JPH042790A - シリコン基板の加工方法 - Google Patents
シリコン基板の加工方法Info
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- JPH042790A JPH042790A JP10257190A JP10257190A JPH042790A JP H042790 A JPH042790 A JP H042790A JP 10257190 A JP10257190 A JP 10257190A JP 10257190 A JP10257190 A JP 10257190A JP H042790 A JPH042790 A JP H042790A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明はアルカリ溶液によりシリコン（以下Ｓｉ）基板
の加工方法に関し、特にＳｉ基板上に貫通孔及び溝を形
成し、マイクロポンプやインクジェットプリンタヘッド
等の流体制御素子や圧力センサ等を作製する際のエツチ
ング方法に関する。
の加工方法に関し、特にＳｉ基板上に貫通孔及び溝を形
成し、マイクロポンプやインクジェットプリンタヘッド
等の流体制御素子や圧力センサ等を作製する際のエツチ
ング方法に関する。
上述したアルカリ溶液によるＳｉ基板のエツチングでは
、結晶面方位によりエツチング速度が異なる、いわゆる
異方性エツチングが可能となり、たとえば＜１００＞Ｓ
ｉ基板では（１００＞面に対しく１１１＞面のエツチン
グ速度が著しく低いため、エツチングにより平滑な面が
得られ、そのため、この特徴を生かした各種の素子が考
案されている。従来より、エツチングには水酸化カリウ
ム（以下ＫＯ）Ｉ）水溶液に代表されるアルカリ金属水
酸化物水溶液、即ち、無機アルカリが使用されていた。 これに対し、有機アルカリとしては、エチレンジアミン
−ピロカテコール−水系エツチング液が知られているが
、このエツチング液は空気中の酸素による変質が著しく
、その結果、エツチング速度がばらつくためにあまり便
用されていない。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし前述の従来技術では、以下に述べるような課題が
あった０通常、Ｓｉ基板のアルカリによる異方性エツチ
ングパターン加工においては、エツチングマスクにＳｉ
の熱酸化Ｋｌ（以下５ｉＯ８）を用いているが、ＫＯＨ
水溶液等の無機アルカリ液ではエツチングマスクである
５ｉｎｓのエツチング速度もかなり速く、Ｓｉ基板に対
して、たとえば貫通孔を形成する等の深加工ではＳｉｎ
ｇの厚みも厚く形成する必要があった。 ５ｉｎｓのエツチングマスクへのパターン加工は、通常
、フッ酸系溶液を用いたエツチングにより行うがフッ酸
系溶液はレジストパターンの下部への浸透性が高く、レ
ジストパターンに忠実な５ｉＯ−パターンの形成は困難
である。この困難度は５１０ｇの厚みが増すと共に増し
ていき、パターン加工や歩留まりを落とす原因となって
いた。又、ＳｉＯ，厚みが増せば、その分、Ｓｉ０、の
形成時間やエツチング時間も長くなり、工程のスルーブ
ツトが低くなるという問題点も生じていた。そこで本発
明はこのような課題を解決するもので、その目的とする
ところは、アルカリ異方性エツチングによるＳｉ基板の
加工工程において、エツチングマスクである５１０ｍの
必要膜厚を低減し、このことにより加工精度を向上し、
又、加工時間の短縮をするところにある。 ［課題を解決するための手段〕 本発明のＳｉ基板の加工方法は、アルカリ異方性エツチ
ングによりＳｉ基板上に貫通孔及び溝を形成する工程に
おいて、 （ａ）前記貫通孔となるべき部分をエチレンジアミン−
ピロカテコール−水系溶液によりエツチングし、又は、
初めの大部分を前記エチレンジアミン−ピロカテコール
−水系溶液によりエツチングし、残留部分をアルカリ金
属水酸化物水溶液によりエツチングし、 （ｂ）前記溝となるべき部分をアルカリ金属水酸化物水
溶液によりエツチングすることを特徴とする。 ■実 施 例〕 以下に本発明の実施例に基づき詳細に説明する。第１図
に本発明のＳｉ基板の加工工程図を示す０本実施例はイ
ンクジェットプリンクヘッドの加工例であるが、Ｓｉ基
板上にインクの流路である満４及び印字のための吐出口
である貫通孔５を形成するものである。結晶面方位が＜
