(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貫通孔と前記第１の貫通孔より幅が広い第２の貫通孔が形成された半導体基板の作製方法であって、
前記半導体基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面から反応性イオンエッチングを行って前記半導体基板に凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記第１の面に、エッチングストップ層としてテープを形成する工程と、
前記半導体基板の前記第１の面に対向する第２の面に第２のエッチングマスクを形成し、前記第２の面から反応性イオンエッチングを行って前記凹部と連通させることで前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を形成する工程と、
を有し、
前記第１のエッチングマスクのパターンは、前記第１の貫通孔の内縁と同じ幅で前記半導体基板が露出するように形成された第１のパターン部分と、前記第２の貫通孔の内縁に沿って枠状に前記半導体基板が露出するように前記第１の貫通孔の内縁の幅よりも狭い幅で形成された第２のパターン部分とを有し、
前記第２のエッチングマスクのパターンは、前記第１の面からの反応性イオンエッチングにより形成される凹部に対応する位置の前記半導体基板を露出させるように形成されたパターンであって、前記第１のパターン部分に対応する部分において前記第１の貫通孔の内縁より狭い幅で形成された第３のパターン部分と、前記第２のパターン部分に対応する部分において枠状の前記の第２のパターン部分の内枠より広い幅で形成された第４のパターン部分とを有していることを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項２】
前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を形成する工程の後に、さらに前記半導体基板から前記エッチングストップ層を除去する工程を有し、
前記エッチングストップ層を除去する工程では、
前記反応性イオンエッチングにより前記半導体基板から分離された部分を前記エッチングストップ層とともに除去することを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の作製方法。
【請求項３】
前記第４のパターン部分は、前記第２のパターン部分の外枠より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の作製方法。
【請求項４】
前記第１のエッチングマスクと前記第２のエッチングマスクとが同じ幅のパターンを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体基板の作製方法。
【請求項５】
前記第２の面から反応性イオンエッチングを行うことによって、すべての貫通孔が形成されるエッチング終了時間差が小さく、いずれの貫通孔でもほぼ同じであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体基板の作製方法。
【請求項６】
液体を吐出するためのエネルギー発生素子および回路を搭載した回路基板を用意する工程と、前記回路基板に液体流路を形成する工程と、前記回路基板に液体を吐出する吐出口を形成する工程と、前記回路基板に第１の貫通孔と前記第１の貫通孔より幅が広い第２の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を少なくとも含む液体吐出ヘッド用基板の作製方法であって、
前記貫通孔形成工程は、
前記回路基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面から反応性イオンエッチングを行って前記回路基板に凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記第１の面にエッチングストップ層としてテープを形成する工程と、
前記回路基板の前記第１の面に対向する第２の面に第２のエッチングマスクを形成し、前記第２の面から反応性イオンエッチングを行って前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を形成する工程と、
を有しており、
前記第１のエッチングマスクのパターンは、前記第１の貫通孔の内縁と同じ幅で前記回路基板が露出するように形成された第１のパターン部分と、前記第２の貫通孔の内縁に沿って枠状に前記回路基板が露出するように前記第１の貫通孔の内縁の幅よりも狭い幅で形成された第２のパターン部分とを有し、
前記第２のエッチングマスクのパターンは、前記第１の面からの反応性イオンエッチングにより形成される凹部に対応する位置の前記回路基板を露出させるように形成されたパターンであって、前記第１のパターン部分に対応する部分において前記第１の貫通孔の内縁より狭い幅で形成された第３のパターン部分と、前記第２のパターン部分に対応する部分において枠状の前記の第２のパターン部分の内枠より広い幅で形成された第４のパターン部分とを有していることを特徴とする、液体吐出ヘッド用基板の作製方法。
【請求項７】
前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を形成する工程の後に、さらに前記回路基板から前記エッチングストップ層を除去する工程を有し、
前記エッチングストップ層を除去する工程では、前記反応性イオンエッチングにより前記回路基板から分離された部分を前記エッチングストップ層とともに除去することを特徴とする、請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板の作製方法。
【請求項８】
前記第４のパターン部分は、前記第２のパターン部分の外枠より小さいことを特徴とする、請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板の作製方法。
【請求項９】
前記第１のエッチングマスクと前記第２のエッチングマスクとが同じ幅のパターンを含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の作製方法。
【請求項１０】
前記第２の面から反応性イオンエッチングを行うことによって、すべての貫通孔が形成されるエッチング終了時間差が小さく、いずれの貫通孔でもほぼ同じであることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板および液体吐出ヘッド用基板の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化の要請に伴い、電子機器に用いられる半導体デバイス部品の小型化、高集積化が急速に進んでいる。半導体デバイス部品を高密度に実装する方法の１つとして、回路を形成したシリコン基板に貫通ビア（貫通孔）を形成し、３次元に半導体デバイス部品を実装する方法が注目されている。
上述した貫通孔の形成方法としては、ドライエッチング、電気化学エッチング、マイクロドリル、レーザー加工などによる形成方法が一般的に知られている。これらの形成方法の中でも、加工精度や加工レート、さらに基板への一括加工が可能であることから、ドライエッチングによる形成方法が多用されている。特に、加工断面が基板面に対して垂直となり、高密度加工が可能となるイオンを用いたドライエッチングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ），Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ）がよく用いられる。
反応性イオンエッチングでは、エッチング装置内のステージにシリコン基板を載せ、イオンエッチングによりシリコン基板を貫通させる。ここで、シリコン基板の貫通後にステージがダメージを受けることを防ぎ、また、ステージとシリコン基板との間に流れるヘリウムなどの冷却ガスの圧力を保つために、シリコン基板のステージ側の面に保護層（エッチングストップ層）が形成されることがある。
シリコン基板には、サイズの異なる貫通孔が形成されることがあり、サイズに応じて、貫通孔の形成に必要なエッチング時間が異なる。そのため、シリコン基板の全面に確実に貫通孔を形成するためには、オーバーエッチングを行なう（一部の貫通孔の形成後もさらにエッチングを行なう）必要がある。
