(57)【要約】【課題】基板を貫通するレーザーによるエッチング誘導孔を形成し、極細の貫通孔を形成することを目的とする。【解決手段】シリコン層と、前記シリコン層の第１の面に積層された保護層と、前記保護層を介して前記シリコン層に積層された犠牲層と、を備える基板の、少なくとも前記シリコン層の前記第１の面の反対側の面の第２の面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記シリコン層の前記第２の面に形成された前記マスク層に、第１開口を形成するマスク形成工程と、前記基板の前記犠牲層側から前記第２の面に向けてエネルギー線を照射し、第１貫通孔を形成する第１貫通孔形成工程と、平面視における前記第１開口の平面形状を断面形状とする第２貫通孔を、前記第１貫通孔に沿って前記シリコン層にエッチングにより形成する第２貫通孔形成工程と、を含み、前記第２貫通孔形成工程において、前記犠牲層が除去されるシリコン基板の加工方法。【選択図】図２
2016022582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層と、前記シリコン層の第１の面に積層された保護層と、前記保護層を介して前記シリコン層に積層された犠牲層と、を備える基板の、少なくとも前記シリコン層の前記第１の面の反対側の面の第２の面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記シリコン層の前記第２の面に形成された前記マスク層に、第１開口を形成するマスク形成工程と、
前記基板の前記犠牲層側から前記第２の面に向けてエネルギー線を照射し、第１貫通孔を形成する第１貫通孔形成工程と、
平面視における前記第１開口の平面形状を断面形状とする第２貫通孔を、前記第１貫通孔に沿って前記シリコン層にエッチングにより形成する第２貫通孔形成工程と、を含み、
前記第２貫通孔形成工程において、前記犠牲層が除去される、
ことを特徴とするシリコン基板の加工方法。
【請求項２】
前記保護層に第２開口が形成され、
前記第２開口と、前記マスク層に形成された前記第１開口と、は対向して配置される、
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】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、
前記機能液が通過する複数の流路の一部が、
シリコン層と、前記シリコン層の第１の面に積層された保護層と、前記保護層を介して前記シリコン層に積層された犠牲層と、を備える基板の、少なくとも前記シリコン層の前記第１の面の反対側の面の第２の面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記シリコン層の前記第２の面に形成された前記マスク層に、第１開口を形成するマスク形成工程と、
前記基板の前記犠牲層側から前記第２の面に向けてエネルギー線を照射し、第１貫通孔を形成する第１貫通孔形成工程と、
平面視における前記第１開口の平面形状を断面形状とする第２貫通孔を、前記第１貫通孔に沿って前記シリコン層にエッチングにより形成する第２貫通孔形成工程と、を含み、
前記第２貫通孔形成工程において、前記犠牲層が除去される工程を含む加工方法によって形成された貫通孔を備える基板を含む、
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記保護層に第２開口が形成され、
前記第２開口と、前記マスク層に形成された前記第１開口と、は対向して配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【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および液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出して被記録媒体に記録するインクジェット式記録ヘッドは、液滴を吐出するための複数の貫通孔が形成されたノズルプレートや、ノズルプレートへ液体を導入する流路形成基板における複数の貫通孔が形成された連通板など、微細な貫通孔を備える基板が積層された形態を有している。
【０００３】
ノズルプレートあるいは連通板はシリコン基板から形成され、シリコン基板への貫通孔の加工方法は、貫通孔の形状パターンより小さい非貫通孔をレーザーによって穿孔し、穿孔された非貫通孔をエッチング誘導孔として、エッチングにより貫通孔を形成する方法が知られている（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６６６００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、特許文献１に開示された貫通孔の加工方法では、エッチング誘導孔としてレーザー穿孔される孔は非貫通孔であり、エッチングによって貫通孔とするための加工時間は多くを要する方法であった。しかし、レーザーによるエッチング誘導孔を、基板を貫通させて形成させるには、高出力のレーザー照射が行われ、エッチング誘導孔の孔径、特にレーザーの基板への照射口の孔径が、貫通孔のレーザー出射口の孔径より大きくなり、極細の貫通孔を形成することが困難であった。
