JP2011108705A - Processing method of silicon substrate, and method of manufacturing liquid injection head - Google Patents

Processing method of silicon substrate, and method of manufacturing liquid injection head Download PDF

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幸司 大橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing method of a silicon substrate wherein the silicon substrate can be processed by simple steps with good dimensional accuracy. <P>SOLUTION: The processing method of a silicon substrate includes a surface treatment step of sputtering the main surface of a silicon substrate 10, a mask layer formation step of forming a mask layer 20 on the main surface of a silicon substrate 10, a patterning step of forming a mask pattern 22 by patterning the mask layer 20, and an etching step of performing wet etching of the silicon substrate 10 according to the shape of the mask pattern 22, wherein the mask layer 20 contains chromium, and the surface treatment step and the mask layer formation step are carried out in the same chamber C. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン基板の加工方法およびこれを用いた液体噴射ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for processing a silicon substrate and a method for manufacturing a liquid jet head using the same.

シリコン基板を加工して、同基板に孔や溝を形成することは、半導体をはじめとする電子部品の広範な分野で一般的に行われている。このような加工は、所与の製造プロセスに適した様々な方法で行われているが、典型的な方法としては、エッチングによって孔や溝に対応する部分のシリコンを除去して行うものが挙げられる。   Processing a silicon substrate to form holes and grooves in the substrate is generally performed in a wide range of electronic components including semiconductors. Such processing is performed by various methods suitable for a given manufacturing process, and a typical method is one in which the silicon corresponding to the holes and grooves is removed by etching. It is done.

エッチングによってシリコンを除去する態様としては、エッチング液にシリコン基板を浸漬し、シリコンを化学変化させるなどしてエッチング液に溶解させて除去するウエットエッチングや、気体分子やイオンをシリコン基板に衝突させてシリコンを物理的に研削して除去するドライエッチングなどがある。   As an aspect of removing silicon by etching, a silicon substrate is immersed in an etchant, and the silicon is chemically changed to remove it by dissolving it in the etchant, or by causing gas molecules or ions to collide with the silicon substrate. Examples include dry etching in which silicon is physically ground and removed.

これらのうち、ウエットエッチングは、一般にシリコン基板の加工速度がドライエッチングよりも大きくできるため、シリコン基板の加工量が多いときに用いられることが多い。また、ウエットエッチングは、シリコン基板が単結晶である場合には、加工速度が結晶の方位によって異なることがあり、このような性質(異方性)を利用した加工も行われている。   Of these, wet etching is generally used when the amount of processing of a silicon substrate is large because the processing rate of a silicon substrate can be made larger than that of dry etching. Also, in the case of wet etching, when the silicon substrate is a single crystal, the processing speed may vary depending on the crystal orientation, and processing utilizing such properties (anisotropic properties) is also performed.

ウエットエッチングでは、シリコン基板の所望の位置を加工するために、加工しない位置をマスクで覆って、所望の位置だけをエッチング液に接触させることが一般的である。このようなマスクとしては、レジスト等の有機物の層や、酸化物、窒化物等の無機物の層が用いられる。例えば、特許文献1には、このようなマスクとしてTEOS(ケイ酸エチル)膜、SiN膜を用いた方法が開示されている。   In wet etching, in order to process a desired position on a silicon substrate, it is common to cover a position not to be processed with a mask and to contact only the desired position with an etching solution. As such a mask, an organic layer such as a resist or an inorganic layer such as an oxide or nitride is used. For example, Patent Document 1 discloses a method using a TEOS (ethyl silicate) film or a SiN film as such a mask.

特開2006−088508号公報JP 2006-088508 A

しかしながら、シリコン基板の表面に単にマスクを形成するだけであると、シリコン基板とマスクとが接触している領域のシリコンのエッチング速度が、他の部位のシリコンのエッチング速度と異なる場合があり、所望の形状とは異なる加工形状となってしまうことがあった。また、シリコン基板とマスクとが接触している領域内でも、エッチング速度が異なる場合があり、不均一なマスクのエッジ部分でエッチング量が一定しない場合があった。さらに、上記特許文献1に記載されている方法のように、シリコン基板の表面を特殊な洗浄方法によって洗浄してからマスクを形成する場合には、このようなシリコンのエッチング速度の不均一は抑制される傾向にあるものの、当該シリコン基板の表面の洗浄工程は極めて慎重に行われる必要があった。すなわちこの洗浄工程には、例えば、精密な温度、時間の管理や、正確な洗浄液の純度の管理が必要であった。そのため、シリコン基板の表面にマスクを形成する工程は、特に洗浄工程において、工数が多く非常に手間のかかる工程となっていた。   However, if the mask is simply formed on the surface of the silicon substrate, the etching rate of silicon in the region where the silicon substrate and the mask are in contact may be different from the etching rate of silicon in other parts. In some cases, the processing shape is different from the shape of the above. In addition, even in the region where the silicon substrate and the mask are in contact with each other, the etching rate may be different, and the etching amount may not be constant at the edge portion of the non-uniform mask. Further, when the mask is formed after the surface of the silicon substrate is cleaned by a special cleaning method as in the method described in Patent Document 1, such unevenness in the etching rate of silicon is suppressed. However, the cleaning process of the surface of the silicon substrate has to be performed very carefully. That is, in this cleaning process, for example, precise temperature and time management and accurate cleaning liquid purity management are required. For this reason, the process of forming the mask on the surface of the silicon substrate is a time-consuming and laborious process, particularly in the cleaning process.

本発明のいくつかの態様にかかる目的の1つは、簡易な工程で、シリコン基板を良好な寸法精度で加工することのできるシリコン基板の加工方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様にかかる目的の1つは、簡易な工程で、寸法精度の良好な液体の流路を形成することのできる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a silicon substrate processing method capable of processing a silicon substrate with good dimensional accuracy by a simple process. Another object of some aspects of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid jet head capable of forming a liquid flow path with good dimensional accuracy by a simple process.

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本発明にかかるシリコン基板の加工方法の一態様は、
シリコン基板の主面をスパッタリングする表面処理工程と、
前記シリコン基板の主面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層をパターニングしてマスクパターンを形成するパターニング工程と、
前記マスクパターンの形状に従って前記シリコン基板をウエットエッチングするエッチング工程と、を含み、
前記マスク層は、クロムを含有し、
前記表面処理工程および前記マスク層形成工程は、同一のチャンバー内で行われる。
[Application Example 1]
One aspect of the method for processing a silicon substrate according to the present invention is as follows.
A surface treatment step of sputtering the main surface of the silicon substrate;
A mask layer forming step of forming a mask layer on the main surface of the silicon substrate;
A patterning step of patterning the mask layer to form a mask pattern;
An etching step of wet etching the silicon substrate according to the shape of the mask pattern,
The mask layer contains chromium;
The surface treatment step and the mask layer forming step are performed in the same chamber.

このようにすれば、シリコン基板を良好な寸法精度で加工することができる。すなわち、シリコン基板とマスクパターンとの密着性が均一かつ良好となる結果、シリコン基板とマスクパターンとの境界付近におけるエッチング速度が、マスクパターンのエッジ部位で均一となり、また、マスクパターンの形状により近い形状でシリコン基板を加工することができ、シリコン基板を良好な寸法精度で再現性よくエッチング加工することができる。これにより、例えば、加工する寸法の設計において、不確定な要素を考慮する必要を低減することができるとともに、設計した寸法に近い寸法で加工することができる。   In this way, the silicon substrate can be processed with good dimensional accuracy. That is, as a result of uniform and good adhesion between the silicon substrate and the mask pattern, the etching rate near the boundary between the silicon substrate and the mask pattern is uniform at the edge portion of the mask pattern, and closer to the shape of the mask pattern. The silicon substrate can be processed in a shape, and the silicon substrate can be etched with good dimensional accuracy and good reproducibility. Thereby, for example, in designing the dimensions to be processed, it is possible to reduce the need to consider uncertain elements, and it is possible to process with dimensions close to the designed dimensions.

さらに、本適用例のシリコン基板の加工方法によれば、表面処理工程とマスク層形成工程とを、同一のチャンバー内でスパッタリングする対象を変更することのみによって行うことができる。すなわち、表面処理工程で、シリコン基板の主面をスパッタリングし、同一チャンバー内で引き続きマスク層形成工程で形成するマスク層の原料を含むターゲットをスパッタリングし、シリコン基板の主面にターゲット材料を堆積させてマスク層を形成することができる。したがって、簡易な装置構成、簡易な操作によって、シリコン基板とマスクパターンとの密着性を十分に得ることができ、シリコン基板を良好な寸法精度でエッチング加工することができる。   Furthermore, according to the silicon substrate processing method of this application example, the surface treatment step and the mask layer forming step can be performed only by changing the target to be sputtered in the same chamber. That is, the main surface of the silicon substrate is sputtered in the surface treatment step, the target containing the mask layer raw material formed in the mask layer forming step in the same chamber is subsequently sputtered, and the target material is deposited on the main surface of the silicon substrate. Thus, a mask layer can be formed. Therefore, sufficient adhesion between the silicon substrate and the mask pattern can be obtained with a simple apparatus configuration and simple operation, and the silicon substrate can be etched with good dimensional accuracy.

[適用例2]
適用例1において、
前記マスク層形成工程は、スパッタ法により行われる、シリコン基板の加工方法。
[Application Example 2]
In application example 1,
The mask layer forming step is a silicon substrate processing method performed by a sputtering method.

このようにすれば、表面処理工程とマスク層形成工程とを、同一のチャンバー内でスパッタリングする対象を変更することのみによって行うことができる。すなわち、表面処理工程で、シリコン基板の主面をスパッタリングし、同一チャンバー内で引き続きマスク層形成工程で形成するマスク層の原料を含むターゲットをスパッタリングし、シリコン基板の主面にターゲット材料を堆積させてマスク層を形成することができる。したがって、より簡易な装置構成、簡易な操作によって、シリコン基板を良好な寸法精度でエッチング加工することができる。   If it does in this way, a surface treatment process and a mask layer formation process can be performed only by changing the object sputtered within the same chamber. That is, the main surface of the silicon substrate is sputtered in the surface treatment step, the target containing the mask layer raw material formed in the mask layer forming step in the same chamber is subsequently sputtered, and the target material is deposited on the main surface of the silicon substrate. Thus, a mask layer can be formed. Therefore, the silicon substrate can be etched with good dimensional accuracy by a simpler apparatus configuration and simple operation.

[適用例3]
適用例1または適用例2において、
前記マスク層は、酸化クロムを主成分とする第1マスク層、およびクロムを主成分とする第2マスク層を有する、シリコン基板の加工方法。
[Application Example 3]
In application example 1 or application example 2,
The method for processing a silicon substrate, wherein the mask layer includes a first mask layer mainly composed of chromium oxide and a second mask layer mainly composed of chromium.

このようにすれば、さらに寸法精度の良い加工を行うことができる。すなわち、シリコン基板とマスク層との密着性がさらに高まり、シリコン基板とマスクパターンとの境界付近におけるエッチング速度が、マスクパターンのエッジ部位で均一となり、また、マスクパターンの形状により近い形状でシリコン基板を加工することができ、シリコン基板をさらに良好な寸法精度でエッチング加工することができる。また、本適用例のようにすれば、マスク層の耐久性を高めることができるとともに、マスク層の厚みを十分に小さくすることができる。   In this way, processing with higher dimensional accuracy can be performed. That is, the adhesion between the silicon substrate and the mask layer is further increased, the etching rate near the boundary between the silicon substrate and the mask pattern is uniform at the edge portion of the mask pattern, and the silicon substrate is shaped closer to the mask pattern shape. The silicon substrate can be etched with better dimensional accuracy. Further, according to this application example, the durability of the mask layer can be increased and the thickness of the mask layer can be sufficiently reduced.

[適用例4]
適用例3において、
前記マスク層は、前記シリコン基板側に前記第1マスク層を有し、前記第1マスク層の前記シリコン基板とは反対側に前記第2マスク層を有する、シリコン基板の加工方法。
[Application Example 4]
In application example 3,
The method of processing a silicon substrate, wherein the mask layer has the first mask layer on the silicon substrate side, and has the second mask layer on the opposite side of the first mask layer from the silicon substrate.

このようにすれば、マスク層の耐久性をさらに高めることができ、マスク層の厚みを小さくすることができる。   In this way, the durability of the mask layer can be further increased and the thickness of the mask layer can be reduced.

[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか一例において、
前記エッチング工程は、水酸化カリウムを主成分とするエッチング液により行われる、シリコン基板の加工方法。
[Application Example 5]
In any one of Application Examples 1 to 4,
The said etching process is a processing method of a silicon substrate performed by the etching liquid which has potassium hydroxide as a main component.

このようにすれば、シリコン基板の加工速度をより高めることができる。これにより、シリコン基板の加工工程全体の所要時間を短縮することができる。   In this way, the processing speed of the silicon substrate can be further increased. Thereby, the time required for the whole processing process of the silicon substrate can be shortened.

[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれか一例において、
前記表面処理工程の前に、前記シリコン基板の主面をフッ化水素を含む溶液で洗浄する工程をさらに含む、シリコン基板の加工方法。
[Application Example 6]
In any one of Application Examples 1 to 5,
A method for processing a silicon substrate, further comprising a step of washing a main surface of the silicon substrate with a solution containing hydrogen fluoride before the surface treatment step.

このようにすれば、さらに寸法精度の良い加工を行うことができる。すなわち、シリコン基板とマスク層との密着性がさらに高まり、シリコン基板とマスクパターンとの境界付近におけるエッチング速度が、マスクパターンのエッジ部位で均一となり、また、マスクパターンの形状により近い形状でシリコン基板を加工することができ、シリコン基板をさらに良好な寸法精度でエッチング加工することができる。   In this way, processing with higher dimensional accuracy can be performed. That is, the adhesion between the silicon substrate and the mask layer is further increased, the etching rate near the boundary between the silicon substrate and the mask pattern is uniform at the edge portion of the mask pattern, and the silicon substrate is shaped closer to the mask pattern shape. The silicon substrate can be etched with better dimensional accuracy.

[適用例7]
本発明にかかる液体噴射ヘッドの製造方法の一態様は、
シリコン基板の一方の主面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の前記シリコン基板とは反対側の面に圧電素子を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の主面をスパッタリングする表面処理工程と、
前記シリコン基板の前記他方の主面に、クロムを含有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層を前記圧電素子に対応させてパターニングしてマスクパターンを形成するパターニング工程と、
前記マスクパターンの形状に従って前記シリコン基板を水酸化カリウムを主成分とするエッチング液により異方性エッチングして、液体の流路を形成するエッチング工程と、
前記シリコン基板の前記他方の主面にノズル板を設ける工程と、
を含み、
前記表面処理工程および前記マスク層形成工程は、同一チャンバー内で行われる。
[Application Example 7]
One aspect of a method of manufacturing a liquid jet head according to the present invention is as follows.
Forming an insulating film on one main surface of the silicon substrate;
Forming a piezoelectric element on the surface of the insulating film opposite to the silicon substrate;
A surface treatment step of sputtering the other main surface of the silicon substrate;
A mask layer forming step of forming a mask layer containing chromium on the other main surface of the silicon substrate;
A patterning step of patterning the mask layer in correspondence with the piezoelectric element to form a mask pattern;
An etching process in which the silicon substrate is anisotropically etched with an etchant mainly composed of potassium hydroxide in accordance with the shape of the mask pattern to form a liquid flow path;
Providing a nozzle plate on the other main surface of the silicon substrate;
Including
The surface treatment step and the mask layer forming step are performed in the same chamber.

