JP2008143068A - Pattern forming method and manufacturing method of droplet discharge head - Google Patents
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Abstract
【課題】段差構造など異なる深さの凹部を有する構造を形成する場合に、工程数を増やすことなく精度の高いパターン形成を行う。
【解決手段】基板10上のレジスト膜12をパターニングして第1の開口部13aと、第1の開口部13aより開口幅が狭い複数の第2の開口部13bを形成する。次に垂直異方性エッチングを行い、第1の開口部13aに第1の凹部14aを形成すると共に、第2の開口部13bのそれぞれに対応して複数の凹部14bを形成する。次に等方性エッチングを行い、複数の第2の開口部13bに形成された複数の凹部14bの側壁を除去し、第2の凹部17を形成する。第1の開口部13aの開口幅と第2の開口部13bの開口幅は、第1の開口部13aが第1の凹部14aの深さに達する間に、複数の第2の開口部13bが第2の凹部17の深さに達するエッチングレート差が生じるように設定される。
【選択図】図1When forming a structure having recesses with different depths, such as a step structure, highly accurate pattern formation is performed without increasing the number of steps.
A resist film 12 on a substrate 10 is patterned to form a first opening 13a and a plurality of second openings 13b having an opening width narrower than the first opening 13a. Next, vertical anisotropic etching is performed to form a first recess 14a in the first opening 13a and a plurality of recesses 14b corresponding to each of the second openings 13b. Next, isotropic etching is performed to remove the side walls of the plurality of recesses 14b formed in the plurality of second openings 13b, and the second recesses 17 are formed. The opening width of the first opening portion 13a and the opening width of the second opening portion 13b are such that the plurality of second opening portions 13b are arranged while the first opening portion 13a reaches the depth of the first recess 14a. The etching rate difference reaching the depth of the second concave portion 17 is set.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ドライエッチングによるパターン形成方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method by dry etching and a method for manufacturing a droplet discharge head.
液滴吐出ヘッドをはじめ、MEMS(Micro Electro Mechanical System)や半導体分野などのマイクロデバイスは、配線や電極等の構成要素、凹部、貫通孔等が形成された複数の基板を貼り合わせることによって構成されているものも多い。 Microdevices such as droplet discharge heads, micro electro mechanical systems (MEMS), and semiconductors are configured by bonding together multiple substrates with components such as wiring and electrodes, recesses, and through holes. There are many that are.
例えば特許文献1にも開示されている通り、基板に凹部を形成する際は、単に1つのマスクの開口にあわせて円筒状の凹部を設けるだけでなく、種々のキャビティ、位置決め用基準孔、基板同士を貼り合わせるときの接着剤逃げ等のため、内壁に段差を有する凹部を形成することが必要な場合がある。内壁に段差を有する凹部は、エッチング法によって、まず一番直径が小さく深い凹部を形成し、続いてその凹部の開口部より直径の大きいマスクを使用してより浅い凹部を形成することを繰り返すことによって得ることができる。 For example, as disclosed in Patent Document 1, when a recess is formed in a substrate, not only a cylindrical recess is provided in accordance with the opening of one mask, but also various cavities, positioning reference holes, and a substrate are provided. It may be necessary to form a recess having a step on the inner wall for adhesive escape when the two are bonded together. The concave portion having a step on the inner wall is formed by first forming a deep concave portion having the smallest diameter and then forming a shallow concave portion by using a mask having a diameter larger than the opening of the concave portion by an etching method. Can be obtained by:
基板に凹部を設ける方法としては種々の微細加工技術が用いられるが、近年、より寸法精度よく加工するためにドライエッチング法が広く用いられるようになってきている。特許文献2には、インクジェットヘッドをドライエッチング法を使用して形成した事例が開示されている。
ドライエッチング法による加工は、結晶面にかかわらず所望の方向に高精度な加工を行うことができるという利点があり、基板に内壁に段差を有する凹部を形成するのに適している。しかしながら、段差ごとに段差形状を形成するためのレジスト膜を形成する工程と基板を加工するためのエッチング工程が必要となり、工程数が増加しこれにともなって製造コストも増加するという問題がある。 The dry etching method has an advantage that high-precision processing can be performed in a desired direction regardless of the crystal plane, and is suitable for forming a recess having a step on the inner wall of the substrate. However, there is a problem in that a step of forming a resist film for forming a step shape for each step and an etching step for processing the substrate are required, which increases the number of steps and accordingly increases the manufacturing cost.
