JP5884275B2

JP5884275B2 - 貫通穴形成方法

Info

Publication number: JP5884275B2
Application number: JP2011044778A
Authority: JP
Inventors: 美穂白木; 竹内　淳一; 淳一竹内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: US8623769B2; CN102653389A; US20120223615A1; JP2012179683A; CN102653389B

Description

本発明は、基板に貫通穴を形成する方法に関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスは、微小構造体と、電子回路とを組み合わせ微細化した新しい機能のデバイスを意味する。従来、ＭＥＭＳデバイスは、主に半導体デバイス製造技術で培われた微細加工技術を応用し、シリコン基板等に数μｍから数百μｍの構造物を形成することでセンサーなどの受動デバイスと、アクチュエーターなどの能動デバイスを形成している。これらＭＥＭＳデバイスの構造体を形成する貫通穴をシリコン基板等が割れることのないようにエッチング等によって形成していた。

特許文献１では、小径孔先端が基材により閉じられ大径孔基端が基材表面に開口して２段形状で連通したノズル孔（貫通穴）をエッチング加工によってシリコン基材に形成する工程と、シリコン基材の大径孔側の面に支持基板を貼り合せる工程と、シリコン基材の小径孔側の面を薄板化して小径孔の先端部を開口させる工程とを備える貫通穴形成方法が開示されている。

また特許文献２では、シリコン基板の一方の面側からドライエッチングを行い第１ノズル部（貫通穴）となる凹部を形成し、凹部の内壁を含むシリコン基板の一方の面全体に耐エッチング性を有する保護膜を形成し、一方の面に支持基板を貼り合わせる。その状態でシリコン基板を他方の面側から所望の厚さまで薄板化し、他方の面側から第１ノズル部となる凹部の底面が開口するまでドライエッチングを施して第１ノズル部に連通する第２ノズル部（貫通穴）を形成する。第１ノズル部となる凹部の底面に相当する部分に残る第１保護膜を除去し、シリコン基板から支持基板を剥離する貫通穴形成方法が開示されている。

特開２００７−１６８３４４号公報特開２０１０−２４０８５２号公報

しかしながら、特許文献１では貫通穴の形成を基板の片側面からおこなうため、エッチングされる穴の終端部の形状がエッチング始点部に比べて細くなるなどの課題があった。また特許文献２では、同時に複数の開口面積の異なる貫通穴となる凹部を形成する場合、形成される凹部の深さが開口面積によって異なり凹部の深さを制御することができないという課題があった。また、開口面積の大きい貫通穴を形成する場合、凹部に形成した保護膜が凹部に対向する貫通穴となる第２ノズルを形成するときに破損し、エッチングで生じる熱を冷却するガスが漏洩するという課題もあった。

従って、ＭＥＭＳデバイス等を形成する基板に、貫通穴となる穴の形状がエッチングの始点から終端まで均一で、エッチングで用いるガスが漏洩することなく、開口面積の異なる貫通穴となる凹部の深さを制御することができる貫通穴形成方法が求められていた。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）本適用例に係る貫通穴形成方法は、第１基板面と、当該第１基板面に相対する第２基板面とを有する基板に対し、第１基板面に複数の小穴を連接して形成し、小穴をエッチングによって削成することで第１穴を形成する第１穴形成工程と、小穴と小穴との隔壁となる基板と、小穴の底部となる基板とを熱酸化し、基板に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と熱酸化した隔壁および底部と基板に形成した熱酸化膜を除去する除去工程とを備えることを特徴とする。

このような貫通穴形成方法によれば、第１基板面と、第２基板面とを有する基板に対し、第１基板面に複数の小穴を連接してエッチングによって削成することで、所望の開口面積の第１穴を形成することができる。さらに、小穴と小穴との隔壁となる基板と、小穴の底部となる基板とを熱酸化し、基板に熱酸化膜を形成し、形成された熱酸化膜を除去することで第１基板面と、第２基板面とを連通する貫通穴を形成することができる。

