JP2012076439A - シリコン基板の加工方法、および液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェットエッチングでの基板厚さのバラツキの影響を抑え、供給口おもて面の開口精度を向上させると共に、貫通穴を効率良く形成すること。
【解決手段】開口部を有するエッチングマスク層をシリコン基板の裏面に形成する工程と、該シリコン基板の厚みを測定する工程と、該シリコン基板の裏面から該エッチングマスク層の開口部にレーザ光を照射して該シリコン基板の内部に測定した該シリコン基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する工程と、該変質層が形成された該シリコン基板に異方性エッチングを施して該基板を貫通せずかつ該基板内部に底面を有する凹部を形成する工程と、該凹部内にドライエッチングを施して、該凹部の底面からこのシリコン基板のおもて面まで貫通する貫通孔を形成する工程とを含むシリコン基板の加工方法。および液体吐出ヘッドの製造方法。
【選択図】図2
【解決手段】開口部を有するエッチングマスク層をシリコン基板の裏面に形成する工程と、該シリコン基板の厚みを測定する工程と、該シリコン基板の裏面から該エッチングマスク層の開口部にレーザ光を照射して該シリコン基板の内部に測定した該シリコン基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する工程と、該変質層が形成された該シリコン基板に異方性エッチングを施して該基板を貫通せずかつ該基板内部に底面を有する凹部を形成する工程と、該凹部内にドライエッチングを施して、該凹部の底面からこのシリコン基板のおもて面まで貫通する貫通孔を形成する工程とを含むシリコン基板の加工方法。および液体吐出ヘッドの製造方法。
【選択図】図2
Description
本発明は、シリコン基板に貫通穴を形成するためのシリコン基板の加工方法、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
凹部、貫通穴、表面膜等を形成するなどしてシリコン基板を加工し、その加工したシリコン基板を電子デバイスの部品、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)に適用することが知られている。インクジェット記録方式等に適用される液体吐出ヘッドの一部にも、シリコン基板が使用され、製造時に上記したようなシリコン基板に対する加工が行われている。
特許文献1は、インクジェットプリントヘッド内に2種類のインク供給口を形成する方法であり、具体的には以下の通りである。まず基板おもて面の開口部に対応する部分にエッチングストップ層を形成する。そのシリコン基板は裏面に開口部を有しており、その裏面の開口部から異方性エッチング液を用いて、基板の途中までエッチングし、第1のインク供給口部に対応する凹部を形成する。凹部内部にレジストを用いマスキングを行い、おもて面に開口させる部分のみ開口させる。その後、異方性ドライエッチングを用い、おもて面部にあるエッチングストップ層までの貫通する貫通孔を形成することにより、第2のインク供給口部を作製し、それにより2種類のインク供給口を形成している。
しかしながら、シリコン基板はスライスされたウェーハごとに、厚さのばらつきが生じる場合がある。そのため、一度に多くの基板を同時に処理する場合、基板厚さのばらつきによって第1のインク供給口部に対応する凹部を形成する際のエッチングの残し量が変化する場合がある。その結果、基板ごとに第2のインク供給口部に対応する貫通孔を形成するドライエッチング時間にばらつきが発生する場合があり、開口寸法の誤差が生じてしまうことが考えられる。
そこで、本発明は、基板厚さのばらつきの影響を抑え、シリコン基板の開口寸法を精度良く形成し、生産効率を向上することができるシリコン基板の加工方法、および液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明に係るシリコン基板の加工方法は、
開口部を有するエッチングマスク層をシリコン基板の裏面に形成する工程と、
前記シリコン基板の厚みを測定する工程と、
前記シリコン基板の裏面から前記エッチングマスク層の開口部にレーザ光を照射して、前記シリコン基板の内部に測定した前記基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する工程と、
前記変質層が形成された前記シリコン基板に異方性エッチングを施して、基板を貫通せず、かつ前記シリコン基板内部に底面を有する凹部を形成する工程と、
前記凹部内にドライエッチングを施して、前記凹部の底面からこのシリコン基板のおもて面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、を含む。
