面を形成する際に用いられ且つＭｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を添加することで製造することを特徴とするエッチング液の製造方法。
シリコン基板の一方面側からのウェットエッチングによって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室とその圧力発生室に対して圧力変化を生じさせる振動板とを形成する第１工程と、前記シリコン基板の他方面側に電極を有する電極基板を接合する第２工程とを少なくとも有し、前記第１工程では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するエッチング液を前記シリコン基板の一方面側に接触させて前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
シリコン基板の（１００）面である一方面側からのウェットエッチングによって、液体を噴射するノズル開口に連通して少なくとも（１００）面を有する圧力発生室とその圧力発生室に対して圧力変化を生じさせる振動板とを形成する第１工程と、前記シリコン基板の他方面側に電極を有する電極基板を接合する第２工程とを少なくとも有し、前記第１工程では、Ｍｇ濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液を含有すると共に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属を含有するエッチング液を前記シリコン基板の一方面側に接触させて前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
シリコン基板の（１００）面である一方面側からのウェットエッチングによって、液体を噴射するノズル開口に連通して少なくとも（１００）面を有する圧力発生室とその圧力発生室に対して圧力変化を生じさせる振動板とを形成する第１工程と、前記シリコン基板の他方面側に電極を有する電極基板を接合する第２工程とを少なくとも有し、前記第１工程では、アルカリ性溶液と、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属とを含有するエッチング液を前記シリコン基板の一方面側に接触させて前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項１２〜１４の何れかにおいて、前記第１工程では、前記エッチング液を１００℃以下の温度として前記ウェットエッチングを実施することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。