（適用例２）上記適用例に係る貫通穴形成方法において、第１穴は多角形状の小穴を連接して形成することが好ましい。

このような貫通穴形成方法によれば、第１穴を構成する小穴の形状を多角形状とし、連接して形成することで、小穴と小穴とを密接して形成することができる。よって、小穴の隔壁となる基板の厚みが均一となり熱酸化膜形成工程で均等に隔壁を熱酸化することができる。また、底部１３の強度を増し底部１３の破損を抑制できる。

（適用例３）上記適用例に係る貫通穴形成方法において、第１穴と相対する第２穴を第２基板面に形成する第２穴形成工程を備えることが好ましい。

このような貫通穴形成方法によれば、第１穴と相対する第２穴を形成する第２穴形成工程を備えることで、第１穴と、第２穴との開口面積が異なる貫通穴を形成することができる。また、第１穴形成工程で形成する小穴のエッチング深さの精度を緩和することができる。

（適用例４）上記適用例に係る貫通穴形成方法において、第１穴は連接して形成する小穴の数が異なる複数の第１穴を形成することが好ましい。

このような貫通穴形成方法によれば、第１穴を構成する小穴の連接数を異ならせて形成することで、異なった開口面積の第１穴を形成することができる。従って、開口面積の異なる複数の第１穴を同時に形成することができる。

（適用例５）上記適用例に係る貫通穴形成方法において、第１穴は連接して形成する小穴の開口面積の異なる複数の第１穴を形成することが好ましい。

このような貫通穴形成方法によれば、第１穴を構成する小穴の開口面積を異ならせることで、小穴の開口面積の違いによってエッチングの削成速度が異なる。よって、第１穴の深さを異ならせて形成することができる。従って、深さの異なる複数の第１穴を同時に形成することができる。

（適用例６）上記適用例に係る貫通穴形成方法において、第１穴の開口面積と、深さとが異なった複数の第１穴を同時に形成することが好ましい。

このような貫通穴形成方法よれば、第１穴を構成する小穴を連接して形成する数と、小穴の開口面積を異ならせることで、第１穴の深さと、開口面積とが異なる複数の第１穴を同時に形成することができる。

第１実施形態に係る基板に貫通穴を形成する工程を示す模式図。貫通穴を形成する基板の上面を示す模式図。第２実施形態に係る基板に貫通穴を形成する工程を示す模式図。第２実施形態に係る基板に貫通穴を形成する工程を示す模式図。第３実施形態に係る基板に開口面積と深さの異なる貫通穴を同時に形成する工程を示す模式図。第３実施形態に係る基板に開口面積と深さの異なる貫通穴を同時に形成する工程を示す模式図。

以下、実施形態を図面に基づいて、基板１０に貫通穴３を形成する方法について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載をしている。

（第１実施形態）
本実施形態の貫通穴形成方法を図１と、図２とを用いて説明する。図１は第１基板面１０ａと、第１基板面１０ａに相対する第２基板面１０ｂとを有する基板１０に、貫通穴３を形成する工程を断面視する模式図である。また図２は、貫通穴３を形成する基板１０を上面視した図である。なお図１は、図２に示すＡ−Ａ´間の断面を示している。

貫通穴形成方法は第１基板面１０ａと、第１基板面１０ａに相対する第２基板面１０ｂとを有する基板１０の第１基板面１０ａに、第１穴１となる複数の小穴１１を形成する。次に第１基板面１０ａに形成された小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する。次に熱酸化された隔壁１２および底部１３と、基板１０に形成した酸化膜２０１とを除去することで、第１基板面１０ａと、第２基板面１０ｂとを貫通する貫通穴３が形成される。なお、本実施形態では基板１０としてシリコン基板を用いている。