このようにすれば、簡易な工程で、シリコン基板を良好な寸法精度で加工することができ、シリコン基板に液体噴射ヘッドの流路を寸法精度良く形成することができる。これにより、例えば、液体噴射ヘッドから噴射される液体の量を精密に制御することができる。また、シリコン基板の加工速度も大きく、高いスループットで液体噴射ヘッドを製造することができる。   In this way, the silicon substrate can be processed with good dimensional accuracy by a simple process, and the flow path of the liquid jet head can be formed with high dimensional accuracy on the silicon substrate. Thereby, for example, the amount of liquid ejected from the liquid ejecting head can be precisely controlled. Further, the processing speed of the silicon substrate is high, and the liquid jet head can be manufactured with high throughput.

[適用例8]
適用例7において、
前記表面処理工程の前に、前記シリコン基板の主面をフッ化水素を含む溶液で洗浄する工程をさらに含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
[Application Example 8]
In Application Example 7,
A method of manufacturing a liquid jet head, further comprising a step of cleaning a main surface of the silicon substrate with a solution containing hydrogen fluoride before the surface treatment step.

このようにすれば、シリコン基板とマスク層との密着性がさらに高まり、簡易な工程で、シリコン基板をさらに良好な寸法精度で加工することができ、液体噴射ヘッドの流路をさらに精度良く形成することができる。これにより、例えば、液体噴射ヘッドから噴射される液体の量をさらに精密に制御することができる。   In this way, the adhesion between the silicon substrate and the mask layer is further improved, and the silicon substrate can be processed with better dimensional accuracy in a simple process, and the flow path of the liquid jet head can be formed with higher accuracy. can do. Thereby, for example, the amount of liquid ejected from the liquid ejecting head can be controlled more precisely.

[適用例9]
液体の流路が形成されたシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の主面に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記シリコン基板とは反対側の面に形成された圧電素子と、
前記シリコン基板の他方の主面に形成されたクロム含有層と、
前記クロム含有層の前記シリコン基板とは反対側の面に形成されたノズル板と、
を有する、液体噴射ヘッド。
[Application Example 9]
A silicon substrate having a liquid flow path formed thereon;
An insulating layer formed on one main surface of the silicon substrate;
A piezoelectric element formed on a surface of the insulating layer opposite to the silicon substrate;
A chromium-containing layer formed on the other main surface of the silicon substrate;
A nozzle plate formed on the surface of the chromium-containing layer opposite to the silicon substrate;
A liquid ejecting head.

このような液体噴射ヘッドは、クロム含有層を有することにより、シリコン基板に形成された流路の寸法精度が高く、液体の噴射量の制御を精密に行うことができるとともに、シリコン基板およびノズル板との接着性が高い。そのため、本適用例の液体噴射ヘッドは、例えば、制御性や信頼性が高まっている。また、本適用例の液体噴射ヘッドは、クロム含有層をハードマスクとして加工され、当該ハードマスクを除去する工程が不要なため、他のマスクパターンを用いて製造する場合よりも少ない工程で製造することができる。   Such a liquid ejecting head has a chromium-containing layer, so that the dimensional accuracy of the flow path formed in the silicon substrate is high, the liquid ejecting amount can be precisely controlled, and the silicon substrate and the nozzle plate Adhesiveness is high. Therefore, for example, the controllability and reliability of the liquid jet head according to this application example are increased. In addition, the liquid jet head according to this application example is manufactured using a chromium-containing layer as a hard mask and does not require a step of removing the hard mask. Therefore, the liquid jet head is manufactured with fewer steps than when using other mask patterns. be able to.

実施形態で用いられるスパッタ装置の一例の模式図。The schematic diagram of an example of the sputtering device used by embodiment. 実施形態のシリコン基板の加工方法の一工程の模式図。The schematic diagram of 1 process of the processing method of the silicon substrate of embodiment. 実施形態のシリコン基板の加工方法の一工程の模式図。The schematic diagram of 1 process of the processing method of the silicon substrate of embodiment. 実施形態のシリコン基板の加工方法の一工程の模式図。The schematic diagram of 1 process of the processing method of the silicon substrate of embodiment. 実施形態のシリコン基板の加工方法の一工程の模式図。The schematic diagram of 1 process of the processing method of the silicon substrate of embodiment. 実施形態のシリコン基板の加工方法の一工程の模式図。The schematic diagram of 1 process of the processing method of the silicon substrate of embodiment. 変形例のシリコン基板の加工方法の一工程の模式図。The schematic diagram of 1 process of the processing method of the silicon substrate of a modification. 実施形態のシリコン基板の加工形状の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the processing shape of the silicon substrate of embodiment. 実験例のシリコン基板の加工形状のSEM観察結果。The SEM observation result of the processing shape of the silicon substrate of an experiment example. 実験例のシリコン基板の加工形状のSEM観察結果。The SEM observation result of the processing shape of the silicon substrate of an experiment example. 実験例のシリコン基板の加工形状のSEM観察結果。The SEM observation result of the processing shape of the silicon substrate of an experiment example. 参考例のシリコン基板の加工形状のSEM観察結果。The SEM observation result of the processing shape of the silicon substrate of a reference example. 実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一工程の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a step of the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一工程の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a step of the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一工程の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a step of the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一工程の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a step of the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一工程の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a step of the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一工程の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a step of the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッド200の断面を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a cross section of a liquid jet head according to an embodiment. 実施形態の液体噴射ヘッド201の断面を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a cross section of a liquid jet head according to an embodiment. 実施形態の液体噴射装置700の斜視図。FIG. 6 is a perspective view of the liquid ejecting apparatus according to the embodiment.

以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。また、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment demonstrates an example of this invention. Moreover, this invention is not limited to the following embodiment, The various modifications implemented in the range which does not change a summary are also included.

1.シリコン基板の加工方法
図1は、本実施形態の加工方法で使用されるスパッタ装置の一例を模式的に示す図である。図2ないし図6は、本実施形態のシリコン基板の加工方法の各工程の模式図である。図7は、実施形態のシリコン基板の加工方法によって加工されたシリコン基板の要部の模式図である。
1. Silicon Substrate Processing Method FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a sputtering apparatus used in the processing method of the present embodiment. 2 to 6 are schematic views of each step of the silicon substrate processing method of the present embodiment. FIG. 7 is a schematic view of a main part of a silicon substrate processed by the silicon substrate processing method of the embodiment.

本実施形態にかかるシリコン基板の加工方法は、表面処理工程と、マスク層形成工程と、パターニング工程と、エッチング工程と、を含む。   The silicon substrate processing method according to the present embodiment includes a surface treatment process, a mask layer forming process, a patterning process, and an etching process.

1.1.シリコン基板
本実施形態のシリコン基板の加工方法によって加工されるシリコン基板10は、シリコンの単結晶によって形成された基板である。シリコン基板10としては、例えば、市販のシリコンウエハーや、シリコンの単結晶にさらにエピタキシャル成長によってシリコンの単結晶を成長させたものでもよい。また、シリコン基板10は、被加工面がシリコンで形成されていれば、他の面は他の材質で形成されていてもよく、例えば、シリコンウエハーの2つの主面のうち、一方の主面には、酸化シリコンや窒化物などのシリコンとは異なる材料の部材が形成されていてもよい。また、両面に酸化シリコンや窒化物などのシリコンとは異なる材料の部材を形成し、後に、一方の主面を研削または研磨してシリコンの表面が形成されてもよい。そしてこの場合は、本実施形態の加工方法によって、他方の主面側から加工される。また、シリコン基板10は、SOI(silicon on insulator)基板のように、絶縁層の上に薄膜の単結晶のシリコン層が形成されているものであってもよい。この場合は、該薄膜の単結晶のシリコン層が加工の対象となる。
1.1. Silicon Substrate The silicon substrate 10 processed by the silicon substrate processing method of the present embodiment is a substrate formed of silicon single crystal. The silicon substrate 10 may be, for example, a commercially available silicon wafer or a silicon single crystal obtained by further growing a silicon single crystal by epitaxial growth. Moreover, as long as the surface to be processed is made of silicon, the other surface of the silicon substrate 10 may be made of another material, for example, one of the two main surfaces of the silicon wafer. A member made of a material different from silicon such as silicon oxide or nitride may be formed. Alternatively, a member made of a material different from silicon, such as silicon oxide or nitride, may be formed on both surfaces, and then one main surface may be ground or polished to form a silicon surface. And in this case, it processes from the other main surface side with the processing method of this embodiment. In addition, the silicon substrate 10 may be a substrate in which a thin single crystal silicon layer is formed on an insulating layer, such as an SOI (silicon on insulator) substrate. In this case, a single crystal silicon layer of the thin film is a processing target.

加工されるシリコン基板10の形状は特に限定されず、例えばウエハー形状、チップ形状などとすることができる。また、シリコン基板10の厚みにも制限はなく、例えば、0.1μm以上、1mm以下とすることができる。さらに、シリコン基板10を構成するシリコンの結晶の方位についても特に制限がない。例えば、加工されるシリコン基板10の主面の法線方向が、シリコンの結晶の<110>、<100>、<111>等の低次の方向に沿っていることができる。また、加工されるシリコン基板10の主面の法線方向に対してこれら低次の方向が傾いて、加工されるシリコン基板10の主面の法線方向が、より高次の方向に沿っていてもよい。   The shape of the silicon substrate 10 to be processed is not particularly limited, and may be, for example, a wafer shape or a chip shape. Moreover, there is no restriction | limiting also in the thickness of the silicon substrate 10, For example, they are 0.1 micrometer or more and 1 mm or less. Further, the orientation of the silicon crystal constituting the silicon substrate 10 is not particularly limited. For example, the normal direction of the main surface of the silicon substrate 10 to be processed can be along a low-order direction such as <110>, <100>, <111>, etc. of the silicon crystal. Further, these low-order directions are inclined with respect to the normal direction of the main surface of the silicon substrate 10 to be processed, and the normal directions of the main surface of the silicon substrate 10 to be processed are along a higher-order direction. May be.

1.2.表面処理工程
表面処理工程は、シリコン基板10の主面をスパッタリングする工程である。シリコン基板10には2つの主面が存在するが、本工程は、少なくとも一方の主面に対して行われる。本明細書では、スパッタリングするとは、減圧空間中に不活性ガス(アルゴン(Ar)、窒素、酸素等)を導入しながらシリコン基板10とスパッタリング材の間に高電圧を印加し、イオン化した不活性ガスを、固体表面に衝突させることによって、当該固体から当該固体を構成する物質を飛び出させることをいう。そして、これらは、2極または多極に構成された極板に印加された直流(DC)、高周波(RF)およびバイアスされたRF等のエネルギーによって加速されて、固体表面に衝突させられる。
1.2. Surface Treatment Step The surface treatment step is a step of sputtering the main surface of the silicon substrate 10. The silicon substrate 10 has two main surfaces, but this step is performed on at least one main surface. In this specification, sputtering means that an inert gas (argon (Ar), nitrogen, oxygen, etc.) is introduced into the reduced pressure space while applying a high voltage between the silicon substrate 10 and the sputtering material to ionize the inert gas. By causing a gas to collide with a solid surface, the substance constituting the solid is ejected from the solid. These are accelerated by energy such as direct current (DC), high frequency (RF) and biased RF applied to a bipolar or multipolar plate, and collide with the solid surface.

一般に、スパッタリングに用いられる装置(以下これをスパッタ装置と称することがある。)は、減圧空間を形成しうるチャンバーCと、該減圧空間内に配置された極板Eと、該極板に外部から電気的なエネルギーを供給する電源装置Sを含んで構成される。電源装置Sの構成は、DCによるスパッタリングやRFによるスパッタリング等のスパッタリングの態様によって適宜選択される。そして、チャンバーC内にスパッタリングを受ける被スパッタリング材が配置されるとともに、チャンバーC内に衝突させる粒子(Ar等)を導入して、スパッタリングが行われる。また、チャンバーC内には、複数の被スパッタリング材が配置されることができ、同一の装置でスパッタリングしようとする被スパッタリング材を、電源装置Sの調整や、必要に応じてチャンバーC内に設けられるシャッターの開閉によって選択することができる。   In general, an apparatus used for sputtering (hereinafter sometimes referred to as a sputtering apparatus) includes a chamber C capable of forming a decompression space, an electrode plate E disposed in the decompression space, and an external device connected to the electrode plate. The power supply device S is configured to supply electrical energy from. The configuration of the power supply device S is appropriately selected depending on a sputtering mode such as DC sputtering or RF sputtering. A material to be sputtered is disposed in the chamber C, and particles (Ar or the like) that collide with the chamber C are introduced to perform sputtering. Further, a plurality of materials to be sputtered can be arranged in the chamber C, and a material to be sputtered to be sputtered by the same apparatus is provided in the chamber C as needed by adjusting the power supply device S. Can be selected by opening and closing the shutter.

図1は、表面処理工程で用いられる装置の一例を概略的に示す模式図である。チャンバーC内には、シリコン基板10およびターゲットTがそれぞれ極板Eに接して配置されている。チャンバーCは、図示しない排気管に接続され、内部を減圧できるようになっている。また、チャンバーCは、図示しない気体導入管に接続され、スパッタリングの際に用いられる各種のガスをチャンバーC内に導入できるようになっている。そして、図1に模式的に示したように、電源装置Sに接続された極板Eによって、後述するスパッタバスを電離して形成されるイオンIに、エネルギーが印加される。   FIG. 1 is a schematic view schematically showing an example of an apparatus used in the surface treatment process. In the chamber C, the silicon substrate 10 and the target T are arranged in contact with the electrode plate E, respectively. The chamber C is connected to an exhaust pipe (not shown) so that the inside can be decompressed. The chamber C is connected to a gas introduction pipe (not shown) so that various gases used for sputtering can be introduced into the chamber C. Then, as schematically shown in FIG. 1, energy is applied to the ions I formed by ionizing a sputtering bath described later by the electrode plate E connected to the power supply device S.

