JP2006156459A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】 酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンのエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターンのエッチ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】 酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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、Ｍｇ、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、酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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（例えば、特許文献１参照）。この異方性エッチング加工では、シリコン基板の表面に酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを形成し、このマスクパターンを介して露出したシリコン基板にエッチング液を接触させることで行われる。その際、マスクパターンがエッチング液によって僅かではあるがエッチング除去されてしまうという問題がある。

このように、マスクパターンが除去されてしまうと、所定形状の凹部等を良好に形成することができないため、従来では、マスクパターンがエッチング除去される量（厚さ）を考慮して、マスクパターンの膜厚を所定の厚さ以上に形成していた。しかしながら、このマスクパターンは、凹部等を形成した後、必要に応じて除去しており、このようなマスクパターンを厚膜で形成することは、製造効率が非常に悪く、処理工程で必要とされる供給酸素量や供給電力等のコストがかかることや、厚膜であることによりマスクパターンを形成させるときのサイドエッチング量が大きくパターン精度が低下するという問題がある。

同様に、凹部等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製造においても、製造効率が非常に悪く、処理工程で必要とされる供給酸素量や供給電力等のコストがかかることや、厚膜であることによりマスクパターンを形成するときのサイドエッチング量が大きくなって、パターン精度が低下するという問題がある。

なお、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２参照）。しかしながら、この公報に記載のエッチング液は、酸化膜からなるマスクパターンがエッチング除去される上記の問題を解決するものではない。

特開平０６−０７１８８２号公報 特開平１０‐１１２４５８号公報

本発明は上述した事情に鑑み、酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンのエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターンのエッチ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、酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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、Ｍｇ、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、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、マスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンがエッチング除去されるのを防止、又はマスクパターン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、酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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、Ｍｇ、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、Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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、マスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンのエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターン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２の態様において、前記Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属濃度が、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Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属濃度の上限値を規定することで、少なくとも、マスクパターンのエッチングレートのばらつきをより効果的に防止することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、１００ｐｐｂ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４の態様では、所定の各種金属濃度の下限値を１００ｐｐｂ以上と規定することで、少なくとも、マスクパターンのエッチングレートのばらつきをより効果的に防止することができる。

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、Ｍｇ、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５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、少なくとも、マスクパターンのエッチングレートのばらつきをより効果的に防止することができる。

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、Ｍｇ、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６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、少なくとも、マスクパターンのエッチングレートのばらつきをより効果的に防止することができる。

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７の態様では、シリコン基板に凹部を良好に形成することができる。

本発明の第８の態様は、酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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８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、所定形状のマスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンのエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターン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、酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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、所定形状のマスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンのエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターン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できる。

本発明の第１０の態様は、シリコン基板の一方面側に形成される酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して前記シリコン基板をウェットエッチングして、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、アルカリ性溶液を含有すると共にＰｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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、前記マスクパターンを介して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１０の態様では、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、マスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンがエッチング除去されるのを防止、又はマスクパターン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、液体噴射ヘッドを製造する際に、マスクパターンを厚膜で形成しなくてもよいため、製造効率を上げ、コストを削減でき、マスクパターンを形成するときのサイドエッチング量を小さく（パターン精度を良く）できる。

本発明の第１１の態様は、シリコン基板の一方面側に形成される酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して前記シリコン基板をウェットエッチングして、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、Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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、Ｍｇ、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、前記マスクパターンを介して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１１の態様では、Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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、マスクパターンを介してシリコン基板をウェットエッチングする際に、マスクパターンがエッチング除去されるのを防止、又はマスクパターン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、液体噴射ヘッドを製造する際に、マスクパターンを厚膜で形成しなくてもよいため、製造効率を上げ、コストを削減でき、マスクパターンを形成するときのサイドエッチング量を小さく（パターン精度を良く）できる。

本発明の第１２の態様は、第１０又は１１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１２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、シリコン基板に所定形状の圧力発生室を確実に形成することができる。

本発明の第１３の態様は、第１０〜１２の何れかの態様において、前記第１工程では、前記酸化膜として前記シリコン基板の一方面を酸化することで酸化シリコン膜を形成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、酸化シリコン膜のエッチングによる膜減り量を有効に抑制できる。

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、酸化シリコン膜等の酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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、Ｍｇ、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に、マスクパターンがエッチング除去されるのを防止、又はマスクパターン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、マスクパターンを形成する際に、そのマスクパターンの膜厚を所定の厚さ以上に形成しなくてもよいので、凹部を形成する製造効率を高めることができる。また、マスクパターンを形成するのに要する時間を短縮することができ、製造コストを低減することができる。また、マスクパターンを形成するときのサイドエッチング量を小さくできるため、パターン精度を向上させることができる。

ここで、本発明においては、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度は、例えば、１００ｐｐｂ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、Ｃａ、Ａｌ、Ｐｂ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、少なくとも、マスクパターンのエッチングレートのばらつきをより効果的に防止することができる。特に、Ｃａ、Ａｌ、Ｐｂをそれぞれ１０００ｐｐｂ添加することで、マスクパターンのエッチングによる膜減り量を有効に抑制することができる。

