JP2001001515A - シリコン基体の加工方法及び該シリコン基体を用いたインクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電型インクジェットヘッドにおいて、シー
ル性の高い共通液室、インク流路の形成を可能にし、且
つ、ヘッド裏面からのインク供給を可能にして実装性を
容易にする。 【解決手段】 シリコン基板１と熱酸化３したシリコン
基板２を５００〜１０００℃なる低温下で直接接合した
後（図１（Ａ））、ウェットエッチングのマスク層３６
を形成する（図１（Ｂ））。予め熱酸化膜３がついてい
たシリコン基板２側のマスク層をパターニングし、ＫＯ
Ｈ等の高濃度アルカリ液にてシリコン基板２に貫通穴５
２を開口する（図１（Ｃ））。その際、熱酸化膜３が貫
通穴５２のエンドポイントとして働くが、その部分は熱
酸化の界面であるため、シール性がよくサイドエッチ等
が入ることはない。次に、シリコン基板１側のマスク層
をＫＯＨ等の高濃度アルカリ液にてシリコン基板１に貫
通用パターン１２を開口する（図１（Ｄ））。次に、酸
化膜を沸酸にてウェット除去して貫通口を得る（図１
（Ｅ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを紙面に噴
射して記録を行うインクジェットプリンタ等に使用して
好適なインクジェットヘッド、より具体的には、インク
液室内に装備される振動板を静電気力で変形させてイン
ク噴射を行うインクジェットヘッド、及び、その製造方
法、及び、該インクジェットヘッドに用いて好適なシリ
コン基体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドプリンタは電子写
真等の記録装置と比べて小型、低コストであることが最
も重要な特徴であり、パーソナル化に優れ、極近年にな
って最も身近な記録装置として認められ、急速に普及し
てきた。インクジェットプリンターの印字方式には、常
時噴射されるインク液滴を偏向して記録有無を行うコン
ティニアス方式と、記録したい時のみインクを噴射する
オンデマンド方式の２つの方式があるが、現在は後者が
主流となっている。本発明は、インクジェットヘッドに
関するものであり、上記両方式のどちらにも用いること
ができるが、インク噴射する各ビットが個別電極対で構
成可能なのでオンデマンド方式を使う方が当然有利であ
る。

【０００３】また、インクジェットヘッドの代表的なタ
イプとして、サーマルヘッド（バブルヘッド）、圧電ヘ
ッド、静電ヘッドがある。サーマルヘッドはインク噴射
する各ビットに個別ヒータが設けられており、該個別ヒ
ータでインクを瞬時に沸騰させ、その際に発生する気泡
による圧力でインク噴射を行うものである。圧電ヘッド
は文字通り圧電体を用いたものであり、圧電体の厚さ方
向の変位をそのまま或いは振動板を介してインク圧力室
に与えてインク噴射を行うものと、圧電体の面内方向の
変位（面屈曲）を利用して振動板を面屈曲させインク噴
射を行うものとがある。静電ヘッドは静電引力を用いて
振動板を面屈曲させてインク噴射を行うものである。前
記サーマルヘッドと圧電ヘッドは既に量産実用化されて
いるが、各ビットに個別にヒータ素子や圧電体素子を組
み込まなければならず、その加工限界が、オンデマンド
方式でさらなる高密度化を行ううえでの妨げとなってい
る。これに対し、静電ヘッドは半導体やマイクロマシン
の微細加工技術を用いて最も高密度化が可能な次世代デ
バイスとして期待されている。

【０００４】また、最近になって、インクジェットヘッ
ドプリンタの画質が電子写真のそれと同等以上の品質を
持つとして認められるようになってきており、電子写真
等の記録装置に代替する高速性も求められるようににな
った。従って、印字／記録が副走査方向のみでよいライ
ン型ヘッドの要求が高まっており、それに伴い、インク
ジェットヘッドを容易に安価にライン実装する技術も重
要な課題になってきた。