そして、運動エネルギーを与えられたイオンIが、ターゲットTまたはシリコン基板10に衝突することによって、ターゲットTまたはシリコン基板10のスパッタリングが行われる。ここで、電源装置Sの構成が、DCやバイアスされたRFを発生する構成である場合は、ターゲットTにイオンIを衝突させる態様(図中矢印A)や、シリコン基板10にイオンIを衝突させる態様(図中矢印B)を、電源装置Sの極性を調節することによって実現することができる。また、電源装置Sが、方向性を有さないRF等を発生する態様では、例えば、チャンバーC内に図示せぬシャッターを設け、該シャッターによって、ターゲットTおよびシリコン基板10のいずれかをイオンIの衝突から遮蔽することで、スパッタリングされる対象を選択することができる。   Then, the ions I given kinetic energy collide with the target T or the silicon substrate 10, whereby the target T or the silicon substrate 10 is sputtered. Here, when the configuration of the power supply device S is a configuration that generates DC or biased RF, the ion I collides with the target T (arrow A in the figure), or the ion I collides with the silicon substrate 10. The mode (arrow B in the figure) to be achieved can be realized by adjusting the polarity of the power supply device S. Further, in a mode in which the power supply device S generates RF or the like having no directionality, for example, a shutter (not shown) is provided in the chamber C, and either the target T or the silicon substrate 10 is ionized by the shutter. The object to be sputtered can be selected by shielding from the collision.

なお、表面処理工程は、チャンバーC内にシリコン基板10を導入して行われるが、次のマスク層形成工程で用いられるターゲットTも同一のチャンバーC内に導入して行われる。このようにすることで、同一のチャンバーC内で表面処理工程とマスク層形成工程と連続的に行うことができる。また、チャンバーC内には、複数のシリコン基板10や、複数のターゲットTを導入してもよく、複数のターゲットTを導入する場合には、それぞれ異なる材質のターゲットTとしてもよい。なお、本明細書では、スパッタリングが同一のチャンバーで行われるという事項は、対象の異なるスパッタリングが一つのチャンバーで行われること、および、あるチャンバーで所望のスパッタリングが行われた後、減圧環境内をスパッタリングの対象物を移動させて、他のチャンバーで他の所望のスパッタリングが行われることを含むものとする。   The surface treatment process is performed by introducing the silicon substrate 10 into the chamber C, but the target T used in the next mask layer forming process is also introduced into the same chamber C. By doing in this way, in the same chamber C, a surface treatment process and a mask layer formation process can be performed continuously. Further, a plurality of silicon substrates 10 and a plurality of targets T may be introduced into the chamber C. When a plurality of targets T are introduced, the targets T may be different from each other. Note that in this specification, the matter that sputtering is performed in the same chamber means that sputtering of different objects is performed in one chamber, and after a desired sputtering is performed in a certain chamber, It is assumed that the object to be sputtered is moved to perform other desired sputtering in another chamber.

表面処理工程では、シリコン基板10の主面にイオンIを衝突させる。図1に示したような平行平板型の極板Eを有するスパッタ装置を用いて、シリコン基板10をスパッタリングする場合の条件としては、次のようなものが挙げられる。スパッタリングする際の温度は、特に限定されないが、−100℃以上+300℃以下とすることができる。スパッタリングする際の温度は、室温であってもよく、また、必要に応じてシリコン基板10を上記温度範囲で冷却または加熱して設定することができる。スパッタリングする際のチャンバーC内の圧力は、例えば、0.1Pa以上10Pa以下とすることができる。スパッタリングに用いるガスとしては、例えば、Ar、N、および混合ガスなどを用いることができ、チャンバーC内に1sccm(standard cc/min:at 1atm 0℃)以上50sccm以下の流量で導入されることができる。スパッタリングする際のイオンIに与えられるエネルギーは、極板E間に印加される電力で表したときに10W以上200W以下とすることができる。以上例示した値は、極板Eの大きさやチャンバーCの体積によって異なるため、典型的な値を例示している。そしてスパッタリングの時間は、5分以上15分以下とすることができる。 In the surface treatment process, ions I collide with the main surface of the silicon substrate 10. The conditions for sputtering the silicon substrate 10 using the sputtering apparatus having the parallel plate type electrode E as shown in FIG. 1 include the following. Although the temperature at the time of sputtering is not specifically limited, it can be made into -100 degreeC or more and +300 degreeC or less. The temperature at the time of sputtering may be room temperature, and can be set by cooling or heating the silicon substrate 10 in the above temperature range as necessary. The pressure in the chamber C at the time of sputtering can be 0.1 Pa or more and 10 Pa or less, for example. As a gas used for sputtering, for example, Ar, N 2 , a mixed gas, or the like can be used. The gas is introduced into the chamber C at a flow rate of 1 sccm (standard cc / min: at 1 atm 0 ° C.) or more and 50 sccm or less. Can do. The energy applied to the ions I during sputtering can be 10 W or more and 200 W or less when expressed by the power applied between the electrode plates E. Since the values exemplified above vary depending on the size of the electrode plate E and the volume of the chamber C, typical values are illustrated. The sputtering time can be 5 minutes or more and 15 minutes or less.

本実施形態では、表面処理工程は、上述のようなスパッタ装置でRF電力を印加して行われる。本実施形態のスパッタ装置は、少なくともターゲットTに、イオンIが衝突しないようにするシャッター(図示省略)を備えており、本実施形態の表面処理工程の間は、ターゲットTの表面が該シャッターによって遮蔽されている。   In the present embodiment, the surface treatment process is performed by applying RF power with the sputtering apparatus as described above. The sputtering apparatus of this embodiment includes a shutter (not shown) that prevents ions I from colliding with at least the target T. During the surface treatment process of this embodiment, the surface of the target T is moved by the shutter. Shielded.

図2は、表面処理工程において、シリコン基板10にイオンIが衝突する様子を概念的に示したシリコン基板10の断面図である。本工程を経てスパッタリングされたシリコン基板10の主面の状態は、スパッタリング前の主面の状態とは相違していると考えられる。より具体的には、スパッタリング後のシリコン基板10の主面では、スパッタリングによって主面を構成する物質の一部がシリコン基板10から飛び出して新しい表面が形成されていること、形状の変化がなくてもシリコン基板10のシリコンの結晶の改質が生じていること、シリコン基板10の主面に付着している水分や有機成分が除去されていること、およびシリコン基板10の主面が活性化していること、の少なくとも一種が生じているものと考えられる。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the silicon substrate 10 conceptually showing how the ions I collide with the silicon substrate 10 in the surface treatment process. It is considered that the state of the main surface of the silicon substrate 10 sputtered through this step is different from the state of the main surface before sputtering. More specifically, on the main surface of the silicon substrate 10 after sputtering, a part of the material constituting the main surface is ejected from the silicon substrate 10 by sputtering to form a new surface, and there is no change in shape. The silicon crystal of the silicon substrate 10 is modified, the moisture and organic components adhering to the main surface of the silicon substrate 10 are removed, and the main surface of the silicon substrate 10 is activated. It is thought that at least one kind of thing is occurring.

本実施形態のシリコン基板10の加工方法は、このような表面処理工程を有することによって、少なくともマスク層形成工程で形成されるマスク層20とシリコン基板10との間の密着性を高めることができる。そのため、シリコン基板10とマスク層20との界面に、後のエッチング工程のエッチャントが侵入しにくくなり、エッチングの寸法精度を高めることができる。また、マスク層20とシリコン基板10との間の密着性が、均一となるため、マスクパターン22のエッジ全体においてエッチング量のバラツキが抑えられ、再現性のよい加工が可能となる。また、上述したとおり、表面処理工程に使用するスパッタ装置は、チャンバーCを開放することなく、ターゲットTのスパッタリングを行うことが可能である。そのため、上記表面処理工程と次項のマスク層形成工程とが、同一のチャンバーC内で容易に行われることができる。そのため、表面処理工程でスパッタリングされたシリコン基板10の主面をチャンバーC内の雰囲気以外の雰囲気に曝すことなく、マスク層20を形成することができる。   The processing method of the silicon substrate 10 according to the present embodiment includes such a surface treatment process, whereby at least adhesion between the mask layer 20 formed in the mask layer forming process and the silicon substrate 10 can be improved. . Therefore, it becomes difficult for an etchant in a later etching process to enter the interface between the silicon substrate 10 and the mask layer 20, and the dimensional accuracy of etching can be improved. In addition, since the adhesion between the mask layer 20 and the silicon substrate 10 is uniform, variation in the etching amount is suppressed over the entire edge of the mask pattern 22, and processing with good reproducibility is possible. Further, as described above, the sputtering apparatus used in the surface treatment process can perform sputtering of the target T without opening the chamber C. Therefore, the surface treatment step and the mask layer formation step of the next item can be easily performed in the same chamber C. Therefore, the mask layer 20 can be formed without exposing the main surface of the silicon substrate 10 sputtered in the surface treatment process to an atmosphere other than the atmosphere in the chamber C.

1.3.マスク層形成工程
マスク層形成工程は、上述のスパッタリングされたシリコン基板10の主面に対してマスク層20を形成する工程である。マスク層形成工程は、上述の表面処理工程で使用したスパッタ装置の同一のチャンバーC内で行われる。マスク層形成工程は、チャンバーC内でイオンIをターゲットTに衝突させターゲットTを構成する物質を飛び出させて(ターゲットTをスパッタリングして)、ターゲットTを構成する物質を含む物質をシリコン基板10の主面に堆積させる工程である。したがって、マスク層形成工程では、上記「1.2.表面処理工程」で説明したスパッタ装置によって行うことができる。
1.3. Mask Layer Forming Step The mask layer forming step is a step of forming the mask layer 20 on the main surface of the sputtered silicon substrate 10 described above. The mask layer forming step is performed in the same chamber C of the sputtering apparatus used in the surface treatment step described above. In the mask layer forming step, ions I collide with the target T in the chamber C to eject the material constituting the target T (by sputtering the target T), and the material containing the material constituting the target T is removed from the silicon substrate 10. It is a process of depositing on the main surface of Therefore, the mask layer forming step can be performed by the sputtering apparatus described in the above “1.2. Surface treatment step”.

図1に示したような平行平板型の極板Eを有するスパッタ装置を用いて、ターゲットTをスパッタリングする場合の条件としては、次のようなものが挙げられる。スパッタリングする際の温度は、特に限定されないが、−100℃以上+300℃以下とすることができる。スパッタリングする際の温度は、室温であってもよく、また、必要に応じてターゲットTを上記温度範囲で冷却または加熱して設定することができる。スパッタリングする際のチャンバーC内の圧力は、例えば、0.1Pa以上10Pa以下とすることができる。スパッタリングに用いるガスとしては、例えば、Ar、N、O、および混合ガスなどを用いることができ、チャンバーC内に1sccm以上100sccm以下の流量で導入されることができる。スパッタリングする際のイオンIに与えられるエネルギーは、極板E間に印加される電力で表したときに10W以上1000W以下とすることができる。以上例示した値は、極板Eの大きさやチャンバーCの体積によって異なるため典型的な値を例示している。そしてスパッタリングの時間は、5分以上300分以下とすることができる。 The conditions for sputtering the target T using a sputtering apparatus having a parallel plate type electrode E as shown in FIG. 1 include the following. Although the temperature at the time of sputtering is not specifically limited, it can be made into -100 degreeC or more and +300 degreeC or less. The temperature at the time of sputtering may be room temperature, and can be set by cooling or heating the target T within the above temperature range as necessary. The pressure in the chamber C at the time of sputtering can be 0.1 Pa or more and 10 Pa or less, for example. As a gas used for sputtering, for example, Ar, N 2 , O 2 , a mixed gas, or the like can be used, and can be introduced into the chamber C at a flow rate of 1 sccm or more and 100 sccm or less. The energy applied to the ions I during sputtering can be 10 W or more and 1000 W or less when expressed by the power applied between the electrode plates E. Since the values exemplified above vary depending on the size of the electrode plate E and the volume of the chamber C, typical values are illustrated. The sputtering time can be 5 minutes or more and 300 minutes or less.

本実施形態では、マスク層形成工程は、上述のようなスパッタ装置でRF電力を印加して行われる。本実施形態のスパッタ装置は、少なくともターゲットTに、イオンIが衝突しないようにするシャッター(図示省略)を備えており、本実施形態のマスク層形成工程の間は、ターゲットTおよびシリコン基板10の表面が共にチャンバーC内に開放され、ターゲットTから飛び出した物質を含む物質がシリコン基板10の主面に堆積するように行われる。   In the present embodiment, the mask layer forming step is performed by applying RF power with the above-described sputtering apparatus. The sputtering apparatus of this embodiment includes a shutter (not shown) that prevents ions I from colliding with at least the target T. During the mask layer forming process of this embodiment, the target T and the silicon substrate 10 Both surfaces are opened in the chamber C, and a substance including a substance jumping out of the target T is deposited on the main surface of the silicon substrate 10.

図3は、本工程によって、マスク層20が形成された状態を模式的に示している。マスク層20は、シリコン基板10の主面に形成される。マスク層20は、層状または薄膜状に形成される。マスク層20の厚みはマスク層20の材質によって適宜選択されるが、例えば、10nm以上200nm以下とすることができる。マスク層20は、異なる材質で形成された複数の層で構成されてもよい。マスク層20の機能の一つとしては、パターニングされて、シリコン基板10がエッチングされる際のマスクとなることが挙げられる。   FIG. 3 schematically shows a state in which the mask layer 20 is formed by this process. The mask layer 20 is formed on the main surface of the silicon substrate 10. The mask layer 20 is formed in a layer shape or a thin film shape. The thickness of the mask layer 20 is appropriately selected depending on the material of the mask layer 20, and can be, for example, 10 nm or more and 200 nm or less. The mask layer 20 may be composed of a plurality of layers formed of different materials. One of the functions of the mask layer 20 is to provide a mask when the silicon substrate 10 is etched by patterning.

マスク層20の材質は、シリコン基板10およびマスク層20が同一のエッチングを受けるときに、シリコン基板10のエッチング速度よりもマスク層20のエッチング速度のほうが小さくなるように選択される。すなわち、マスク層20は、特定のエッチングにおいて、シリコン基板10と選択性のある材質で形成される。マスク層20の材質としては、例えば、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)から選択される少なくとも一種、並びにその酸化物、窒化物、および酸化窒化物を挙げることができる。マスク層20の材質は、これらのうち、Crを含有する材質であることがより好ましく、金属クロム、酸化クロムなどであることがより好ましい。マスク層20の材質がCrを含有すると、マスク層20のマスクとしての性能や、マスク層20の化学的安定性を高めることができるとともに、シリコン基板10との密着性をより良好にすることができる。これにより、シリコン基板10をエッチングする際の寸法精度をより高めることができる。   The material of the mask layer 20 is selected such that the etching rate of the mask layer 20 is smaller than the etching rate of the silicon substrate 10 when the silicon substrate 10 and the mask layer 20 are subjected to the same etching. That is, the mask layer 20 is formed of a material having selectivity with the silicon substrate 10 in a specific etching. Examples of the material of the mask layer 20 include at least one selected from chromium (Cr) and nickel (Ni), and oxides, nitrides, and oxynitrides thereof. Of these, the material of the mask layer 20 is more preferably a material containing Cr, and more preferably metal chromium, chromium oxide, or the like. When the material of the mask layer 20 contains Cr, the performance of the mask layer 20 as a mask and the chemical stability of the mask layer 20 can be improved, and the adhesion to the silicon substrate 10 can be improved. it can. Thereby, the dimensional accuracy at the time of etching the silicon substrate 10 can be further improved.

