JP5130325B2 - Ｓｏｉ基板の加工方法 - Google Patents

Description

本発明はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の加工方法に関する。

インクジェットヘッドを製作するためにＭＥＭＳ法を用いる場合、インク流路部を備えたレイヤを形成する必要がある。インク流路部はシリコンウェハ内で非常に広い領域を占める部分である。シリコンウェハにインク流路部を形成するための方法としてＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ）法が広く用いられている。

しかし、ＲＩＥ装備を用いて大面積の流路部を形成する場合、エッチング後にウェハ内の断面プロファイル（Ｐｒｏｆｉｌｅ）が不均一になるという問題がある。すなわち、リザーバが形成されるインクジェットヘッドにおける中板のパターンは、図１に示すように、加工される領域がウェハ全体面積に対して非常に広く、このような構造のためにＤＲＩＥ時に側壁のプロファイルが９０°よりも大きくなり、図１に示すような形状を有することになる。

すなわち、実際に製造された形状が最初に設計した形状と異なる形態となり、このため、上板・中板・下板の３枚が結合された構造でインクジェットヘッドが完成される場合、各板間の接合面がずれる不良が発生することがある。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ＳＯＩ基板に大面積の溝を加工する場合にも安定したプロファイルを確保することができるＳＯＩ基板の加工方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、酸化層の両面にシリコン層が積層された構造のＳＯＩ基板に溝を形成するＳＯＩ基板の加工方法であって、上記シリコン層における上記溝が加工される領域を複数の単位領域に分割する工程と、上記分割された単位領域のうちの一部領域に対して上記酸化層が露出するようにドライエッチングする工程と、上記酸化層を除去して上記分割された単位領域のうちの残りの領域を除去する工程と、を含むＳＯＩ基板の加工方法が提供される。

ここで、上記分割する工程及び上記エッチングする工程は、上記残りの領域がメッシュ形状を有するように行われてもよい。
また、上記ＳＯＩ基板はインクジェットヘッドを構成し、上記溝はリザーバ、圧力チャンバ、インク流路のうちの少なくとも１つであってもよい。
一方、上記酸化層を除去して上記分割された単位領域のうちの残りの領域を除去する工程は湿式エッチング法により行われてもよい。

本発明の好ましい実施例によれば、ＳＯＩ基板に大面積の溝を加工する場合にも安定したプロファイルを確保することができる。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

従来技術により加工されたシリコンウェハを示す写真である。 本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法を示す順序図である。 本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法の一工程を示す図面である。 本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法の一工程を示す図面である。 本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法の一工程を示す図面である。 本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法の一工程を示す図面である。 インクジェットヘッドを構成するいずれか１層に、本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法を適用した状態を示す図面である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、かかる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明に係るＳＯＩ基板の加工方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明し、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図２は、本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法を示す順序図であり、図３から図６は、本発明の一実施例に係るＳＯＩ基板の加工方法の各工程を示す図面である。

ＳＯＩ基板１０は、酸化層１１の両面にシリコン層１２，１３が積層された構造を有する。このようなＳＯＩ基板１０は、シリコンの物理・化学的特性及び、中間に位置した酸化層１１のエッチング障壁としての機能性などから、インクジェットヘッドのような構造物の製造に用いられる。しかし、インクジェットヘッドのような構造物を形成するためにはＳＯＩ基板１０に対して、より具体的にはＳＯＩ基板１０のシリコン層１３に対して加工を行うが、大面積の溝１３ｃを加工する場合は、シリコン層１３の内壁のプロファイルが不良になる問題がある。

このような問題を解決するために、本実施例によれば、先ず、ステップＳ１１０で、ＳＯＩ基板１０のシリコン層１３における溝１３ｃが加工される領域を複数の単位領域１３ａ，１３ｂに分割する。具体的には、図３に示すように、加工により除去される大面積の領域を小面積の単位領域１３ａ，１３ｂに分割する。ここで分割とは、大面積の領域を物理的に分けることや、仮想の分割線を用いて多数の単位領域１３ａ，１３ｂに区切ることを含む概念である。