本発明は、段差構造など異なる深さの凹部を有する構造を形成する場合に、工程数を増やすことなく精度の高いパターン形成を行うことができるパターン形成方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a highly accurate pattern without increasing the number of steps when forming a structure having recesses having different depths such as a step structure.
本発明に係るパターン形成方法は、基板上に、第1の凹部と前記第1の凹部よりも深さの浅い第2の凹部を形成するパターン形成方法であって、前記基板表面をレジスト膜で被覆する第1の工程と、前記レジスト膜をパターニングし、前記第1の凹部に対応する第1の開口部を形成すると共に、前記第2の凹部に対応する領域に前記第1の開口部より開口幅が狭い複数の第2の開口部を形成する第2の工程と、垂直異方性エッチングを行い、前記第1の開口部に前記第1の凹部を形成すると共に、前記複数の第2の開口部のそれぞれに対応して複数の凹部を形成する第3の工程と、等方性エッチングを行い、前記複数の第2の開口部に形成された前記複数の凹部間の側壁を除去し、前記第2の凹部を形成する第4の工程と、残りのレジスト膜を除去する第5の工程とを有し、前記第1の開口部の開口幅と前記第2の開口部の開口幅は、前記第3の工程において前記第1の開口部が前記第1の凹部の深さに達する間に、前記複数の第2の開口部が前記第2の凹部の深さに達するエッチングレート差が生じるように設定されることを特徴とする。 A pattern forming method according to the present invention is a pattern forming method for forming a first recess and a second recess having a depth smaller than that of the first recess on a substrate, wherein the substrate surface is formed of a resist film. A first step of covering and patterning the resist film to form a first opening corresponding to the first recess, and in a region corresponding to the second recess from the first opening A second step of forming a plurality of second openings with a narrow opening width and vertical anisotropic etching are performed to form the first recesses in the first openings, and the plurality of second openings A third step of forming a plurality of recesses corresponding to each of the openings, and isotropic etching to remove sidewalls between the plurality of recesses formed in the plurality of second openings , A fourth step of forming the second recess, and the remaining resist film And the opening width of the first opening and the opening width of the second opening are set such that the first opening is the first recess in the third step. In this case, the plurality of second openings are set so as to have an etching rate difference reaching the depth of the second recess while the depth is reached.
本発明によれば、レジスト膜の開口幅によりエッチングレートに差が生じることを利用して、一度の垂直異方性エッチングで異なる深さの凹部が形成されるようにした。さらに、深さの浅い凹部については、レジスト膜を開口しなかった部分が側壁として残るので、後工程で等方性エッチングによってそれらの壁を除去するようにした。これにより、エッチングの回数を削減して深さの異なる凹部を形成することが可能になる。さらに、レジスト膜の形成も一度でよい。
このように、エッチング工程、レジスト膜形成工程共に回数を増やすことなく、深さの異なる凹部を形成することができるので、製造プロセスを簡略化し、製造コストを低減して、精度の高い加工を行うことができる。
また、レジスト膜形成工程の削減にともない汚染の可能性が低減され品質の向上も可能となる。
According to the present invention, by utilizing the fact that the etching rate varies depending on the opening width of the resist film, recesses having different depths are formed by one vertical anisotropic etching. Further, for the recess having a shallow depth, a portion where the resist film is not opened remains as a side wall, and therefore, these walls are removed by isotropic etching in a later step. This makes it possible to form recesses having different depths by reducing the number of times of etching. Further, the resist film may be formed only once.
As described above, since the recesses having different depths can be formed without increasing the number of times in both the etching process and the resist film forming process, the manufacturing process is simplified, the manufacturing cost is reduced, and high-precision processing is performed. be able to.
Further, with the reduction of the resist film forming process, the possibility of contamination is reduced and the quality can be improved.
また、前記複数の第2の開口部は等間隔で形成されることが望ましい。これにより第2の開口部に対応して形成された複数の凹部間の側壁もそれぞれ等しい厚さで形成されるので、第4の工程で、等方性エッチングによりこれらの側壁を除去する際に効率よく行うことができる。 The plurality of second openings are preferably formed at equal intervals. As a result, the sidewalls between the plurality of recesses formed corresponding to the second opening are also formed with the same thickness, and therefore when removing these sidewalls by isotropic etching in the fourth step. It can be done efficiently.