【０００５】ヘッドの実装に関しては、電極の実装のみ
ならずインク供給の実装も重要である。使用頻度の少な
いパーソナルユーザ向きのシャトル型ヘッドのタイプで
は、インクカートリッジにヘッドを装着して使い捨てと
する場合が少なくない。しかし、将来、オフィスにおけ
るジェネラルシェアード用として考えられるライン型ヘ
ッドの場合には、ヘッドコストが高くなるため、据え置
き型が主流になる。従って、インク供給口の装着が容易
なヘッド構成にすることも重要な課題となる。なお、静
電ヘッド方式の代表的なものに、特開平５−５０６０１
号公報，特開平５−５７８８７号公報，特開平６−７１
８８２号公報等に記載のものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、シリコン基板を利用し
たインクジェットヘッド、より詳細には、個体振動基板
を静電引力を用いて変形（面屈曲）させてインクを噴射
させる静電型インクジェットヘッドにおいて、シール性
の高い共通液室（共通インク室）、インク流路（インク
加圧室）の形成を可能にし、且つ、ヘッド裏面からのイ
ンク供給を可能にして実装性を容易し、高信頼・低コス
トのインクジェットヘッドを提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め熱酸化膜
が形成されたシリコン基板と熱酸化膜が形成されていな
いシリコン基板とを前記熱酸化膜を介して接合されてい
るシリコン基体に、双方側から前記シリコン基体をウエ
ットエッチングにて開口して貫通穴を形成するシリコン
基体の加工方法であって、前記シリコン基体が５００〜
１０００℃程度の低温下での熱焼成にて接合形成されて
いる場合のシリコン基体の加工方法において、前記接合
前に予め熱酸化膜が形成されていた側のシリコン基板
に、他のシリコン基板より先に前記貫通穴を形成するこ
とを特徴とし、もって、５００〜１０００℃程度の温度
下で２つのシリコン基板を直接接合したシリコン基体に
貫通穴を開ける場合に、接合部分のシール性・接液性を
損なうことがないようにしたものである。

【０００８】請求項１の発明のように、５００〜１００
０℃程度の温度化で２つのシリコン基板を直接接合した
シリコン基体に貫通穴を開ける場合に、一方の基板側の
貫通穴・開口部を共通液室（共通インク室）として用い
る場合、その表面を後工程で封止する必要がある。請求
項２の発明は、上述のごとき請求項１の発明において、
前記シリコン基体の一方のシリコン基板側の開口領域内
に、もう一方のシリコン基板側から１個或いは複数個の
貫通穴を貫通形成するシリコン基体の加工方法におい
て、前記２つのシリコン基板に挟まれた酸化膜を、前記
もう一方の基板側からドライエッチングにより除去する
ことを特徴とし、もって、基板の表面にダメージを与え
ないだけでなく、マスクレスでエッチングが行えるよう
にしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】現在開発・試作しているインクジ
ェットヘッドは、wafer-to-waferにてシリコン基板を張
り合わせた（接合）シリコン基体を用いている。具体的
には、各ビットを個別駆動するための個別電極が形成さ
れたシリコン基板（以下シリコン基板Ｂという）と、こ
れに対向するように個別振動板及び個別加圧液室（イン
ク加圧室）を備えたシリコン基板（以下シリコン基板Ａ
という）を張り合わせて静電アクチュエータ部を形成し
ている。

【００１０】wafer-to-waferで張り合わせを行う理由は
個別アセンブリを避けて歩留り向上・コスト低減をはか
るのが目的である。シリコン基板Ａとシリコン基板Ｂを
wafer-to-waferで張り合わせを行う手法は、ＳＯＩ基板
の形成で用いられるシリコン直接接合（Si-Direct-bond
ing）の方法を応用している。静電型ヘッドの場合、個
別電極と振動板との間の距離（以下、ギャップ長と称
す）が１μｍ程度以下と小さいため、ギャップ長を精度
良く形成するためには直接接合の方法が一番適してい
る。例えば、接着剤を使う方法では、少なくともミクロ
ンオーダーの接着層が必要なのでギャップ制御が難し
く、また接着剤をwafer全面に薄く且つ均一に塗布し、
エアボイドを生じさせることなく均一に接圧着すること
はかなり困難であるからである。