開口部を有するエッチングマスク層をシリコン基板の裏面に形成する工程と、
前記シリコン基板の厚みを測定する工程と、
前記シリコン基板の裏面から前記エッチングマスク層の開口部にレーザ光を照射して、前記シリコン基板の内部に測定した前記基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する工程と、
前記変質層が形成された前記シリコン基板に異方性エッチングを施して、基板を貫通せず、かつ前記シリコン基板内部に底面を有する凹部を形成する工程と、
前記凹部内にドライエッチングを施して、前記凹部の底面からこのシリコン基板のおもて面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、を含む。
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体流路と、前記吐出口から液体を吐出するエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子とがおもて面側に設けられたシリコン基板に、前記液体流路に連通し液体を供給する液体供給口を形成する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の裏面から、前記シリコン基板の加工方法を用いて、前記シリコン基板を貫通する前記液体供給口を形成する方法である。
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体流路と、前記吐出口から液体を吐出するエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子とがおもて面側に設けられたシリコン基板に、前記液体流路に連通し液体を供給する液体供給口を形成する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の裏面から、前記シリコン基板の加工方法を用いて、前記シリコン基板を貫通する前記液体供給口を形成する方法である。
本発明によれば、基板厚さのばらつきの影響を抑え、シリコン基板の開口寸法を精度良く形成し、生産効率を向上することができるシリコン基板の加工方法、および液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。
本発明では、基板内部にエッチング速度の速い変質層を形成することで、基板厚さのばらつきを吸収することができる。このため、例えば、ウェットエッチングを利用した異方性エッチングでの基板ごとのシリコン残し量のばらつきによる影響が抑えられ、ドライエッチングでの開口寸法を精度良く形成することができ、生産効率が向上する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明に係るシリコン基板の加工方法は、シリコン基板を含んで構成される構造体、特にインクジェットヘッド等のデバイスの製造工程において、インクジェットヘッドの液体供給口のような貫通穴をシリコン基板に形成する際に用いることができる。このインクジェットヘッドの液体供給口は、互いに連通する第1供給口部および第2供給口部からなることができる。なお、第1供給口部は、基板内部に底面を有する凹みであり、第2供給口部は、第1供給口部の底面に形成される。
本発明に係るシリコン基板の加工方法は、シリコン基板を含んで構成される構造体、特にインクジェットヘッド等のデバイスの製造工程において、インクジェットヘッドの液体供給口のような貫通穴をシリコン基板に形成する際に用いることができる。このインクジェットヘッドの液体供給口は、互いに連通する第1供給口部および第2供給口部からなることができる。なお、第1供給口部は、基板内部に底面を有する凹みであり、第2供給口部は、第1供給口部の底面に形成される。
また、液体としてインクを使用する場合、液体供給口、第1供給口部および第2供給口部は、それぞれインク供給口、第1インク供給口部および第2インク供給口部と称することができる。本発明では、シリコン基板のエッチング処理に先立って、インク供給口を形成するシリコン基板に対してレーザ光を照射することによって、シリコン基板の内部にアモルファス化させた変質層を形成する。
図1は、本発明の基板加工方法を利用して製造した液体吐出ヘッドの1形態であるインクジェットヘッドを示す斜視図である。結晶軸(100)のシリコン基板1のおもて面上に、インクを吐出する吐出エネルギー発生素子としてのヒータをなす電熱変換素子(TaN)2が配置されている。なお、シリコン基板のおもて面とは、シリコン基板の対向する2つの面(おもて面および裏面)のうちのおもて面を意味する。
