JP2004160808A

JP2004160808A - Liquid jetting head, liquid jetting device, and manufacturing method for liquid jetting head

Info

Publication number: JP2004160808A
Application number: JP2002328450A
Authority: JP
Inventors: Manabu Tomita; 学冨田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fully strongly attach a nozzle plate when the nozzle plate is to be attached to each chip after a diaphragm or the like of a liquid chamber is formed on a semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is cut to each chip in an application to, for example, a thermal system printer head in relation to a liquid jetting head, a liquid jetting device and a manufacturing method for a liquid jetting head. <P>SOLUTION: In the application to the liquid jetting head for jetting liquid droplets by driving of energy conversion elements, after liquid chambers and channel diaphragms are formed by a resin layer on the semiconductor wafer where the energy conversion elements of at least a plurality of liquid jetting heads are formed, the semiconductor wafer is separated to form each head chip. A dummy pattern for height adjustment is formed at the channel side to the energy conversion elements. A thickness change of the head chip 12 is reduced by the height adjustment pattern 50. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、例えばサーマル方式のプリンタヘッドに適用することができる。本発明は、高さ調整用パターンによりヘッドチップの厚みの変化を小さくすることにより、半導体ウエハ上に液室の隔壁等を作成した後、各チップに切断してノズルプレートを貼り付けるにつき、ノズルプレートを充分に強固に貼り付けることができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタに適用されるプリンタヘッドにおいては、エネルギー変換素子により電気エネルギーをインク吐出のエネルギーに変換し、インクによる液滴を飛び出させるようになされている。サーマル方式のプリンタヘッドにおいては、このエネルギー変換素子に発熱素子が適用され、この発熱素子の駆動によりインク液室のインクを加熱してインク液室の圧力を増大させ、この圧力の増大により所定のノズルからインク液滴を飛び出させるようになされている。
【０００３】
このようなプリンタヘッドにおいては、１つのプリンタヘッドを構成する複数の発熱素子、各発熱素子を駆動する駆動回路を半導体基板上に一体に形成することにより、ノズルを高密度に配置して各ノズルから飛び出すインク液滴を確実に制御できるようになされ、これにより所望の画像を高解像度で印刷できるようになされている。
【０００４】
また例えば特開２００１−２４６７５２号公報に開示されているように、複数個分のプリンタヘッドによる発熱素子、駆動回路を１つの半導体ウエハ上に作成した後、インク液室及びインク流路の隔壁をこの半導体ウエハ上に作成し、その後、各チップに分割してプリンタヘッドに加工するようになされ、これにより半導体製造プロセスを有効に利用して効率良く生産されるようになされている。
【０００５】
すなわち図１２は、従来の製造工程による半導体ウエハを示す平面図である。従来の製造工程においては、例えば６インチサイズのシリコンウエハ１を順次処理することにより、それぞれ１チップ分の発熱素子、駆動回路を形成してなる矩形形状の領域２を所定ピッチにより作成する。なおこの図１２は、シリコンウエハ１に対して領域２の大きさを強調して記載したものである。
【０００６】
プリンタヘッドの製造工程では、図１３に示すように、シリコンウエハ１の処理過程において、これら領域２間に切断用の領域３が溝形状により形成される。ここで図１４に断面図により示すように、この溝形状による切断用の領域３は、インクの進入を保護する保護層４、この保護層４の下層の保護層５、層間絶縁膜６を除去した領域であり、ダイシングに供するブレードの刃幅より幅広に作成される。
【０００７】
プリンタヘッドの製造工程では、この上層に、膜厚１０〜３０〔μｍ〕による樹脂の塗布等により樹脂層を形成した後、この樹脂をパターニングすることにより、インク液室、インク流路の隔壁を作成した後、ダイシング装置により個々のチップに切断する。またノズルを作成してなるプレート（以下、ノズルプレートと呼ぶ）を各チップに貼り付け、これにより各発熱素子上にそれぞれインク液室、ノズルが作成されるようになされている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２４６７５２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように切断用の領域３を溝状に作成した後、樹脂によりインク液室、インク流路の隔壁を作成して個々のチップに切断する場合、図１４との対比により図１５に示すように、切断用の領域３の溝に樹脂が流れ込み、これにより各チップにおいては、樹脂を塗布した段階で、この樹脂層７の表面に凹凸が発生する。
【００１０】
また近年、ノズルの高密度化等により、プリンタヘッドの駆動回路においては、配線パターンが２層により形成され、この２層の配線パターンが一部で重なり合うことにより、チップ自体においても表面に凹凸が発生し、このチップ自体の凹凸によっても、樹脂を塗布した段階で、この樹脂層７の表面に凹凸が発生する。
【００１１】
このように樹脂層７の表面に凹凸が発生すると、その後、ノズルプレートを各チップに貼り付ける際に、ノズルプレートに対して凹部で充分な接着力を確保することが困難になる。これにより従来、このようにして作成されるプリンタヘッドにおいては、発熱素子の駆動を繰り返してインク液室における圧力の変化を繰り返した場合、このように接着力の弱い部分でノズルプレートが樹脂層７から剥がれる恐れがあった。
【００１２】
なおこのようにノズルプレートが部分的に剥がれると、発熱素子の駆動によりインク液室の圧力を目標の圧力まで増大させることが困難になり、その結果、使用によりノズルから飛び出すインク液滴の量が変化し、これにより画質が劣化する。
【００１３】
具体的には、図１５に示すように、塗布した樹脂が切断の領域３に係る凹部に流れ込み、これにより各チップに切断すると、図１６に示すように、各チップの端面で、樹脂層７の表面がいわゆるだれた形状となる。これにより図１７に示すように、ノズルプレート８を接着すると、ノズルプレート８との間に、隙間すら発生していることが判った。なおこのように隙間が発生すると、繰り返しの発熱によりこの隙間よりノズルプレートの剥離が一段と加速するものと考えられる。また図１８は、このような凹凸の測定結果を示す図であり、この場合、チップの端面（幅方向０〔μｍ〕及び１５００〔μｍ〕）から内側２５０〔μｍ〕の範囲で、最大で２〔μｍ〕程度、厚みが薄くなっていることが確認された。
【００１４】
これらの問題のうち、配線パターンによる凹凸については、配線パターンの厚みを薄くして低減できるものの、厚みを薄くするとエレクトロマイグレーションによって配線パターンが劣化することにより、プリンタヘッドにおいては、電流を多く流せなくなり、また寿命が短くなる欠点がある。
【００１５】
なおインクカートリッジとプリンタヘッドとを一体化してなるいわゆる使い捨て形式のプリンタヘッドとすれば、このような画質が劣化する程度の使用については、充分に耐え得るものの、使い捨て形式にあっては環境負荷が大きく、避けることが望まれるところである。