オーバーエッチングが行われると、保護層がイオンに晒されることで帯電し、ノッチと称されるサイドエッチ（貫通孔の側壁面のエッチング）が、シリコン基板と保護層との界面付近に発生する。これにより、貫通孔の断面形状が変化し、加工精度が低下するという影響がある。また、オーバーエッチングによる影響は、エッチングレートの速い貫通孔ほど大きくなるため、シリコン基板面内で貫通孔の加工寸法にばらつきが生じてしまう。
特許文献１（特開２００４−１５２９６７号公報）には、保護層として導電性の金属材料を用いる技術が開示されている。この技術によれば、保護層として導電性の金属材料を用いることで、保護層の帯電を防ぎ、ノッチを軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５２９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている方法では、エッチング耐性や形成・除去容易性を考慮すると、保護層として用いることができる金属材料の選択肢は限られてしまう。また、保護層として金属材料を用いる場合には、保護層の形成に真空装置を用いる必要がある。そのため、特許文献１に開示されている方法では、簡便にノッチを低減することができない。また、特許文献１に開示されている方法では、オーバーエッチング自体を低減することはできないので、各貫通孔の加工寸法のばらつきを十分に低減することができない。
本発明の目的は、半導体基板にサイズの異なる複数の貫通孔を形成する場合にも、簡便な方法でノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる半導体基板の作製方法および液体吐出ヘッド用基板の作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の半導体基板の作製方法は、
第１の貫通孔と前記第１の貫通孔より幅が広い第２の貫通孔が形成された半導体基板の作製方法であって、
前記半導体基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面から反応性イオンエッチングを行って前記半導体基板に凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記第１の面に、エッチングストップ層としてテープを形成する工程と、
前記半導体基板の前記第１の面に対向する第２の面に第２のエッチングマスクを形成し、前記第２の面から反応性イオンエッチングを行って前記凹部と連通させることで前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を形成する工程と、
を有し、
前記第１のエッチングマスクのパターンは、前記第１の貫通孔の内縁と同じ幅で前記半導体基板が露出するように形成された第１のパターン部分と、前記第２の貫通孔の内縁に沿って枠状に前記半導体基板が露出するように前記第１の貫通孔の内縁の幅よりも狭い幅で形成された第２のパターン部分とを有し、
前記第２のエッチングマスクのパターンは、前記第１の面からの反応性イオンエッチングにより形成される凹部に対応する位置の前記半導体基板を露出させるように形成されたパターンであって、前記第１のパターン部分に対応する部分において前記第１の貫通孔の内縁より狭い幅で形成された第３のパターン部分と、前記第２のパターン部分に対応する部分において枠状の前記の第２のパターン部分の内枠より広い幅で形成された第４のパターン部分とを有していることを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の液体吐出ヘッド用基板の作製方法は、
液体を吐出するためのエネルギー発生素子および回路を搭載した回路基板を用意する工程と、前記回路基板に液体流路を形成する工程と、前記回路基板に液体を吐出する吐出口を形成する工程と、前記回路基板に第１の貫通孔と前記第１の貫通孔より幅が広い第２の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を少なくとも含む液体吐出ヘッド用基板の作製方法であって、
前記貫通孔形成工程は、
前記回路基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面から反応性イオンエッチングを行って前記回路基板に凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記第１の面にエッチングストップ層としてテープを形成する工程と、
前記回路基板の前記第１の面に対向する第２の面に第２のエッチングマスクを形成し、前記第２の面から反応性イオンエッチングを行って前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を形成する工程と、
を有しており、
前記第１のエッチングマスクのパターンは、前記第１の貫通孔の内縁と同じ幅で前記回路基板が露出するように形成された第１のパターン部分と、前記第２の貫通孔の内縁に沿って枠状に前記回路基板が露出するように前記第１の貫通孔の内縁の幅よりも狭い幅で形成された第２のパターン部分とを有し、
前記第２のエッチングマスクのパターンは、前記第１の面からの反応性イオンエッチングにより形成される凹部に対応する位置の前記回路基板を露出させるように形成されたパターンであって、前記第１のパターン部分に対応する部分において前記第１の貫通孔の内縁より狭い幅で形成された第３のパターン部分と、前記第２のパターン部分に対応する部分において枠状の前記の第２のパターン部分の内枠より広い幅で形成された第４のパターン部分とを有していることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、貫通孔の内縁に沿って所定の線幅で基板が露出するようにエッチングマスクを基板に形成して反応性イオンエッチングを行なう。反応性イオンエッチングにより枠状に基板が露出する部分が貫通することで、枠状にエッチングされた部分の内側は基板から分離されるので、その分離された部分の除去により貫通孔を形成することができる。したがって、貫通孔を形成するためのエッチング時間は、貫通孔の内縁に沿って露出する基板の線幅に依存することになる。そのため、基板にサイズの異なる複数の貫通孔を所定の線幅で基板を露出させて形成することにより、サイズによる各貫通孔の形成に要する時間の差を小さくすることができる。
そのため、オーバーエッチングを少なくすることできるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体基板にサイズの異なる複数の貫通孔を形成する場合にも、簡便な方法でノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図７】本発明の第７の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図８】本発明の第８の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図９】本発明の第９の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１０の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す模式図である。
【図１１】エッチングマスクにおけるパターンの種々の例を示す図である。
【図１２】本発明の方法によって形成できる半導体基板の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において示される具体的な物質名や材料名は本発明の範囲を特に限定するものではなく、本発明を実施するための形態について十分に説明するために用いるものである。
【００１１】
貫通孔を形成する半導体基板としてのシリコン基板の導電型は、Ｐ型であっても、Ｎ型であっても、ｉ型であってもよい。また、シリコン基板の厚さは、例えば、７２５μｍ程度であるが、これに限られるものではない。
【００１２】
まず、シリコン基板の基板面にエッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、シリコン基板面の鏡面、梨地面のいずれか一方に形成してもよいし、鏡面、梨地面のいずれにも形成してもよい。エッチングマスクを形成するレジストとしては、ポジレジスト、ネガレジストいずれを用いてもよい。エッチングマスクの厚さは、反応性イオンエッチングによりシリコン基板に貫通孔を形成する際に消失しない膜厚であり、例えば、１５μｍである。