【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〕本適用例のシリコン基板の加工方法は、シリコン層と、前記シリコン層の第１の面に積層された保護層と、前記保護層を介して前記シリコン層に積層された犠牲層と、を備える基板の、少なくとも前記シリコン層の前記第１の面の反対側の面の第２の面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記シリコン層の前記第２の面に形成された前記マスク層に、第１開口を形成するマスク形成工程と、前記基板の前記犠牲層側から前記第２の面に向けてエネルギー線を照射し、第１貫通孔を形成する第１貫通孔形成工程と、平面視における前記第１開口の平面形状を断面形状とする第２貫通孔を、前記第１貫通孔に沿って前記シリコン層にエッチングにより形成する第２貫通孔形成工程と、を含み、前記第２貫通孔形成工程において、前記犠牲層が除去されることを特徴とする。
【０００８】
エネルギー線として、例えばレーザーを照射し、第１貫通孔を形成する際、レーザーによる穿孔部周辺には熱改質部が形成される。更に、基板におけるレーザー入射側では、高出力レーザーに曝される時間が長く、穿孔開始部の開口が大きくなり、合わせて穿孔開口周辺の熱改質部も広範囲に形成されてしまう。熱改質部は、シリコンのエッチング異方性が失われ、レーザーによる第１貫通孔をエッチング誘導孔として第２貫通孔をエッチングによって形成する際に穿孔開始部の大きな開口に加えて熱改質部領域を含めて異方性エッチングが行われ、第２貫通孔を高いアスペクト比の細孔に形成することが困難であった。
【０００９】
そこで、本適用例のシリコン基板の加工方法によれば、レーザーによる穿孔開始部を犠牲層に形成し、シリコン基板では穿孔開始部の開口より小さい開口を形成することができる。従って、マスク層の第１開口の大きさ、形状を備える大きなアスペクト比による細孔に第２貫通孔を形成することができる。
【００１０】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記保護層に第２開口が形成され、前記第２開口と、前記マスク層に形成された前記第１開口と、は対向して配置されることを特徴とする。
【００１１】
上述の適用例によれば、第２貫通孔のエッチング加工工程において、第１開口からエッチングに加え、第２開口からのエッチングを同時に進行させることにより、エッチング時間を短縮することができる。
【００１２】
〔適用例３〕本適用例の液滴吐出ヘッドは、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記機能液が通過する複数の流路の一部が、シリコン層と、前記シリコン層の第１の面に積層された保護層と、前記保護層を介して前記シリコン層に積層された犠牲層と、を備える基板の、少なくとも前記シリコン層の前記第１の面の反対側の面の第２の面にマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記シリコン層の前記第２の面に形成された前記マスク層に、第１開口を形成するマスク形成工程と、前記基板の前記犠牲層側から前記第２の面に向けてエネルギー線を照射し、第１貫通孔を形成する第１貫通孔形成工程と、平面視における前記第１開口の平面形状を断面形状とする第２貫通孔を、前記第１貫通孔に沿って前記シリコン層にエッチングにより形成する第２貫通孔形成工程と、を含み、前記第２貫通孔形成工程において、前記犠牲層が除去される工程を含む加工方法によって形成された貫通孔を備える基板を含むことを特徴とする。
【００１３】
本適用例の液滴吐出ヘッドに含まれる基板は、レーザーによる穿孔開始部を犠牲層に形成し、シリコン基板では穿孔開始部の開口より小さい開口を形成し、マスク層の第１開口の大きさ、形状を備える大きなアスペクト比による細孔に形成された第２貫通孔を形成することができる。従って、本適用例の液滴吐出ヘッドは、上述の基板を機能液の流路に構成することにより、所望の流量、あるいは吐出量を正確に制御することができる。
