(57)【要約】【課題】シリコン基板に微小径の貫通孔を微細ピッチに形成する。【解決手段】開口部３０ａを有するエッチングマスク２２をシリコン基板１０の面に形成するエッチングマスク形成工程Ｓ１２と、前記シリコン基板１０の前記開口部３０ａ内にエッチング誘導孔３４を形成する誘導孔形成工程Ｓ１４と、前記エッチング誘導孔３４が形成された前記シリコン基板１０にエッチング処理を施して前記シリコン基板１０を貫通する貫通孔３０を形成する貫通孔形成工程Ｓ１５と、を備え、前記誘導孔形成工程Ｓ１４では、レーザー光Ｌを、それぞれ冷却期間を挟んで複数回、前記開口部３０ａに照射して前記シリコン基板１０を貫通する前記エッチング誘導孔３４を形成することを特徴とするシリコン基板１０の加工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、
前記シリコン基板の前記開口部内にエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、
前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備え、
前記誘導孔形成工程では、レーザー光を、それぞれ冷却期間を挟んで複数回、前記開口部に照射して前記シリコン基板を貫通する前記エッチング誘導孔を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【請求項２】
前記誘導孔形成工程において、一の前記冷却期間の後に照射される前記レーザー光の照射エネルギーは前記冷却期間の前に照射される前記レーザー光の前記照射エネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項３】
開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、
前記シリコン基板の前記開口部内にエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、
前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して、前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備え、
前記誘導孔形成工程では、前記シリコン基板の対向する２面から、前記開口部にレーザー光を照射してそれぞれ未貫通孔を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【請求項４】
前記誘導孔形成工程で形成された２つの前記未貫通孔は、前記シリコン基板の厚さ内で重なる部分を有することを特徴とする請求項３に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項５】
開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、
前記シリコン基板の前記開口部内に、平面視において周囲に空隙を有する島状のレーザー照射部を形成するレーザー照射部形成工程と、
前記シリコン基板の前記レーザー照射部にレーザー光を照射して前記シリコン基板を貫通するエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、
前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備えることを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【請求項６】
前記レーザー照射部形成工程では、前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記レーザー照射部を形成することを特徴とする請求項５に記載のシリコン基板の加工方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法で形成された貫通孔を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の面と前記貫通孔内の面とに形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層で囲まれ、前記貫通孔内に設けられた導電体と、
前記導電体に接続され、前記第１絶縁層を介して前記シリコン基板の一方の面に設けられた配線層と、
前記配線層に電気的に接続された素子回路と、を有することを特徴とする素子付き基板。
【請求項８】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに適用される流路形成基板であって、
少なくとも、前記液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの１つの面に、一方の面が接続され前記機能液を溜め置くキャビティーを形成するキャビティー形成基板と、
前記キャビティー形成基板の他方の面に接続され、駆動素子の駆動によって変位する振動板と、
前記振動板の、前記キャビティー形成基板が接続される面と対向する面に接続されリザーバーを形成するリザーバー形成基板と、を含み、
前記機能液が通過する複数の流路の一部分が、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシリコン基板の加工方法で形成された貫通孔であることを特徴とする流路形成基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板の加工方法、素子付き基板、及び、流路形成基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
超小型の可動機構を有する微小機械がマイクロメカニクス技術により検討されている。特に、半導体集積回路形成技術（半導体フォトリソグラフィプロセス）を用いて単結晶シリコン基板に形成するマイクロ構造体は、基板上に複数の小型で作製再現性の高い微小な機械部品を作製することが可能である。このような半導体フォトリソグラフィプロセスを用いるマイクロメカニクス技術において、シリコンの（１１１）面と他の結晶面とのエッチング速度差が生じることを利用したシリコン結晶軸異方性エッチングを用いるバルクマイクロマシーニング（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）が知られている。バルクマイクロマシーニングは、薄膜カンチレバーやノズル等を形成するために用いる貫通孔を精度良く形成する上で必須の技術である。
【０００３】
近年、より微細かつ高精度な微小機械が求められており、貫通孔をより小径かつ高密度に形成することが要求されている。貫通孔を精度よく形成する技術としては、最終的に求める貫通孔の開口領域に予め微小な穿孔を形成し、この微小な穿孔をエッチング誘導孔として貫通孔を小径かつ高密度に形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０９８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の技術は、エッチング誘導孔（微小な穿孔）形成がレーザーによる穴開け加工であり、シリコン基板に穿孔が形成されると同時に穿孔周辺の領域のシリコンが熱改質する。エッチング誘導孔の形成過程では、開口部、すなわち入射表面付近は、レーザー光の照射による熱量が高くなってしまい熱改質がより深層に進展しやすい。特にアスペスト比が大きい場合は、レーザー光のエネルギーを増加させたり、照射時間を長くとったりする必要があるため、その影響が顕著である。熱改質部分はエッチングにより容易に除去される。そのため、エッチングして得られる貫通孔は、開口部分の径が他の場所での径に比較して大きくなってしまい、小径の貫通孔の形成が困難であり、高密度化に限界があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の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。