レジストへのパターニングには、投影露光装置や縮小露光装置などが用いられる。これらの装置を用いて、所望のパターンが描写されたマスクまたはレチクルを介して、レジストの感光波長を含む光を照射（露光）することにより、レジストにエッチングパターンを転写する。その後、アルカリ現像液などの薬液により現像を行い、エッチングパターンに従ってエッチングマスクを形成する。
本発明においては、貫通孔に対応するパターンは、貫通孔の内縁に沿って所定の線幅でシリコン基板が露出するように形成する。なお、内縁に沿って所定の線幅でシリコン基板が露出するようにパターンを形成するのは、全ての貫通孔に対してでもよいし、一部の貫通孔に対してでもよい。シリコン基板を露出させる線幅は、任意の幅でよいが、露出された部分のエッチングレートが他のエッチングパターンに応じてエッチングされる部分と同程度になるように形成し、好ましくは、エッチレート比が０．８〜１．２の範囲に収まる線幅で形成する。
なお、上述した貫通孔に対応するパターンは、ウエハのエッジ部分にかかるように形成してもよい。こうすることで、シリコン基板面内の独立した貫通孔だけでなく、ウエハエッジを分断するような貫通孔の形成にも本発明を適用することができる。
【００１３】
エッチングマスクの形成後、反応性イオンエッチングが行われる。反応性イオンエッチングは、シリコン基板をエッチングすることができる適切なガスや方法を用いて行われ、典型的には、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスおよびフルオロカーボンガスを用いたＤｅｅｐ−ＲＩＥにより行われる。なお、エッチング中の発光をモニターすることで、終点検知を行なうことができる。
反応性イオンエッチングの際には、シリコン基板にエッチングストップ層が形成されることがある。エッチングストップ層は、反応性イオンエッチングに耐性のある材料で形成することが好ましく、例えば、保護テープの粘着面をシリコン基板に貼り付けることで形成される。エッチングストップ層としては、シリコン酸化膜やセラミックス、ガラス基板などを用いることもできる。
上述したように、貫通孔に対応するパターン（エッチングマスク）は、貫通孔の内縁に沿って所定の線幅でシリコン基板が露出するように形成される。そのため、反応性イオンエッチングにより、貫通孔の内縁に沿って所定の線幅で露出しているシリコン基板はエッチングされ、エッチングされた部分の内側にシリコン基板から分離された分離シリコンが形成される。分離シリコンは、エッチングストップ層を除去する際に同時に除去することが可能である。例えば、保護テープをエッチングストップ層として用いた場合、保護テープを剥離することで、保護テープの粘着面に付着した分離シリコンも除去することができる。分離シリコンを除去することにより、貫通孔を形成することができる。
【００１４】
なお、大面積の孔もしくは凸を形成するために反応性イオンエッチングを用いる場合、エッチング量が増えていくことによりエッチングによる反応熱が増大する。その結果、エッチングマスクとして使用しているレジストが熱により変質し、その後の不要となったレジストの除去に際して除去の妨げとなることがある。本発明の方法では、基板面内の孔もしくは凸を形成する際の、エッチング量を低減させることで、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去性の低下を軽減させることもできる。
【００１５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。
液体吐出ヘッド用基板は少なくとも、貫通孔を有する回路基板、液体流路および液体吐出口を有する。これらの要素を形成する順序は問わない。以下では、回路基板に貫通孔を形成した後に、液体流路および液体吐出口を形成する場合を例として説明する。
まず、液体吐出のためのエネルギー発生素子および回路が搭載され、貫通孔を有する回路基板を用意する。貫通孔を有する回路基板は、上述した貫通孔を形成する方法により形成することができる。ただし、回路基板の形態に応じて適切に前処理を行なう必要がある。例えば、回路基板にシリコン系無機膜などの保護膜が存在すれば、フルオロカーボンガスなどを用いた反応性イオンエッチングやフッ化水素などを含むエッチング液を用いたウェットエッチングにより貫通孔部分の保護膜を除去した後に、貫通孔を形成する。
【００１６】
次に、貫通孔を形成した回路基板に液体流路を形成する。液体流路の形成方法は特に問わないが、例えば、フィルム状のレジストを回路基板に貼り付け、露光現像処理により所望の液体流路パターンを形成する。レジストとしては、ポジレジスト、ネガレジストいずれを用いてもよく、液体に対して膨潤の無い材料を用いる。また、アルミナ（酸化アルミニウム）やチタニア（酸化チタン）などのセラミックス、窒化シリコンなどのシリコン系無機膜、窒化チタンなどの窒化膜、または、ステンレス素材などの金属系材料を用いて液体流路を形成してもよい。これらの材料を用いて液体流路を形成する場合にも、レジストのフォトリソグラフィを利用して所望の液体流路パターンを形成することが可能である。液体流路の流路高さ（膜厚）は任意に設定でき、典型的には０．１μｍ〜１００μｍ程度の範囲で形成する。
【００１７】
次に、液体吐出口を形成する。液体吐出口は、液体流路と同様な方法により形成することができる。液体吐出口の高さ（膜厚）も任意に設定することができ、典型的には０．１μｍ〜１００μｍ程度の範囲で形成する。なお、例えば、予め別工程で作製した液体流路および液体吐出口を回路基板に貼り付けて、液体吐出ヘッド用基板を作製してもよい。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、貫通孔の内縁に沿って所定の線幅で基板が露出するようにエッチングマスクを基板に形成して反応性イオンエッチングを行なう。そして、反応性イオンエッチングにより基板が露出する部分が貫通することで、エッチングされた部分の内側は基板から分離されるので、その分離された部分の除去により貫通孔を形成することができる。したがって、貫通孔を形成するためのエッチング時間は、貫通孔の内縁に沿って露出する基板の線幅に依存することになる。そのため、基板にサイズの異なる複数の貫通孔を所定の線幅でシリコン基板を露出させて形成することにより、サイズによる各貫通孔の形成に要する時間の差を小さくすることができる。
そのため、オーバーエッチングを少なくすることできるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００１９】
以下では、本発明に係る半導体基板および液体吐出ヘッド用基板の作製方法の具体例について説明する。
【００２０】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。以下では、２００μｍ×６００μｍの貫通孔５ａおよび６００μｍ×６００μｍの貫通孔５ｂをそれぞれ複数有するシリコン基板６（図１（ａ−１），（ａ−２））を形成する例を用いて説明する。図１において（ａ−１），（ｂ−１）および（ｄ−１）は平面図であり、（ａ−２），（ｂ−２），（ｃ），（ｄ−２）および（ｅ）は断面図である。特に、図１（ａ−２）は、図１（ａ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２１】
まず、シリコン基板１を用意する。シリコン基板１の厚さは、例えば、７２５μｍである。次に、シリコン基板１の鏡面１ａに密着向上層である不図示のＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を塗布し、その後、ポジレジストを１０μｍの厚みでスピンコートする。次に、フォトマスクを介してｉ線露光を行なう。この際、貫通孔５ａに対応する部分には、貫通孔５ａと同寸法に露光を行なう。また、貫通孔５ｂに対応する部分には、貫通孔５ｂの内縁に沿って所定の線幅でシリコン基板が露出するように露光を行なう。線幅は、貫通孔５ａの短辺と同じ線幅（２００μｍ）とする。なお、貫通孔５ｂは四角形である。そのため、貫通孔５ｂの内縁に沿って露出されるシリコン基板は、貫通孔５ｂの内縁の四辺を沿って枠状になる。
次に、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含むアルカリ現像液により現像を行なう。
【００２２】
上述した処理により、シリコン基板１の鏡面１ａにエッチングマスク２が形成される。具体的には、エッチングマスク２は、貫通孔５ａとなる部分のシリコン基板が露出し、また、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出するように形成される（図１（ｂ−１），（ｂ−２））。なお、図１（ｂ−２）は、図１（ｂ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２３】
