JP2004050716A

JP2004050716A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法、マイクロデバイス、インクジェットヘッド、インクカートリッジ並びにインクジェット記録装置

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Publication number: JP2004050716A
Application number: JP2002213478A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mimura; 三村　忠士
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: JP4159317B2

Abstract

【課題】位置合わせ精度を確保しつつ低コスト化を図れない。
【解決手段】ウエハ２０にスリット２４を形成し、横方向の分離線２２に対応するダイシングライン２５でチョッパダイシングによって分離し、縦方向の分離線２３に対応するダイシングライン２６でダイシングによって分離する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド及びその製造方法、マイクロデバイス、インクジェットヘッド、インクカートリッジ並びにインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（加圧液室、圧力室、吐出室、インク流路等とも称される。）と、液室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で液室内インクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。
【０００３】
なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。マイクロデバイスとしては、液滴吐出ヘッド以外にもマイクロポンプ、マイクロ光アレイ、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどもあるが、これについてもインクジェットヘッドで説明する。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて液室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、液室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるサーマル型のもの、液室の壁面を形成する振動板（又はこれと一体の電極）とこれに対向する電極を用いて静電力で振動板を変形させることでインク滴を吐出させる静電型のものなどがある。
【０００５】
ところで、従来のインクジェットヘッドにおいては、液室や各液室に連通する共通液室などを感光性樹脂、樹脂モールド、金属、ガラスなどの材料で形成していた。しかしながら、樹脂の液室は剛性が小さいので、近傍の液室間でクロストークが発生し易く、良好な画像品質が得られないという問題を生じていた。また、金属やガラスなどは、剛性が大きくクロストークの問題は小さいが、他方、加工が難しく、特に近年のインクジェットヘッドは高画質化のために高密度化の要求が高まってきており、このような要求に応えるのは困難になってきている。
【０００６】
そこで、例えば特許第３１４１６５２号公報、特開平７−２７６６２６号公報、特開平９−２２６１１２号公報などには、液室や共通液室をシリコン基板（シリコンウエハ）の異方性エッチングで形成することが提案されている。シリコンは、剛性が高く、しかも異方性エッチングを用いることによって微細な加工が可能であり、特に、（１１０）面方位のシリコンウェハを用いることによって、垂直な壁面を形成することができるので、液室を高密度に配置することができる。
【０００７】
このようにシリコンを液室形成部材に用いた場合、シリコン基板（シリコンウエハ）上に、複数のヘッドチップに対応する液室や共通液室を形成し、これを各チップ毎に分離する必要がある。
【０００８】
この場合、シリコンウェハをチップに分割する手法としては、一般的にはダイシングが用いられる。ダイシングは周囲にダイヤモンド粉が付いたブレードを高速回転しチップが切り出される線に沿って動かしウェハを切断する方法である。
【０００９】
また、ダイシングによる切子の付着の問題を解消するため、例えば特開平１０−１５７１４９号公報に記載されているように、シリコンウエハに所定の分離パターンマスクを形成して、異方性エッチングを行ってＶ字溝で各チップに分離する方法、或いは特開平５−３６８２５号公報に記載されているように、シリコンウエハに第１、第２のＶ字溝を形成し、これらの第１、第２のＶ字溝に応力を集中させてウエハをへき開して各チップに分離する方法などが提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイシングによるチップ分離を行う場合、その切断ラインが直線的であるために、図２３に示すように、シリコンウエハ２００上に個々のチップ２０１を格子状に配置しなければならず、チップのサイズや形状によってはレイアウトに制約を受けウェハの未使用部分が多くなり、一枚のウェハから切り出されるチップ数が少なくなり、コスト上昇を招くことになる。また、各チップは、同一サイズのものしか配列できず、サイズの異なるチップを同時に作製することはできなかった。
【００１１】
一方、異方性エッチングによりチップを分離する方法では、ウェハ上のチップのレイアウトの自由度は大きくなり、形状の異なるチップを同一ウェハに配列したり、チップを千鳥状に配列して切り出すチップの数を増やすことが可能になるという利点がある。
【００１２】