【０００７】
（適用例１）開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、前記シリコン基板の前記開口部内にエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備え、前記誘導孔形成工程では、レーザー光を、それぞれ冷却期間を挟んで複数回、前記開口部に照射して前記シリコン基板を貫通する前記エッチング誘導孔を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【０００８】
この方法によれば、エッチング誘導孔を形成するためのレーザー光の照射を同一方向から複数回に分けて行う。シリコン基板は、照射されるレーザー光の熱によって溶融し蒸発して、レーザー光の照射方向に穿孔が形成される。当初のレーザー光の照射の後、すなわち１つの穿孔が形成された後に、冷却期間をおいて次のレーザー光の照射を行う。そのため、当初開けられた穿孔の入り口部を含む穿孔内面が安定し、次のレーザー光の照射では、レーザー光は容易に多重反射して穿孔深部に進む。その結果、当初開けられた穿孔の入り口部の径の拡大や熱改質の進展を低減させつつ、当該穿孔の底部付近を起点として、新たな穿孔を形成することができる。これを繰り返すことによって、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展を抑制しつつ、シリコン基板を貫通するエッチング誘導孔を形成することができる。
【０００９】
そして、貫通孔形成工程において、エッチング誘導孔とその周囲の熱改質部分を利用して、エッチング処理を行い貫通孔を形成する。エッチング誘導孔は、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展が抑制されている。そのため、貫通孔は穴径の拡大を抑制できる。その結果、シリコン基板に貫通孔を微小径かつ高密度に配置することができる。
【００１０】
（適用例２）前記誘導孔形成工程において、次の前記レーザー光の照射エネルギーは、前の前記レーザー光の照射エネルギーより大きいことを特徴とする上記のシリコン基板の加工方法。
【００１１】
この方法によれば、当初開けられた穿孔の底部付近を起点として新たな穿孔を形成しやすくなる。
【００１２】
（適用例３）開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、前記シリコン基板の前記開口部内にエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して、前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備え、前記誘導孔形成工程では、前記シリコン基板の対向する２面から、前記開口部にレーザー光を照射してそれぞれ未貫通孔を形成することを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【００１３】
この方法によれば、エッチング誘導孔を形成するためのレーザー光の照射をシリコン基板の表面及び裏面から行う。そのため、どちらか一方のエッチング誘導孔（穿孔）の入り口部にレーザー光のエネルギーが集中して、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展を抑制できる。その結果、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展を低減させたエッチング誘導孔を形成することができる。
【００１４】
そして、貫通孔形成工程において、エッチング誘導孔とその周囲の熱改質部分を利用して、エッチング処理を行って貫通孔を形成する。エッチング誘導孔は、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展が抑制されている。そのため、貫通孔は穴径の拡大を抑制できる。その結果、シリコン基板に貫通孔を微小径かつ高密度に配置することができる。
【００１５】
（適用例４）前記誘導孔形成工程で形成された２つの前記未貫通孔は、前記シリコン基板の厚さ内で重なる部分を有することを特徴とする上記のシリコン基板の加工方法。
【００１６】
この方法によれば、シリコン基板の表面及び裏面から行われたレーザー光の照射によって形成された未貫通孔（穿孔）の空間部分もしくは熱改質部分は、シリコン基板の厚さ内において重なる部分を有する。そのため、重なる部分を有する２つの未貫通孔をエッチング誘導孔としてエッチング処理を行うことができる。
【００１７】
（適用例５）開口部を有するエッチングマスクをシリコン基板の面に形成するエッチングマスク形成工程と、前記シリコン基板の前記開口部内に、平面視において周囲に空隙を有する島状のレーザー照射部を形成するレーザー照射部形成工程と、前記シリコン基板の前記レーザー照射部にレーザー光を照射して前記シリコン基板を貫通するエッチング誘導孔を形成する誘導孔形成工程と、前記エッチング誘導孔が形成された前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を備えることを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【００１８】
この方法によれば、レーザー光を照射する位置に、周囲に溝（空隙）を有する島状のレーザー照射部を形成する。そのため、エッチング誘導孔を形成するためにレーザー光をレーザー照射部に照射しても、レーザー光の熱エネルギーが空隙に遮られエッチング誘導孔の径方向に伝わりにくくなる。その結果、エッチング誘導孔の入り口部にレーザー光の熱エネルギーが集中して、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展を抑制しつつ、シリコン基板を貫通するエッチング誘導孔を形成することができる。
【００１９】
そして、貫通孔形成工程において、エッチング誘導孔とその周囲の熱改質部分を利用して、エッチング処理を行って貫通孔を形成する。エッチング誘導孔は、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展が抑制されている。そのため、貫通孔は穴径の拡大を抑制できる。その結果、シリコン基板に貫通孔を微小径かつ高密度に配置することができる。
【００２０】
（適用例６）前記レーザー照射部形成工程では、前記シリコン基板にエッチング処理を施して前記レーザー照射部を形成することを特徴とする上記のシリコン基板の加工方法。
【００２１】
この方法によれば、シリコン基板の開口部が想定される位置に、周囲に所定の深さの溝（空隙）を有する島状のレーザー照射部を形成することができる。
【００２２】