【００１１】また、直接接合という張り合わせ手法は、
精密なギャップ長の制御が出来るという点やスループッ
トが良いという理由で用いているのであるが、ＳＯＩ基
板のように、接合界面が原子レベルで緻密・均一である
必要はない。この場合に必要なのは、接合界面にギャッ
プ長を変化させるような大きなボイド（間隙）がないこ
と、プロセス中（例えばチップ化するときのダイシング
など）に分離しない程度の強度があること、プリンター
駆動時の振動や人為的ミスによる衝撃に耐えうる強度が
あることなどである。

【００１２】通常のシリコン直接接合のプロセスで、１
０００〜１２００℃なる高温下での熱焼成（一般的には
酸素と窒素の混合雰囲気中で行われる）が必要とされる
理由は、接合強度だけではなくむしろボイドフリー（接
合基板間に空気ギャップが発生してしまうのを防ぐこ
と）の実現にある。１０００℃程度以下の低温下ではボ
イド発生が急激に大きくなることが一般に良く知られて
いる。

【００１３】前述のごときボイドの発生は、静電インク
ジェットヘッドの作製に用いる場合においても問題であ
るが、本発明によるヘッドは、前述のように、シリコン
基板Ｂ側にギャップを形成しており、これがバッファと
なってボイドが発生しにくい構成になっている。詳細に
は、ギャップパターンの寸法（接合部の糊代の寸法、開
口率等も含む）や、基板表面の均一性や表面処理方法の
工夫・最適化によって低温下でのボイドフリーを実現し
ている。なお、この点ついては、本発明の範囲外なので
これ以上の詳細な説明は省略するが、現在までに、少な
くとも５００℃程度まで低温下でのボイドフリー接合が
可能になっている。この場合、ＳＯＩ基板のそれに比べ
て接合強度が若干低いが、インクジェットヘッドとして
十分な接合強度を持っていることが種々の強度試験によ
り確認されている。

【００１４】なお、以上に、シリコン基板Ｂ側にギャッ
プ及び個別電極を配備し、シリコン基板Ａ側の振動板を
共通電極（基準電極）とした場合について説明したが、
ギャプを振動板側に形成しても良いし、個別電極を振動
板側に設け、共通電極をシリコン基板Ｂにしても良く、
これに限るものではない。

【００１５】本発明は、上述のように、５００〜１００
０℃なる低温下での直接接合でシリコン張り合わせされ
たシリコン基体、即ち、インクジェットヘッドの基体に
貫通路を形成する方法及びそれにより得られる効果に関
するものである。以下、本発明の実施例の構成、作用に
ついて説明する。

【００１６】図１，図２は、それぞれ本発明の請求１に
記載した発明の実施例を模式的に示す図で、図１は第１
の実施例、図２は第２の実施例を示す。而して、図１に
示した実施例１は、シリコン基板Ｂ（図中，２）に熱酸
化膜３が形成されている場合であり、図２に示した実施
例２はシリコン基板Ａ（図中，１）に熱酸化膜３が形成
されている場合であり、図２に示した実施例２は図１に
示した実施例１の発明に対して、シリコン基板１と２の
エッチングの順番が入れ替わるだけであるので、以下、
図１の実施例について説明し、図２に関する説明は省略
する。

【００１７】先ず、シリコン基板１と熱酸化３したシリ
コン基板２を５００〜１０００℃なる低温下で直接接合
を施した後（図１（Ａ））、ウェットエッチングのマス
ク層３６を形成する（図１（Ｂ））。この実施例ではマ
スク層３６として一番良好なＬＰ−ＣＶＤ窒化膜を用い
たが、熱酸化膜や五酸化タンタル等を用いても良く、こ
れに限るものではない。

【００１８】次に、予め熱酸化膜３がついていたシリコ
ン基板２側のマスク層３６を公知の写真製版技術及びエ
ッチング技術によりパターニングし、ＫＯＨ等の高濃度
アルカリ液にてシリコン基板２に貫通用の穴５２を開口
する（図１（Ｃ））。この際、熱酸化膜３が貫通穴５２
のエンドポイントとして働く。その部分は熱酸化の界面
であるため、シール性がよくサイドエッチ等が入ること
はない。選択比も高いので時間の管理で十分である。