なお、本発明によるパターン形成方法は、前記第1の凹部と前記第2の凹部によって段差形状が形成される場合などに特に好適に利用できる。
例えば、前記第2の工程において、各々の第2の開口部を前記第1の開口部を中心として同心円状に配置し、前記第1の凹部の周囲に前記第2の凹部が配置された段差形状を形成する場合などは様々な分野での利用が考えられる。
The pattern forming method according to the present invention can be particularly suitably used when a step shape is formed by the first recess and the second recess.
For example, in the second step, each second opening is arranged concentrically around the first opening, and the second depression is arranged around the first depression. When forming a shape, it can be used in various fields.
本発明による液滴吐出ヘッドの製造方法は、段差形状を含む構造体を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、基板表面をレジスト膜で被覆する第1の工程と、前記レジスト膜をパターニングし、第1の凹部に対応する第1の開口部を形成すると共に、前記第1の開口部を中心として同心円状に前記第1の開口部より開口幅が狭い複数の第2の開口部を形成する第2の工程と、垂直異方性エッチングを行い、前記第1の開口部に前記第1の凹部を形成すると共に、前記複数の第2の開口部のそれぞれに対応して複数の凹部を形成する第3の工程と、等方性エッチングを行い、前記複数の第2の開口部に形成された前記複数の凹部の側壁を除去し、前記第1の凹部の周囲に前記第1の凹部よりも深さの浅い第2の凹部が配置された段差形状を形成する第4の工程と、残りのレジスト膜を除去する第5の工程とを有し、前記第1の開口部の開口幅と前記第2の開口部の開口幅は、前記第3の工程において前記第1の開口部が前記第1の凹部の深さに達する間に、前記複数の第2の開口部が前記第2の凹部の深さに達するエッチングレート差が生じるように設定されることを特徴とする。
本発明によれば、レジスト膜の開口幅によりエッチングレートに差が生じることを利用して、一度の垂直異方性エッチングで段差形状を含む構造体が形成されるようにした。さらに、深さの浅い凹部については、レジスト膜を開口しなかった部分が側壁として残るので、後工程で等方性エッチングによってそれらの壁を除去するようにした。これにより、エッチングの回数を削減して段差形状を含む構造体を形成することが可能になる。さらに、レジスト膜の形成も一度でよい。
このように、本発明によれば、エッチング工程、レジスト膜形成工程共に回数を増やすことなく段差形状を含む構造体を形成することができるので、製造プロセスを簡略化し、製造コストを低減して、精度の高い加工を行うことができる。
また、レジスト膜形成工程の削減にともない汚染の可能性が低減され品質の向上も可能となる。
なお、液滴吐出ヘッドにおいては、例えば、流路形成基板とノズルプレートを貼り合わせるための位置決め基準孔に接着剤逃げのための段差構造を設ける必要がある。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a droplet discharge head having a structure including a step shape, and includes a first step of covering a substrate surface with a resist film, and patterning the resist film. And forming a first opening corresponding to the first recess, and a plurality of second openings having a narrower opening width than the first opening in a concentric manner with the first opening as a center. A second step of forming and performing vertical anisotropic etching to form the first recess in the first opening, and a plurality of recesses corresponding to each of the plurality of second openings. And isotropic etching to remove the sidewalls of the plurality of recesses formed in the plurality of second openings, and the first step around the first recesses. A step shape in which a second recess having a shallower depth than the recess is arranged. And a fifth step of removing the remaining resist film, wherein the opening width of the first opening and the opening width of the second opening are the third step. In this step, an etching rate difference is set so that the plurality of second openings reach the depth of the second recess while the first opening reaches the depth of the first recess. It is characterized by that.
According to the present invention, a structure including a step shape is formed by vertical anisotropic etching once by utilizing the difference in etching rate caused by the opening width of the resist film. Further, for the recess having a shallow depth, a portion where the resist film is not opened remains as a side wall, and therefore, these walls are removed by isotropic etching in a later step. This makes it possible to form a structure including a step shape by reducing the number of times of etching. Further, the resist film may be formed only once.
Thus, according to the present invention, a structure including a step shape can be formed without increasing the number of times in both the etching step and the resist film forming step, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost. High-precision processing can be performed.
Further, with the reduction of the resist film forming process, the possibility of contamination is reduced and the quality can be improved.