エッチングマスク２を形成する工程後、シリコン基板１の梨地面１ｂに粘着性の保護テープを貼り付け、エッチングストップ層３を形成する（図１（ｃ））。
次に、エッチングマスク２を形成した面側から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを行ない、シリコン基板１を貫通させる。
貫通孔５ａとなる部分は約６０分で貫通し、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出する部分は約６３分で貫通した。このように、貫通孔５ａに対応する部分と、貫通孔５ｂに対応し、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出する部分とでは、貫通までに要する時間の差が小さい。また、枠状にエッチングされた部分の内側に、シリコン基板１から分離され、かつ、エッチングストップ層３である保護テープに支持された分離シリコン４が形成される（図１（ｄ−１）、（ｄ−２））。なお、図１（ｄ−２）は、図１（ｄ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２４】
次に、エッチング後のシリコン基板１からエッチングストップ層３である保護テープを熱剥離により除去する。保護テープを除去することで、分離シリコン４も除去される（図１（ｅ））。次に、エッチングマスク２を剥離する。こうすることで、貫通孔５ａ，５ｂを有するシリコン基板６が作製される（図１（ａ−１），（ａ−２））。
【００２５】
上述したように、貫通孔５ａに対応する部分と、貫通孔５ｂに対応し、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出する部分とでは、貫通までに要する時間の差が小さい。そして、枠状にシリコン基板が露出した部分をエッチングにより貫通させることで分離シリコン４が形成され、分離シリコン４を除去することで貫通孔５ｂが形成される。したがって、貫通孔５ａ，５ｂを形成するために要するエッチング時間の差は小さい。
そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００２６】
次に、本実施例に係る液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。以下では、２００μｍ×６００μｍの貫通孔および６００μｍ×６００μｍの貫通孔を複数有する液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。
まず、回路基板を用意する。次に、貫通孔の内縁に沿って枠状に回路基板が露出するように、ポジレジストマスクを回路基板の回路が形成されている面に形成する。次に、ＣＦ４ガスを用いて反応性イオンエッチングを行ない、貫通孔となる部分のＳｉＮ保護膜を除去して開口させ、レジストマスクを除去する。次に、図１を用いて説明した貫通孔の形成方法と同様の方法により、回路基板に貫通孔を形成する。
【００２７】
次に、５μｍ厚のフィルム状のネガレジストを回路基板の回路が搭載された面に７０℃に加熱しながら貼り付ける。その後、液体流路パターンに露光を行ない、アルカリ現像を行なうことで液体流路を形成した。
次に、液体流路と同一材料である１０μｍ厚のフィルム状のネガレジストを液体流路上に７０℃に加熱しながら貼り付け、液体吐出口パターンに露光を行ない、アルカリ現像を行なうことで液体吐出口を形成した。その後、２００℃のオーブン中で３０分加熱することで、液体吐出ヘッド用基板が作製される。
上述した方法により作製された液体吐出ヘッド用基板では、その作製過程において、大小の貫通孔でエッチング時間の差を小さくすることができる。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、回路基板に複数の貫通孔を形成する場合にも、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００２８】
（第２の実施例）
図２は、本発明の第２の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。
まず、第１の実施例と同様の方法により、シリコン基板１の鏡面１ａ（第１の面）にエッチングマスク２（第１のエッチングマスク）を形成する（図２（ａ−１），（ａ−２））。なお、図２において（ａ−１）および（ｄ−１）は平面図であり、（ａ−２），（ｂ），（ｃ），（ｄ−２），（ｄ−３），（ｅ−１），（ｅ−２），（ｆ−１），（ｆ−２），（ｇ−１）および（ｇ−２）は断面図である。特に、図２（ａ−２）は、図２（ａ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２９】
次に、エッチングマスク２を形成した面から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを４０分実施し、シリコン基板１に溝７を形成する（図２（ｂ））。なお、溝７の深さは平均４５０μｍである。
次に、エッチングマスク２を剥離した後、溝７を形成した鏡面１ａに粘着性の保護テープを貼り付け、エッチングストップ層３を形成する（図２（ｃ））。
【００３０】
次に、シリコン基板１の鏡面１ａに対向する梨地面１ｂ（第２の面）に密着向上層である不図示のＨＭＤＳを塗布した後、ポジレジストを１０μｍの厚みでスピンコートする。その後、エッチングマスク２の反転パターンで構成される第２のエッチングマスク８を、ｉ線露光、アルカリ現像処理を行なうことで形成する（図２（ｄ−１），（ｄ−２））。なお、図２（ｄ−２）は、図２（ｄ−１）の示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００３１】
次に、第２のエッチングマスク８を形成した面から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを行ない、溝７と連通させることで、シリコン基板１を貫通させる。シリコン基板１の貫通に要した時間は、貫通孔５ａに対応するパターンでは約２０分であり、貫通孔５ｂに対応するパターンでは約２３分である。このように、貫通孔５ａに対応する部分と、貫通孔５ｂに対応し、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出する部分とでは、貫通までに要する時間の差が小さい。
また、枠状にエッチングされた部分の内側に、シリコン基板１から分離され、かつ、エッチングストップ層３である保護テープに支持された分離シリコン４が形成される（図２（ｅ−１））。
【００３２】
次に、エッチング後のシリコン基板１からエッチングストップ層３である保護テープを熱剥離により除去する。保護テープを除去することで、分離シリコン４も除去される（図２（ｆ−１））。次に、第２のエッチングマスク８を剥離する。こうすることで、貫通孔５ａ，５ｂを有するシリコン基板６が作製される（図２（ｇ−１））。
【００３３】
上述したように、貫通孔５ａに対応する部分と、貫通孔５ｂに対応し、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出する部分とでは、貫通までに要する時間の差が小さい。そして、枠状にシリコン基板が露出した部分をエッチングにより貫通させることで分離シリコン４が形成され、分離シリコン４を除去することで貫通孔５ｂが形成される。したがって、貫通孔５ａ，５ｂを形成するために要するエッチング時間の差は小さい。
そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００３４】
なお、本実施例において、第２のエッチングマスク８は、エッチングマスク２の反転パターンであって、線幅を小さくしたものであってもよい（図２（ｄ−３））。線幅の小さい第２のエッチングマスク８を形成した面から反応性イオンエッチングを行なうことで、梨地面１ｂ側からは溝７よりも幅の小さい溝が形成される。この溝が溝７と連通することで、シリコン基板１が貫通する。また、上述した工程により、枠状にエッチングされた部分の内側に分離シリコン４が形成される（図２（ｅ−２））。
【００３５】
次に、エッチング後のシリコン基板１からエッチングストップ層３である保護テープを熱剥離により除去する。保護テープを除去することで、分離シリコン４も除去される（図２（ｆ−２））。次に、第２のエッチングマスク８を剥離する。こうすることで、貫通孔５ａ，５ｂを有するシリコン基板６が作製される。ここで、貫通孔５ａ，５ｂはそれぞれ、幅の異なる２段の貫通形状を有している（図２（ｇ−２））。