【００１６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、半導体ウエハ上に液室の隔壁等を作成した後、各チップに切断してノズルプレートを貼り付けるにつき、ノズルプレートを充分に強固に貼り付けてなる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提案しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、エネルギー変換素子の駆動により液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、少なくとも複数個分の液体吐出ヘッドのエネルギー変換素子を作成した半導体ウエハ上に、樹脂層により液室、流路の隔壁を形成した後、個々のヘッドチップに分離して作成され、エネルギー変換素子に対して流路側に、高さ調整用のダミーパターンが作成されてなるようにする。
【００１８】
また請求項４の発明においては、液体吐出ヘッドに設けられたエネルギー変換素子の駆動により液滴を飛び出させる液体吐出装置に適用して、液体吐出ヘッドが、少なくとも複数個分の液体吐出ヘッドのエネルギー変換素子を作成した半導体ウエハ上に、樹脂層により液室、流路の隔壁を形成した後、個々のヘッドチップに分離して作成され、エネルギー変換素子に対して流路側に、高さ調整用のダミーパターンが作成されてなるようにする。
【００１９】
また請求項５の発明においては、エネルギー変換素子の駆動により液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、少なくとも複数個分の液体吐出ヘッドのエネルギー変換素子を半導体ウエハ上に作成する半導体ウエハの加工工程と、エネルギー変換素子が作成されてなる半導体ウエハ上に、樹脂層により液室、流路の隔壁を形成する隔壁作成工程と、半導体ウエハを個々のヘッドチップに分離する切断工程とを備え、半導体ウエハの加工工程は、エネルギー変換素子に対して流路側に、高さ調整用のダミーパターンを作成するようにする。
【００２０】
請求項１の構成によれば、液体吐出ヘッドに適用して、少なくとも複数個分の液体吐出ヘッドのエネルギー変換素子を作成した半導体ウエハ上に、樹脂層により液室、流路の隔壁を形成した後、個々のヘッドチップに分離して作成され、エネルギー変換素子に対して流路側に、高さ調整用のダミーパターンが作成されてなることにより、その分、ヘッドチップにおける表面の凹凸を小さくすることができ、凹凸が小さくなった分、樹脂層の表面における凹凸を小さくすることができ、これによりノズルプレートを強固に接着することができる。
【００２１】
これにより請求項４、請求項５の構成によれば、半導体ウエハ上に液室の隔壁等を作成した後、各チップに切断してノズルプレートを貼り付けるにつき、ノズルプレートを充分に強固に貼り付けてなる液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２３】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の実施の形態に係るプリンタに適用されるプリンタヘッドを示す斜視図である。この実施の形態に係るプリンタは、このプリンタヘッド１１に搭載されてなるエネルギー変換素子である発熱素子の駆動により、インク液滴を用紙等に付着させ、画像等を印刷する。プリンタヘッド１１は、ヘッドチップ１２に隔壁材１３、ノズルプレート１４が順次積層された形状により形成される。
【００２４】
ここでヘッドチップ１２は、集積回路技術により加工したシリコンウエハを切断して形成され、複数の発熱素子１７と、各発熱素子１７を駆動する駆動回路とが一体に設けられるようになされている。ヘッドチップ１２は、これらの発熱素子１７が所定ピッチにより並ぶように配置されるようになされている。隔壁材１３は、有機系樹脂により構成され、シリコンウエハの段階でヘッドチップ１２に樹脂を付着させた後、この樹脂をパターニングして作成され、インク液室１５、インク流路１６の隔壁を構成すると共に、ノズルプレート１４をヘッドチップ１２に保持する保持部材を構成するようになされている。ノズルプレート１４は、ヘッドチップ１２に設けられた発熱素子１７の上に微小なインク吐出口であるノズル１９を形成するように所定形状に加工された板状部材であり、ヘッドチップ１２を配置してインク流路１６を形成する樹脂材１３Ａが設けられるようになされている。ノズルプレート１４は、接着により隔壁材１３上に保持される。これによりこのプリンタヘッド１１では、ヘッドチップ１２に対して、隔壁材１３、ノズルプレート１４によりインク液室１５、インク流路１６が作成されるようになされている。
【００２５】
この実施の形態において、ヘッドチップ１２は、一方の端面に沿って発熱素子１７が配置される。プリンタヘッド１１は、この発熱素子１７が配置された側の端面にインク液室１５が露出するように、櫛の歯状に隔壁材１３が形成されるようになされ、さらにこの露出した端面側にインク流路１６が形成されるようになされている。これによりプリンタヘッド１１は、ヘッドチップ１２の端面側よりインクを供給して、ヘッドチップ１２に設けられた発熱素子１７の駆動によりインク液滴を飛び出させるようになされている。またこのように発熱素子１７の並びに対して、インク流路１６とは逆側に、発熱素子１７を駆動する駆動回路が作成されるようになされている。
【００２６】
図３は、ヘッドチップ１２の構成を示す断面図である。ヘッドチップ１２は、シリコンウエハによるシリコン基板２０にシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）が膜厚０．５〔μｍ〕により堆積されてホット燐酸等によりパターニングされた後、このシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）をマスクとして使用した熱酸化工程により熱シリコン酸化膜２１による素子分離領域（ＬＯＣＯＳ：ＬｏｃａｌＯｘｉｄａｔｉｏｎＯｆＳｉｌｉｃｏｎ）が形成される。ヘッドチップ１２は、この素子分離領域により各素子を分離してＰ型及びＮ型のイオンを打ち込んでＰ−ＷＥＬＬ及びＮ−ＷＥＬＬの領域が形成され、ゲートが作成されてＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型によるトランジスタ２２、２３が作成される。
【００２７】
続いてヘッドチップ１２は、シリコン酸化膜により膜厚約０．６〔μｍ〕により１層目の層間絶縁膜（ＢＰＳＧ：ＢｏｒｏｎＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）２４が作成された後、この層間絶縁膜２４のパターニングによりコンタクトホール２６が作成される。またスパッタリングによりＴｉ／Ａｌ−Ｓｉ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ層からなる複合層が全体として膜厚約０．６５〔μｍ〕により作成されて配線パターン材料が成膜された後、エッチング処理されて１層目の配線パターン２７が作成される。ヘッドチップ１２は、このようにして作成された１層目の配線パターン２７により、トランジスタ２２、２３を接続して、論理回路、この論理回路と発熱素子１７を駆動するスイッチイングトランジスタ２３とが接続される。
【００２８】
続いてヘッドチップ１２は、シリコン酸化膜による２層目の層間絶縁膜２９が膜厚約１〔μｍ〕により作成された後、スパッタリングにより膜厚０．０８〔μｍ〕でタンタル膜が成膜されて抵抗体膜が形成され、この抵抗体膜がパターニングされ、これにより発熱素子１７が作成される。続いてヘッドチップ１２は、膜厚０．１〔μｍ〕により窒化シリコンにより絶縁膜３０が堆積された後、エッチングの処理によりコンタクトホール３１が作成される。またスパッタリングによりＴｉＯＮ／Ａｌ−Ｓｌ／Ｔｉの複合膜による配線パターン材料が膜厚０．９〔μｍ〕により成膜され、この配線パターン材料がパターニング処理され、これにより２層目の配線パターン３２が作成される。ヘッドチップ１２は、この２層目の配線パターン３２により電源、アース、各種駆動用信号に係る配線用のランドが作成され、またこれらランドが駆動回路、発熱素子１７に接続され、発熱素子１７がトランジスタ２３に接続される。
【００２９】
ヘッドチップ１２は、さらに窒化シリコンによる絶縁膜３３が膜厚０．４〔μｍ〕により成膜された後、４００度１時間の熱処理により、トランジスタ２２、２３の動作が安定化され、また配線パターン２７、３２間の接続が安定化され、さらには層間絶縁膜２９等の残留応力が緩和される。ヘッドチップ１２は、スパッタリング法によりタンタル膜が成膜された後、パターニングされて耐キャビテーション層３４が作成される。また続いて絶縁膜３３が部分的に除去されて電源、アース、各種駆動用に係るランドが露出される。ヘッドチップ１２は、その後、ダイシング処理されて個々のチップに分解され、図２について上述したようにプリンタヘッド１１に組み立てられる。
【００３０】
図４（Ａ）は、このようにして作成されるヘッドチップ１２のシリコンウエハ４０上のレイアウトを示す平面図である。シリコンウエハ４０においては、隣り合うヘッドチップ１２間で発熱素子１７が向き合うようにレイアウトされ、ヘッドチップ１２間の領域が切断の領域３９に割り当てられる。さらにシリコンウエハ４０においては、図４（Ｂ）に示すように、切断の領域３９に沿って、素子部まで至らない深さの浅い細溝Ｍが作成される。これによりこの実施の形態では、エネルギー変換素子である発熱素子１７の並びを含むヘッドチップ１２の外周に沿って深さの浅い細溝Ｍが作成されるようになされている。