In the droplet discharge head, for example, it is necessary to provide a step structure for escape of the adhesive in the positioning reference hole for bonding the flow path forming substrate and the nozzle plate.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る微細構造の形成方法を示す工程図である。
まず、基板10の表面をレジスト膜12により覆う。次に、図1(A)に示すようにレジスト膜12に開口部を設けパターニングする。このときの平面図を図2に示す。
図1(A)および図2に示すように、レジスト膜12には、円形開口部(第1の開口部)13aと円形開口部13aの外側に、円形開口部13aを中心としてほぼ同心円状に配置された複数の輪状開口部(第2の開口部)13bを設ける。なお、同時にレジスト膜12に開口部13cを設けてもよい。円形開口部13aの直径は例えば100μmから500μmであり、輪状開口部13bの輪の幅は、円形開口部13aの直径よりはるかに小さく例えば0.1μmから5μmである。開口部13cの大きさは、後のエッチングにおいて必要な効果が得られる大きさとする。基板10の材料は、シリコン基板などエッチング法によって好適に加工可能なものであれば特に限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process diagram showing a fine structure forming method according to the present invention.
First, the surface of the
As shown in FIGS. 1A and 2, the
レジスト膜12は、例えばフォトリソグラフィー法により得ることができる。具体的には、基板10上にレジスト材料を塗布した後、開口部の形状に対応したフォトマスクを介してこのレジスト材料をi線、紫外線、電子線等により露光・現像することによって形成することができる。レジスト材料は、スピン塗布法、スキャン塗布法、スプレー塗布法、スキージ塗布法等、公知の方法を用いて基板10表面に塗布することができる。
The
続いて、図1(B)に示すように、レジスト膜12をマスクとしてエッチング法により、基板10に第1の凹部14aおよび複数の凹部14bを形成する。エッチング法は、精度の良い加工が可能な反応性ガスによるドライエッチングを使用する。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, a
第1の凹部14aは円形開口部13aに対応し、凹部14bは輪状開口部13bに対応して形成される。ここで、第1の凹部14aおよび凹部14bの深さは、円形開口部13aの開口幅と輪状開口部13bの開口幅によって決定される。これは、マイクロローディング効果により、開口幅によってエッチングレートが決定されるからである。
The
マイクロローディング効果とは、エッチングマスクの開口寸法が小さくなるに従い、エッチャントが開口部に入りにくくなり、結果としてエッチングレートが遅くなり、広い開口部と狭い開口部でエッチングレートに差を生じる効果のことをいう。 The microloading effect is the effect that the etchant becomes difficult to enter the opening as the etching mask opening size becomes smaller, resulting in a slower etching rate and a difference in the etching rate between the wide opening and the narrow opening. Say.
よって、本実施形態のように、輪状開口部13bの開口幅(輪の幅)を円形開口部13aの開口幅(直径)に比べて極端に小さくすることにより、図1(B)に示すように、凹部14bの深さHbを第1の凹部14aの深さHaより浅くすることができる。レジスト膜12の開口部13cに対応して形成される凹部14cについては、開口部13cの面積を円形開口部13aと同程度とすれば、凹部14cの深さを第1の凹部14aの深さと同程度に形成することができる。
Therefore, as shown in FIG. 1B, the opening width (ring width) of the ring-shaped
反応性ガスによる垂直異方性エッチングは、反応性ガスを基板10が設置されているチャンバ内に導入することによりおこなわれる。反応性ガスとしては、例えば、フッ素系ガス、塩素および臭素のうちの少なくとも1種を含有するハロゲン系ガス等が挙げられる。基板10がシリコン単結晶で構成される場合には、SF6、C4F8、CBrF3、CF4/O2、Cl2、SF6/N2/Ar、BCl2/Cl2/Arガスを用いるのが好ましく、特に、SF6およびC4F8ガスのうちのいずれかを単独で、またはこれらの混合ガスを用いるのが好ましく、これにより効率よく加工を行うことができる。
Vertical anisotropic etching with a reactive gas is performed by introducing the reactive gas into a chamber in which the
次に、反応性ガスをプラズマ化して再度ドライエッチングをおこなう。反応性ガスをプラズマ化することにより等方性エッチングが可能となる。等方性エッチングを行うことにより、凹部14bの側壁16がエッチングにより除去され、図1(C)に示すように、第2の凹部17が形成され、段差形状を有する凹部15を形成することができる。このとき、図1(A)に示すように、輪状開口部13bを等間隔に形成しておくことにより、側壁16の除去を効率よく行うことができる。また、側壁16はできるだけ薄いほうが除去しやすいので、輪状開口部13bは密に設けた方がよい。
Next, the reactive gas is turned into plasma and dry etching is performed again. Isotropic etching can be performed by converting the reactive gas into plasma. By performing isotropic etching, the
反応性ガスをプラズマ化しておこなう等方性ドライエッチングは、チャンバと、チャンバ内に反応性ガスを導入するための第1の導入バルブと、基板10を冷却する冷却媒体ガスを導入するための第2の導入バルブと、チャンバ内に対向するように設けられた一対の電極と、一方の電極側に設置された基板10を冷却媒体ガスが通過可能な連通孔を通じて冷却する冷却板と、基板10を固定するための設置台とを備えたドライエッチング装置を用いておこなうことができる。第2の導入バルブから導入した冷却媒体ガスを基板10の加工する側と反対側から吹き付けて冷却板および冷却媒体ガスの温度を伝えて冷却し、かつ、プラズマ発生用ガスを一対の電極間に充たした状態で、この電極間に高周波電圧を印加する。これにより、電極間でプラズマが発生し、生じたイオンや電子が形成されたレジスト膜12の開口部を介して基板10に衝突することにより、凹部14bの側壁16をこの等方性プラズマエッチングにより除去することができる。この等方性プラズマエッチングにICPドライエッチング装置を使用してもよい。
