(57)【要約】【課題】パリレンマスクを用いたシリコン湿式エッチング方法を提供する。【解決手段】シリコン基板の表面にパリレンからなる１次エッチングマスクを形成する段階と、１次エッチングマスクを用いてシリコン基板を１次湿式エッチングすることによって、第１要素を形成する段階と、シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなる２次エッチングマスクを形成する段階と、２次エッチングマスクを用いてシリコン基板を２次湿式エッチングすることによって、第２要素を形成する段階とを含む。【選択図】図３
2007160927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２回の湿式エッチング工程によってシリコン基板に異なる形状を有する少なくとも二つの要素を形成するシリコン湿式エッチング方法において、
前記シリコン基板の表面にパリレンからなる１次エッチングマスクを形成する段階と、
前記１次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板を１次湿式エッチングすることによって、第１要素を形成する段階と、
前記シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなる２次エッチングマスクを形成する段階と、
前記２次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板を２次湿式エッチングすることによって、第２要素を形成する段階と、
を含むことを特徴とするシリコン湿式エッチング方法。
【請求項２】
前記１次エッチングマスクの形成段階は、
前記シリコン基板の表面にパリレンを蒸着してパリレン膜を形成する段階と、
前記パリレン膜の表面に第１フォトレジストを塗布した後、前記第１フォトレジストをパターニングして前記第１要素を形成するための第１開口部を形成する段階と、
前記第１開口部を介して露出された部位の前記パリレン膜を除去して、前記シリコン基板の表面を部分的に露出させる段階と、
前記第１フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン湿式エッチング方法。
【請求項３】
前記パリレン膜の部分的な除去は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）またはＯ２アッシングによって行われることを特徴とする請求項２に記載のシリコン湿式エッチング方法。
【請求項４】
前記シリコン基板に対する１次湿式エッチングと２次湿式エッチングとにおいて、シリコン用のエッチング液として、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）が使われることを特徴とする請求項１に記載のシリコン湿式エッチング方法。
【請求項５】
前記２次エッチングマスクの形成段階は、
前記シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成する段階と、
前記シリコン酸化膜の表面に第２フォトレジストを塗布した後、前記第２フォトレジストをパターニングして前記第２要素を形成するための第２開口部を形成する段階と、
前記第２開口部を介して露出された部位の前記シリコン酸化膜をエッチングして、前記シリコン基板の表面を部分的に露出させる段階と、
前記第２フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン湿式エッチング方法。
【請求項６】
前記シリコン酸化膜は、前記シリコン基板を熱酸化させることによって形成されることを特徴とする請求項５に記載のシリコン湿式エッチング方法。
【請求項７】
前記シリコン酸化膜に対するエッチングは、ＲＩＥまたはＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈａｎｔ）を使用した湿式エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項５に記載のシリコン湿式エッチング方法。
【請求項８】
複数のリストリクターと複数のノズルとを有するインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法において、
シリコン基板を準備する段階と、
前記シリコン基板の上面にパリレンからなる１次エッチングマスクを形成する段階と、
前記１次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板の上面を１次湿式エッチングすることによって、前記複数のリストリクターを形成する段階と、
前記シリコン基板の上面にシリコン酸化膜からなる２次エッチングマスクを形成する段階と、
前記２次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板の上面を２次湿式エッチングすることによって、前記複数のノズルのそれぞれのダンパーを形成する段階と、
前記シリコン基板の底面にシリコン酸化膜からなる３次エッチングマスクを形成する段階と、
前記３次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板の底面を乾式エッチングすることによって、前記複数のノズルのそれぞれのインク吐出口を前記ダンパーと連通されるように形成する段階と、
を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項９】