さらに、シリコン基板1のおもて面上には、電熱変換素子2の保護層として、不図示の耐エッチング性を有するパッシベイション層が形成されている。なお、電気熱変換素子2には、この素子を駆動させるための制御信号入力電極が電気的に接続されている。また、シリコン基板1の厚みは、スライスされたウェーハごとに異なる場合があるが、例えば、725±25μmで形成することができる。
なお、シリコン基板1には、第1インク供給口部として凹部8が形成されており、凹部8内部、即ち凹部8の底面にシリコン基板1を貫通する第2インク供給口部として貫通孔10が形成され、基板を貫通する貫通口(インク供給口)が形成されている。なお、第1インク供給口部の底面は、シリコン基板1のおもて面に対して平行であることができる。シリコン基板の対向する2つの面は、典型的には互いに平行に形成されるため、第1インク供給口部の底面は、シリコン基板の対向する2つの面に対して平行であることができる。
さらに、シリコン基板1のおもて面には、吐出口11が形成されたインク流路形成部材12が形成されている。また、本明細書では、シリコン基板1単体に着目して説明する場合もあるが、実際にはスライスされた複数のウェーハについて、各ウェーハに複数同様の加工を行い複数のインクジェットヘッド用基板を同時に形成する。
なお、インクジェットヘッドを製造する際は、インク供給口を形成する工程の前に、シリコン基板1のおもて面にインク流路形成部材を形成する工程が行われるのが好ましい。即ち、まずシリコン基板1のおもて面に、液体であるインクを吐出する吐出口11と、吐出口に連通する液体流路としてのインク流路とを有するインク流路形成部材12を形成する。その後、第1インク供給口部に対応する凹部8および第2インク供給口部に対応する貫通孔10を形成する工程を行うことにより、本発明の基板加工方法を利用して液体吐出ヘッドを製造することができる。
図2は、図1のa−a’面において、シリコン基板に変質層を形成し、そのシリコン基板を貫通するインク供給口を形成する方法を説明するための模式的な断面図である。以下の工程を含む本発明のシリコン基板の加工方法を、図を用いて説明する。
・エッチングマスク層形成工程
まず、図2(a)に示すように、おもて面に電熱変換素子2、エッチングストップ層6およびパッシベイション層3が形成されたシリコン基板1の裏面に、開口部5を有するエッチングマスク層4を形成する。符号1aは、シリコン基板1のSiO2層を表し、バッファードフッ酸などを用いて除去することができる。なお、エッチングストップ層6は、例えば、Al−Si合金、導電膜の材料のAl−CuやCuなどを用いて形成することができる。なお、電熱変換素子は、TaやSiNなどを用いて形成することができる。パッシベイション層は、SiO2やSiNなどを用いて形成することができる。エッチングマスク層は、ポリアミドやポリイミドなどを用いて形成することができる。
まず、図2(a)に示すように、おもて面に電熱変換素子2、エッチングストップ層6およびパッシベイション層3が形成されたシリコン基板1の裏面に、開口部5を有するエッチングマスク層4を形成する。符号1aは、シリコン基板1のSiO2層を表し、バッファードフッ酸などを用いて除去することができる。なお、エッチングストップ層6は、例えば、Al−Si合金、導電膜の材料のAl−CuやCuなどを用いて形成することができる。なお、電熱変換素子は、TaやSiNなどを用いて形成することができる。パッシベイション層は、SiO2やSiNなどを用いて形成することができる。エッチングマスク層は、ポリアミドやポリイミドなどを用いて形成することができる。
・シリコン基板の厚み測定工程
シリコン基板1の厚みを測定する。測定方法としては、例えば近赤外光による測定、レーザー変位計による測定を挙げることができる。シリコン基板1の厚みとしては、200μm以上800μm以下が好ましい。
シリコン基板1の厚みを測定する。測定方法としては、例えば近赤外光による測定、レーザー変位計による測定を挙げることができる。シリコン基板1の厚みとしては、200μm以上800μm以下が好ましい。
・変質層形成工程
図2(b)に示すように、シリコン基板1の裏面からエッチングマスク層4の開口部5にレーザ光を照射して、シリコン基板1の内部に測定したその基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する。なお、変質層とは、アモルファス化加工変質層を意味する。
図2(b)に示すように、シリコン基板1の裏面からエッチングマスク層4の開口部5にレーザ光を照射して、シリコン基板1の内部に測定したその基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する。なお、変質層とは、アモルファス化加工変質層を意味する。