【００３６】
次に、本実施例に係る液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。
まず、回路基板を用意する。次に、第１の実施例と同様の方法により、貫通孔となる部分のＳｉＮ保護膜を除去する。次に、図２を用いて説明した貫通孔の形成方法と同様の方法により、回路基板に貫通孔を形成する。なお、回路基板の回路が形成されていない面にエッチングマスク２を形成し、回路が形成されている面に第２のエッチングマスク８を形成する。
次に、第１の実施例と同様の方法により、液体流路および液体吐出口を形成することで、液体吐出ヘッド用基板が作製される。
上述した方法により作製された液体吐出ヘッド用基板では、大小の貫通孔でエッチング時間の差を小さくすることができる。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、回路基板に複数の貫通孔を形成する場合にも、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００３７】
（第３の実施例）
図３は、本発明の第３の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。
まず、第２の実施例と同様の方法により、シリコン基板１の鏡面１ａに溝７および保護テープからなるエッチングストップ層３を形成する（図３（ａ−１），（ａ−２），（ｂ），（ｃ））。なお、図３において（ａ−１）および（ｄ−１）は平面図であり、（ａ−２），（ｂ），（ｃ），（ｄ−２），（ｅ），（ｆ）および（ｇ）は断面図である。特に、図３（ａ−２）は、図３（ａ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
次に、シリコン基板１の梨地面１ｂにポジレジストをスピンコートし、エッチングにより溝７と連通する位置に、幅３５０μｍの開口部を有する第２のエッチングマスク８ａを形成する（図３（ｄ−１），（ｄ−２））。なお、図３（ｄ−２）は、図３（ｄ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
次に、第２のエッチングマスク８ａを形成した面から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを行ない、溝７と連通させることで、シリコン基板１を貫通させる。この際、各開口部の幅が同じであるため、面内全ての部分において約２０分でシリコン基板は貫通した。シリコン基板１の貫通により、枠状にエッチングされた部分の内側に、シリコン基板１から分離され、かつ、エッチングストップ層３である保護テープに支持された分離シリコン４が形成される。分離シリコン４の厚みは約３５０μｍである。（図３（ｅ））。
【００３８】
次に、エッチング後のシリコン基板１からエッチングストップ層３である保護テープを熱剥離により除去する。保護テープを除去することで、分離シリコン４も除去される（図３（ｆ））。次に、第２のエッチングマスク８ａを剥離する。こうすることで、貫通孔５ａ，５ｂを有するシリコン基板６が作製される（図３（ｇ））。
【００３９】
本実施例においては、貫通孔５ａ，５ｂを形成するために要するエッチング時間は略同じである（鏡面１ａ側から４０分、梨地面１ｂ側から２０分）。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
なお、第２の実施例においては、第２のエッチングマスク８は、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出するように形成した。一方、本実施例においては、第２のエッチングマスク８ａは、エッチングにより溝７と連通する位置に、幅３５０μｍの開口部を有するように形成している。このように、第２のエッチングマスクを、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出するように形成しなくても、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、本実施例では、分離シリコン４の高さが低くなるため、分離シリコン４の除去性を上げることもできる。
【００４０】
次に、本実施例に係る液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。
まず、回路基板を用意する。次に、第１の実施例と同様の方法により、貫通孔となる部分のＳｉＮ保護膜を除去する。次に、図３を用いて説明した貫通孔の形成方法と同様の方法により、回路基板に貫通孔を形成する。なお、回路基板の回路が形成されていない面にエッチングマスク２を形成し、回路が形成されている面に第２のエッチングマスク８ａを形成する。
次に、第１の実施例と同様の方法により、液体流路および液体吐出口を形成することで、液体吐出ヘッド用基板が作製される。
上述した方法により作製された液体吐出ヘッド用基板では、大小の貫通孔でエッチング時間の差を小さくすることができる。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、回路基板に複数の貫通孔を形成する場合にも、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００４１】
（第４の実施例）
図４は、本発明の第４の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。以下では、３００μｍ×６００μｍの貫通孔５ｃおよび６００μｍ×６００μｍの貫通孔５ｄをそれぞれ複数有するシリコン基板６ａを形成する例を用いて説明する（図４（ａ−１），（ａ−２））。なお、図４において（ａ−１），（ｂ−１）および（ｄ−１）は平面図であり、（ａ−２），（ｂ−２），（ｃ），（ｄ−２）および（ｅ）は断面図である。特に、図４（ａ−２）は、図４（ａ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
まず、第１の実施例と同様の方法により、シリコン基板１の鏡面１ａにポジレジストをスピンコートする。次に、フォトマスクを介してｉ線露光を行なう。この際、貫通孔５ｃ，５ｄそれぞれに対応する部分に、貫通孔の内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出するように露光を行なう。ここで、枠の線幅は１００μｍとする。
本実施例における貫通孔５ｃ，５ｄの場合、第１の実施例のように、小さい貫通孔の短辺と同じ寸法で、大きい貫通孔の内縁に沿って枠状にシリコン基板１を露出させることはできない。そこで、本実施例おいては、貫通孔５ｃに対応する部分および貫通孔５ｄに対応する部分のエッチングレートを揃えるために、全ての貫通孔に対して、内縁に沿って同じ線幅で枠状にシリコン基板が露出するようにパターンを形成する。
次に、ＴＭＡＨを含むアルカリ現像液により現像を行なうことで、エッチングマスク２ａを形成する（図４（ｂ−１），（ｂ−２））。具体的には、貫通孔５ｃ，ｄ５それぞれに対応する部分に、各貫通孔の内縁に沿って同じ線幅で枠状にシリコン基板が露出するように、エッチングマスク２ａを形成する。
次に、第１の実施例と同様の方法により、エッチングストップ層３を形成し（図４（ｃ）、反応性イオンエッチングによりシリコン基板１を貫通させる（図４（ｄ−１），（ｄ−２））。この際、露出しているシリコン基板１の線幅は全て同じであるため、面内全ての部分において約１２０分でシリコン基板は貫通した。また、枠状にエッチングされた部分の内側に分離シリコン４が形成される。なお、図４（ｄ−２）は、図４（ｄ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４２】
次に、エッチング後のシリコン基板１からエッチングストップ層３である保護テープを熱剥離により除去する。保護テープを除去することで、分離シリコン４も除去される（図４（ｅ））。次に、エッチングマスク２ａを剥離する。こうすることで、貫通孔５ｃ，５ｄを有するシリコン基板６ａが作製される（図４（ａ−１），（ａ−２））。
【００４３】
本実施例においては、全ての貫通孔に対して、内縁に沿って同じ幅で枠状にシリコン基板が露出するように、エッチングマスク２ａを形成する。そのため、各貫通孔に対応する、枠状の露出する部分の貫通までに要する時間は略同じになる。そして、枠状にシリコン基板が露出した部分がエッチングにより貫通することで分離シリコン４が形成され、分離シリコン４を除去することで貫通孔５ｃ，５ｄが形成される。したがって、貫通孔５ｃ，５ｄを形成するために要するエッチング時間は略同じとなる。
そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００４４】
次に、本実施例に係る液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。
まず、回路基板を用意する。次に、第１の実施例と同様の方法により、貫通孔となる部分のＳｉＮ保護膜を除去する。次に、図４を用いて説明した貫通孔の形成方法と同様の方法により、回路基板に貫通孔を形成する。次に、第１の実施例に記載の方法により液体流路および液体吐出口を形成し、液体吐出ヘッド用基板を作製した。
上述した方法により作製された液体吐出ヘッド用基板では、大小の貫通孔でエッチング時間を略同じにすることができる。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、回路基板に複数の貫通孔を形成する場合にも、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００４５】
（第５の実施例）
図５は、本発明の第５の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。以下では、２００μｍ×６００μｍの貫通孔５ａおよび６００μｍ×６００μｍの貫通孔５ｂをそれぞれ複数有するシリコン基板６を形成する例を用いて説明する。図５において（ａ−１），および（ｄ−１）は平面図であり、（ａ−２），（ｂ），（ｃ），（ｄ−２），（ｅ），（ｆ）および（ｇ）は断面図である。
まず、シリコン基板１を用意する。シリコン基板１の厚さは、例えば、７２５μｍである。次に、シリコン基板１の鏡面１ａに密着向上層である不図示のＨＭＤＳを塗布し、その後、ポジレジストを１０μｍの厚みでスピンコートする。次に、フォトマスクを介してｉ線露光を行なう。この際、貫通孔５ａに対応する部分には、貫通孔５ａと同寸法に露光を行なう。また、貫通孔５ｂに対応する部分には、貫通孔５ｂの内縁に沿って枠状にシリコン基板が露出するように露光を行なう。ここで、枠の線幅は１００μｍとする。次に、ＴＭＡＨを含むアルカリ現像液により現像を行なう。
上述した処理により、シリコン基板１の鏡面１ａに、エッチングマスク２ｂが形成される。具体的には、エッチングマスク２ｂは、貫通孔５ａとなるシリコン基板の部分が露出し、また、貫通孔５ｂの内縁に沿って、１００μｍの幅で枠状にシリコン基板が露出するように形成される（図５（ａ−１），（ａ−２））。なお、図５（ａ−２）は、図５（ａ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４６】
エッチングマスク２ｂを形成する工程後、エッチングマスク２ｂを形成した面から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを４０分実施し、シリコン基板１に溝７ａ，７ｂを形成する（図５（ｂ））。なお、溝７ａは、貫通孔５ａに対応して形成され、深さは平均４５０μｍである。また、溝７ｂは、貫通孔５ｂに対応して形成され、深さは平均２２５μｍである。
次に、エッチングマスク２ｂを剥離した後、溝７ａ，７ｂを形成した鏡面１ａに粘着性の保護テープを貼り付け、エッチングストップ層３を形成する（図５（ｃ））。
次に、シリコン基板１の梨地面１ｂに、エッチングにより溝７ａと連通する位置に幅５０μｍの開口部を有し、エッチングにより溝７ｂと連通する位置に幅５００μｍの開口部を有する第２のエッチングマスク８ｂを形成する（図５（ｄ−１），（ｄ−２））。なお、図５（ｄ−２）は、図５（ｄ−１）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
次に、第２のエッチングマスク８ｂを形成した面から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを行ない、溝７ａ，７ｂと連通させることで、シリコン基板を貫通させる。この際、幅５０μｍの開口部からのエッチングにより溝７ａと連通する時間および幅５００μｍの開口部からのエッチングにより溝７ｂと連通する時間はともに約３０分であった。シリコン基板の貫通により、枠状にエッチングされた部分の内側に、シリコン基板１から分離され、かつ、エッチングストップ層３である保護テープに支持された分離シリコン４が形成される（図５（ｅ））。分離シリコン４の厚みは約１５０μｍである。
【００４７】
次に、エッチングストップ層３である保護テープを熱剥離により除去する。保護テープを除去することで、分離シリコン４も除去される（図５（ｆ））。次に、第２のエッチングマスク８ｂを剥離する。こうすることで、貫通孔５ａ，５ｂを有するシリコン基板６が作製される（図５（ｇ）。
【００４８】
本実施例においては、貫通孔５ａ，５ｂを形成するためのエッチング時間は略同じである（鏡面１ａ側から４０分、梨地面１ｂ側から３０分）。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
また、本実施例においては、第３の実施例と比較して、分離シリコン４の高さが低くなるため、分離シリコン４の除去性をさらに上げることもできる。
また、第３および第５の実施例のように、シリコン基板１を鏡面１ａ、梨地面１ｂ両面から反応性イオンエッチングを行なうことで貫通させる場合に、各面内でのエッチングレート比が０．８〜１．２の範囲に収まるようにレジストマスクを形成する必要はない。要は、各貫通孔に関して、鏡面１ａから反応性イオンエッチングを行なう時間と、梨地面１ｂから反応性イオンエッチングを行なう時間との合計を揃えるようにすればよい。
【００４９】
次に、本実施例に係る液体吐出ヘッド用基板の作製方法について説明する。
まず、回路基板を用意する。次に、第１の実施例と同様の方法により、貫通孔となる部分のＳｉＮ保護膜を除去する。次に、図５を用いて説明したシリコン基板への貫通孔の形成方法と同様の方法により、回路基板に貫通孔を形成する。なお、エッチングマスク２は、回路基板の回路が形成されていない面に形成し、回路が形成されている面に第２のエッチングマスク８ｂを形成する。
次に、第１の実施例と同様の方法により、液体流路および液体吐出口を形成することで、液体吐出ヘッド用基板が作製される。
上述した方法により作製された液体吐出ヘッド用基板では、大小の貫通孔でエッチング時間に差を小さくすることができる。そのため、オーバーエッチングを少なくすることができるので、回路基板に複数の貫通孔を形成する場合にも、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。また、保護層として金属材料を用いる必要が無いため、簡便な方法で、ノッチの軽減および各貫通孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができる。
【００５０】
上述した第１ないし第５の実施例は、いずれも、単独で用いる１枚のシリコン基板に対して貫通孔を設ける例であるが、本発明は、２枚のシリコン基板を貼りあわせて用いる場合、すなわち２枚の基板を接合して用いる基板接合方式にも適用することができる。基板接合方式は、例えば酸化層を介在させて２枚のシリコン基板を接合することにより、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を形成するために広く用いられている。ＳＯＩ基板を作成する方法としては、貼り合わせ法以外にもＳＩＭＯＸ（Separation by Implantation of Oxygen）法も知られている。ＳＩＭＯＸ法などによって内部に酸化層が形成された基板に対しても本発明を適用することができる。ここでは、ＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板も基板接合方式の範疇に含まれるものとする。第１の基板と第２の基板とを接合させた基板接合方式に本発明を適用した場合、第１の基板を貫通するが第２の基板には影響を与えない孔を形成することができる。このような孔は、第１の基板と第２の基板との間に酸化層が配置されているときに、少なくともこの酸化層まで到達する孔である。以下の説明では、このように第１の基板を加工することを「孔」または「孔の形状に加工」と呼ぶ。あるいは、第１の基板の底面まで及ぶ深さの枠状の周回溝を第１の基板に形成して、周回溝の内部に分離シリコンが残存する形状に第１の基板を加工することもできる。このように第１の基板を加工することを「凸」または「凸の形状に加工」と呼ぶ。この場合、分離シリコンは、基板の面内方向においては第１の基板からは分離しているが、酸化層にはつながっている。後述するように未接合エリアを設ける場合には、分離シリコンは、未接合エリアが形成されている位置では酸化層からも分離する。本発明によれば、以下の説明から明らかなように、ＳＯＩ基板においてサイズの異なる複数の孔を形成する場合にも、簡便な方法で、ノッチの軽減および各孔の加工寸法のばらつきの低減を図ることができるようになる。