次に貫通穴形成方法を実施する工程は、貫通穴３となる第１穴１を構成する小穴１１の形状を第１基板面１０ａに転写する第１フォト工程と、第１基板面１０ａに転写された小穴１１の形状をドライエッチングによって削成する第１穴形成工程を備える。また、第１穴形成工程で形成した小穴１１の隔壁１２と、底部１３とを熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する熱酸化膜形成工程と、熱酸化された小穴１１の隔壁１２および底部１３と、基板１０に形成された酸化膜２０１を除去する除去工程とを備えている。

以下、本実施形態の貫通穴形成方法を詳説する。
図１（ａ）は、第１穴１を形成する小穴１１の形状を第１基板面１０ａに転写する第１フォト工程を示す模式図である。図１（ａ）に示すように第１フォト工程は、第１基板面１０ａに感光材料（以下、「レジスト」と称する。）を塗付し、第１レジスト膜１０１の形成を行なう。次に小穴１１の形状が描かれたマスク版（不図示）と、第１レジスト膜１０１が形成された第１基板面１０ａとを相対させて配置する。次に、マスク版に描かれた小穴１１の形状を第１基板面１０ａに形成された第１レジスト膜１０１へ露光によって転写する。次に、露光によって小穴１１の形状が転写された第１レジスト膜１０１の現像をおこなうことで、小穴１１の形状の第１レジスト膜１０１が剥離し、第１基板面１０ａを露出する。

ここで図２は、前述の第１フォト工程で第１基板面１０ａに形成された小穴１１を上面視した模式図である。図２に示すように第１穴１は、多角形状の小穴１１を連接して形成し、第１穴１を構成する。なお本実施形態の小穴１１は６角形状としているが、６角形状に限定されることなく多角形状であれば良い。

図１に戻り図１（ｂ）は、前述の第１フォト工程で第１基板面１０ａに転写し、第１レジスト膜１０１が剥離された小穴１１の形状をドライエッチングによって削成し、第１穴１を形成する第１穴形成工程を示す模式図である。図１（ｂ）に示すように第１穴形成工程は、前述の第１フォト工程で転写された小穴１１の形状をドライエッチングによって削成し、小穴１１を形成する。第１穴形成工程によって形成する小穴１１の深さは、底部１３の厚さが隔壁１２の厚さと略等しくなるまで小穴１１を削成する。

次に図１（ｃ）は、前述の第１穴形成工程で形成した小穴１１の隔壁１２と、底部１３とを熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する熱酸化膜形成工程を示す模式図である。図１（ｃ）に示すように熱酸化膜形成工程は、小穴１１を形成した基板１０を熱酸化装置（不図示）によって加熱し、酸素または水蒸気と、反応させることで基板１０の表面および小穴１１に酸化膜２０１を形成する。

熱酸化による酸化膜２０１の形成は、基板１０の組成であるシリコンと、熱酸化装置内に充満させる酸素または水蒸気に含まれる酸素とが反応をすることによって酸化膜２０１を形成する。熱酸化膜形成工程によって酸化膜２０１を形成する際に、基板１０の組成であるシリコンを酸化することで酸化膜２０１が形成される。酸化される基板１０のシリコンは、シリコンの分子量を２８．０９ｇ／ｍｏｌ、密度２．３３ｇ／立方センチメートルとし、形成される酸化膜２０１の分子量が６０．０８ｇ／ｍｏｌ、密度２．２１ｇ／立方センチメートルとした場合、厚さｘの酸化膜を形成すると、０．４４ｘの厚さのシリコンが酸化される。

熱酸化膜形成工程によって形成する酸化膜２０１の膜厚は、小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、当該部分を構成するシリコンをすべて酸化させる厚さとする。例えば隔壁１２の厚みが１μｍの場合、前述の条件で当該隔壁１２をすべて酸化させるためには１．２μｍ以上の酸化膜２０１を形成し、隔壁１２を構成するシリコンを酸化させる。