前記１次エッチングマスクの形成段階は、
前記シリコン基板の上面にパリレンを蒸着してパリレン膜を形成する段階と、
前記パリレン膜の表面に第１フォトレジストを塗布した後、前記第１フォトレジストをパターニングして前記複数のリストリクターを形成するための複数の第１開口部を形成する段階と、
前記複数の第１開口部を介して露出された部位の前記パリレン膜を除去して、前記シリコン基板の上面を部分的に露出させる段階と、
前記第１フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１０】
前記パリレン膜の部分的な除去は、ＲＩＥまたはＯ２アッシングによって行われることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン基板に対する１次湿式エッチングと２次湿式エッチングとにおいて、シリコン用のエッチング液として、ＴＭＡＨまたはＫＯＨが使われることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１２】
前記複数のリストリクターのそれぞれの角部は、ラウンド状に形成されることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１３】
前記２次エッチングマスクの形成段階は、
前記シリコン基板の上面にシリコン酸化膜を形成する段階と、
前記シリコン基板の上面に形成された前記シリコン酸化膜の上面に第２フォトレジストを塗布した後、前記第２フォトレジストをパターニングして前記複数のダンパーを形成するための複数の第２開口部を形成する段階と、
前記複数の第２開口部を介して露出された部位の前記シリコン酸化膜をエッチングして、前記シリコン基板の上面を部分的に露出させる段階と、
前記第２フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１４】
前記シリコン酸化膜は、前記シリコン基板を熱酸化させることによって形成されることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１５】
前記シリコン酸化膜に対するエッチングは、ＲＩＥまたはＢＯＥを使用した湿式エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１６】
前記３次エッチングマスクの形成段階は、
前記シリコン基板の底面にシリコン酸化膜を形成する段階と、
前記シリコン基板の底面に形成された前記シリコン酸化膜の底面に第３フォトレジストを塗布した後、前記第３フォトレジストをパターニングして前記複数のインク吐出口を形成するための複数の第３開口部を形成する段階と、
前記複数の第３開口部を介して露出された部位の前記シリコン酸化膜をエッチングして、前記シリコン基板の底面を部分的に露出させる段階と、
前記第３フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【請求項１７】
前記シリコン基板に対する乾式エッチングは、ＩＣＰ  ＲＩＥ法によって行われることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン湿式エッチング方法に係り、さらに詳細には、パリレンマスクを用いてシリコン基板を湿式エッチングする方法と、この方法を用いてインクジェットプリントヘッドのノズルプレートを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シリコン基板を湿式エッチングする時には、エッチングマスクとしてシリコン酸化膜を使用している。前記シリコン酸化膜は、一般的にシリコン基板を約１０００℃で熱酸化させることで、シリコン基板の表面に所定厚さに形成される。次いで、フォトレジストを用いて、シリコン酸化膜を所定パターンにパターニングしてエッチングマスクを形成する。このようにシリコン酸化膜からなるエッチングマスクを用いてシリコン用のエッチング液、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）でシリコン基板をエッチングする。
【０００３】
前記の湿式エッチング工程によって、シリコン基板に溝、トレンチ及びホールのような要素を二つ以上形成する場合がある。この場合、前記要素の縦横比または深さが異なる場合には、２回またはそれ以上の湿式エッチング工程を繰り返して行い、これに必要なエッチングマスクも２回以上形成されなければならない。これにより、エッチングマスクとしてシリコン酸化膜を形成するために、シリコン基板は、反復される熱酸化工程を経るようになる。
【０００４】
ところが、シリコン基板に対する熱酸化工程が繰り返されるほど、シリコン基板には、酸素原子の内部浸透による熱的欠陥が発生する可能性が高くなる。このように、シリコン基板の内部に欠陥が発生する場合には、初回以後に形成される要素に対する湿式エッチング工程で、前記欠陥が発生する部位とその付近でのエッチング均一度が低下し、これにより、その部位に形成される要素の形状均一度が低下するという問題点が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するために創出されたものであって、特に、常温で蒸着できるパリレンを使用してエッチングマスクを形成することによって、シリコン基板に対する熱的欠陥を防止して、エッチング均一性を向上させうるシリコン湿式エッチング方法を提供するところにその目的がある。
