JP2000326516A - シリコン基板のサンドブラスト加工方法及びインクジェットプリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】能率良く穿設可能な形状のインク供給溝とイン
ク供給穴を備えたインクジェットプリンタヘッド及びそ
のようなシリコン基板のサンドブラスト加工方法を提供
する。 【解決手段】第１の工程でシリコンウエハ上の基板３０
に第１の溝３８ａを、インク供給溝３８の長手方向に沿
って砥粒噴射ノズルを基板３０の幅のピッチで２０回折
り返し走査させて１００〜２００μｍの深さに形成す
る。第２の工程でシリコンウエハ４８を裏返しインク供
給溝３８の短手方向にインク供給穴に沿って砥粒噴射ノ
ズルを基板３０の長さのピッチで６回折り返し走査させ
てインク供給穴３９をチップ基板３０の厚さの略１／２
の深さに形成する。更に第３の工程でシリコンウエハを
表に返し、インク供給穴への貫通すべき部分に沿って第
２の工程と同じ方向に同じピッチで折り返し走査して、
第２の溝３８ｂを第１の溝３８ａ内に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク供給溝及び
インク供給穴を能率良く形成するインクジェットプリン
タヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、気泡の発生する力でインク滴を飛ばすサー
マルジェット方式や、ピエゾ抵抗素子（圧電素子）の変
形によってインク滴を飛ばすピエゾ方式等がある。

【０００３】これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出するという工程により、粉
末状の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較し
た場合、印字エネルギーが低くて済み、騒音の発生が少
なく、特別な定着処理を必要とせず、印字ドットを小さ
くできるので高画質であり、また、印字に使用されるイ
ンクの量には例えば熱転写インクリボンのような無駄が
無く、したがって、コストパフォーマンスに優れている
とされ、このため特にパーソナル用プリンタとして広く
用いられている印字方式である。

【０００４】図６(a) は、そのようなインクジェットプ
リンタの構成を模式的に示す斜視図であり、同図(b)
は、同図(a) に示す印字ヘッドを用紙側から見た拡大図
（同図(a) のＡ矢視拡大図）であり、同図(c) は、同図
(a) のＢ−Ｂ′断面矢視拡大図である。

【０００５】同図(a) に示すインクジェットプリンタ１
は、家庭で個人的に使用される小型のプリンタであり、
キャリッジ２に印字を実行する印字ヘッド３とインクを
収容しているインクタンク４が一体になって取り付けら
れている。キャリッジ２は、一方ではガイドレール５に
より滑動自在に支持され、他方では歯付き駆動ベルト６
に固着している。

【０００６】これにより、印字ヘッド３及びインクタン
ク４は、図の両方向矢印Ｘで示す印字主走査方向に往復
駆動される。この印字ヘッド３と不図示の制御部との間
にフレキシブル通信ケーブル７が接続され、このフレキ
シブル通信ケーブル７を介して制御部から印字データと
制御信号が印字ヘッド３に送出される。

【０００７】この印字ヘッド３に対向し、印字ヘッド３
の上記の往復移動方向に延在して、装置本体のフレーム
８の下端部にプラテン９が配設されている。このプラテ
ン９に接して用紙１１が紙送りローラ１２により図の矢
印Ｙで示す副走査方向（図の斜め右下方向）に間欠的に
搬送される。この間欠搬送の停止期間中に、印字ヘッド
３は、モータ１０により歯付き駆動ベルト６及びキャリ
ッジ２を介して駆動されながら、用紙１１に近接した状
態でインクを吐出し、紙面に印字する。

【０００８】この印字ヘッド３のインク吐出面には、同
図(b) に示すように、インクを吐出するノズル列１３が
形成されている。ノズル列１３には、およそ６４個、１
２８個又は２５６個のインク吐出ノズル１４が、例えば
３００ｄｐｉ（ドット／インチ）の密度で縦１列に並ん
で配置されている。

【０００９】このような印字ヘッド３は、例えば５ｍｍ
×１２ｍｍ程度の大きさのシリコンのチップ基板１５
に、ＬＳＩ形成処理技術や薄膜形成処理技術を用いて作
成される。即ち、同図(c) に示すように、チップ基板１
５に、先ず、駆動回路１６、発熱素子１７、個別駆動電
極１８、共通電極１９、インクシール隔壁２１ａ、２１
ｂ等が形成される。次に、後から形成されるノズル列１
３に平行に延在するようにしてインク供給溝２２と、こ
のインク供給溝２２に連通しチップ基板１５の裏面に開
口するインク供給穴２３が、サンドブラスト加工法によ
り穿設される。

【００１０】そして、これらの上にノズル板２４が積層
されて、インクシール隔壁２１ａ及び２１ｂの厚さに対
応する高さおよそ１０μｍのインク流路２５が、インク
受給溝２２と発熱素子１７間に形成される。この後ノズ
ル板２４の発熱素子１７に対向する位置に上述のインク
吐出ノズル１４が形成される。

【００１１】このように駆動回路付きで形成した印字ヘ
ッド３の共通電極給電端子１９−１と駆動回路端子１６
−１をフレキシブル通信ケーブル７に接続して、インク
ジェットプリンタ１が完成する。このインクジェットプ
リンタ１は、インクタンク４から、印字ヘッド３との連
結部、インク供給穴２３、インク供給溝２２、及びイン
ク流路２５を介して各発熱素子１７に夫々インクを供給
される。発熱素子１７は駆動回路１６により印字データ
に応じて選択的に駆動され、瞬時に発熱して、膜沸騰現
象により、対向するインク吐出ノズル１４からインク滴
を用紙１１に向けて吐出する。