（適用例７）上記のシリコン基板の加工方法で形成された貫通孔を有するシリコン基板と、前記シリコン基板の一方の面と前記貫通孔内の面とに形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層で囲まれ、前記貫通孔内に設けられた導電体と、前記導電体に接続され、前記第１絶縁層を介して前記シリコン基板の一方の面に設けられた配線層と、前記配線層に電気的に接続された素子回路と、を有することを特徴とする素子付き基板。
【００２３】
この構成によれば、素子付き基板は、シリコン基板に対して微小径かつ高密度に配置される貫通孔をもとに製造された貫通電極を有している。そのため、微細かつ高密度な実装を実現できる小型の素子付き基板を提供できる。
【００２４】
（適用例８）機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに適用される流路形成基板であって、少なくとも、前記液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの１つの面に、一方の面が接続され前記機能液を溜め置くキャビティーを形成するキャビティー形成基板と、前記キャビティー形成基板の他方の面に接続され、駆動素子の駆動によって変位する振動板と、前記振動板の、前記キャビティー形成基板が接続される面と対向する面に接続されリザーバーを形成するリザーバー形成基板と、を含み、前記機能液が通過する複数の流路の一部分が、上記のシリコン基板の加工方法で形成された貫通孔であることを特徴とする流路形成基板。
【００２５】
この構成によれば、流路形成基板は、シリコン基板に微小径かつ高密度に配置される貫通孔を流路として用いることができる。そのため、ノズルも微細かつ高密度に配列できるとともに、高密度に配置される多数のノズルに対応して流路も微細かつ高密度に配置することができる。その結果、この流路形成基板を用いる液滴吐出ヘッドは、小型化が可能になるとともに高密度、高精細な描画を実現することができる。なお、ここでいう流路形成基板とは、ノズルプレート、キャビティー形成基板、リザーバー形成基板等を含む液滴吐出ヘッド内で流路を構成するすべての基板の総称である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャート。
【図２】第１実施形態に係る貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図。
【図３】レーザー光の穴開け加工を説明する図。
【図４】第２実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態に係る貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図。
【図６】第３実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャート。
【図７】第３実施形態に係る貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図。
【図８】本実施形態に係る貫通孔を適用した素子付き基板の断面図。
【図９】本実施形態に係る貫通孔を適用した液滴吐出ヘッドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
シリコン基板の加工方法としての貫通孔の形成方法は、例えばシリコン貫通電極や液滴吐出装置の流路形成基板等に好適に適用される。例えば、液滴を吐出する多数のノズルを備える液滴吐出装置は、より高密度、高精細なパターン描画能力が求められている。高密度、高精細な描画を実現するため多数のノズルを高密度に配置する必要がある。近年は、描画の基本となるドット密度（ノズルピッチ）として６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ、約２６．３μｍピッチ）を超えるものが求められている。そのため、ノズルに対応する流路を備える流路形成基板としても微小径の貫通孔を微細ピッチに形成する必要がある。
【００２８】
以下に、それらに適用するシリコン基板の加工方法としての貫通孔の形成方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で参照する図面では、説明及び図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００２９】
（第１実施形態に係る貫通孔の形成方法について）
まず、第１実施形態に係る貫通孔の形成方法について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャートであり、図２は貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図である。図３は、レーザー光の穴開け加工を説明する図である。以下、図１のフローチャートに従い、図２及び図３を参照して説明する。
【００３０】
図１に示すように、保護膜形成工程Ｓ１１では、図２（ａ）に示すように、熱酸化法によりシリコン単結晶基板１０（以下、基板１０という）の表裏面全体に酸化ケイ素膜を成膜し、エッチング保護膜２０を生成する。エッチング保護膜２０の膜厚としては、約１μｍ程度が好ましい。
【００３１】
次いで、エッチングマスク形成工程Ｓ１２では、フォトリソグラフィーにより、エッチング保護膜２０を、後述するエッチングのためのマスク形状に形成する。このエッチングマスク形成工程Ｓ１２では、まず保護膜形成工程Ｓ１１で成膜されたエッチング保護膜２０にレジスト剤をスピンコート法などにより塗布する。さらに、貫通孔３０の開口部３０ａの形成範囲のレジスト剤を露光し現像して、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、図２（ｂ）に示すように、基板１０をエッチングするエッチングマスク２２を基板１０の両面に形成する。エッチングマスク２２は、エッチング保護膜２０の貫通孔３０の開口部３０ａが除去された貫通孔形成用開口部２３を備えている。
【００３２】
次いで、ハーフエッチング工程Ｓ１３では、エッチング液として、例えば２０質量％ＫＯＨの水溶液を適用して、８０°Ｃに加熱して使用する。このエッチング液に、エッチングマスク２２を備える基板１０を所定時間浸漬させる。その結果、図２（ｃ）に示すように、基板１０の両面から任意の深さの漏斗形状の掘り込み３６が形成される。なお、このハーフエッチング工程Ｓ１３は省略可能である。
【００３３】
次いで、誘導孔形成工程Ｓ１４では、基板１０に形成される一方（表面側）の漏斗形状の掘り込み３６の中心付近にエッチング誘導孔としての穿孔３４を形成する。
【００３４】