【００１４】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記保護層に第２開口が形成され、前記第２開口と、前記マスク層に形成された前記第１開口と、は対向して配置されることを特徴とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、本適用例の液滴吐出ヘッドは、上述の基板を機能液の流路に構成することにより、所望の流量、あるいは吐出量を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法によって形成される流路形成基板を備える液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法によって形成される流路形成基板を備える液滴吐出ヘッドの組み立て断面図。
【図３】第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態に係るシリコン基板の加工工程を示す部分断面図。
【図５】第１実施形態に係るシリコン基板の加工工程を示す部分断面図。
【図６】図４（ｄ）の拡大図。
【図７】第２実施形態に係るシリコン基板の加工方法を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態に係るシリコン基板の加工工程を示す部分断面図。
【図９】第２実施形態に係るシリコン基板の加工工程を示す部分断面図。
【図１０】実施例を示し、（ａ）は第１実施例を示す断面図、（ｂ）は第２実施例を示す断面図、（ｃ）はレーザー穿孔の開口の分布を示す分布図。
【図１１】第３実施形態に係る連通板を示し、（ａ）は表側斜視外観図、（ｂ）は裏側斜視外観図。
【図１２】第３実施形態に係る連通板の加工工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１および図２は、第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法によって形成される流路形成基板を備える液滴吐出ヘッドの１例を示し、図１は液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図２は図１に示すＹ−Ｚ仮想平面Ｐに沿った組み立て断面図である。
【００１９】
図１に示すように、第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法によって形成される流路形成基板を備える液滴吐出ヘッド１０００は、ヘッド本体１００、ケース部材２００等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤などによって接合されている。本例における液滴吐出ヘッド１０００では、ヘッド本体１００は、流路形成基板１１０と、保護基板１２０と、連通板１３０と、ノズルプレート１４０と、コンプライアンス基板１５０と、図１には図示されない圧電アクチュエーターに接続される駆動回路１６１を備える配線基板１６０と、を備えている。
【００２０】
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１０００は、ケース部材２００に形成された複数の第１凹部２２０と、流路形成基板１１０を接合した保護基板１２０が接合される、保護基板１２０と平面視で略同形状の第２凹部２３０と、を備えている。第２凹部２３０に保護基板１２０を介して接合される流路形成基板１１０には連通板１３０が接合される。そして連通板１３０には、ノズルプレート１４０と、コンプライアンス基板１５０と、が接合されている。
【００２１】
ノズルプレート１４０には、複数のノズル開口１４１が図１に示すようにＸ方向に併設されている。このノズル開口１４１の併設方向（Ｘ方向）に沿って、流路形成基板１１０に複数の貫通開口１１１が形成され、保護基板１２０と流路形成基板１１０と、の間に配設される圧電アクチュエーター１７０と、によって複数の圧力発生室１１２が構成されている。
【００２２】
液滴吐出ヘッド１０００は、ケース部材２００に備える導入路２１０より吐出される機能液Ｑが内部に導入される。導入された機能液Ｑは、ケース部材２００の第１凹部２２０と、保護基板１２０の側壁１２１と、流路形成基板１１０の側壁１１３と、によって構成される第１マニホールド２４０と、連通板１３０に設けられた貫通溝の第２マニホールド１３１と、連通板１３０を厚み方向に貫通することなくコンプライアンス基板１５０側に開口して設けられる第３マニホールド１３２と、に貯留される。
【００２３】
また、連通板１３０の流路形成基板１１０に接続される面の反対の面側に、コンプライアンス基板１５０が設けられ、第２マニホールド１３１、および第３マニホールド１３２の開口を封止している。コンプライアンス基板１５０は、本形態では封止膜１５１と、固定基板１５２と、を備えている。
【００２４】
封止膜１５１は、可撓性を有する薄膜、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼等によって形成される。また固定基板１５２は、金属、例えばステンレス鋼等の硬質材料で形成される。そして、第２マニホールド１３１および第３マニホールド１３２に対向する領域は、貫通部としての開口部１５２ａを備えることから、第２マニホールド１３１および第３マニホールド１３２の一方面は可撓性を有する封止膜１５１によって封止されている。