【０００６】
また、本発明は、前記したシリコン湿式エッチング方法を用いて、インクジェットプリントヘッドのノズルプレートを製造する方法を提供するところに他の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の技術的課題を達成するための本発明によるシリコン湿式エッチング方法は、少なくとも２回の湿式エッチング工程によってシリコン基板に異なる形状を有する少なくとも二つの要素を形成するシリコン湿式エッチング方法において、前記シリコン基板の表面にパリレンからなる１次エッチングマスクを形成する段階と、前記１次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板を１次湿式エッチングすることによって、第１要素を形成する段階と、前記シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなる２次エッチングマスクを形成する段階と、前記２次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板を２次湿式エッチングすることによって、第２要素を形成する段階とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記１次エッチングマスクの形成段階は、前記シリコン基板の表面にパリレンを蒸着してパリレン膜を形成する段階と、前記パリレン膜の表面に第１フォトレジストを塗布した後、前記第１フォトレジストをパターニングして前記第１要素を形成するための第１開口部を形成する段階と、前記第１開口部を介して露出された部位の前記パリレン膜を除去して、前記シリコン基板の表面を部分的に露出させる段階と、前記第１フォトレジストを除去する段階とを含みうる、
前記パリレン膜の部分的な除去は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）またはＯ２アッシングによって行われる。
【０００９】
前記シリコン基板に対する１次湿式エッチングと２次湿式エッチングとにおいて、シリコン用のエッチング液として、ＴＭＡＨまたはＫＯＨが使用されうる。
【００１０】
本発明において、前記２次エッチングマスクの形成段階は、前記シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成する段階と、前記シリコン酸化膜の表面に第２フォトレジストを塗布した後、前記第２フォトレジストをパターニングして前記第２要素を形成するための第２開口部を形成する段階と、前記第２開口部を介して露出された部位の前記シリコン酸化膜をエッチングして、前記シリコン基板の表面を部分的に露出させる段階と、前記第２フォトレジストを除去する段階とを含みうる。
【００１１】
前記シリコン酸化膜は、前記シリコン基板を熱酸化させることによって形成されうる。
【００１２】
前記シリコン酸化膜に対するエッチングは、ＲＩＥまたはＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈａｎｔ）を使用した湿式エッチング方法によって行われる。
【００１３】
そして、前記技術的課題を達成するための本発明によるインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法は、複数のリストリクターと複数のノズルとを有するインクジェットプリントヘッドのノズルプレートの製造方法において、シリコン基板を準備する段階と、前記シリコン基板の上面にパリレンからなる１次エッチングマスクを形成する段階と、前記１次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板の上面を１次湿式エッチングすることによって、前記複数のリストリクターを形成する段階と、前記シリコン基板の上面にシリコン酸化膜からなる２次エッチングマスクを形成する段階と、前記２次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板の上面を２次湿式エッチングすることによって、前記複数のノズルのそれぞれのダンパーを形成する段階と、前記シリコン基板の底面にシリコン酸化膜からなる３次エッチングマスクを形成する段階と、前記３次エッチングマスクを用いて前記シリコン基板の底面を乾式エッチングすることによって、前記複数のノズルのそれぞれのインク吐出口を前記ダンパーと連通されるように形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記１次エッチングマスクの形成段階は、前記シリコン基板の上面にパリレンを蒸着してパリレン膜を形成する段階と、前記パリレン膜の表面に第１フォトレジストを塗布した後、前記第１フォトレジストをパターニングして前記複数のリストリクターを形成するための複数の第１開口部を形成する段階と、前記複数の第１開口部を介して露出された部位の前記パリレン膜を除去して、前記シリコン基板の上面を部分的に露出させる段階と、前記第１フォトレジストを除去する段階とを含みうる。
【００１５】
本発明において、前記複数のリストリクターのそれぞれの角部は、ラウンド状に形成されることが望ましい。
【００１６】
