JPH0562964A - Silicon substrate processing method - Google Patents

Silicon substrate processing method

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JPH0562964A
JPH0562964A JP23008391A JP23008391A JPH0562964A JP H0562964 A JPH0562964 A JP H0562964A JP 23008391 A JP23008391 A JP 23008391A JP 23008391 A JP23008391 A JP 23008391A JP H0562964 A JPH0562964 A JP H0562964A
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JP
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Patent type
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silicon substrate
etching
sio
present invention
thickness
Prior art date
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Pending
Application number
JP23008391A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Kamisuke
Nobuo Shimizu
信雄 清水
真一 紙透
Original Assignee
Seiko Epson Corp
セイコーエプソン株式会社
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Abstract

PURPOSE:To enable a silicon substrate to be enhanced in processing shape accuracy when it is processed through an anisotropic etching method with alkaline liquid. CONSTITUTION:When a groove, a through-hole 318, a diaphragm 317, and the like are provided to a silicon substrate 31 through anisotropic etching with alkaline liquid in a process, an SiO2 film partially varying in thickness is used as an etching mask, the thinner part of the SiO2 film is made to disappear successively while the silicon substrate 31 is etched, and the base silicon is successively etched using the SiO2 film whose thin parts disappeared as a mask, whereby the silicon substrate 31 is formed into a structure of different thicknesses.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ液を用いたエッチングによるシリコン基板の加工方法に関し、特にシリコン基板上に溝、貫通穴、ダイアフラム等を形成し、 The present invention relates to a relates to a processing method of a silicon substrate by etching using an alkaline solution, to form a groove, the through-holes, diaphragms or the like in particular a silicon substrate,
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ッチング方法に関する。 Method for etching making the fluid control device and a pressure sensor such as a micro pump or an ink jet printer head.

【0002】 [0002]

【従来の技術】アルカリ液によるシリコン基板のエッチングでは、結晶面方位によりエッチング速度が異なる、 In the etching of the silicon substrate according to the prior art alkaline solution, the etching speed varies depending on the crystal plane orientation,
いわゆる異方性エッチングが可能となり、たとえば(1 So-called anisotropic etching is possible, for example, (1
00)シリコン基板では(100)面に対し(111) 00) In the silicon substrate to (100) plane (111)
面のエッチング速度が著しく低いため、エッチングにより(100)及び(111)の平滑な面が得られ、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。 For extremely low etch rate of the surface, smooth surface is obtained for etching (100) and (111), therefore, various devices have been devised by taking advantage of this feature. そして、これらの素子により高い機能を与えるために、より複雑な形状に加工することが求められている。 Then, in order to provide high functionality these devices, it is required to be processed into more complex shapes.
従来の加工例として、インクジェットプリンタヘッドについて図6にその加工工程図を示す。 As conventional processing example shown the machining process diagram in FIG. 6 for an inkjet printer head. シリコン基板61 Silicon substrate 61
に熱酸化膜62を形成し(図6(a))、前記熱酸化膜62をフォトリソグラフィ及びフッ酸エッチングによりインク流路65に相当する形状にパターン加工し(図6 Forming a thermal oxide film 62 (FIG. 6 (a)), and patterning the thermal oxide film 62 by photolithography and hydrofluoric acid etching to the shape corresponding to the ink flow path 65 (FIG. 6
(b))、アルカリ液によりシリコン基板61を所定深さにエッチングしてインク流路65を形成し(図6 (B)), the silicon substrate 61 is etched to a predetermined depth to form an ink flow path 65 by lye (Fig. 6
(c))、熱酸化により全面に熱酸化膜63を形成し(図6(d))、前記熱酸化膜63を同様にインク吐出口64に相当する形状にパターン加工し(図6 (C)), the entire surface to form a thermal oxide film 63 by thermal oxidation (FIG. 6 (d)), is patterned with the thermal oxide layer 63 in a shape corresponding to the ink discharge port 64 in the same manner (FIG. 6
(e))、アルカリ液により吐出口64が貫通して形成されるまでエッチングを行う(図6(f))ものである。 (E)), and performs etching (FIG. 6 (f)) to the discharge port 64 by the alkaline liquid is formed through.