【００２５】
貯留された機能液Ｑは、第３マニホールド１３２と圧力発生室１１２と、を連通する貫通孔の液体供給路１３３を通り圧力発生室１１２に供給される。そして圧力発生室１１２を構成する圧電アクチュエーター１７０に、ケース部材２００を貫通する接続口２５０と、接続口２５０に連通する保護基板１２０の貫通孔１２２と、に挿通される駆動回路１６１を備える配線基板１６０の一端が接続される。駆動回路１６１からの駆動信号によって圧電アクチュエーター１７０が駆動され、圧力発生室１１２の容積を小さくすることで収容された機能液Ｑに圧力を発生させ、流路形成基板１１０のノズル連絡路１３４を通過させた機能液Ｑを、ノズルプレート１４０のノズル開口１４１から液滴として吐出する。
【００２６】
上述したように、連通板１３０には、液体供給路１３３およびノズル連絡路１３４が形成されている。この液体供給路１３３およびノズル連絡路１３４は、シリコン基板を用いて形成される連通板１３０では、エッチングによって貫通孔加工が行われ、その加工方法には以下に説明する本実施形態に係るシリコン基板の加工方法が適用されることが好ましい。
【００２７】
図３は、本実施形態に係るシリコン基板の加工方法を示すフローチャート、図４および図５は加工工程を示す部分断面図である。初めに基板準備工程（Ｓ１）が実施される。
【００２８】
〔基板準備工程〕
基板準備工程（Ｓ１）では、加工工程を示す断面図である図４（ａ）に示すように、原料基板３００としてＳＯＩ基板が用いられる。ＳＯＩ基板とは、「Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ基板」であり、シリコン基板３１０の一方の面の第１の面３１０ａに保護層としての酸化シリコン（ＳｉＯ2）層３２０、さらに酸化シリコン層３２０の表面に犠牲層としてのシリコン層３３０が積層された構造を有する基板である。そして、基板準備工程（Ｓ１）では、原料基板３００に洗浄などが施される。
【００２９】
〔マスク層形成工程〕
基板準備工程（Ｓ１）の後、マスク層形成工程（Ｓ２）に移行される。マスク層形成工程（Ｓ２）は、図４（ｂ）に示すようにシリコン基板３１０の第１の面３１０ａの反対の面となる第２の面３１０ｂ上にマスク層３４０として酸化シリコン（ＳｉＯ2）層が形成される。マスク層３４０の形成方法は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、などが適用されるが、特に限定はされない。
【００３０】
〔マスク形成工程〕
次にマスク形成工程（Ｓ３）に移行される。マスク形成工程（Ｓ３）では、図４（ｃ）に示すように、マスク層形成工程（Ｓ２）によって、シリコン基板３１０の第２の面３１０ｂ上に形成されたマスク層３４０上に、図示しないパターニングされたレジスト層を形成し、エッチング法などによってマスク層３４０に第１開口３４１ａを形成し、マスク３４１を形成する。
【００３１】
〔レーザー加工工程〕
次にレーザー加工工程（Ｓ４）に移行される。レーザー加工工程（Ｓ４）では、マスク形成工程（Ｓ３）によって形成されたマスク３４１の第１開口３４１ａの平面視、すなわち第１の面３１０ａあるいは第２の面３１０ｂの略法線方向からの矢視、において、第１開口３４１ａの開口領域Ｓ内に、図示する矢印Ａの方向にシリコン層３３０側からシリコン基板３１０側に向けて、エネルギー線としてレーザーＬを照射する。
【００３２】
レーザーＬは、シリコン層３３０からシリコン基板３１０の第２の面３１０ｂに至る第１貫通孔３００ａが形成されるまで照射される。レーザーＬは、先ずシリコン層３３０に照射され、順次、酸化シリコン層３２０、シリコン基板３１０に照射されて第１貫通孔３００ａを形成する。従って、レーザーＬが照射される時間は、シリコン基板３１０に比べてシリコン層３３０は長時間に亘ってレーザーＬのエネルギーを受け、酸化シリコン層３２０は、シリコン層３３０よりは短時間ではあるが、シリコン基板３１０より長時間に亘ってレーザーＬのエネルギーを受けることとなる。従って、第１貫通孔３００ａは、図示するようにレーザーＬの入射側であるシリコン層３３０側の開口３００ｂから、レーザーＬの出射側であるシリコン基板３１０の第２の面３１０ｂでの開口３００ｃに向けて、徐々に小さな開口となる、いわゆる錘状の第１貫通孔３００ａとなる。
【００３３】
〔エッチング加工工程〕
次にエッチング加工工程（Ｓ５）に移行される。エッチング加工工程（Ｓ５）は、エッチング液、例えば８０°Ｃに加熱された２０質量％ＫＯＨ水溶液に、レーザー加工工程（Ｓ４）で得られた図４（ｄ）に示す第１貫通孔３００ａが形成され、マスク３４１を備える原料基板３００を浸漬する工程である。エッチング加工工程（Ｓ５）によって、図５（ｅ）に示すように、レーザー加工工程（Ｓ４）で得られた第１貫通孔３００ａに沿ってマスク３４１の第１開口３４１ａの開口した平面形状を断面形状とする第２貫通孔３１１ｃが形成される。