【００１２】図７(a) は、上記チップ基板１５のインク
供給溝２２及びインク供給穴２３のみを残して他を全て
取り除いて示す平面図であり、同図(b) は、同図(a) の
Ｃ−Ｃ′断面図、同図(c) は、同図(a) のＤ−Ｄ′断面
図である。同図(a),(b),(c)に示すように、チップ基板
１５の表面から穿設したインク供給溝２２と、チップ基
板１５の裏面から穿設したインク供給穴２３とが貫通孔
２６を介して連通している。

【００１３】このようなインク供給溝２２及びインク供
給穴２３の形成においては、現状ではサンドブラスト加
工による方法が最も適している。サンドブラスト加工装
置は、圧縮したキャリアガスにより加速した数μｍから
数十μｍの微細砥粒をノズルから噴射させて、その砥粒
を加工面に高速かつ高密度で衝突させることにより所望
の形状の微細加工を行うものである。加工対象となるの
は上記のシリコンウエハのように硬脆性材料であり、そ
の加工すべき部分を除いて全面に適宜の弾性材料により
マスクをしてから上記の砥粒噴射を行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サンドブラ
スト加工では微細砥粒を噴射するノズルをシリコンウエ
ハ面に対して走査する必要がある。走査の方法はシリコ
ンウエハを固定してノズルを移動させるか或はノズルを
固定してシリコンウエハを移動させる。

【００１５】図８(a) は、上記サンドブラスト加工を施
されたチップ基板のインク供給溝側の面（表面）を示す
図であり、同図(b) は、同じくサンドブラスト加工を施
されたチップ基板のインク供給孔側の面（裏面）を示す
図、同図(c) は、そのサンドブラスト加工の砥粒噴射ノ
ズルの走査経路を示す図である。

【００１６】一般に、サンドブラスト加工において噴射
される砥粒のシリコンウエハ面における投射径は１０ｍ
ｍ程度であるが、これはチップ基板１５−ｉ（ｉ＝１、
２、・・・、ｎ）の横幅と略同程度であるから、同図
(c) の１本の破線矢印で示す一回の走査で、シリコンウ
エハ上に区画されるチップ基板１５−ｉの同図(a),(b)
の縦に並ぶ１列分の各チップ基板１５−ｉしか走査でき
ない。

【００１７】即ち、同図(a) に示すシリコンウエハ２７
において、表面の各チップ基板１５−ｉの右端に縦１列
に並ぶ第１列目のチップ基板１５−１、１５−２のイン
ク供給溝２２−１、２２−２を、同図(c) の加工走査経
路２８−１で示す上から下への最初の走査で加工したの
ち、順次図の左方へ、下から上へ第２回目の走査、上か
ら下へ第３回目の走査と、走査の向きを折り返しながら
同図(a) に示すチップ基板１５−ｉを縦１列毎に走査し
て、同図(a) の左端に縦１列に２個並ぶ第２０列目の最
後のチップ基板１５−ｎのインク供給溝２２−ｎを、同
図(c) に加工走査経路２８−２０で示す最後の走査で加
工するという工程を繰り返す。一般的には２００μｍの
深さを加工するのに２０回の走査を必要とするので、平
均すると１回の走査で約２０μｍの深さの加工ができる
ことになる。加工し終えると、続いて同図(b) に示すよ
うに、シリコンウエハ２７を裏返して、再び同図(c) に
加工走査経路２８−１から同２８−２０で示す２０回の
走査を行って、第１列目の最初のチップ基板１５−１裏
面のインク供給孔２３−１から第２０列目の最後のチッ
プ基板１５−ｎ裏面のインク供給穴２３−ｎまでの加工
を行うようにしていた。 上記のサンドブラスト加工に
おいて、インク供給溝２２（２２−１〜２２−ｎ）の場
合は、シリコンウエハの面積に対して、加工されるイン
ク供給溝２２の面積は比較的大きい割合を占めるから問
題はないが、他方のインク供給穴２３の加工時には、シ
リコンウエハの面積に対して、加工されるインク供給穴
２３の面積は僅かであるため、加工時間の大部分が非加
工部分の走査に費やされることになって加工時間に無駄
が多いという問題を有していた。

【００１８】また、インク供給穴２３をインク供給溝２
２に貫通させるために、図７(b),(c) に示したように、
インク供給穴２３をシリコンウエハの厚さの２／３以上
の深さに加工している。サンドブラスト加工は、加工す
る穴が深くなるに従い「（加工した穴の深さ）／（ウエ
ハ１枚当たりの加工時間）」で示される加工レートが急
激に低下することが知られているが、このため、１００
〜２００μｍ程度の深さの加工で十分なインク供給溝２
２の加工の場合に比較して、４００〜５００μｍ程度の
深さの加工が必要なインク供給穴２３の加工には多大の
時間を必要とする。したがって、上記の走査時間の無駄
の多さにこの低い加工レートが加わって、サンドブラス
ト加工の作業能率がなかなか向上しないという問題があ
った。