また、測定した基板の厚みに応じて変質層の厚みを変化させる方法は、以下の通りである。まず、透過する波長のレーザ光を材質内部(シリコン基板内部)に集光して、近傍に局所的な加工変質層を選択的に形成する。集光点の位置を上下させ、変質層の加工位置を決める。レーザーのパルスエネルギーを制御し、所望の厚みの変質層を形成する。また、形成した変質層の厚みは、近赤外光による測定及びレーザー変位計により測定することができる。
また、基板内部に形成される変質層は1層でも良く、複数層形成しても良い。複数の変質層をシリコン基板の内部に形成する場合は、それらの層をシリコン基板のおもて面に対して平行または垂直な方向に配列して配置することができる。本発明では、基板厚さによって変質層の領域を変化させることができる。すなわち、変質層7は、図2(b)に示すように、シリコン基板1のおもて面(裏面)に平行な面において、シリコン基板1の長辺方向に沿って全面に形成しても良い。
また、図3(a)のようにシリコン基板1の厚さに応じて、基板おもて面に垂直な方向に複数の変質層7を配列させて形成しても良い。なお、その際、これらの複数の変質層の厚みの総和をシリコン基板の厚みに応じて変化させることができる。
また、図4(a)のようにシリコン基板1の厚さに応じて、基板おもて面に対して平行な方向に複数の変質層7を配列させて形成しても良い。
また、変質層7を形成するレーザ光としては、必要に応じて選択することができるが、例えば、フェムト秒レーザ、およびYAGレーザ(基本波:波長1060nm)を挙げることができる。このように、レーザ光としては、シリコン基板を形成する材料であるシリコンに対して多光子吸収を利用できるものが好ましい。なお、レーザ光の出力及び周波数は必要に応じて設定することができる。
なお、変質層7の厚さは基板の厚さによって変化させる。変質層の厚さは、レーザーの集光点を厚さ方向に変化させることにより、所定の厚さにすることができる。しかし、変質層は、シリコン基板1の厚みにあわせて厚さ方向に2μm以上200μm以下の厚みで形成するのが好ましい。200μm以下の厚みの変質層を形成した場合には、変質層の形成に要する時間が長くなることを容易に防ぐことができる。
本発明では、厚さが異なるシリコン基板それぞれに第1供給口部として凹部を形成し、その各凹部の底面に第2供給口部として貫通孔を形成する際、以下のようにすることができる。即ち、第2供給口部を形成する際のドライエッチング時間にばらつきが生じないよう、言い換えると、基板おもて面から凹部までの距離にばらつきが生じないように基板裏面からの深さを設定した凹部をそれぞれ形成することができる。さらに、この各凹部を形成する際の異方性エッチング時間にばらつきが生じないように厚さおよび位置等を設定した変質層を形成することができる。
本発明では、変質層を、凹部に対応する領域に形成することができる。また、凹部内の領域で、かつシリコン基板のおもて面に平行に、変質層を形成することができる。さらに、凹部形成工程において、ウェットエッチングにて、変質層まで到達する凹部を形成することができる。その際、基板内に形成した変質層全てをエッチングにより除去することができ、基板おもて面に最も距離が近い変質層の位置を、凹部の底面の位置とすることができる。また、基板のおもて面に最も距離が近い変質層を、このおもて面に対して平行に形成することにより、凹部の底面をおもて面に対して平行に形成することができる。
・凹部形成工程
図2(c)に示すように、変質層7が形成されたシリコン基板1に異方性エッチングを施して第1供給口部としての凹部8を形成する。凹部8を形成するエッチング方法として、例えばTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)やKOH等の強アルカリ溶液中にシリコン基板1を浸漬することにより、結晶異方性エッチングを行うことができる。
図2(c)に示すように、変質層7が形成されたシリコン基板1に異方性エッチングを施して第1供給口部としての凹部8を形成する。凹部8を形成するエッチング方法として、例えばTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)やKOH等の強アルカリ溶液中にシリコン基板1を浸漬することにより、結晶異方性エッチングを行うことができる。
・貫通孔形成工程
図2(d)に示すように、凹部8が形成されたシリコン基板1にドライエッチングを施して、そのシリコン基板のおもて面まで貫通する第2供給口部としての貫通孔10を形成する。ドライエッチング方法としては、例えば、ボッシュプロセス法を挙げることができる。なお、図2(c)に示すドライエッチングを行う際に用いる開口を有するマスク9には、保護レジスト、ドライフィルムなどの材料を用いることができる。