次に図１（ｄ）は、前述の熱酸化膜形成工程で形成した酸化膜２０１を除去する除去工程を示す模式図である。図１（ｄ）に示すように除去工程は、フッ化水素酸などを含んだ水溶液に基板１０を浸漬し、熱酸化されたシリコンと、水溶液とが反応することで、酸化膜２０１と、熱酸化された隔壁１２および底部１３との除去をおこなう。除去工程が完了すると、第１基板面１０ａと、第２基板面１０ｂとを貫通する貫通穴３が形成され一連の工程が完了する。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の貫通穴形成方法は、第１基板面１０ａに第１穴１となる複数の小穴１１を連接してドライエッチングで形成することで基板１０の損傷を抑制し、所望の開口面積の第１穴１を形成することができる。従って、第１穴１の開口面積に係らず第１穴形成工程のドライエッチングで基板１０を破損することなく第１穴１を形成することができる。

本実施形態の貫通穴形成方法は、第１穴１を構成する小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成することで、当該隔壁１２と、底部１３とを除去工程で除去することができる。従って、基板１０をドライエッチングで貫通することなく、第１基板面１０ａと、第２基板面１０ｂを連通する貫通穴３を形成することができる。

本実施形態の貫通穴形成方法は、第１穴１を構成する小穴１１の形状を多角形状とし、小穴１１を連接して形成することで小穴１１と、小穴１１とを密接して形成することができる。よって小穴１１の隔壁１２となる基板１０の厚みが均一となり、均等に隔壁１２を熱酸化することができる。従って、除去工程で隔壁１２を残存することなく除去できる。

本実施形態の貫通穴形成方法は、貫通穴３となる第１穴１をドライエッチングで貫通させることなく形成することから、ドライエッチング反応ガスが第１穴１を形成する第１基板面１０ａに相対する第２基板面１０ｂへ流出することを抑制できる。また、ドライエッチングで生じる熱から基板１０を保護する冷却ガスが形成中の第１穴１に流入することを抑制できる。従って、貫通穴３を形成する基板１０に他の基板を貼り合わせてドライエッチング反応ガスの流出と、冷却ガスの流入を抑止しなくても、ドライエッチング反応ガスと、冷却ガスとの流入を抑制することができる。

（第２実施形態）
本実施形態の貫通穴形成方法は、第２基板面１０ｂに第１穴１と相対する第２穴２を形成する点で、前述の第１実施形態で説明をした貫通穴形成方法と異なっている。その他の貫通穴形成方法および貫通穴形成工程は第１実施形態と同様のため、同様の方法および工程には同様の符号を付して説明は省略または簡略とする。

本実施形態の貫通穴形成方法を図３と、図４とを用いて説明する。図３と、図４とは、第１実施形態と同様の基板１０に、貫通穴３となる第１穴１を第１基板面１０ａに形成する工程と、第２基板面１０ｂに第２穴２を形成する工程とを断面視した模式図である。

貫通穴形成方法は基板１０の第１基板面１０ａに、第１穴１となる複数の小穴１１を連接して形成する。次に第１基板面１０ａに形成された小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する。次に、第１穴１に相対して第１穴１の底部１３に到達する第２穴２を第２基板面１０ｂに形成する。次に熱酸化された隔壁１２および底部１３と、基板１０に形成した酸化膜２０１を除去することで、第１基板面１０ａに形成した第１穴１と、第２基板面１０ｂに形成した第２穴２とが連通し、貫通穴３が形成される。なお、本実施形態では基板１０としてシリコン基板を用いている。

次に貫通穴形成方法を実施する工程は、貫通穴３となる第１穴１を構成する小穴１１の形状を第１基板面１０ａに転写する第１フォト工程と、第１基板面１０ａに転写された小穴１１の形状をドライエッチングによって形成する第１穴形成工程とを備える。また、第１穴形成工程で形成した小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する熱酸化膜形成工程を備えている。さらに、貫通穴３となる第２穴２の形状を第１穴１と相対して第２基板面１０ｂに転写する第２フォト工程と、第２基板面１０ｂに転写された第２穴２の形状をドライエッチングによって削成する第２穴形成工程と、熱酸化された小穴１１の隔壁１２および底部１３と、基板１０に形成された酸化膜２０１を除去する除去工程とを備えている。

