ノズルプレートの製造方法及び流体噴射ヘッドの製造方法
【課題】テーパー形状と垂直形状が連通した形状を効率的に形成できる微細構造の形成方法及び流体噴射ヘッドの製造方法の提供。
【解決手段】基板１に垂直な側壁部を有する第１開口部７と、第１開口部７と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部１０と、を備えた微細構造の形成方法であって、基板１上に階段状の構造を有する貫通孔５を備えたマスク２を形成する第１工程と、マスク２を介してドライエッチング工程と、保護膜８を形成するパッシベーション工程とを交互に連続して繰り返すことにより第１開口部７と第２開口部１０とを形成する第２工程と、を備え、第２工程では、ドライエッチングにおけるエッチング量をパッシベーションにおいて形成される保護膜８の量よりも多くし、第２開口部１０の側壁部となる基板１の一部をエッチングしつつ第１開口部７の底面をエッチングすることで、第２開口部１０の側壁部をテーパー状に形成する。
【解決手段】基板１に垂直な側壁部を有する第１開口部７と、第１開口部７と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部１０と、を備えた微細構造の形成方法であって、基板１上に階段状の構造を有する貫通孔５を備えたマスク２を形成する第１工程と、マスク２を介してドライエッチング工程と、保護膜８を形成するパッシベーション工程とを交互に連続して繰り返すことにより第１開口部７と第２開口部１０とを形成する第２工程と、を備え、第２工程では、ドライエッチングにおけるエッチング量をパッシベーションにおいて形成される保護膜８の量よりも多くし、第２開口部１０の側壁部となる基板１の一部をエッチングしつつ第１開口部７の底面をエッチングすることで、第２開口部１０の側壁部をテーパー状に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造の形成方法及び流体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
精度良く微細構造を加工できる方法の一つとして、特許文献１に挙げるボッシュプロセス法がある。ボッシュプロセス法は、ＳＦ6のようなフッ化硫黄系のガスによるドライエッチングプロセスと、ＣＨＦ3、Ｃ4Ｆ8のようなフッ化炭素系ガスによる側壁保護膜の形成（パッシベーション）工程とを繰り返す方法であり、異方性の高いエッチングができるという特徴を有する。
【０００３】
図３及び図４は、ボッシュプロセス法により基板に凹部を形成する工程を示す工程断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、基板３０上にマスク３１を形成する。マスク３１には貫通孔３２が形成されている。
【０００４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、マスク３１を介して基板３０にドライエッチングを施すと、基板上に開口部３３が形成される。開口部３３は優れた異方性を備えて形成され、第１貫通孔３２の側壁に沿った開口部３３の側壁は基板３０に略垂直に形成される。開口部３３の底面は基板３０の表面に平行である。開口部３３の側壁は、厳密には平面形状ではなく若干曲面形状になるが、図を見やすくするために断面構造を直線で表記し、基板３０表面に垂直な形状として示している。
【０００５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、マスク３１を介して基板３０にパッシベーションを施すと、マスク３１及び開口部３３の表面上に保護膜３４が形成される。
【０００６】
次いで、図３（ｄ）に示すように、再度同様にドライエッチングを施すと、基板３０表面と平行な面であるマスク３１の上面と開口部３３の底面に形成された保護膜３４は消失し、エッチングが進行する。マスク３１及び開口部３３の側壁部に形成された保護膜３４は残存する。
【０００７】
更に、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示した工程を必要な回数交互に繰り返し、必要な深さにまで掘り下げることで、ボッシュプロセス法による凹部の形成が完了する。
【０００８】
また例えば、図４（ａ）に示すように、基板４０に階段状の段差構造を有する貫通孔４２を備えたマスク４１を付し、マスク４１を介してボッシュプロセス法によるエッチングを行うとする。
【０００９】
その場合、図４（ｂ）に示すように、まずは貫通孔の低い段が消失し、基板４０が露出するまでエッチングが進行する。その際、貫通孔に露出していた基板４０もエッチングされ、垂直形状の側壁部と水平面の底面を備える第１開口部４３を形成する。パッシベーションで形成される保護膜は、マスク４１と第１開口部４３と新たに露出した基板４０の表面上と、に形成される。
【００１０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、第１開口部４３は側壁に沿って更に垂直に掘り進められる。また、基板４０はマスク４１の残る側壁の形状に沿って垂直に掘り進められるため、基板４０には貫通孔４２が備えていた階段状の段差構造が反映された、第１開口部の側壁とマスク４１に沿って形成される垂直面が繋がった階段状の段差構造が形成される。
【００１１】
以上のようにボッシュプロセス法によるエッチングを行うと、ドライエッチングによるイオンの入射がある平面部では、保護膜及びマスクが除去されてエッチングが進行する。また、側壁部では形成された保護膜が残存し、水平方向にわずかに生じるイオンの入射から基板を保護する。その結果、基板に垂直な方向に高い異方性を備えたエッチングが可能となる。
【００１２】
ところで、電子機器に用いられる精密部品の形状は垂直形状と、水平面のみで構成されているわけではない。例えば水平面に対してある一定の傾斜を持った形状（テーパー形状）も組み合わせて部品の特定の形状を構成されている。
【００１３】
様々なテーパー形状の形成方法としては、特許文献２から特許文献４に記載の方法がある。特許文献２の方法では、段差のあるエッチングマスクを介して２段階に渡ってウェットエッチングすることで深さを変えた多段のテーパー形状を作製している。特許文献３及び４の方法では、エッチングガスの中に反応生成物を生じるガスを適量添加し、反応性生物を保護膜として溝の側壁部に堆積させながらドライエッチングを行うことで、側壁部をエッチングから保護し、テーパー形状を作製することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５５０１８９３号明細書
【特許文献２】特開２００５−１８３４１９号公報
【特許文献３】特開平１０−７０１０４号公報
【特許文献４】特開平６−５５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、いずれの方法においてもテーパー形状を形成することのみを目的とした構成となっている。そのため、上記方法を利用して、テーパー形状と他の形状と組み合わせた形状を形成することは未だ煩雑な工程を要する。
【００１６】
例えば、テーパー形状と垂直形状が連通した形状は、流体噴射装置のノズル孔や三次元実装の配線に応用可能であり非常に有用である。しかし、このような形状を、前記特許文献で提案されている方法を用いて形成するためには、各形状を形成する工程をそれぞれ別工程で行う必要がある。
【００１７】