【００３１】
ここでシリコンウエハ４０は、ダイシング装置のブレードをこの切断の領域３９の中央に位置させたとき、ブレードの刃幅に対して両側に８〔μｍ〕の余裕が発生するように、細溝Ｍ間の間隔が設定されるようになされている。
【００３２】
またシリコンウエハ４０において、この切断の領域３９は、ヘッドチップ１２側と同様に、素子分離領域である熱シリコン酸化膜２１、１層目及び２層間目の層間絶縁膜２４、２９、絶縁膜３０、３３が順次作成され、これにより上述したヘッドチップ１２の各成膜工程、パターニング工程等の各工程において、ヘッドチップ１２との間で段差が発生しないように高さが維持され、すなわち細溝Ｍを間に挟んで対向する部位とほぼ等しい厚みに形成される。これによりプリンタヘッド１１は、ヘッドチップ１２におけるパターニング等の処理を高い精度により実施できるようになされ、さらには隔壁材１３を作成する樹脂を塗布して、従来に比して、この樹脂の表面に発生する凹凸を少なくすることができるようになされている。
【００３３】
細溝Ｍは、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜２９、絶縁膜３０、３３による絶縁膜が部分的に取り除かれて作成される。すなわちシリコンウエハ４０は、熱シリコン酸化膜２１を作成する際にシリコン窒化膜により細溝Ｍを作成する部位がマスクされ、これにより細溝Ｍを作成する部位には熱シリコン酸化膜２１を作成しないようになされている。細溝Ｍは、層間絶縁膜２９、絶縁膜３０にコンタクトホール２６を作成する際に、細溝Ｍの部位の層間絶縁膜２９、絶縁膜３０が除去される。また絶縁膜３３を作成した後に、電源、アース、各種駆動用に係るランドを露出させる際に、細溝Ｍの部位の絶縁膜３３が除去される。
【００３４】
このためこのヘッドチップの作成工程においては、これら熱酸化処理、パターニングの処理において、同時に細溝Ｍの部位を処理できるように、これらシリコン窒化膜、層間絶縁膜２９及び絶縁膜３０、絶縁膜３３のパターニングに供するレチクルが作成されるようになされている。これによりこの実施の形態では、別途、加工の工程を設けなくても、細溝Ｍを作成できるようになされている。なお細溝Ｍは、このようにして最も深い箇所で幅が２〔μｍ〕となるように、また深さが約１．４〔μｍ〕となるように、作成されるようになされている。
【００３５】
これによりヘッドチップ１２においては、切断の領域３９を切断してこの細溝Ｍにより欠け、ひびを防止するようになされている。
【００３６】
ヘッドチップ１２は、図５（Ａ）に示すように、このようにして細溝Ｍが作成されてなる半導体ウエハに膜厚１４〔μｍ〕によるネガ型感光性ドライフィルムレジスト３５をラミネートした後、所定のマスクを用いた感光、現像により、隔壁材１３が形成される。このときヘッドチップ１２は、図５（Ｂ）に示すように、細溝Ｍを含む切断の領域３９の樹脂が併せて除去される。
【００３７】
この後、ヘッドチップ１２は、スクライビング装置により切断の領域３９で切断され、個々のチップに切断された後、ノズルプレート１４が接着される。
【００３８】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、この実施の形態に係るプリンタヘッド１１は、シリコンウエハ２０に順次トランジスタ、発熱素子１７等が作成された後、隔壁材１３が形成され、その後ダイシング装置により切断されてヘッドチップ１２が作成される（図２及び図３）。さらにこのヘッドチップ１２に、ノズルプレート１４が設けられ、これによりインク液室１５、インク流路１６等が作成されて完成品とされる（図２）。
【００３９】
プリンタヘッド１１は、ヘッドチップ１２の端面側に形成されたインク流路１６を介してこのようにして作成されたインク液室１５にインクが導かれ、トランジスタ２２、２３による発熱素子１７の駆動により、インク液室１５に保持したインクの液滴がノズル１９より飛び出し、このインク液滴が対象物である用紙等に付着する。
【００４０】
これによりこのインクが流入する側において、ノズルプレート１４の密着が不十分な場合、インク液室１５における圧力の変化により、徐々にノズルプレート１４の剥離が進み、遂にはインク流路１６以外で隣接するインク液室１５との間でインクの流路が形成され、これによりインク液滴の吐出が不安定になる。
【００４１】
しかしてこのプリンタヘッド１１に係るヘッドチップ１２においては（図４）、発熱素子１７が向き合うようにシリコンウエハ４０上にヘッドチップ１２がレイアウトされ、ヘッドチップ１２間に切断の領域３９が設けられ、この切断の領域３９においては、ヘッドチップ１２側とほぼ等しい厚みにより形成される。またこの切断の領域３９に沿って深さの浅い細溝Ｍが作成される。ヘッドチップ１２においては、この状態で隔壁材１３を構成するドライフィルムレジストがラミネートされることにより、従来のように切断の領域全体を溝形状とする場合に比して、切断の領域３９近傍における凹凸を少なくすることができ、その分、切断後におけるこのインク流路１６側における厚みの減少を少なくして密着力を増大させることができる。
【００４２】
図７は、この実施の形態に係るヘッドチップ１２について、図１８との対比により凹凸の測定結果を示す特性曲線図である。この測定結果によれば、このように切削する領域２１の両側に細溝Ｍを作成することにより、端面側における膜厚の低下を従来に比して格段的に少なくできたことが判る。これによりこの実施の形態によれば、ノズルプレートを充分に強固に貼り付けることができるようになされている。
【００４３】
またこのようにして細溝Ｍを作成すれば、この切断の領域３９をダイシング装置で切削した際に、端面における欠け、ひびの発生を細溝Ｍの部分で停止させることができ、これによりこのような欠け、ひびによるプリンタヘッド１１の信頼性の劣化も有効に回避することができる。
【００４４】
また切断により発生するカケラについても従来に比して小さくすることができ、蒸留水により洗い流してヘッドチップ１２の表面への残留を防止することができ、これによりカケラによる各部の傷つきも低減することができる。これらによりこの実施の形態においては、高速度によりダイシングしても、ひび、欠けによる各種の影響を回避することができ、その分、生産性を向上することができる。
【００４５】
プリンタヘッド１１においては、発熱素子１７等、駆動回路等を作成する際のパターニングにより、このような細溝Ｍが併せて作成され、これにより従来工程に対して工程数を何ら増大させることなく、信頼性を向上することができる。
【００４６】
（１−３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、切断の領域３９をヘッドチップ１２側とほぼ等しい厚みにより形成し、この切断の領域３９に沿って深さの浅い細溝Ｍを作成することにより、半導体ウエハの段階で樹脂層を形成して、この樹脂層の表面の凹凸を従来に比して小さくすることができる。これにより半導体ウエハ上に液室の隔壁等を作成した後、各チップに切断してノズルプレートを貼り付けるにつき、ノズルプレートを充分に強固に貼り付けることができる。
【００４７】
（２）第２の実施の形態
ところで第１の実施の形態に係る樹脂表面にあっては、未だ若干ながらも凹凸が残っている。これによりこのような凹凸をさらに少なくすることができれば、一段とノズルプレートの密着力を強固なものとすることができると考えられる。
【００４８】
このような観点より、第１の実施の形態に係るヘッドチップ１２の表面について、凹凸を測定したところ、図８に示すような測定結果を得ることができた。この測定結果において、インク流路側端面側より最も厚みが厚くなってなる測定結果のピーク位置においては、図７に示す凹凸のピーク位置と一致し、これによりヘッドチップ１２の表面における凹凸が樹脂表面の凹凸に影響を与えていることが確認された。
【００４９】
かくするにつき図９に示すように、ヘッドチップ１２において、発熱素子１７を含む駆動回路側においては、配線パターンが一部で重なり合って、各種パターンが密集したパターン密集部であるのに対し、これとは逆のインク流路１６側においては、このようなパターンが疎であるパターン疎部である。これによりこの実施の形態では、このパターン疎部に何ら配線パターン等に接続されていない厚み調整用のダミーパターンを形成し、ヘッドチップ１２における厚みの変化を小さくし、さらに一段と樹脂表面の凹凸を低減する。
【００５０】
すなわち図６との対比により図１に示すように、この実施の形態では、発熱素子１７より所定距離だけインク流路１６側に、発熱素子１７の並び方向に帯状に延長する厚み調整用のダミーパターン５０を形成する。ここでこのダミーパターン５０は、１層目の配線パターン２７をパターニングする際に、併せて作成される。
【００５１】
これによりこの実施の形態においては、ヘッドチップにおける厚みの変化を少なくして樹脂表面の凹凸を低減し、さらに一段とノズルプレートを強固に貼り付けることができるようになされている。かくするにつき、図１０は、この実施の形態に係るプリンタヘッドについて、樹脂表面の凹凸の測定結果であり、これにより従来に比して格段的に凹凸を低減し得ることが判る。
【００５２】