【0003】 [0003]

【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。 In the [0006] However the prior art described above has a problem as described below. 図6の工程(e)において、シリコン基板61には既にインク流路65が形成されており、その深さは100から200ミクロン程度であるが、このように深い段差を有するシリコン基板に、フォトレジストを均一に塗布するのは非常に困難であり、特に凸部66ではフォトレジスト膜の厚みが極端に薄くなるために、下地の熱酸化膜がフッ酸エッチング時に若干エッチングされ、続くシリコンエッチング時にインク流路65の上部がエッチングされ、所望形状が得られないという問題があった。 In step (e) of FIG. 6, has already been formed the ink flow path 65 in the silicon substrate 61, the depth is of the order of 100 to 200 microns, a silicon substrate having such deep step, Photo resist is uniformly very difficult to apply, particularly to the thickness of the convex portion 66 in the photoresist film is extremely thin, the thermal oxide film of the base is slightly etched during the hydrofluoric acid etching, during the subsequent silicon etch is upper etching of the ink flow path 65, there is a problem that a desired shape can not be obtained. 又、凹部67では逆にフォトレジスト膜の厚みが極端に厚くなると共に、パターン露光が100から200ミクロン程度もの距離を隔てて行われるため、パターン精度は非常に悪く、結果として得られる吐出口64の形状精度も非常に悪かった。 Further, the thickness of the photoresist film Conversely the recess 67 becomes extremely thick, since the pattern exposure is performed at a distance of as much as about 100 to 200 microns, the pattern accuracy is very poor, resulting discharge port 64 shape accuracy of was also very bad. このような問題はここに述べた例だけでなく、シリコンをアルカリ異方性エッチングにより数10 Such a problem not only the example described herein, the number by alkaline anisotropic etching of the silicon 10
0ミクロンの深さにエッチングして、圧力センサ等の素子を作製する場合には全て生じる問題である。 Etched to a depth of 0 micron, it is all occurs a problem in the case of manufacturing a device such as a pressure sensor. そこで、 there,
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エッチング液を用いた異方性エッチングによりシリコン基板を加工する際の形状精度を向上させるところにある。 The present invention is intended to solve such problems, and an object there is to improve the shape accuracy at the time of processing a silicon substrate by anisotropic etching using an alkaline etching solution.

【0004】 [0004]

【課題を解決するための手段】本発明のシリコン基板の加工方法は、アルカリエッチング液を用いた異方性エッチングにより、シリコン基板に溝、貫通穴、ダイアフラム等を形成するシリコン基板の加工工程において、エッチングマスクとして厚みが異なる部分を有するSiO 2 Method for processing a silicon substrate of the present invention SUMMARY OF] is by anisotropic etching using an alkaline etching solution, a groove in the silicon substrate, the through-hole, in the process step of the silicon substrate to form a diaphragm or the like , SiO 2 having a different partial thickness as an etch mask
膜を用い、シリコン基板のエッチングの最中に、該Si Using a membrane, during the etching of the silicon substrate, the Si
2膜の厚みがより薄い部分を順次エッチングにより消失させ、消失したSiO 2膜の下地のシリコンを続いてエッチングすることにより、シリコン基板に複数の深さを有する構造を形成することを特徴とする。 O 2 film thickness of the thinner portion is sequentially eliminated by etching, by etching subsequently the underlying silicon of lost SiO 2 film, and characterized by forming a structure having a plurality of depths in the silicon substrate to. 又、前記厚みが異なる部分を有するSiO 2膜の形成方法としては、シリコン基板の熱酸化及び該熱酸化膜のパターン加工を複数回繰り返し行うか、又は、シリコン基板上にS Further, as a method of forming the SiO 2 film having a portion where the thickness is different, or a patterned thermal oxidation and thermal oxide film of a silicon substrate is repeated a plurality of times, or, on a silicon substrate S
iO 2膜を形成し、該SiO 2膜に1回、又は複数回のハーフエッチングを含むパターン加工を施すか、又は、 iO 2 film is formed, the SiO 2 film once, or subjected to patterning including a plurality of half-etching, or,
SiO 2膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、該ポジ型フォトレジストに複数回の、それぞれ異なるパターン形成を行い、各々の該パターン形成毎に、該SiO 2膜にハーフエッチングを含む選択エッチングを行うことを特徴とする。 The positive photoresist was coated on the SiO 2 film, a plurality of times in the positive photoresist, subjected to different patterns respectively formed on each respective said patterning, selective etching including half etching in the SiO 2 film and performing.

【0005】 [0005]