図５は、従来の方法で前記連通した形状を形成する工程断面図である。まず、図５（ａ）に示すように基板５０に貫通孔を設けた第１マスク５１を付し、従来の方法でテーパー形状を備えた開口部５２を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、第１マスク５１の側壁部及び開口部５２の側壁部やテーパー部を第２マスク５３で保護する。次いで、図５（ｃ）に示すように、第１マスク５１と第２マスク５３を介し、基板５０にドライエッチングを施すことで垂直形状を形成し、目的とする前記連通した形状を作り上げるという工程をとる必要がある。そのため、工程が複数且つ煩雑になる。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造の形成方法、及び、この方法を用いた流体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するため、本発明の微細構造の形成方法は、基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通し前記基板表面に向かって開口面積が広くなるテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造の形成方法であって、前記基板上に階段状の段差構造を有する貫通孔を備えたマスクを形成する第１工程と、前記マスクを介して、保護膜を形成するパッシベーションプロセスと、前記基板をエッチングするドライエッチングプロセスと、を交互に連続して繰り返すことにより、前記第１開口部と前記第２開口部とを形成する第２工程と、を備え、前記第２工程では、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量を前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量よりも多くし、前記第２開口部の側壁部となる前記基板の一部をエッチングしつつ前記第１開口部の底面をエッチングすることで、前記第２開口部の側壁部をテーパー状に形成することを特徴とする。
この方法によれば、垂直形状とテーパー形状を各々独立した工程で作り上げる必要がなく、一度にこれらの形状が連通した形状を形成することが可能となる。そのため、加工の手間を省き工程が簡略化できる。
【００２０】
本発明においては、前記第２工程では、前記基板の温度を制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量とを制御することが望ましい。
一般に基板の温度を高くすると、成膜レートが減少し、エッチングレートが増大する。逆に基板の温度を低くすると、成膜レートが増加し、エッチングレートが減少する。したがって、基板の温度を制御することで、容易にパッシベーションプロセスにより形成される保護膜の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とを制御することができる。
【００２１】
本発明においては、前記第２工程を前記基板の温度を制御できる支持台の上で行うことが望ましい。
この方法によれば、基板を所望の温度に保って加工することで、容易且つ再現性よく所望の形状を形成することができる。
【００２２】
本発明においては、前記第２工程において、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間とを制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と、前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量と、を制御することが望ましい。
この方法によれば、ドライエッチングプロセスのプロセス時間とパッシベーションプロセスのプロセス時間とを個別に制御することで、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とを任意に制御することができる。そのため、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とのバランスを精度良く制御でき、結果、容易に所望の形状を形成することができる。
【００２３】
本発明においては、前記第２工程において、前記第２工程の開始から終了まで、前記基板の温度と、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間と、が一定であることが望ましい。
この方法によれば、基板温度と各加工時間とを所定の一定条件に保ちエッチングをするだけで、テーパー形状と垂直形状が同時に形成できる。そのため、非常に容易に所望の形状を形成することができる。また、工程の途中での条件変更が不要であるため、工程が簡略化できる。
【００２４】
前記基板は、シリコン基板であることが望ましい。
加工したシリコン基板は、流体噴射ヘッドや三次元実装用の基板といったＭＥＭＳデバイス等に用いることができる。
【００２５】
本発明における流体噴射ヘッドの製造方法は、基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造を含むノズル孔が設けられた流体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズル孔の形状を前述した本発明の微細構造の形成方法により形成することを特徴とする。
この製造方法によれば、容易にテーパー形状と垂直形状が連通した形状を流体噴射ヘッドのノズル孔として形成することができる。そのため、流体噴射時の噴射抵抗を下げ、弱い駆動力で噴射可能な流体噴射ヘッドを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の微細構造の形成方法を示す工程図である。
【図２】本発明の形成方法を用いて製造される液滴吐出ヘッドを示す説明図である。
【図３】ボッシュプロセス法による基板の形成方法を示す工程図である。
【図４】ボッシュプロセス法による基板の形成方法を示す工程図である。
【図５】従来技術による多段構造の形成方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、後述するドライエッチングプロセスによってエッチングされた面は厳密には平面形状ではなく若干曲面形状になるが、図を見やすくするために断面構造を直線で表記している。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法を示す工程断面図である。まず、図１（ａ）に示すように、基板１を用意し基板１上にマスク２を形成する（第１の工程）。マスク２は薄い膜厚の第１マスク部３と厚い膜厚の第２マスク部４が連続しており、階段状に高さが異なる段差構造を有する。マスク２には、開口面積の小さい第１開口部Ｈ１と、開口面積の大きい第２開口部Ｈ２とが基板１側から順に設けられており、両者が連通して一つの貫通孔５が形成されている。第２開口部Ｈ２は基板１に水平な底面を有しており、該底面に第１開口部Ｈ１が配置されている。第１開口部Ｈ１と第２開口部Ｈ２の側壁は基板に垂直に形成されている。
【００２９】
本実施形態では、基板１としてシリコン基板が用いられている。また、マスク２として酸化シリコン膜が用いられている。マスク２の厚みは例えば１μｍであり、第１開口部Ｈ１の深さは例えば０．６μｍ〜０．７μｍである。第１開口部Ｈ１及び第２開口部Ｈ２の平面形状は例えば円形であり、第１開口部Ｈ１の直径は例えば２０μｍ、第２開口部Ｈ２の直径は３５μｍである。マスク２の種類には、所望のマスク２を形成することができれば特に限定は無い。マスク２の段差を形成する方法は、たとえばフォトリソグラフィ法を用いて第１開口部Ｈ１と第２開口部Ｈ２とを別々に加工する方法や、階調マスクを用いてマスク２上に形成したレジストの厚みを制御するなど、従来公知の方法を採用し形成することができる。