しかしながら、チップを分離した後、他の部品と接着などで組み合わせるとき、チップのエッジを突き当てでアライメントする場合がある。この場合、チップのエッジは精度よく出ていることが要求されるが、異方性エッチングで分離すると、エッジ精度が得られなくなる。
【００１３】
すなわち、異方性エッチングで分離した場合には、結晶方向の関係で、ナイフエッジのようにテーパが入り、突き当て精度が得られない。また、エッジがテーパになるので、ウェハの厚さにバラツキがあると、エッジもばらつき、エッジの精度が出なくなる。さらに、テーパになっているので作製中に欠けなどが生じ、エッジの精度が出なくなったりする。
【００１４】
あるいはまた、異方性エッチングで直線のエッジが得られるのは結晶方向に依存し、限定される。直線のエッジが得られるのは、例えば（１００）面方位のシリコンウェハでは互いに直交する＜１１０＞方向の２つの方向があるが、（１１０）面方位のシリコンウェハでは２つの＜１１２＞方向あるいは＜１１０＞方向でそれらは互いに直交していないので、（１１０）面方位のシリコンウェハでは長方形のチップを切り出すことができない。
【００１５】
（１１０）面方位のシリコンウェハで正方形や長方形のチップに分離したい場合には、パターンを直線状に並べて分離線を形成する方法があげられるが、その場合チップのエッジは鋸状になったりあるいは突起が形成されたりして、そのようなエッジは突き当て位置あわせには不向きであり、欠けなども生じやすくパーティクルの発生も招く。パーティクルが後の振動板やノズル板との接合界面などに挟まると接合不良を起こすことになる。
【００１６】
また、異方性エッチングで分離する場合、エッチングにより完全にチップに分離してしまうと、エッチング液中で分離されたチップがばらばらになってしまうという問題もある。この場合、チップの回収が大変なので、完全に分離されないように、分離線を貫通しないＶ溝にすることが行われている。
【００１７】
しかし、分離線を異方性エッチングによって形成したウェハは非常に強度が小さく、その後の工程や搬送中に破損する恐れがある。また、チップに分離するときはローラなどで押し付けるなどして応力を加え、へき開によって分離する。電子デバイスのように数ｍｍ角以下程度のチップでは、異方性エッチングによって形成された分離線に沿って分離切断できるが、マイクロデバイスのようにチップに貫通穴が形成されていたり、多数の素子を並べた大きなチップであったり、細長いチップであったりすると、応力によってチップ自体が破損することがある。
【００１８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ウェハ内のチップ配列の自由度をあげることによってチップ取り数を増やし、かつ突き当てなどの簡易な位置合わせが可能なチップを歩留まり良く低コストで製造した、液滴吐出ヘッド及びその製造方法、マイクロデバイス、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを一体化したインクカートリッジ、並びにインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコンウエハから分離形成したチップはシリコンウエハの分離線上に一部にウエハを貫通するスリットを設けた状態で分離されたものである構成としたものである。
【００２０】
ここで、チップはスリットが設けられている方向がチョッパダイシングで分離され、他の方向がダイシングで分離されていることが好ましい。
【００２１】
また、チップの端面に０．５μｍ以下の段差があることが好ましい。さらに、スリットの長さＬは、ダイシングブレードの半径をｒ、ウエハの厚さをｔ、としたとき、次の（１）式を満たすことが好ましい。
【数３】

【００２２】
さらに、チップは（１１０）面方位のシリコンウェハから形成され、スリットは（１１０）面方位のシリコンウェハの＜１１２＞方向の線でエッチングにより形成されたものであることが好ましい。
【００２３】
また、チップが液室を形成する液室形成部材、ノズルを形成するノズル部材、電極を設ける電極形成部材の少なくともいずれかであることが好ましい。
【００２４】
本発明に掛かる液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコンウエハのチップ分離線上の一部にウエハを貫通するスリットを設けた後複数のチップを分離形成する構成としたものである。
【００２５】
ここで、スリットを設けた方向をチョッパダイシングで、他の方向をダイシングで分離して、チップを形成することが好ましい。この場合、分離後のチップの端部にスリットで生じる段差が０．５μｍ以下になることが好ましい。
【００２６】
また、シリコンウエハに形成するスリットの長さＬは、ダイシングブレードの半径をｒ、ウエハの厚さをｔ、としたとき、次の（１）式を満たすことが好ましい。
【数４】

【００２７】
さらに、（１１０）面方位のシリコンウェハの＜１１２＞方向の線でエッチングによりスリットを形成することが好ましい。
【００２８】
また、一方の分離線と平行方向のチップの列の少なくとも一列のチップが分離線と平行方向に他のチップの列に対してずらして配置されることが好ましい。さらに、スリットの形成とチップ構造体の形成を同時に行うことが好ましい。
【００２９】
本発明に係るマイクロデバイスは、シリコンウエハから分離形成したチップを含み、このチップはシリコンウエハの分離線上に一部にウエハを貫通するスリットを設けた状態で分離されたものである構成としたものである。
【００３０】
本発明に係るインクジェットヘッドは、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたものである構成とした。
【００３１】
本発明に係るインクカートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインク滴を吐出するインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。
【００３２】