本発明において、前記２次エッチングマスクの形成段階は、前記シリコン基板の上面にシリコン酸化膜を形成する段階と、前記シリコン基板の上面に形成された前記シリコン酸化膜の上面に第２フォトレジストを塗布した後、前記第２フォトレジストをパターニングして前記複数のダンパーを形成するための複数の第２開口部を形成する段階と、前記複数の第２開口部を介して露出された部位の前記シリコン酸化膜をエッチングして、前記シリコン基板の上面を部分的に露出させる段階と、前記第２フォトレジストを除去する段階とを含みうる。
【００１７】
本発明において、前記３次エッチングマスクの形成段階は、前記シリコン基板の底面にシリコン酸化膜を形成する段階と、前記シリコン基板の底面に形成された前記シリコン酸化膜の底面に第３フォトレジストを塗布した後、前記第３フォトレジストをパターニングして、前記複数のインク吐出口を形成するための複数の第３開口部を形成する段階と、前記複数の第３開口部を介して露出された部位の前記シリコン酸化膜をエッチングして、前記シリコン基板の底面を部分的に露出させる段階と、前記第３フォトレジストを除去する段階とを含みうる。
【００１８】
本発明において、前記シリコン基板に対する乾式エッチングは、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）  ＲＩＥ法によって行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるシリコン湿式エッチング方法においては、常温で蒸着できるパリレンマスクを用いて１次湿式エッチング工程を行うので、シリコン基板に対する熱酸化工程の回数が減り、熱酸化工程によって発生しうるシリコン基板内部の熱的欠陥が最小化されうる。したがって、湿式エッチング工程によって形成される要素の形状均一度が向上する。
【００２０】
そして、パリレンマスクを用いてノズルプレートの表面にリストリクターを形成すれば、リストリクターの角部がラウンド状に形成されうる。したがって、インクがリストリクターを通過する時にバブルがその角部にトラップされるという問題点が解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。以下の図面で同じ参照符号は同じ構成要素を表し、図面上で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性及び便宜上誇張している。
【００２２】
そして、本発明によるシリコン湿式エッチング方法についての説明を容易にするために、圧電方式のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートを例として挙げて本発明を説明する。
【００２３】
一般的に、インクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を記録媒体上の所望の位置に吐出させて所定の色相の画像に印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドは、インク吐出方式によって二つに大別される。その一つは、熱源を用いてインクにバブルを発生させてそのバブルの膨張力によってインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドであり、他の一つは、圧電体を使用してその圧電体の変形によってインクに加えられる圧力によって、インクを吐出させる圧電方式のインクジェットプリントヘッドである。
【００２４】
しかし、本発明は、以下で図示されて説明される具体的な実施形態に限定されず、シリコン基板に溝、トレンチ、及びホールなどを含む多様な形状の要素を少なくとも二つ以上形成する場合にも適用されうる。
【００２５】
図１Ａは、本発明によるシリコン湿式エッチング方法が具体的に適用された圧電方式のインクジェットプリントヘッドを部分切断して示す分解斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されたＡ−Ａ’線に沿ったプリントヘッドの垂直断面図であり、図１Ｃは、図１Ｂに示されたＢ−Ｂ’線に沿ったプリントヘッドの垂直断面図である。
【００２６】
図１Ａないし図１Ｃを共に参照すれば、圧電方式のインクジェットプリントヘッドは、二枚の基板、すなわち上部基板１００と下部基板２００とを接合してなりうる。そして、前記上部基板１００と下部基板２００とには、インク流路が形成され、上部基板１００の上面には、インクの吐出のための駆動力を発生させる圧電アクチュエータ１９０が設けられうる。
【００２７】
前記二枚の基板１００、２００は、いずれも単結晶シリコンウェーハからなる。これによって、フォトリソグラフィたエッチングのような微細加工技術を用いて、二枚の基板１００、２００にインク流路をなす構成要素をさらに微細なサイズで精密且つ容易に形成することができる。特に、前記上部基板１００は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハからなりうる。ＳＯＩウェーハは、一般的に第１シリコン層１０１と、第１シリコン層１０１上に形成された中間酸化膜１０２と、中間酸化膜１０２上に接着される第２シリコン層１０３との積層構造である。
【００２８】
前記したインク流路は、インクストレージ（図示せず）からインクが流入されるインクインレット１１０と、吐出されるインクが満たされ、インクを吐出させるための圧力変化を発生させる複数の圧力チャンバ１３０と、前記インクインレット１１０を通じて流入されたインクを複数の圧力チャンバ１３０に供給する共通流路であるマニホールド１２０と、前記マニホールド１２０からそれぞれの圧力チャンバ１３０にインクを供給するための個別流路であるリストリクター２２０と、前記圧力チャンバ１３０からインクが吐出されるノズル２１０とを備える。かかるインク流路を形成する構成要素は、前記のように二枚の基板１００、２００に分けられて配置される。