図2(d)に示すように、凹部8が形成されたシリコン基板1にドライエッチングを施して、そのシリコン基板のおもて面まで貫通する第2供給口部としての貫通孔10を形成する。ドライエッチング方法としては、例えば、ボッシュプロセス法を挙げることができる。なお、図2(c)に示すドライエッチングを行う際に用いる開口を有するマスク9には、保護レジスト、ドライフィルムなどの材料を用いることができる。
(実施例1)
図2に従い、インクジェットヘッド用基板を作製した。なお、上述したように、実際にはスライスされた複数のウェーハについて、各ウェーハに複数同様の加工を行い、複数のインクジェットヘッド用基板の製造を行っている。しかし、ここでは、厚さが異なる3つのウェーハにおける各シリコン基板1に着目して以下に説明する。
図2に従い、インクジェットヘッド用基板を作製した。なお、上述したように、実際にはスライスされた複数のウェーハについて、各ウェーハに複数同様の加工を行い、複数のインクジェットヘッド用基板の製造を行っている。しかし、ここでは、厚さが異なる3つのウェーハにおける各シリコン基板1に着目して以下に説明する。
図5(a)および(b)は、厚さaが750μmの基板1に対応し、図5(c)および(d)は厚さbが725μmの基板1に対応し、図5(e)および(f)は厚さcが700μmの基板1に対応する。なお、それぞれの基板の厚さは、図示していないが、後述の変質層7を形成する前に、近赤外光により測定した値である。以下の操作を各基板1について行った。
まず、図2の(a)に示すように、第2供給口部としての貫通孔を形成する部分に対応するシリコン基板1のおもて面に、Al−Si合金からなるエッチングストップ層6を形成した。また、シリコン基板1のおもて面に、電熱変換素子2を形成し、その保護層として、耐エッチング性を有するパッシベイション層3を形成した。
一方、シリコン基板1の裏面に、シリコン基板1のSiO2層1aにポリアミド樹脂を積層し、開口部5を有するポリアミド樹脂からなるエッチングマスク層4を形成した。この開口部5内のSiO2層1aをバッファードフッ酸などでエッチングして除去して、シリコン面を露出させた。
図2の(b)に示すように、(100)面のシリコン基板1の裏面側からおもて面側に向けて、エッチングマスク層4の開口部5内に、YAGレーザの基本波(波長1060nm)のレーザ光を照射した。これにより、シリコン基板1の内部に、アモルファス化させた変質層7を形成した。なお、そのレーザ光の出力及び周波数は適切な値に設定した。
このとき、シリコン基板1のおもて面から深さ125μmの位置を焦点としてこのレーザ光を集光させ、多光子吸収を利用したレーザ加工によって変質層7を、シリコン基板(インクジェットヘッド用基板)1の長辺方向に沿って形成した。変質層7は、アモルファス化されることでエッチングが比較的速くされる。なお、実施例1では、変質層7の厚みは、75〜125μmの範囲とした。具体的には、図5に示す各基板における変質層7の厚さd、eおよびfをそれぞれ、125μm、100μmおよび75μmとした。また、シリコン基板おもて面から変質層までの距離(後述する基板おもて面から凹部8までの距離)X1、X2、およびX3をいずれも125μmとした。
次に、図2(c)に示すように、未貫通穴である凹部8を形成した。具体的には、まず、シリコン基板1の裏面に形成されたポリアミド樹脂からなるエッチングマスク層4をマスクとして、TMAH22質量%溶液を用い、温度80℃で16時間エッチングを行った。このエッチング処理では、あるところではエッチングレートが遅い(111)面を形成しながら、またあるところでは、エッチングレートが速い(001)面及び(011)面に沿ってエッチングが進行する。最終的にはエッチングレートの遅い(111)面が形成される。これにより、シリコン基板1の内部に形成されたエッチングレートが比較的速い変質層7がエッチングによって除去され、おもて面と平行な底面を持つ凹部8が形成された。なお、基板おもて面から125μmの深さでエッチングを終了した。その後、凹部内、即ち凹部8の内面全体(底および側壁)に、マスク9として、第2インク供給口部に対応する開口を有するドライエッチング用の保護レジストを形成した。
そして、図2(d)に示すように、この保護レジストをマスクとして、シリコン基板1のおもて面まで貫通する貫通孔10が形成されるまでドライエッチングを行った。ドライエッチングは、ボッシュプロセスを用い、エッチングガスとしてC4F8とSF6を交互に流し、エッチング時間13分で行った。ドライエッチングは、エッチングストップ層6でエッチングを終了した。エッチング後、保護レジスト9はウェットエッチングで除去した。
