JP6328025B2 - シリコン基板の加工方法、液体吐出ヘッド用基板の製造方法、および液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、第1のシリコン基板と、該第1のシリコン基板と対向する第2のシリコン基板との間に、開口部を有する中間層を介在させて、前記第1のシリコン基板と前記第2のシリコン基板とを接合する接合工程と、前記第1、第2のシリコン基板のうち、少なくとも一方のシリコン基板と前記開口部とによって形成される閉空間を少なくとも部分的に充填部によって埋める充填工程と、前記第1のシリコン基板から前記開口部内の前記充填部および前記第2のシリコン基板を貫通する貫通口を形成するエッチング工程と、を備えることを特徴とするシリコン基板の加工方法である。
まず、図1(a)に示すように、吐出エネルギー発生素子(吐出エネルギー発生手段)104を有する第2のシリコン基板102と、第1のシリコン基板101を用意する。これらシリコン基板の少なくとも一方に、貫通口(供給口)を形成する際にマスクパターンとして用いるための第2のパターン109を有する中間層103を形成する。この中間層103には複数の貫通した穴(開口部)が形成されているが、後述の工程によって各開口部内が充填部110で充填された状態となっている。
以上の工程により、液体吐出ヘッド用基板を作製することが可能になる。
まず、図2(a)に示すように第1のシリコン基板101に中間層103を形成した後、図2(b)に示すように、供給口108を形成するための第2のパターン109を中間層103に形成する。続いて、図2(c)に示すように、中間層103の裏面(図中の下面)に、第2のパターン109を埋め込むように充填部110を形成する。充填部110の材料は、中間層103を残してエッチング除去し得る材料であればよい。例えば充填膜が挙げられる。さらには、第1のシリコン基板101、第2のシリコン基板102に使われる単結晶シリコンと同時にエッチングできる材料を用いると、シリコン基板の除去工程と共にエッチング除去が可能になるため、除去工程がより簡便になる。このような充填部110は、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、窒化シリコン、アルミニウム等の金属膜、などをスパッタリングやCVD法を用いて形成することができる。
以上の工程により、液体吐出ヘッドのシリコン基板を作成することができる。
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。この第2の実施形態では、図3に示すような中間層103を形成するものであり、他の部分は上記第1の実施形態と同様に形成する。
この第2の実施形態は、まず、第1の実施形態と同様に、第1のシリコン基板101に中間層103を形成する(図3(a)参照)。次いで図3(b)に示すように、供給口108を形成するための第2のパターン109を中間層103に形成する。この際、中間層103に形成する第2のパターン109は、第1のシリコン基板101の裏面が露出するまで開口を形成せず、任意の膜厚を残すように形成する。すなわち、この第2の実施形態における第2のパターンは、中間層103を貫通しない凹形状をなす部分(凹部)によって形成されている。
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。この第3の実施形態は、第1のシリコン基板101および中間層103を、図4に示すような工程に従って形成するものであり、他の部分の形成工程は上記第1の実施形態と略同様である。
この第3の実施形態では、まず、図4(a)に示すように、シリコン基板101上に供給口108を形成するための第2のパターン109の内部に形成される閉空間を充填する充填膜として機能する凸形状部130を形成する。この凸形状部130の形成には、ウェットエッチング、ドライエッチングを利用することができる。ウェットエッチングは、ふっ酸、硝酸系混合液を用いたエッチング、KOHやTMAHを用いた結晶異方性エッチングなどが挙げられる。ドライエッチングは、シリコン深掘りエッチングで用いられるボッシュプロセス、コンベンショナルな反応性イオンエッチング(ノンボッシュ)、XeF2ガスを用いたガスエッチングやその他のエッチング方法が用いられる。
第1のシリコン基板101および中間層103の加工が終了した後は、第1の実施形態と同様の工程を実行することで、液体吐出ヘッドを作成することができる。
次に、本発明の第4の実施形態を説明する。この第4の実施形態は、中間層に形成された凹形状の第2のパターンの内部に埋め込まれる充填部を第1のシリコン基板に直接形成する方法となっている。
(実施例1)
まず、図2(a)に示すように、第1のシリコン基板101に厚さ1.0μmの熱酸化シリコンからなる中間層103を形成した。この後、東京応化工業社製OFPR−PR8−PM(商品名)を塗布、露光、現像し、中間層103に供給口108を形成するための第1のパターン109を形成した。露光には、ウシオ電機製プロジェクションマスクアライナUX−4031SCを用いた。
まず、図2(a)に示すように、第1のシリコン基板101に厚さ1.5μmの熱酸化シリコンからなる中間層103を形成した。この後、東京応化工業社製OFPR−PR8−PMを塗布、露光、現像し、中間層103に供給口108を形成するための第1のパターン109を形成した。露光には、ウシオ電機製プロジェクションマスクアライナUX−4031SCを用いた。次いで、図2(b)のように形成されたパターンをマスクに中間層103にバッファードふっ酸によるウェットエッチングを施し、所望のパターン109を得た。中間層103は、第2のシリコン基板102が露出するまで開口させずに、約1.0μmの深さまでエッチングし、0.5μmの厚さを残した。
まず、第1のシリコン基板101に東京応化工業社製OFPR−PR8−PMを塗布、露光、現像し、第1のパターン形状に対応したパターンを形成した。次いで、このOFPRパターンをマスクに第1のシリコン基板101にエッチングを施し、第2のパターン109に対応する凸形状部130を形成した(図4(a)参照)。ここでは、CF4とO2プラズマを用いたケミカルドライエッチングにより約2.0μmの深さまでエッチングした(図5(c)参照)。
まず、第1のシリコン基板101に東京応化工業社製OFPR−PR8−PMを塗布、露光、現像し、第2のパターン形状に対応したパターンを形成した。次いで、このOFPRパターンをマスクに第1のシリコン基板101にエッチングを施し、第2のパターン109に対応する凸形状部130を形成した(図4(a)参照)。ここでは、ドライエッチングにより約1.0μmの深さまでエッチングした。