以下、本実施形態の貫通穴形成方法を詳説する。
図３（ａ）は、第１穴１を構成する小穴１１の形状を第１基板面１０ａに転写する第１フォト工程を示す模式図である。図３（ａ）に示すように第１フォト工程は第１実施形態と同様に、第１レジスト膜１０１が塗付された第１基板面１０ａに小穴１１の形状を転写し、現像することで小穴１１の形状の第１レジスト膜１０１が剥離され第１基板面１０ａが露出する。

図３（ｂ）は、前述の第１フォト工程で第１基板面１０ａに転写し、第１レジスト膜１０１が剥離された小穴１１の形状をドライエッチングによって削成し、第１穴１を形成する第１穴形成工程を示す模式図である。図３（ｂ）に示す第１穴形成工程は、第１実施形態と同様に、ドライエッチングによって第１穴１となる小穴１１を形成する。形成する第１穴１の深さは、基板１０の厚さから後述する第２穴２の深さと、小穴１１の隔壁１２の厚さとを差し引いた深さに形成する。

図３（ｃ）は、前述の第１穴形成工程で形成した小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する熱酸化膜形成工程を示す模式図である。図３（ｃ）に示す熱酸化膜形成工程は、第１実施形態と同様に小穴１１の隔壁１２および底部１３を熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する。形成する酸化膜２０１の膜厚は第１実施形態と同様に、小穴１１の隔壁１２および底部１３を構成する基板１０のシリコンをすべて熱酸化させる厚さとする。

次に図３（ｄ）は、第１基板面１０ａに相対する第２基板面１０ｂに、貫通穴３となる第２穴２の形状を転写する第２フォト工程を示す模式図である。第２フォト工程は第１フォト工程と同様に、第２穴２の形状を第２基板面１０ｂに形成した第２レジスト膜１０２へ転写し、現像をすることで第２穴２の形状の第２基板面１０ｂを露出させる。

次に図４（ｅ）は、前述の第２フォト工程で第２基板面１０ｂに転写し、第２レジスト膜１０２が剥離された第２穴２の形状をドライエッチングによって削成し、第２穴２を形成する第２穴形成工程を示す模式図である。図４（ｅ）に示すように第２穴形成工程は、前述の第２フォト工程で転写された第２穴２の形状をドライエッチングによって削成し、第２穴２を形成する。

第２穴形成工程のドライエッチングは、第２穴２に相対する第１穴１の熱酸化された底部１３によってドライエッチング反応が抑制される。よって、第２穴２がエッチングによって削成される深さは、第２基板面１０ｂから小穴１１の熱酸化された底部１３までの深さで、換言すると基板１０から第１穴１の深さと、熱酸化された底部１３の厚さとを差し引いた深さとなる。

次に図４（ｆ）は、前述の熱酸化膜形成工程で形成した酸化膜２０１を除去する除去工程を示す模式図である。図４（ｆ）に示すように除去工程は第１実施形態同様に、フッ化水素酸などを含んだ水溶液に基板１０を浸漬し、熱酸化膜形成工程で形成した酸化膜２０１と、熱酸化された隔壁１２および底部１３との除去をおこなう。除去を行なうことで、第１基板面１０ａに形成した第１穴１と、相対する第２基板面１０ｂに形成した第２穴２とが連通し、貫通穴３が形成され一連の工程が完了する。

上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の貫通穴形成方法は、第１穴１と相対する第２穴２を形成することで、第１穴１と、第２穴２との開口面積が異なる貫通穴３を形成することができる。また、基板１０のいずれか片方の基板面から貫通穴３をドライエッチング形成されることと比べて、第１基板面１０ａと、第２基板面１０ｂとから貫通穴３となる第１穴１と、第２穴２とを削成する深さが浅くなる。従って、第１穴１と、第２穴２との終端部の形状がドライエッチング始点部に比べて細くなることなく均一の穴径の貫通穴３を実現することができる。