本発明に係るインクジェット記録装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドをインク滴を吐出するインクジェットヘッドとして搭載したものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず、本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室短辺方向に沿う断面説明図である。
【００３４】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した構造体となる液室形成部材である流路形成基板（液室基板）１と、この流路形成基板１の下面に接合した振動板２と、流路形成基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル５が連通する流路（インク液室）である加圧液室６、加圧液室６に流体抵抗部となるインク供給路を介してインクを供給する共通液室８などを形成している。
【００３５】
そして、振動板２の面外側（液室６と反対面側）に各加圧液室６に対応して駆動手段としての圧電素子１２を接合し、この圧電素子１２はベース基板１３に接合して固定し、この圧電素子１２の列の周囲にはスペーサ部材１４をベース基板１３に接合している。なお、圧電素子１２、１２間には圧電素子からなる支柱部材１５をそれぞれ配置している。
【００３６】
この圧電素子１２は、圧電材料層と内部電極とを交互に積層したものである。この場合、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。
【００３７】
ここで、流路形成基板１は、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、各加圧液室６となる貫通穴、共通液室８となる貫通穴をそれぞれ形成している。この流路形成基板１は、後述する本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製造したものである。
【００３８】
振動板２はニッケルの金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法で製造している。また、ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル５を形成し、流路形成基板１に接着剤接合している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
【００３９】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、圧電素子１２に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が積層方向に変位して振動板２をノズル５方向に変形させ、加圧液室６の容積／体積変化によって加圧液室６内のインクが加圧され、ノズル５からインク滴が吐出（噴射）される。
【００４０】
そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子１２への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻って加圧液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、インク供給口から共通液室８、流体抵抗部であるインク供給路を経て加圧液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル５のインクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のために圧電素子１２にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。
【００４１】
このインクジェットヘッドにおける液室６、共通液室８を構成するシリコン基板からなる流路形成基板１は本発明に係る液滴吐出ヘッド及びその製造方法を適用して製作している。
【００４２】
そこで、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３はヘッドの流路形成基板となるチップ２１のシリコンウェハ２０での平面配置説明図、図４は同シリコンウエハ２０からの短冊状チップの切り出しの説明に供する平面説明図である。
【００４３】
ここでは、（１００）面方位のシリコンウェハ２０を用いた場合を例として説明する。図３において、シリコンウエハ２０には横方向の分離線２２と縦方向の分離線２３の位置で分離することで複数の短冊状チップ２１が得られるように配置される。この場合、一方の分離線（ここでは、縦方向の分離線２３）と平行方向のチップ２１の列の少なくとも一列（ここでは図で左右２列）のチップが他方の分離線（ここでは、横方向の分離線２２）と平行方向に他のチップの列に対してずらして配置されているレイアウトとしている。
【００４４】
そこで、ここでは、シリコンウエハ２０の横方向の分離線２２の一部にレーザー等でシリコンウエハ２０を貫通するスリット２４を形成する。なお、図３では分離線２２とスリット２４を重ねて図示ししているが、これはスリット２４の位置を明確にするためである。そして、図４に示すように、シリコンウエハ２０を、横方向の分離線２２に対応するダイシングライン２５（太線で示すライン）でチョッパダイシングによって分離し、縦方向の分離線２３に対応するダイシングライン２６（点線で示すライン）でダイシングによって分離する。
【００４５】
チョッパダイシングは、ウエハ上の任意の場所でダイシングブレードを上昇及び降下させることができるので、図４に矢印２７で示すようにスリット２４の位置でダイシングブレードを上昇させ、下降させることで、ダイシングライン２５に沿ってダイシングすることができる。
【００４６】