ここで、レーザー照射による穿孔３４の形成原理について、図３を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、エッチングマスク２２の貫通孔形成用開口部２３から露出される基板１０の表面に焦点を合わせてレーザー光Ｌを照射する。基板１０のレーザー光Ｌが照射された部位は、レーザー光Ｌの熱によって溶融し蒸発する。そのため、基板１０には、レーザー光Ｌの照射方向に縦長となる略逆紡錘形の穿孔３４が形成される。このとき、穿孔３４の周辺には、レーザー光Ｌの熱エネルギーによる熱改質が進み、熱改質部３５が形成される。なお、基板１０に形成される熱改質部３５とは、例えば基板１０の密度、屈折率、機械的強度、結晶配列、その他の物理的特性が周囲とは異なった部分をいい、エッチングで容易に除去できる性質を備える。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、穿孔３４に照射されるレーザー光Ｌは、既に形成された穿孔３４の内面を順次多重反射しながら徐々に深部に進む。この結果、より深い穿孔３４が形成される。穿孔３４が深くなるほどレーザー光Ｌの到達エネルギーは減衰する。特に、アスペクト比が大きい場合は、貫通するために大きなエネルギーが必要となる。レーザー光Ｌの入射表面付近は、レーザー光Ｌによる熱量が高いため、周囲（径方向）への熱改質がより深層まで進展しやすい。その結果、エッチングマスク２２の貫通孔形成用開口部２３より深層まで熱改質が進んでしまう場合がある（オーバー改質３５ａ）。
【００３６】
なお、照射するレーザー光Ｌは、基板１０の材料である単結晶シリコンを透過する波長域のレーザー光Ｌであることが好ましい。但し、単結晶シリコンに微細径の穿孔３４を形成する場合、単結晶シリコンは溶融され蒸発する前にプラズマが生成される。このプラズマは、穿孔３４内で高密度に滞留する。レーザー光Ｌは、プラズマに吸収され、レーザーエネルギーが減衰しやすくなる。特に長波長のレーザー光Ｌほどプラズマに吸収されやすい。そのため、レーザー光Ｌは、例えば波長５３２ｎｍのＳＨＧレーザーや波長３５５ｎｍのＴＨＧレーザーや波長２６６ｎｍのＦＨＧレーザーなどの短波長レーザーが望ましい。但し、レーザーの種類として特に限定されるものではなく、照射エネルギーや時間等の諸条件を設定し任意に選択可能である。
【００３７】
図１に示すように、本第１実施形態では、誘導孔形成工程Ｓ１４を複数回のレーザー光Ｌの照射に分けて行う。以下、例えば、レーザー光Ｌの照射を２回に分ける場合を例にとり、それを第１レーザー照射工程Ｓ１４ａ、第２レーザー照射工程Ｓ１４ｂとして説明する。
【００３８】
第１レーザー照射工程Ｓ１４ａでは、図示しないレーザー加工装置を用いて、レーザー光Ｌを貫通孔３０の開口部３０ａに形成された漏斗形状の掘り込み３６の底部近傍に焦点を当ててレーザー光Ｌを照射する。基板１０のレーザー光Ｌが照射された部位は、レーザー光Ｌの熱によって溶融し蒸発する。略逆紡錘形の第１の穿孔３４ａに照射されるレーザー光Ｌは、既に形成された第１の穿孔３４ａの内面を順次反射（多重反射）しながら徐々に深くなる。第１の穿孔３４ａの深さが基板１０の厚みの半分位まで到達したときにレーザー光Ｌの照射を停止する。
【００３９】
このとき、第１の穿孔３４ａの周辺には、レーザー光Ｌの熱エネルギーによる熱改質が進み、熱改質部３５が形成される。結果、シリコン基板１０には、図２（ｄ）に示すように、レーザー光Ｌの照射方向に縦長となる略逆紡錘形の第１の穿孔３４ａが形成される。
その後、しばらくの冷却期間を設ける。
【００４０】
そして、第２レーザー照射工程Ｓ１４ｂでは、レーザー光Ｌのエネルギーを第１レーザー照射工程Ｓ１４ａでのエネルギーより大きくして、レーザー光Ｌの再照射を行う。冷却期間を設け第１の穿孔３４ａの内面を安定させるとともに、エネルギーの大きなレーザー光Ｌを照射することによって、第１レーザー照射工程Ｓ１４ａで形成された第１の穿孔３４ａの先端（底部）付近を起点として、第１レーザー照射工程Ｓ１４ａと同様に、第２の穿孔３４ｂが形成される。
【００４１】
第１の穿孔３４ａ及び第２の穿孔３４ｂに照射されるレーザー光Ｌは、既に形成された第１の穿孔３４ａ及び第２の穿孔３４ｂの内面を順次反射（多重反射）しながら第２の穿孔３４ｂの先端に至る。その結果、図２（ｅ）に示すように、第２の穿孔３４ｂは徐々に深くなり反対面まで貫通し、エッチング誘導孔が完成する。
なお、本第１実施形態では、誘導孔形成工程Ｓ１４を２回に分ける場合を例にとり、説明したがこれに限定されない。貫通孔３０の径や基板１０の厚さ等によって最適な回数を選択できる。
【００４２】
次いで、貫通孔形成工程Ｓ１５では、同じく、例えば２０質量％ＫＯＨの水溶液を適用して、８０°Ｃに加熱して使用する。このエッチング液に、第１の穿孔３４ａ及び第２の穿孔３４ｂが形成されるとともに、エッチングマスク２２を備える基板１０を所定時間浸漬させる。その結果、図２（ｆ）に示すように、基板１０の両面を貫通する貫通孔３０が形成される。なお、これらのエッチング工程では、熱改質部３５を有する第１の穿孔３４ａ及び第２の穿孔３４ｂがエッチング誘導孔として機能する。この理由として、熱改質部３５は、熱改質部３５以外の領域に比べてエッチング異方性がなく、エッチングレートが高い（エッチングしやすい）ためである。
【００４３】
次いで、エッチングマスク除去工程Ｓ１６では、基板１０表面のエッチングマスク２２（エッチング保護膜２０）にレジスト剤をスピンコート法などにより塗布する。そして、レジスト剤を露光し現像して、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、エッチングマスク２２を除去する。その結果、図２（ｇ）に示すように、貫通孔３０が形成された基板１０が完成する。
【００４４】
以下、第１実施形態の効果を記載する。
上述の貫通孔の形成方法は、穿孔３４を形成するためのレーザー光Ｌの照射を同一方向から複数回に分けて行う。また、１つのレーザー照射工程（第１レーザー照射工程Ｓ１４ａ）が終了した後に冷却期間をおく。そのため、第１の穿孔３４ａの入り口部を含む内面が安定し、次のレーザー照射工程（第２レーザー照射工程Ｓ１４ｂ）では、レーザー光Ｌは容易に多重反射して第１の穿孔３４ａの深部に進む。その結果、当初開けられた第１の穿孔３４ａの入り口部の径の拡大や熱改質の進展を低減できる。その結果、第１の穿孔３４ａの底部付近を起点として、第２の穿孔３４ｂが形成される。すなわち、レーザー照射工程を複数回に分けることによって、貫通孔３０の入り口部の径を決定するエッチングマスク２２の貫通孔形成用開口部２３等に対して、穿孔３４の熱改質がより深層まで進むことを低減させつつ、基板１０を貫通することができる。
【００４５】
そして、貫通孔形成工程Ｓ１５において、エッチング誘導孔としての穿孔３４とその周囲の熱改質部分を利用して、エッチング処理を行い貫通孔３０を形成する。穿孔３４は、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展が抑制されている。そのため、貫通孔３０は穴径の拡大が抑制できる。その結果、基板１０に貫通孔３０を微小径かつ高密度に配置することができる。
【００４６】
（第２実施形態に係る貫通孔の形成方法について）
次に、第２実施形態に係る貫通孔の形成方法について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャートであり、図５は貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図である。以下、図４のフローチャートに従い、図５を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様な構成及び内容については、符号を等しくして説明を省略する。
【００４７】
図４に示すように、第２実施形態に係る貫通孔の形成方法は、保護膜形成工程Ｓ１１からハーフエッチング工程Ｓ１３まで第１実施形態と同様な加工工程を行う。第２実施形態では、誘導孔形成工程Ｓ２４を、例えば２回のレーザー光Ｌの照射に分けて行う場合を例にとり、それを第１レーザー照射工程Ｓ２４ａ、第２レーザー照射工程Ｓ２４ｃとして説明する。