マスク層形成工程で、チャンバーC内に導入されるターゲットTの材質としては、上記マスク層20をスパッタ法によって形成できるものが選択される。具体的なターゲットTの材質としては、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)から選択される少なくとも一種、並びにその酸化物、窒化物、および酸化窒化物を挙げることができる。そして、チャンバーC内には、それぞれ異なる材質のターゲットTを導入することができ、スパッタリングの対象が所望のターゲットTとなるようにチャンバーC内で電気的または機械的に切り替えることができる。   As a material of the target T introduced into the chamber C in the mask layer forming step, a material capable of forming the mask layer 20 by a sputtering method is selected. Specific examples of the material of the target T include at least one selected from chromium (Cr) and nickel (Ni), and oxides, nitrides, and oxynitrides thereof. Then, different targets T can be introduced into the chamber C, and can be switched electrically or mechanically in the chamber C so that the target of sputtering becomes the desired target T.

これらのうち、上記マスク層20の好ましい材質として挙げたクロムや酸化クロムによってマスク層20を形成する場合には、ターゲットTの材質を金属クロムとすれば、金属クロムのマスク層20を形成することができる。また、チャンバーC内に酸素(O)を導入してターゲットTをスパッタリングすれば、酸化クロムのマスク層20を形成することができる。 Among these, in the case where the mask layer 20 is formed of chromium or chromium oxide mentioned as the preferred material of the mask layer 20, the metal chromium mask layer 20 is formed if the material of the target T is metal chromium. Can do. Further, if oxygen (O 2 ) is introduced into the chamber C and the target T is sputtered, the mask layer 20 of chromium oxide can be formed.

本実施形態のシリコン基板10の加工方法は、このような表面処理工程と同一チャンバーC内で行われるマスク層形成工程を有することによって、少なくともマスク層形成工程で形成されるマスク層20とシリコン基板10との間の密着性を高めることができる。また、上述したとおり、表面処理工程およびマスク層形成工程に使用するスパッタ装置は、チャンバーCを開放することなく、ターゲットTのスパッタリングを行うことが可能である。そのため、上記表面処理工程と次項のマスク層形成工程とが、同一のチャンバーC内で容易に行われることができる。そのため、表面処理工程でスパッタリングされたシリコン基板10の主面をチャンバーC内の雰囲気以外の雰囲気に曝すことなく、マスク層20を形成することができる。   The processing method of the silicon substrate 10 according to the present embodiment includes the mask layer forming process performed in the same chamber C as the surface treatment process, and at least the mask layer 20 and the silicon substrate formed in the mask layer forming process. Adhesiveness between the two can be increased. Further, as described above, the sputtering apparatus used in the surface treatment process and the mask layer forming process can perform sputtering of the target T without opening the chamber C. Therefore, the surface treatment step and the mask layer formation step of the next item can be easily performed in the same chamber C. Therefore, the mask layer 20 can be formed without exposing the main surface of the silicon substrate 10 sputtered in the surface treatment process to an atmosphere other than the atmosphere in the chamber C.

なお、スパッタ装置において、ターゲットTをスパッタリングして、ターゲットTを構成する物質をターゲットTから飛び出させて、この飛び出した物質を成膜対象物に(上記例ではシリコン基板10)堆積させることは、スパッタリングを利用した物質の堆積方法として一般的であり、スパッタ法、スパッタ堆積法などと称されることがある。これとは逆に、同スパッタ装置において、成膜対象物(上記例ではシリコン基板10)をスパッタリングすることは、逆スパッタと称される場合がある。逆スパッタは、上記の表面処理工程で行われる操作に類似するが、成膜対象物に物質を堆積させる目的は有していない。   In the sputtering apparatus, sputtering the target T, causing the material constituting the target T to jump out of the target T, and depositing the protruding material on the film formation target (in the above example, the silicon substrate 10) It is a general method for depositing a substance using sputtering, and is sometimes referred to as a sputtering method or a sputter deposition method. On the contrary, sputtering the film formation target (the silicon substrate 10 in the above example) in the sputtering apparatus may be referred to as reverse sputtering. Reverse sputtering is similar to the operation performed in the above surface treatment process, but does not have the purpose of depositing a substance on the film formation target.

1.4.パターニング工程
パターニング工程は、マスク層20をパターニングしてマスクパターンを形成する工程である。パターニング工程は、例えば、フォトリソグラフィー法等の方法で行われる。具体的には、まず、マスク層20のシリコン基板10とは反対側の面(図3におけるマスク層20の上面)にレジストを成膜し、所望のパターンに露光、現像する。次にレジストの開口部に露出したマスク層20をエッチングする。そして、レジストを除去することによってパターニングされたマスク層20、すなわちマスクパターン22が形成される(図4参照)。図4には、開口部24を有するマスクパターン22が例示されている。
1.4. Patterning Step The patterning step is a step of patterning the mask layer 20 to form a mask pattern. The patterning step is performed by a method such as a photolithography method, for example. Specifically, first, a resist is formed on the surface of the mask layer 20 opposite to the silicon substrate 10 (the upper surface of the mask layer 20 in FIG. 3), and is exposed and developed into a desired pattern. Next, the mask layer 20 exposed in the opening of the resist is etched. Then, by removing the resist, a patterned mask layer 20, that is, a mask pattern 22 is formed (see FIG. 4). FIG. 4 illustrates a mask pattern 22 having an opening 24.

マスク層20のエッチングは、ドライエッチング、ウエットエッチングのいずれで行われてもよい。マスク層20が、クロムを含有する材質で形成されている場合には、マスク層20のエッチングに用いられるエッチャントとしては、例えば、硝酸セリウムを含有する溶液を用いることができる。パターニング工程は、ウエットエッチングを用いて行われると、複数のシリコン基板10を一度に処理することができるため効率が良くなる。なお、本工程のマスク層20をエッチングするエッチャントは、シリコン基板10をエッチングしにくいものがより好ましい。   Etching of the mask layer 20 may be performed by either dry etching or wet etching. When the mask layer 20 is formed of a material containing chromium, as an etchant used for etching the mask layer 20, for example, a solution containing cerium nitrate can be used. If the patterning step is performed using wet etching, the efficiency can be improved because a plurality of silicon substrates 10 can be processed at one time. Note that the etchant that etches the mask layer 20 in this step is more preferably one that hardly etches the silicon substrate 10.

1.5.エッチング工程
エッチング工程は、マスクパターン22の形状に従ってシリコン基板10をウエットエッチングする工程である。エッチング工程は、マスクパターン22によって覆われていないシリコン基板10、すなわち、マスクパターン22の開口部24によって露出しているシリコン基板10をウエットエッチングする。本工程で用いられるエッチャントとしては、マスクパターン22よりもシリコン基板10をエッチングする速度のほうが大きいものであれば特に限定されない。そのようなものとしては、例えば、水酸化カリウム(KOH)を含む溶液を挙げることができる。また、これらのエッチャントには、バッファーや界面活性剤等の各種機能を有する添加剤が含まれていてもよい。
1.5. Etching Process The etching process is a process in which the silicon substrate 10 is wet-etched according to the shape of the mask pattern 22. In the etching step, the silicon substrate 10 that is not covered with the mask pattern 22, that is, the silicon substrate 10 exposed through the opening 24 of the mask pattern 22 is wet-etched. The etchant used in this step is not particularly limited as long as the etching rate of the silicon substrate 10 is higher than that of the mask pattern 22. As such a thing, the solution containing potassium hydroxide (KOH) can be mentioned, for example. Moreover, these etchants may contain additives having various functions such as buffers and surfactants.

マスクパターン22(マスク層20)の材質がクロムを含む場合には、本工程のエッチャントとして、KOHを主成分とする溶液を用いることが特に好ましい。このようなエッチャントを用いると、シリコン基板10のエッチング速度を十分に大きくできるとともに、マスクパターン22のエッチング速度を十分に小さくすることができる。このようにすれば、シリコン基板10の加工速度をさらに高めることができる。これにより、シリコン基板10の加工工程全体の所要時間を短縮することができる。また、このようにすれば、マスク層20の厚みを小さくすることができるため、マスク層形成工程に要する時間、およびパターニング工程に要する時間も短縮することができる。   When the material of the mask pattern 22 (mask layer 20) contains chromium, it is particularly preferable to use a solution containing KOH as a main component as an etchant in this step. When such an etchant is used, the etching rate of the silicon substrate 10 can be sufficiently increased, and the etching rate of the mask pattern 22 can be sufficiently decreased. In this way, the processing speed of the silicon substrate 10 can be further increased. Thereby, the time required for the entire processing process of the silicon substrate 10 can be shortened. In addition, since the thickness of the mask layer 20 can be reduced in this way, the time required for the mask layer forming process and the time required for the patterning process can also be shortened.

本工程をKOHを主成分とする溶液をエッチャントとして行う場合の条件としては、例えば、KOHの濃度が20質量%以上50質量%以下の水溶液をエッチャントとし、温度範囲を50℃以上90℃以下として行うことができる。   As conditions for performing this step using a solution containing KOH as a main component as an etchant, for example, an aqueous solution having a KOH concentration of 20% by mass to 50% by mass is used as an etchant, and the temperature range is 50 ° C. or more and 90 ° C. or less. It can be carried out.

エッチング工程におけるシリコン基板10の加工量(エッチングされる体積)は、例えば、エッチャントの種類、濃度、およびエッチャントにシリコン基板10が接触する時間の少なくとも一種によって制御されることができる。また、本工程におけるエッチングストッパーとして、SiO層やSiN層がシリコン基板10の所望の位置に設けられていてもよい。このようにすれば、エッチャントによるエッチングを時間で制御する手間を軽減することができ、所望の位置でエッチングを停止させることができる。 The amount of processing (etched volume) of the silicon substrate 10 in the etching step can be controlled by, for example, at least one of the type and concentration of the etchant and the time during which the silicon substrate 10 is in contact with the etchant. Further, as an etching stopper in this step, a SiO 2 layer or a SiN layer may be provided at a desired position on the silicon substrate 10. In this way, it is possible to reduce the time and effort for controlling the etching with the etchant, and to stop the etching at a desired position.

図5および図6は、それぞれエッチング工程によって、シリコン基板10が加工された状態の一例を示す図である。図5の例では、シリコン基板10の厚み方向の途中までマスクパターン22の開口部24に対応した形状の開口12がシリコン基板10に形成されている。図6の例では、シリコン基板10を貫通する孔14がマスクパターン22の開口部24に対応した形状でシリコン基板10に形成されている。   FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams showing an example of a state in which the silicon substrate 10 is processed by an etching process. In the example of FIG. 5, the opening 12 having a shape corresponding to the opening 24 of the mask pattern 22 is formed in the silicon substrate 10 halfway in the thickness direction of the silicon substrate 10. In the example of FIG. 6, the hole 14 penetrating the silicon substrate 10 is formed in the silicon substrate 10 in a shape corresponding to the opening 24 of the mask pattern 22.

1.6.変形例
図7は、シリコン基板の加工方法において、マスク層形成工程の変形例を模式的に示す図である。本実施形態のシリコン基板の製造方法において、マスク層20は、酸化クロムを主成分とする第1マスク層26、およびクロムを主成分とする第2マスク層28の積層構造とすることができる。第1マスク層26および第2マスク層28の数および積層の順序は特に限定されない。また、第1マスク層26および第2マスク層28は、それぞれ、マスク層形成工程において、クロムを材質とするターゲットTを用いて、スパッタリングするチャンバーC内への酸素の導入の有無を制御することによって、容易に形成することができる。
1.6. Modified Example FIG. 7 is a diagram schematically showing a modified example of the mask layer forming step in the silicon substrate processing method. In the silicon substrate manufacturing method of the present embodiment, the mask layer 20 can have a stacked structure of a first mask layer 26 containing chromium oxide as a main component and a second mask layer 28 containing chromium as a main component. The number of first mask layers 26 and second mask layers 28 and the order of stacking are not particularly limited. The first mask layer 26 and the second mask layer 28 each control whether oxygen is introduced into the sputtering chamber C by using a target T made of chromium in the mask layer forming step. Can be easily formed.

図7の例では、マスク層20は、シリコン基板10の側に酸化クロムを主成分とする第1マスク層26を有し、シリコン基板10とは反対側にクロムを主成分とする第2マスク層28を有している。また、図示の例では、第1マスク層26および第2マスク層28は、互いに接して形成され、マスク層20は、2層構造となっている。   In the example of FIG. 7, the mask layer 20 has a first mask layer 26 mainly composed of chromium oxide on the side of the silicon substrate 10, and a second mask mainly composed of chromium on the side opposite to the silicon substrate 10. Layer 28 is included. In the illustrated example, the first mask layer 26 and the second mask layer 28 are formed in contact with each other, and the mask layer 20 has a two-layer structure.

本変形例のように、マスク層20を第1マスク層26および第2マスク層28を含んで構成することにより、例えば、マスク層20の全体の厚みを小さくすることができる。すなわち、図7の例では、シリコン基板10との密着性が、第2マスク層28よりも相対的に高い第1マスク層26に、シリコン基板10との密着性を担わせ、エッチングにおける安定性が、第1マスク層よりも相対的に良好な第2マスク層28によって、第1マスク層28を覆う構造となっている。そのため、第1マスク層26のみでマスク層20を構成する場合よりも、マスク層20全体の厚みを小さくすることができる。   By configuring the mask layer 20 including the first mask layer 26 and the second mask layer 28 as in this modification, for example, the entire thickness of the mask layer 20 can be reduced. That is, in the example of FIG. 7, the first mask layer 26 having relatively higher adhesion to the silicon substrate 10 than the second mask layer 28 is allowed to bear adhesion to the silicon substrate 10, and thus stability in etching. However, the first mask layer 28 is covered with the second mask layer 28 that is relatively better than the first mask layer. Therefore, the thickness of the entire mask layer 20 can be reduced as compared with the case where the mask layer 20 is configured only by the first mask layer 26.

なお、本変形例は、マスク層20が2層構造である例を示しているが、マスク層20は、3層以上の構造であってもよい。その場合でも、同一チャンバーC内で任意の層構成を容易に形成することができる。   Although this modification shows an example in which the mask layer 20 has a two-layer structure, the mask layer 20 may have a structure of three or more layers. Even in that case, an arbitrary layer configuration can be easily formed in the same chamber C.

1.7.その他の工程
本実施形態のシリコン基板の加工方法は、さらに他の工程を含んでもよい。例えば、表面処理工程の前に、シリコン基板10の主面をフッ化水素を含む溶液で洗浄する工程をさらに含むことができる。
1.7. Other Steps The silicon substrate processing method of this embodiment may further include other steps. For example, it may further include a step of cleaning the main surface of the silicon substrate 10 with a solution containing hydrogen fluoride before the surface treatment step.