次に、図9(d)に示すように、第1のシリコン基板101の接合面(図中、下面)とは反対の表面(図中、上面)に、感光性ポジ型レジスト(東京応化製、OFPR−PR8−PM(商品名):図示せず)を塗布した。この後、ウシオ電機製プロジェクションマスクアライナUX−4031SC(商品名)を用いて露光し、続いて現像した。これにより形成されたパターンをマスクに、中間層103と同時に予め形成済みの熱酸化シリコン(図示せず)にバッファードふっ酸によるウェットエッチングを施し、第1のマスク106を得た。感光性ポジ型レジストも熱酸化シリコンもシリコンのドライエッチングのマスク材として用いることができる。
102 第2のシリコン基板
103 中間層
104 吐出エネルギー発生素子(吐出エネルギー発生手段)
105 流路形成層
107 共通液室
108 貫通口(供給口)
109 第2のパターン(開口部)
110 充填膜(充填部)
113 吐出口
Claims (16)
- 第1のシリコン基板と、該第1のシリコン基板と対向する第2のシリコン基板との間に、開口部を有する中間層を介在させて前記第1のシリコン基板と前記第2のシリコン基板とを接合する接合工程と、
前記第1、第2のシリコン基板のうち、少なくとも一方のシリコン基板と前記開口部とによって形成される閉空間を少なくとも部分的に充填部によって埋める充填工程と、
前記第1のシリコン基板から前記開口部内の前記充填部および前記第2のシリコン基板を貫通する貫通口を形成するエッチング工程と、を備えることを特徴とするシリコン基板の加工方法。 - 前記開口部は、前記中間層を貫通する穴である請求項1に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記開口部は、前記中間層に設けられた凹部である請求項1に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記エッチング工程は、前記中間層の前記凹部を貫通させるエッチングをさらに実施する請求項3に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記エッチング工程は、前記中間層の前記凹部を貫通させるエッチングを、前記第1のシリコン基板を貫通させるエッチングおよび前記第2のシリコン基板を貫通させるエッチングとは異なるエッチング工程によって実施する請求項4に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記閉空間は、前記第1のシリコン基板および前記第2のシリコン基板と前記中間層に形成された前記穴とにより形成される請求項2に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記閉空間は、前記第1のシリコン基板または前記第2のシリコン基板と前記凹部とにより形成される請求項3に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記閉空間は、前記充填工程によって充填される請求項1に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記充填工程は、前記中間層を充填膜で覆うことにより、前記開口部内の空間を充填する請求項1ないし8のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記充填工程は、前記第1のシリコン基板または第2のシリコン基板と一体に形成された充填部によって前記開口部内の空間を充填する請求項1ないし8のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記エッチング工程は、
前記第1のシリコン基板を貫通する第1の貫通口を形成するエッチングと、
前記開口部に充填された前記充填部を除去するエッチングと、
前記中間層をマスクとして前記開口部に対応する第2の貫通口を形成するエッチングと、
を実施する請求項1ないし10のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法。 - 前記エッチング工程は、前記第1の貫通口を形成するエッチングと、前記充填部を除去するエッチングと、第2の貫通口を形成するエッチングと、を同一のエッチング工程で実施する請求項1ないし10のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記エッチング工程は、前記第1の貫通口を形成するエッチングと、前記充填部を除去するエッチングと、第2の貫通口を形成するエッチングと、をそれぞれ別のエッチング工程で実施する請求項1ないし10のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 前記エッチング工程は、前記充填部を除去するエッチングを、前記第1の貫通口を形成するエッチングおよび第2の貫通口を形成するエッチングと、は異なるエッチング工程で実施する請求項1ないし10のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法。
- 第1のシリコン基板と、該第1のシリコン基板と対向する第2のシリコン基板との間に、開口部を有する中間層を介在させて、前記第1のシリコン基板と前記第2のシリコン基板とを接合する接合工程と、
前記第1または第2のシリコン基板のうち、少なくとも一方のシリコン基板と前記開口部とによって形成される閉空間を少なくとも部分的に充填部によって埋める充填工程と、
前記第1のシリコン基板から前記開口部内の前記充填部および前記第2のシリコン基板を貫通する液体供給口を形成するエッチング工程と、
前記液体供給口から供給された液体を吐出するための吐出口を有する吐出部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 第1のシリコン基板と、該第1のシリコン基板と対向する第2のシリコン基板との間に、開口部を有する中間層を介在させて、前記第1のシリコン基板と前記第2のシリコン基板とを接合する接合工程と、
前記第1、第2のシリコン基板のうち、少なくとも一方のシリコン基板と前記開口部とによって形成される閉空間を少なくとも部分的に充填部によって埋める充填工程と、
前記第1のシリコン基板から前記開口部内の前記充填部および前記第2のシリコン基板を貫通する液体供給口を形成するエッチング工程と、
前記第2のシリコン基板に、液体を吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段と、前記吐出エネルギー発生手段の吐出エネルギーによって前記液体供給口から供給された液体を吐出する吐出口と、を有する液体吐出部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
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