【００１９】次に、シリコン基板１側のマスク層３６を
公知の写真製版技術及びエッチング技術によりパターニ
ングし、ＫＯＨ等の高濃度アルカリ液にてシリコン基板
１に貫通穴用のパターン１２を開口する（図１
（Ｄ））。このとき、シリコン基板２側の貫通穴部の酸
化膜も若干エッチングされるが、前述のように、熱酸化
の界面であるためシール性がよくサイドエッチ等が入る
ことはない。次に、酸化膜３を沸酸にてウェット除去す
れば貫通口が得られる（図１（Ｅ））。

【００２０】上術のようなプロセス（手順）をとる理由
は、５００〜１０００℃程度の温度下での直接接合であ
るため、接合強度が若干低く、微視的には接合界面が１
０００〜１２００℃の高温度下でのそれに比べて緻密に
なっていないため、図３に示すように、シリコン基板１
側にサイドエッチが入ってしまい、ひどい場合には、接
合部分が剥がれ落ちてしまう場合もある。請求項３の発
明の例で後述するように、この部分のシール性が重要で
あり、プロセス中にこの界面にダメージを与えないこと
が重要である。本ヘッドのように基板の接合界面の部分
にパターニングが施されている場合には、ボイドの発生
が少ないが、接合面積（糊代）が少ないため留意する必
要がある。

【００２１】図１及び図２は請求項１の最も単純な例を
示すもので、例えば、シリコン基板１及び２の基板方位
及び厚さが同じ場合には、シリコン基板の開口エッチン
グを同時に行っても殆ど問題はない。また、張り合わせ
面の酸化膜３を薄くする必要がある場合には、貫通エッ
チングに時間がかかる側の基板に熱酸化膜３を形成し、
最初に厚い方の基板を途中までエッチングして、残りの
部分を他の薄い基板側のエッチングでコンペンセイトす
る方法を採ると良い。

【００２２】本実施例では、シリコン基板１には５０〜
６２５μｍ厚のＳｉ（１１０）基板を用い、垂直開口
し、シリコン基板２には６００μｍのＳｉ（１００）基
板を用いて５４．７ｄｅｇのテーパ開口にした。この場
合、シリコン基板２の方がエッチレートが遅く、且つ、
板厚が厚いため、熱酸化膜３の形成面をシリコン基板２
側とし、シリコン基板２側を先にエッチングしてからシ
リコン基板１側をエッチングした。

【００２３】図４及び図５は請求項２及び３の実施例
（実施例３）を模式的に示すものであり、実施例２を改
善したものである。図４は接合部の酸化膜の除去を沸酸
によるウェットエッチングで除去した場合、或いは、シ
リコン基板１側からドライエッチングで除去した場合の
例である。図５は接合部の酸化膜の除去をシリコン基板
２側（貫通穴が小さい側の面）からドライエッチングに
より除去した例である。なお、図４（Ｃ）は図４（Ａ）
のＣ−Ｃ線断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＣ−Ｃ線
断面図、である。

【００２４】後で、請求項４及び５の発明の実施例で説
明するように、シリコン基板１側の開口部１２を共通液
室（共通インク室）として用いるインクジェットヘッド
の場合、シリコン基板１側の表面を後工程で封止する必
要があるため、その表面側からドライエッチングを行う
場合には表面保護用のマスクが必要となるが、シリコン
基板２側からのドライエッチングの場合にはマスクレス
で行えるという利点がある。またマスクを使う前者の場
合において、その開口部１２の段差が数１０μｍ以上で
あるため、通常のレジストワーク（写真製版技術）は困
難である。また、代わりに個体マスクを使った場合に
も、ドライエッチング時のプラズマ回り込み等で少なか
らず表面にダメージを受けてしまうといった問題もあ
る。加えて、図５の例のように、酸化膜３がシリコン基
板１側に形成されている場合（酸化膜３とシリコン基板
２が接合面になっている場合）には、接合面積（糊代）
が大きくなるためシール性も高いという利点もある。