【００２９】
具体的に、上部基板１００には、前記インクインレット１１０、マニホールド１２０、及び複数の圧力チャンバ１３０が形成される。前記マニホールド１２０は、上部基板１００の底面に所定の深さに形成され、一方向に長く延びた形状を有する。前記インクインレット１１０は、上部基板１００を垂直に貫通して形成されて、前記マニホールド１２０の一端部に連結される。前記複数の圧力チャンバ１３０は、上部基板１００の底面に所定の深さに形成され、前記マニホールド１２０の両側に２列に配列される。そして、前記マニホールド１２０の内部には、前記マニホールド１２０を左右に分離させて、圧力チャンバ１３０相互間のクロストーク（ｃｒｏｓｓ−ｔａｌｋ）を防止するための隔壁１２５がその長手方向に長く形成されうる。
【００３０】
前記上部基板１００上には、圧電アクチュエータ１９０が形成される。そして、上部基板１００と圧電アクチュエータ１９０との間には、絶縁膜としてシリコン酸化膜１８０が形成されうる。前記圧電アクチュエータ１９０は、共通電極の役割を担う下部電極１９１と、電圧の印加によって変形される圧電膜１９２と、駆動電極の役割を担う上部電極１９３とを備える。
【００３１】
前記下部基板２００、すなわちノズルプレートには、前記マニホールド１２０と複数の圧力チャンバ１３０のそれぞれの一端部とを連結する個別流路である複数のリストリクター２２０と、インクを吐出するための複数のノズル２１０とが形成される。前記下部基板２００は、半導体集積回路の製造に広く使われる単結晶シリコンウェーハからなり、数百μｍの厚さ、例えば、約２４５μｍの厚さを有する。
【００３２】
前記複数のリストリクター２２０のそれぞれは、前記下部基板２００の上面に所定の深さ、例えば、２０μｍ〜４０μｍの深さに形成され、その一端はマニホールド１２０に連結され、その他端は圧力チャンバ１３０に連結される。このようなリストリクター２２０は、マニホールド１２０から圧力チャンバ１３０に適正量のインクを供給する役割だけでなく、インクが吐出される時に圧力チャンバ１３０からマニホールド１２０側にインクが逆流することを抑制する役割も担う。
【００３３】
前記複数のノズル２１０のそれぞれは、前記複数の圧力チャンバ１３０のそれぞれの他端部に対応する位置に前記下部基板２００を垂直に貫通するように形成される。前記ノズル２１０は、下部基板２００の上部に形成されたダンパー２１１と、下部基板２００の下部に形成されてインクが吐出されるインク吐出口２１２とからなる。前記インク吐出口２１２は、一定の直径を有する垂直ホールの形状に形成され、前記ダンパー２１１は、圧力チャンバ１３０からインク吐出口２１２側に行くほどその断面積が狭くなるピラミッド形状に形成されうる。
【００３４】
前記のように形成された二枚の基板１００、２００は、前述したように積層されて互いに接合されることにより、本発明による圧電方式のインクジェットプリントヘッドを構成する。そして、二枚の基板１００、２００の内部には、インクインレット１１０、マニホールド１２０、リストリクター２２０、圧力チャンバ１３０、及びノズル２１０が順次に連結されてなるインク流路が形成される。
【００３５】
以下では、前記した構成を有するインクジェットプリントヘッドのノズルプレートを本発明によるシリコン湿式エッチング方法によって製造する方法を説明する。
【００３６】
図２Ａないし図２Ｄは、シリコン基板の表面にシリコン湿式エッチング用マスクとしてパリレンマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【００３７】
図２Ａを参照すれば、インクジェットプリントヘッドの下部基板（図１Ａの２００、以下、ノズルプレートという）は、単結晶シリコン基板からなる。まず、約６５０μｍ厚さのシリコン基板２００’を準備する。次いで、シリコン基板２００’を化学的−機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によってその厚さを約２４５μｍに縮小させた後、シリコン基板２００’全体をクリーニングする。この際、シリコン基板２００’のクリーニングにはアセトン及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などを使用した有機クリーニング方法と、硫酸とＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈａｎｔ）などを使用した酸クリーニング方法と、ＳＣ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ）１クリーニング方法とが使用されうる。
【００３８】
このようにクリーニングされたシリコン基板２００’の表面に所定厚さのパリレン膜２５１を形成する。前記パリレンは、半導体産業分野でコーティング物質として広く使われる化学物質であり、常温でシリコン基板２００’の表面に容易に蒸着される長所がある。
【００３９】
次に、図２Ｂに示すように、シリコン基板２００’の上面に形成されたパリレン膜２５１の表面に第１フォトレジストＰＲ１を塗布する。次いで、塗布された第１フォトレジストＰＲ１をパターニングすることで、シリコン基板２００’の上面に複数のリストリクター（図１Ａの２２０）を形成するための複数の第１開口部２２０’を形成する。この時、第１フォトレジストＰＲ１のパターニングは、露光と現像とを含む公知のフォトリソグラフィ法によって行われ、以下で説明される他のフォトレジストのパターニングもこれと同じ方法で行われる。