なおこの実施の形態に係るプリンタヘッドにおいては、この厚み調整用のダミーパターンを設ける以外、第１の実施の形態と同一に構成される。
【００５３】
この実施の形態においては、さらに厚み調整用のダミーパターンにより樹脂層表面の凹凸を低減することにより、さらに一段とノズルプレートを強固に貼り付けることができる。
【００５４】
（３）第３の実施の形態
この実施の形態においては、ネガ型感光性ドライフィルムレジストのラミネートに代えて、液状タイプのネガ型ゴムレジストの回転塗布により樹脂層を形成する。すなわちこの実施の形態においては、膜厚１２〔μｍ〕によりネガ型ゴムレジストを回転塗布した後、８０度１０分間によりプリベークする。また続いてステッパーによりｉ線を照射して露光し、現像し、これによりインク液室の隔壁等を作成する。このように樹脂材料の塗布により樹脂層を形成するようにしても、上述の実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００５５】
（４）他の実施の形態
なお上述の第２の実施の形態においては、帯状に高さ調整用のダミーパターンを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示すように、矩形、楕円形等の形状による小面積の高さ調整用のダミーパターン５２を発熱素子に沿って、配列するようにしてもよい。
【００５６】
また上述の第３の実施の形態においては、ヘッドチップに高さ調整用のダミーパターンを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、切断の領域にも併せて高さ調整用のダミーパターンを作成するようにしてもよい。
【００５７】
また上述の実施の形態においては、１層目の配線パターンを作成する際に、併せて高さ調整用のダミーパターンを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、２層目の配線パターン材料により、この２層目の配線パターンを作成する際に、併せて高さ調整用のダミーパターンを作成するようにしてもよく、さらには他の駆動回路、発熱素子に設けられた材料膜と同一の材料膜により高さ調整用のダミーパターンを形成してもよく、さらには駆動回路、発熱素子に設けられた材料膜とは別に、改めて専用の成膜工程により高さ調整用のダミーパターンを作成するようにしてもよい。
【００５８】
また上述の実施の形態においては、素子部まで至らない深さにより細溝Ｍを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、素子部に至る深さにより細溝を作成してもよく、また専用の工程により細溝を作成するようにしてもよい。
【００５９】
また上述の実施の形態においては、発熱素子が向き合うようにレイアウトする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全てのヘッドチップを同一の向きにレイアウトするようにしてもよく、このような場合には、切断の領域の発熱素子１７側だけに細溝Ｍを作成するようにしてもよい。
【００６０】
また上述の実施の形態においては、ＭＯＳ型のトランジスタにより論理回路を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、バイポーラ型のトランジスタにより論理回路を構成する場合にも広く適用することができる。
【００６１】
さらに上述の実施の形態においては、駆動回路を一体にヘッドチップ上に構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、エネルギー変換素子のみによりヘッドチップを構成する場合等にも広く適用することができる。
【００６２】
また上述の実施の形態においては、エネルギー変換素子を発熱素子により構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば静電気によりインク液室の圧力を可変する静電アクチュエータを使用する場合等、エネルギー変換素子にあっては種々の構成を広く適用することができる。
【００６３】
また上述の実施の形態においては、本発明をプリンタヘッドに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等であるプリンタヘッド、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。
【００６４】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、高さ調整用パターンによりヘッドチップの厚み変化を小さくすることにより、半導体ウエハ上に液室の隔壁等を作成した後、各チップに切断してノズルプレートを貼り付けるにつき、ノズルプレートを充分に強固に貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第２の実施の形態に係るプリンタヘッドの切断の領域の説明に供する平面図及び断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプリンタヘッドを示す斜視図である。
【図３】図２のプリンタヘッドに適用されるヘッドチップを示す断面図である。
【図４】図３のヘッドチップのシリコンウエハ上におけるレイアウトの説明に供する平面図及び断面図である。
【図５】図２のプリンタヘッドの切断の領域の説明に供する平面図及び断面図である。
【図６】図２のプリンタヘッドの樹脂層作成工程の説明に供する断面図である。
【図７】図２のプリンタヘッドにおける樹脂層表面の凹凸を示す特性曲線図である。
【図８】図２のプリンタヘッドにおけるヘッドチップ表面の凹凸を示す特性曲線図である。
【図９】ヘッドチップにおけるパターンの疎密の説明に供する平面図である。
【図１０】図９のプリンタヘッドにおける樹脂層表面の凹凸を示す特性曲線図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係るプリンタヘッドの切断の領域の説明に供する平面図である。
【図１２】シリコンウエハ上におけるヘッドチップのレイアウトを示す平面図である。
【図１３】ヘッドチップの切断の説明に供する平面図である。
【図１４】切断の領域の説明に供する断面図である。
【図１５】樹脂層の表面の状態の説明に供する断面図である。
【図１６】切断後の樹脂層表面の状態の説明に供する断面図である。
【図１７】ノズルプレートの接着の説明に供する断面図である。
【図１８】樹脂層表面の凹凸を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１……半導体ウエハ、１２、４９……ヘッドチップ、３、３９……切断の領域、７……樹脂層、８、１４……ノズルプレート、１１……プリンタヘッド、１３……隔壁材、１５……インク液室、１７……発熱素子、１６……インク流路、Ｍ……細溝、５０、５２……高さ調整用ダミーパターン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge device, and a method of manufacturing a liquid discharge head, and can be applied to, for example, a thermal printer head. The present invention reduces the change in the thickness of a head chip by a height adjustment pattern, thereby forming a partition of a liquid chamber on a semiconductor wafer, and then cutting each chip to attach a nozzle plate. Make sure that the plate can be applied firmly and firmly.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a printer head applied to a printer, an energy conversion element converts electric energy into energy for ink ejection, and ejects ink droplets. In a thermal type printer head, a heating element is applied to this energy conversion element, and the driving of the heating element heats the ink in the ink liquid chamber to increase the pressure of the ink liquid chamber. Ink droplets are ejected from the nozzles.
[0003]