【実施例】(実施例1)以下に本発明の第一の実施例に基づき詳細に説明する。 EXAMPLES (Example 1) Hereinafter, based on the first embodiment of the present invention will be described in detail. 図1に本発明のシリコン基板の加工工程図を示す。 It shows a processing step diagram of a silicon substrate of the present invention in FIG. 本実施例は、インクジェットプリンタヘッドの加工例であるが、シリコン基板11上にインク流路15及びインク吐出口14を形成するものである。 This embodiment is a processing example of the ink jet printer head, and forms an ink flow path 15 and the ink discharge ports 14 on the silicon substrate 11. 結晶面方位が(100)である厚み200ミクロンのシリコン基板11を、水蒸気を含む酸素雰囲気下で5 Crystal plane orientation of the silicon substrate 11 having a thickness of 200 microns (100), 5 under an oxygen atmosphere containing water vapor
0分間、摂氏1000度に加熱し、0.4ミクロンの熱酸化膜12を形成した(図1(a))。 0 minutes, and heated to 1000 degrees Celsius, to form a thermal oxide film 12 of 0.4 microns (Figure 1 (a)). 熱酸化膜12をインク流路15に相当する形状にフォトリソグラフィ及びフッ酸エッチングによりパターン加工する(図1 The thermal oxide film 12 is patterned by photolithography and hydrofluoric acid etching to the shape corresponding to the ink flow path 15 (Fig. 1
(b))。 (B)). 続いて、シリコン基板11を再び水蒸気を含む酸素雰囲気下で加熱し熱酸化を行うが、処理条件は摂氏900度、50分間とし、インク流路15に相当する部分には0.2ミクロンの熱酸化膜13が形成される。 Subsequently, while performing the heat is thermally oxidized in an oxygen atmosphere containing again steam silicon substrate 11, the processing conditions are 900 ° C, and 50 minutes, 0.2 micron heat in a portion corresponding to the ink flow path 15 oxide film 13 is formed.
この際、処理前には厚みが0.4ミクロンであった部分も、同時に厚みが増し、0.5ミクロンとなる(図1 At this time, part thickness before treatment was 0.4 microns, the thickness increases at the same time, the 0.5 microns (Figure 1
(c))。 (C)). 次に、熱酸化膜13をインク吐出口14に相当する形状にフォトリソグラフィ及びフッ酸エッチングによりパターン加工する(図1(d))。 Next, the thermal oxide film 13 is patterned by photolithography and hydrofluoric acid etching to the shape corresponding to the ink discharge port 14 (FIG. 1 (d)). 次に、アルカリ液によるシリコンのエッチングを行う。 Next, the etching of silicon by an alkali solution. 本実施例では、アルカリ液として、KOH水溶液(KOH濃度25 In this embodiment, as the alkaline solution, KOH aqueous solution (KOH concentration of 25
重量%、摂氏80度)を用いた。 Wt%, with 80 degrees Celsius). 前述の条件では、シリコンのエッチングレートは1.0ミクロン/分であり、 In the above conditions, the etching rate of silicon is 1.0 micron / min,
又、熱酸化膜のエッチングレートは0.002ミクロン/分である。 Further, the etching rate of the thermal oxide film is 0.002 microns / min. 前記KOH水溶液によるシリコン基板11 Silicon substrate 11 by the KOH solution
のエッチングを200分行った。 Was carried out of the etching 200 minutes. 200分のエッチングにより、厚み200ミクロンのシリコン基板11に吐出口14が貫通するが、エッチング開始後100分たったところでインク流路15に相当する部分の厚み0.2ミクロンの熱酸化膜13がエッチングにより消失し、その下のシリコン基板が露出する(図1(e))が、この部分はその後に続く100分のエッチングで100ミクロンだけエッチングされる(図1(f))。 By 200 minutes of etching, but the discharge port 14 in the silicon substrate 11 having a thickness of 200 microns penetrates, partial thickness 0.2 micron of thermal oxide film 13 corresponding to the ink flow path 15 at which just 100 minutes after start of etching is the etching It disappeared, the silicon substrate thereunder is exposed (FIG. 1 (e)) is, this portion is then only 100 microns in 100 minutes of etching subsequent to the etching (FIG. 1 (f)). 即ち、図1 That is, FIG. 1
(e)及び図1(f)の工程において、インクジェットプリンタヘッドの吐出口14とインク流路15が一括して形成される。 (E) and in the step of FIG. 1 (f), the discharge port 14 and the ink flow path 15 of the ink jet printer head is formed simultaneously. この工程は、従来のような深い段差上でのフォトリソグラフィを含まないため、エッチングマスクである熱酸化膜のパターン加工精度は非常に良く、従って、シリコン基板のエッチング形状も所望通りとなる。 This process contains no photolithography on conventional such deep step, pattern processing accuracy of the thermal oxide film as an etching mask very well, therefore, the etching shape of the silicon substrate also becomes as desired.