本実施形態によれば、図３に示した一方の分離線と平行方向のチップの列の少なくとも一列のチップが前記分離線と平行方向に他のチップの列に対してずらして配置されるような切り出しレイアウトにおいても、図４に示すとおり、縦方向はダイシングで分離しているので、チップのエッジの精度が良く、他の部品と位置合わせする際の突き当てでの精度が良くなり、チップの取り数を増加することができる。また、断面はテーパなどにならず垂直になっているので、突き当ての時に欠けたりすることも少ない。さらに、横方向はレーザーによるスリットとチョッパーダイシングで分離しているので、チップの配列の自由度が大きくなり、図２３に示した従来の配列よりも多くのチップを作製することができる。
【００４７】
次に、分離線上に形成するスリット２４の形状について図５ないし図１０を参照して説明する。
図５は、前述した図３の分離線のある方向に沿ってチップをずらした配置をした分離パターン（切り出しパターン）のレイアウトの一部をスリットを形成する前の状態で示している。
【００４８】
ここで、ダイシングには一般的にダイヤモンド砥粒を混在させた円形のブレードが用いられるので、この円形ブレードを利用して図３のレイアウトで配置されるチップを分離する場合、図５に示すようにスリット２４が形成されていないと、同図のａ部を拡大した断面説明図である図６に示すように、ダイシング（ブレード３１）で完全に分離されない同図に斜線を施して示す部分３０が発生することになる。
【００４９】
この部分３０をダイシングにより完全に分離しようとすると、チップ２１Ａの領域にまでブレード３１が入り込み、チップ２１Ａを場合によっては不良チップとしてしまうことになる。また、部分３０（斜線部）を後にへき開等によりチップ２１Ｂ、２１Ｃに分離しようとすると、チップの端面が直線とならず、チップのエッジを突き当てでアライメントしようとした場合に精度が出なくなる。
【００５０】
したがって、図７に示すように、横方向の分離線２２と縦方向の分離線２３とがＴ字型にぶつかる部分にスリット２４を形成することで、チップ２１Ａを不良にすることなく、しかも、完全にチップ２１Ｂ，２１Ｃを分離することが可能となる。
【００５１】
ここで、図７のチップ２１Ｂをダイシングして分離した場合、図８に示すようにチップ２１Ｂの端部３２には段差ＷＬが生じる。この段差ＷＬは、図９に示すように、スリット２４の幅Ｗとダイシングブレード３１の幅Ｗｋが必ずしも一致せず、例えばスリット２４を形成する際の製造上の寸法バラツキや、ブレード３１の持つ寸法公差等によって変動することから生じるものである。
【００５２】
このスリット２４の幅Ｗとダイシングブレード３１の幅Ｗｋの差が大きすぎる場合、段差ＷＬが大きく異なり、アライメント精度が確保できず組み立て時に不良を引き起こすことがある。そこで、本発明者の検討によれば、スリット２４の幅Ｗとダイシングブレード３１の幅Ｗｋの差の絶対値が０．５ｍｍ以下、つまりは段差ＷＬが０．５ｍｍ以下であれば、アライメント精度を確保でき、組み立て時の不良を低減できることを確認した。
【００５３】
このように、チップ端面の段差ＷＬを制限することにより、分離後のチップサイズが均一に仕上がり、簡易な位置合わせが可能なチップが得られて実装時のコストを低減することができる。
【００５４】
次に、スリット２４の長さＬについて、このスリット２４の長さＬが短すぎると完全に分離できない領域が生じてしまい、上述したように、ダイシングで分離しようとするとチップ２１Ａを不良にしたり、へき開によって分離しようとするとチップ２１Ｂ、２１Ｃの端面が直線とならず、アライメント精度が出ないことが生じる。
【００５５】
そこで、図１０にも示すように、スリット２４の長さＬは、ブレード半径をｒ、チップの厚さをｔとしたとき、次の（１）式を充足することが好ましい。
【００５６】
【数５】

【００５７】
このように、スリットの長さＬを制限することにより、分離後のチップにブリッジ部分がなくなり、突き合わせによるアライメントが可能となって低コスト化を図れる。
【００５８】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１は上記ヘッドの流路形成基板１となるチップ２１のシリコンウェハ４０での平面配置説明図、図１２は図１１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【００５９】
ここでは、（１１０）面方位のシリコンウェハ４０を用いて、この（１１０）面方位のシリコンウェハ４０の＜１１２＞方向にエッチングでスリット２４を形成している。（１１０）面方位のシリコンウェハ４０においては、＜１１２＞方向のパターンでウェハ面に垂直の（１１１）面が形成され、エッチング時間を長くすると、スリットはウェハの裏面まで貫通する。したがって、＜１１２＞方向にスリット２４を形成することによって、エッチングによるスリット２４の幅寸法を精度よく形成でき、スリットの幅Ｗとブレードの幅Ｗｋとの関係を精度よく管理でき、さらには段差ＷＬを精度よく管理できる。
【００６０】
また、（１１０）面方位のウェハでは、エッチング形状は７０．５°あるいは５４．７°の角度をもつ平行四辺形や、六角形となるので、＜１１２＞方向に直交する方向のスリットは直線では形成できない。＜１１２＞方向に直交する方向にスリットを形成する場合には、小さなパターンを並べて形成することはできるが、その場合はチップのエッジは鋸状となってしまう。
【００６１】
そこで、ここでは、エッチングによって直線が得られる＜１１２＞方向にスリットを形成し、＜１１２＞方向に垂直な方向はダイシングによって分離したので、チップのエッジが精度良く形成される。
【００６２】
ここで、（１１０）面方位のシリコンウエハに＜１１２＞方向のスリット２４を形成する方法について図１３ないし図１６を参照して説明する。なお、図１３はシリコンウエハに片面からエッチング形成したスリットの平面説明図、図１４は図１３のＢ−Ｂ線に沿うシリコンウェハのウェハ厚さ方向の断面説明図、図１５はシリコンウエハに両面からエッチング形成した場合の図１４と同様な断面説明図、図１６は図１５の状態から更にエッチングを行った場合の断面説明図である。