１００＞である厚み２２０ｍｍのＳｉ基板１を水蒸気を
含む酸素雰囲気下で５０分間、１１００℃に加熱し、０
．６ｇｍのＳ ｉ Ｏ＊膜２を形成した（第１図（ａ）
）−５ｉｎｓ膜２をエツチングマスクとして使用するた
め、貫通孔に相当するフォトレジストパターンを形成し
、フッ酸系エツチング液により５ｉＯ−膜を除去した（
第１図（ｂ））、次に貫通孔を形成するため、エチレン
ジアミン−ピロカテコール−水系溶液によりＳｉ基板を
エツチングし、未貫通孔３を形成した。（第１図（Ｃ）
）、エツチング液組成はエチレンジアミン３５モル：ピ
ロカテコール５モル：水６０モルの比率である。液温は
１１０度℃とし、液が蒸発するため、還流装置内でエツ
チングを行った。未貫通孔３を、この段階で貫通させな
いのは、以降の工程で溝を形成するためのエツチングを
行うが、その際に同時に未貫通孔３の未エツチング部分
がエツチングされ、その結果、貫通孔となればよいから
である６本実施例では、溝の深さを１００μｍと設計し
てあり、即ち、溝のエツチング深さは１００μｍとなる
。従って、溝と同時にエツチング、除去される未貫通孔
３の未エツチング部分の厚みはｌｏＯｕｍ以下であれば
よい１本実施例では余裕をみて、未貫通孔３の深さを１
４０ｍｍとした（未エツチング部分厚みは８０μｍ）、
前述のエチレンジアミン−ピロカテコール−水系溶液の
＜１００＞面エツチング速度は約７０ａｍ／ｈｒであり
ばらつきは±５μｍ ／ ｈ ｒである。２時間のエツ
チングを行い、未貫通孔３の深さは最大１５０ｕｍ、最
小１３０ｕｍであった６次に前回と同様に未貫通孔３を
包含する形で満４に相当する部分のＳｉＯ＊ＩＩＩをフ
ッ酸系エツチング液にょり除去した（第１図（ｄ））、
次いで溝４を形成するため、ＫＯＨ水溶液（ＫＯＨ濃度
３０重量％、１１度８０℃）によりエツチングを１時間
行い、深さ１１００ｕの溝４を形成した。このとき同時
に未貫通孔３の未エツチング部分もエツチングされ、貫
通孔５が形成される（第１図（ｅ））、上述した工程で
は、未貫通孔３の深さにばらつきがあったが、最終的に
は全ての未貫通孔３が貫通するようにエツチングするた
め、前述の深さのばらつきは問題とならない０本実施例
では、貫通孔５と溝４を形成するために２回のエツチン
グを行い、述べのエツチング量は２４０μｍであるが、
エチレンジアミン−ピロカテコール−水系溶液では５ｉ
ｎｓ膜のエツチング量は無視し得る程に小さいため、Ｋ
Ｏ）（水溶液によるエツチングに対して、５ｉｎｓ膜が
もてばよい、ＫＯＨ水溶液を用いる場合の本実施例のエ
ツチング条件下での５１０ｍエツチング量は０．５μｍ
である（選択比は２００）、それゆえ、本実施例では５
ｉｎｓ膜厚な０．６μｍとしである。これに対し、述べ
のＳｉエツチング量２４０μｍを全てＫＯＨ水溶液でエ
ツチングする場合、即ち、従来のエツチング方法では、
ＳｉＯｘ膜として１．２ｕｍが必要であった。ＳｉＯ＊
膜厚が０．６μｍ（本実施例）の場合と、１．２μｍ（
比較例）の場合で各工程での条件を比較したものが第１
表である。 第 １ 表 第１表に示したように、本発明により、Ｓｉエツチング
加工の精度が向上し、その結果１本実施例では、インク
ジェットプリンタヘッドの加工精度が向上し、印字品質
の向上をもたらした６本実施例で述べたＳｉの加工方法
は、インクジェットプリンタヘッドに限るものではなく
、たとえば、同様にＳｉ基板上に貫通孔と溝を形成した
部材を用いるマイクロポンプの製造工程でもその効果を
発揮し、その他の素子でも、同様の構造からなる素子で
あれば有効である。又、本実施例では、貫通孔５を形成
する際に、第１図（Ｃ）に示すように一旦、未貫通孔と
しておき、後のエツチング工程において貫通するような
工程であったが、第１図（Ｃ）の段階で貫通孔となるま
でエツチングを行うことは何ら差しつかえない、又、本
実施例では貫通孔の形成を溝の形成に先立って行ってい
るが、溝の形成を先に行っても、本発明の主旨から逸脱
しない、ただし、その場合は、溝の形成後、全面を再び
熱酸化する必要があるがＳ ｉ Ｏ＊の膜厚は薄くて良
い、それは、貫通孔の形成には、エチレンジアミン−ピ
ロカテコール−水系溶液によりエツチングを行うためで
ある。
、結晶面方位によりエツチング速度が異なる、いわゆる
異方性エツチングが可能となり、たとえば＜１００＞Ｓ