フッ化水素を含む溶液の具体例としては、5質量%以上30質量%以下のフッ化水素水溶液が挙げられる。また、このようなフッ化水素水溶液には、界面活性剤やpH調整剤などの添加剤が含まれていてもよい。   Specific examples of the solution containing hydrogen fluoride include an aqueous hydrogen fluoride solution of 5% by mass to 30% by mass. Such an aqueous hydrogen fluoride solution may contain additives such as a surfactant and a pH adjuster.

この場合の洗浄方法としては、シリコン基板10の主面をフッ化水素を含む溶液に浸漬する方法が例示でき、その後、純水によって洗浄することを含んでもよい。この場合、シリコン基板10の主面をフッ化水素を含む溶液に浸漬する時間は、1秒以上1分以下とすることができ、典型的には10秒とすることができる。また、これらの工程は、スピンコート法によって行われてもよい。   Examples of the cleaning method in this case include a method of immersing the main surface of the silicon substrate 10 in a solution containing hydrogen fluoride, and may include cleaning with pure water thereafter. In this case, the time for immersing the main surface of the silicon substrate 10 in the solution containing hydrogen fluoride can be 1 second or more and 1 minute or less, and typically 10 seconds. Moreover, these processes may be performed by a spin coat method.

本実施形態のシリコン基板の加工方法は、このような工程を含むことによって、さらに寸法精度の良い加工を行うことができる。すなわち、チャンバーC内にシリコン基板10を導入する前に、シリコン基板10の主面をより清浄な状態とすることができるため、シリコン基板10の主面に対する表面処理工程(スパッタリング)の効果を高めることができる。そのため、シリコン基板10とマスク層20との密着性がさらに高まり、シリコン基板10とマスク層20との界面付近のエッチング速度が均一化され、シリコン基板10をさらに良好な寸法精度でエッチング加工することができる。   The silicon substrate processing method of this embodiment can perform processing with higher dimensional accuracy by including such steps. That is, before introducing the silicon substrate 10 into the chamber C, the main surface of the silicon substrate 10 can be made in a cleaner state, so that the effect of the surface treatment process (sputtering) on the main surface of the silicon substrate 10 is enhanced. be able to. Therefore, the adhesion between the silicon substrate 10 and the mask layer 20 is further increased, the etching rate near the interface between the silicon substrate 10 and the mask layer 20 is made uniform, and the silicon substrate 10 is etched with better dimensional accuracy. Can do.

1.8.作用効果
図8は、本実施形態のシリコン基板の加工方法によって加工されたシリコン基板10の断面の要部を拡大して示す模式図である。図8の拡大図において、マスクパターン22に、シリコン基板10に対して張り出した部分である段差22aが生じている。この段差は、マスクパターン22の形状と、シリコン基板10の加工された形状とのズレとなっている。このような段差22aは、小さいほど、マスクパターン22の形状に忠実にシリコン基板10が加工されていることになる。ここでは図示したように段差22aの先端と、シリコン基板10の側面との間の距離を距離eと定義する。
1.8. FIG. 8 is an enlarged schematic view showing the main part of the cross section of the silicon substrate 10 processed by the silicon substrate processing method of the present embodiment. In the enlarged view of FIG. 8, the mask pattern 22 has a step 22 a that is a portion protruding from the silicon substrate 10. This step is a difference between the shape of the mask pattern 22 and the processed shape of the silicon substrate 10. As the level difference 22a is smaller, the silicon substrate 10 is processed more faithfully to the shape of the mask pattern 22. Here, as shown, the distance between the tip of the step 22a and the side surface of the silicon substrate 10 is defined as a distance e.

シリコン基板10とマスクパターン22との間の密着性が小さいと、距離eが大きくなりやすい。また、シリコン基板10とマスクパターン22との間の密着性に分布があると、孔14の平面的に見た周囲において、距離eの大きさが不均一となりやすい。前者の現象は、シリコン基板10とマスクパターン22との間にエッチング工程のエッチャントが侵入しやすいために生じると考えられる。後者の現象は、密着性の強い部分と弱い部分とで、エッチャントの侵入の程度が異なるために生じると考えられる。これらの現象が生じていると、シリコン基板10の加工における寸法精度が不十分となることがある。   If the adhesion between the silicon substrate 10 and the mask pattern 22 is small, the distance e tends to be large. In addition, if there is a distribution in the adhesion between the silicon substrate 10 and the mask pattern 22, the distance e is likely to be non-uniform around the hole 14 in plan view. It is considered that the former phenomenon occurs because an etchant in the etching process easily enters between the silicon substrate 10 and the mask pattern 22. The latter phenomenon is considered to occur because the degree of intrusion of the etchant is different between the strong adhesion portion and the weak adhesion portion. When these phenomena occur, the dimensional accuracy in processing the silicon substrate 10 may be insufficient.

本実施形態のシリコン基板の加工方法によれば、シリコン基板10とマスクパターン22との間の密着性が均一かつ良好である。そのため、距離eを小さくできるとともに、孔14の周囲における距離eを一定値に近づけることができる。   According to the silicon substrate processing method of this embodiment, the adhesion between the silicon substrate 10 and the mask pattern 22 is uniform and good. Therefore, the distance e can be reduced and the distance e around the hole 14 can be made closer to a constant value.

したがって、本実施形態のシリコン基板の加工方法は、シリコン基板10を良好な寸法精度で、再現性よく加工することができる。すなわち、シリコン基板10とマスクパターン22との密着性が均一かつ良好となる結果、シリコン基板10とマスクパターン22との境界付近におけるエッチング速度が均一となり、また、マスクパターン22の形状により近い形状でシリコン基板10を加工することができ、シリコン基板10を良好な寸法精度でエッチング加工することができる。   Therefore, the silicon substrate processing method of this embodiment can process the silicon substrate 10 with good dimensional accuracy and good reproducibility. That is, as a result of uniform and good adhesion between the silicon substrate 10 and the mask pattern 22, the etching rate near the boundary between the silicon substrate 10 and the mask pattern 22 becomes uniform, and the shape closer to the shape of the mask pattern 22. The silicon substrate 10 can be processed, and the silicon substrate 10 can be etched with good dimensional accuracy.

また、本実施形態のシリコン基板の加工方法では、表面処理工程とマスク層形成工程とを、同一のチャンバー内でスパッタリングする対象を変更することのみによって行うことができる。すなわち、表面処理工程で、シリコン基板の主面をスパッタリングし、同一チャンバー内で引き続きマスク層形成工程で形成するマスク層の原料を含むターゲットをスパッタリングし、シリコン基板の主面にターゲット材料を堆積させてマスク層を形成することができる。したがって、簡易な装置構成、簡易な操作によって、シリコン基板を良好な寸法精度でエッチング加工することができる。   In the silicon substrate processing method of this embodiment, the surface treatment step and the mask layer forming step can be performed only by changing the target to be sputtered in the same chamber. That is, the main surface of the silicon substrate is sputtered in the surface treatment step, the target containing the mask layer raw material formed in the mask layer forming step in the same chamber is subsequently sputtered, and the target material is deposited on the main surface of the silicon substrate. Thus, a mask layer can be formed. Therefore, the silicon substrate can be etched with good dimensional accuracy by a simple apparatus configuration and simple operation.

本実施形態にかかるシリコン基板の加工方法は、広範な分野に応用することができる。例えば、本実施形態にかかるシリコン基板の加工方法は、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、液体噴射装置等の製造においてシリコン基板を加工する際に適用することができ、さらに、超音波発振器等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサー等、他のデバイスにおいて、シリコン基板を加工する工程を有する場合に適用することができる。   The silicon substrate processing method according to this embodiment can be applied to a wide range of fields. For example, the silicon substrate processing method according to the present embodiment can be applied when processing a silicon substrate in the manufacture of a piezoelectric actuator, a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, and the like. The present invention can be applied to a case where a device, an ultrasonic motor, a pressure sensor, or the like has a step of processing a silicon substrate.

2.実験例および参考例
以下に実験例および参考例を示し、本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
2. Experimental Examples and Reference Examples Experimental examples and reference examples are shown below to describe the present invention more specifically. The present invention is not limited by the following experimental examples.

2.1.実験例
実験例1は、平行平板型のスパッタ装置に、主面の法線方向に結晶の<100>方向が配向した単結晶のシリコン基板10および金属クロムのターゲットTを導入し、表面処理工程およびマスク層形成工程を行って加工した例である。実験例1の試料は、以下のように作成した。
2.1. Experimental Example Experimental Example 1 is a surface treatment process in which a single-crystal silicon substrate 10 in which the <100> direction of the crystal is oriented in the normal direction of the main surface and a metal chromium target T are introduced into a parallel plate type sputtering apparatus. And it is the example processed by performing a mask layer formation process. The sample of Experimental Example 1 was prepared as follows.

表面処理工程は、室温で行い、スパッタリングのチャンバーC内の圧力は、0.4Paとした。また、スパッタリングに用いたガスは、Arであり、チャンバーC内に25sccmの流量で導入して行った。そして、極板E間に印加される電力は、100Wとし、15分間スパッタリングを行った。   The surface treatment process was performed at room temperature, and the pressure in the sputtering chamber C was 0.4 Pa. The gas used for sputtering was Ar, which was introduced into the chamber C at a flow rate of 25 sccm. And the electric power applied between the electrode plates E was 100 W, and sputtering was performed for 15 minutes.

表面処理工程に引き続き、マスク層形成工程として同一チャンバー内でターゲットTをスパッタリングしてシリコン基板10の表面に酸化クロムを堆積させた。この工程の温度は、室温とし、チャンバーC内の圧力は、0.67Paとした。ターゲットTのスパッタリングに用いるガスは、Ar、およびOの混合ガスとし、チャンバーC内にそれぞれ、30sccm、20sccmの流量で導入した。極板E間に印加される電力は、500Wとし、30分間行った。 Subsequent to the surface treatment process, the target T was sputtered in the same chamber as the mask layer forming process to deposit chromium oxide on the surface of the silicon substrate 10. The temperature in this step was room temperature, and the pressure in the chamber C was 0.67 Pa. The gas used for sputtering of the target T was a mixed gas of Ar and O 2 and introduced into the chamber C at a flow rate of 30 sccm and 20 sccm, respectively. The electric power applied between the electrode plates E was 500 W, and was performed for 30 minutes.

その後、ウエットエッチングにより、マスク層20をパターニングして、マスクパターン22を形成し、そして、KOHの37質量%の水溶液を用いて120分間エッチングして実験例1の試料を作成した。   Thereafter, the mask layer 20 was patterned by wet etching to form a mask pattern 22 and etched for 120 minutes using a 37 mass% aqueous solution of KOH to prepare the sample of Experimental Example 1.

図9および図10は、実験例1の試料の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)観察した結果である。図10は、図9の破線で囲んだ部分を拡大して観察した結果である。   9 and 10 show the results obtained by observing the cross section of the sample of Experimental Example 1 with a scanning electron microscope (SEM). FIG. 10 shows a result obtained by magnifying and observing a portion surrounded by a broken line in FIG.

図9を見ると、シリコン基板10にマスクパターン22に対応する円柱状の開口12が形成されていることが分かった。図10を見ると、マスクパターン22の厚みは、およそ50nmであり、マスクパターン22の端部は、シリコン基板10の側面に対する段差22aが形成され、その張り出した距離eは、およそ50nmとなっていることが判明した。これらの結果から、実験例1の試料におけるシリコン基板10は、マスクパターン22の形状に従って極めて忠実に加工されていることが分かった。   As can be seen from FIG. 9, a cylindrical opening 12 corresponding to the mask pattern 22 is formed in the silicon substrate 10. Referring to FIG. 10, the thickness of the mask pattern 22 is about 50 nm, and a step 22 a with respect to the side surface of the silicon substrate 10 is formed at the end of the mask pattern 22, and the protruding distance e is about 50 nm. Turned out to be. From these results, it was found that the silicon substrate 10 in the sample of Experimental Example 1 was processed extremely faithfully according to the shape of the mask pattern 22.

実験例2は、マスク層20を2層で形成する以外は、実験例1と同様にした例である。実験例2の試料は、以下のように作成した。   Experimental Example 2 is an example similar to Experimental Example 1 except that the mask layer 20 is formed of two layers. The sample of Experimental Example 2 was prepared as follows.

表面処理工程は、実験例1と同様に行った。表面処理工程に引き続き、マスク層形成工程として同一チャンバー内でターゲットTをスパッタリングしてシリコン基板10の表面に、まず、酸化クロムを堆積させた。この工程の温度は、室温とし、チャンバーC内の圧力は、0.67Paとした。ターゲットTのスパッタリングに用いるガスは、Ar、およびOの混合ガスとし、チャンバーC内にそれぞれ、30sccm、20sccmの流量で導入した。極板E間に印加される電力は、500Wとし、30分間行った。そして、これに引き続き、同一チャンバー内でOの導入を断ち、ターゲットTをスパッタリングしてシリコン基板10の表面に、金属クロムを堆積させた。この工程の温度は、室温とし、チャンバーC内の圧力は、0.67Paとした。極板E間に印加される電力は、500Wとし、30分間行った。その後、実験例1と同様にパターニング工程、エッチング工程を行い、実験例2の試料を作成した。 The surface treatment process was performed in the same manner as in Experimental Example 1. Subsequent to the surface treatment process, the target T was sputtered in the same chamber as the mask layer forming process, and chromium oxide was first deposited on the surface of the silicon substrate 10. The temperature in this step was room temperature, and the pressure in the chamber C was 0.67 Pa. The gas used for sputtering of the target T was a mixed gas of Ar and O 2 and introduced into the chamber C at a flow rate of 30 sccm and 20 sccm, respectively. The electric power applied between the electrode plates E was 500 W, and was performed for 30 minutes. Subsequently, the introduction of O 2 was cut off in the same chamber, the target T was sputtered, and metal chromium was deposited on the surface of the silicon substrate 10. The temperature in this step was room temperature, and the pressure in the chamber C was 0.67 Pa. The electric power applied between the electrode plates E was 500 W, and was performed for 30 minutes. Then, the patterning process and the etching process were performed similarly to Experimental Example 1, and the sample of Experimental Example 2 was created.

図11は、実験例2の試料の断面を拡大してSEM観察した結果である。   FIG. 11 shows the result of SEM observation by enlarging the cross section of the sample of Experimental Example 2.

図示しないが、実験例2の試料についても、シリコン基板10にマスクパターン22に対応する円柱状の開口12が形成されている。図11を見ると、マスクパターン22の厚みは、およそ150nmであり、マスクパターン22の端部は、シリコン基板10の側面に対する段差22aが形成され、その張り出した距離eは、およそ500nmとなっていることが判明した。これらの結果から、実験例1の試料におけるシリコン基板10は、マスクパターン22の形状に対して忠実に加工されていることが分かる。   Although not shown, also in the sample of Experimental Example 2, a cylindrical opening 12 corresponding to the mask pattern 22 is formed in the silicon substrate 10. Referring to FIG. 11, the thickness of the mask pattern 22 is about 150 nm, and a step 22 a with respect to the side surface of the silicon substrate 10 is formed at the end of the mask pattern 22, and the protruding distance e is about 500 nm. Turned out to be. From these results, it can be seen that the silicon substrate 10 in the sample of Experimental Example 1 is processed faithfully to the shape of the mask pattern 22.