【００２５】また、本実施例では、シリコン基板１に垂
直壁を得るために、シリコン基板１にはＳｉ（１１０）
基板を、シリコン基板２にはコスト安のＳｉ（１００）
基板を用いている。開口部１２，貫通穴５２の形成は異
方性エッチングにておこなっているので、側壁は全てＳ
ｉ（１１１）面で形成される（請求項３）。Ｓｉ（１１
１）面はエッチングのストップ面でもあることから耐ア
ルカリ性が高く接液性（インク耐性）に優れている。従
って、接合部の表面（シリコン基板の界面）のみ（１０
０）面となり、接液性に乏しい面となる。即ち、この接
液性に乏しい面に、図５の如く、酸化膜３を残存させる
ことにより、接液性にも優れたインク液室・流路を形成
することが出来る。

【００２６】図６は請求項４及び５の実施例（実施例
４）を模式的に示したもので、図６（Ａ）は要部平面構
成図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図で、図
中、１，２，３は前述の実施例と同様のシリコン基板
１，２及び熱酸化膜３であり、１０は共通電極を兼ねる
シリコン振動板、１１はインク噴射用加圧液室、１２は
共通液室、１３は流体抵抗（非加圧時に共通液室１２か
ら加圧液１１室へインクを供給し、加圧時にインクの逆
流を低減するような流路）、２１は振動板駆動用の個別
電極、２２は個別電極保護膜、３１は振動板−個別電極
間の静電ギャップ、５２はインク供給口を兼ねるインク
供給路（前述の貫通穴５２と同じ）、４はインク噴射用
のノズルプレート（各種液室用の密封蓋を兼ねる）、４
１は噴射ノズルである。

【００２７】図６のような構成及び前述からの製造手法
をとることにより、wafer-to-waferの一連のヘッド形成
プロセスが可能になり（一連のプロセスは後述）、加え
て、インク供給口５２をインク噴射口（ノズル）４１と
反対側の面（裏面）からとることが可能になる。裏面に
インク供給口５２が設けられているため、電極実装やラ
イン型ヘッド作製時のダイボンドが容易である。また、
ノズル面側にインク供給口がないため、ワイピング（ノ
ズル面上の不要なインクの除去、その他クリーニング）
等の信頼性維持機構の設置も容易になる。

【００２８】図６の例は、左右で各ビットが千鳥配置さ
れている例であり、左右対称にはなっていない。また、
流体抵抗部１３や各種液室１１，１２の形状等は模式的
に描いたもので、実際の形状は幾分異なるということを
追記しておく。図６は、請求項５の発明を具体的に説明
するものであり、請求項５の発明は請求項４の発明の特
別な場合である。請求項４の一般的な実施例についての
詳細な説明は省略するが、前述した開口部１２を共通液
室として用い、貫通穴５２をインク供給口として用いた
ことを特徴とするインクジェットヘッドである。

【００２９】図７は請求項６のインクジェットヘッド製
造方法の実施例（実施例５）を模式的に示すもので、シ
リコン基板１の接合面側の一部を残存させ、この残存部
を個体振動板として用いる場合のプロセスフローを示す
ものである。この図７に示した例の場合、シリコン基板
１の接合面側には １Ｅ１９〜５Ｅ２０／ｃｍ³程度の
高濃度ボロン層１０が予め形成されている（図７
（Ａ））。高濃度ボロン層はエッチングレートが低くエ
ッチングのエンドポイントとなる。実施例１及び２と同
様、ボロン層１０が形成されたシリコン基板１と熱酸化
膜３が形成されているシリコン基板２を直接接合した
後、ウエットエッチングのマスク層３６を形成し（図７
（Ｂ））、シリコン基板２側のマスク層３６にパターニ
ングを施こし、該シリコン基板２１に貫通穴５２を開口
する（図７（Ｃ））。図７（Ｄ）は前記高濃度ボロン層
１０にてエッチングストップした状態を示す。ここで残
存したシリコン基板１０（ボロン層１０）を固体振動板
として用いる。次に、シリコン基板１側からドライエッ
チングにて残存シリコンを除去したのが図７（Ｅ）であ
り、シリコン基板２（裏面）側からドライエッチングに
より除去したのが図８（請求項６）である。ここで、図
７（Ｅ）の場合には、加圧液室部の振動板が除去されな
いようなマスクが必要であるが、図８の場合にはマスク
レスで行える。