さらに、図示しないが、シリコン基板1のおもて面における貫通孔10の開口部位に形成されているエッチングストップ層6をウェットエッチングで除去し、パッシベイション層3の一部をドライエッチングで除去した。また、シリコン基板1の裏面における凹部8を形成するための開口部を有するエッチングマスク層4はドライエッチングで除去した。これにより、シリコン基板1の裏面からおもて面側に貫通する第1供給口部(凹部8)と第2供給口部(貫通孔10)を有するインクジェットヘッド用基板を得た。
従来の基板加工方法では、厚さが例えば50μm異なる基板を同時にエッチングした場合、同じエッチング時間で結晶異方性エッチングを行うと、以下のようなことがあった。即ち、エッチング後のシリコンの残し量が異なること、より具体的には、シリコン基板おもて面から凹部8までの距離が50μm異なってしまうことがあった。このため、従来の方法では、後述する比較例のように、ドライエッチングの時間を基板ごとに変化させ貫通口を形成していた。しかし、本発明では、基板内部に変質層を形成することにより基板厚さの違いの影響がなくなり、図5(a)および(e)に示すように厚さが50μm異なる基板を用いてもドライエッチングでのエッチング時間を両者とも13分と同じにすることができた。そのため、複数のチャンバーでウェーハを同時にエッチングでき、開口寸法を精度良く形成することができ、生産効率が向上した。
(実施例2、3)
複数の変質層を形成し、その配置を以下のようにした以外は、実施例1と同様にして実施例2および3のインクジェットヘッド用基板をそれぞれ作製した。なお、実施例2および3における基板1の厚さはそれぞれ、750μmおよび720μmであった。図3は、実施例2に対応する図であり、図4は、実施例3に対応する図である。
複数の変質層を形成し、その配置を以下のようにした以外は、実施例1と同様にして実施例2および3のインクジェットヘッド用基板をそれぞれ作製した。なお、実施例2および3における基板1の厚さはそれぞれ、750μmおよび720μmであった。図3は、実施例2に対応する図であり、図4は、実施例3に対応する図である。
実施例2では、図3の(a)のように、基板1のおもて面に対して垂直な方向に2つの変質層7を配列させて形成した。なお、各変質層の厚さは、25μmであり、基板おもて面から変質層までの距離は、125μmであった。この場合でも、実施例1と同様にエッチングレートが比較的速い変質層7が裏面側から順番に除去され、図3の(b)のような形状でエッチングされた。
実施例3では、図4の(a)のように複数の変質層7を基板おもて面に対して平行な方向に配列して形成した。なお、各変質層の厚さは、20μmであり、基板おもて面から変質層までの距離は、125μmであった。この場合でも、同様にエッチングレートが比較的速い変質層7が除去され、変質層の間のシリコンがエッチングされ、図4の(b)のような形状でエッチングされた。
これらの実施例では、以下の工程を有している。即ち、基板裏面のエッチングマスク層4の開口にレーザ光を照射して、1つの変質層をシリコン基板1のおもて面に対して平行に、または複数の変質層を基板おもて面に対して平行または垂直な方向に配列させて、基板1内部に形成する工程を有している。なお、各変質層は、シリコン基板1のおもて面に平行に延在する層である。これらの変質層を設けることによって、シリコン基板1の厚さのばらつきによるエッチング時間のばらつきを均一化することができる。これにより、シリコン基板1の異方性エッチングのエッチング時間を短縮することができ、その後のドライエッチングの時間も短縮することができる。したがって、本発明によれば、インク供給口のおもて面開口精度を向上し、インクジェットヘッドの製造コストの低減を図ることができる。
(比較例)
図6は、従来の基板加工方法を説明するための模式的な断面図である。変質層を形成しなかった以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基板を作製した。なお、実施例1と同様に複数のウェーハについて、各ウェーハに複数同様の加工を行い、複数のインクジェットヘッド用基板の製造を行っているが、厚さが異なる3つのウェーハにおける各基板1に着目して説明する。
図6は、従来の基板加工方法を説明するための模式的な断面図である。変質層を形成しなかった以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基板を作製した。なお、実施例1と同様に複数のウェーハについて、各ウェーハに複数同様の加工を行い、複数のインクジェットヘッド用基板の製造を行っているが、厚さが異なる3つのウェーハにおける各基板1に着目して説明する。
