(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱拡散により、被処理材に、ドープ板に含まれるＢ又はＰを拡散してシリコン薄板を形成する方法であって、
円周上に立てて配置された複数のボートの略同じ高さ位置に形成された各スリットに装着されている支持台に前記ドープ板を載せ、前記被処理材に前記ドープ板に含まれるＢ又はＰを拡散することを特徴とする、シリコン薄板の形成方法。
【請求項２】
前記支持台に突起部をつけて前記ドープ板を浮かせたことを特徴とする請求項１記載のシリコン薄板の形成方法。
【請求項３】
前記突起部は複数の突起からなり、前記突起部及び前記支持台の材質がシリコン又は石英であることを特徴とする請求項２記載のシリコン薄板の形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のシリコン薄板を用いて、インクジェットヘッドの振動板を形成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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高濃度拡散を利用したマイクロマシンに用いるシリコンの薄板形成及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造方法またマイクロマシン技術を用いたシリコン薄板形成方法における拡散工程には、ガス拡散法，塗布法，イオン注入法，固体拡散法による４つの方法があり、この中でも固体板による拡散においては従来、横型炉の使用が主流であった。  また、ガス拡散は、人体に害を及ぼすガスを使用すること、塗布拡散は工程数の増加、イオン注入拡散はコストや時間がかかることから、固体板による拡散方法が検討されており、近年の縦型炉の普及に合わせて固体拡散を縦型炉で行うことが考えられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコン薄板の形成方法において縦型炉で固体拡散を行う場合、処理台に載せたドープ板が変形し、拡散の均一性に影響したり、ドープ板自体も使用できなくなるという問題があった。
【０００４】
一方、平面上の支持台をドープ板の下部に設ける場合でも支持台の材質にシリコンを使用するとドープ板と支持台が密着してしまい、ドープ板，支持台が変形，破損してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するべく固体拡散を縦型炉で行い且つドープ板自体を損なうことなく均一な処理を行うよう改良したシリコン薄板の形成方法及びインクジェットヘッドの製造方法である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
熱拡散により、被処理材に、ドープ板に含まれるＢ又はＰを拡散してシリコン薄板を形成する方法であって、円周上に立てて配置された複数のボートの略同じ高さ位置に形成された各スリットに装着されている支持台に前記ドープ板を載せ、前記被処理材に前記ドープ板に含まれるＢ又はＰを拡散することを特徴とし、ドープ板が下方に反ることを防止した。
【０００７】
一方、支持台の材質にはシリコンカーバイドを用いて、ドープ板との密着を防ぐことによってドープ板の変形及び破損を防止した。
【０００８】
また、支持台の上に材質がＳｉ又はＳｉＯ2でできた複数の突起部をつけることによってドープ板を浮かせ、支持台との密着を防ぐとともにドープ板および支持台の変形及び破損を防止した。これら前記のいずれかの方法において一定の拡散条件下で処理を行うことによってドープ板自体を損なうことなく均一な処理を行うことができ、インクジェットヘッドの製造が可能となった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明に係わるインクジェットヘッドは図１に示すように、薄肉部１にノズル２を形成したノズル板３と、キャビティ板４と配線板５とから成っている。
【００１０】
図２は図１中の矢印６の方向から見た断面図である。キャビティ板４には一方がノズル２と連通し、他方が供給口７と連通した圧力室８が形成され、前記圧力室８の別の一方には振動板９が一体に形成されている。振動板９の配線板１２側には空気室１０が形成され、空気室１０の振動板９に対向する位置に電極１１が設けてある。キャビティ板４及び振動板９は、表面が絶縁体で覆われた導体である。
【００１１】
本発明ではインクジェットヘッドの振動板９の製造におけるシリコン薄板の形成方法に際し、主流となりつつある縦型炉を使用している。図３に示すように一般にドープ板１６は石英又はＳｉＣで作られたボート１３にスリット１４で支持され積層するだけの支持で行われるが、ドープ板１６をそのままスリット１４の上に置いた場合、熱により下方に反ってしまうため、ドープ板１６の反りを防止するための支持台１７をスリット１４の上に置き支持台１７の上にドープ板１６を載せる。
【００１２】
図４及び図５に示すように、ドープ板１６の形状は、円板状のドープ板１８もしくはオリエンテーションフラットを有するドープ板１９が一般的であるがこれに限られない。また、ドープ板１６の形状は支持台１７の形状と同一であることが好ましい。
【００１３】