【００３０】マスクを使う前者（図７（Ｅ））の場合に
は、その開口部１２の段差が数１００μｍオーダーであ
るため通常のレジストワーク（写真製版技術）は困難で
ある。また、代わりに固体マスクを使った場合にも、ド
ライエッチング時のプラズマ回り込み等で少なからず基
板１の表面にダメージを受けてしまうといった問題もあ
る。加えて、図７の実施例のように、熱酸化膜３がシリ
コン基板２側に形成されていた場合（酸化膜３と残存シ
リコン基板１０が接合界面になっている場合）には、接
合面積（糊代）が大きくなるためシール性も高いという
利点もある。

【００３１】以上の説明は接合面のシリコン基板１の一
部を残存させる方法として高濃度ボロン層１０を例とし
てあげているが、高濃度ボロン層を作らず、時間制御で
行ってもよく、或いは、シリコン基板１の代わりにＳＯ
Ｉウェハを用いても良い。ＳＯＩウェハはコスト高では
あるがプロセスは一層容易である。

【００３２】図９は請求項７の発明の実施例（実施例
６）を模式的に示すものであり、図９（Ａ）は図１及び
図２，図９（Ｂ）は図７，図９（Ｃ）は図８，のそれぞ
れの場合において、酸化後の状態を示すものである。こ
のようにシリコン基板１及びシリコン基板２を貫通した
後に酸化処理６２を施すことで、インクジェットヘッド
の接液前表面に容易に保護層を形成することができ、各
種液室や流路のシリコン壁の接液性の向上はいうまでも
ないが、特に、接合面のシール性の向上に効果がある。

【００３３】図１０は本発明におけるwafer-to-waferの
一連のヘッド形成プロセスフローを示すものである。各
パーツでの作用効果及びプロセスの詳細は前述の通りで
あり詳細を省略する。なお、図１０（Ａ）〜図１０
（Ｄ）において、左側（ａ₁〜ｄ₁）は平面構成図、右側
（ａ₂〜ｄ₂）は左側の図（ａ₁〜ｄ₁）におけるａ₁−ａ
_２，ｂ₁−ｂ_２，ｃ₁−ｃ_２，ｄ₁−ｄ_２線断面図であ
る。

【００３４】図１０（Ａ）は接合前の状態を示してお
り、シリコン基板２には接合用の熱酸化膜３と個別電極
２１と個別電極保護膜２２が形成されている。また、シ
リコン基板１には高濃度ボロン層１０が形成されてい
る。ここで、熱酸化膜３，静電ギャップ３１，個別電極
２１，保護膜２２の形成法やその手順については、本請
求項の発明からはずれるので説明を行わないが、図示の
例は、一例であり、本発明はこれに限るものではない。
また、ギャップや電極等はシリコン基板１側にあっても
よく図示の例に限るものではない。また、振動板ストッ
プ層として高濃度ボロン層を形成しているが、振動板部
１０を良好に残存出来る手法であればこれに限るもので
もない。

【００３５】図１０（Ｂ）は接合後に、マスク層３６を
形成し、シリコン基板２側のマスク層のパターニングを
行って、貫通穴５２を形成したことを示している。

【００３６】図１０（Ｃ）は、シリコン基板１側のマス
ク層のパターニングを行って、共通液室１２，加圧液室
１１，流体抵抗部１３等の開口部を形成したことを示し
ている。この開口部の形成は本実施例では一回のパター
ニング及び一回の異方性エッチングにより行っている。