【００３４】
本実施形態に係るシリコン基板３１０は、第１の面３１０ａおよび第２の面３１０ｂは、シリコン結晶体における１１０面となるように形成されており、エッチング異方性によって第２貫通孔３１１ｃは第１開口３４１ａの開口した平面形状を断面形状とする第１の面３１０ａおよび第２の面３１０ｂに略直交する柱状の貫通孔に成形することができる。また、シリコン層３３０はマスク層を備えていないので、第２貫通孔３１１ｃの形成と共に原料基板３００から除去される、いわゆる犠牲層となる。また、酸化シリコン層３２０は、シリコン基板３１０の第１の面３１０ａをエッチング液に浸漬させない保護層として機能する。このように、エッチング加工工程（Ｓ５）では、図５（ｅ）に示す網掛けハッチング部がエッチング除去される。
【００３５】
〔マスク除去工程〕
次に、マスク除去工程（Ｓ６）に移行される。マスク除去工程（Ｓ６）では、マスク３４１と、原料基板３００に備えている酸化シリコン層３２０と、が、例えば緩衝フッ酸溶液に浸漬することで除去され、図５（ｆ）に示す、第２貫通孔３１１ｃが形成されたシリコン基板３１１を得ることができる。
【００３６】
上述した本実施形態に係るシリコン基板の加工方法によって得られる第２貫通孔３１１ｃは、シリコン基板３１０の板厚ｔに対して第２貫通孔３１１ｃの径ｄが小さい、すなわち高いアスペクト比での第２貫通孔３１１ｃを形成することができる。
【００３７】
図６はレーザー加工工程（Ｓ４）を示す図４（ｄ）の拡大図である。図６に示すように、第１貫通孔３００ａは、シリコン層３３０側から照射されるレーザーＬによって穿孔されることは上述の通りである。このとき、レーザーＬが照射される部位は、レーザーＬの熱によってシリコン層３３０、酸化シリコン層３２０、そしてシリコン基板３１０の順に熔融、蒸散し、徐々に穿孔される。しかし熔融される部位の周辺では、レーザーＬの熱によって、特にシリコン層３３０、シリコン基板３１０のシリコン材が改質し熱改質部３００ｄを形成する。
【００３８】
熱改質部３００ｄは、シリコンが有するエッチング異方性が失われ、第１開口３４１ａの開口形状とは異なる、熱改質部３００ｄの形状に沿ったエンッチングによって第２貫通孔３１１ｃを穿孔してしまう虞があった。しかし、本実施形態に係るシリコン基板の加工方法によれば、レーザーＬによる第１貫通孔３００ａの穿孔において、第１貫通孔３００ａのシリコン層３３０の開口３００ｂに対して、シリコン基板３１０の第１の面３１０ａにおける第１貫通孔３００ａの開口断面３００ｅを小さく形成することができる。
【００３９】
また、図示するように、熱改質部３００ｄにおいても、より長時間レーザーＬの熱を受けるシリコン層３３０の開口３００ｂ周辺の熱改質領域より、シリコン基板３１０の第１の面３１０ａでの開口断面３００ｅ周辺の熱改質領域を少なくすることができるため、第２貫通孔３１１ｃの穿孔誘導孔としての第１貫通孔３００ａを、シリコン基板３１０の領域では細く穿孔することができる。従って、シリコン基板３１０の板厚ｔに対して高いアスペクト比の径ｄの第２貫通孔３１１ｃを形成することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
図７は第２実施形態に係るシリコン基板の加工方法を示すフローチャート、図８および図９は加工工程を示す部分断面図である。
【００４１】
〔基板準備工程〕
基板準備工程（Ｓ１１）では、シリコン基板４１０が用いられる。シリコン基板４１０は、図８（ａ）に示すように、一方の面の第１の面４１０ａおよび第２の面４１０ｂにはシリコン結晶体における１１０面が配置されている。シリコン基板４１０は基板準備工程（Ｓ１１）で、洗浄などが施される。
【００４２】
〔マスク層形成工程〕
基板準備工程（Ｓ１１）において準備されたシリコン基板４１０はマスク層形成工程（Ｓ１２）に移行される。マスク層形成工程（Ｓ１２）では、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板４１０の表面に、マスク層４２０が形成される。マスク層４２０として酸化シリコン（ＳｉＯ2）層が形成されるが、マスク層４２０の形成方法は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、などが適用され、特に限定はされない。
【００４３】
〔マスク形成工程〕
マスク層形成工程（Ｓ１２）によってマスク層４２０が表面に形成されたシリコン基板４１０は、マスク形成工程（Ｓ１３）に移行される。マスク形成工程（Ｓ１３）では、図８（ｃ）に示すように、マスク層形成工程（Ｓ１２）によって、シリコン基板４１０に形成されたマスク層４２０上に、図示しないパターニングされたレジスト層を形成し、エッチング法などによってシリコン基板４１０の第１の面４１０ａ上のマスク層４２０ａに第２開口４２１ｂを形成し、第２の面４１０ｂ上のマスク層４２０ｂに第１開口４２１ａを形成し、マスク４２１を形成する。