【００１９】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
能率良く穿設可能な形状のインク供給溝とインク供給穴
を備えたインクジェットプリンタヘッド及びそのような
シリコン基板のサンドブラスト加工方法を提供すること
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】先ず請求項１記載の発明
のシリコン基板のサンドブラスト加工方法は、シリコン
基板の第１の面に設けられた所定パターンの第１のマス
クと、上記シリコン基板の第２の面に設けられた上記第
１のマスクと異なるパターンの第２のマスクとを設け、
上記シリコン基板の上記第１の面及び上記第２の面にサ
ンドブラスト加工法により溝または穴を形成するシリコ
ン基板のサンドブラスト加工方法であって、サンドブラ
スト加工機を上記シリコン基板の上記第１の面に対向さ
せ、上記サンドブラスト加工機と上記シリコン基板とを
第１のピッチＰS で第１の方向に相対移動させる第１の
工程と、上記サンドブラスト加工機を上記シリコン基板
の上記第２の面に対向させ、上記サンドブラスト加工機
と上記シリコン基板とを第２のピッチＰM で上記第１の
方向と異なる第２の方向に相対移動させる第２の工程
と、上記サンドブラスト加工機を上記シリコン基板の上
記第１の面に対向させ、上記サンドブラスト加工機と上
記シリコン基板とを上記第２のピッチＰM で上記第２の
方向に相対移動させる第３の工程と、を用いて上記溝又
は上記穴を形成するように構成される。上記第２の工程
は、例えば請求項２記載のように、上記穴を上記シリコ
ン基板の厚さの略１／２の深さに加工するように構成さ
れる。

【００２１】次に請求項３記載の発明のシリコン基板の
サンドブラスト加工方法は、シリコン基板の第１の面に
設けられた所定パターンの第１のマスクと、上記シリコ
ン基板の第２の面に設けられた上記第１のマスクと異な
るパターンの第２のマスクとを設け、上記シリコン基板
の上記第１の面及び上記第２の面にサンドブラスト加工
法により溝または穴を形成するシリコン基板のサンドブ
ラスト加工方法であって、サンドブラスト加工機を上記
シリコン基板の上記第１の面に対向させ、上記サンドブ
ラスト加工機と上記シリコン基板とを第１のピッチＰS
で第１の方向に相対移動させる第１の工程と、上記サン
ドブラスト加工機を上記シリコン基板の上記第２の面に
対向させ、上記サンドブラスト加工機と上記シリコン基
板とを第２のピッチＰM で上記第１の方向と異なる第２
の方向に相対移動させる第２の工程と、を用いて上記溝
及び上記穴を形成した後、上記サンドブラスト加工機を
上記シリコン基板の上記第１の面に対向させ、上記サン
ドブラスト加工機と上記シリコン基板とを上記第２のピ
ッチＰM で上記第２の方向に相対移動させる第３の工程
を用いて、上記溝を上記第２の工程で形成された上記穴
に貫通するまで加工するように構成される。

【００２２】更に請求項４記載の発明のインクジェット
プリンタヘッドは、シリコン基板の裏面に形成されたイ
ンク供給穴より、該インク供給穴に貫通する上記シリコ
ン基板の表面に形成されたインク供給溝にインクの供給
を行い、該インク供給溝より、該インク供給溝に隣接し
て設けられたインク吐出手段に上記インクを供給し、上
記インク吐出手段によりインクを吐出させて印字を行う
インクジェットプリンタヘッドにおいて、上記インク供
給溝の面積は上記インク供給穴の面積より大きく、且つ
上記インク供給溝の深さは上記インク供給穴に貫通する
部分の近傍が他の部分より深く形成されている。そし
て、上記インク供給穴は、例えば請求項５記載のよう
に、上記シリコン基板の厚さの略１／２の深さに形成さ
れる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a) は、一実施の形態に
おけるインクジェットプリンタヘッドの一連の製造工程
においてシリコンウエハのチップ基板上に形成されてい
く最初の段階における状態を示す概略の平面図を模式的
に示しており、同図(b) はその一部を拡大して詳細に示
す図であり、同図(c) は同図(b) のＥ−Ｅ′断面図、同
図(d) は同図(b) のＦ−Ｆ′断面図である。

【００２４】図２(a) は、上記一連の製造工程の中間段
階における状態を模式的に示す概略の平面図である。そ
して、同図(b) はその一部を拡大して詳細に示す図であ
り、同図(c) は同図(b) のＧ−Ｇ′断面図、同図(d) は
同図(b) のＨ−Ｈ′断面図である。

【００２５】図３(a) は、上記一連の製造工程の最終段
階における状態を模式的に示す概略の平面図である。そ
して、同図(b) はその一部を拡大して詳細に示す図であ
り、同図(c) は同図(b) のＪ−Ｊ′断面図、同図(d) は
同図(b) のＫ−Ｋ′断面図である。

【００２６】この印字ヘッドの製造方法は、先ず、工程
１として、４インチ以上のシリコンウエハ上にスクライ
ブラインで区画された各チップ基板に、ＬＳＩ形成処理
により駆動回路とその端子を形成すると共に、保護膜と
して厚さ１〜２μｍの酸化膜を形成し、次に、工程２と
して、薄膜形成技術を用いて、例えばＴａ−Ｓｉ−Ｏか
らなる発熱抵抗体膜と、Ｗ−Ｔｉをバリア層としたＡｕ
などからなる電極膜を形成する。そして、電極膜と発熱
抵抗体膜をフォトリソグラフィー技術によって夫々パタ
ーニングし、ストライプ状の発熱抵抗体膜上の発熱部と
なる領域の両側に配線電極が積層される。この工程で発
熱部の位置が決められる。

【００２７】図１(a) 〜(d) は、上記の工程１及び工程
２が終了した直後の状態を示している。すなわち、チッ
プ基板３０上には共通電極３１、共通電極給電端子３
２、個別配線電極３３が並設された個別配線電極列３
３′、発熱部３４が並設された発熱部列３４′、駆動回
路３６及び駆動回路端子３７が形成されている。