【0006】(実施例2)以下に本発明の第二の実施例について説明する。 [0006] (Example 2) Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described. 図2は、本発明のシリコン基板の加工工程図である。 Figure 2 is a processing step diagram of a silicon substrate of the present invention. 本実施例も又、インクジェットプリンタヘッドの加工例である。 This embodiment is also a working example of the ink jet printer head. 結晶面方位が(100)である厚み200ミクロンのシリコン基板21を、水蒸気を含む酸素雰囲気下で70分間、摂氏1000度に加熱し、0.5ミクロンの熱酸化膜22を形成した(図2 Crystal plane orientation is the thickness 200 microns of the silicon substrate 21 is (100), 70 minutes in an oxygen atmosphere containing water vapor, heated to 1000 degrees Celsius, to form a 0.5 micron thermal oxide film 22 (FIG. 2
(a))。 (A)). 次に、熱酸化膜22上にフォトリソグラフィによりインク流路25に相当する形状のフォトレジストパターンを形成し、フッ酸系エッチング液を用いて、熱酸化膜22をハーフエッチングにより0.3ミクロンだけエッチングする(図2(b))。 Then, on the thermal oxide film 22 using the photoresist pattern having a shape corresponding to the ink flow path 25 is formed by photolithography, using a hydrofluoric acid-based etchant, the thermal oxide film 22 by 0.3 microns by half-etching etching (Figure 2 (b)). 次に、熱酸化膜23 Next, the thermal oxide film 23
上にフォトリソグラフィにより吐出口24に相当する形状のフォトレジストパターンを形成し、フッ酸系エッチング液を用いて、熱酸化膜23をエッチングする(図2 Forming a photoresist pattern having a shape corresponding to the discharge port 24 by photolithography above by using hydrofluoric acid-based etching solution to etch the thermal oxide film 23 (FIG. 2
(c))。 (C)). 続くアルカリによるシリコンのエッチング工程は第一の実施例と同様に行い、吐出口24とインク流路25を形成する。 Etching process of silicon by subsequent alkali performed as in the first embodiment, to form a discharge port 24 and the ink flow path 25. 本実施例においても、第一の実施例の場合と同様に、従来のような深い段差上でのフォトリソグラフィを行わないため、シリコン基板のエッチング形状は欠陥がなく所望のものが得られる。 In this embodiment, as in the case of the first embodiment, since not performed photolithography on a deep level difference such as a conventional etching shape of the silicon substrate is desired one can be obtained without defects.

【0007】(実施例3)以下に本発明の第三の実施例に基づき詳細に説明する。 [0007] Based on the third embodiment of the present invention (Example 3) will be described in detail. 図3に本発明のシリコン基板の加工工程図を示す。 It shows a processing step diagram of a silicon substrate of the present invention in FIG. 本実施例はマイクロポンプの加工例であり、図4に本実施例において作製されたマイクロポンプの上面図及び断面図を示す。 This embodiment is processing of the micro pump, a top view and a cross-sectional view of a micro pump fabricated in this embodiment in FIG. 図4において、マイクロポンプの構造は本発明のシリコン基板の加工方法により加工されたシリコン基板41を2枚のガラス板42 4, the structure of the micropump of the silicon substrate 41 which has been processed by the processing method of a silicon substrate of the present invention two glass plates 42
及び43でサンドイッチした構造になっており、吸入側パイプ411より流体を吸入し、吐出側パイプ412へ流体を吐出するものである。 And 43 has become the structure sandwiched sucks the fluid from the suction side pipe 411 is for discharging the fluid to the discharge side pipe 412. その動作原理は、シリコン基板41の中央部に形成されたダイアフラム45に貼り付けられた圧電素子44に電圧を印加し、たわませることにより圧力室410内の圧力を変化せしめ、該圧力室410と空間的に連続している吸入側弁膜46及び吐出側弁膜48を変位させることにより、吸入弁47及び吐出弁49を開閉し、吸入側パイプ411から吐出側パイプ412に流体を圧送するものである。 Its operation principle is the voltage applied to the piezoelectric element 44 affixed to the diaphragm 45 formed in a central portion of the silicon substrate 41, caused to change the pressure in the pressure chamber 410 by deflecting, pressure chamber 410 intended and by displacing the suction side valve membrane 46 and the discharge side valve membrane 48 are spatially continuous, that open and close the intake valves 47 and discharge valve 49, pumping fluid to the discharge side pipe 412 from the suction side pipe 411 is there. 図4(b)において、圧力室410と吸入側弁膜46の上側の空間及び吐出側弁膜48の下側の空間とは連続している。 In FIG. 4 (b), are continuous from the upper space and the lower space of the discharge side valve membrane 48 of the pressure chamber 410 and the suction side valve membrane 46. 次に、 next,
図3に示したシリコン基板の加工工程図について説明する。 It will be described processing step diagram of the silicon substrate shown in FIG. (100)シリコンウェハの両面をポリッシュし、 (100) polished on both sides of the silicon wafer,
厚さ280ミクロンのシリコン基板31を形成した後に、該シリコン基板31に水蒸気を含む酸素雰囲気下で摂氏1100度、4時間の加熱処理を行い、シリコン基板31の両面に厚さ1ミクロンのSiO 2膜34及び3 After forming the silicon substrate 31 having a thickness of 280 microns, 1100C in an oxygen atmosphere containing water vapor in the silicon substrate 31, heat treatment is performed for 4 hours, SiO 2 having a thickness of 1 micron on both surfaces of the silicon substrate 31 film 34 and 3
5を形成する(図3(a))。 5 to form a (Figure 3 (a)). 次に、シリコン基板31 Next, the silicon substrate 31
の一方の面32上に形成されたSiO 2膜34上には、 On the SiO 2 film 34 formed on one surface 32 of the
吸入側弁膜313、ダイアフラム317、吐出側弁膜3 Suction side valve membrane 313, a diaphragm 317, the discharge side valve membrane 3
15等に相当するパターンからなるレジストパターン3 Resist pattern 3 consisting of a pattern which corresponds to 15, etc.
6を形成し、シリコン基板31の他方の面33上に形成されたSiO 2膜35上には、吸入側弁膜313、吸入弁314、ダイアフラム317、吐出側弁膜315、吐出弁316等に相当するパターンからなるレジストパターン37を形成し、緩衝フッ酸液によりSiO 2膜34 6 is formed, on the SiO 2 film 35 formed on the other surface 33 of the silicon substrate 31, the suction-side valve membrane 313, suction valve 314, diaphragm 317, the discharge side valve membrane 315, which corresponds to the discharge valve 316 and the like forming a resist pattern 37 composed of pattern, SiO 2 film 34 by a buffered hydrofluoric acid solution
及び35のハーフエッチングを行う。 And perform 35 half-etching. エッチング量は0.92ミクロンとし、0.08ミクロンのSiO 2膜38及び39を残すようにエッチングした。 Etching was 0.92 microns, and etched to leave the SiO 2 film 38 and 39 of 0.08 microns. (図3 (Fig. 3
(c))。 (C)). 次に、他方の面33上のSiO 2膜39上に、吸入弁314中に形成する貫通穴318及び圧力室319と吸入側弁膜313の上側の空間とをつなぐ貫通穴(図示していない)に相当するパターンからなるレジストパターン310を形成し、一方の面32の側には全面にレジストを塗布し(図3(d))、同様に緩衝フッ酸液によりSiO 2膜39のエッチングを行う(図3 Next, on the SiO 2 film 39 on the other face 33, a through hole connecting the through hole 318 and the pressure chamber 319 is formed in the suction valve 314 and the upper space of the suction-side valve membrane 313 (not shown) the resist pattern 310 made of a pattern corresponding to formed, to etch the SiO 2 film 39 by one on the side surface 32 of the resist is coated on the entire surface (FIG. 3 (d)), similarly buffered hydrofluoric acid solution (Fig. 3
(e))。 (E)).