【００３７】図１０（Ｄ）は、シリコン基板２側の貫通
穴５２の部分の酸化膜３をウェットエッチング、或い
は、シリコン基板２側からマスクレスでドライエッチン
グにより除去し、貫通部４０の残存シリコン１０をシリ
コン基板２側からマスクレスでドライエッチングにより
除去し、接液部となる表面に酸化処理を施した後で、電
極パッド部２０の残存シリコン１０をドライエッチング
により除去したことを示している。ここで、酸化処理は
電極パッド部２０の開口の後で行う場合もあるが、その
場合には軽い酸化に留めておくことの方がよい。

【００３８】

【発明の効果】（請求項１の効果）請求項１の発明は、
予め熱酸化膜が形成されたシリコン基板と熱酸化膜が形
成されていないシリコン基板とを前記熱酸化膜を介して
接合されているシリコン基体に、双方側から前記シリコ
ン基体をウエットエッチングにて開口して貫通穴を形成
するシリコン基体の加工方法であって、前記シリコン基
体が５００〜１０００℃程度の低温下での熱焼成にて接
合形成されている場合のシリコン基体の加工方法におい
て、前記接合前に予め熱酸化膜が形成されていた側のシ
リコン基板に、他のシリコン基板より先に貫通穴を形成
するもので、このようにすると、５００〜１０００℃程
度の温度下で２つのシリコン基板を直接接合したシリコ
ン基体に貫通穴を開ける場合に、接合部分のシール性・
接液性を損なうことがない。

【００３９】（請求項２の効果）５００から１０００℃
程度の温度下で２つのシリコン基板を直接接合したシリ
コン基体に貫通穴を開ける場合に、一方の基板側の貫通
穴・開口部を共通液室（共通インク室）として用いる場
合、その表面を後工程で封止する必要があるが、請求項
２の発明によれば、前記２つのシリコン基板に挟まれた
酸化膜を、前記もう一方の基板側からドライエッチング
により除去するようにしたのでその表面にダメージを与
えないだけでなく、マスクレスでエッチングが行える。
従って、接合面積（糊代）されている面積が大きく、シ
ール性や強度が高い。更には、接液性の弱いシリコン部
分に酸化膜が残存するため接液性が高い。

【００４０】（請求項３の効果）請求項３の発明によれ
ば、側壁は全てＳｉ（１１１）面で形成されているた
め、耐アルカリ性が高く接液性（インク耐性）に優れて
いる。

【００４１】（請求項４，５の効果）請求項４，５の発
明のよると、インク供給口をインク噴射面と反対側の面
（裏面）からとることが可能になるため、電極実装やラ
イン型ヘッド作製時のダイボンドが容易である。また、
ノズル面側にインク供給口がないため、ワイピング（ノ
ズル面上の不要なインクの除去、その他クリーニング）
等の信頼性維持機構の設置も容易になる。

【００４２】（請求項６の効果）請求項６の発明による
と、前記共通液室領域内の前記個体振動板にあたる部分
を前記もう一方のシリコン基板の裏面側からドライエッ
チングにより除去するようにしたので、液室封止面のと
なる表面にエッチングダメージを与えない、マスクレス
で貫通のエッチングが行える（加圧液室部の振動板を除
去せず、貫通部のみをマスクレスエッチングできる）、
等の利点がある。接合（糊代）されている面積が大きい
ためシール性や強度が高い。

【００４３】（請求項７の効果）請求項７の発明による
と、前記一方のシリコン基板ともう一方のシリコン基板
との間を貫通した後に酸化処理を施すようにしたので、
インクジェットヘッドの接液する全表面に容易に保護層
を形成することができ、各種液室や流路のシリコン壁の
接液性の向上はいうまでもないが、特に、接合面のシー
ル性の向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１の発明の一実施例を模式的
に示す図である。