【００２８】続いて、工程３として、個々の発熱部３４
に対応する区画部とインク流路を形成すべく感光性ポリ
イミドなどの有機材料からなる隔壁部材をコーティング
により高さ２０μｍ程度に形成し、これをフォトリソグ
ラフィー技術によりパターン化した後に、３００℃〜４
００℃の熱を３０分〜６０分加えるキュア（乾燥硬化、
焼成）を行い、高さ１０μｍの上記感光性ポリイミドに
よる隔壁をチップ基板上に形成・固着させる。更に、工
程４として、詳しくは後述するサンドブラスト加工法に
より、上記チップ基板の表面（発熱抵抗体膜や電極膜が
形成されている面）に細長いインク供給溝を形成し、更
にこのインク供給溝に連通し基板裏面に開口するインク
供給穴を形成する。

【００２９】図２(a) 〜(d) は、上述の工程３及び工程
４が終了した直後の状態を示している。すなわち、イン
ク供給溝３８及びインク供給穴３９が形成され、両者は
貫通孔４０を介して連通している。また、インク供給溝
３８の左側に位置する共通電極３１部分と右方の個別配
線電極３３が配設されている部分に、インクを外部から
封止するシール隔壁４１−１及び４１−２が形成されて
おり、シール隔壁４１−２から各発熱部３４と発熱部３
４の間に伸び出す区画隔壁４１−３が形成されている。

【００３０】上記の発熱部３４を中心として形成されて
いるシール隔壁４１−２及び区画隔壁４１−３の一方の
シール隔壁４１−２を櫛の胴とすれば、他方の区画隔壁
４１−３は櫛の歯に相当する形状をなし、この櫛の歯状
の区画隔壁４１−３を仕切り壁として、その歯と歯の間
の付け根に当る部分に発熱部３４が位置する微細な区画
部４２が、発熱部３４の数だけ形成されている。

【００３１】この後、工程５として、ポリイミドからな
る厚さ１０〜３０μｍのフィルムのオリフィス板を、そ
の片面に接着剤としての熱可塑性ポリイミドを極薄に例
えば厚さ２〜５μｍにコーテングし上記積層構造の最上
層つまり隔壁４１（４１−１、４１−２、４１−３）の
上に張り付けて２９０〜３００℃で加熱しながら加圧し
てそのオリフィス板を固着させる。続いてＮｉ、Ｃｕ又
はＡｌなどの厚さ０．５〜１μｍ程度のマスク用の金属
膜を形成する。

【００３２】更に、工程６として、オリフィス板の上の
金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチ
ングするマスクを形成し、続いて、オリフィス板をヘリ
コン波などによるドライエッチングにより上記の金属膜
マスクに従って３１μｍφ〜２９μｍφの孔空けをして
多数のオリフィスつまりインク吐出ノズルを一括形成す
る。

【００３３】図３(a) 〜(d) は、上述した工程５と工程
６が終了した直後の状態を示している。すなわち、オリ
フィス板４３が共通電極給電端子３２及び駆動回路端子
３７の部分を除く全領域を覆っており、シール隔壁４１
−２及び区画隔壁４１−３によって形成されている区画
部４２も上を覆われて隔壁４１（４１−１、４１−２、
４１−３）の厚さ（高さ）１０μｍに対応する高さの微
細なインク加圧室となってインク供給溝３８方向に開口
を向けている。そして、これらインク加圧室つまり図２
までの区画部４２の開口とインク供給溝３８とを連通さ
せる高さ１０μｍのインク流路４４が形成されている。
このインク加圧室に、インク給送孔３９、インク供給溝
３８及びインク流路４４を介して外部からインクが供給
されるように構成されている。

【００３４】上記櫛型の形状をなすシール隔壁４１−２
と区画隔壁４１−３の櫛の歯（区画隔壁４１−３）の長
さを変えることによりインク流路４４を流れるインクの
コンダクタンスが変わり、また隣接するインク加圧室か
ら吐出されるインク滴によって形成されるドットとの干
渉にも影響する。

【００３５】そして、図３(a),(b),(c) に示すように、
オリフィス板４３には、金属膜パターン４５をマスクと
したドライエッチングによって、発熱部３４に対向する
部分にインク吐出ノズル４６が形成されている。これに
より、多数のインク吐出ノズル４６を１列に備えたイン
クジェットプリンタヘッド４７が完成する。

【００３６】このようにオリフィス板４３を最上層に張
り付けて、その後で下地のパターンつまり発熱部３４に
合わせて、インク吐出ノズル４６を孔空け加工すること
は、予めインク吐出ノズルを孔空け加工したオリフィス
板を張り合わせることよりも遥かに生産性の高い実用性
のある方法である。尚、同図(a) には３６個のインク吐
出ノズル４６を示しているが、実際には６４個、１２８
個、２５６個等、設計上の方針によって多数形成される
ものである。

【００３７】ここまでが、シリコンウエハの状態で処理
される。そして、最後に、工程７として、ダイシングソ
ーなどを用いてシリコンウエハをスクライブラインに沿
ってカッテングして、チップ基板単位毎に個別に分割
し、実装基板にダイスボンデングし、端子接続して、実
用単位のインクジェットプリンタヘッドが完成する。

【００３８】ところで、上述した工程４におけるサンド
ブラスト加工において、チップ基板３０の表面に細長い
インク供給溝３８を形成し、更にこのインク供給溝３８
に連通し基板裏面に開口するインク供給穴３９をチップ
基板３０の裏面から形成する加工については、図８(a),
(b),(c) に示した従来通りの方法を行っていたのではサ
ンドブラスト加工の作業能率が向上しないことは前述し
た。

【００３９】本発明においては、上記工程４におけるサ
ンドブラスト加工に特別の工夫が凝らされている。以
下、これについて説明する。尚、本発明に用いられるサ
ンドブラスト加工装置は従来の技術で説明した装置と同
一の装置である。