In such a printer head, by forming a plurality of heating elements constituting one printer head and a driving circuit for driving each heating element integrally on a semiconductor substrate, the nozzles are arranged at a high density, It is possible to reliably control the ink droplets ejected from the ink jet head, thereby printing a desired image at a high resolution.
[0004]
Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-246755, after a heating element and a drive circuit by a plurality of printer heads are formed on one semiconductor wafer, the ink liquid chamber and the partition of the ink flow path are formed. It is formed on this semiconductor wafer, then divided into chips and processed into a printer head, whereby the semiconductor manufacturing process is effectively used to produce efficiently.
[0005]
That is, FIG. 12 is a plan view showing a semiconductor wafer in a conventional manufacturing process. In the conventional manufacturing process, for example, a silicon wafer 1 having a size of 6 inches is sequentially processed to form a rectangular area 2 formed with a heating element and a drive circuit for one chip at a predetermined pitch. In FIG. 12, the size of the region 2 is emphasized with respect to the silicon wafer 1.
[0006]
In the manufacturing process of the printer head, as shown in FIG. 13, in the process of processing the silicon wafer 1, a cutting area 3 is formed between these areas 2 in a groove shape. As shown in the sectional view of FIG. 14, the cutting area 3 formed by the groove shape has a protective layer 4 for protecting the ink from entering, a protective layer 5 below the protective layer 4, and an interlayer insulating film 6 removed. And is formed wider than the blade width of the blade used for dicing.
[0007]
In the manufacturing process of the printer head, a resin layer is formed on the upper layer by applying a resin having a film thickness of 10 to 30 [μm] or the like, and then the resin is patterned to form a partition wall of the ink liquid chamber and the ink flow path. After the preparation, each chip is cut by a dicing device. Further, a plate on which nozzles are formed (hereinafter, referred to as a nozzle plate) is attached to each chip, whereby ink liquid chambers and nozzles are formed on each heating element.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-246752 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case where the cutting area 3 is formed in a groove shape in this way, and then the ink liquid chamber and the partition wall of the ink flow path are formed by resin and cut into individual chips, FIG. 15 is shown in comparison with FIG. As described above, the resin flows into the groove of the cutting region 3, whereby in each chip, at the stage of applying the resin, irregularities are generated on the surface of the resin layer 7.
[0010]
Also, in recent years, due to the increase in the density of nozzles and the like, in a drive circuit of a printer head, a wiring pattern is formed of two layers, and the two-layer wiring pattern partially overlaps, so that the surface of the chip itself also has irregularities. The unevenness of the chip itself causes unevenness on the surface of the resin layer 7 at the stage of applying the resin.
[0011]
When irregularities are generated on the surface of the resin layer 7 in this manner, it becomes difficult to secure a sufficient adhesive force to the nozzle plate with the concave portion when the nozzle plate is thereafter attached to each chip. Thus, conventionally, in the printer head thus manufactured, when the driving of the heating element is repeated and the pressure change in the ink liquid chamber is repeated, the nozzle plate has a resin layer 7 in such a portion having a weak adhesive force. There was a risk of peeling off.
[0012]
If the nozzle plate is partially peeled in this way, it becomes difficult to increase the pressure of the ink liquid chamber to the target pressure by driving the heating element, and as a result, the amount of ink droplets that fly out of the nozzle due to use becomes small. Changes, which degrade image quality.