【0008】次に、アルカリ液によるシリコンのエッチングを行う。 [0008] Next, the etching of silicon by an alkali solution. 第一及び第二の実施例と同様、濃度25重量%、温度摂氏80度のKOH水溶液を用いてエッチングを行った。 As with the first and second embodiment, concentration of 25% by weight, using a KOH aqueous solution of 80 ° Temperature Celsius it was etched. エッチング開始から40分後、深さ40ミクロンの、貫通穴318となるべき凹部312が形成された時点で、SiO 2膜38及び39のうち、アルカリエッチングを行う前は、厚み0.08ミクロンであった部分はエッチングにより消失し、該SiO 2膜38及び39の下地のシリコンが露出し(図3(f))、該下地のシリコンは連続してエッチングされるが、総計160 After 40 minutes from the start of etching, the depth 40 microns, when the recess 312 is formed to be a through-hole 318, of the SiO 2 film 38 and 39, before performing alkali etching, a thickness 0.08 microns there part disappeared by etching the underlying silicon of the SiO 2 film 38 and 39 are exposed (FIG. 3 (f)), the silicon of the lower fabric are etched in succession, total 160
分のエッチングを行うと凹部312は貫通穴318となり、又、吸入側弁膜313、吸入弁314、ダイアフラム317、吐出側弁膜315、吐出弁316等が形成される(図3(g))。 Doing minute etch recess 312 becomes the through hole 318, also the suction side valve membrane 313, suction valve 314, diaphragm 317, the discharge side valve membrane 315, such as a discharge valve 316 is formed (FIG. 3 (g)).