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の種類によってマスクパターン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マスクパターン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、このようなマスクパターンのエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターン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、Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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Ｎｉ、Ｃｕがマスクパターンのエッチングレートの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Ｎｉ又はＣｕの濃度は、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、Ｎｉ、Ｃｕの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Ｎｉ、Ｃｕの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、これらＮｉ、Ｃｕ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、Ｍｇ、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を異方性エッチングすることで、その際に、少なくとも、マスクパターンのエッチングレートがばらつくのを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、マスクパターンのエッチングレートがばらつくのを低減す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それぞれの金属濃度が、例えば、１００ｐｐｂ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、Ｍｇ、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、Ｃａ、Ａｌ及びＰｂ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、マスクパターンエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターン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の一方面に酸化膜２を形成した後に、図１（ｂ）に示すように、この酸化膜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、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酸化膜２を形成し、この酸化膜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とした。

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、シリコン基板１に凹部４が形成される。このとき、本発明では、エッチング液に所定の金属が含まれているので、マスクパターン３がエッチングによる膜減り量を抑制し、又はマスクパターンのエッチングレートがばらつくのを低減することができる。

ここで、含有金属不純物を低減させた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、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ａｌ、及びＰｂの各金属を５００［ｐｐｂ］、１０００［ｐｐｂ］加えて得たＫＯＨ濃度２５ｗ％のエッチング液の酸化シリコン膜のエッチングレートのばらつきσ［ｎｍ／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酸化シリコン膜の膜減り量を示す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酸化シリコン膜に対するエッチングレートのばらつきσ［ｎｍ／ｍｉｎ］についても求めた。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のばらつき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。エッチングレートのばらつきの基準は、異方性エッチング前の酸化シリコン膜の寸法とした。

図２に示すように、Ｎｉ添加のエッチング液は、Ｎｉの添加量が増えるにつれて、酸化シリコン膜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、Ｃｕ添加のエッチング液も同様に、Ｃｕの添加量が増えるにつれて、酸化シリコン膜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。特に、Ｎｉ、Ｃｕの添加量が５００ｐｐｂ以上となると、酸化シリコン膜のエッチングレートが急激にばらつくことも分かった。

これに対し、Ｃａ添加のエッチング液は、上述したＮｉ、Ｃｕ添加のエッチング液と比べて、Ｃａの添加量が増えるにつれて、酸化シリコン膜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、Ａｌ、Ｐｂ添加の各エッチング液についても、このＣａ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、Ｃａ、Ａｌ、Ｐｂの添加量が増えるにつれて、酸化シリコン膜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。

特に、Ｃａ、Ａｌ、Ｐｂの添加量を１０００ｐｐｂとした場合には、酸化シリコン膜はほとんどエッチングされておらず、酸化シリコン膜のエッチングによる膜減り量を有効に抑制できることも分かった。

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Ｃａ、Ａｌ、Ｐｂ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、少なくとも、マスクパターン１１０（酸化シリコン膜１００）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、マスクパターン１１０を形成するのに、酸化シリコン膜１００の膜厚を所定の厚さ以上に形成しなくてもよいので、マスクパターン１１０を形成して圧力発生室１２を形成するまでの製造効率を高めることができる。また、マスクパターン１１０を形成するのに要する時間を短縮することができるため、製造コストを低減することができる。また、マスクパターンを形成させるときのサイドエッチング量を小さくできるため、パターン精度を向上させることができる。

なお、本発明は、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造方法に限定されず、例えば、シリコン基板の少なくとも両面に酸化膜を形成し、シリコン基板の一方面側にマスクパターンを形成してその厚さ方向に他方面側の酸化膜に達するまで異方性エッチングし、その他方面側の酸化膜を少なくとも除去せずに、接合基板と電極基板とを接合するようにしてもよい。この他方面側の酸化膜は、振動板となる。この場合、本発明では、少なくとも、振動板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ため、振動板を所定の厚さで形成することができる。特に、エッチング液として、アルカリ性溶液にＣａ、Ａｌ、Ｐｂをそれぞれ１０００ｐｐｂ添加することで作られたエッチング液を用いることで、マスクパターンだけでなく振動板の少なくとも圧力発生室側の面がエッチングされるのを有効に防止することができる。これにより、振動板の振動特性がばらついてしまうのを有効に防止することができる。したがって、ヘッドのインク吐出特性のばらつきを有効に防止することができる。

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のばらつき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 酸化膜、 ３ マスクパターン、 ４ 凹部、 １０ キャビティ基板、 ２０ 接合基板、 ３０ 電極基板、 ４０ 発振回路

Claims (13)

1. 酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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、Ｍｇ、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。
2. 酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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、Ｍｇ、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。
3. 請求項２において、前記Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属濃度が、２００ｐｐｂ以下であることを特徴とするエッチング液。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ又はＳｎの少なくとも１種の金属濃度が、１００ｐｐｂ以上であることを特徴とするエッチング液。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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。
7. 請求項１〜６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。
8. 酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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。
9. 酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して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Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属濃度が所定の濃度以下であるアルカリ性溶液に、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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。
10. シリコン基板の一方面側に形成される酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して前記シリコン基板をウェットエッチングして、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、アルカリ性溶液を含有すると共にＰｂ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、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、前記マスクパターンを介して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。
11. シリコン基板の一方面側に形成される酸化膜からなる所定形状のマスクパターンを介して前記シリコン基板をウェットエッチングして、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、Ｎｉ又はＣｕの少なくとも１種の金属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、Ｍｇ、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、前記マスクパターンを介して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。
12. 請求項１０又は１１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。
13. 請求項１０〜１２の何れかにおいて、前記第１工程では、前記酸化膜として前記シリコン基板の一方面を酸化することで酸化シリコン膜を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
    

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