【００４０】
次に、図２Ｃに示すように、前記複数の第１開口部２２０’を介して露出された部位のパリレン膜２５１を第１フォトレジストＰＲ１をエッチングマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＯ２アッシングによってエッチングすることで、シリコン基板２００’の上面を部分的に露出させる。次いで、前記した有機クリーニング方法又は酸クリーニング方法によって、前記第１フォトレジストＰＲ１を除去する。この際、前記第１フォトレジストＰＲ１は、アッシングによって除去されてもよい。このような第１フォトレジストＰＲ１の除去方法は、以下で説明される他のフォトレジストの除去にも用いられる。前記のような段階を経ると、図２Ｄに示すように、シリコン基板２００’の上面にパリレン膜２５１からなる１次エッチングマスクが形成される。
【００４１】
図３は、パリレンマスクを使用してシリコン基板を１次湿式エッチングする段階を説明するための図面である。
【００４２】
図３を参照すれば、パリレン膜２５１を１次エッチングマスクとして、露出された部位のシリコン基板２００’の上面を１次湿式エッチングすることによって、複数のリストリクター２２０を所定の深さを有する溝状に形成する。この時、シリコン基板２００’に対する湿式エッチングは、シリコン用のエッチング液として、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用できる。この時、前記複数のリストリクター２２０のそれぞれの側面は傾斜して形成され、その角は丸く形成されるが、これについては、図７Ａないし図７Ｄを参照してさらに後述する。
【００４３】
シリコン基板２００’に対する１次湿式エッチングが完了すれば、前記パリレン膜２５１を除去する。この時、パリレン膜２５１は、ＲＩＥまたはＯ２アッシングによって除去されうる。
【００４４】
図４Ａないし図４Ｄは、シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなるエッチングマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【００４５】
図４Ａを参照すれば、前記のような複数のリストリクター２２０が形成されたシリコン基板２００’の表面に所定の厚さのシリコン酸化膜２５２を形成する。前記シリコン酸化膜２５２は、シリコン基板２００’を約１０００℃で熱酸化させることによって形成されうる。
【００４６】
次に、図４Ｂに示すように、シリコン基板２００’の上面に形成されたシリコン酸化膜２５２の表面に第２フォトレジストＰＲ２を塗布する。次いで、塗布された第２フォトレジストＰＲ２をパターニングすることで、シリコン基板２００’の上面にノズル（図１Ａの２１０）のダンパー（図１Ａの２１１）を形成するための複数の第２開口部２１１’を形成する。
【００４７】
次に、図４Ｃに示すように、第２フォトレジストＰＲ２をエッチングマスクとして、前記複数の第２開口部２１１’を介して露出された部位のシリコン酸化膜２５２をエッチングすることによって、シリコン基板２００’の上面を部分的に露出させる。この時、シリコン酸化膜２５２に対するエッチングは、ＲＩＥのような乾式エッチング方法またはＢＯＥを使用した湿式エッチング方法によって行われる。次いで、前記した有機クリーニング方法又は酸クリーニング方法によって前記第２フォトレジストＰＲ２を除去できる。この時、前記第２フォトレジストＰＲ２は、アッシングによって除去されてもよい。
【００４８】
前記のような段階を経ると、図４Ｄに示すように、シリコン基板２００’の上面にシリコン酸化膜２５２からなる２次エッチングマスクが形成される。
【００４９】
図５は、シリコン酸化膜マスクを使用して、シリコン基板を２次湿式エッチングする段階を説明するための図面である。
【００５０】
図５を参照すれば、シリコン酸化膜２５２を２次エッチングマスクとして、露出された部位のシリコン基板２００’の上面を所定の厚さ、例えば、約２３０μｍ〜２３５μｍの深さに２次湿式エッチングすることで、複数のノズル２１０のそれぞれのダンパー２１１を形成する。この時、シリコン基板２００’に対する湿式エッチングは、シリコン用のエッチング液として、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用できる。これにより、シリコン基板２００’の内部の結晶面による異方性湿式エッチング特性によって、図１Ａに示すようにピラミッド形態のダンパー２１１が形成されうる。
【００５１】
図６Ａないし図６Ｃは、シリコン基板の底面にノズルのインク吐出口を形成する段階を説明するための図面である。
【００５２】
図６Ａを参照すれば、シリコン基板２００’の底面に形成されたシリコン酸化膜２５２の表面に第３フォトレジストＰＲ３を塗布する。次いで、塗布された第３フォトレジストＰＲ３をパターニングして、シリコン基板２００’の底面にノズル２１０のインク吐出口（図１Ａの２１２）を形成するための第３開口部２１２’を形成する。
【００５３】
次に、図６Ｂに示すように、前記第３開口部２１２’を介して露出された部位のシリコン酸化膜２５２を、第３フォトレジストＰＲ３をエッチングマスクとして湿式エッチングまたは乾式エッチングして除去することによって、シリコン基板２００’の底面を部分的に露出させた後、前記第３フォトレジストＰＲ３を除去する。