本実施形態の貫通穴形成方法は、第１穴１を構成する小穴１１の形状を多角形状とすることで、底部１３の強度を増すことができる。このことによって、例えば数百μｍ以上の開口が大きい貫通穴３を形成する場合でも、第２穴２を形成するドライエッチング反応によって底部１３が貫通されることを抑制することができる。従って、ドライエッチングで生じる熱を冷却するガスなどを漏らすことなく大きな開口面積の貫通穴３をドライエッチングで寸法精度高く形成することができる。

本実施形態の貫通穴形成方法は、第１穴１と相対する第２穴２を形成することで、第１実施形態の第１穴形成工程で隔壁１２の厚さと等しくなるまでドライエッチングによって小穴１１を削成することと比べて、第１穴形成工程のドライエッチングで形成する小穴１１の深さ精度を緩和することができる。

（第３実施形態）
本実施形態はＭＥＭＳデバイスの一つである液滴を吐出するノズル板２０を本発明の貫通穴形成方法を用いて形成する方法について説明する。上述の第１および第２実施形態で説明をした同様の方法および工程には同様の符号を付して説明は省略または簡略として説明する。

図５と、図６とはノズル板２０となる上述した実施形態と同様の基板１０に対し、液滴を吐出するノズル穴３１となる貫通穴３ｆと、ノズル板２０を他のデバイスに固定する固定穴３２となる貫通穴３ｅとを形成する工程を断面視した模式図である。

上述した実施形態の貫通穴形成方法を用いて形成するノズル板２０を形成方法について図５と、図６とを用いて説明する。先ず本実施形態で形成するノズル板２０は、図６（ｆ）に示すように、液滴を吐出するノズル穴３１となる貫通穴３ｆと、ノズル板２０を他のデバイスとの固定などに用いる固定穴３２となる貫通穴３ｅとを備える。本実施形態のノズル板２０は、本発明の貫通穴形成方法を用いて形成する例であり、本発明を用いて形成するノズル板２０の構成を限定するものではない。

ノズル板２０を形成する貫通穴形成方法は、前述の第２実施形態同様に基板１０の第１基板面１０ａに、貫通穴３ｅとなる第１穴１ｅを構成する複数の小穴１１を連接して形成する。また、貫通穴３ｅに比べて開口面積の小さい貫通穴３ｆとなる第１穴１ｆを形成する。次に、第１基板面１０ａに形成された複数の小穴１１と小穴１１との隔壁１２と、小穴１１の底部１３と、第１穴１ｆの底部１３とを熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する。次に所定の厚さにノズル板２０を形成する基板１０を研削し、薄板化する。次に第１穴１ｅ，１ｆに対応して相対する第２穴２ｅ，２ｆを第２基板面１０ｂに形成する。

次に第１穴１ｅを構成する小穴１１の隔壁１２および底部１３と、第１穴１ｆの底部１３と、基板１０に形成した酸化膜２０１とを除去することで、第１基板面１０ａに形成した第１穴１ｅ，１ｆと、第２基板面１０ｂに形成した第２穴２ｅ，２ｆが連通し、固定穴３２となる貫通穴３ｅと、ノズル穴３１となる貫通穴３ｆとが形成される。なお、本実施形態では基板１０としてシリコン基板を用いている。