2.2.参考例
参考例の試料は以下のように作成した。参考例では、表面処理工程を行わずに、マスク層20を形成した例である。参考例の試料は、以下のように作成した。
2.2. Reference Example The sample of the reference example was prepared as follows. In the reference example, the mask layer 20 is formed without performing the surface treatment process. The sample of the reference example was prepared as follows.

平行平板型のスパッタ装置に、主面の法線方向に結晶の<110>方向が配向した単結晶のシリコン基板10および金属クロムのターゲットTを導入し、表面処理工程を行わずにマスク層形成工程を行った。   A single-crystal silicon substrate 10 in which the <110> direction of the crystal is oriented in the normal direction of the main surface and a metal chromium target T are introduced into a parallel plate type sputtering apparatus, and a mask layer is formed without performing a surface treatment process. The process was performed.

マスク層形成工程は、実験例1と同様にして行った。その後、実験例1と同様にして、パターニング工程、エッチング工程を行い、参考例の試料を作成した。   The mask layer forming step was performed in the same manner as in Experimental Example 1. Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a patterning step and an etching step were performed to prepare a sample of a reference example.

図12は、参考例の試料の断面を拡大してSEM観察した結果である。   FIG. 12 shows the result of SEM observation by enlarging the cross section of the sample of the reference example.

図示しないが、参考例の試料についても、シリコン基板10にマスクパターン22におよそ対応する円柱状の開口12が形成されている。図12を見ると、マスクパターン22の厚みは、およそ50nmであり、マスクパターン22の端部付近には、シリコン基板10の側面に対して非常に大きく形成された段差22aが認められ、その張り出した距離eは、およそ1500nmとなっていることが判明した。この結果から、参考例の試料におけるシリコン基板10は、マスクパターン22の形状とは大きく異なる形状に加工されていることが判明した。また、図示しないが、参考例の試料に形成された段差は、平面的に見た開口の周囲の位置によって、大きさが不均一となっていた。   Although not shown, a cylindrical opening 12 approximately corresponding to the mask pattern 22 is also formed in the silicon substrate 10 for the sample of the reference example. Referring to FIG. 12, the thickness of the mask pattern 22 is approximately 50 nm, and a very large step 22a is recognized near the end of the mask pattern 22 with respect to the side surface of the silicon substrate 10, and its overhang is observed. The distance e was found to be about 1500 nm. From this result, it was found that the silicon substrate 10 in the sample of the reference example was processed into a shape significantly different from the shape of the mask pattern 22. Further, although not shown, the step formed on the sample of the reference example has a non-uniform size depending on the position around the opening in a plan view.

以上の実験例および参考例の結果から、シリコン基板の加工において、表面処理工程を有する場合は、マスクパターンの形状に近い形状でシリコン基板が加工され、表面処理工程を有さない場合には、マスクパターンの形状から大きくずれることが判明した。   From the results of the above experimental examples and reference examples, in the processing of the silicon substrate, when having a surface treatment step, the silicon substrate is processed in a shape close to the shape of the mask pattern, and when there is no surface treatment step, It was found that the shape of the mask pattern deviated greatly.

3.液体噴射ヘッドの製造方法
以下に本実施形態にかかるシリコン基板の加工方法を、液体噴射ヘッドの製造において適用した例を述べる。
3. Manufacturing Method of Liquid Ejecting Head An example in which the silicon substrate processing method according to the present embodiment is applied in manufacturing a liquid ejecting head will be described below.

図13ないし図18は、本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の各工程を説明するための模式図である。   13 to 18 are schematic views for explaining each step of the method of manufacturing the liquid jet head according to the present embodiment.

本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法は、シリコン基板の一方の主面に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜のシリコン基板とは反対側の面に圧電素子を形成する工程と、表面処理工程と、マスク層形成工程と、パターニング工程と、エッチング工程と、シリコン基板の他方の主面にノズル板を設ける工程と、を含む。そして、表面処理工程およびマスク層形成工程は、同一チャンバー内で行われる。   The method of manufacturing a liquid jet head according to the present embodiment includes a step of forming an insulating film on one main surface of a silicon substrate, a step of forming a piezoelectric element on a surface of the insulating film opposite to the silicon substrate, and a surface treatment A process, a mask layer forming process, a patterning process, an etching process, and a process of providing a nozzle plate on the other main surface of the silicon substrate. And a surface treatment process and a mask layer formation process are performed within the same chamber.

3.1.絶縁膜を形成する工程
まず、シリコン基板10の一方の主面に、絶縁膜30を形成する。絶縁膜30は、例えば、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン等で形成されることができる。また、絶縁膜30は、これらの材質の膜の積層構造を有していてもよい。絶縁膜30の機能の一つとしては、シリコン基板10の他方の面側からエッチングする(エッチング工程)際のエッチングストッパーとなることが挙げられる。また、絶縁膜30の機能の一つとしては、液体噴射ヘッド200における振動板となることが挙げられる。
3.1. Step of Forming Insulating Film First, the insulating film 30 is formed on one main surface of the silicon substrate 10. The insulating film 30 can be formed of, for example, zirconium oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like. The insulating film 30 may have a laminated structure of films made of these materials. One of the functions of the insulating film 30 is to serve as an etching stopper when etching from the other surface side of the silicon substrate 10 (etching process). Further, as one of the functions of the insulating film 30, it can be mentioned that it becomes a diaphragm in the liquid ejecting head 200.

絶縁膜30は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタ法などによって形成されることができる。   The insulating film 30 can be formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, or the like.

3.2.圧電素子を形成する工程
圧電素子100は、絶縁膜30のシリコン基板10とは反対側の面に形成される。圧電素子100は、複数形成されてもよい。圧電素子100の機能の一つとしては、絶縁膜30を可動部材とする圧電アクチュエーターの駆動部となることが挙げられる。また、圧電素子100の機能の一つとしては、液体噴射ヘッド200の駆動部となることが挙げられる。したがって、圧電素子100は、例えば、後述する液体噴射ヘッド200の流路に対応する位置に形成される。
3.2. Step of Forming Piezoelectric Element The piezoelectric element 100 is formed on the surface of the insulating film 30 opposite to the silicon substrate 10. A plurality of piezoelectric elements 100 may be formed. One of the functions of the piezoelectric element 100 is to be a driving unit of a piezoelectric actuator having the insulating film 30 as a movable member. In addition, as one of the functions of the piezoelectric element 100, it can be mentioned that it becomes a driving unit of the liquid ejecting head 200. Therefore, the piezoelectric element 100 is formed, for example, at a position corresponding to a flow path of the liquid jet head 200 described later.

圧電素子100は、例えば、第1電極40と、第2電極50と、圧電体層60と、を含む。   The piezoelectric element 100 includes, for example, a first electrode 40, a second electrode 50, and a piezoelectric layer 60.

図13に示すように、第1電極40は、第2電極50と対向して配置され、第1電極40および第2電極50の間に圧電体層60が配置される。第1電極40は、圧電体層60に接している。第1電極40の形状は、第2電極50と対向できるかぎり限定されず、層状あるいは薄膜状の形状を有する。第1電極40の厚みは、例えば、50nm以上300nm以下とすることができる。また、第1電極40を、平面的に見たときの形状については、第2電極50が対向して配置されている状態で、両者の間に圧電体層60を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。また、圧電素子100を平面的に見たときに、第1電極40および第2電極50は、オーバーラップする領域を有している。第1電極40の機能の一つとしては、圧電体層60に電圧を印加するための一方の電極(例えば、圧電体層60の下方に形成された下部電極)となることが挙げられる。   As shown in FIG. 13, the first electrode 40 is disposed to face the second electrode 50, and the piezoelectric layer 60 is disposed between the first electrode 40 and the second electrode 50. The first electrode 40 is in contact with the piezoelectric layer 60. The shape of the first electrode 40 is not limited as long as it can face the second electrode 50, and has a layered or thin film shape. The thickness of the 1st electrode 40 can be 50 nm or more and 300 nm or less, for example. In addition, as for the shape when the first electrode 40 is viewed in a plan view, as long as the piezoelectric layer 60 can be disposed between the second electrode 50 and the second electrode 50 facing each other, It is not limited in particular, For example, it can be set as a rectangle, a circle, etc. Further, when the piezoelectric element 100 is viewed in a plan view, the first electrode 40 and the second electrode 50 have overlapping regions. One function of the first electrode 40 is to serve as one electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer 60 (for example, a lower electrode formed below the piezoelectric layer 60).

第1電極40は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物(例えば酸化イリジウムなど)、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物(SrRuO:SRO)、ランタンとニッケルの複合酸化物(LaNiO:LNO)などを例示することができる。第1電極40は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。また、第1電極40と絶縁膜30との間には、さらに他の層、例えばチタン層等が形成されていてもよい。 The first electrode 40 includes, for example, various metals such as nickel, iridium and platinum, conductive oxides thereof (for example, iridium oxide), strontium and ruthenium composite oxide (SrRuO x : SRO), lanthanum and nickel. A complex oxide (LaNiO x : LNO) can be exemplified. The first electrode 40 may have a single layer structure of the exemplified materials, or may have a structure in which a plurality of materials are stacked. Further, another layer, such as a titanium layer, may be formed between the first electrode 40 and the insulating film 30.

第2電極50は、図13に示すように、第1電極40に対向して配置される。第2電極50は、全体が第1電極40と対向していてもよいし、一部が第1電極40に対向していてもよい。第2電極50の形状は、第1電極40と対向できるかぎり限定されないが、圧電素子100を薄膜状にする場合には、層状あるいは薄膜状の形状が好ましい。この場合の第2電極50の厚みは、例えば、20nm以上300nm以下とすることができる。また、第2電極50の平面的な形状についても、第1電極40に対向して配置されたときに両者の間に圧電体層60を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。第2電極50の機能の一つとしては、圧電体層60に電圧を印加するための一方の電極(例えば、圧電体層60の上に形成された上部電極)となることが挙げられる。第2電極50の材質としては、例えば、第1電極40と同様とすることができる。   The second electrode 50 is disposed to face the first electrode 40 as shown in FIG. The entire second electrode 50 may face the first electrode 40, or a part thereof may face the first electrode 40. The shape of the second electrode 50 is not limited as long as it can be opposed to the first electrode 40. However, when the piezoelectric element 100 is formed into a thin film, a layered or thin film shape is preferable. In this case, the thickness of the second electrode 50 can be set to 20 nm or more and 300 nm or less, for example. Further, the planar shape of the second electrode 50 is not particularly limited as long as the piezoelectric layer 60 can be disposed between the two when the electrode is disposed to face the first electrode 40. For example, It can be rectangular, circular or the like. One function of the second electrode 50 is to serve as one electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer 60 (for example, an upper electrode formed on the piezoelectric layer 60). The material of the second electrode 50 can be the same as that of the first electrode 40, for example.

図13は、第1電極40が第2電極50よりも平面的に大きく形成された例を示しているが、第2電極50のほうが第1電極40よりも平面的に大きく形成されてもよい。この場合は、第2電極50は、圧電体層60の側面に形成されてもよく、第2電極50に、水分や水素等から圧電体層60を保護する機能を兼ねさせることができる。なお、第1電極40および第2電極50の一方が他方よりも大きく形成された場合、当該大きく形成された電極を、複数の圧電素子の共通電極としてもよい。   FIG. 13 shows an example in which the first electrode 40 is formed to be larger than the second electrode 50 in a plan view. However, the second electrode 50 may be formed to be larger than the first electrode 40 in a plan view. . In this case, the second electrode 50 may be formed on the side surface of the piezoelectric layer 60, and the second electrode 50 can also have a function of protecting the piezoelectric layer 60 from moisture, hydrogen, and the like. When one of the first electrode 40 and the second electrode 50 is formed larger than the other, the large electrode may be used as a common electrode for a plurality of piezoelectric elements.

圧電体層60は、図13に示すように、第1電極40および第2電極50の間に配置される。本実施形態では圧電体層60は、第1電極40に接して設けられている。また、圧電体層60と、第2電極50との間には、他の層が形成されてもよい。この場合の他の層としては、例えばチタン層などが挙げられる。   The piezoelectric layer 60 is disposed between the first electrode 40 and the second electrode 50 as shown in FIG. In the present embodiment, the piezoelectric layer 60 is provided in contact with the first electrode 40. Further, another layer may be formed between the piezoelectric layer 60 and the second electrode 50. Examples of other layers in this case include a titanium layer.

圧電体層60の厚さは、例えば、100nm以上2000nm以下とすることができる。圧電体層60の厚みがこの範囲を外れると、十分な変形(電気機械変換)が得られなくなる場合がある。圧電体層60の厚みとしては、1000nm以上、1500nm以下であることがより好ましい。圧電体層60の厚みが、このような範囲内であると、圧電素子100の変位量を十分大きくとることができるとともに薄膜化に寄与することができる。   The thickness of the piezoelectric layer 60 can be, for example, 100 nm or more and 2000 nm or less. If the thickness of the piezoelectric layer 60 is out of this range, sufficient deformation (electromechanical conversion) may not be obtained. The thickness of the piezoelectric layer 60 is more preferably 1000 nm or more and 1500 nm or less. When the thickness of the piezoelectric layer 60 is within such a range, the displacement amount of the piezoelectric element 100 can be made sufficiently large and it can contribute to thinning.

圧電体層60の材質としては、圧電性を有するものであるかぎり特に限定されないが、例えば、一般式Mで示される酸化物(例えば、Mは、Pb、K、Ba、Sr、およびBiからなる群より選択される少なくとも1種を含み、Mは、Zr、Ti、Nb、Na、TaおよびLaからなる群より選択される少なくとも1種を含む。)が挙げられる。 The material of the piezoelectric layer 60 is not particularly limited as long as it has piezoelectricity. For example, an oxide represented by the general formula M A M B O 3 (for example, M A is Pb, K, Ba, sr, and at least one selected from the group consisting of Bi, M B is, Zr, Ti, Nb, Na , comprises at least one member selected from the group consisting of Ta and La.) and the like.

これらのうち、圧電体層60の材質としては、少なくとも鉛、ジルコニウム、チタンおよび酸素を含む複合酸化物とすることがより好適である。圧電体層60の材質に好適な複合酸化物としては、より具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O)(以下これを「PZT」と略記することがある)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O)(以下これを「PZTN」と略記することがある。)などが挙げられる。 Of these, the material of the piezoelectric layer 60 is more preferably a composite oxide containing at least lead, zirconium, titanium, and oxygen. More specifically, the composite oxide suitable for the material of the piezoelectric layer 60 is more specifically lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ) (hereinafter sometimes abbreviated as “PZT”). And lead zirconate titanate niobate (Pb (Zr, Ti, Nb) O 3 ) (hereinafter sometimes abbreviated as “PZTN”).