In the isotropic dry etching performed by converting the reactive gas into plasma, the chamber, the first introduction valve for introducing the reactive gas into the chamber, and the first cooling medium gas for cooling the
本実施形態では、垂直異方性エッチングと等方性プラズマエッチングで同一の反応性ガスを使用しているが、本発明は同一の反応性ガスを使用する場合に限られず異なる種類の反応性ガスを使用してもよい。 In this embodiment, the same reactive gas is used for vertical anisotropic etching and isotropic plasma etching, but the present invention is not limited to the case where the same reactive gas is used. May be used.
冷却媒体ガスとしては、冷却効率に優れ、プラズマの発生に影響を与えないようなものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガス等が挙げられ、これらの中でも、ヘリウムを主成分とするのが好ましい。ヘリウムは、特に冷却効果に優れるものであることから冷却媒体ガスとして好適に用いられる。 The cooling medium gas is not particularly limited as long as it is excellent in cooling efficiency and does not affect the generation of plasma, and examples thereof include inert gases such as helium, argon, and nitrogen. Among these, helium is preferred as the main component. Helium is preferably used as a cooling medium gas because it has a particularly excellent cooling effect.
また、冷却板の温度すなわち冷却媒体ガスの温度は、−20〜60℃程度であるのが好ましく、−10〜10℃程度であるのがより好ましい。これにより、基板10を冷却して適切な温度を維持することができるようになる。
Further, the temperature of the cooling plate, that is, the temperature of the cooling medium gas is preferably about −20 to 60 ° C., and more preferably about −10 to 10 ° C. Thereby, it becomes possible to cool the
最後に図1(D)に示すように、レジスト膜12を除去することにより、基板10に段差形状を有する凹部15を形成することができる。レジスト膜12の剥離は、例えば大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒すこと、または、レジスト膜12を溶解し得るアセトン、アルキルベンゼンスルホン酸のようなレジスト剥離液に浸漬することにより、レジスト膜12を液状化して行うことができる。
Finally, as shown in FIG. 1D, the resist
なお、段差形状を有する凹部15の段差は1段に限らず多段とするこができる。
例えば、図3(A)に示すように、レジスト膜22に円形開口部23aと円形開口部23aを中心として同心円状に配置された複数の第1の輪状開口部23bと、さらに外側に同心円状に配置された複数の第2の輪状開口部23cを形成する。ここで、第1の輪状開口部23bの幅は円形開口部23aの幅より狭く、第2の輪状開口部23cの幅は第1の輪状開口部23bの幅より狭く形成する。
In addition, the level | step difference of the recessed
For example, as shown in FIG. 3A, a
次に、図3(B)に示すように垂直異方性エッチングをおこなう。上述したようにマイクロローディング効果を利用して、基板に円形開口凹部24aと円形開口凹部24aより浅い第1の輪状開口凹部24bを形成することができる。さらに、レジスト膜22により第2の輪状開口部23cの幅を第1の輪状開口部23bの幅より狭く形成しているので、第2の輪状開口部23cについては第1の輪状開口部23bよりもマイクロローディング効果が顕著となり、基板に第1の輪状開口凹部24bより更に浅い第2の輪状開口凹部24cを同時に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, vertical anisotropic etching is performed. As described above, the
次に、反応性ガスをプラズマ化して、等方性プラズマエッチングをおこなう。等方性プラズマエッチングを使用して第1の輪状開口凹部24bと第2の輪状開口凹部24cの側壁を除去することにより、図3(C)に示すように、内壁に2段の段差を有する凹部25を形成することができる。このように、簡易な方法で内壁に2段以上の段差を有する凹部を形成することができる。
Next, the reactive gas is turned into plasma and isotropic plasma etching is performed. By removing the side walls of the first
また、本実施形態では、1段あるいは2段以上の段差形状を有する構造体を形成しているが、1つの基板上に深さの異なる複数の凹部を形成する場合であれば、段差形状に限らず本発明を適用することができる。 In this embodiment, a structure having a step shape of one step or two or more steps is formed. However, if a plurality of recesses having different depths are formed on one substrate, the step shape is formed. The present invention is not limited to this.