【００３０】
次いで、図１（ｂ）から（ｆ）に示すように、パッシベーションプロセスとドライエッチングプロセスとを交互に行う（第２の工程）。本実施形態では、例えばドライエッチングプロセスでＳＦ6を用いてガス流量４５０ｓｃｃｍから６００ｓｃｃｍの間で８秒から１０秒の間ドライエッチングを行い、またパッシベーションプロセスでＣ4Ｆ8を用いてガス流量１６０ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの間で５秒から７秒の間パッシベーションを行い、これらのプロセスを交互に連続して行う。また、基板１の加工を、基板の温度が制御できる支持台６の上で行い、基板１の温度を例えば３５℃から４０℃の間に制御する。更に、以上の条件をエッチング中に一定に維持する。
【００３１】
なお、本実施形態のこれらの加工条件は、先に示した図４（ｂ）の形状を形成する条件と一部共通している。異なる点は、図４（ｂ）の形状を形成する条件では、基板の温度を０℃から１０℃の間に制御するところ３５℃から４０℃の間に変更した点である。一般に温度条件を上げると、ドライエッチングプロセスによるエッチング量は増え、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜は減少する傾向にある。ドライエッチングプロセスで使用するガスとしては、他のフッ化硫黄系のガスも用いることができる。また、パッシベーションプロセスで使用するガスとしては、他のフッ化炭素系ガスも用いることが出来る。パッシベーションプロセスで使用するガスはアルゴンと混合して用いることもでき、また、アルゴンと混合しないで用いることもできる。
【００３２】
図１（ｂ）は交互に繰り返される両プロセスのうち、パッシベーションプロセス後の状態を示す。エッチングが進行すると基板１が第１貫通孔に対応する形状に異方性エッチングされ、垂直形状の側壁と水平形状の底面とを備える第１開口部７が形成される。第１マスク部はエッチングにより消失して基板１の表面が露出し、残る第２マスク部４が第２貫通孔９を形成する。また、パッシベーションプロセスにより生成した保護膜８が、貫通孔９の底面に露出した第１開口部７の底面及び側面を覆って基板１の表面全体に形成される。
【００３３】
次いで、図１（ｃ）に示すように、続くドライエッチングプロセスを行うと、第２マスク部４と、第２貫通孔９に露出した基板１と、第１開口部７の底面と、のそれぞれの水平面に形成された保護膜８がドライエッチングにより消失する。ドライエッチングプロセスによるイオンの入射がほとんど無い第１開口部７及び第２マスク部４の側壁に生成した保護膜８は消失せず残存する。
【００３４】
次いで、図１（ｄ）に示すように、更にエッチングを行う。すると、第２貫通孔９に露出した基板１の表面であって第２マスク部４の側壁近傍では、第２マスク部４の形状に沿って垂直方向に異方性エッチングが進行し、垂直形状の成形面を形成する。また、第１開口部７の底面も、第１開口部７の側壁に沿って垂直方向に異方性エッチングが進行する。一方、第１開口部７の側壁に残存した保護膜８も上部から徐々にエッチングされ、それにより第１開口部７の側壁上部の基板が外部に露出する。その結果、ドライエッチングプロセスによって露出した第１開口部７の側壁上部において、第１開口部７の側壁と基板１の表面との接合部の角からエッチングが進行し、徐々にテーパー形状の第２開口部１０を形成する。
【００３５】
次いで、図１（ｅ）に示すように、パッシベーションプロセスを行うと、生成した保護膜８が貫通孔９の底面に露出した第１開口部７の底面、側壁部及び第２開口部１０の側壁部を覆って基板１の表面全体に形成される。
【００３６】
次いで、図１（ｆ）に示すように、更にエッチングを行うと、第１開口部７の側壁と第２マスク部４の側壁に沿って垂直形状の成形面が形成され、これらの垂直形状同士がテーパー形状の第２開口部１０で連通した多段構造を形成する。第１開口部７の底面はさらにエッチングが進行する。以降、必要があれば図１（ｅ）及び（ｆ）の工程を繰り返し所望の深さにまで開口部を掘り進む。以上のようにして、本実施形態による微細構造の形成が完了する。
【００３７】
以上のような構成の微細構造の形成方法によれば、垂直方向にはマスク２及びドライエッチングプロセスによって形成される第１開口部７の側壁に沿って異方性エッチングが進行し、垂直形状が形成される。同時に、マスク２の厚みに差が生じる箇所に対応した基板１上にはテーパー形状を備える第２開口部１０が形成される。そのため、垂直形状とテーパー形状を各々独立した工程で作り上げる必要がなく、一度にこれらの形状が連通した形状を形成することが可能となる。そのため、加工の手間を省き工程が簡略化できる。
【００３８】
また、本実施形態では、基板１の温度を制御することによって、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量とパッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量とを制御することとしている。そのため、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜８の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とを精度良く制御することができ、その結果、容易に所望の形状を形成することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、基板１の温度を制御できる支持台６の上で行うこととしている。そのため、支持台６の機能により、基板１の温度を容易に制御することができる。したがって、再現性良く基板１を所望の温度に保って加工することができ、容易且つ再現性よく所望の形状を形成することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、開口部の形成工程の開始から終了まで、基板１の温度と、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、パッシベーションプロセスにおける保護膜８の形成時間と、が一定であることとしている。そのため、基板１の温度と各加工時間とを所定の一定条件に保ちエッチングをするだけで、テーパー形状と垂直形状が同時に形成できる。したがって、非常に容易に所望の形状を形成することができる。また、工程の途中での条件変更が不要であるため、工程が簡略化できる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第２工程において、基板１の制御温度を変えることでドライエッチングプロセスにおけるエッチング量とパッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量を制御することとしたが、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、パッシベーションプロセスにおける保護膜８の形成時間とを制御することによって、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量とパッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量とを制御することとしてもよい。その場合は、例えば、パッシベーションプロセスの時間は２秒から４秒の間であり、基板１の支持台６の温度は０℃から１０℃での間である。他の条件は本実施形態と共通している。先に示した図４（ｂ）の形状を形成する条件と一部共通しており、異なる点は、図４（ｂ）の加工条件におけるパッシベーションプロセスの時間が５秒から７秒の間であるところ、２秒から４秒の間に変更する点である。
