[发明专利]基板加工方法和制造液体排出头用基板的方法

说明书

基板加工方法和制造液体排出头用基板的方法。该基板加工方法包括：在硅基板的第一表面形成第一孔，所述第一孔具有未贯通基板的深度；以及以使第二孔与第一孔连通的方式在第二表面形成第二孔，使得在基板中形成由第一孔和第二孔形成的通孔。形成第二孔的方法包括：在使第二孔与第一孔连通之后，通过干蚀刻在第一孔和第二孔之间形成比第一孔的开口宽的连通部。

技术领域

这里公开了用于在硅基板中形成通孔的基板加工方法。特别地，本公开涉及制造液体排出头用基板的方法，该方法包括在硅基板中形成液体供给口，该硅基板将用作排出液体的液体排出头的基板

背景技术

使用作为一种类型的干蚀刻的反应离子蚀刻(以下称作RIE)的方法是用于在硅基板中形成通孔的基板加工方法的已知示例。与湿蚀刻不同，RIE使用蚀刻气体，因而，RIE适于形成与硅基板的表面垂直的通孔。因此，在作为喷墨头的代表性示例的液体排出头的基板中形成作为液体供给口的与基板的表面垂直的通孔的情况下，可以使用RIE。美国专利No.7,837,887中公开的方法(参见图6至图7)是通过使用RIE在喷墨头用基板中形成液体供给口的方法的示例。

根据美国专利No.7,837,887，通过以下步骤1至8在喷墨头用基板中形成液体供给口。首先，制备具有两个相反表面(第一表面和第二表面)的硅基板(步骤1)。接下来，通过执行蚀刻操作在硅基板的第一表面形成多个第一孔(步骤2)。用光致抗蚀剂充填第一孔(步骤3)。然后，在第一表面形成包括液体排出口和液体流路的流路结构部(步骤4)。接着，以使第二孔到达第一孔中的光致抗蚀剂的方式通过执行蚀刻操作在硅基板的第二表面形成第二孔(步骤5)。此外，以经由第二孔去除第一孔中的光致抗蚀剂的一部分的方式在第二表面执行氧等离子体蚀刻，使得第一孔的侧壁的与第二孔连续的端部暴露出来(步骤6)。接下来，修正第一孔的侧壁的暴露出来的端部的形状(步骤7)。最后，去除充填第一孔的光致抗蚀剂(步骤8)，从而完成液体供给口。

在上述步骤2和步骤5中，通过执行被称为RIE的干蚀刻来在基板中形成孔。在干蚀刻中，向加工室引入反应气体并且将其转变成等离子体，通过使用已经转变成等离子体的反应气体对基板的待处理的一个表面进行蚀刻，使得在待处理的表面形成具有预定形状的孔。更具体地，将经由高频电源而彼此连接的上电极和下电极布置成在处理室内彼此面对，并且在通过例如静电卡盘将基板固定至下电极的状态下，从形成于上电极的微孔向下电极和上电极之间的空间供给反应气体。该反应气体在上电极和下电极之间转变成等离子体，并且已经转变成等离子体的该反应气体对基板进行蚀刻。

美国专利No.7,837,887公开了一种用于形成液体供给口的如下方法：在基板的第一表面形成均具有未贯通基板的深度的第一孔，然后，以与第一孔连通的方式在基板的位于第一表面所在侧的相反侧的第二表面形成第二孔。此外，关于第二孔的形成，美国专利No.7,837,887公开了：在以第二孔内部存在有第一孔的整体或部分开口端的方式形成第二孔的情况下，在第一孔的与第二孔连续的开口边缘部形成有未被蚀刻的部分，这会导致所谓冠(crown)的毛刺的形成。

现在将参照图6A至图6F来说明冠的产生机理。

图6A是示出基板11的第一表面11a的一部分的平面图，并且示出了第一孔16相对于第二孔17位置不同的两种情况[i]和[ii]。在情况[i]中，液体供给口具有如下形状：在该形状中，第一孔16的开口端的整体存在于第二孔17内。在情况[ii]中，液体供给口具有如下形状：在该形状中，第一孔16的开口端的一部分存在于第二孔17内。通过使用沿着图6A的线C-C’截取的截面图和沿着图6A的线D-D’截取的截面图以时间顺序为基础在图6B至图6F中示出在各情况[i]和[ii]下制造液体供给口的过程。特别地，图6B示出了使第一孔16刚好与第二孔17彼此连通之前的状态，图6C至图6E是图6B中的部分VIC TO VIE(点划线线框的内部)的放大图。