【００４０】図４(a) は、図３(a) 〜(d) に示すインク
ジェットプリンタヘッド４７のインク供給溝とインク供
給穴のみを残して他を全て取り除いたチップ基板３０を
示す平面図であり、同図(b) は、同図(a) のＬ−Ｌ′断
面図、同図(c) は、同図(a)のＭ−Ｍ′断面図である。

【００４１】同図(a),(b),(c) に示すように、チップ基
板３０には、表面側から後述する第１の工程で穿設した
第１の溝３８ａと第３の工程で穿設した第２の溝３８ｂ
とからなるインク供給溝３８が形成されており、チップ
基板３０の裏面には、後述する第２の工程で穿設したイ
ンク供給穴３９が形成されている。インク供給溝３８の
第２の溝３８ｂとインク供給穴３９は貫通孔４０を介し
て連通している。

【００４２】本例では、上記のチップ基板３０のサイズ
を例えば５．２ｍｍ×１２ｍｍとすれば、インク供給溝
３８の第１の溝３８ａの平断面の大きさはおよそ２００
μｍ×１０ｍｍであり、その深さはチップ基板３０の厚
さにもよるがおよそ１００〜２００μｍ、換言すれば、
チップ基板３０の厚さは６００μｍであるのでチップウ
基板３０の厚さのおよそ１／４である。また、インク供
給穴３９の平断面の大きさはおよそ４００μｍ×１ｍｍ
であり、その深さはチップ基板３０の裏面からチップ基
板３０の厚さの略１／２までの深さに形成されている。

【００４３】ここで略１／２の深さとは、上述のように
チップ基板３０の厚さを６００μｍとすると、３００μ
ｍを中心として±３０μｍ程度の深さを意味する。即ち
チップ基板３０の厚さの１／２±１０％程度を略１／２
の深さと定義する。そして、インク供給溝３８の第２の
溝３８ｂの大きさは、第１の溝３８ａの細長い平断面の
形状に沿ってその長手方向に或る程度の広がりを持ち且
つインク供給穴３９へ貫通するまでの深さである。

【００４４】これらインク供給溝３８の第１の溝３８
ａ、第２の溝３８ｂ及びインク供給穴３９は、同一の中
心点を有して形成されており、また、上記のインク供給
溝３８のシリコンウエハ上における配置は、図８(a) に
示したシリコンウエハ２７上におけるチップ基板１５−
ｉのインク供給溝２２の配置と同様であり、また、イン
ク供給穴３９のシリコンウエハ裏面における配置は、同
じく図８(b) に示したシリコンウエハ２７裏面のインク
供給穴２３の配置と同様である。

【００４５】図５(a),(b),(c) は、本発明のサンドブラ
スト加工におけるシリコンウエハに対する砥粒噴射ノズ
ルの走査方向を示す図である。同図(a) は上記インク供
給溝３８の第１の溝３８ａを穿設加工する第１の工程に
おける砥粒噴射ノズルの走査経路を示す図である。同図
(a) には、シリコンウエハ４８の表面４８−１と、その
表面４８−１に多数区画されて形成されたチップ基板３
０とを示している。表面４８−１にはインク供給溝３８
として加工する箇所を除いて弾性材料よりなる第１のマ
スクが設けられている。そして、２０本の加工走査経路
４９（４９−１、４９−２、・・・、４９−２０）は、
砥粒噴射ノズルの第１の方向としての図の縦方向（イン
ク供給溝３８の長手方向）に順次走査する各走査の向き
示している。

【００４６】ここで、サンドブラスト加工において噴射
される砥粒のシリコンウエハ面における投射径は約１０
ｍｍφ程度であるが、この投射径の周辺部では砥粒がシ
リコンウエハ面に当たる力が弱くなるので実際の有効加
工径は約５ｍｍφ程度とされている。したがって、同図
(a) に示す５．２ｍｍ（幅）×１２ｍｍ（長さ）のチッ
プ基板３０を走査するには、１回の走査（１本の破線矢
印）で縦１列の各チップ基板３０しが走査出来ない（も
し有効加工径が１０．４ｍｍ以上あれば、１回の走査で
少なくとも縦２列のチップ基板を同時に加工することが
できる）。

【００４７】同図(a) に示す走査は、最初の右端の下向
きから、ピッチＰS の間隔で右から左に移動して上又は
下に折り返しながら、下向きと上向きが順次繰り返され
て、最後の左端の上向きで全面の走査を終了する。上記
のピッチＰS は、チップ基板３０の幅５．２ｍｍと同一
のピッチであり、換言すれば、チップ基板３０上のイン
ク供給溝３８のシリコンウエハ４８上における横方向
（インク供給溝３８の短手方向）の配置ピッチである
（図８(a) のインク供給溝２２−１、２２−２、・・・
も参照のこと）。

【００４８】この第１の工程の走査における加工では、
先ず、予めシリコンウエハ４８上のチップ基板３０の第
１の面としての表面３０−１に、図４(c),(b) に示す第
１の溝３８ａに対応する開口部を設けるべく、第１のマ
スクとしてのレジストマスクを、例えば適宜のドライフ
ィルム等からなる弾性材料を用いてフォトリソグラフィ
ー技術により予め形成しておく。しかる後、噴射砥粒の
投射径の中心点がインク供給溝３８の中心線を通過する
ようにサンドブラスト加工機を設定し、上記ピッチＰS
で折り返しながら砥粒噴射ノズルを所定の速度で移動さ
せる。あるいはシリコンウエハ４８を上記と同様の条件
で移動させても良い。上述したように、平均すると１回
の走査で約２０μｍの深さの加工ができるので、例えば
２００μｍの深さを加工するのには全面を２０回走査す
る必要がある。