【００４２】
この方法によれば、ドライエッチングプロセスのプロセス時間とパッシベーションプロセスのプロセス時間とを個別に制御することで、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と、パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量と、を任意に制御することができる。そのため、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜８の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とのバランスを精度良く制御でき、結果、容易に所望の形状を形成することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、開口部の形成工程の開始から終了までの加工条件を一定にすることとしたが、加工中に一部条件を変更しても構わない。
【００４４】
また、本実施形態では、形成された開口部は基板を貫通していないが、開口部は基板を貫通するものとしても良い。
【００４５】
次に、本発明の微細構造の形成方法を用いて製造した流体噴射ヘッドについて、図２を用いて説明する。図２は流体噴射ヘッドの一実施形態である液滴吐出ヘッドを示す図であり、図２（ａ）は要部斜視図であり、図２（ｂ）は要部断面図である。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド２０は例えば、例えばノズルプレート２１と振動板２２とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）２３を介して接合したものである。ノズルプレート２１と振動板２２との間には、仕切部材２３によって複数の空間２４と液溜まり２５とが形成されている。各空間２４と液溜まり２５の内部は液状体で満たされており、各空間２４と液溜まり２５とは供給口２６を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート２１には、空間２４から液状体を噴射するため、ノズル孔２７が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板２２には、液溜まり２５に液状体を供給するための孔２８が形成されている。
【００４７】
また、図２（ｂ）に示すように、振動板２２の空間２４に対向する面と反対側の面上には、圧電素子（ピエゾ素子）２９が接合されている。この圧電素子２９は、一対の電極３０の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２９が接合されている振動板２２は、圧電素子２９と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間２４の容積が増大するようになっている。したがって、空間２４内に増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり２５から供給口２６を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２９への通電を解除すると、圧電素子２９と振動板２２はともに元の形状に戻る。したがって、空間２４も元の容積に戻ることから、空間２４内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔２７から基板に向けて液状体の液滴３１が吐出される。
【００４８】
ここで、ノズル孔２７は、上述した微細構造の形成方法を用いて形成されている。ノズル孔２７は、テーパー形状と垂直形状が連通した形状を有しており、テーパー形状が空間２４内部に対向するように設けられている。そのため、ノズル孔２７から液滴３１が吐出される際に、液状体の圧力が空間２４内部の圧力からノズル孔２７内部の圧力への急激な変化を緩和する構造となっている。したがって、圧力変化により生じる抵抗を下げることができる。その結果、弱い駆動力で吐出が可能である。
【００４９】
なお、図２では、流体として液滴を噴射（吐出）する液滴吐出ヘッド２０を説明したが、本発明の微細構造の形成方法は、流体として粉体等を噴射する他の流体噴射ヘッドのノズル孔の形成方法に適用することもできる。さらに、三次元実装で必要となる基板の貫通孔の形成方法に適用することも可能であり、広く開口部の形成方法一般に適用可能である。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…基板、 ２…マスク、 ６…支持台、 ８…保護膜、 ２０…液滴吐出ヘッド（流体噴射ヘッド）、 ２７…ノズル孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造の形成方法及び流体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
精度良く微細構造を加工できる方法の一つとして、特許文献１に挙げるボッシュプロセス法がある。ボッシュプロセス法は、ＳＦ6のようなフッ化硫黄系のガスによるドライエッチングプロセスと、ＣＨＦ3、Ｃ4Ｆ8のようなフッ化炭素系ガスによる側壁保護膜の形成（パッシベーション）工程とを繰り返す方法であり、異方性の高いエッチングができるという特徴を有する。
【０００３】
図３及び図４は、ボッシュプロセス法により基板に凹部を形成する工程を示す工程断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、基板３０上にマスク３１を形成する。マスク３１には貫通孔３２が形成されている。
【０００４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、マスク３１を介して基板３０にドライエッチングを施すと、基板上に開口部３３が形成される。開口部３３は優れた異方性を備えて形成され、第１貫通孔３２の側壁に沿った開口部３３の側壁は基板３０に略垂直に形成される。開口部３３の底面は基板３０の表面に平行である。開口部３３の側壁は、厳密には平面形状ではなく若干曲面形状になるが、図を見やすくするために断面構造を直線で表記し、基板３０表面に垂直な形状として示している。
【０００５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、マスク３１を介して基板３０にパッシベーションを施すと、マスク３１及び開口部３３の表面上に保護膜３４が形成される。
【０００６】
次いで、図３（ｄ）に示すように、再度同様にドライエッチングを施すと、基板３０表面と平行な面であるマスク３１の上面と開口部３３の底面に形成された保護膜３４は消失し、エッチングが進行する。マスク３１及び開口部３３の側壁部に形成された保護膜３４は残存する。
【０００７】
更に、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示した工程を必要な回数交互に繰り返し、必要な深さにまで掘り下げることで、ボッシュプロセス法による凹部の形成が完了する。