以上のように本発明によれば、1つの基板上に深さの異なる複数の凹部を形成する場合、特に1段以上の段差形状を含む微細な構造体を形成する場合に、加工精度の高いドライエッチングを用い、マイクロローディング効果を利用してレジスト膜の開口寸法を決定することにより、一度の垂直異方性エッチングで異なる深さの凹部が形成されるようにした。さらに、最も深い凹部以外の凹部については、レジスト膜を開口しない部分を薄い壁として残しておき、後工程で等方性エッチングによってそれらの壁を除去するようにした。これにより、最小限の回数のエッチングで深さの異なる複数の凹部や段差形状を含む構造体を形成することが可能になる。さらに、レジスト膜の形成も一度でよい。
このように、本発明によれば、エッチング工程、レジスト工程共に工程数を増やすことなく、深さの異なる複数の凹部や段差形状を含む構造体を形成することができるので、製造プロセスを簡略化し、製造コストを低減することができる。
また、レジスト工程の削減にともない汚染の可能性が低減され品質の向上も可能となる。
As described above, according to the present invention, when a plurality of recesses having different depths are formed on one substrate, particularly when a fine structure including one or more steps is formed, high processing accuracy is achieved. By using dry etching and determining the opening size of the resist film using the microloading effect, concave portions having different depths are formed by one vertical anisotropic etching. Further, with respect to the concave portions other than the deepest concave portion, a portion where the resist film is not opened is left as a thin wall, and these walls are removed by isotropic etching in a subsequent process. As a result, it is possible to form a structure including a plurality of recesses and step shapes having different depths by a minimum number of etchings. Further, the resist film may be formed only once.
Thus, according to the present invention, it is possible to form a structure including a plurality of recesses and step shapes having different depths without increasing the number of steps in both the etching step and the resist step, thereby simplifying the manufacturing process. The manufacturing cost can be reduced.
Further, with the reduction of the resist process, the possibility of contamination is reduced and quality can be improved.
(液滴吐出ヘッド)
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態で製造される液滴吐出ヘッドは、図4に示されるインクジェットプリンタのインクジェットヘッド1であり、図5及び図6に示されるように、ノズルプレート320と、流路形成基板100と、弾性膜50と弾性膜50上に設けられた圧電素子300と、リザーバ形成基板30と、リザーバ形成基板30上に設けられた圧電素子300と、リザーバ形成基板30と、リザーバ形成基板30上に設けられた駆動IC120とを備えている。
(Droplet ejection head)
Next, a method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The droplet discharge head manufactured in this embodiment is the inkjet head 1 of the inkjet printer shown in FIG. 4, and as shown in FIGS. 5 and 6, the
このようなインクジェットヘッド1は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、流路形成基板100となるシリコン基板100’に熱酸化処理などをすることによって、二酸化シリコン膜からなる弾性膜50を形成し、続いて弾性膜50上に絶縁体膜55及び下電極膜60を形成する。次に、下電極膜60上に圧電素子300、リード電極90を形成した後、貫通孔110を完成する。そして、シリコン基板100’の圧電素子300が設けられている側の面とリザーバ形成基板30とを接着剤層35により接着する。この段階の断面図を図7(A)に示す。このように、この段階では、シリコン基板100’の一面側に、弾性膜50、絶縁体膜55、及びリザーバ形成基板30が設けられている。
Such an inkjet head 1 can be manufactured as follows, for example. First, an
この後、シリコン基板100’にインク室102と、インク供給路104、連通部103及び位置決め基準孔105により構成される凹部とを形成して流路形成基板100を得た後、流路形成基板100にノズルプレート320を貼り合わせる。そのため、流路形成基板100の凹部の内部には、ノズルプレート320を貼り合わせるための接着剤逃げのための段差構造を設ける必要があり、ここに、本発明に係る方法が用いられる。
Thereafter, the
まず図7(B)に示されるように、シリコン基板100’のリザーバ形成基板30が貼り合わせられている側に、接着樹脂400を介して保護基板420を貼り合わせる。保護基板420は、加工によって部分的に強度が不足した場合にも、シリコン基板100’の加工を安定して継続するためのものである。
First, as shown in FIG. 7B, a