このような複合酸化物は、いずれも式中、Mサイトの酸化物とMサイトの酸化物の固溶体を形成することができる。そして、このような複合酸化物は、結晶化により、ペロブスカイト型の結晶構造をとることができる。複合酸化物は、結晶化されて、ペロブスカイト型の結晶構造をとることにより、圧電性を呈することができる。これにより、圧電体層60は、第1電極40および第2電極50によって電界が印加されることで変形することができる(電気機械変換)。圧電素子100が圧電体層60の変形によって変形するため、例えば、上述の絶縁層30を含む圧電素子100を含むアクチュエーターを構成すると、可動部(絶縁層30)を変形させたり(たわませたり)、振動させたりすることができる。 Such composite oxide are both wherein it is possible to form a solid solution of oxides of oxide and M B site M A site. Such a complex oxide can have a perovskite crystal structure by crystallization. The composite oxide can exhibit piezoelectricity by being crystallized to have a perovskite crystal structure. Accordingly, the piezoelectric layer 60 can be deformed by applying an electric field by the first electrode 40 and the second electrode 50 (electromechanical conversion). Since the piezoelectric element 100 is deformed by the deformation of the piezoelectric layer 60, for example, when an actuator including the piezoelectric element 100 including the insulating layer 30 is configured, the movable portion (insulating layer 30) is deformed (bent). ), Can be vibrated.

圧電体層60は、積層構造であってもよい。例えば、互いに異なる組成の圧電体の層や、同一の組成の圧電体の層が、複数層積層していてもよい。また、圧電体層60には、厚みの方向に組成が傾斜していてもよい。さらに積層する層の数も任意である。   The piezoelectric layer 60 may have a laminated structure. For example, a plurality of piezoelectric layers having different compositions or piezoelectric layers having the same composition may be laminated. Further, the composition of the piezoelectric layer 60 may be inclined in the thickness direction. Further, the number of layers to be stacked is also arbitrary.

圧電素子を形成する工程は、例えば、次のように行われる。   The process of forming a piezoelectric element is performed as follows, for example.

まず、「3.1.絶縁膜を形成する工程」を経て絶縁層30が形成されたシリコン基板10を準備し、シリコン基板10上に第1電極40を形成する。第1電極40は、例えばスパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成されることができる。第1電極40は、必要に応じてパターニングされることができる。次に、第1電極40の上に、圧電体層60を形成する。圧電体層60は、例えば、ゾルゲル法、CVD法、MOD法、スパッタ法、レーザーアブレーション法などにより形成されることができる。ここで圧電体層60の材質が、例えば、PZTである場合、酸素雰囲気で650℃ないし750℃程度の焼成を行うことにより、圧電体層60を結晶化することができる。なお、結晶化は、圧電体層60をパターニングした後に行ってもよい。圧電体層60は、上記の操作を少なくとも2回繰り返して形成されてもよい。このようにすることで、圧電体層60の全体の結晶性および結晶の質を向上させることができる。なお、圧電体層60は、第1電極40に接して形成される。次に、圧電体層60の上に第2電極50を形成する。第2電極50は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成されることができる。そして、所望の形状に第2電極50および圧電体層60をパターニングして、図13に示すような圧電素子100が形成される。   First, the silicon substrate 10 on which the insulating layer 30 is formed through “3.1. Step of forming an insulating film” is prepared, and the first electrode 40 is formed on the silicon substrate 10. The first electrode 40 can be formed by, for example, a sputtering method, a plating method, a vacuum evaporation method, or the like. The first electrode 40 can be patterned as necessary. Next, the piezoelectric layer 60 is formed on the first electrode 40. The piezoelectric layer 60 can be formed by, for example, a sol-gel method, a CVD method, a MOD method, a sputtering method, a laser ablation method, or the like. Here, when the material of the piezoelectric layer 60 is, for example, PZT, the piezoelectric layer 60 can be crystallized by baking at about 650 ° C. to 750 ° C. in an oxygen atmosphere. Crystallization may be performed after the piezoelectric layer 60 is patterned. The piezoelectric layer 60 may be formed by repeating the above operation at least twice. By doing in this way, the whole crystallinity and crystal quality of the piezoelectric layer 60 can be improved. The piezoelectric layer 60 is formed in contact with the first electrode 40. Next, the second electrode 50 is formed on the piezoelectric layer 60. The second electrode 50 can be formed by, for example, a sputtering method, a plating method, a vacuum evaporation method, or the like. Then, the second electrode 50 and the piezoelectric layer 60 are patterned into a desired shape to form the piezoelectric element 100 as shown in FIG.

3.3.保護膜を形成する工程
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法は、保護膜を形成する工程を、必要に応じて含んでもよい。本実施形態では、圧電素子100を覆うように保護膜70を形成する例を示す。また、本実施形態では保護膜70を形成する例を示すが、圧電素子100を機械的、化学的に保護できる限り、保護膜70に依らなくても、例えば、保護板等によって圧電素子100を覆ってもよい。
3.3. Step of Forming Protective Film The manufacturing method of the liquid jet head according to the present embodiment may include a step of forming a protective film as necessary. In the present embodiment, an example in which the protective film 70 is formed so as to cover the piezoelectric element 100 is shown. In the present embodiment, an example in which the protective film 70 is formed is shown. However, as long as the piezoelectric element 100 can be mechanically and chemically protected, the piezoelectric element 100 is formed by a protective plate or the like without depending on the protective film 70. It may be covered.

保護膜70は、例えば、レジスト等の除去することが可能な材質で形成される。保護膜70は、例えば、図13に示すように、シリコン基板10の一方の主面側を圧電素子1000を含んで全体的に覆うように形成される。保護膜70は、例えば、CVD法やスピンコート法によって形成されることができる。   The protective film 70 is made of a removable material such as a resist, for example. For example, as shown in FIG. 13, the protective film 70 is formed so as to entirely cover one main surface side of the silicon substrate 10 including the piezoelectric element 1000. The protective film 70 can be formed by, for example, a CVD method or a spin coating method.

本工程を経て、保護膜70が形成された場合、保護膜70によって、例えば、圧電素子100が他の部材と機械的に接触することや、エッチングされることを防止しやすくすることができる。これにより、後の各工程におけるシリコン基板10等の取り扱いを容易化することができる。なお保護膜70は、不要となったときに、除去されることができる。   When the protective film 70 is formed through this step, the protective film 70 can easily prevent, for example, the piezoelectric element 100 from being in mechanical contact with other members or being etched. Thereby, handling of the silicon substrate 10 etc. in each subsequent process can be facilitated. The protective film 70 can be removed when it becomes unnecessary.

3.4.表面処理工程、マスク層形成工程、パターニング工程およびエッチング工程
次に、図14ないし図17に示すように、シリコン基板10の他方の主面に対して、表面処理工程、マスク層形成工程、パターニング工程およびエッチング工程を行う。これらの工程は、「1.シリコン基板の加工方法」の項で既に述べたとおりであり、同一の部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
3.4. Surface Treatment Step, Mask Layer Formation Step, Patterning Step, and Etching Step Next, as shown in FIGS. 14 to 17, the surface treatment step, the mask layer formation step, and the patterning step are performed on the other main surface of the silicon substrate 10. And an etching process. These steps are as already described in the section “1. Processing method of silicon substrate”, and the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図14は、シリコン基板10の他方の主面に対して、表面処理工程を行う様子を模式的に示している。図15は、マスク層形成工程を経てマスク層20が形成された状態を示している。図16は、パターニング工程を経て、マスクパターン22が形成された状態を示している。図17は、エッチング工程を経て、シリコン基板10に孔14が形成された状態を示している。そして、表面処理工程およびマスク層形成工程は、同一チャンバー内で行われる。本実施形態では、マスク層20の材質として、酸化クロムを選択し、マスク層20をクロムを含有する層とした。なお、エッチング工程において、絶縁膜30は、エッチングストッパーとして機能している。また、液体噴射ヘッドの製造方法において、表面処理工程の前に、既に述べたフッ化水素を含む溶液でシリコン基板10の他方の主面を洗浄する工程を有してもよい。   FIG. 14 schematically shows how the surface treatment process is performed on the other main surface of the silicon substrate 10. FIG. 15 shows a state in which the mask layer 20 is formed through the mask layer forming step. FIG. 16 shows a state in which the mask pattern 22 is formed through the patterning process. FIG. 17 shows a state in which the holes 14 are formed in the silicon substrate 10 through the etching process. And a surface treatment process and a mask layer formation process are performed within the same chamber. In the present embodiment, chromium oxide is selected as the material of the mask layer 20, and the mask layer 20 is a layer containing chromium. In the etching process, the insulating film 30 functions as an etching stopper. Further, in the method of manufacturing the liquid jet head, the other main surface of the silicon substrate 10 may be cleaned with the above-described solution containing hydrogen fluoride before the surface treatment process.

これらの工程を経ることにより、図17に示すような構造体が形成される。図17に示すように、シリコン基板10の孔14は、圧電素子100の第1電極40、第2電極50および圧電体層60を一組とした構造体の一つずつに対応して形成されている。そして、この孔14が液体噴射ヘッド200における液体の流路となる。   Through these steps, a structure as shown in FIG. 17 is formed. As shown in FIG. 17, the holes 14 in the silicon substrate 10 are formed corresponding to the structures in which the first electrode 40, the second electrode 50, and the piezoelectric layer 60 of the piezoelectric element 100 are combined. ing. The holes 14 serve as a liquid flow path in the liquid ejecting head 200.

3.5.ノズル板を設ける工程
ノズル板80は、図18に示すように、ノズル孔82を有する。ノズル孔82は、シリコン基板10に形成された液体の流路に連通しており、ノズル孔82からは、液体が吐出されることができる。ノズル板80には、例えば、多数のノズル孔82が一列に設けられている。ノズル板80の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼(SUS)などを挙げることができる。
3.5. Step of Providing Nozzle Plate The nozzle plate 80 has nozzle holes 82 as shown in FIG. The nozzle hole 82 communicates with a liquid flow path formed in the silicon substrate 10, and liquid can be discharged from the nozzle hole 82. In the nozzle plate 80, for example, a large number of nozzle holes 82 are provided in a row. Examples of the material of the nozzle plate 80 include silicon and stainless steel (SUS).

本工程により、ノズル板80は、シリコン基板10の他方の主面に設けられる。ノズル板80とシリコン基板10との接合は、例えば、接着剤を用いて行われることができる。   By this step, the nozzle plate 80 is provided on the other main surface of the silicon substrate 10. The nozzle plate 80 and the silicon substrate 10 can be joined using, for example, an adhesive.

3.6.液体噴射ヘッド
そして、本実施形態では保護膜7を形成しているため、保護膜70を除去して図19に示すような液体噴射ヘッド200が製造される。なお、ノズル板80を設ける工程の前に、マスクパターン22を除去する工程を有してもよい。マスクパターン22の除去は、例えば、パターニング工程で使用したエッチャントによってマスクパターン22をエッチングして行われることができる。マスクパターン22を除去する工程を含む場合は、ノズル板80を設ける工程を経ることにより、図20に示すような液体噴射ヘッド201が製造される。
3.6. Liquid ejecting head In this embodiment, since the protective film 7 is formed, the protective film 70 is removed, and the liquid ejecting head 200 as shown in FIG. 19 is manufactured. In addition, you may have the process of removing the mask pattern 22 before the process of providing the nozzle plate 80. The removal of the mask pattern 22 can be performed, for example, by etching the mask pattern 22 with an etchant used in the patterning process. When the process of removing the mask pattern 22 is included, the liquid ejecting head 201 as shown in FIG. 20 is manufactured through the process of providing the nozzle plate 80.

以上説明した本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法により、製造された液体噴射ヘッド200は、液体の流路が形成されたシリコン基板10と、シリコン基板100の一方の主面に形成された絶縁層30と、絶縁層30のシリコン基板10とは反対側の面に形成された圧電素子100と、シリコン基板10の他方の主面に形成されたマスクパターン22(クロム含有層)と、マスクパターン22(クロム含有層)のシリコン基板10とは反対側の面に形成されたノズル板80と、を有する。なお、シリコン基板10に形成された流路のうち、圧電素子100に対応して形成されている部分は、圧電素子100の動作によって、容積が変化しうる部分であり、圧力発生室としての役割を果たすことができる。   The liquid jet head 200 manufactured by the liquid jet head manufacturing method of the present embodiment described above includes the silicon substrate 10 on which the liquid flow path is formed and the insulation formed on one main surface of the silicon substrate 100. A layer 30, a piezoelectric element 100 formed on the surface of the insulating layer 30 opposite to the silicon substrate 10, a mask pattern 22 (chrome-containing layer) formed on the other main surface of the silicon substrate 10, and a mask pattern And a nozzle plate 80 formed on the surface opposite to the silicon substrate 10 of 22 (chrome-containing layer). Of the flow path formed in the silicon substrate 10, a portion corresponding to the piezoelectric element 100 is a portion whose volume can be changed by the operation of the piezoelectric element 100, and serves as a pressure generation chamber. Can be fulfilled.

このような液体噴射ヘッドは、マスクパターン22(クロム含有層)を有することにより、シリコン基板10に形成された流路の寸法精度が高いとともに、シリコン基板10およびノズル板80との接着性が高い。そのため、本実施形態の液体噴射ヘッド200は、例えば、信頼性が高まっている。また、本実施形態の液体噴射ヘッド200は、マスクパターン22(クロム含有層)を除去する工程が不要なため、少ない工程で製造することができる。   Such a liquid jet head has the mask pattern 22 (chromium-containing layer), so that the dimensional accuracy of the flow path formed in the silicon substrate 10 is high and the adhesiveness between the silicon substrate 10 and the nozzle plate 80 is high. . Therefore, for example, the reliability of the liquid jet head 200 according to the present embodiment is increased. In addition, the liquid jet head 200 according to the present embodiment can be manufactured with fewer steps because the step of removing the mask pattern 22 (chromium-containing layer) is unnecessary.

液体噴射ヘッド200、液体噴射ヘッド201は、上述したように、寸法精度の高い流路を有しており、液体の噴射量を精密に制御することができる。このような液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることができる。   As described above, the liquid ejecting head 200 and the liquid ejecting head 201 have a flow path with high dimensional accuracy, and can precisely control the amount of liquid ejected. Such liquid jet heads include, for example, color material jet heads used for manufacturing color filters such as liquid crystal displays, electrode material jet heads used for electrode formation for organic EL displays, FEDs (surface emitting displays), biochips, and the like. It can be used as a bioorganic matter ejecting head used for manufacturing.

3.7.作用効果
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、簡易な工程で、シリコン基板10を良好な寸法精度で加工することができ、シリコン基板10に液体噴射ヘッドの流路を寸法精度良く形成することができる。また、シリコン基板10の加工速度も大きく、高いスループットで液体噴射ヘッドを製造することができる。
3.7. According to the method of manufacturing the liquid jet head of this embodiment, the silicon substrate 10 can be processed with good dimensional accuracy in a simple process, and the flow path of the liquid jet head can be formed on the silicon substrate 10 with high dimensional accuracy. Can be formed. Further, the processing speed of the silicon substrate 10 is high, and the liquid jet head can be manufactured with high throughput.