[0013]
Specifically, as shown in FIG. 15, the applied resin flows into the concave portion related to the cutting region 3, and is cut into chips. As a result, as shown in FIG. Has a so-called curved shape. Thus, as shown in FIG. 17, it was found that even when the nozzle plate 8 was adhered, even a gap was formed between the nozzle plate 8 and the nozzle plate 8. When such a gap is generated, it is considered that peeling of the nozzle plate is further accelerated from the gap due to repeated heat generation. FIG. 18 is a diagram showing the measurement results of such unevenness. In this case, a maximum of 2 [μm] within an inner range of 250 [μm] from the end face of the chip (0 [μm] and 1500 [μm] in the width direction). It was confirmed that the thickness was reduced by about [μm].
[0014]
Among these problems, the unevenness due to the wiring pattern can be reduced by reducing the thickness of the wiring pattern.However, when the thickness is reduced, the wiring pattern deteriorates due to electromigration. In addition, there is a disadvantage that the life is shortened.
[0015]
In addition, if a so-called disposable type printer head in which an ink cartridge and a printer head are integrated is used, such use to the extent that the image quality is deteriorated can be sufficiently tolerated, but the environmental impact of the disposable type is low. It's big and it is hoped to avoid.
[0016]
The present invention has been made in consideration of the above points. After forming partition walls and the like of a liquid chamber on a semiconductor wafer, cutting each chip and attaching a nozzle plate, the nozzle plate is sufficiently firmly attached. An object of the present invention is to propose a liquid discharge head, a liquid discharge device, and a method of manufacturing a liquid discharge head.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 is applied to a liquid ejection head for ejecting liquid droplets by driving the energy conversion element, and the energy conversion elements of at least a plurality of liquid ejection heads are manufactured. After forming the liquid chamber and the partition of the flow path by the resin layer on the upper side, the partition is formed separately for each head chip, and a dummy pattern for height adjustment is formed on the flow path side with respect to the energy conversion element. To be.
[0018]
Further, in the invention according to claim 4, the invention is applied to a liquid ejection apparatus that ejects droplets by driving an energy conversion element provided in the liquid ejection head, and the liquid ejection head has at least a plurality of energy of the liquid ejection head. After the liquid chamber and the partition of the flow path are formed by the resin layer on the semiconductor wafer on which the conversion element has been formed, the partition is formed separately for each head chip. Is created.
[0019]
According to the fifth aspect of the present invention, at least a plurality of energy conversion elements of the liquid discharge head are formed on a semiconductor wafer by applying the method to a method of manufacturing a liquid discharge head in which droplets are ejected by driving the energy conversion element. A semiconductor wafer processing step, a partition wall forming step of forming a partition of a liquid chamber and a flow path by a resin layer on a semiconductor wafer on which an energy conversion element is formed, and a cutting step of separating the semiconductor wafer into individual head chips In the semiconductor wafer processing step, a dummy pattern for height adjustment is created on the flow path side with respect to the energy conversion element.
[0020]
According to the configuration of the first aspect, the liquid chamber and the partition of the flow path are formed by the resin layer on the semiconductor wafer on which the energy conversion elements of at least a plurality of the liquid discharge heads are applied by applying to the liquid discharge head. After that, a dummy pattern for height adjustment is formed on the flow path side with respect to the energy conversion element by being separately formed into individual head chips, thereby reducing surface irregularities of the head chip by that amount. As a result, the unevenness on the surface of the resin layer can be reduced to the extent that the unevenness is reduced, whereby the nozzle plate can be firmly bonded.
[0021]
According to the structure of the fourth and fifth aspects of the present invention, after the partition walls of the liquid chamber are formed on the semiconductor wafer, the chips are cut into each chip and the nozzle plate is bonded, so that the nozzle plate is sufficiently firmly bonded. A liquid ejecting apparatus and a method for manufacturing a liquid ejecting head can be provided.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
[0023]
(1) First embodiment
(1-1) Configuration of First Embodiment
FIG. 2 is a perspective view showing a printer head applied to the printer according to the embodiment of the present invention. The printer according to the present embodiment prints an image or the like by driving the heating element which is an energy conversion element mounted on the printer head 11 to cause ink droplets to adhere to paper or the like. The printer head 11 is formed in a shape in which a partition material 13 and a nozzle plate 14 are sequentially laminated on a head chip 12.
[0024]
Here, the head chip 12 is formed by cutting a silicon wafer processed by an integrated circuit technique, and a plurality of heating elements 17 and a driving circuit for driving each heating element 17 are provided integrally. The head chip 12 is arranged so that these heating elements 17 are arranged at a predetermined pitch. The partition wall material 13 is formed of an organic resin, and is formed by attaching a resin to the head chip 12 at the stage of a silicon wafer and then patterning the resin to form a partition wall of the ink liquid chamber 15 and the ink flow path 16. In addition, a holding member that holds the nozzle plate 14 to the head chip 12 is configured. The nozzle plate 14 is a plate-like member processed into a predetermined shape so as to form a nozzle 19 that is a minute ink ejection port on a heating element 17 provided on the head chip 12. Thus, a resin material 13A forming the ink flow path 16 is provided. The nozzle plate 14 is held on the partition wall 13 by bonding. Thus, in the printer head 11, the ink liquid chamber 15 and the ink flow path 16 are formed with respect to the head chip 12 by the partition wall 13 and the nozzle plate 14.
[0025]
In this embodiment, the heating element 17 is arranged along one end face of the head chip 12. The printer head 11 is formed such that the partition wall member 13 is formed in a comb-tooth shape so that the ink liquid chamber 15 is exposed on the end face on the side where the heating element 17 is disposed. An ink flow path 16 is formed. In this way, the printer head 11 supplies ink from the end face side of the head chip 12 and drives the heating element 17 provided on the head chip 12 to eject ink droplets. In addition, a driving circuit for driving the heating element 17 is formed on the side opposite to the ink flow path 16 with respect to the arrangement of the heating elements 17.
[0026]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the head chip 12. The head chip 12 has a silicon nitride film (Si ₃ N ₄ ) Is deposited to a thickness of 0.5 [μm] and patterned by hot phosphoric acid or the like. ₃ N ₄ ) Is used as a mask to form an element isolation region (LOCOS: Local Oxidation Of Silicon) by the thermal silicon oxide film 21. The head chip 12 separates each element by the element isolation region and implants P-type and N-type ions to form P-WELL and N-WELL regions. Gates are formed and MOS (Metal-Oxide- The transistors 22 and 23 of the semiconductor (Semiconductor) type are formed.
[0027]
Subsequently, in the head chip 12, a first interlayer insulating film (BPSG: Boron Phosphorus Silicate Glass) 24 having a thickness of about 0.6 [μm] is formed by a silicon oxide film, and then the interlayer insulating film 24 is patterned. Thereby, a contact hole 26 is formed. Also, a composite layer composed of a Ti / Al-Si / Ti / TiON / Ti layer is formed with a thickness of about 0.65 [μm] as a whole by sputtering, and a wiring pattern material is formed. The wiring pattern 27 of the layer is created. In the head chip 12, the transistors 22 and 23 are connected by the first-layer wiring pattern 27 thus formed, and the logic circuit and the switching transistor 23 for driving the heating element 17 are connected to each other. Is done.