次にノズル板２０を形成する貫通穴形成方法の工程は、貫通穴３ｅとなる第１穴１ｅを構成する小穴１１の形状と、貫通穴３ｆとなる第１穴１ｆの形状とを転写する第１フォト工程と、第１基板面１０ａに形成された小穴１１と、第１穴１ｆとの形状をドライエッチングによって削成する第１穴形成工程とを備える。また、第１穴形成工程で形成された小穴１１の隔壁１２および底部１３と、第１穴１ｆの底部１３とを熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する熱酸化膜形成工程と、形成するノズル板２０の所定の厚さに基板１０を研削し、薄板化する薄板化工程とを備える。さらに、貫通穴３ｅとなる第２穴２ｅと、貫通穴３ｆとなる第２穴２ｆの形状を転写する第２フォト工程と、第２フォト工程で転写された第２穴２ｅ，２ｆの形状をドライエッチングによって削成する第２穴形成工程と、小穴１１の隔壁１２および底部１３と、第１穴１ｆの底部１３と、基板１０に形成した酸化膜２０１とを除去する除去工程とを備えている。

以下、本実施形態のノズル板２０を形成する貫通穴形成方法について詳説する。
図５（ａ）は、第１穴１ｅを構成する小穴１１と、第１穴１ｆの形状を転写する第１フォト工程を示す模式図である。図５（ａ）に示すように第１フォト工程は第２実施形態同様に、第１レジスト膜１０１が塗布された第１基板面１０ａに小穴１１と、第１穴１ｆの形状を転写し、現像することで小穴１１と、第１穴１ｆとの形状の第１レジスト膜１０１が剥離され第１基板面１０ａが露出する。

転写する第１穴１ｆと、小穴１１との開口面積は、後述する第１穴形成工程でドライエッチングを用いて削成する第１穴１ｆと、小穴１１との深さに影響を与える。開口面積が大きい程、単位時間当たりのエッチングによる削成深さが深くなる。本実施形態では、ノズル穴３１の液滴を吐出する穴となる第１穴１ｆの開口面積と深さとを基準として、第１基板面１０ａに第１穴１ｆと、深さと開口面積とが異なる第１穴１ｅとを同時に形成する。

本実施形態では第１穴１ｅは、第１穴１ｆに比べて浅く形成するため第１穴１ｅを構成する小穴１１は、第１穴１ｆと比べて開口面積を小さく形成する。そのため、第１穴１ｆの削成と比べて第１穴１ｅの削成速度が低下する。すなわち、同じ時間エッチングを行った場合、第１穴１ｅの方が浅く形成される。

図５（ｂ）は、前述の第１フォト工程で第１基板面１０ａに転写され、第１レジスト膜１０１が剥離された小穴１１と、第１穴１ｆとの形状をドライエッチングによって削成し、第１穴１ｅ，１ｆを形成する第１穴形成工程を示す模式図である。図５（ｂ）に示す第１穴形成工程は、上述の実施形態と同様にドライエッチングによって第１穴１ｅとなる小穴１１と、第１穴１ｆとを形成する。

図５（ｃ）は、前述の第１穴形成工程によって形成された第１穴１ｆの底部１３と、第１穴１ｅを構成する小穴１１の隔壁１２および底部１３とを熱酸化し、基板１０に酸化膜２０１を形成する熱酸化膜形成工程を示す模式図である。図５（ｃ）に示す熱酸化膜形成工程は第２実施形態と同様に、形成する酸化膜２０１の膜厚は、小穴１１の隔壁１２と、底部１３とを熱酸化し、隔壁１２を構成する基板１０のシリコンをすべて酸化させる厚さとする。

次に図５（ｄ）は、第１基板面１０ａに相対する第２基板面１０ｂに、貫通穴３ｅ，３ｆとなる第２穴２ｅ，２ｆの形状を転写する第２フォト工程を示す模式図である。第２フォト工程は第１フォト工程と同様に、第２基板面１０ｂに形成された第２レジスト膜１０２に第２穴２ｅ，２ｆの形状を第２基板面１０ｂへ露光によって転写し、現像をすることで第２穴２ｅ，２ｆの形状の第２基板面１０ｂを露出させる。