【００５１】
基板接合方式を用いる場合、貼りあわせ後の基板内部の酸化層もしくは酸化層と接するシリコン部分に、すなわち酸化層と半導体基板との界面に、孔もしくは凸の形成位置に対応して未接合エリアを設けることが好ましい。基板内部の酸化層は、２枚のシリコン基板を重ねて接合する際に、実際に基板間の接合を担う層である。未接合エリアの形成方法としては特に限定するものではない。例えば、孔もしくは凸が形成されるべき位置にしたがって、図６、図８および図１０にそれぞれ示す第６の実施例、第８の実施例および第１０の実施例のように、貼り合わせ前のプラズマ処理時におけるマスキング等により未接合エリアを形成してもよい。この場合、酸化層に対する直接の加工が行われるわけではない。あるいは図７および図９にそれぞれ示す第７の実施例および第９の実施例のように、酸化層に対してハーフエッチングもしくはフルエッチングを行い、未接合エリアを形成してもよい。酸化層に対してフルエッチングを行う場合には、図９に示すように、その後の基板への反応性イオンエッチングにより加工される枠状のパターンの下に酸化層が残るように、この枠状の内側もしくは外側にパターンを形成する。また、基板内の酸化層の形成にＳＩＭＯＸ法を用いる場合には、図１０に示すように、孔もしくは凸の外形に沿って酸化層を形成する。このように基板内部の酸化層を形成することで、この酸化層が反応性イオンエッチング時のエッチングストップ層となる。
【００５２】
基板接合方式に適用する場合であっても、エッチングマスクを形成するレジストとしてはポジレジストとネガレジストにいずれでも用いることができる。エッチングマスクの厚みは、反応性イオンエッチングを行ったときに消失しない膜厚とし、例えば１５μｍとする。パターニングにおける露光では、使用したレジストの感光波長を含む光により、所望のパターンが描写されたマスクまたはレチクルを使用し、投影露光装置や縮小露光装置等を使用してレジストにパターンを転写し、現像する。パターンは孔もしくは凸の形状に対してその外形に沿って枠状に形成する。パターンの形状としては種々のものが考えられ、図１１の（ａ）〜（ｈ）はそのような形状の例を示している。図１１において、濃いハッチングの部分がエッチングマスク２を示している。例えば、図１１の（ａ）はエッチングによって孔を形成するための単純な枠状のエッチングマスク２を示しており、図１１の（ｆ）はエッチングによって凸を形成するための単純な枠状のエッチングマスク２を示している。さらに、枠に対して分離シリコンの除去側にパターンが形成されるようにしてあってもよい。さらに、基板面内のすべての孔もしくは凸に対してパターンを形成しても、一部に対して形成してもよい。図１１に示した各種のパターンは、第１ないし第５の実施例においても好適に用いられるものである。
【００５３】
基板接合方式に本発明を適用する場合であっても、反応性イオンエッチングでは、シリコン基板をエッチングできる適切なガスや方法を用い、典型的には六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いたＤｅｅｐ−ＲＩＥによりエッチングを行う。また、エッチング中の発光をモニターすることで終点検知を行うこともできる。反応性イオンエッチングにより形成される分離シリコン４は、エッチング後であれば除去可能であるが、エッチングマスク２で使用したレジストを除去する際に同時に除去することが可能である。もしくは、シリコン基板１と酸化層１３が繋がっている場合は、酸化層１３をＢＨＦ（緩衝フッ酸）等で酸化層をエッチングすることにより、同時に除去することが可能である。その結果、基板接合方式に本発明を適用した場合には、図１２に示すような形状を形成することが可能である。図１２の（ａ−１）および（ａ−２）は、孔を形成する例を示すものであって、（ａ−１）は断面図であり、（ａ−２）は平面図である。シリコン基板１９は、反応性イオンエッチングにより加工されて孔１８が形成されたシリコン基板である。このシリコン基板１９は、孔１８が形成されているシリコン基板１に対して、酸化層１３を介してもう１つのシリコン基板１２が接合した構造を有する。図示下側のシリコン基板１２は反応性イオンエッチングの影響を受けていない。一方、図１２の（ｂ−１）および（ｂ−２）は、凸を形成した例を示すものであり、（ｂ−１）は断面図であり、（ｂ−２）は平面図である。分離シリコン４を残存させ、その代わりに周囲のシリコン基板部分を除去することによって、シリコン基板１２上に酸化層１３を介して凸形状が形成されている。
【００５４】
（第６の実施例）
５００μｍ×５００μｍの孔を複数有するＳＯＩ基板の作製方法を、図６を用いて説明する。図６において（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ−１），（ｅ−１）および（ｆ−１）は断面図であり、（ｄ−２），（ｅ−２）および（ｆ−２）は平面図である。特に、（ｄ−１），（ｅ−１）および（ｆ−１）は、それぞれ（ｄ−２），（ｅ−２）および（ｆ−２）でのＡ−Ａ’線での断面図である。
支持用の基板であって表面に酸化層１３が成膜されたシリコン基板１２（図６（ａ））と、実際に孔の形成対象となるべきシリコン基板１（図６（ｂ））とを用意した。シリコン基板１２上にシリコン基板１を接合するにあたって、酸化層１３側の接合面１３ａおよびシリコン基板１側の接合面１２ａにプラズマを照射する。その際、形成すべき孔の外形に沿って内側の領域をマスクしてプラズマを照射し、その後、両方のシリコン基板１，１２を接合することによって、シリコン基板内部に酸化層１３および未接合エリア１４を有するシリコン基板１５を形成した（図６（ｃ））。このとき、未接合エリア１４は面状の領域であり、未接合面とも呼べるものである。シリコン基板１５はＳＯＩ基板である。次に、シリコン基板１５の片面１５ａにポジレジストをスピンコートした。次いで、フォトマスクを介してｉ線露光で孔の外形に沿って枠状に露光した。次いで、ＴＭＡＨを含むアルカリ現像液により現像を行い、エッチングマスク２を形成した（図１（ｄ−１），（ｄ−２））。
次に、エッチングマスク２を形成した面から、六フッ化硫黄ガスおよびフルオロカーボンガスを用いて反応性イオンエッチングを実施し、エッチングストップ層であるシリコン基板１５内部の酸化層１３までの深さの枠状の孔を形成した。このエッチングにより、シリコン基板１５に分離シリコン４が形成された（図６（ｅ−１），（ｅ−２））。最後に、エッチングマスク２を除去すると同時に分離シリコン４を除去し、孔１８を有するシリコン基板１９を作製した（図６（ｆ−１），（ｆ−２））。
本実施例で述べた方法は、基板内部の酸化層１３を一様に残す必要がある場合や、工程数を最小限にしたい場合に有効である。このようにして作製したシリコン基板１９では、反応性イオンエッチング時のシリコンエッチング量が少なくなり、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去を問題なく行うことができた。
【００５５】
（第７の実施例）
図７は、本発明の第７の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。図７において（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ−１）および（ｅ−１）は断面図であり、（ｄ−２）および（ｅ−２）は平面図である。特に、（ｄ−１）および（ｅ−１）は、それぞれ（ｄ−２）および（ｅ−２）でのＡ−Ａ’線での断面図である。
まず、第６の実施例と同様のシリコン基板を用意した。シリコン基板１とシリコン基板１２を接合する前に、シリコン基板１２の酸化層１３の面１３ａにレジストをスピンコートした。次いで、フォトマスクを介してｉ線露光で孔の外形に沿って内側の領域を露光した。次いで、ＴＭＡＨを含むアルカリ現像液により現像を行い、酸化層エッチングマスク１０を形成した（図７（ａ））。次いで、ＢＨＦによるエッチングで酸化層１３を膜厚の半分だけハーフエッチングして、貼り合わせることにより、シリコン基板内部に酸化層１３及び空隙による未接合エリア１１を有するシリコン基板１５を形成した（図７（ｂ））。次に、第６の実施例と同様にシリコン基板１５の片面１５ａにエッチングマスク２を設け（図７（ｃ））、反応性イオンエッチングによりシリコン基板１５の面１５ａに枠状の孔を形成した（図７（ｄ−１），（ｄ−２））。最後にエッチングマスク２を除去すると同時に分離シリコン４を除去することにより、孔１８を有するシリコン基板１９を作製した（図７（ｅ−１），（ｅ−２））。