【０００８】
また例えば、図４（ａ）に示すように、基板４０に階段状の段差構造を有する貫通孔４２を備えたマスク４１を付し、マスク４１を介してボッシュプロセス法によるエッチングを行うとする。
【０００９】
その場合、図４（ｂ）に示すように、まずは貫通孔の低い段が消失し、基板４０が露出するまでエッチングが進行する。その際、貫通孔に露出していた基板４０もエッチングされ、垂直形状の側壁部と水平面の底面を備える第１開口部４３を形成する。パッシベーションで形成される保護膜は、マスク４１と第１開口部４３と新たに露出した基板４０の表面上と、に形成される。
【００１０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、第１開口部４３は側壁に沿って更に垂直に掘り進められる。また、基板４０はマスク４１の残る側壁の形状に沿って垂直に掘り進められるため、基板４０には貫通孔４２が備えていた階段状の段差構造が反映された、第１開口部の側壁とマスク４１に沿って形成される垂直面が繋がった階段状の段差構造が形成される。
【００１１】
以上のようにボッシュプロセス法によるエッチングを行うと、ドライエッチングによるイオンの入射がある平面部では、保護膜及びマスクが除去されてエッチングが進行する。また、側壁部では形成された保護膜が残存し、水平方向にわずかに生じるイオンの入射から基板を保護する。その結果、基板に垂直な方向に高い異方性を備えたエッチングが可能となる。
【００１２】
ところで、電子機器に用いられる精密部品の形状は垂直形状と、水平面のみで構成されているわけではない。例えば水平面に対してある一定の傾斜を持った形状（テーパー形状）も組み合わせて部品の特定の形状を構成されている。
【００１３】
様々なテーパー形状の形成方法としては、特許文献２から特許文献４に記載の方法がある。特許文献２の方法では、段差のあるエッチングマスクを介して２段階に渡ってウェットエッチングすることで深さを変えた多段のテーパー形状を作製している。特許文献３及び４の方法では、エッチングガスの中に反応生成物を生じるガスを適量添加し、反応性生物を保護膜として溝の側壁部に堆積させながらドライエッチングを行うことで、側壁部をエッチングから保護し、テーパー形状を作製することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５５０１８９３号明細書
【特許文献２】特開２００５−１８３４１９号公報
【特許文献３】特開平１０−７０１０４号公報
【特許文献４】特開平６−５５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、いずれの方法においてもテーパー形状を形成することのみを目的とした構成となっている。そのため、上記方法を利用して、テーパー形状と他の形状と組み合わせた形状を形成することは未だ煩雑な工程を要する。
【００１６】
例えば、テーパー形状と垂直形状が連通した形状は、流体噴射装置のノズル孔や三次元実装の配線に応用可能であり非常に有用である。しかし、このような形状を、前記特許文献で提案されている方法を用いて形成するためには、各形状を形成する工程をそれぞれ別工程で行う必要がある。
【００１７】
図５は、従来の方法で前記連通した形状を形成する工程断面図である。まず、図５（ａ）に示すように基板５０に貫通孔を設けた第１マスク５１を付し、従来の方法でテーパー形状を備えた開口部５２を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、第１マスク５１の側壁部及び開口部５２の側壁部やテーパー部を第２マスク５３で保護する。次いで、図５（ｃ）に示すように、第１マスク５１と第２マスク５３を介し、基板５０にドライエッチングを施すことで垂直形状を形成し、目的とする前記連通した形状を作り上げるという工程をとる必要がある。そのため、工程が複数且つ煩雑になる。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造の形成方法、及び、この方法を用いた流体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するため、本発明の微細構造の形成方法は、基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通し前記基板表面に向かって開口面積が広くなるテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造の形成方法であって、前記基板上に階段状の段差構造を有する貫通孔を備えたマスクを形成する第１工程と、前記マスクを介して、保護膜を形成するパッシベーションプロセスと、前記基板をエッチングするドライエッチングプロセスと、を交互に連続して繰り返すことにより、前記第１開口部と前記第２開口部とを形成する第２工程と、を備え、前記第２工程では、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量を前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量よりも多くし、前記第２開口部の側壁部となる前記基板の一部をエッチングしつつ前記第１開口部の底面をエッチングすることで、前記第２開口部の側壁部をテーパー状に形成することを特徴とする。
この方法によれば、垂直形状とテーパー形状を各々独立した工程で作り上げる必要がなく、一度にこれらの形状が連通した形状を形成することが可能となる。そのため、加工の手間を省き工程が簡略化できる。
【００２０】
本発明においては、前記第２工程では、前記基板の温度を制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量とを制御することが望ましい。
一般に基板の温度を高くすると、成膜レートが減少し、エッチングレートが増大する。逆に基板の温度を低くすると、成膜レートが増加し、エッチングレートが減少する。したがって、基板の温度を制御することで、容易にパッシベーションプロセスにより形成される保護膜の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とを制御することができる。
【００２１】
本発明においては、前記第２工程を前記基板の温度を制御できる支持台の上で行うことが望ましい。
この方法によれば、基板を所望の温度に保って加工することで、容易且つ再現性よく所望の形状を形成することができる。
【００２２】
本発明においては、前記第２工程において、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間とを制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と、前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量と、を制御することが望ましい。
この方法によれば、ドライエッチングプロセスのプロセス時間とパッシベーションプロセスのプロセス時間とを個別に制御することで、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とを任意に制御することができる。そのため、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とのバランスを精度良く制御でき、結果、容易に所望の形状を形成することができる。
【００２３】