[0028]
Subsequently, in the head chip 12, after a second interlayer insulating film 29 made of a silicon oxide film is formed with a thickness of about 1 [μm], a tantalum film is formed with a thickness of 0.08 [μm] by sputtering. Thus, a resistor film is formed, and the resistor film is patterned, whereby the heating element 17 is formed. Subsequently, after the insulating film 30 is deposited on the head chip 12 with a thickness of 0.1 [μm] using silicon nitride, a contact hole 31 is formed by an etching process. Further, a wiring pattern material of a composite film of TiON / Al-Sl / Ti is formed to a thickness of 0.9 [μm] by sputtering, and the wiring pattern material is subjected to a patterning process. Created. In the head chip 12, wiring lands for power, ground, and various driving signals are created by the second-layer wiring pattern 32. These lands are connected to the driving circuit and the heating element 17, and the heating element 17 is Connected to transistor 23.
[0029]
In the head chip 12, after the insulating film 33 made of silicon nitride is further formed to a thickness of 0.4 [μm], the operation of the transistors 22 and 23 is stabilized by a heat treatment at 400 ° C. for 1 hour. The connection between 27 and 32 is stabilized, and the residual stress of interlayer insulating film 29 and the like is reduced. After a tantalum film is formed by a sputtering method, the head chip 12 is patterned to form the anti-cavitation layer 34. Subsequently, the insulating film 33 is partially removed to expose the lands for power, ground, and various driving. The head chips 12 are then diced and broken down into individual chips and assembled into the printer head 11 as described above with respect to FIG.
[0030]
FIG. 4A is a plan view showing a layout of the head chip 12 formed on the silicon wafer 40 in this manner. In the silicon wafer 40, the heating elements 17 are laid out so as to face each other between the adjacent head chips 12, and a region between the head chips 12 is allocated to a cutting region 39. Further, in the silicon wafer 40, as shown in FIG. 4B, along the cutting region 39, a shallow narrow groove M having a depth not reaching the element portion is formed. Thus, in this embodiment, a narrow groove M having a small depth is formed along the outer periphery of the head chip 12 including the arrangement of the heating elements 17 as energy conversion elements.
[0031]
Here, when the blade of the dicing apparatus is positioned at the center of the cutting area 39, the silicon wafer 40 is formed between the narrow grooves M so that a margin of 8 [μm] is generated on both sides with respect to the blade width of the blade. The interval is set.
[0032]
Further, in the silicon wafer 40, the cut region 39 is, like the head chip 12, the thermal silicon oxide film 21, which is an element isolation region, the first and second interlayer insulating films 24, 29, and the insulating film 30. , 33 are sequentially formed, so that the height is maintained so that a step does not occur between the head chip 12 and each step such as the film forming step and the patterning step of the head chip 12 described above. It is formed so as to have a thickness substantially equal to a portion facing M with M interposed therebetween. As a result, the printer head 11 can perform processing such as patterning on the head chip 12 with high precision, and further apply a resin for forming the partition wall material 13 to the surface of the resin as compared with the related art. It is designed to reduce the unevenness that occurs.
[0033]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the narrow groove M is formed by partially removing the insulating film of the interlayer insulating film 29 and the insulating films 30 and 33. That is, in the silicon wafer 40, when forming the thermal silicon oxide film 21, the portion where the narrow groove M is to be formed is masked by the silicon nitride film, so that the thermal silicon oxide film 21 is not formed in the portion where the narrow groove M is to be formed. It has been done. When the contact hole 26 is formed in the narrow groove M in the interlayer insulating film 29 and the insulating film 30, the interlayer insulating film 29 and the insulating film 30 in the portion of the narrow groove M are removed. After the formation of the insulating film 33, when exposing lands for power supply, grounding, and various types of driving, the insulating film 33 at the narrow groove M is removed.
[0034]
Therefore, in the production process of the head chip, the silicon nitride film, the interlayer insulating film 29, the insulating film 30, and the insulating film 33 are formed so that the portions of the narrow groove M can be simultaneously processed in the thermal oxidation process and the patterning process. A reticle for patterning is formed. Thus, in this embodiment, it is possible to form the narrow groove M without providing a separate processing step. The narrow groove M is formed so as to have a width of 2 [μm] at the deepest portion and a depth of approximately 1.4 [μm].
[0035]
As a result, in the head chip 12, the cut area 39 is cut and cut off by the narrow groove M to prevent cracks.
[0036]
As shown in FIG. 5A, the head chip 12 is formed by laminating a negative photosensitive dry film resist 35 having a thickness of 14 [μm] on a semiconductor wafer on which the narrow grooves M are formed in this manner. The partition wall material 13 is formed by exposure and development using a predetermined mask. At this time, in the head chip 12, as shown in FIG. 5B, the resin in the cut region 39 including the narrow groove M is also removed.
[0037]
Thereafter, the head chip 12 is cut by a scribing device in a cutting area 39, and after being cut into individual chips, the nozzle plate 14 is bonded.
[0038]
(1-2) Operation of First Embodiment
In the above-described configuration, the printer head 11 according to the present embodiment is configured such that after the transistors and the heating elements 17 and the like are sequentially formed on the silicon wafer 20, the partition wall material 13 is formed, and then the head chip 12 is cut by a dicing device. Is created (FIGS. 2 and 3). Further, a nozzle plate 14 is provided on the head chip 12, whereby an ink liquid chamber 15, an ink flow path 16 and the like are created to complete the product (FIG. 2).
[0039]
In the printer head 11, the ink is guided to the ink liquid chamber 15 thus created via the ink flow path 16 formed on the end face side of the head chip 12, and the heating element 17 is driven by the transistors 22 and 23. The ink droplet held in the ink liquid chamber 15 jumps out of the nozzle 19, and the ink droplet adheres to a target object such as paper.
[0040]
In the case where the nozzle plate 14 is not tightly contacted on the side where the ink flows, the peeling of the nozzle plate 14 gradually progresses due to a change in the pressure in the ink liquid chamber 15, and finally the nozzle plate 14 becomes adjacent except for the ink flow path 16. A flow path of the ink is formed between the ink chamber 15 and the ink chamber 15, which makes the ejection of the ink droplets unstable.
[0041]
Thus, in the head chip 12 of the printer head 11 (FIG. 4), the head chips 12 are laid out on the silicon wafer 40 so that the heating elements 17 face each other, and a cutting area 39 is provided between the head chips 12. The cut region 39 is formed to have a thickness substantially equal to that of the head chip 12. A narrow groove M having a small depth is formed along the cut region 39. In this state, in the head chip 12, the dry film resist forming the partition wall material 13 is laminated in this state, so that the vicinity of the cut region 39 is smaller than the conventional case where the entire cut region is formed into a groove shape. The unevenness can be reduced, and accordingly, the decrease in the thickness on the ink flow path 16 side after cutting can be reduced, and the adhesion can be increased.