次に、ステップＳ１２０で、上記分割された単位領域のうちの一部領域１３ｂに対して上記酸化層１１が露出するようにドライエッチングを行う。具体的に、図４に示すように、区切られた単位領域のうちの一部領域１３ｂ（図３参照）に対してのみドライエッチングを行い、除去された領域からＳＯＩ基板１０の酸化層１１が露出することになる。このように一部領域１３ｂに対してのみ選択的にドライエッチングするために、ＳＯＩ基板１０の上面に、該当領域だけを選択的に開放するマスクなどを積層し、その後プラズマを用いたドライエッチングを行う方法などを用いることができる。

このとき、残存する残りの領域１３ａはメッシュ形状を有することができる。残存する残りの領域１３ａがメッシュ形状を有することによりプラズマ密度が分散され、エッチングレート（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）が向上する長所がある。

次に、ステップＳ１３０で、酸化層１１を除去して上記分割された単位領域のうちの残りの領域１３ａを除去する。前工程から露出された酸化層１１の一部を介して、溝１３ｃの加工される部分の酸化層１１の全てを除去する。酸化層１１を除去する方法としては、エッチング液を用いた湿式エッチング法を用いてもよいが、これに限定されるものではなく、溝１３ｃの加工される部分の酸化層１１の全てを除去できれば様々な方法を用いることができる。

このように酸化層１１を除去すると、その上に残存していたシリコン層の残りの領域１３ａもＳＯＩ基板１０から分離され除去される。このようにシリコン層の残りの領域１３ａまで除去することにより、図６に示すように、溝１３ｃの加工が完了される。

以上説明したＳＯＩ基板の加工方法は、多数枚のＳＯＩ基板が積層された構造を有するインクジェットヘッドの製造方法に用いることができる。すなわち、多数枚のＳＯＩ基板を用意し、それぞれのＳＯＩ基板に対して上述した加工方法を用いてリザーバ、圧力チャンバ及び／またはインク流路を加工し、その後加工済みのＳＯＩ基板を積層することによりインクジェットヘッドを製造することができる。

図７は、リザーバ２２が形成されるＳＯＩ基板２０に上述した加工方法を適用した図面である。すなわち、リザーバ２２が形成される領域を複数の単位領域に分割した後、分割された単位領域のうちの一部領域のみを除去した状態である。また、図７にはメッシュ形状の残存領域２２ａ及び、それぞれインクを吐出する吐出セルを区切るセパレータ２４が示されている。

上述した加工方法によれば、大面積の加工領域を小面積の単位領域に分割して順次加工することにより、加工される領域の内壁品質を確保することができ、設計値に近い構造で実現することができ、その結果、安定した製品の品質を確保することができる。

ここで、本実施例のＳＯＩ基板の加工方法は、例えば、シリコン層における溝が加工される領域を複数の単位領域に分割する工程、ドライエッチングする工程、分割された単位領域のうちの残りの領域を除去する工程は各工程の駆動制御部（図示せず）の駆動により行われるものである。各工程の工程順等のプログラム（命令）が記憶されたメモリ（図示せず）からＣＰＵ（図示せず）は、プログラムを読み出して制御信号を当該駆動制御部（図示せず）等に送信することにより各工程が実行される。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０，２０ ＳＯＩ基板
１１ 酸化層
１２，１３ シリコン層
１３ｃ 溝
２２ リザーバ
２４ セパレータ

Claims (3)

1. 酸化層の両面にシリコン層が積層された構造のＳＯＩ基板に溝を形成するＳＯＩ基板の加工方法であって、
   前記シリコン層における前記溝が加工される領域を複数の単位領域に分割する工程と、
   前記分割された単位領域のうちの一部領域に対して前記酸化層が露出するようにドライエッチングする工程と、
   前記酸化層を除去して前記分割された単位領域のうちの残りの領域を除去する工程と、
   を含み、
   前記分割する工程及び前記エッチングする工程は、
   前記残りの領域がメッシュ（ｍｅｓｈ）形状を有するように行われることを特徴とするＳＯＩ基板の加工方法。
2. 前記ＳＯＩ基板はインクジェットヘッドを構成し、
   前記溝はリザーバ、圧力チャンバ、及びインク流路のうちの何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ基板の加工方法。
3. 前記酸化層を除去して前記分割された単位領域のうちの残りの領域を除去する工程は、湿式エッチング法により行われることを特徴とする請求項１または２に記載のＳＯＩ基板の加工方法。