【0009】本実施例においても、第一及び第二の実施例の場合と同様に従来のような深い段差上でのフォトリソグラフィを行わないため、吸入弁や吐出弁等をエッチングにより形成する際の耐エッチング材のマスクパターンが正確に形成できるので、マイクロポンプの性能上、 [0009] Also in this embodiment, since not performed photolithography on a deep level difference such as in the case as in the conventional first and second embodiments, when forming such a suction valve and the discharge valve by etching because of possible mask pattern formed accurately etch resistant material, the micro pump performance,
特に形状精度が要求される吸入弁や吐出弁等の形状が正確に形成され、性能のよいマイクロポンプが得られる。 Particularly shape accuracy is accurately formed shapes such as intake valves and discharge valves are required, good micropump of performance.

【0010】(実施例4)以下に本発明の第四の実施例に基づき詳細に説明する。 [0010] Based on the fourth embodiment of the present invention (Example 4) will be described in detail. 本実施例は本発明の第三の実施例と同様、マイクロポンプの加工例であるが、特に、 This embodiment, like the third embodiment of the present invention, is a processing example of the micropump, in particular,
エッチングマスクとなる厚みが異なるSiO 2膜の形成方法に特徴を有する。 Characterized in the method of forming the thickness of the etching mask different SiO 2 film. 図5に本発明のシリコン基板の加工工程図を示す。 It shows a processing step diagram of a silicon substrate of the present invention in FIG. 第三の実施例と同様、両面をポリッシュした厚み280ミクロンのシリコン基板51上に、厚さ1ミクロンのSiO 2膜54及び55を形成し、該S Similar to the third embodiment, both surfaces on the silicon substrate 51 of the polishing the thickness 280 microns, to form a SiO 2 film 54 and 55 having a thickness of 1 micron, the S
iO 2膜54及び55上にポジ型フォトレジスト56及び57を塗布する(図5(a))。 iO 2 film 54 and applying a positive photoresist 56 and 57 on 55 (Figure 5 (a)). レジスト膜の塗布条件の詳細は次のとおりである。 Details of the coating conditions of the resist film is as follows. まずSiO 2膜54上に、粘度50cpのレジスト液を滴下、2500rpm First on the SiO 2 film 54, dropping the resist solution viscosity 50 cp, 2500 rpm
にてスピンコートし、摂氏100度にてプレベークを1 It was spin-coated in, the pre-baking at 100 degrees Celsius 1
0分間行い、レジスト膜56を形成する。 Performed for 10 minutes to form a resist film 56. 次にSiO 2 Then SiO 2
膜55上に同様にレジストをスピンコートし、摂氏10 Similarly resist was spin-coated on film 55, centigrade 10
0度にてプレベークを30分間行い、レジスト膜57を形成するが、この際レジスト膜56は総計で40分間のプレベークを施されたことになる。 Performed prebaked for 30 minutes at 0 °, will form a resist film 57, this time the resist film 56 has been subjected to prebaking In total 40 minutes.

【0011】次に、レジスト膜57に貫通穴520及び圧力室521と吸入側弁膜515の上側の空間とをつなぐ貫通穴(図示していない)に相当するパターン露光及び現像を行い、レジストパターン58を形成する(図5 [0011] Next, a pattern is exposed and developed corresponding to the through-hole connecting to the resist film 57 and the through hole 520 and the pressure chamber 521 and the upper space of the suction-side valve membrane 515 (not shown), a resist pattern 58 to form (Fig. 5
(b))が、ポストベークは行わない。 (B)) is, post-baking is not performed. その理由は、レジスト膜56及び57には、後に別のパターン形成(露光、現像)を行うからである。 The reason is that the resist film 56 and 57, another pattern formation (exposure and development) after because perform. 次いで、フッ酸系エッチング液により、SiO 2膜55の選択エッチングを行う。 Then, the hydrofluoric acid-based etching solution, performing selective etching of the SiO 2 film 55. 後に行う2回目のフッ酸エッチングにおいて0.9 0.9 in a second hydrofluoric acid etching performed later
2ミクロンのエッチングをするので、ここでのエッチング量は0.08ミクロン以上であればよく、本実施例では、0.1ミクロンとし、0.9ミクロンのSiO 2膜59を残した(図5(c))。 Since the etching of 2 microns, wherein the etching amount of the long 0.08 microns or more, in the present embodiment, a 0.1 micron, leaving the SiO 2 film 59 of 0.9 microns (Fig. 5 (c)). フッ酸エッチングのエッチングマスクとして用いたレジスト膜56及び57は高温による焼成(ポストベーク)を受けていないため、残膜部は、感光性を維持しているので、剥離せず、次工程でさらにパターン露光及び現像によるパターン加工を行う。 Since the resist film 56 and 57 used as the etching mask of the hydrofluoric acid etching are not subjected to firing at a high temperature (post-baking), the remaining film portion, since maintaining a photosensitive, without peeling off, further in the next step performing pattern processing by the pattern exposure and development. レジスト膜56には吸入側弁膜515、ダイアフラム519、吐出側弁膜517に相当するパターン露光を行い、レジスト膜57には吸入側弁膜515、吸入弁5 Suction side valve membrane 515 in the resist film 56, the diaphragm 519 performs pattern exposure corresponding to the discharge side valve membrane 517, the suction side valve membrane 515 in the resist film 57, the intake valve 5
16、ダイアフラム519、吐出側弁膜517、吐出弁518等に相当するパターン露光を行い、次いで、レジスト膜56及び57の現像を同時に行い、レジストパターン510及び511を形成する(図5(d))。 16, diaphragm 519, the discharge side valve membrane 517 performs pattern exposure corresponding to the discharge valve 518 and the like, then subjected to development of the resist film 56 and 57 at the same time, to form a resist pattern 510 and 511 (FIG. 5 (d)) .