【００６３】
先ず、図１３及び図１４に示すように、（１１０）面方位のシリコンウエハ４０の一面にスリット用開口を有する耐エッチング層４２ａを、他面全面に耐エッチング層４２ｂを形成して、ウエハの片面からのエッチングでスリット２４を形成した場合、左右にテーパー部４１、４１が形成される。
【００６４】
そこで、図１５に示すように、ウエハ４０の両面にスリット用開口を有する耐エッチング層４２ａ、４２ａをパターニングして、両面からエッチングを行ってスリット２４を形成することで、ウエハ４０を貫通するまでの掘り込みの深さは、片面からのエッチングの半分でよくなり、そのため、テーパー部４１の長さは半分になる。
【００６５】
さらに、両面からのテーパー部４０がぶつかってからもエッチングを継続すると、テーパー部４０のエッチングが進み、図１６に示すように最終的にはテーパー部４０を完全になくすこともできる。結果、後工程でテーパ残が破損してパーティクルなどが発生することもなくなる。
【００６６】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第３実施形態について図１７を参照して説明する。なお、同図はウエハの液室の配列方向に沿う断面説明図であり、便宜上ウェハの１チップ分を示している。
この実施形態においては、液室６や共通液室８なども異方性エッチングで形成するので、スリット２４を形成すると同時に液室６や共通液室８も形成することでプロセスの短縮を図っている。
【００６７】
すなわち、同図（ａ）に示すように、（１１０）面方位のシリコンウエハの両面に耐エッチング層５１ａ、５１ｂとしてのシリコン窒化膜を成膜する。そして、同図（ｂ）に示すように、上面の耐エッチング層５１ａは、フォトリソとドライエッチングにより、液室パターン５２、共通液室パターン、スリットパターン５３の形状にパターニングする。
【００６８】
また、同図（ｃ）に示すように、下面の耐エッチング層５１ｂも同様に液室パターン５４、共通液室パターン、スリットパターン５５の形状にパターニングする。このとき上面のパターンと位置を合わせるためＩＲアライメントを行う。
【００６９】
その後、水酸化カリウム水溶液３５ｗｔ％、温度８０℃にて異方性エッチングを行う。このとき、同図（ｄ）に示すように、（１１０）面方位のシリコンウェハを用いているので垂直に掘り込みが形成される。さらにエッチングを続けると、ウエハを貫通し、同図（ｅ）に示すように、液室６、共通液室、スリット２４が形成される。
【００７０】
このように液室、共通液室と共にスリットのパターンを形成し、同時にエッチングを行うことにより、液室及び共通液室等のヘッド構造体の形成と同時にスリットも同時に形成され、スリットの形成のための特別な工程なしに作製することができ、コストを低減できる。
【００７１】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は同ヘッドの分解斜視説明図、図１９は同ヘッドの流路形成基板の斜視説明図である。
【００７２】
このインクジェットヘッドは、流路形成部材（液室形成部材）である第１基板８１と、この第１基板８１の下側に設けた発熱体基板である第２基板８２とを備え、これらによりインク滴を吐出する複数のノズル８４、ノズル８４が連通する液流路である加圧液室流路８６、加圧液室流路８６にインクを供給する共通液室流路８８などを形成し、インクは第１基板８１に形成したインク供給口９０から供給されて、共通液室流路８８、加圧液室流路８６を経て、ノズル８４より液滴として噴射される。
【００７３】
流路形成部材である第１基板８１は、シリコンウエハにノズル８４、加圧液室流路８６、共通液室流路８８を各チップ単位で形成し、各チップを前述したようにダイシングで分離したものである。第２基板８２には発熱抵抗体（電気熱変換素子）９１と、この発熱抵抗体９１に電圧を印加するための共通電極９２及び個別電極９３が形成されている。
【００７４】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、個別電極９３に選択的に駆動電圧を印加することによって発熱抵抗体９１が発熱して加圧液室流路８６のインク中にバブルが発生して圧力変化が生起し、このインク中の圧力変化によってノズル８４からインク滴が吐出される。
【００７５】
次に、本発明に係るインクカートリッジについて図２０を参照して説明する。このインクカートリッジ１００は、ノズル１０１等を有する上記実施形態のいずれかのインクジェットヘッド１０２と、このインクジェットヘッド１０２に対してインクを供給するインクタンク１０３とを一体化したものである。
【００７６】
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良につながるので、上述したように切子残などによるインク滴吐出不良が低減することで、インクカートリッジの歩留まりが向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図れる。
【００７７】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について図２１及び図２２を参照して説明する。なお、図２１は同記録装置の斜視説明図、図２２は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００７８】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１１６に排紙する。
【００７９】
印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向（図２６で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。