図6(a)および(b)は、厚さgが750μmの基板1に対応し、図5(c)および(d)は厚さhが725μmの基板1に対応し、図5(e)および(f)は厚さiが700μmの基板1に対応する。図6(a)、(c)および(e)に示す基板それぞれに、TMAH22質量%溶液を用い、温度80℃で20時間エッチングを行い、図6(b)、(d)および(f)に示す凹部8を形成した。この凹部8の深さ(シリコン基板1の裏面から凹部の底までの距離)はいずれも600μmであった。このため、図6に示す基板1おもて面から凹部8までの距離X4、X5およびX6はそれぞれ、150μm、125μmおよび100μmであった。
次に、図示しないが、実施例1と同様にしてドライエッチングを行い、シリコン基板を貫通する貫通孔(第2供給口部)を形成した。しかし、比較例では、基板1おもて面から凹部8までの距離が異なるため、基板の厚さに応じて、第2供給口部を形成するためのエッチング時間を変化させる必要があった。なお、図6(b)、(d)および(f)に示す基板のドライエッチング時間はそれぞれ16分、13分、および11分であった。
また、実施例1と同様に、エッチングストップ層6、パッシベイション層3の一部、エッチングマスク層4および保護レジスト9を除去してシリコン基板1の裏面からおもて面側に貫通する供給口(第1供給口部及び第2供給口部)を有するインクジェットヘッド用基板を得た。
1 シリコン基板
4 エッチングマスク層
5 開口部
7 変質層
8 凹部
10 貫通孔
4 エッチングマスク層
5 開口部
7 変質層
8 凹部
10 貫通孔
Claims (8)
- 開口部を有するエッチングマスク層をシリコン基板の裏面に形成する工程と、
前記シリコン基板の厚みを測定する工程と、
前記シリコン基板の裏面から前記エッチングマスク層の開口部にレーザ光を照射して、前記シリコン基板の内部に測定した前記シリコン基板の厚みに応じて厚みを変化させた変質層を形成する工程と、
前記変質層が形成された前記シリコン基板に異方性エッチングを施して、前記シリコン基板を貫通せず、かつ前記シリコン基板内部に底面を有する凹部を前記裏面に形成する工程と、
前記凹部内にドライエッチングを施して、前記凹部の底面からこのシリコン基板のおもて面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、
を含むシリコン基板の加工方法。 - 前記変質層を形成する工程において、前記レーザ光による多光子吸収を利用して前記変質層を形成する請求項1に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記変質層を形成する工程において、複数の変質層を形成し、ただし、前記複数の変質層は前記シリコン基板のおもて面に対して垂直な方向に配列させる請求項1または2に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記変質層を形成する工程において、複数の変質層を形成し、ただし、前記複数の変質層は前記シリコン基板のおもて面に対して平行な方向に配列させる請求項1または2に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記変質層を形成する工程において、前記凹部内の領域に、前記シリコン基板のおもて面に平行に前記変質層を形成する請求項1から4のいずれか1項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記凹部を前記裏面に形成する工程において、ウェットエッチングにて、前記変質層まで到達する前記凹部を形成する請求項1から5のいずれか1項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記凹部が、前記シリコン基板のおもて面に平行な底面を有し、
前記貫通孔を形成する工程において、ドライエッチングで前記凹部のシリコン基板のおもて面に平行な底面に、シリコン基板のおもて面まで貫通する前記貫通孔を形成して前記基板を貫通する貫通口を形成する請求項1から6のいずれか1項に記載のシリコン基板の加工方法。 - 液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体流路と、前記吐出口から液体を吐出するエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子とがおもて面側に設けられたシリコン基板に、前記液体流路に連通し液体を供給する液体供給口を形成する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の裏面から、請求項1に記載のシリコン基板の加工方法を用いて、前記シリコン基板を貫通する前記液体供給口を形成する液体吐出ヘッドの製造方法。
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