【0012】次にフッ酸系エッチング液による、2回目のSiO 2膜の選択エッチングを行うが、エッチング量としては、前述のとおり、0.92ミクロンとした。 [0012] Then with hydrofluoric acid-based etching solution, it is performed selective etching of the second SiO 2 film, the etching amount, as described above, was 0.92 microns. このときSiO 2膜55の貫通穴520及び圧力室521 Through holes 520 and the pressure chamber 521 at this time the SiO 2 film 55
と吸入側弁膜515の上側の空間とをつなぐ貫通穴(図示していない)に相当する部分は、完全にエッチングされ、又、それ以外のエッチング部分は、SiO 2膜の残り厚さは0.08ミクロンとなる(図5(e))。 A portion corresponding to the through hole connecting the upper space (not shown) on the suction side valve membrane 515 is completely etched, and the etched portions other than it, the remaining thickness of the SiO 2 film 0. a 08 microns (FIG. 5 (e)). 図5 Figure 5
(e)の段階で、SiO 2膜512及び513は、それぞれ本発明の第三の実施例における、図3(e)のSi In stage (e), SiO 2 film 512 and 513, in the third embodiment of the present invention, respectively, Si shown in FIG. 3 (e)
2膜38及び39の形状と同一となる。 O 2 film 38 and 39 becomes the shape and the same. 続いて、アルカリ液によるシリコンのエッチングを行うが、これ以降の工程は、第三の実施例の場合と全く同様であるので、 Subsequently, the etched silicon with an alkali solution, the the subsequent steps are the same as that in the third embodiment,
説明は省略する。 Description thereof is omitted. 本発明の特徴は、シリコン基板の表裏面においてレジスト膜の塗布を各1回ずつしかせずに、 Feature of the present invention, the coating of the resist film in the front and back surfaces of the silicon substrate without only one time each,
SiO 2膜の複数回のパターン加工を行うことにある。 In performing a plurality of patterning the SiO 2 film.
本実施例では、加工すべき対象であるマイクロポンプの構造により、該レジスト膜のパターン加工は、一方の面(図5の52)で1回、他方の面(図5の53)で2回行っているが、前述したようにポストベークを施していないポジ型レジスト膜は、感光性を維持するので、本実施例でのパターン加工回数に限られず、複数回の加工が可能であり、本実施例のマイクロポンプ以外の複雑な形状を有する素子を加工、作製する際にも本発明が応用できる。 In this embodiment, the structure of the micropump is an object to be processed, patterned in the resist film, once with one surface (52 in FIG. 5), two on the other side (53 in Fig. 5) is performed, a positive resist film not subjected to post-baking as described above, because they retain their photosensitivity is not limited to pattern processing times in this embodiment, but may be multiple processing, the an element having a complicated shape other than a micro-pump embodiments processing may applications may present invention in making.

【0013】 [0013]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アルカリ異方性エッチングにより、シリコン基板に溝、貫通穴、ダイアフラム等を形成する工程において、エッチングマスクとして厚みが異なる部分を有するSiO 2膜を用いることによって、形状精度の高い各種の素子を形成することができるという効果を有する。 According to the present invention as described above, according to the present invention, the alkaline anisotropic etching, SiO 2 having a groove in the silicon substrate, the through-hole, in the step of forming the diaphragm or the like, a thickness different portions as an etching mask by using a membrane has the effect that it is possible to form a high shape accuracy a variety of elements.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】(a)〜(f)は、本発明におけるシリコン基板の加工工程図。 [1] (a) ~ (f) is a process step view of the silicon substrate in the present invention.

【図2】(a)〜(d)は、本発明におけるシリコン基板の加工工程図。 Figure 2 (a) ~ (d) are process step diagrams of a silicon substrate in the present invention.

【図3】(a)〜(g)は、本発明におけるシリコン基板の加工工程図。 [3] (a) ~ (g), the processing step view of the silicon substrate in the present invention.