【００４４】
第１開口４２１ａと、第２開口４２１ｂと、はシリコン基板４１０を介して平面視、すなわち第１の面４１０ａおよび第２の面４１０ｂに対して法線方向からの矢視、において開口形状が略同じであって重なるように形成されることが好ましい。換言すると、第１開口４２１ａと、第２開口４２１ｂと、は略同じ開口形状を有し、シリコン基板４１０を介して対向するように配置されることが好ましい。なお、第１開口４２１ａもしくは第２開口４２１ｂのどちらか一方が後述する第２貫通孔の断面形状となる開口形状を有し、他の一方は、平面視で一方の開口形状領域内に配置される形態であってもよい。
【００４５】
〔シリコン層形成工程〕
シリコン層形成工程（Ｓ１４）は、図８（ｄ）に示すように、マスク形成工程（Ｓ１３）によって形成されたマスク４２１の第１の面４１０ａ上に形成されたマスク層４２０ａ上にシリコン層４３０を形成する。シリコン層４３０は、例えば、マスク層４２０が形成されたシリコン基板４１０に、シリコン層４３０を基板として準備し、熱や圧力を加えて張り合わせることによって形成される。このようにして形成されるシリコン層４３０は、シリコン層４３０の厚さを所望の厚さとするために、貼り合わされてシリコン層４３０となるシリコン基板を、あらかじめ所望の厚さに形成してもよい。あるいは、貼り合わされてシリコン層４３０となるシリコン基板が貼り付けられた後に、シリコン層４３０の所望の厚さになるように研磨してもよい。なお、シリコン層４３０は第２の面４１０ｂ上に形成されたマスク層４２０ｂ上に形成されてもよいが、第１の面４１０ａ上に形成されたマスク層４２０ａ上の一方側にシリコン層４３０が形成されることが好ましい。
【００４６】
〔レーザー加工工程〕
次にレーザー加工工程（Ｓ１５）に移行される。レーザー加工工程（Ｓ１５）では、図９（ｅ）に示すように、マスク形成工程（Ｓ１３）によって形成されたマスク４２１の第１開口４２１ａおよび第２開口４２１ｂの平面視、すなわち第１の面４１０ａあるいは第２の面４１０ｂの略法線方向からの矢視、において、第１開口４２１ａおよび第２開口４２１ｂの開口領域に、図示する矢印Ａの方向にシリコン層４３０側からシリコン基板４１０側に向けて、エネルギー線としてレーザーＬを照射する。
【００４７】
レーザーＬは、シリコン層４３０からシリコン基板４１０の第２の面４１０ｂに至る第１貫通孔４４０が形成されるまで照射される。レーザーＬは、先ずシリコン層４３０に照射され、シリコン基板第１の面４１０ａ側の第２開口４２１ｂより、シリコン基板４１０の第１の面４１０ａに照射され、第２の面４１０ｂに至る第１貫通孔４４０を形成する。このように形成された第１貫通孔４４０は、第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法における第１貫通孔３００ａ同様、図示するようにレーザーＬの入射側であるシリコン層４３０側の開口４４０ａから、レーザーＬの出射側であるシリコン基板４１０の第２の面４１０ｂでの開口４４０ｂに向けて、徐々に小さな開口となる、いわゆる錘状の第１貫通孔４４０となる。
【００４８】
〔エッチング加工工程〕
次にエッチング加工工程（Ｓ１６）に移行される。エッチング加工工程（Ｓ１６）は、エッチング液、例えば８０℃Ｃに加熱された２０質量％ＫＯＨ水溶液に、レーザー加工工程（Ｓ１５）で得られた図９（ｅ）に示す第１貫通孔４４０が形成され、マスク４２１を備えるシリコン基板４１０を浸漬する工程である。エッチング加工工程（Ｓ１６）によって、図９（ｆ）に示すように、レーザー加工工程（Ｓ１５）で得られた第１貫通孔４４０に沿ってマスク４２１の第１開口４２１ａおよび第２開口４２１ｂの開口した平面形状を断面形状とする第２貫通孔４１１ｃが形成される。
【００４９】
本実施形態に係るシリコン基板４１０は、第１の面４１０ａおよび第２の面４１０ｂは、シリコン結晶体における１１０面となるように形成されており、エッチング異方性によって第２貫通孔４１１ｃは第１開口４２１ａの開口した平面形状を断面形状とする第１の面４１０ａおよび第２の面４１０ｂに略直交する柱状の第２貫通孔４１１ｃに成形することができる。また、シリコン層４３０はマスク層を備えていないので、第２貫通孔４１１ｃの形成と共にエッチング除去される。すなわち、エッチング加工工程（Ｓ１６）では、図９（ｆ）に示す網掛けハッチング部がエッチング除去される。
【００５０】