本発明においては、前記第２工程において、前記第２工程の開始から終了まで、前記基板の温度と、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間と、が一定であることが望ましい。
この方法によれば、基板温度と各加工時間とを所定の一定条件に保ちエッチングをするだけで、テーパー形状と垂直形状が同時に形成できる。そのため、非常に容易に所望の形状を形成することができる。また、工程の途中での条件変更が不要であるため、工程が簡略化できる。
【００２４】
前記基板は、シリコン基板であることが望ましい。
加工したシリコン基板は、流体噴射ヘッドや三次元実装用の基板といったＭＥＭＳデバイス等に用いることができる。
【００２５】
本発明における流体噴射ヘッドの製造方法は、基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造を含むノズル孔が設けられた流体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズル孔の形状を前述した本発明の微細構造の形成方法により形成することを特徴とする。
この製造方法によれば、容易にテーパー形状と垂直形状が連通した形状を流体噴射ヘッドのノズル孔として形成することができる。そのため、流体噴射時の噴射抵抗を下げ、弱い駆動力で噴射可能な流体噴射ヘッドを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の微細構造の形成方法を示す工程図である。
【図２】本発明の形成方法を用いて製造される液滴吐出ヘッドを示す説明図である。
【図３】ボッシュプロセス法による基板の形成方法を示す工程図である。
【図４】ボッシュプロセス法による基板の形成方法を示す工程図である。
【図５】従来技術による多段構造の形成方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、後述するドライエッチングプロセスによってエッチングされた面は厳密には平面形状ではなく若干曲面形状になるが、図を見やすくするために断面構造を直線で表記している。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る微細構造の形成方法を示す工程断面図である。まず、図１（ａ）に示すように、基板１を用意し基板１上にマスク２を形成する（第１の工程）。マスク２は薄い膜厚の第１マスク部３と厚い膜厚の第２マスク部４が連続しており、階段状に高さが異なる段差構造を有する。マスク２には、開口面積の小さい第１開口部Ｈ１と、開口面積の大きい第２開口部Ｈ２とが基板１側から順に設けられており、両者が連通して一つの貫通孔５が形成されている。第２開口部Ｈ２は基板１に水平な底面を有しており、該底面に第１開口部Ｈ１が配置されている。第１開口部Ｈ１と第２開口部Ｈ２の側壁は基板に垂直に形成されている。
【００２９】
本実施形態では、基板１としてシリコン基板が用いられている。また、マスク２として酸化シリコン膜が用いられている。マスク２の厚みは例えば１μｍであり、第１開口部Ｈ１の深さは例えば０．６μｍ〜０．７μｍである。第１開口部Ｈ１及び第２開口部Ｈ２の平面形状は例えば円形であり、第１開口部Ｈ１の直径は例えば２０μｍ、第２開口部Ｈ２の直径は３５μｍである。マスク２の種類には、所望のマスク２を形成することができれば特に限定は無い。マスク２の段差を形成する方法は、たとえばフォトリソグラフィ法を用いて第１開口部Ｈ１と第２開口部Ｈ２とを別々に加工する方法や、階調マスクを用いてマスク２上に形成したレジストの厚みを制御するなど、従来公知の方法を採用し形成することができる。
【００３０】
次いで、図１（ｂ）から（ｆ）に示すように、パッシベーションプロセスとドライエッチングプロセスとを交互に行う（第２の工程）。本実施形態では、例えばドライエッチングプロセスでＳＦ6を用いてガス流量４５０ｓｃｃｍから６００ｓｃｃｍの間で８秒から１０秒の間ドライエッチングを行い、またパッシベーションプロセスでＣ4Ｆ8を用いてガス流量１６０ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの間で５秒から７秒の間パッシベーションを行い、これらのプロセスを交互に連続して行う。また、基板１の加工を、基板の温度が制御できる支持台６の上で行い、基板１の温度を例えば３５℃から４０℃の間に制御する。更に、以上の条件をエッチング中に一定に維持する。
【００３１】
なお、本実施形態のこれらの加工条件は、先に示した図４（ｂ）の形状を形成する条件と一部共通している。異なる点は、図４（ｂ）の形状を形成する条件では、基板の温度を０℃から１０℃の間に制御するところ３５℃から４０℃の間に変更した点である。一般に温度条件を上げると、ドライエッチングプロセスによるエッチング量は増え、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜は減少する傾向にある。ドライエッチングプロセスで使用するガスとしては、他のフッ化硫黄系のガスも用いることができる。また、パッシベーションプロセスで使用するガスとしては、他のフッ化炭素系ガスも用いることが出来る。パッシベーションプロセスで使用するガスはアルゴンと混合して用いることもでき、また、アルゴンと混合しないで用いることもできる。
【００３２】
図１（ｂ）は交互に繰り返される両プロセスのうち、パッシベーションプロセス後の状態を示す。エッチングが進行すると基板１が第１貫通孔に対応する形状に異方性エッチングされ、垂直形状の側壁と水平形状の底面とを備える第１開口部７が形成される。第１マスク部はエッチングにより消失して基板１の表面が露出し、残る第２マスク部４が第２貫通孔９を形成する。また、パッシベーションプロセスにより生成した保護膜８が、貫通孔９の底面に露出した第１開口部７の底面及び側面を覆って基板１の表面全体に形成される。
【００３３】
次いで、図１（ｃ）に示すように、続くドライエッチングプロセスを行うと、第２マスク部４と、第２貫通孔９に露出した基板１と、第１開口部７の底面と、のそれぞれの水平面に形成された保護膜８がドライエッチングにより消失する。ドライエッチングプロセスによるイオンの入射がほとんど無い第１開口部７及び第２マスク部４の側壁に生成した保護膜８は消失せず残存する。
【００３４】
次いで、図１（ｄ）に示すように、更にエッチングを行う。すると、第２貫通孔９に露出した基板１の表面であって第２マスク部４の側壁近傍では、第２マスク部４の形状に沿って垂直方向に異方性エッチングが進行し、垂直形状の成形面を形成する。また、第１開口部７の底面も、第１開口部７の側壁に沿って垂直方向に異方性エッチングが進行する。一方、第１開口部７の側壁に残存した保護膜８も上部から徐々にエッチングされ、それにより第１開口部７の側壁上部の基板が外部に露出する。その結果、ドライエッチングプロセスによって露出した第１開口部７の側壁上部において、第１開口部７の側壁と基板１の表面との接合部の角からエッチングが進行し、徐々にテーパー形状の第２開口部１０を形成する。
【００３５】
次いで、図１（ｅ）に示すように、パッシベーションプロセスを行うと、生成した保護膜８が貫通孔９の底面に露出した第１開口部７の底面、側壁部及び第２開口部１０の側壁部を覆って基板１の表面全体に形成される。
【００３６】
次いで、図１（ｆ）に示すように、更にエッチングを行うと、第１開口部７の側壁と第２マスク部４の側壁に沿って垂直形状の成形面が形成され、これらの垂直形状同士がテーパー形状の第２開口部１０で連通した多段構造を形成する。第１開口部７の底面はさらにエッチングが進行する。以降、必要があれば図１（ｅ）及び（ｆ）の工程を繰り返し所望の深さにまで開口部を掘り進む。以上のようにして、本実施形態による微細構造の形成が完了する。