【００８０】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００８１】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００８２】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【００８３】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００８４】
そして、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６とを配設している。
【００８５】
記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはインク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されているので、安定して高い画像品質の画像を記録することができる。
【００８６】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００８７】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００８８】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施した低コストのインクジェットヘッドを搭載しているので、低コスト化を図れる。
【００８９】
なお、上記実施形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。また、マイクロデバイスとしては、液滴吐出ヘッドで説明したが、マイクロポンプ、マイクロ光アレイ、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用できる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、シリコンウエハから分離形成したチップはシリコンウエハの分離線上に一部にウエハを貫通するスリットを設けた状態で分離されたものであるので、シリコンウエハからの取り数が増加し、歩留まりが向上して低コスト化を図れる。
【００９１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、シリコンウエハのチップ分離線上の一部にウエハを貫通するスリットを設けた後複数のチップを分離形成する構成としたので、ウェハ内のチップ配列の自由度をあげることによってチップ取り数が増加し、かつ突き当てなどの簡易な位置合わせが可能なヘッドチップを歩留まり良く低コストで製造することができる。
【００９２】
本発明に係るマイクロデバイスによれば、シリコンウエハから分離形成したチップを含み、このチップはシリコンウエハの分離線上に一部にウエハを貫通するスリットを設けた状態で分離されたものである構成としたので、シリコンウエハからの取り数が増加し、歩留まりが向上して低コスト化を図れる。
【００９３】
本発明に係るインクジェットヘッドによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたものである構成としたので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。
【００９４】
本発明に係るインクカートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインク滴を吐出するインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図れる。
【００９５】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドをインク滴を吐出するインクジェットヘッドとして搭載したので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図
【図２】同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図３】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態の説明に供するウエハ上でのチップ配置を示す平面説明図
【図４】同ウエハからのチップの分離の説明に供する平面説明図
【図５】本発明の作用説明に供するウエハ上でのチップ配置をスリットを形成する前の状態で示す要部平面説明図
【図６】図５の状態でチップ分離を行ったときの問題点の説明に供する断面説明図
【図７】本発明の作用説明に供するウエハ上でのチップ配置をスリットを形成した後の状態で示す要部平面説明図
【図８】スリットを形成した部分のチップをウエハから分離した状態の平面説明図
【図９】スリットの幅の説明に供する平面説明図
【図１０】スリットの長さの説明に供する断面説明図
【図１１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態の説明に供するウエハ上でのチップ配置を示す平面説明図
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図
【図１３】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第３実施形態の説明に供するウエハ上のスリット部分の平面説明図
【図１４】ウエハの片面からエッチングでスリット形成する場合の説明に供する図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図
【図１５】ウエハの両面からエッチングでスリット形成する場合の説明に供する図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図
【図１６】スリットの形成方法の説明に供する断面説明図
【図１７】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第３実施形態の説明に供する断面説明図