【００５４】
次には、図６Ｃに示すように、シリコン基板２２０’の底面に形成されたシリコン酸化膜２５２を３次エッチングマスクとして、露出された部位のシリコン基板２００’を貫通するようにエッチングすることによって、前記ダンパー２１１と連通されるインク吐出口２１２を形成する。この時、シリコン基板２００’のエッチングは、ＩＣＰ  ＲＩＥ法を用いた乾式エッチングによって行われる。
【００５５】
これにより、シリコン基板２００’の上面に形成された複数のリストリクター２２０と、シリコン基板２００’を貫通して形成された複数のノズル２１０とを有するノズルプレート２００が完成される。
【００５６】
前記したように、本発明によるシリコン湿式エッチング方法では、パリレンマスクを用いて１次湿式エッチング工程を行うので、シリコン基板２００’に対する熱酸化工程の回数が減る。したがって、熱酸化工程によって発生しうるシリコン基板２００’内部の熱的欠陥が防止されるか、または減少されるので、２次湿式エッチングによって形成されるダンパー２１１の形状均一度が向上する。また、ダンパー２１１の形状均一度が向上すれば、これによってインク吐出口２１２の長さも均一に形成されうるので、インク吐出性能が向上する。これについては、図８を参照してさらに後述する。
【００５７】
図７Ａないし図７Ｄは、本発明によって図３に示された段階で形成されたリストリクターの形状と、従来の方法によって形成されたリストリクターの形状とを比較して示す図面である。
【００５８】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明によってパリレンマスクを利用する湿式エッチング工程によって形成されたリストリクターの平面形状と断面形状とを示し、図７Ｃ及び図７Ｄは、従来技術によってシリコン酸化膜マスクを利用する湿式エッチング工程によって形成されたリストリクターの平面形状と断面形状とを示す。
【００５９】
シリコン基板内部の結晶面による異方性湿式エッチング特性により、リストリクターの側面は傾斜面に形成される。具体的に、リストリクターの底面は、結晶面に対するミラー指数が（１００）であり、リストリクターの側面は、そのミラー指数が（１１０）である。
【００６０】
ところが、従来技術において、シリコン酸化膜は、シリコン基板との接合性が非常に優れて、湿式エッチング時にシリコン酸化膜の下部における水平方向エッチングが非常に少なくなされる。したがって、図７Ｃ及び図７Ｄに示すように、リストリクターの長手方向の側面と幅方向の側面とがほぼ直角に出合って、リストリクターの平面形状が長方形となる。この場合、インクがリストリクターを通過する時に、リストリクターの尖った角部にバブルがトラップされるという問題点がある。
【００６１】
しかし、本発明においては、シリコン基板に対するパリレン膜の接合性がシリコン酸化膜に比べて弱いので、パリレン膜の下部における水平方向エッチングがさらに容易になされる。これにより、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、リストリクターの角部がラウンド状となる。この場合、インクがリストリクターを通過する時に、バブルがその角部にトラップされる現象が最小化されうる。
【００６２】
図８は、本発明によって形成されたダンパーの均一図と、従来の方法によって形成されたダンパーの均一度とを比較して示すグラフである。
【００６３】
図８を参照すれば、従来技術によって形成されたダンパーの幅と長さとの数値に対する均一度が、約０．７〜０．８％と比較的に高い数値を表す一方、本発明によって形成されたダンパーの幅と長さとの数値に対する均一度は、約０．２〜０．３％と非常に低い数値を表すということが分かる。ここで、均一度は、標準偏差／平均によって定義されるので、均一度の数値が低いほどダンパーの均一度はさらに優れるということを示す。したがって、本発明によって形成されたダンパーの均一度が従来技術によって形成されたダンパーの均一度に比べて、はるかに優れているということが分かる。
【００６４】
以上、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。例えば、図示され、説明された圧電方式のインクジェットプリントヘッドは、本発明を容易に説明するために例示したものであって、本発明の範囲がこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、多様な種類のインクジェットプリントヘッドのノズルプレートに適用されうる。また、本発明は、シリコン基板にリストリクターのような溝とノズルのようなホールだけでなく、トレンチなどを含む多様な形状の要素を少なくとも２回の湿式エッチング工程によって形成する場合にも適用されうる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば、インクジェットプリンタ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】本発明によるシリコン湿式エッチング方法が具体的に適用された圧電方式のインクジェットプリントヘッドを部分切断して示す分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されたＡ−Ａ’線に沿ったプリントヘッドの垂直断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示されたＢ−Ｂ’線に沿ったプリントヘッドの垂直断面図である。