【００３７】
以上のような構成の微細構造の形成方法によれば、垂直方向にはマスク２及びドライエッチングプロセスによって形成される第１開口部７の側壁に沿って異方性エッチングが進行し、垂直形状が形成される。同時に、マスク２の厚みに差が生じる箇所に対応した基板１上にはテーパー形状を備える第２開口部１０が形成される。そのため、垂直形状とテーパー形状を各々独立した工程で作り上げる必要がなく、一度にこれらの形状が連通した形状を形成することが可能となる。そのため、加工の手間を省き工程が簡略化できる。
【００３８】
また、本実施形態では、基板１の温度を制御することによって、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量とパッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量とを制御することとしている。そのため、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜８の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とを精度良く制御することができ、その結果、容易に所望の形状を形成することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、基板１の温度を制御できる支持台６の上で行うこととしている。そのため、支持台６の機能により、基板１の温度を容易に制御することができる。したがって、再現性良く基板１を所望の温度に保って加工することができ、容易且つ再現性よく所望の形状を形成することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、開口部の形成工程の開始から終了まで、基板１の温度と、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、パッシベーションプロセスにおける保護膜８の形成時間と、が一定であることとしている。そのため、基板１の温度と各加工時間とを所定の一定条件に保ちエッチングをするだけで、テーパー形状と垂直形状が同時に形成できる。したがって、非常に容易に所望の形状を形成することができる。また、工程の途中での条件変更が不要であるため、工程が簡略化できる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第２工程において、基板１の制御温度を変えることでドライエッチングプロセスにおけるエッチング量とパッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量を制御することとしたが、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、パッシベーションプロセスにおける保護膜８の形成時間とを制御することによって、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量とパッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量とを制御することとしてもよい。その場合は、例えば、パッシベーションプロセスの時間は２秒から４秒の間であり、基板１の支持台６の温度は０℃から１０℃での間である。他の条件は本実施形態と共通している。先に示した図４（ｂ）の形状を形成する条件と一部共通しており、異なる点は、図４（ｂ）の加工条件におけるパッシベーションプロセスの時間が５秒から７秒の間であるところ、２秒から４秒の間に変更する点である。
【００４２】
この方法によれば、ドライエッチングプロセスのプロセス時間とパッシベーションプロセスのプロセス時間とを個別に制御することで、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と、パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜８の量と、を任意に制御することができる。そのため、パッシベーションプロセスにより形成される保護膜８の量とドライエッチングプロセスによるエッチング量とのバランスを精度良く制御でき、結果、容易に所望の形状を形成することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、開口部の形成工程の開始から終了までの加工条件を一定にすることとしたが、加工中に一部条件を変更しても構わない。
【００４４】
また、本実施形態では、形成された開口部は基板を貫通していないが、開口部は基板を貫通するものとしても良い。
【００４５】
次に、本発明の微細構造の形成方法を用いて製造した流体噴射ヘッドについて、図２を用いて説明する。図２は流体噴射ヘッドの一実施形態である液滴吐出ヘッドを示す図であり、図２（ａ）は要部斜視図であり、図２（ｂ）は要部断面図である。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド２０は例えば、例えばノズルプレート２１と振動板２２とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）２３を介して接合したものである。ノズルプレート２１と振動板２２との間には、仕切部材２３によって複数の空間２４と液溜まり２５とが形成されている。各空間２４と液溜まり２５の内部は液状体で満たされており、各空間２４と液溜まり２５とは供給口２６を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート２１には、空間２４から液状体を噴射するため、ノズル孔２７が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板２２には、液溜まり２５に液状体を供給するための孔２８が形成されている。
【００４７】
また、図２（ｂ）に示すように、振動板２２の空間２４に対向する面と反対側の面上には、圧電素子（ピエゾ素子）２９が接合されている。この圧電素子２９は、一対の電極３０の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２９が接合されている振動板２２は、圧電素子２９と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間２４の容積が増大するようになっている。したがって、空間２４内に増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり２５から供給口２６を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２９への通電を解除すると、圧電素子２９と振動板２２はともに元の形状に戻る。したがって、空間２４も元の容積に戻ることから、空間２４内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔２７から基板に向けて液状体の液滴３１が吐出される。
【００４８】
ここで、ノズル孔２７は、上述した微細構造の形成方法を用いて形成されている。ノズル孔２７は、テーパー形状と垂直形状が連通した形状を有しており、テーパー形状が空間２４内部に対向するように設けられている。そのため、ノズル孔２７から液滴３１が吐出される際に、液状体の圧力が空間２４内部の圧力からノズル孔２７内部の圧力への急激な変化を緩和する構造となっている。したがって、圧力変化により生じる抵抗を下げることができる。その結果、弱い駆動力で吐出が可能である。