【００４８】
第１レーザー照射工程Ｓ２４ａでは、基板１０に形成される一方（表面側）の漏斗形状の掘り込み３６の中心付近にエッチング誘導孔としての第１の穿孔３４ａを形成する。すなわち、図示しないレーザー加工装置を用いて、レーザー光Ｌを貫通孔３０の一方の開口部３０ａに形成された漏斗形状の掘り込み３６の底部近傍に焦点を当ててレーザー光Ｌを照射する。
【００４９】
シリコン基板１０のレーザー光Ｌが照射された部位は、レーザー光Ｌの熱によって溶融し蒸発する。そのため、シリコン基板１０には、レーザー光Ｌの照射方向に縦長となる略逆紡錘形の第１の穿孔３４ａが形成される。略逆紡錘形の第１の穿孔３４ａに照射されるレーザー光Ｌは、既に形成された第１の穿孔３４ａの内面を順次反射（多重反射）しながら徐々に深くなる。第１の穿孔３４ａの深さが基板１０の厚みの半分位まで到達したときにレーザー光Ｌの照射を停止する。このとき、第１の穿孔３４ａの周辺には、レーザー光Ｌの熱エネルギーによる熱改質が進み、熱改質部３５ａが形成される。その結果、図５（ｄ）に示すように、レーザー光Ｌの照射方向に縦長となる略逆紡錘形の第１の穿孔３４ａが形成される。
【００５０】
図４に示す基板反転工程Ｓ２４ｂでは、第１レーザー照射工程Ｓ２４ａで第１の穿孔３４ａが形成された面（表面）の反対の面にレーザー光Ｌを照射すべく、基板１０の表裏を反転させレーザー加工装置に載置する。
【００５１】
第２レーザー照射工程Ｓ２４ｃでは、基板１０に形成される他方（裏面側）の漏斗形状の掘り込み３６の中心付近にエッチング誘導孔としての第２の穿孔３４ｂを形成する。すなわち、図示しないレーザー加工装置を用いて、レーザー光Ｌを貫通孔３０の他方の開口部３０ａに形成された漏斗形状の掘り込み３６の底部近傍に焦点を当ててレーザー光Ｌを照射する。
【００５２】
シリコン基板１０のレーザー光Ｌが照射された部位は、レーザー光Ｌの熱によって溶融し蒸発する。そのため、シリコン基板１０には、レーザー光Ｌの照射方向に縦長となる略逆紡錘形の第２の穿孔３４ｂが形成される。略逆紡錘形の第２の穿孔３４ｂに照射されるレーザー光Ｌは、既に形成された第２の穿孔３４ｂの内面を順次反射（多重反射）しながら徐々に深くなる。第２の穿孔３４ｂの深さが基板１０の厚みの半分位まで到達したときにレーザー光Ｌの照射を停止する。このとき、第２の穿孔３４ｂの周辺には、レーザー光Ｌの熱エネルギーによる熱改質が進み、熱改質部３５ｂが形成される。
【００５３】
このとき、掘り進められた第１の穿孔３４ａの空間部分と掘り進められた第２の穿孔３４ｂの空間部分とが、基板１０の厚さ方向において重なる部分を有することが好ましい。その結果、図５（ｅ）に示すように、第１の穿孔３４ａの空間部分と第２の穿孔３４ｂの空間部分とは重なり合って貫通し、エッチング誘導孔が完成する。なお、図５（ｅ）は、図示を分りやすくするため、図５（ａ），（ｆ）等と同一方向を表示している。また、このとき、第１の穿孔３４ａの熱改質部３５ａと第２の穿孔３４ｂの熱改質部３５ｂとが、基板１０の厚さ方向において重なる部分を有してもよい。熱改質部３５ａ及び熱改質部３５ｂは、エッチンググレードが高いため、貫通していなくてもエッチング誘導孔としての機能を十分に果たす。
【００５４】
その後、第１実施形態と同様に、貫通孔形成工程Ｓ１５では、同じく、例えば２０質量％ＫＯＨの水溶液を適用して、８０°Ｃに加熱して使用する。このエッチング液に、第１の穿孔３４ａと第２の穿孔３４ｂとが形成されるとともに、エッチングマスク２２を備える基板１０を所定時間浸漬させる。その結果、図５（ｆ）に示すように、基板１０の両面を貫通する貫通孔３０が形成される。なお、これらのエッチング工程では、熱改質部３５を有する第１の穿孔３４ａ及び第２の穿孔３４ｂがエッチング誘導孔として機能する。この理由として、熱改質部３５は、熱改質部３５以外の領域に比べてエッチング異方性がなく、エッチングレートが高いためである。
【００５５】
次いで、エッチングマスク除去工程Ｓ１６では、基板１０表面のエッチングマスク２２にレジスト剤をスピンコート法などにより塗布する。そして、レジスト剤を露光し現像して、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、エッチングマスク２２を除去する。その結果、図５（ｇ）に示すように、貫通孔３０が形成された基板１０が完成する。なお、第２実施形態では、レーザー光Ｌの照射を２回に分けて行う場合を例にとり説明したがこれに限定されない。レーザー光Ｌの照射は、２回以上であってもよい。
【００５６】
以下、第２実施形態の効果を記載する。
（１）上述の貫通孔の形成方法は、穿孔３４を形成するためのレーザー光Ｌの照射を基板の異なる方向から複数回に分けて行う。すなわち、本第２実施形態では、１つのレーザー照射工程（第１レーザー照射工程Ｓ２４ａ）を基板１０の表面から行い、次のレーザー照射工程（第２レーザー照射工程Ｓ２４ｃ）を基板１０の裏面から行う。そして、第１の穿孔３４ａの先端部分と第２の穿孔３４ｂの先端部分とを基板１０の厚さ方向においてオーバーラップさせる。そのため、どちらか一方の穿孔３４の入り口部にレーザー光Ｌのエネルギーが集中して熱改質がより深層まで進むことを低減させつつ基板１０を貫通することができる。
【００５７】
そして、貫通孔形成工程Ｓ１５において、エッチング誘導孔としての穿孔３４とその周囲の熱改質部分を利用して、エッチング処理を行い貫通孔３０を形成する。穿孔３４は、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展が抑制されている。そのため、貫通孔３０は穴径の拡大を抑制できる。その結果、基板１０に貫通孔３０を微小径かつ高密度に配置することができる。
【００５８】
（２）上述の貫通孔の形成方法は、第１レーザー照射工程Ｓ２４ａ及び第２レーザー照射工程Ｓ２４ｃにおいて、第１の穿孔３４ａの先端部分と第２の穿孔３４ｂの先端部分とを基板１０の厚さ方向においてオーバーラップさせる。このオーバーラップは、各穿孔３４の空隙部分が重なればよい。基板反転工程Ｓ２４ｂや、第１レーザー照射工程Ｓ２４ａ及び第２レーザー照射工程Ｓ２４ｃでの平面方向の位置合わせがずれたとしても、穿孔３４を基板１０に対して貫通させることができる。すなわち、作業時の位置合わせ等の機械的精度の影響を低減することができる。
【００５９】
（第３実施形態に係る貫通孔の形成方法について）
ここで、第３実施形態に係る貫通孔の形成方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、第３実施形態に係る貫通孔の加工工程を示すフローチャートであり、図７は貫通孔の形成方法を時系列に示す概略断面図である。以下、図６のフローチャートに従い、図７を参照して説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同様な構成、及び内容については、符号を等しくして説明を省略する。
【００６０】
図６に示すように、第３実施形態に係る貫通孔の形成方法は、保護膜形成工程Ｓ１１は、第１実施形態及び第２実施形態と同様な工程を行う。
【００６１】