【図２Ａ】シリコン基板の表面にシリコン湿式エッチング用マスクとして、パリレンマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図２Ｂ】シリコン基板の表面にシリコン湿式エッチング用マスクとして、パリレンマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図２Ｃ】シリコン基板の表面にシリコン湿式エッチング用マスクとして、パリレンマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図２Ｄ】シリコン基板の表面にシリコン湿式エッチング用マスクとして、パリレンマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図３】パリレンマスクを使用してシリコン基板を１次湿式エッチングする段階を説明するための図面である。
【図４Ａ】シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなるエッチングマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図４Ｂ】シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなるエッチングマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図４Ｃ】シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなるエッチングマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図４Ｄ】シリコン基板の表面にシリコン酸化膜からなるエッチングマスクを形成する段階を説明するための図面である。
【図５】シリコン酸化膜マスクを使用してシリコン基板を２次湿式エッチングする段階を説明するための図面である。
【図６Ａ】シリコン基板の底面にノズルのインク吐出口を形成する段階を説明するための図面である。
【図６Ｂ】シリコン基板の底面にノズルのインク吐出口を形成する段階を説明するための図面である。
【図６Ｃ】シリコン基板の底面にノズルのインク吐出口を形成する段階を説明するための図面である。
【図７Ａ】本発明によって図３に示す段階で形成されたリストリクターの形状と従来の方法により形成されたリストリクターの形状とを比較して示す図面である。
【図７Ｂ】本発明によって図３に示す段階で形成されたリストリクターの形状と従来の方法により形成されたリストリクターの形状とを比較して示す図面である。
【図７Ｃ】本発明によって図３に示す段階で形成されたリストリクターの形状と従来の方法により形成されたリストリクターの形状とを比較して示す図面である。
【図７Ｄ】本発明によって図３に示す段階で形成されたリストリクターの形状と従来の方法により形成されたリストリクターの形状とを比較して示す図面である。
【図８】本発明によって形成されたダンパーの均一度と従来の方法により形成されたダンパーの均一度とを比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１００  上部基板
１０１  第１シリコン層
１０２  中間酸化膜
１０３  第２シリコン層
１１０  インクインレット
１２０  マニホールド
１２５  隔壁
１３０  圧力チャンバ
１８０、２５２  シリコン酸化膜
１９０  圧電アクチュエータ
１９１  下部電極
１９２  圧電膜
１９３  上部電極
２００  下部基板（ノズルプレート）
２００’  シリコン基板
２１０  ノズル
２１１  ダンパー
２１１’  第２開口部
２１２  インク吐出口
２１２’  第３開口部
２２０  リストリクター
２２０’  第１開口部
２５１  パリレン膜
ＰＲ１    第１フォトレジスト
ＰＲ２    第２フォトレジスト
ＰＲ３    第３フォトレジスト
【図１Ａ】
2007160927.tif 000003
【図１Ｂ】
2007160927.tif 000004
【図１Ｃ】
2007160927.tif 000005
【図２Ａ】
2007160927.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2007160927.tif 000009
【図３】
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【図４Ａ】
2007160927.tif 000011
【図４Ｂ】
2007160927.tif 000012
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2007160927.tif 000014
【図５】
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【図６Ａ】
2007160927.tif 000016
【図６Ｂ】
2007160927.tif 000017
【図６Ｃ】
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【図８】
2007160927.tif 000019
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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