次に、図7(C)に示されるように、シリコン基板100’表面上に、レジスト膜422を設ける。レジスト膜422は、位置決め基準孔105(図8(A)参照。)を形成する第1の開口とインク室となるキャビティ102(図8(A)参照。)を形成する第2の開口を有する。第1および第2の開口は、中心にある円形状の開口(第1の開口部)と円形状の開口を中心として同心円状に配置された複数の輪状の開口(第2の開口部)とから構成される。
Next, as shown in FIG. 7C, a resist
1回目の垂直異方性ドライエッチングでインク流路102と位置決め基準孔105を同時に形成する。インク流路102と位置決め基準孔105は同程度のエッチングレートとなるが、同心円状に配置された複数の輪状の開口は円形状の開口に比べて極端に小さく形成しているので、マイクロローディング効果によりエッチングレートが小さくなる。したがって、エッチングがインク流路102と位置決め基準孔105の中心部の所定の底部に到達した時点で輪状部分は浅く形成されている(図7(A))。
The
続いて、図8(B)に示されるように、2回目の等方性ドライエッチング法により、輪状開口部分の側壁を除去して第2の凹部426を形成し、図8(C)に示すように、残りのレジスト膜424、接着樹脂400、及び保護基板420を流路形成基板100から取り外す。こうして、位置決め基準孔105の内壁に段差構造を有する凹部が形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, the
次に、図6に示されるように流路形成基板100にノズルプレート320を貼り合わせてから駆動IC120を実装し、コンプライアンス基板40を接合する。さらに、駆動IC120と下電極膜60及びリード電極90の接続部60a、90aとの間をワイヤボンディングすることにより接続配線を形成し、インクジェットヘッド1を完成する。
Next, as shown in FIG. 6, after the
このような構成とすることにより、流路形成基板100にノズルプレート320を貼り合わせる際、この第2の凹部426を接着剤逃げとして機能させることができる。
With such a configuration, when the
なお、本発明のパターン形成方法は、液滴吐出ヘッドに限らず種々のマイクロデバイスの製造工程に用いることができる。 The pattern forming method of the present invention is not limited to the droplet discharge head, and can be used in various microdevice manufacturing processes.
10…基板、12、22、422…レジスト膜、13a、13b、13c、23a、23b、23c…レジスト膜の開口、14a、24a…基板の円形開口凹部、14b、24b、24c…基板の輪状開口凹部、14c…基板の開口凹部、15、25…段差形状を有する凹部、17,426…第2の凹部、100…流路形成基板、102…インク室、105…位置決め基準孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板表面をレジスト膜で被覆する第1の工程と、
前記レジスト膜をパターニングし、前記第1の凹部に対応する第1の開口部を形成すると共に、前記第2の凹部に対応する領域に前記第1の開口部より開口幅が狭い複数の第2の開口部を形成する第2の工程と、
垂直異方性エッチングを行い、前記第1の開口部に前記第1の凹部を形成すると共に、前記複数の第2の開口部のそれぞれに対応して複数の凹部を形成する第3の工程と、
等方性エッチングを行い、前記複数の第2の開口部に形成された前記複数の凹部の側壁を除去し、前記第2の凹部を形成する第4の工程と、
残りのレジスト膜を除去する第5の工程とを有し、
前記第1の開口部の開口幅と前記第2の開口部の開口幅は、前記第3の工程において前記第1の開口部が前記第1の凹部の深さに達する間に、前記複数の第2の開口部が前記第2の凹部の深さに達するエッチングレート差が生じるように設定されることを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method for forming a first recess and a second recess having a depth smaller than that of the first recess on a substrate,
A first step of coating the substrate surface with a resist film;
The resist film is patterned to form a first opening corresponding to the first recess, and a plurality of second openings having an opening width narrower than the first opening in a region corresponding to the second recess. A second step of forming the opening of
A third step of performing vertical anisotropic etching to form the first recess in the first opening and to form a plurality of recesses corresponding to each of the plurality of second openings; ,
A fourth step of performing isotropic etching, removing sidewalls of the plurality of recesses formed in the plurality of second openings, and forming the second recesses;
A fifth step of removing the remaining resist film,
The opening width of the first opening and the opening width of the second opening are determined while the first opening reaches the depth of the first recess in the third step. A pattern forming method, wherein the second opening is set so as to produce an etching rate difference that reaches the depth of the second recess.