次いで、エッチングマスク形成工程Ｓ３２では、フォトリソグラフィーにより、エッチング保護膜２０を後述する第１エッチング及び第２エッチングのためのマスクとする。このエッチングマスク形成工程Ｓ３２では、まず保護膜形成工程Ｓ１１で成膜されたエッチング保護膜２０にレジスト剤をスピンコート法などにより塗布する。さらに、貫通孔３０の開口部３０ａの形成範囲に対して、中心部に一定の面積を有する島状のレーザー照射部３２を形成すべく貫通孔３０の開口部３０ａの外周部から一定の距離を有する範囲のレジスト剤を露光し現像して、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、図７（ｂ）に示すように、基板１０をエッチングするエッチングマスク２２を形成する。エッチング保護膜２０の一部が除去されたエッチングマスク２２は、内部に島状のレーザー照射部形成用のエッチング保護膜２２ａを有する貫通孔形成用開口部２３を備えている。
【００６２】
次いで、レーザー照射部形成工程Ｓ３３では、例えばドライエッチング法を用いて、エッチングマスク形成工程Ｓ３２でエッチング保護膜２０が除去された範囲、すなわち島状のレーザー照射部３２形成用のエッチング保護膜２２ａと、貫通孔形成用開口部２３外のエッチング保護膜２０との間の範囲をエッチングにより所定の深さだけ除去する（第１エッチング）。その結果、周囲に溝３７（空隙  図７（ｃ）参照）が形成された島状のレーザー照射部３２を有する開口部３０ａが形成される。なお、ドライエッチングの方法としては、フッ素系の反応ガス中に材料を曝す所謂反応性ガスエッチングであってもよいし、プラズマによりガスをイオン化またはラジカル化してエッチングする所謂反応性イオンエッチングであってもよい。
【００６３】
その後、島状のレーザー照射部３２形成用のエッチング保護膜２２ａにレジスト剤を塗布し、そのレジスト剤を露光し現像して、露光部のレジスト剤を除去する（図７（ｃ）参照）。
【００６４】
次いで、誘導孔形成工程Ｓ３４では、基板１０に形成される貫通孔３０中心付近、すなわち島状のレーザー照射部３２の中心付近にエッチング誘導孔としての穿孔３４を形成する。図示しないレーザー加工装置を用いて、レーザー光Ｌを貫通孔３０の開口部３０ａに形成されたレーザー照射部３２の表面に焦点を当ててレーザー光Ｌを照射する。シリコン基板１０のレーザー光Ｌが照射された部位は、レーザー光Ｌの熱によって溶融し蒸発する。そのため、シリコン基板１０には、レーザー光Ｌの照射方向に縦長となる略逆紡錘形の穿孔３４が形成される。
【００６５】
略逆紡錘形の穿孔３４に照射されるレーザー光Ｌは、既に形成された穿孔３４の内面を順次反射しながら穿孔３４の先端に至る。その結果、図７（ｄ）に示すように、穿孔３４は徐々に深くなり反対面まで貫通する。このとき、穿孔３４の周辺には、レーザー光Ｌの熱エネルギーによる熱改質が進み、熱改質部３５が形成される。但し、この熱改質部３５は、レーザー照射部３２の周囲が溝３７構造であるため、溝部分の空気が断熱材として作用してレーザー照射部３２より外側に進展しない。基板１０に形成される熱改質部３５は、例えば基板１０の密度、屈折率、機械的強度、結晶配列、その他の物理的特性が周囲とは異なった部分をいい、エッチングで容易に除去できる。
【００６６】
貫通孔形成工程Ｓ３５では、誘導孔形成工程Ｓ３４で形成した穿孔３４をエッチング誘導孔として貫通孔３０をエッチングによって成形する（第２エッチング）。本実施形態では、微小径の貫通孔を精度よく成形するため、例えば、貫通孔形成工程Ｓ３５をハーフエッチング工程Ｓ３５ａと貫通エッチング工程Ｓ３５ｂとに分け２度エッチングを行う。
【００６７】
ハーフエッチング工程Ｓ３５ａでは、エッチング液として、例えば２０質量％ＫＯＨの水溶液を適用して、８０°Ｃに加熱して使用する。このエッチング液に、穿孔３４が形成されるとともに、エッチングマスク２２を備える基板１０を所定時間浸漬させる。その結果、図７（ｅ）に示すように、基板１０の裏面から任意の深さの漏斗形状の掘り込み３６が形成される。なお、このハーフエッチング工程Ｓ３５ａは省略可能である。
【００６８】
次いで、貫通エッチング工程Ｓ３５ｂでは、同じく、例えば２０質量％ＫＯＨの水溶液を適用して、８０°Ｃに加熱して使用する。このエッチング液に、漏斗形状の掘り込み３６が形成されるとともに、エッチングマスク２２を備える基板１０をハーフエッチング工程Ｓ３５ａの浸漬時間より長い所定時間浸漬させる。その結果、図７（ｆ）に示すように、基板１０の両面を貫通する貫通孔３０が形成される。なお、これらのエッチング工程では、熱改質部３５を有する穿孔３４がエッチング誘導孔として機能する。この理由として、熱改質部３５は、熱改質部３５以外の領域に比べてエッチング異方性がなく、エッチングレートが高い（エッチングしやすい）ためである。
【００６９】
次いで、エッチングマスク除去工程Ｓ１６では、基板１０表面のエッチングマスク２２にレジスト剤をスピンコート法などにより塗布する。そして、レジスト剤を露光し現像して、露光部のレジスト剤を除去する。次に緩衝フッ酸溶液に浸漬し、エッチングマスク２２を除去する。その結果、図７（ｇ）に示すように、貫通孔３０が形成された基板１０が完成する。
【００７０】
以下、第３実施形態の効果を記載する。
上述の貫通孔の形成方法は、貫通孔３０の開口部３０ａに相当する位置の内部に一定の面積を有する島状のレーザー照射部３２を形成する。すなわち、レーザー照射部３２は、貫通孔３０の内面となる位置から所定の幅の溝３７（空隙）を有する。そのため、穿孔３４を形成するためにレーザー光Ｌをレーザー照射部３２に照射しても、レーザー光Ｌの熱エネルギーがこの溝３７（空隙）に遮られ貫通孔３０の内面となる位置まで伝わらない。その結果、レーザー光Ｌの入射表面（開口部３０ａ）であっても熱改質が貫通孔３０の径方向に進展するのを防ぎつつ、基板１０を貫通する穿孔３４を形成することができる。
【００７１】
そして、貫通孔形成工程Ｓ３５において、エッチング誘導孔としての穿孔３４とその周囲の熱改質部分を利用して、エッチング処理を行って貫通孔３０を形成する。穿孔３４は、入り口部の径の拡大や熱改質の過大な進展が抑制されている。そのため、貫通孔３０は穴径の拡大を抑制できる。その結果、基板１０に貫通孔３０を微小径かつ高密度に配置することができる。
【００７２】
（素子付き基板について）
ここで、上述の方法で形成される貫通孔を適用する例として、シリコン貫通電極を有する素子付き基板について図８を参照して説明する。なお、シリコン貫通電極とは、電子部品である半導体の実装技術の１つであり、シリコン製半導体チップの内部を垂直に貫通する電極のことである。小型化を実現するため複数のチップ（以下、素子付き基板という）を積層して１つの３次元実装パッケージや３次元集積回路としている。このとき上下の素子付き基板同士の接続をシリコン貫通電極で行なう。以下、シリコン貫通電極について素子付き基板を例にとり説明する。図８は、上記の各実施形態に係る貫通孔を適用した素子付き基板の断面図である。
【００７３】
図８に示すように、素子付き基板４０には、基板１０（シリコン単結晶基板）に上述の方法を用いて形成された貫通孔３０をもとに製造したシリコン貫通電極４１（以下、貫通電極４１という）が設けられている。貫通電極４１の一端側である基板１０の表面側には、配線層４２を介し貫通電極４１と接続される素子回路４４が設けられている。一方、貫通電極４１の他端側は基板１０の裏面から突出され、ここに外部電極端子４５が形成されて突起電極４６を形成している。これにより、素子付き基板４０を他の素子付き基板４０上に垂直に積み重ね、占有面積の少ない１つのパッケージを作製することができる。
【００７４】