次に図６（ｅ）は、前述の第２フォト工程で第２基板面１０ｂに転写し、第２レジスト膜１０２が剥離された第２穴２ｅ，２ｆの形状をドライエッチングによって削成し、第２穴２を形成する第２穴形成工程を示す模式図である。図６（ｅ）に示すように第２穴形成工程は、前述の第２フォト工程で転写された第２穴２ｅ，２ｆの形状をドライエッチングによって削成し、第２穴２ｅ，２ｆを形成する。

第２穴形成工程のドライエッチングは、第１穴１ｅ，１ｆの熱酸化された底部１３によってエッチング反応が抑制される。よって、上述の実施形態と同様に第２穴２ｅ、２ｆがドライエッチングによって削成される深さは、第２基板面１０ｂから第１穴１ｆと、小穴１１との熱酸化された底部１３までの深さで、換言すると基板１０から第１穴１ｅ、１ｆと、熱酸化された底部１３の厚さとを差し引いた深さとなる。

次に図６（ｆ）は、前述の熱酸化膜形成工程で熱酸化をした隔壁１２および底部１３と、基板１０に形成した酸化膜２０１とを除去する除去工程を示す模式図である。図６（ｆ）に示すように除去工程は、熱酸化膜形成工程で熱酸化した隔壁１２および底部１３と、形成した酸化膜２０１とを前述の実施形態同様に、フッ化水素酸などを含んだ水溶液に基板１０を浸漬し、除去をおこなう。酸化膜２０１と、熱酸化された小穴１１の隔壁１２および底部１３と、第１穴１ｆの底部１３との除去を行なうことで、第１基板面１０ａに形成した第１穴１ｅ，１ｆと、第２基板面１０ｂに形成した第２穴２ｅ，２ｆとが連通し、ノズル板２０の固定穴３２となる貫通穴３ｅと、ノズル穴３１となる３ｆとが形成され一連の工程が完了する。

上述した第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の貫通穴形成方法は、貫通穴３ｆを構成する第１穴１ｆの開口面積と、深さとを基準として、貫通穴３ｅを構成する第１穴１ｅがエッチングで削成される深さを制御することができる。このことによって、開口面積と、深さとが異なる第１穴１を備える複数の貫通穴３を同時に形成することができる。

本実施形態の貫通穴形成方法は、開口面積と、深さとの異なる第１穴１を同時に形成することで、ドライエッチングの回数を低減することができる。このことによって、基板１０に他の穴などをドライエッチングによって形成する時に、既に形成した穴などが損傷することを抑制することができる。また、ドライエッチングの回数を低減することでドライエッチングの効率を高めることができる。

１…第１穴、２…第２穴、３…貫通穴、１０…基板、１０ａ…第１基板面、１０ｂ…第２基板面、１１…小穴、１２…隔壁、１３…底部、２０…ノズル板、３１…ノズル穴、３２…固定穴、１０１…第１レジスト膜、１０２…第２レジスト膜、２０１…酸化膜。

Claims

第１基板面と当該第１基板面に相対する第２基板面とを有する基板に対し、前記第１基板面に複数の小穴を連接して形成し、前記小穴をエッチングすることで第１穴を形成する第１穴形成工程と、
前記小穴と前記小穴との隔壁となる前記基板と、前記小穴の底部となる前記基板とを熱酸化し前記基板に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
熱酸化した前記隔壁および前記底部と前記基板に形成した熱酸化膜を除去する除去工程と、を備え、
前記除去工程がウェット法であり、貫通穴を形成する工程であることを特徴とする貫通穴形成方法。
請求項１に記載の貫通穴形成方法であって、
前記第１穴は、多角形状の前記小穴を連接して形成することを特徴とする貫通穴形成方法。
請求項１または請求項２に記載の貫通穴形成方法であって、
前記熱酸化膜形成工程が、前記隔壁と前記底部を構成するシリコンをすべて酸化させることを特徴とする貫通穴形成方法。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貫通穴形成方法であって、
前記第１穴と相対する第２穴を前記第２基板面に形成する第２穴形成工程を備えることを特徴とする貫通穴形成方法。