【００４９】次に、図５(b) は、図４(a),(b),(c) に示
したインク供給穴３９を穿設加工する第２の工程におけ
る砥粒噴射ノズルの走査経路を示す図である。図５(b)
には、上記のシリコンウエハ４８の裏面４８−２を示
し、裏面４８−２にはインク供給穴３９として加工する
箇所を除いて弾性材料よりなる第１のマスクとは異なる
第２のマスクが設けられている。６本の加工走査経路５
１−１〜５１−６は砥粒噴射ノズルの第２の方向として
の図の横方向（インク供給溝３８の短手方向）に順次走
査する各走査の向きを示している。この走査は、最初の
下端の右向きから、ピッチＰM の間隔で下から上に移動
して左又は右に折り返しながら、右向きと左向きが順次
繰り返されて、最後の上端の左向きで終了する。上記の
ピッチＰMは、チップ基板３０の長さ１２ｍｍと同一の
ピッチであり、換言すれば、チップ基板３０裏面のイン
ク供給穴３９のシリコンウエハ４８裏面における縦方向
（インク供給溝３８の長手方向）の配置ピッチである
（図８(b) のインク供給穴２３−１、２２−２、・・・
も参照のこと）。

【００５０】このように、砥粒噴射の走査方向を第２の
方向に切り換えることにより、走査経路に対する加工部
分の占める割合が大きくなって加工時間の無駄がなくな
り、また、走査回数がインク供給溝３８ａのときの走査
回数の１／３以下となって最終走査終了までの時間が早
くなり、更に加工する深さがチップ基板３０の厚さの略
１／２と従来よりも２５％も浅くなるから加工レートが
向上する。

【００５１】この第２の工程の走査における加工では、
シリコンウエハ４８のチップ基板３０の第２の面として
の裏面３０−２に、図４(c),(b) に示すインク供給穴３
９に対応する開口部を設けるべく、第２のマスクとして
のレジストマスクを上記同様適宜のドライフィルム等か
らなる弾性材料を用いてフォトリソグラフィー技術によ
り予め形成しておく。そして噴射砥粒の投射径の中心点
がインク供給穴３９の中心点を通過するようにサンドブ
ラスト加工機を設定し、上記ピッチＰM で折り返しなが
ら砥粒噴射ノズルを所定の速度で移動させる。あるいは
シリコンウエハ４８を上記と同様の条件で移動させても
良い。

【００５２】更に、図５(c) は、図４(a),(b),(c) に示
したインク供給溝３８の第２の溝３８ｂを穿設加工する
第３の工程における砥粒噴射ノズルの走査経路を示す図
である。図５(c) には、再び上記のシリコンウエハ４８
の表面４８−１と、その表面４８−１に区画・形成され
ているチップ基板３０を示している。ただし、この第３
の工程では、６本の加工走査経路５２−１〜５２−６で
示すように、砥粒噴射ノズルの走査方向は、第２の工程
の場合と同様に第２の方向としての図の横方向（インク
供給溝３８の短手方向）である。

【００５３】そして、この場合も走査は最初の下端の右
向きからピッチＰM の間隔で下から上に移動して左又は
右に折り返しながら、右向きと左向きの走査を順次繰り
返し、最後の上端の左向きの走査で終了する。上記のピ
ッチＰM は、同図(b) の第２の工程で述べたように、チ
ップ基板３０裏面のインク供給穴３９のシリコンウエハ
４８裏面における縦方向（インク供給溝３８の長手方
向）の配置ピッチであり、この配置ピッチに対応するピ
ッチでシリコンウエハ４８の表面４８−１を走査するも
のである。

【００５４】この第３の工程の走査における加工では、
シリコンウエハ４８のチップ基板３０の第１の面として
の表面３０−１には、図４(c),(b) に示すインク供給溝
３８に対応するマスクが既に形成されている。したがっ
て、図５(c) に示すように、噴射砥粒の投射径の中心点
がインク供給溝３８の中心点（インク供給穴３９の中心
点でもある）を通過するようにサンドブラスト加工機を
設定して上記のピッチＰM で折り返し走査すれば、マス
クの幅に対応する幅２００μｍで、砥粒噴射の有効径５
ｍｍφに対応する長さの、図４(b),(c) に示した第２の
溝３８ｂが、第１の溝３８ａ内に形成される。

【００５５】即ち、インク供給穴３９の中心と同一中心
の穴が第１の溝３８ａの細長い形状に沿って第１の溝３
８ａ内にインク供給穴３９との貫通孔４０が形成される
まで穿設されてインク供給溝３８とインク供給穴３９と
が導通する。そして、幅は第１の溝３８ａと同じである
が貫通孔４０を中心にして溝の上方向（チップ基板３０
の表面方向）に末広がり状になって第１の溝３８ａの長
手方向に、より深く広がる形状をなした第２の溝３８ｂ
が第１の溝３８ａ内に形成される。

【００５６】このように、第３の工程は、インク供給溝
３８の二重加工でありながら、走査方向をインク供給穴
３９に対する上述した第２の工程の場合と同一にして行
うので、前述した走査経路に対する加工部分の占める割
合が大きくなって加工時間の無駄がなくなることと、走
査回数がインック供給溝３８ａのときの走査回数の１／
３以下となって最終走査終了までの時間が早くなること
の利点が得られると共に、上記貫通孔４０から第１の溝
３８ａの長手方向により深く広がる形状の第２の溝３８
ｂを形成することができるので、外部からインク供給穴
３９を介して供給されるインクをインク供給溝３８の長
手方向に広がるように供給しやすくなり、これにより、
インク流路４４を介して各発熱部３４に均一にインクを
供給することが可能となる。