より具体的には、次のように構成されている。貫通電極４１は基板１０の裏面から素子回路４４の形成面である基板１０の表面に形成された配線層４２に至っており、この配線層４２と、基板１０の裏面に形成された外部電極端子４５とを電気的に接続している。また、配線層４２の上には互いに絶縁膜４７によって隔てられた素子回路４４が形成されている。配線層４２はその間に位置する絶縁膜４７に形成されたビア配線４８により素子回路４４に電気的接続されている。なお、配線層４２は複数の金属層が積層されたものであってもよい。
【００７５】
貫通電極４１は基板１０に形成されたビアホールとしての上述の貫通孔３０の内壁を酸化ケイ素膜などの無機材料の第１絶縁層４９が覆っている。この第１絶縁層４９は、１０００℃前後の温度環境で、熱酸化により形成されたもので、基板１０と素子回路４４（具体的には配線層４２）の間に介在され、連続して貫通孔３０内壁面に至っている。熱酸化による絶縁膜形成であるため、基板１０の素子回路４４の形成面と、貫通孔３０の内壁面とに対し、緻密で厚みが均等となるように一体に形成されている。この第１絶縁層４９の厚みは貫通孔３０の直径の約５〜１０％とされ、貫通孔３０の直径が約２０μｍとすれば、約１〜２μｍの肉厚となるように成膜されている。これにより、貫通孔３０の配線層４２側のコーナー部分が緻密で厚肉の第１絶縁層４９で覆われるため、絶縁破壊が生じやすいコーナー部分での絶縁特性が向上し、リーク電流の抑制効果が高いものとなっている。
【００７６】
さらに、貫通孔３０の開口に臨まれている素子回路４４の配線層４２と、第１絶縁層４９の内壁には、その内周に形成される埋め込み導電体５０の基板１０への拡散を防止するバリア及び密着層として、ＴｉＷなどの金属膜（以下バリア層５１という）が形成されている。
【００７７】
バリア層５１の内壁にはＣｕ、Ｎｉ、Ａｕなどの埋め込み導電体５０が埋め込み形成されている。埋め込み導電体５０はバリア層５１で囲まれた孔空間内に完全に充填されていてもよい。または孔空間の内壁に沿って膜状に覆うものであってもよい。その場合、導体膜の内側の孔部には補強のために樹脂などの第三絶縁物を埋め込むのが望ましい。
【００７８】
また、基板１０の素子回路４４の形成面と反対側の裏面上には、裏面側ビアコーナー部を絶縁するために、樹脂または酸化ケイ素などの無機材料などからなる第２絶縁層５３が、第１絶縁層４９と連続するように形成されている。さらに、第２絶縁層５３の外表面部には、埋め込み導電体５０が基板１０の裏面側に突出しており、この突出部と接続される外部電極端子４５が形成され、突起電極４６とされている。このような素子付き基板４０は、水晶振動子パッケージや赤外線センサーなどに適用される。
【００７９】
上述の素子付き基板４０は、上記の各実施形態に係る方法で形成された貫通孔３０をもとに貫通電極４１を製造している。上記の各実施形態に係る方法では、厚めの基板１０であってもレーザー光Ｌの照射部周囲への熱改質の進展を低減させることができ、微小径の貫通孔３０を高密度に配列することができる。すなわち、微小径の貫通電極４１を高密度に配列することができる。そのため、高密度実装を実現できより小型の素子付き基板４０を提供することができる。
【００８０】
（流路形成基板について）
ここで、上述の方法で形成される貫通孔を適用する例として、流路形成基板について図９を参照して説明する。なお、流路形成基板は、例えば機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに適用される。液滴吐出ヘッドは、被吐出物に対して相対移動しながら選択的に液滴を吐出することによって被吐出物の表面に所望の描画を行うことができる。以下、流路形成基板について液滴吐出ヘッドを例にとり説明する。なお、図９は、上記の各実施形態に係る貫通孔を適用した液滴吐出ヘッドの断面図である。
【００８１】
図９に示すように、液滴吐出ヘッド６０は、液滴が吐出されるノズル６２を有するノズルプレート６３と、ノズルプレート６３の上面に接続され、機能液を溜め置くキャビティー形成基板６５と、キャビティー形成基板６５の上面に接続され、圧電素子（駆動素子）８１の駆動によって変位する振動板７３と、振動板７３の上面に接続され、リザーバー７６を形成するためのリザーバー形成基板７５と、リザーバー形成基板７５の上面側に設けられた可撓性を有するフレキシブル基板６８と、を備えて構成されている。なお、ここで、流路形成基板７０とは、機能液が流れる複数の流路を有する基板の総称であり、少なくとも、ノズルプレート６３、キャビティー形成基板６５、リザーバー形成基板７５等を含む。
【００８２】
キャビティー形成基板６５は、材料として単結晶シリコン基板が好適に適用され、単結晶シリコン基板に対して上述の貫通孔の形成方法や異方性エッチングとの組み合わせで加工される。キャビティー形成基板６５は、機能液を溜め置くキャビティー６９を区画する隔壁が形成されるとともに、機能液が流れる後述する流路が形成されている。キャビティー形成基板６５は、図中下面側が開口しており、その開口を覆うようにノズルプレート６３がキャビティー形成基板６５の下面に接続されている。キャビティー形成基板６５の下面とノズルプレート６３とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。
【００８３】
これにより、複数の隔壁を有するキャビティー形成基板６５と、ノズルプレート６３と、振動板７３とで囲まれた空間によって、複数のキャビティー６９が形成されている。ここで、キャビティー６９は、図８中のＹ方向に沿って２列に並列配置されて、キャビティー列６９Ａ，６９Ｂを形成している。また、２列に並列配置されたキャビティー６９は、平面視した状態で列間において半ピッチずれて千鳥状に配置されており、したがって、各キャビティー６９に１：１で対応して設けられた圧電素子８１も、各列間で半ピッチずれて千鳥状に配置されている。
【００８４】
ノズルプレート６３は、材料として、例えばステンレス板や単結晶シリコン基板が好適に適用される。近年、液滴吐出ヘッド６０は、より高密度、高精細なパターン描画能力が求められ、多数の微小径のノズル６２（貫通孔３０）を高密度に配置する必要がある。そのため、微小径の貫通孔３０が形成可能な単結晶シリコン基板が適用される。ノズルプレート６３には、各キャビティー６９に対応して、液滴を吐出するためのノズル６２が形成されている。これらノズル６２は、矩形状のノズルプレート６３の、長辺の長さ方向に沿って２列に配列され、さらに各キャビティー６９に対応して、各列間で半ピッチずれて千鳥状に配置されている。なお、ノズル６２は、１列に例えば３６０個程度、２列合計で７２０個程度が形成されている。
【００８５】
リザーバー形成基板７５は、材料として単結晶シリコン基板が好適に適用され、単結晶シリコン基板に対して上述の貫通孔の形成方法や異方性エッチングとの組み合わせで加工される。リザーバー形成基板７５は、Ｙ方向に延びるように形成されたリザーバー部７８と、各キャビティー６９のそれぞれを連通させる連通部７９とを備えて構成されている。リザーバー７６は、機能液導入口７７より導入され、キャビティー６９に供給される機能液を一時的に保持する機能を有する。すなわち、すなわち、リザーバー７６は、複数のキャビティー６９の共通の機能液保持室（インク室）となっている。機能液導入口７７より導入された機能液は、導入路７２を経てリザーバー７６に流れ込み、供給路７４を経て、キャビティー６９に供給される。
【００８６】