なお本実施形態に係るシリコン基板の加工方法におけるエッチング加工工程（Ｓ１６）では、シリコン層４３０がエッチング除去されることにより、第２の面４１０ｂ上のマスク層４２０ｂに形成された第１開口４２１ａに露出したシリコン基板４１０の第２の面４１０ｂがエッチング液に触れ、第１開口４２１ａの開口した平面形状を断面形状として備え、第１の面４１０ａおよび第２の面４１０ｂに略直交する柱状の第２貫通孔４１１ｃが第２の面４１０ｂからエッチング除去される。これと同時に、第１の面４１０ａに形成された第２開口４２１ｂに露出したシリコン基板４１０の第１の面４１０ａもエッチッグ液に触れ、第２開口４２１ｂ側からも成形することができる。従って、第２貫通孔４１１ｃの形成加工時間を短縮することができる。
【００５１】
〔マスク除去工程〕
次に、マスク除去工程（Ｓ１７）に移行される。マスク除去工程（Ｓ１７）では、シリコン基板４１０に備えているマスク４２１が除去され、図９（ｇ）に示す、シリコン基板４１０に第２貫通孔４１１ｃが形成されたシリコン基板４１１を得ることができる。マスク４２１は、上述したように酸化シリコン（ＳｉＯ2）を形成して得られるマスク層４２０から形成されているため、マスク除去工程（Ｓ１７）は、例えば緩衝フッ酸溶液に浸漬することで、マスク４２１を除去することができる。
【００５２】
上述した本実施形態に係るシリコン基板の加工方法によって得られる第２貫通孔４１１ｃは、シリコン基板４１０の板厚ｔに対して第２貫通孔４１１ｃの径ｄが小さい、すなわち高いアスペクト比での第２貫通孔４１１ｃを形成することができる。
【００５３】
（実施例）
上述した実施形態１に係るシリコン基板の加工方法による実施例の一例と、従来例と、の比較を図１０に示す。図１０（ａ）は従来例として、シリコン基板１にレーザーＬによって貫通孔５が形成される形態と、図１０（ｂ）には実施例として、シリコン基板１に酸化シリコン層３およびシリコン層４が形成されたＳＯＩ基板にレーザーＬによって貫通孔６が形成される形態と、を示す。そして図１０（ｃ）に、従来例、実施例におけるシリコン基板１の厚みｔ11，ｔ21および実施例２のＳＯＩ基板の厚みｔ22の違いによるシリコン基板１の開口ｓ1および開口ｓ2の分布を示す。
【００５４】
図１０（ａ）に示す従来例では、厚みｔ11のシリコン基板１の一方の面にマスク２と、他方の面にマスク層としての酸化シリコン層３と、が形成されている。図１０（ｂ）に示す実施例では、厚みｔ21のシリコン基板１の一方の面にマスク２と、他方の面に酸化シリコン層３と、酸化シリコン層３上にシリコン層４と、が形成され、ＳＯＩ基板となるシリコン基板１、酸化シリコン層３、およびシリコン層４との積層厚みｔ22となっている。
【００５５】
上述した従来例および実施例のシリコン基板１の他方の面側の貫通孔５，６の開口の大きさｓ1，ｓ2は、図１０（ｃ）に示すように分布している。従来例の形態において、ｔ11が４００μｍ、４５０μｍ、５００μｍと厚くなるにしたがって、ｓ1は２５μｍ、２８μｍ、３２μｍと大きく開口していることが分かった。これに対して、実施例では、シリコン基板１の厚みｔ21を４００μｍとして、ＳＯＩ基板厚みとなるｔ22を４５０μｍ、５００μｍと厚くする、すなわちシリコン層４を厚くすることで、従来例のｔ11＝４００μｍの例におけるｓ1＝２５μｍに対して、ｔ21＝４００μｍ位置での貫通孔６の開口ｓ2は２０％以上小さい１８μｍ、１９μｍの開口を得ることができる。
【００５６】
従って、実施例に示すように、犠牲層としてのシリコン層４を備え、シリコン層４側よりレーザーＬによって穿孔して貫通孔６を形成することによって、上述したエッチング加工工程（Ｓ５，Ｓ１６）において大きいアスペクト比の第２貫通孔３１１ｃ，４１１ｃを形成することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態として、図１に示す液滴吐出ヘッド１０００のヘッド本体１００に備え、液滴の流路の一部を構成する連通板１３０を図１１に示し説明する。なお、図１１（ａ）は表側斜視外観図、図１１（ｂ）は裏側斜視外観図である。
【００５８】
図１１に示す連通板１３０はシリコン基板から形成され、表面１３０ａおよび裏面１３０ｂにシリコン結晶体の１１０面が配置された矩形平面を有する基板である。連通板１３０には、貫通溝の第２マニホールド１３１と、図１１（ｂ）に示す第３マニホールド１３２と、を備えている。第３マニホールド１３２に、第１マニホールド２４０と第２マニホールド１３１と、に貯留された液滴吐出ヘッド１０００から吐出される機能液Ｑを圧力発生室１１２に導入させる複数の貫通孔の液体供給路１３３が形成されている。更に、圧力発生室１１２に導入された機能液Ｑを、ノズルプレート１４０のノズル開口１４１へ導く複数の貫通孔のノズル連絡路１３４が形成されている（図２参照）。
【００５９】
連通板１３０は、上述した第１実施形態もしくは第２実施形態に係るシリコン基板形成の加工方法を適用することで得ることができる。以下に、図１２に基づいて連通板１３０の形成方法を説明する。図１２は、連通板１３０の加工方法を説明する断面図であり、図１１に示すＢ−Ｂ´部の断面を示す。なお、以下の説明では上述した第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法に示すＳＯＩ基板を原料基板として形成する方法を例示し、第１実施形態と同じ加工工程についての説明は省略し、同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略する。