ｉ基板では（１００＞面に対しく１１１＞面のエツチン
グ速度が著しく低いため、エツチングにより平滑な面が
得られ、そのため、この特徴を生かした各種の素子が考
案されている。従来より、エツチングには水酸化カリウ
ム（以下ＫＯ）Ｉ）水溶液に代表されるアルカリ金属水
酸化物水溶液、即ち、無機アルカリが使用されていた。 これに対し、有機アルカリとしては、エチレンジアミン
−ピロカテコール−水系エツチング液が知られているが
、このエツチング液は空気中の酸素による変質が著しく
、その結果、エツチング速度がばらつくためにあまり便
用されていない。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし前述の従来技術では、以下に述べるような課題が
あった０通常、Ｓｉ基板のアルカリによる異方性エツチ
ングパターン加工においては、エツチングマスクにＳｉ
の熱酸化Ｋｌ（以下５ｉＯ８）を用いているが、ＫＯＨ
水溶液等の無機アルカリ液ではエツチングマスクである
５ｉｎｓのエツチング速度もかなり速く、Ｓｉ基板に対
して、たとえば貫通孔を形成する等の深加工ではＳｉｎ
ｇの厚みも厚く形成する必要があった。 ５ｉｎｓのエツチングマスクへのパターン加工は、通常
、フッ酸系溶液を用いたエツチングにより行うがフッ酸
系溶液はレジストパターンの下部への浸透性が高く、レ
ジストパターンに忠実な５ｉＯ−パターンの形成は困難
である。この困難度は５１０ｇの厚みが増すと共に増し
ていき、パターン加工や歩留まりを落とす原因となって
いた。又、ＳｉＯ，厚みが増せば、その分、Ｓｉ０、の
形成時間やエツチング時間も長くなり、工程のスルーブ
ツトが低くなるという問題点も生じていた。そこで本発
明はこのような課題を解決するもので、その目的とする
ところは、アルカリ異方性エツチングによるＳｉ基板の
加工工程において、エツチングマスクである５１０ｍの
必要膜厚を低減し、このことにより加工精度を向上し、
又、加工時間の短縮をするところにある。 ［課題を解決するための手段〕 本発明のＳｉ基板の加工方法は、アルカリ異方性エツチ
ングによりＳｉ基板上に貫通孔及び溝を形成する工程に
おいて、 （ａ）前記貫通孔となるべき部分をエチレンジアミン−
ピロカテコール−水系溶液によりエツチングし、又は、
初めの大部分を前記エチレンジアミン−ピロカテコール
−水系溶液によりエツチングし、残留部分をアルカリ金
属水酸化物水溶液によりエツチングし、 （ｂ）前記溝となるべき部分をアルカリ金属水酸化物水
溶液によりエツチングすることを特徴とする。 ■実 施 例〕 以下に本発明の実施例に基づき詳細に説明する。第１図
に本発明のＳｉ基板の加工工程図を示す０本実施例はイ
ンクジェットプリンクヘッドの加工例であるが、Ｓｉ基
板上にインクの流路である満４及び印字のための吐出口
である貫通孔５を形成するものである。結晶面方位が＜
１００＞である厚み２２０ｍｍのＳｉ基板１を水蒸気を
含む酸素雰囲気下で５０分間、１１００℃に加熱し、０
．６ｇｍのＳ ｉ Ｏ＊膜２を形成した（第１図（ａ）
）−５ｉｎｓ膜２をエツチングマスクとして使用するた
め、貫通孔に相当するフォトレジストパターンを形成し
、フッ酸系エツチング液により５ｉＯ−膜を除去した（
第１図（ｂ））、次に貫通孔を形成するため、エチレン
ジアミン−ピロカテコール−水系溶液によりＳｉ基板を
エツチングし、未貫通孔３を形成した。（第１図（Ｃ）
）、エツチング液組成はエチレンジアミン３５モル：ピ
ロカテコール５モル：水６０モルの比率である。液温は
１１０度℃とし、液が蒸発するため、還流装置内でエツ
チングを行った。未貫通孔３を、この段階で貫通させな
いのは、以降の工程で溝を形成するためのエツチングを
行うが、その際に同時に未貫通孔３の未エツチング部分
がエツチングされ、その結果、貫通孔となればよいから
である６本実施例では、溝の深さを１００μｍと設計し
てあり、即ち、溝のエツチング深さは１００μｍとなる
。従って、溝と同時にエツチング、除去される未貫通孔
３の未エツチング部分の厚みはｌｏＯｕｍ以下であれば
よい１本実施例では余裕をみて、未貫通孔３の深さを１
４０ｍｍとした（未エツチング部分厚みは８０μｍ）、
前述のエチレンジアミン−ピロカテコール−水系溶液の
＜１００＞面エツチング速度は約７０ａｍ／ｈｒであり
ばらつきは±５μｍ ／ ｈ ｒである。２時間のエツ