キャビティー形成基板６５とリザーバー形成基板７５との間に配置された振動板７３は、キャビティー形成基板６５の上面を覆うように設けられた弾性膜８４と、弾性膜８４の上面に設けられた下電極膜８５とを備えている。弾性膜８４は、例えば厚み１〜２μｍ程度の二酸化ケイ素によって形成されている。下電極膜８５は、例えば厚み０．２μｍ程度の金属によって構成されている。上記の各実施形態では、下電極膜８５は、複数の圧電素子８１の共通電極となっている。
【００８７】
振動板７３を変位させるための圧電素子８１は、下電極膜８５の上面に設けられた圧電体膜８７と、その圧電体膜８７の上面に設けられた上電極膜８８とを備えて構成されている。圧電体膜８７は、例えば厚み１μｍ程度、上電極膜８８は例えば厚み０．１μｍ程度に形成されている。なお、圧電素子８１の概念としては、圧電体膜８７及び上電極膜８８に加えて、下電極膜８５を含むものであってもよい。すなわち、下電極膜８５は、圧電素子８１としての機能と、振動板７３としての機能とを兼ね備えている。
【００８８】
圧電体膜８７及び上電極膜８８、すなわち圧電素子８１は、前述したように、複数のノズル６２及びキャビティー６９のそれぞれに対応するように、複数設けられている。すなわち、圧電素子８１は、各ノズル６２毎（キャビティー６９毎）に設けられ、かつ、千鳥状に配置されている。そして、前述したように下電極膜８５は、複数の圧電素子８１の共通電極として機能し、上電極膜８８は、複数の圧電素子８１の個別電極として機能している。また、上電極膜８８は、その一端側が、図示しない駆動回路部に電気的に接続する配線となっている。
【００８９】
リザーバー形成基板７５には、封止膜６６と固定板６７とを有するコンプライアンス基板８０が接合されている。封止膜６６は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚み６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなり、この封止膜６６によってリザーバー部７８の上部が封止されている。また、固定板６７は、金属等の硬質の材料（例えば、厚み３０μｍ程度のステンレス鋼）で形成される。この固定板６７のうち、リザーバー７６に対応する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部８２となっているため、リザーバー７６の上部は、可撓性を有する封止膜６６のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部８３となっている。
【００９０】
通常、機能液導入口７７からリザーバー７６に機能液が供給されると、例えば、圧電素子８１の駆動時の機能液の流れ、あるいは、周囲の熱などによってリザーバー７６内に圧力変化が生じる。しかしながら、前述のように、リザーバー７６の上部が封止膜６６のみよって封止されて可撓部８３となっているため、この可撓部８３が撓み変形してその圧力変化を吸収する。したがって、リザーバー７６内は常に一定の圧力に保持される。
【００９１】
また、リザーバー７６の外側のコンプライアンス基板８０上には、リザーバー７６に機能液を供給するための機能液導入口７７が形成されており、リザーバー形成基板７５には、機能液導入口７７とリザーバー７６の側壁とを連通する導入路７２が設けられている。
【００９２】
リザーバー形成基板７５のうち、Ｘ方向に関しての中央部、すなわち２列に形成されたキャビティー列６９Ａ，６９Ｂの間には、Ｙ方向に延びる溝状の配線列領域９０が形成されており、ここにキャビティー形成基板６５の一部が露出している。リザーバー形成基板７５のうち、圧電素子８１に対向する領域には、圧電素子８１の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部８９が設けられている。この圧電素子保持部８９は、圧電素子８１を覆う大きさに形成されている。
【００９３】
上述の構成を有する液滴吐出ヘッド６０は、図示しない機能液供給部より機能液導入口７７を経由して機能液が供給される。機能液導入口７７より導入された機能液は、導入路７２、連通部７９を経てリザーバー７６に流れ込む。リザーバー７６は、複数のキャビティー６９の共通の機能液保持室（インク室）となっている。機能液は、リザーバー７６から供給路７４を経てキャビティー６９に供給される。
【００９４】
図示しない制御部より液滴吐出ヘッド６０に対して機能液の吐出指令が発せられると、対象のノズル６２に対応するキャビティー６９の圧電素子８１に駆動回路部より配線列領域９０を経由して電気信号が送信される。圧電素子８１が変位してその変位が振動板７３によって増幅されると、機能液を充填しているキャビティー６９の体積が収縮して機能液がノズル６２より液滴として吐出する。液滴吐出ヘッド６０と被吐出物とを相対移動させながら選択的に液滴を吐出することによって被吐出物の表面に所望の描画を行うことができる。
【００９５】
上述の液滴吐出ヘッド６０に適用されるノズルプレート６３、キャビティー形成基板６５、リザーバー形成基板７５等を含む流路形成基板７０は、上記の各実施形態に係る方法で形成された貫通孔３０を機能液が流れる流路とする。上記の各実施形態に係る貫通孔３０の形成方法では、厚めの基板１０であってもレーザー光Ｌの照射部周囲への熱改質の進展を低減させることができ、微小径の貫通孔３０を高密度に配列することができる。すなわち、微小径の流路を作成することができ、それを高密度に配置することができる。そのため、高密度に配置される多数のノズルに対応して流路も高密度に配置することができる。その結果、液滴吐出ヘッド６０は、高密度、高精細な描画を実現することができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。貫通孔３０の形成に係る加工工程を示すフローチャートは、例示であってこれに限定するものではない。工程の順序の変更、入れ替え、及び省略することもできる。また、上記の各実施形態で加工した貫通孔３０の適用例として、素子付き基板４０、流路形成基板７０を例にとり説明したがこれに限定されない。貫通孔３０が形成されたシリコン基板１０を用いる薄膜カンチレバー、温度センサーを含む構造体に適用され得る。
【符号の説明】
【００９７】
１０…シリコン基板としての基板、２２…エッチングマスク、３０…貫通孔、３０ａ…貫通孔の開口部、３２…レーザー照射部、３４…穿孔、３４ａ…第１の穿孔、３４ｂ…第２の穿孔、３５…熱改質部、３７…溝、４０…素子付き基板、４１…貫通電極、４２…配線層、４４…素子回路、５０…埋め込み導電体、５３…第２絶縁層、６０…液滴吐出ヘッド、６２…ノズル、６３…ノズルプレート、６５…キャビティー形成基板、６９…キャビティー、７０…流路形成基板、７４…供給路、７５…リザーバー形成基板、７６…リザーバー、７７…機能液導入口、７９…連通部、８１…圧電素子、Ｓ１１…保護膜形成工程、Ｓ１２…エッチングマスク形成工程、Ｓ１３…ハーフエッチング工程、Ｓ１４，Ｓ２４…誘導孔形成工程、Ｓ１４ａ，Ｓ２４ａ…第１レーザー照射工程、Ｓ１４ｂ，Ｓ２４ｃ…第２レーザー照射工程、Ｓ１５…貫通孔形成工程、Ｓ１６…エッチングマスク除去工程、Ｓ３３…レーザー照射部形成工程、Ｓ３５ｂ…貫通エッチング工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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