【図4】(a)は、本発明におけるマイクロポンプの上面図。 4 (a) is a top view of a micro pump in the present invention. (b)は、本発明におけるマイクロポンプの断面図。 (B) is a sectional view of the micropump according to the present invention.

【図5】(a)〜(g)は、本発明におけるシリコン基板の加工工程図。 [5] (a) ~ (g), the processing step view of the silicon substrate in the present invention.

【図6】(a)〜(f)は、従来のシリコン基板の加工工程図。 6 (a) ~ (f) is a processing step diagram of a conventional silicon substrate.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11,21,31,41,51,61 シリコン基板 12,13,22,23,34,35 熱酸化膜 38,39,54,55,59 熱酸化膜 512,513,62,63 熱酸化膜 14,24,64 インク吐出口 15,25,65 インク流路 32,52 シリコン基板の一方の面 33,53 シリコン基板の他方の面 56,57 レジスト膜 36,37,310,58,510 レジストパターン 511 レジストパターン 312,514 凹部 313,46,515 吸入側弁膜 314,47,516 吸入弁 315,48,517 吐出側弁膜 316,49,518 吐出弁 317,45,519 ダイアフラム 318,413,414,520 貫通穴 319,410,521 圧力室 411 吸入側パイプ 412 吐出側パイプ 42,43 11,21,31,41,51,61 silicon substrate 12,13,22,23,34,35 thermal oxide film 38,39,54,55,59 thermal oxide film 512,513,62,63 thermal oxide film 14 , the other surface 56, 57 on one surface 33 and 53 a silicon substrate 32, 52 a silicon substrate 24, 64 ink discharge ports 15,25,65 ink flow path resist film 36,37,310,58,510 resist pattern 511 resist pattern 312,514 recess 313,46,515 suction side leaflets 314,47,516 intake valve 315,48,517 discharge side valve membrane 316,49,518 discharge valve 317,45,519 diaphragm 318,413,414,520 through holes 319,410,521 pressure chamber 411 suction side pipe 412 discharge side pipe 42 and 43 ガラス板 44 圧電素子 66 凸部 67 凹部 Glass plate 44 piezoelectric element 66 protrusion 67 recess

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 アルカリエッチング液を用いた異方性エッチングにより、シリコン基板に溝、貫通穴、ダイアフラム等を形成するシリコン基板の加工工程において、エッチングマスクとして厚みが異なる部分を有するSiO The method according to claim 1 anisotropic etching using an alkaline etching solution, SiO having a groove in the silicon substrate, the through-hole, in the process step of the silicon substrate to form a diaphragm or the like, a thickness different portions as an etching mask
    2膜を用い、シリコン基板のエッチングの最中に、該S Using two films, during the etching of the silicon substrate, the S
    iO 2膜の厚みがより薄い部分を順次エッチングにより消失させ、消失したSiO 2膜の下地のシリコンを続いてエッチングすることにより、シリコン基板に複数の深さを有する構造を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。 iO 2 film was thick is eliminated by sequentially etching the thinner portion of, by etching subsequently the underlying silicon of lost SiO 2 film, and characterized by forming a structure having a plurality of depths in the silicon substrate method for processing a silicon substrate.
  2. 【請求項2】 シリコン基板の熱酸化及び該熱酸化膜のパターン加工を複数回繰り返し行い、前記厚みが異なる部分を有するSiO 2膜を形成することを特徴とする請求項1記載のシリコン基板の加工方法。 2. A repeated a plurality of times patterning the thermal oxidation and thermal oxide film of a silicon substrate, a silicon substrate of claim 1, wherein the thickness and forming a SiO 2 film having a different portion processing method.
  3. 【請求項3】 シリコン基板上にSiO 2膜を形成し、 The SiO 2 film is formed wherein a silicon substrate,
    該SiO 2膜に1回、又は、複数回のハーフエッチングを含むパターン加工を施して、前記厚みが異なる部分を有するSiO 2膜を形成することを特徴とする、請求項1記載のシリコン基板の加工方法。 Once the SiO 2 film, or is subjected to a patterning including a plurality of half-etching, wherein the thickness to form a SiO 2 film having a different portion of the silicon substrate of claim 1, wherein processing method.
  4. 【請求項4】 SiO 2膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、該ポジ型フォトレジストに複数回の、それぞれ異なるパターン形成を行い、各々の該パターン形成毎に、該SiO 2膜にハーフエッチングを含む選択エッチングを行なうことを特徴とする請求項3記載のシリコン基板の加工方法。 4. applying a positive photoresist on the SiO 2 film, a plurality of times in the positive photoresist, subjected to different patterns respectively formed on each respective said patterned half etching in the SiO 2 film method for processing a silicon substrate of claim 3, wherein the performing selective etching including.
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