4.液体噴射装置
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法によって製造された液体噴射ヘッドは、例えば、液体噴射装置に利用することができる。ついて、図面を参照しながら説明する。液体噴射装置は、上述の液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置が上述の液体噴射ヘッドを有するインクジェットプリンターである場合について説明する。図21は、本実施形態にかかる液体噴射装置700を模式的に示す斜視図である。
4). Liquid Ejecting Device The liquid ejecting head manufactured by the method of manufacturing a liquid ejecting head according to the present embodiment can be used for a liquid ejecting apparatus, for example. This will be described with reference to the drawings. The liquid ejecting apparatus includes the above-described liquid ejecting head. Hereinafter, a case where the liquid ejecting apparatus is an ink jet printer having the above-described liquid ejecting head will be described. FIG. 21 is a perspective view schematically illustrating the liquid ejecting apparatus 700 according to the present embodiment.

液体噴射装置700は、図21に示すように、ヘッドユニット730と、駆動部710と、制御部760と、を含む。さらに、液体噴射装置700は、装置本体720と、給紙部750と、記録用紙Pを設置するトレイ721と、記録用紙Pを排出する排出口722と、装置本体720の上面に配置された操作パネル770と、を含むことができる。   As illustrated in FIG. 21, the liquid ejecting apparatus 700 includes a head unit 730, a driving unit 710, and a control unit 760. Further, the liquid ejecting apparatus 700 includes an apparatus main body 720, a paper feed unit 750, a tray 721 for installing the recording paper P, a discharge port 722 for discharging the recording paper P, and an operation disposed on the upper surface of the apparatus main body 720. A panel 770.

ヘッドユニット730は、上述した液体噴射ヘッド200から構成されるインクジェット式記録ヘッド(以下単に「ヘッド」ともいう)を有する。ヘッドユニット730は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ731と、ヘッドおよびインクカートリッジ731を搭載した運搬部(キャリッジ)732と、を備える。   The head unit 730 includes an ink jet recording head (hereinafter, also simply referred to as “head”) configured from the liquid ejecting head 200 described above. The head unit 730 further includes an ink cartridge 731 that supplies ink to the head, and a transport unit (carriage) 732 on which the head and the ink cartridge 731 are mounted.

駆動部710は、ヘッドユニット730を往復動させることができる。駆動部710は、ヘッドユニット730の駆動源となるキャリッジモーター741と、キャリッジモーター741の回転を受けて、ヘッドユニット730を往復動させる往復動機構742と、を有する。   The drive unit 710 can reciprocate the head unit 730. The drive unit 710 includes a carriage motor 741 serving as a drive source for the head unit 730, and a reciprocating mechanism 742 that receives the rotation of the carriage motor 741 and reciprocates the head unit 730.

往復動機構742は、その両端がフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸744と、キャリッジガイド軸744と平行に延在するタイミングベルト743と、を備える。キャリッジガイド軸744は、キャリッジ732が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ732を支持している。さらに、キャリッジ732は、タイミングベルト743の一部に固定されている。キャリッジモーター741の作動により、タイミングベルト743を走行させると、キャリッジガイド軸744に導かれて、ヘッドユニット730が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。   The reciprocating mechanism 742 includes a carriage guide shaft 744 supported at both ends by a frame (not shown), and a timing belt 743 extending in parallel with the carriage guide shaft 744. The carriage guide shaft 744 supports the carriage 732 while allowing the carriage 732 to freely reciprocate. Further, the carriage 732 is fixed to a part of the timing belt 743. When the timing belt 743 is caused to travel by the operation of the carriage motor 741, it is guided to the carriage guide shaft 744 and the head unit 730 reciprocates. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the head, and printing on the recording paper P is performed.

なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド200および記録用紙Pがいずれも移動しながら印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド200および記録用紙Pが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Pに印刷される機構であってもよい。また、本実施形態では、記録用紙Pに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。   In the present embodiment, an example is shown in which printing is performed while both the liquid ejecting head 200 and the recording paper P move. However, in the liquid ejecting apparatus of the present invention, the liquid ejecting head 200 and the recording paper P are mutually connected. A mechanism that relatively changes the position and prints on the recording paper P may be used. Further, in the present embodiment, an example is shown in which printing is performed on the recording paper P. However, the recording medium that can be printed by the liquid ejecting apparatus of the present invention is not limited to paper, and may be cloth, film, A wide range of media such as metal can be used, and the configuration can be changed as appropriate.

制御部760は、ヘッドユニット730、駆動部710および給紙部750を制御することができる。   The control unit 760 can control the head unit 730, the drive unit 710, and the paper feed unit 750.

給紙部750は、記録用紙Pをトレイ721からヘッドユニット730側へ送り込むことができる。給紙部750は、その駆動源となる給紙モーター751と、給紙モーター751の作動により回転する給紙ローラー752と、を備える。給紙ローラー752は、記録用紙Pの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー752aおよび駆動ローラー752bを備える。駆動ローラー752bは、給紙モーター751に連結されている。制御部760によって供紙部750が駆動されると、記録用紙Pは、ヘッドユニット730の下方を通過するように送られる。   The paper feeding unit 750 can feed the recording paper P from the tray 721 to the head unit 730 side. The paper feed unit 750 includes a paper feed motor 751 serving as a drive source thereof, and a paper feed roller 752 that rotates by the operation of the paper feed motor 751. The paper feed roller 752 includes a driven roller 752a and a drive roller 752b that face each other up and down across the feeding path of the recording paper P. The drive roller 752b is connected to the paper feed motor 751. When the paper supply unit 750 is driven by the control unit 760, the recording paper P is sent so as to pass below the head unit 730.

ヘッドユニット730、駆動部710、制御部760および給紙部750は、装置本体720の内部に設けられている。   The head unit 730, the drive unit 710, the control unit 760, and the paper feed unit 750 are provided inside the apparatus main body 720.

液体噴射装置700は、寸法精度の高い液体噴射ヘッド200を有する。したがって液体噴射装置700の印刷特性が良好なものとなっている。   The liquid ejecting apparatus 700 includes the liquid ejecting head 200 with high dimensional accuracy. Therefore, the printing characteristics of the liquid ejecting apparatus 700 are good.

なお、上記例示した液体噴射装置は、1つの液体噴射ヘッドを有し、この液体噴射ヘッドによって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、1つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。   The liquid ejecting apparatus exemplified above has one liquid ejecting head, and the liquid ejecting head can perform printing on a recording medium. However, the liquid ejecting apparatus may have a plurality of liquid ejecting heads. . When the liquid ejecting apparatus includes a plurality of liquid ejecting heads, the plurality of liquid ejecting heads may be independently operated as described above, or the plurality of liquid ejecting heads may be connected to each other to It may be a gathered head. An example of such a set of heads is a line-type head in which nozzle holes of a plurality of heads have a uniform interval as a whole.

以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしてのインクジェット記録装置700を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体(液状材料)としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。   As described above, the ink jet recording apparatus 700 as an ink jet printer has been described as an example of the liquid ejecting apparatus according to the present invention. However, the liquid ejecting apparatus according to the present invention can be used industrially. As the liquid (liquid material) discharged in this case, various functional materials adjusted to an appropriate viscosity with a solvent or a dispersion medium can be used. In addition to the exemplified image recording apparatus such as a printer, the liquid ejecting apparatus of the present invention includes a color material ejecting apparatus, an organic EL display, an FED (surface emitting display), and an electrophoretic display used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display. The present invention can also be suitably used as a liquid material ejecting apparatus used for forming electrodes such as electrodes and color filters, and a bioorganic material ejecting apparatus used for biochip manufacturing.

なお、上述した実施形態および各種の変形は、それぞれ一例であって、本発明は、これらに限定されるわけではない。例えば実施形態および各変形は、複数を適宜組み合わせることが可能である。   In addition, embodiment mentioned above and various deformation | transformation are examples, respectively, Comprising: This invention is not necessarily limited to these. For example, a plurality of embodiments and modifications can be combined as appropriate.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

10…シリコン基板、12…開口、14…孔、20…マスク層、22…マスクパターン、22a…段差、24…開口部、26…第1マスク層、28…第2マスク層、30…絶縁膜、40…第1電極、50…第2電極、60…圧電体層、70…保護膜、80…ノズル板、82…ノズル孔、100…圧電素子、200,201…液体噴射ヘッド、700…液体噴射装置、710…駆動部、720…装置本体、721…トレイ、722…排出口、730…ヘッドユニット、731…インクカートリッジ、732…キャリッジ、741…キャリッジモーター、742…往復動機構、743…タイミングベルト、744…キャリッジガイド軸、750…給紙部、751…給紙モーター、752…給紙ローラー、752a…従動ローラー、752b…駆動ローラー、760…制御部、770…操作パネル、C…チャンバー、S…電源装置、E…極板、I…イオン、T…ターゲット、e…距離 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate, 12 ... Opening, 14 ... Hole, 20 ... Mask layer, 22 ... Mask pattern, 22a ... Step, 24 ... Opening, 26 ... First mask layer, 28 ... Second mask layer, 30 ... Insulating film 40 ... first electrode, 50 ... second electrode, 60 ... piezoelectric layer, 70 ... protective film, 80 ... nozzle plate, 82 ... nozzle hole, 100 ... piezoelectric element, 200, 201 ... liquid ejecting head, 700 ... liquid Ejector, 710 ... Drive unit, 720 ... Device body, 721 ... Tray, 722 ... Discharge port, 730 ... Head unit, 731 ... Ink cartridge, 732 ... Carriage, 741 ... Carriage motor, 742 ... Reciprocating mechanism, 743 ... Timing Belt 744 Carriage guide shaft 750 Paper feed unit 751 Paper feed motor 752 Paper feed roller 752a Driven roller 752b Drive Ra, 760 ... controller, 770 ... operation panel, C ... chamber, S ... power supply, E ... electrode plate, I ... ion, T ... target, e ... distance

Claims (9)

シリコン基板の主面をスパッタリングする表面処理工程と、
前記シリコン基板の主面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層をパターニングしてマスクパターンを形成するパターニング工程と、
前記マスクパターンの形状に従って前記シリコン基板をウエットエッチングするエッチング工程と、
を含み、
前記マスク層は、クロムを含有し、
前記表面処理工程および前記マスク層形成工程は、同一チャンバー内で行われる、シリコン基板の加工方法。
A surface treatment step of sputtering the main surface of the silicon substrate;
A mask layer forming step of forming a mask layer on the main surface of the silicon substrate;
A patterning step of patterning the mask layer to form a mask pattern;
An etching step of wet etching the silicon substrate according to the shape of the mask pattern;
Including
The mask layer contains chromium;
The method for processing a silicon substrate, wherein the surface treatment step and the mask layer forming step are performed in the same chamber.
請求項1において、
前記マスク層形成工程は、スパッタ法により行われる、シリコン基板の加工方法。
In claim 1,
The mask layer forming step is a silicon substrate processing method performed by a sputtering method.
請求項1または請求項2において、
前記マスク層は、酸化クロムを主成分とする第1マスク層、およびクロムを主成分とする第2マスク層を有する、シリコン基板の加工方法。
In claim 1 or claim 2,
The method for processing a silicon substrate, wherein the mask layer includes a first mask layer mainly composed of chromium oxide and a second mask layer mainly composed of chromium.
請求項3において、
前記マスク層は、前記シリコン基板側に前記第1マスク層を有し、前記第1マスク層の前記シリコン基板とは反対側に前記第2マスク層を有する、シリコン基板の加工方法。
In claim 3,
The method of processing a silicon substrate, wherein the mask layer has the first mask layer on the silicon substrate side, and has the second mask layer on the opposite side of the first mask layer from the silicon substrate.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記エッチング工程は、水酸化カリウムを主成分とするエッチング液により行われる、シリコン基板の加工方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The said etching process is a processing method of a silicon substrate performed by the etching liquid which has potassium hydroxide as a main component.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
前記表面処理工程の前に、前記シリコン基板の主面をフッ化水素を含む溶液で洗浄する工程をさらに含む、シリコン基板の加工方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
A method for processing a silicon substrate, further comprising a step of washing a main surface of the silicon substrate with a solution containing hydrogen fluoride before the surface treatment step.
シリコン基板の一方の主面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の前記シリコン基板とは反対側の面に圧電素子を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の主面をスパッタリングする表面処理工程と、
前記シリコン基板の前記他方の主面に、クロムを含有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層を前記圧電素子に対応させてパターニングしてマスクパターンを形成するパターニング工程と、
前記マスクパターンの形状に従って前記シリコン基板を水酸化カリウムを主成分とするエッチング液により異方性エッチングして、液体の流路を形成するエッチング工程と、
前記シリコン基板の前記他方の主面にノズル板を設ける工程と、
を含み、
前記表面処理工程および前記マスク層形成工程は、同一チャンバー内で行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
Forming an insulating film on one main surface of the silicon substrate;
Forming a piezoelectric element on the surface of the insulating film opposite to the silicon substrate;
A surface treatment step of sputtering the other main surface of the silicon substrate;
A mask layer forming step of forming a mask layer containing chromium on the other main surface of the silicon substrate;
A patterning step of patterning the mask layer in correspondence with the piezoelectric element to form a mask pattern;
An etching process in which the silicon substrate is anisotropically etched with an etchant mainly composed of potassium hydroxide in accordance with the shape of the mask pattern to form a liquid flow path;
Providing a nozzle plate on the other main surface of the silicon substrate;
Including
The method for manufacturing a liquid jet head, wherein the surface treatment step and the mask layer forming step are performed in the same chamber.
請求項7において、
前記表面処理工程の前に、前記シリコン基板の主面をフッ化水素を含む溶液で洗浄する工程をさらに含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
In claim 7,
A method of manufacturing a liquid jet head, further comprising a step of cleaning a main surface of the silicon substrate with a solution containing hydrogen fluoride before the surface treatment step.
液体の流路が形成されたシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の主面に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記シリコン基板とは反対側の面に形成された圧電素子と、
前記シリコン基板の他方の主面に形成されたクロム含有層と、
前記クロム含有層の前記シリコン基板とは反対側の面に形成されたノズル板と、
を有する、液体噴射ヘッド。
A silicon substrate having a liquid flow path formed thereon;
An insulating layer formed on one main surface of the silicon substrate;
A piezoelectric element formed on a surface of the insulating layer opposite to the silicon substrate;
A chromium-containing layer formed on the other main surface of the silicon substrate;
A nozzle plate formed on the surface of the chromium-containing layer opposite to the silicon substrate;
A liquid ejecting head.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014092630A (en) * 2012-11-01 2014-05-19 Denso Corp Optical scanner and manufacturing method
JP2018163899A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric element and piezoelectric element application device
CN109866416A (en) * 2019-03-12 2019-06-11 上海幂方电子科技有限公司 Totally digitilized nanometer increasing material manufacturing system and its working method

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