チングを行い、未貫通孔３の深さは最大１５０ｕｍ、最
小１３０ｕｍであった６次に前回と同様に未貫通孔３を
包含する形で満４に相当する部分のＳｉＯ＊ＩＩＩをフ
ッ酸系エツチング液にょり除去した（第１図（ｄ））、
次いで溝４を形成するため、ＫＯＨ水溶液（ＫＯＨ濃度
３０重量％、１１度８０℃）によりエツチングを１時間
行い、深さ１１００ｕの溝４を形成した。このとき同時
に未貫通孔３の未エツチング部分もエツチングされ、貫
通孔５が形成される（第１図（ｅ））、上述した工程で
は、未貫通孔３の深さにばらつきがあったが、最終的に
は全ての未貫通孔３が貫通するようにエツチングするた
め、前述の深さのばらつきは問題とならない０本実施例
では、貫通孔５と溝４を形成するために２回のエツチン
グを行い、述べのエツチング量は２４０μｍであるが、
エチレンジアミン−ピロカテコール−水系溶液では５ｉ
ｎｓ膜のエツチング量は無視し得る程に小さいため、Ｋ
Ｏ）（水溶液によるエツチングに対して、５ｉｎｓ膜が
もてばよい、ＫＯＨ水溶液を用いる場合の本実施例のエ
ツチング条件下での５１０ｍエツチング量は０．５μｍ
である（選択比は２００）、それゆえ、本実施例では５
ｉｎｓ膜厚な０．６μｍとしである。これに対し、述べ
のＳｉエツチング量２４０μｍを全てＫＯＨ水溶液でエ
ツチングする場合、即ち、従来のエツチング方法では、
ＳｉＯｘ膜として１．２ｕｍが必要であった。ＳｉＯ＊
膜厚が０．６μｍ（本実施例）の場合と、１．２μｍ（
比較例）の場合で各工程での条件を比較したものが第１
表である。 第 １ 表 第１表に示したように、本発明により、Ｓｉエツチング
加工の精度が向上し、その結果１本実施例では、インク
ジェットプリンタヘッドの加工精度が向上し、印字品質
の向上をもたらした６本実施例で述べたＳｉの加工方法
は、インクジェットプリンタヘッドに限るものではなく
、たとえば、同様にＳｉ基板上に貫通孔と溝を形成した
部材を用いるマイクロポンプの製造工程でもその効果を
発揮し、その他の素子でも、同様の構造からなる素子で
あれば有効である。又、本実施例では、貫通孔５を形成
する際に、第１図（Ｃ）に示すように一旦、未貫通孔と
しておき、後のエツチング工程において貫通するような
工程であったが、第１図（Ｃ）の段階で貫通孔となるま
でエツチングを行うことは何ら差しつかえない、又、本
実施例では貫通孔の形成を溝の形成に先立って行ってい
るが、溝の形成を先に行っても、本発明の主旨から逸脱
しない、ただし、その場合は、溝の形成後、全面を再び
熱酸化する必要があるがＳ ｉ Ｏ＊の膜厚は薄くて良
い、それは、貫通孔の形成には、エチレンジアミン−ピ
ロカテコール−水系溶液によりエツチングを行うためで
ある。
以上述べたように本発明によれば、アルカリ異方性エツ
チングによりＳｉ基板上に貫通孔及び溝を形成する工程
において、貫通孔の形成にエチレンジアミン−ピロカテ
コール−水系溶液を用い、溝の形成にアルカリ金属水酸
化物水溶液を用いることにより、精度の高い加工が歩留
まり良（、又、短い加工時間で実現できるという効果を
有する。又、高品質なインクジェットプリンクヘッドや
マイクロポンプ等の流体制御素子や圧力センサ等の素子
を提供できるという効果を有する。
チングによりＳｉ基板上に貫通孔及び溝を形成する工程
において、貫通孔の形成にエチレンジアミン−ピロカテ
コール−水系溶液を用い、溝の形成にアルカリ金属水酸
化物水溶液を用いることにより、精度の高い加工が歩留
まり良（、又、短い加工時間で実現できるという効果を
有する。又、高品質なインクジェットプリンクヘッドや
マイクロポンプ等の流体制御素子や圧力センサ等の素子
を提供できるという効果を有する。
第１図（ａ）〜（ｊ）は本発明におけるＳｉ基板の加工
工程図であり、（ａ）〜（ｅ）は斜視図、（ｆ）〜（ｊ
）は断面図を示す。 ｌ・・・Ｓｉ基板 ２・・・５ｉｎｓ膜 ・未貫通孔 ・・溝 ・貫通孔 以 上
工程図であり、（ａ）〜（ｅ）は斜視図、（ｆ）〜（ｊ
）は断面図を示す。 ｌ・・・Ｓｉ基板 ２・・・５ｉｎｓ膜 ・未貫通孔 ・・溝 ・貫通孔 以 上
Claims (1)
- アルカリ異方性エッチングによりシリコン基板上に貫通
孔及び溝を形成するシリコン基板の加工方法において、
前記貫通孔となるべき部分をエチレンジアミン−ピロカ
テコール−水系溶液によりエッチングし、又は、初めの