【図１８】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図
【図１９】同ヘッドの流路形成基板の斜視説明図
【図２０】本発明に係るインクカートリッジの斜視説明図
【図２１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部を説明する斜視説明図
【図２２】同記録装置の側面説明図
【図２３】従来のウエハ上でのチップ配置を説明する説明図
【符号の説明】
１…流路形成基板、２…振動板、３…ノズル板、５…ノズル、６…液室、８…共通液室、１２…圧電素子、１３…ベース、２０…ウエハ、２１…チップ、２２、２３…分離線、２４…スリット、３１…ダイシングブレード。

Claims

シリコンウエハから分離形成したチップを含む液滴吐出ヘッドにおいて、前記チップは前記シリコンウエハの分離線上に一部にウエハを貫通するスリットを設けた状態で分離されたものであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記チップは前記スリットが設けられている方向がチョッパダイシングで分離され、他の方向がダイシングで分離されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記チップの端面に０．５μｍ以下の段差があることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記スリットの長さＬは、ダイシングブレードの半径をｒ、ウエハの厚さをｔ、としたとき、次の（１）式を満たすことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記チップは（１１０）面方位のシリコンウェハから形成され、前記スリットは前記（１１０）面方位のシリコンウェハの＜１１２＞方向の線でエッチングにより形成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記チップが液室を形成する液室形成部材、ノズルを形成するノズル部材、電極を設ける電極形成部材の少なくともいずれかであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
シリコンウエハに形成したチップを含む液滴吐出ヘッドを製造する方法において、前記シリコンウエハのチップ分離線上の一部にウエハを貫通するスリットを設けた後複数の前記チップを分離形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記スリットを設けた方向をチョッパダイシングで、他の方向をダイシングで分離して、前記チップを形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、分離後の前記チップの端部に前記スリットで生じる段差が０．５μｍ以下になることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項７ないし９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、シリコンウエハに形成する前記スリットの長さＬは、ダイシングブレードの半径をｒ、ウエハの厚さをｔ、としたとき、次の（１）式を満たすことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項７ないし１０のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、（１１０）面方位のシリコンウェハの＜１１２＞方向の線でエッチングにより前記スリットを形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項７乃至１１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、一方の分離線と平行方向のチップの列の少なくとも一列のチップが前記分離線と平行方向に他のチップの列に対してずらして配置されることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項７乃至１２のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記スリットの形成とチップ構造体の形成を同時に行うことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
シリコンウエハから分離形成したチップを含むマイクロデバイスにおいて、前記チップは前記シリコンウエハの分離線上に一部にウエハを貫通するスリットを設けた状態で分離されたものであることを特徴とするマイクロデバイス。
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室内のインクを加圧する圧力を発生するための駆動手段とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記請求項７ないし１３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたものであることを特徴とするインクジェットヘッド。
インク滴を吐出するインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したインクカートリッジにおいて、前記インクジェットヘッドが請求項１ないし６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジ。
インク滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが請求項１ないし６のいずれかの液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。