前記第1の凹部の周囲に前記第2の凹部が配置された段差形状が形成されることを特徴とする請求項3に記載のパターン形成方法。 In the second step, each second opening is arranged concentrically around the first opening,
The pattern forming method according to claim 3, wherein a step shape in which the second concave portion is disposed is formed around the first concave portion.
基板表面をレジスト膜で被覆する第1の工程と、
前記レジスト膜をパターニングし、第1の凹部に対応する第1の開口部を形成すると共に、前記第1の開口部を中心として同心円状に前記第1の開口部より開口幅が狭い複数の第2の開口部を形成する第2の工程と、
垂直異方性エッチングを行い、前記第1の開口部に前記第1の凹部を形成すると共に、前記複数の第2の開口部のそれぞれに対応して複数の凹部を形成する第3の工程と、
等方性エッチングを行い、前記複数の第2の開口部に形成された前記複数の凹部の側壁を除去し、前記第1の凹部の周囲に前記第1の凹部よりも深さの浅い第2の凹部が配置された段差形状を形成する第4の工程と、
残りのレジスト膜を除去する第5の工程とを有し、
前記第1の開口部の開口幅と前記第2の開口部の開口幅は、前記第3の工程において前記第1の開口部が前記第1の凹部の深さに達する間に、前記複数の第2の開口部が前記第2の凹部の深さに達するエッチングレート差が生じるように設定されることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a droplet discharge head having a structure including a step shape,
A first step of coating the substrate surface with a resist film;
The resist film is patterned to form a first opening corresponding to the first recess, and a plurality of second openings that are concentrically centered on the first opening and narrower than the first opening. A second step of forming two openings;
A third step of performing vertical anisotropic etching to form the first recess in the first opening and to form a plurality of recesses corresponding to each of the plurality of second openings; ,
Isotropic etching is performed to remove sidewalls of the plurality of recesses formed in the plurality of second openings, and a second shallower depth than the first recess is formed around the first recesses. A fourth step of forming a step shape in which the concave portion is disposed;
A fifth step of removing the remaining resist film,
The opening width of the first opening and the opening width of the second opening are determined while the first opening reaches the depth of the first recess in the third step. A method for manufacturing a droplet discharge head, characterized in that the second opening is set to have an etching rate difference that reaches the depth of the second recess.
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JP2011029459A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Ulvac Japan Ltd | Method of manufacturing device |
JP2011230253A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Yamaha Corp | Silicon nano-needle and method of manufacturing the same |
JP2019147301A (en) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | キヤノン株式会社 | Method for manufacturing substrate for liquid discharge and method for manufacturing liquid discharge head |
JP2020075418A (en) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | キヤノン株式会社 | Manufacturing methods of substrate, substrate laminate and liquid ejection head |
-
2006
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011029459A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Ulvac Japan Ltd | Method of manufacturing device |
JP2011230253A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Yamaha Corp | Silicon nano-needle and method of manufacturing the same |
JP2019147301A (en) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | キヤノン株式会社 | Method for manufacturing substrate for liquid discharge and method for manufacturing liquid discharge head |
JP7066449B2 (en) | 2018-02-27 | 2022-05-13 | キヤノン株式会社 | Manufacturing method of liquid discharge board and manufacturing method of liquid discharge head |
JP2020075418A (en) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | キヤノン株式会社 | Manufacturing methods of substrate, substrate laminate and liquid ejection head |
JP7150569B2 (en) | 2018-11-08 | 2022-10-11 | キヤノン株式会社 | Substrate, substrate laminate, and method for manufacturing liquid ejection head |
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