本実施例の方法は、基板接合時のプラズマ処理を全面に行う必要がある場合や、工程数を少なくしたい場合に有効である。このようにして作製したシリコン基板１９では、反応性イオンエッチング時のシリコンエッチング量が少なくなり、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去を問題なく行うことができた。
【００５６】
（第８の実施例）
図８は、本発明の第８の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。図８において（ａ），（ｂ−１），（ｃ−１）および（ｄ−１）は断面図であり、（ｂ−２），（ｃ−２）および（ｄ−２）は平面図である。特に、（ｂ−１），（ｃ−１）および（ｄ−１）は、それぞれ（ｂ−２），（ｃ−２）および（ｄ−２）でのＡ−Ａ’線での断面図である。
まず、第６の実施例と同様のシリコン基板を用意した。シリコン基板１とシリコン基板１２を接合するにあたって、接合面１３ａ及び面１２ａ（図６参照）にプラズマを照射する。その際、後に形成する枠の内側の領域をマスクしてプラズマを照射し、両方のシリコン基板１，１２を貼り合わせることによって、シリコン基板内部に酸化層１３及び未接合エリア１４を有するシリコン基板１５を形成した（図８（ａ））。次いで、第６の実施例と同様に、シリコン基板１５の面１５ａにエッチングマスク２を設け（図８（ｃ−１），（ｃ−２））、反応性イオンエッチングによりシリコン基板１５の面１５ａに枠状の孔を形成した。この際、枠状の孔を未接合エリア１４よりも外側に形成することにより、シリコン基板１５において酸化層１３によって保持された分離シリコン４が形成される（図８（ｃ−１），（ｃ−２））。次いで、ＢＨＦによるエッチングで酸化層１３と分離シリコン４を除去することによって、シリコン基板１５の一部と分離シリコン４とが除去され孔１８を有するシリコン基板１９を作製した（図８（ｄ−１），（ｄ−２））。
本実施例の方法は、反応性イオンエッチング完了時に、シリコン基板１５に対して分離シリコン４を保持する必要があり、基板内部の酸化層１３を一様に残す必要がある場合や、工程数を最小限にしたい場合に有効である。このようにして作製したシリコン基板１９では、反応性イオンエッチング時のシリコンエッチング量が少なくなり、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去を問題なく行うことができた。
【００５７】
（第９の実施例）
図９は、本発明の第９の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。図９において（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ−１）および（ｅ−１）は断面図であり、（ｄ−２）および（ｅ−２）は平面図である。特に、（ｄ−１）および（ｅ−１）は、それぞれ（ｄ−２）および（ｅ−２）でのＡ−Ａ’線での断面図である。
まず、第６の実施例と同様のシリコン基板を用意した。シリコン基板１とシリコン基板１２を貼り合わせるに前に、シリコン基板１２の酸化層１３の面１３ａにレジストをスピンコートした。次いで、フォトマスクを介するｉ線露光により、後に形成することとなる枠の内側の領域を露光した。次いで、ＴＭＡＨを含むアルカリ現像液により現像を行い、酸化層エッチングマスク１０を形成した（図９（ａ））。次に、ＢＨＦによるエッチングで酸化層１３を膜厚の半分だけハーフエッチングし、もしくはフルエッチングを行い、その後、貼り合わせることにより、シリコン基板内部に酸化層１３及び空隙による未接合エリア１１を有するシリコン基板１５を形成した。図９（ｂ）は、ハーフエッチングの場合でのこの段階でのシリコン基板１５を示し、図９（ｃ）はフルエッチングの場合を示している。
次いで、第６の実施例と同様に、エッチングマスク２を用いる反応性イオンエッチングにより、シリコン基板１５に枠状の孔を形成した（図９（ｄ−１），（ｄ−２））。このエッチングにより、シリコン基板１５に分離シリコン４が形成される。次いで、基板内部の酸化層１３をＢＨＦによってエッチングすることによって、シリコン基板１５の一部と分離シリコン４を除去し、孔１８を有するシリコン基板１９を作製した（図９（ｅ−１），（ｅ−２））。
本実施例の方法は、反応性イオンエッチング完了時に、シリコン基板１５に対して分離シリコン４を保持する必要があり、かつ、基板接合時のプラズマ処理を全面に行う必要がある場合に有効である。このようにして作製したシリコン基板１９では、反応性イオンエッチング時のシリコンエッチング量が少なくなり、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去を問題なく行うことができた。
【００５８】
（第１０の実施例）
図１０は、本発明の第１０の実施例に係る半導体基板の作製方法を示す図である。図１０において（ａ），（ｂ−１），（ｃ−１）および（ｄ−１）は断面図であり、（ｂ−２），（ｃ−２）および（ｄ−２）は平面図である。特に、（ｂ−１），（ｃ−１）および（ｄ−１）は、それぞれ（ｂ−２），（ｃ−２）および（ｄ−２）でのＡ−Ａ’線での断面図である。
まず、シリコン基板２０を用意した（図１０（ａ））。ＳＩＭＯＸ方式によりシリコン内部に酸素イオンの注入を行うことにより、内部に酸化層１３を有するシリコン基板１５を形成した。その際、酸化層１３の生成のための酸素イオンの打ち込む深さは、形成しようとする孔の深さと同じにし、また、イオン打ち込みのパターンも、形成しようとする孔の形状でと一致させた（図１０（ｂ−１），（ｂ−２））。
次いで、第６の実施例と、エッチングマスク２を用いる反応性イオンエッチングにより、シリコン基板２０に対して枠状の孔を形成し、シリコン基板１５を得た（図１０（ｃ−１），（ｃ−２））。その後、ＢＨＦを用いて酸化層１３を除去した。酸化層１３を従去することにより、酸化層１３に接合していた分離シリコン４も除去されることとなる。これによって、孔１８を有するシリコン基板１９を作製した（図５（ｄ−１），（ｄ−２））。
本実施例の方法は、反応性イオンエッチング完了時に、シリコン基板１５に分離シリコン４が保持されている必要があり、かつ、基板内部の酸化層が不要な場合に有効である。このようにして作製したシリコン基板１９では、反応性イオンエッチング時のシリコンエッチング量が少なくなり、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去を問題なく行うことができた。
【００５９】
上述した各実施例では、貫通孔、または基板内部の酸化層に少なくとも達する孔を形成する際のシリコンエッチング量を低減させることで、エッチング時の発熱を抑え、レジストの除去性の悪化を軽減することが可能となる。
なお、上述した各実施例においては、四角形の貫通孔を形成する例を用いて説明したがこれに限られるものではなく、例えば、丸型の貫通孔を形成する場合にも本発明を適用することができる。また、上述した実施例にといては、貫通孔を形成した基板を用いて液体吐出ヘッド用基板を作成する例を用いて説明したが、これに限られるものではない。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスなどの作製にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１，６，１２，１５，１９，２０    シリコン基板
１ａ    シリコン基板の鏡面
１ｂ    シリコン基板の梨地面
２，２ａ，２ｂ    エッチングマスク
３    エッチングストップ層
４    分離シリコン
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ    貫通孔
７，７ａ，７ｂ    溝
８，８ａ，８ｂ    第２のエッチングマスク
１０    酸化層エッチングマスク
１１，１４    未接合エリア
１３    酸化層
１８    孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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