【図２】 本発明の請求項１の発明の他の実施例を模式
的に示す図である。

【図３】 図１及び図２に示した実施例において、シリ
コン基板１にサイドエッチが入ってしまう例を示す図で
ある。

【図４】 接合部の酸化膜の除去を沸酸によるウェット
エッチングで除去した場合、或いは、シリコン基板１側
からドライエッチングで除去した場合の例を示す図であ
る。

【図５】 接合部の酸化膜の除去をシリコン基板２側
（貫通穴が小さい側の面）からドライエッチングにより
除去した例を示す図である

【図６】 請求項４及び５の実施例（実施例４）を模式
的に示すした図である。

【図７】 請求項６の実施例（実施例５）を模式的に示
した図である。

【図８】 図７に示した実施例をマスクレスで行う場合
の例を示す図である。

【図９】 請求項７の実施例（実施例６）を模式的に示
した図である。

【図１０】 本発明におけるwafer-to-waferの一連のヘ
ッド形成プロセスフローを示す図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２…シリコン基板、３…熱酸化膜、
１０…高濃度ボロン層（振動板）、１１…加圧液室、１
２…貫通穴用パターン（開口部，共通液室）、１３流体
抵抗部、２０…電極パッド部、２１…振動板駆動用の個
別電極、２２…個別電極保護膜、３１…ギャップ、３６
…マスク層、４０…貫通部、４１…噴射ノズル、５２…
貫通穴（インク供給口）、６２…酸化膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF65 AF93 AG14 AG54 AP02 AP13 AP14 AP32 AP33 AP34 AQ02 BA04 BA15 5F043 AA02 AA31 BB02 BB22 DD01 DD15 DD30 FF06 GG10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め熱酸化膜が形成されたシリコン基板
   と熱酸化膜が形成されていないシリコン基板とを前記熱
   酸化膜を介して接合されているシリコン基体に、双方側
   から前記シリコン基体をウエットエッチングにて開口し
   て貫通穴を形成するシリコン基体の加工方法であって、
   前記シリコン基体が５００〜１０００℃程度の低温下で
   の熱焼成にて接合形成されている場合のシリコン基体の
   加工方法において、前記接合前に予め熱酸化膜が形成さ
   れていた側のシリコン基板に、他のシリコン基板より先
   に前記貫通穴を形成することを特徴とするシリコン基体
   の加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシリコン基体の加工方
   法であって、前記シリコン基体の一方のシリコン基板側
   の開口領域内に、もう一方のシリコン基板側から１個或
   いは複数個の貫通穴を貫通形成するシリコン基体の加工
   方法において、前記２つのシリコン基板に挟まれた酸化
   膜を、前記もう一方の基板側からドライエッチングによ
   り除去することを特徴とするシリコン基体の加工方法。
3. 【請求項３】 熱酸化膜を介して２つのシリコン基板が
   接合されているシリコン基体に、双方側からシリコンを
   異方性エッチングにて開口して貫通穴を形成するシリコ
   ン基体の加工方法において、異方性エッチングのエンド
   ポイントが前記熱酸化膜或いはＳｉ（１１１）面である
   ことを特徴とするシリコン基体の加工方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のシリ
   コン基体を用いた静電型インクジェットヘッドであっ
   て、該インクジェットヘッドは、前記シリコン基体の一
   方のシリコン基板側の開口領域内にもう一方のシリコン
   基板側から一個或いは複数個の貫通穴が貫通形成されて
   いるシリコン基体を有し、前記一方のシリコン基板側の
   開口領域を共通液室（共通インク室）として、もう一方
   のシリコン基板側の貫通穴を外部からのインク供給口と
   して用い、前記一方のシリコン基板に加圧液室及び振動
   板が形成され、もう一方のシリコン基板にアクチュエー
   タ用の個別電極が形成されていることを特徴とするイン
   クジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の静電型インクジェット
   ヘッドにおいて、インク噴射面が前記一方のシリコン基
   板側にあり、インク供給口がもう一方のシリコン基板の
   前記インク噴射面と反対側の面（裏面）にあることを特
   徴とするインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載のインクジェット
   ヘッドの製造方法であって、前記一方のシリコン基板の
   接合面側の一部を残存させて前記振動板として用いるイ
   ンクジェットヘッド製造方法において、前記共通液室領
   域内の前記振動板にあたる部分を前記もう一方のシリコ
   ン基板の裏面側からドライエッチングにより除去するこ
   とを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 前記一方のシリコン基板ともう一方のシ
   リコン基板との間を貫通した後に酸化処理を施すことを
   特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッドの製
   造方法。