【００５７】尚、上記実施の形態では、第１の工程、第
２の工程、そして第３の工程と順を追って説明している
が、上記３つの工程を実行する順序はこれに限ることな
く、上述した第１の工程、第２の工程、又は第３の工程
のいずれも、３つある工程の最初に行っても良く、中間
に行っても良く、或は最後に行っても良い。

【００５８】いずれにしても最後に行う工程において上
述したと同様に第２の溝３８ｂとインク供給穴３９間に
貫通孔４０が形成されてインク供給溝３８とインク供給
穴３９とが導通するように加工する。

【００５９】また、いずれの工程を３つある工程の最初
に行うか中間に行うか或は最後に行うか数有る組合わせ
の中で、シリコンウエハのひっくり返しと、走査方向の
切り換えを夫々１回で済ますようにすると、作業能率は
一層向上すると考えられる。その場合の組合わせとして
は、第１の工程（図５(a) ）、第３の工程（図５
(c)）、第２の工程（図５(b) ）の順序を採用すると良
い。また、第２の工程、第３の工程、第１の工程の順も
考えられる。

【００６０】勿論、上記以外のいずれの組み合わせを採
用した場合でも、本発明の上記サンドブラスト加工方法
を採用した場合には、従来のサンドブラスト加工方法に
よるインク供給溝とインク供給穴を加工する作業に比較
して、作業能率が格段に向上することにおいて変わりは
無い。

【００６１】尚、上記実施の形態では、一本のインク供
給溝に対し一個のインク供給穴を形成するようにしてい
るが、一回の走査で同時に加工が可能な範囲にあるなら
ば、一本のインク供給溝に対し二個のインク供給穴を形
成するようにしてもよい。

【００６２】また、上記実施の形態では、発熱素子を用
いたインクジェットプリンタヘッドについて説明した
が、これに限ることなく、ピエゾ素子を用いたインクジ
ェットプリンタヘッドにも適用可能であることは勿論で
ある。

【００６３】また、上述したインクジェットプリンタヘ
ッドは１列のインク吐出ノズルを備えたモノカラー用の
インクジェットプリンタヘッドの構成であるが、一般に
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色
に、文字や画像の黒部分に専用されるブラック（Ｂｋ）
を加えた合計４色のインクを用いるフルカラー用のイン
クジェットプリンタヘッドにも適用できる。上記のモノ
カラー用インクジェットプリンタヘッドを４個並べてフ
ルカラー用のインクジェットプリンタヘッドを１区画の
チップ基板上にモノリシックに構成することは、上述し
た今日の半導体製造技術によれば容易である。

【００６４】この場合は、１個のチップ基板にインク供
給溝を４色（又は６色以上の場合もある）の色数の分だ
け並列に配列し、これらに夫々インク供給穴を設けるよ
うにして、上記と同様の加工を行るとよい。

【００６５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インク供給溝を従来同様の深さに加工をした後、
砥粒噴射ノズルの走査方向を９０度切り換えてインク供
給穴を従来よりも浅く加工し、更に同じ走査方向でイン
ク供給溝のインク供給穴と貫通すべき部分を加工するこ
とにより、従来と比較して砥粒噴射ノズルの走査回数を
減らして加工時間を短縮することが可能になると共に、
インク供給穴がシリコンウエハ厚の１／２程度の深さの
加工でよいので加工レートが向上し、この面からも作業
能率が向上する。

【００６６】また、従来よりもインク供給穴が浅いため
インク供給溝へのインク供給が容易になると共にインク
供給溝は貫通孔が形成される部分で深くなり且つその深
さがインク供給溝の長さ方向に広がっているので、イン
クを各発熱部に均一に供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は一実施の形態におけるインクジェットプ
リンタヘッドの一連の製造工程の最初の段階における状
態を模式的に示す概略の平面図、(b) はその一部を拡大
して詳細に示す図、(c) は(b) のＥ−Ｅ′断面図、(d)
は(b) のＦ−Ｆ′断面図である。

【図２】(a) は一実施の形態におけるインクジェットプ
リンタヘッドの一連の製造工程の中間段階における状態
を模式的に示す概略の平面図、(b) はその一部を拡大し
て詳細に示す図、(c) は(b) のＧ−Ｇ′断面図、(d) は
(b) のＨ−Ｈ′断面図である。

【図３】(a) は一実施の形態におけるインクジェットプ
リンタヘッドの一連の製造工程の最終段階における状態
を模式的に示す概略の平面図、(b) はその一部を拡大し
て詳細に示す図、(c) は(b) のＪ−Ｊ′断面図、(d) は
(b) のＫ−Ｋ′断面図である。

【図４】(a) は本発明に係るインクジェットプリンタヘ
ッドのインク供給溝とインク供給穴のみを残して他を全
て取り除いたチップ基板を示す平面図、(b) は(a) のＬ
−Ｌ′断面図、(c) は(a) のＭ−Ｍ′断面図である。

【図５】(a),(b),(c) は本発明のサンドブラスト加工に
おけるシリコンウエハに対する砥粒噴射ノズルの走査方
向を示す図である。

【図６】(a) は従来の印字ヘッドを用いたインクジェッ
トプリンタの構成を模式的に示す斜視図、(b) は(a) に
示す印字ヘッドを用紙側から見た拡大図、(c) は(a) の
Ｂ−Ｂ′断面矢視拡大図である。

【図７】(a) はチップ基板のインク供給溝及びインク供
給穴のみを残して他を全て取り除いて示す平面図、(b)
は(a) のＣ−Ｃ′断面図、(c) は(a) のＤ−Ｄ′断面図
である。