【００４９】
なお、図２では、流体として液滴を噴射（吐出）する液滴吐出ヘッド２０を説明したが、本発明の微細構造の形成方法は、流体として粉体等を噴射する他の流体噴射ヘッドのノズル孔の形成方法に適用することもできる。さらに、三次元実装で必要となる基板の貫通孔の形成方法に適用することも可能であり、広く開口部の形成方法一般に適用可能である。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…基板、 ２…マスク、 ６…支持台、 ８…保護膜、 ２０…液滴吐出ヘッド（流体噴射ヘッド）、 ２７…ノズル孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通し前記基板表面に向かって開口面積が広くなるテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造の形成方法であって、
前記基板上に階段状の段差構造を有する貫通孔を備えたマスクを形成する第１工程と、
前記マスクを介して、保護膜を形成するパッシベーションプロセスと、前記基板をエッチングするドライエッチングプロセスと、を交互に連続して繰り返すことにより、前記第１開口部と前記第２開口部とを形成する第２工程と、を備え、
前記第２工程では、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量を前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量よりも多くし、前記第２開口部の側壁部となる前記基板の一部をエッチングしつつ前記第１開口部の底面をエッチングすることで、前記第２開口部の側壁部をテーパー状に形成することを特徴とする微細構造の形成方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記基板の温度を制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量とを制御することを特徴とする請求項１に記載の微細構造の形成方法。
【請求項３】
前記第２工程を前記基板の温度を制御できる支持台の上で行うことを特徴とする請求項２に記載の微細構造の形成方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間とを制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量とを制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記第２工程の開始から終了まで、前記基板の温度と、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間と、が一定であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項６】
前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項７】
基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造を含むノズル孔が設けられた流体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル孔の形状を請求項１に記載の微細構造の形成方法により形成することを特徴とする流体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通し前記基板表面に向かって開口面積が広くなるテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造の形成方法であって、
前記基板上に階段状の段差構造を有する貫通孔を備えたマスクを形成する第１工程と、
前記マスクを介して、保護膜を形成するパッシベーションプロセスと、前記基板をエッチングするドライエッチングプロセスと、を交互に連続して繰り返すことにより、前記第１開口部と前記第２開口部とを形成する第２工程と、を備え、
前記第２工程では、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量を前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量よりも多くし、前記第２開口部の側壁部となる前記基板の一部をエッチングしつつ前記第１開口部の底面をエッチングすることで、前記第２開口部の側壁部をテーパー状に形成することを特徴とする微細構造の形成方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記基板の温度を制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量とを制御することを特徴とする請求項１に記載の微細構造の形成方法。
【請求項３】
前記第２工程を前記基板の温度を制御できる支持台の上で行うことを特徴とする請求項２に記載の微細構造の形成方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間とを制御することによって、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング量と前記パッシベーションプロセスにおいて形成される保護膜の量とを制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記第２工程の開始から終了まで、前記基板の温度と、前記ドライエッチングプロセスにおけるエッチング時間と、前記パッシベーションプロセスにおける保護膜の形成時間と、が一定であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項６】
前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項７】
基板に垂直な側壁部を有する第１開口部と、前記第１開口部と連通するテーパー状の側壁部を有する第２開口部と、を備えた微細構造を含むノズル孔が設けられた流体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル孔の形状を請求項１に記載の微細構造の形成方法により形成することを特徴とする流体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８４９９６（Ｐ２０１３−８４９９６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１８２０４（Ｐ２０１３−１８２０４）
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２００７−２０８９７４（Ｐ２００７−２０８９７４）の分割
【原出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２００７−２０８９７４（Ｐ２００７−２０８９７４）の分割
【原出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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