【００６０】
まず、連通板１３０の原料として図１２（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板の原料基板３００が準備され、シリコン基板３１０の第２の面３１０ｂにマスク５００が形成される。マスク５００の形成工程は、第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法におけるマスク層形成工程（Ｓ２）およびマスク形成工程（Ｓ３）を経て形成される。
【００６１】
マスク５００に備える第１開口５０１は、第２マニホールド１３１を形成するためのマニホールド開口５０１ａと、液体供給路１３３とノズル連絡路１３４とを形成する貫通孔開口５０１ｂと、を含み、形成される。
【００６２】
次に、図１２（ｂ）に示すように犠牲層としてのシリコン層３３０側から、マスク５００の貫通孔開口５０１ｂに向けてレーザーＬを照射するレーザー加工工程によって、第１貫通孔３００ａを形成する。第１貫通孔３００ａが形成された後、第１実施形態に係るシリコン基板の加工方法におけるエッチング加工工程（Ｓ５）同様に、エッチング液に浸漬し、図１２（ｃ）に示すように、シリコン層３３０の除去に加えて、レーザー加工工程で得られた第１貫通孔３００ａに沿ってマスク５００の貫通孔開口５０１ｂの開口した平面形状を断面形状とする貫通孔の液体供給路１３３とノズル連絡路１３４とがシリコン基板３１０に形成される。
【００６３】
また、マニホールド開口５０１ａは貫通孔開口５０１ｂの比べ、大きな開口領域を有していることから、エッチング誘導孔としての第１貫通孔３００ａを予め穿孔することなく、エッチング加工工程で貫通溝の第２マニホールド１３１を形成することができる。
【００６４】
次に、第３マニホールド１３２を形成するマスク５１０を形成する。マスク５１０は、マスク５００上に図示しないレジスト剤を塗布し、パターニングすることにより、図１２（ｄ）に示すように、第３マニホールド１３２のシリコン基板３１０の第２の面３１０ｂ側の開口形状となるマニホールド開口５１０ａを形成する。そして、マニホールド開口５１０ａから、ハーフエッチングによって図１２（ｅ）に示す領域Ｃ（図示、網掛けハッチング部）が除去され、第３マニホールド１３２が形成される。なお、マスク５１０は、マスク５００を除去した後、マスク層形成、パターニングを経て再形成してもよい。
【００６５】
第３マニホールド１３２が形成された後、酸化シリコン層３２０と、マスク５１０と、が除去され連通板１３０が得られる。なお、得られた連通板１３０に、吐出液体に対する保護被膜を形成する加工工程を実施することもできる。
【００６６】
連通板１３０は、図２に示すように液滴吐出ヘッド１０００に備えるヘッド本体１００において液体の流路を構成し、適量の液体を圧力発生室１１２に導入し、且つノズルプレート１４０に備えるノズル開口１４１に送出させるために、液体供給路１３３およびノズル連絡路１３４は、所望の開口形状と寸法を実現させることが要求されている。更に、ヘッド本体１００の剛性を持たせるために、所定の厚さを有する基板から形成されることから、液体供給路１３３およびノズル連絡路１３４の細い貫通孔、すなわち大きいアスペクト比での貫通孔加工が要求される。
【００６７】
そこで、第１実施形態あるいは第２実施形態に係るシリコン基板の加工方法を、第３実施形態に係る連通板１３０の加工に適用させることにより、アスペクト比の大きい液体供給路１３３およびノズル連絡路１３４の貫通孔を正確に形成することができる。
【００６８】
なお、第１実施形態あるいは第２実施形態に係るシリコン基板の加工方法は、ノズルプレート１４０のノズル開口１４１の形成にも適用することができ、正確な形状、寸法を備える極細のノズル開口１４１を有するノズルプレート１４０を得ることができる。従って、微小液滴を正確に吐出させることができるので、例えば液滴が記録用インクの場合には、高い解像度の画像を被記録媒体に形成することができる液滴吐出ヘッド１０００を得ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００…ヘッド本体、１１０…流路形成基板、１２０…保護基板、１３０…連通板、１４０…ノズルプレート、１５０…コンプライアンス基板、１６０…配線基板、１７０…圧電アクチュエーター、２００…ケース部材、１０００…液滴吐出ヘッド。
【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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