大部分を前記エチレンジアミン−ピロカテコール−水系
溶液によりエッチングし、残留部分をアルカリ金属水酸
化物水溶液によりエッチングし、前記溝となるべき部分
をアルカリ金属水酸化物水溶液によりエッチングするこ
とを特徴とするシリコン基板の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257190A JPH042790A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | シリコン基板の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257190A JPH042790A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | シリコン基板の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042790A true JPH042790A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14330916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10257190A Pending JPH042790A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | シリコン基板の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042790A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0761447A2 (en) * | 1995-09-05 | 1997-03-12 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and method of producing the same |
| US6245245B1 (en) * | 1997-06-20 | 2001-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing an ink jet head |
| US6397467B1 (en) * | 1995-09-29 | 2002-06-04 | Infineon Technologies Ag | Ink jet print head and method of producing the ink print head |
| US6729002B1 (en) | 1995-09-05 | 2004-05-04 | Seiko Epson Corporation | Method of producing an ink jet recording head |
| US6834423B2 (en) * | 2000-07-31 | 2004-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a liquid discharge head |
| CN110760847A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-07 | 东莞市图创智能制造有限公司 | 使用喷墨打印的蚀刻方法及用于蚀刻方法的喷墨打印机 |
| JP2021062498A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 大日本印刷株式会社 | 金属構造体形成用原版の製造方法、金属構造体の製造方法、金属構造体形成用原版、金属構造体、及び樹脂成形品 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP10257190A patent/JPH042790A/ja active Pending
Cited By (16)
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|---|---|---|---|---|
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