一方、熱処理を行う際、ドープ板１６が下方への反りを防止することと、ドープ板１６と支持台１７が密着して外れなくなり熱応力の違いによって破損することを防止するために支持台１７の材質はシリコンカーバイドが好ましい。
【００１４】
（実施例２）
材質がＳｉやＳｉＯ2等、シリコンカーバイド以外の材質でできた支持台１７の上に直接ドープ板１６を載せた場合、熱処理回数が増えていくうちにドープ板１６と支持台１７が徐々に変形又は密着して外れない場合がある。そのため図６に示すように、支持台１７の上に突起部２０を複数設けることによってドープ板１６と支持台１７の密着を防止する。
【００１５】
また、図７に示すように支持台１７の上に設けられた複数の突起部２０は３点支持による配置場所２１で設ける。これはドープ板１６の重量を平均的に分散させ、ドープ板１６の下方への変形を防止するためである。また、ドープ板１６又は支持台１７の形によっては４点または５点支持による配置も可能である。支持台１７に設けられた複数の突起部２０の配置についてはこれに限られるものではない。
【００１６】
支持台１７に設けられた複数の突起部２０の形状は図８に示すように球形の突起部２２、円錐形の突起部２３、円柱形の突起部２４、立方体形の突起部２５などが考えられるが、これに限られるものではない。
【００１７】
一方、複数の突起部２０の材質は石英もしくはシリコンが好ましい。また、支持台１７と突起部２０の材質は必ずしも同一である必要はなく例えば支持台１７に石英を用い突起部２０にシリコンを用いたり、その逆も可能である。
【００１８】
（実施例３）
実施例１又は実施例２におけるシリコン薄板の形成方法において、縦型炉で固体拡散を行う場合の処理条件は以下の範囲であることが好ましい。
【００１９】
拡散温度：１０００度以上１３００度未満
ガス    ：Ｎ２，Ｏ２それぞれ１SLM以上８SLM未満
拡散濃度：１×１０18atm/cm2以上１×１０21atm/cm2未満
この理由は下記の通りである。すなわち、処理温度が１０００度以下の時は拡散濃度が不十分となり被処理材１５が目的の深さまで拡散されないという問題が生じる。
【００２０】
一方、処理温度が１３００度以上になると被処理材１５がシリコンの場合、溶けだしてしまう。また、ガスの流量はＮ２，Ｏ２それぞれ１SLM未満，８SLM以上の場合、被処理材１５の面内における拡散濃度均一性が得られなくなる。
【００２１】
拡散濃度については、シリコンエッチング（結晶性による異方性エッチング）の選択比を上げるために必要最低な濃度が１×１０18atm/cm2であり、１×１０21atm/cm2以上となると、ドープ板１６自体が固溶限に達する。また、１０００度以上の炉内雰囲気においてボート１３を縦型炉へ投入，取り出しすると急激な温度変化によりドープ板１６が割れるおそれがある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、支持台を設けることによりドープ板の変形又は破損を防止することができる。更に、支持台の材質をシリコンカーバイドにすることでより効果的に変形又は破損を防止できる。また別の方法として、支持台の上に複数の突起部をつけドープ板を浮かせることによっても、変形又は破損を防止できる。そして支持台と突起部の材質を石英又はシリコンにすることでより安価に同様の効果を得ることができる。本発明の拡散を行うに当たっては、実施例３に示した拡散条件で処理することが最適であり、均一性に優れた拡散を行うことができ、インクジェットヘッドの製造のみならずシリコン薄板を利用したあらゆる分野での応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わるインクジェットヘッドの外形図である。
【図２】  本発明に係わるインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】  本発明の実施例１における縦型炉に入れるボート及びボートにセットするドープ板と支持台を示す斜視図である。
【図４】  本発明の実施例１におけるドープ板の形状を示す図である。
【図５】  本発明の実施例１におけるドープ板の形状を示す図である。
【図６】  本発明の実施例２における縦型炉に入れるボート及びボートにセットするドープ板と突起部がついた支持台を示す断面図である。
【図７】  本発明の実施例２における突起部の配置を示す図である。
【図８】  本発明の実施例２における突起部の形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１  薄肉部
２  ノズル
３  ノズル板
４  キャビティ板
５  配線板
６  矢印
７  供給口
８  圧力室
９  振動板
１０  空気室
１１  電極
１２  配線板
１３  ボート
１４  スリット
１５  被処理材
１６  ドープ板
１７  支持台
１８  円板状のドープ板
１９  オリエンテーションフラットを有するドープ板
２０  突起部
２１  配置場所
２２  球形の突起部
２３  円錐形の突起部
２４  円柱形の突起部
２５  立方体形の突起部
【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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