【図８】(a) は従来のサンドブラスト加工を施された印
字ヘッドのチップ基板のインク供給溝側の面を示す図、
(b) は同じくインク供給孔側の面を示す図、(c) はサン
ドブラスト加工の砥粒噴射ノズルの走査経路を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ２ キャリッジ ３ 印字ヘッド ４ インクタンク ５ ガイドレール ６ 歯付き駆動ベルト ７ フレキシブル通信ケーブル ８ 装置本体のフレーム ９ プラテン １０ モータ １１ 用紙 １２ 紙送りローラ １３ ノズル列 １４ インク吐出ノズル １５、１５−１、１５−２、１５−ｎ、１５−ｉ チッ
プ基板 １６ 駆動回路 １６−１ 駆動回路端子 １７ 発熱素子 １８ 個別駆動電極 １９ 共通電極 １９−１ 共通電極給電端子 ２１ａ、２１ｂ インクシール隔壁 ２２、２２−１、２２−２、２２−ｎ インク供給溝 ２３、２３−１、２３−２、２３−ｎ インク供給穴 ２４ ノズル板 ２５ インク流路 ２６ 貫通孔 ２７ シリコンウエハ ２８−１〜２８−２０ 加工走査経路 ３０ チップ基板 ３０−１ 表面（第１の面） ３０−２ 裏面（第２の面） ３１ 共通電極 ３２ 共通電極給電端子 ３３ 個別配線電極 ３３′ 個別配線電極列 ３４ 発熱部 ３４′ 発熱部列 ３６ 駆動回路 ３７ 駆動回路端子 ３８ インク供給溝 ３９ インク供給穴 ４０ 貫通孔 ４１ 隔壁 ４１−１、４１−２ シール隔壁 ４１−３ 区画隔壁 ４２ 区画部 ４３ オリフィス板 ４４ インク流路 ４５ 金属膜パターン ４６ インク吐出ノズル ４７ インクジェットプリンタヘッド ４８ シリコンウエハ ４８−１ 表面 ４８−２ 裏面 ４９（４９−１、４９−２、・・・、４９−２０） 加
工走査経路 ５１−１〜５１−６、５２−１〜５２−６ 加工走査経
路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板の第１の面に設けられた所
   定パターンの第１のマスクと、前記シリコン基板の第２
   の面に設けられた前記第１のマスクと異なるパターンの
   第２のマスクとを設け、前記シリコン基板の前記第１の
   面及び前記第２の面にサンドブラスト加工法により溝ま
   たは穴を形成するシリコン基板のサンドブラスト加工方
   法であって、 サンドブラスト加工機を前記シリコン基板の前記第１の
   面に対向させ、前記サンドブラスト加工機と前記シリコ
   ン基板とを第１のピッチＰS で第１の方向に相対移動さ
   せる第１の工程と、 前記サンドブラスト加工機を前記シリコン基板の前記第
   ２の面に対向させ、前記サンドブラスト加工機と前記シ
   リコン基板とを第２のピッチＰM で前記第１の方向と異
   なる第２の方向に相対移動させる第２の工程と、 前記サンドブラスト加工機を前記シリコン基板の前記第
   １の面に対向させ、前記サンドブラスト加工機と前記シ
   リコン基板とを前記第２のピッチＰM で前記第２の方向
   に相対移動させる第３の工程と、 を用いて前記溝又は前記穴を形成することを特徴とする
   シリコン基板のサンドブラスト加工方法。
2. 【請求項２】 前記第２の工程は、前記穴を前記シリコ
   ン基板の厚さの略１／２の深さに加工することを特徴と
   する請求項１記載のシリコン基板のサンドブラスト加工
   方法。
3. 【請求項３】 シリコン基板の第１の面に設けられた所
   定パターンの第１のマスクと、前記シリコン基板の第２
   の面に設けられた前記第１のマスクと異なるパターンの
   第２のマスクとを設け、前記シリコン基板の前記第１の
   面及び前記第２の面にサンドブラスト加工法により溝ま
   たは穴を形成するシリコン基板のサンドブラスト加工方
   法であって、 サンドブラスト加工機を前記シリコン基板の前記第１の
   面に対向させ、前記サンドブラスト加工機と前記シリコ
   ン基板とを第１のピッチＰS で第１の方向に相対移動さ
   せる第１の工程と、 前記サンドブラスト加工機を前記シリコン基板の前記第
   ２の面に対向させ、前記サンドブラスト加工機と前記シ
   リコン基板とを第２のピッチＰM で前記第１の方向と異
   なる第２の方向に相対移動させる第２の工程と、 を用いて前記溝及び前記穴を形成した後、 前記サンドブラスト加工機を前記シリコン基板の前記第
   １の面に対向させ、前記サンドブラスト加工機と前記シ
   リコン基板とを前記第２のピッチＰM で前記第２の方向
   に相対移動させる第３の工程を用いて、前記溝を前記第
   ２の工程で形成された前記穴に貫通するまで加工するこ
   とを特徴とするシリコン基板のサンドブラスト加工方
   法。
4. 【請求項４】 シリコン基板の裏面に形成されたインク
   供給穴より、該インク供給穴に貫通する前記シリコン基
   板の表面に形成されたインク供給溝にインクの供給を行
   い、該インク供給溝より、該インク供給溝に隣接して設
   けられたインク吐出手段に前記インクを供給し、前記イ
   ンク吐出手段によりインクを吐出させて印字を行うイン
   クジェットプリンタヘッドにおいて、 前記インク供給溝の面積は前記インク供給穴の面積より
   大きく、且つ前記インク供給溝の深さは前記インク供給
   穴に貫通する部分の近傍が他の部分より深く形成されて
   いることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
5. 【請求項５】 前記インク供給穴は、前記シリコン基板
   の厚さの略１／２の深さに形成されていることを特徴と
   する請求項４記載のインクジェットプリンタヘッド。