[0042]
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing a measurement result of unevenness of the head chip 12 according to the present embodiment in comparison with FIG. According to this measurement result, it can be seen that by forming the narrow grooves M on both sides of the region 21 to be cut in this manner, the decrease in the film thickness on the end face side was significantly reduced as compared with the conventional case. Thus, according to this embodiment, the nozzle plate can be sufficiently firmly attached.
[0043]
Further, if the narrow groove M is formed in this manner, when the cutting area 39 is cut by a dicing device, the occurrence of chipping and cracking at the end face can be stopped at the narrow groove M portion, thereby Such a chipping or cracking can also effectively avoid the deterioration of the reliability of the printer head 11.
[0044]
In addition, it is possible to reduce the size of the chips generated by cutting as compared with the conventional method, and to prevent the head chips 12 from remaining on the surface of the head chip 12 by rinsing with distilled water, thereby reducing damage to each part due to the chips. Can be. Thus, in this embodiment, even if dicing is performed at a high speed, various effects due to cracks and chips can be avoided, and the productivity can be improved accordingly.
[0045]
In the printer head 11, such narrow grooves M are also created by patterning when creating the heating element 17 and the like, the drive circuit, and the like, so that the number of processes is not increased at all compared to the conventional process. Reliability can be improved.
[0046]
(1-3) Effects of the embodiment
According to the above configuration, the cut region 39 is formed to have a thickness substantially equal to that of the head chip 12 side, and the narrow groove M having a small depth is formed along the cut region 39. By forming a resin layer, unevenness on the surface of the resin layer can be reduced as compared with the related art. This makes it possible to attach the nozzle plate sufficiently firmly when forming the partition walls of the liquid chamber on the semiconductor wafer and then cutting the chips to attach the nozzle plate.
[0047]
(2) Second embodiment
By the way, on the resin surface according to the first embodiment, irregularities still remain slightly. Thus, if such irregularities can be further reduced, it is considered that the adhesion of the nozzle plate can be further increased.
[0048]
From such a viewpoint, when the surface of the head chip 12 according to the first embodiment was measured for irregularities, a measurement result as shown in FIG. 8 could be obtained. In this measurement result, the peak position of the measurement result where the thickness becomes the thickest than the end face side on the ink flow path side coincides with the peak position of the unevenness shown in FIG. 7, whereby the unevenness on the surface of the head chip 12 is reduced. It was confirmed that it affected the unevenness of the surface.
[0049]
Thus, as shown in FIG. 9, in the head chip 12, on the drive circuit side including the heating element 17, the wiring patterns are partially overlapped to form a pattern dense portion in which various patterns are dense. On the side of the ink flow path 16 opposite to the above, the pattern is a sparse portion where such a pattern is sparse. Accordingly, in this embodiment, a dummy pattern for thickness adjustment which is not connected to any wiring pattern or the like is formed in the sparse portion of the pattern, the change in thickness in the head chip 12 is reduced, and the unevenness of the resin surface is further reduced. Reduce.
[0050]
That is, as shown in FIG. 1 in comparison with FIG. 6, in this embodiment, a dummy for thickness adjustment that extends in a band shape in the direction in which the heating elements 17 are arranged on the ink flow path 16 side by a predetermined distance from the heating elements 17. The pattern 50 is formed. Here, the dummy pattern 50 is also created when the first-layer wiring pattern 27 is patterned.
[0051]
Thus, in this embodiment, the change in thickness of the head chip is reduced to reduce unevenness on the resin surface, and the nozzle plate can be further firmly attached. FIG. 10 shows the results of measurement of the unevenness of the resin surface of the printer head according to this embodiment, and it can be seen that the unevenness can be significantly reduced as compared with the related art.
[0052]
The printer head according to this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the dummy pattern for adjusting the thickness is provided.
[0053]
In this embodiment, the nozzle plate can be further firmly attached by further reducing the unevenness on the surface of the resin layer by the dummy pattern for adjusting the thickness.
[0054]
(3) Third embodiment
In this embodiment, instead of laminating a negative photosensitive dry film resist, a resin layer is formed by spin coating of a liquid type negative rubber resist. That is, in this embodiment, a negative type rubber resist is spin-coated with a film thickness of 12 [μm], and then prebaked at 80 ° C. for 10 minutes. Subsequently, i-rays are irradiated and exposed by a stepper and developed, thereby forming partitions and the like of the ink liquid chamber. Even if the resin layer is formed by applying the resin material in this manner, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
[0055]
(4) Other embodiments
In the above-described second embodiment, a case has been described in which a height-adjusting dummy pattern is formed in a belt shape. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The dummy pattern 52 for adjusting the height of a small area having such a shape may be arranged along the heating element.
[0056]
In the third embodiment, the case where the dummy pattern for height adjustment is formed on the head chip has been described. However, the present invention is not limited to this, and the height adjustment dummy pattern is not limited to this. May be created.
[0057]
In the above-described embodiment, the case where the dummy pattern for height adjustment is created together with the creation of the first layer wiring pattern has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. When the second wiring pattern is formed by using the wiring pattern material described above, a dummy pattern for height adjustment may be formed at the same time. Further, the dummy pattern may be provided in another driving circuit or a heating element. A dummy pattern for height adjustment may be formed using the same material film as the material film.In addition to the material film provided for the drive circuit and the heating element, the height adjustment dummy pattern is newly formed by a dedicated film forming process. May be created.
[0058]
Further, in the above-described embodiment, the case where the narrow groove M is created with a depth that does not reach the element portion has been described. Alternatively, a narrow groove may be formed by a dedicated process.
[0059]
Further, in the above-described embodiment, the case where the heating elements are laid out so as to face each other has been described. However, the present invention is not limited to this, and all the head chips may be laid out in the same direction. In such a case, the narrow groove M may be formed only on the heating element 17 side in the cutting area.
[0060]
Further, in the above-described embodiment, a case where a logic circuit is formed using MOS transistors is described. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to a case where a logic circuit is formed using bipolar transistors. Can be.
[0061]
Further, in the above-described embodiment, the case where the drive circuit is integrally formed on the head chip has been described. However, the present invention is not limited to this, and is widely applied to the case where the head chip is formed only with energy conversion elements. can do.
[0062]
Further, in the above-described embodiment, the case where the energy conversion element is configured by the heating element has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when the electrostatic actuator that changes the pressure of the ink liquid chamber by static electricity is used. For example, various configurations can be widely applied to the energy conversion element.
[0063]
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the printer head to eject ink droplets has been described. However, the present invention is not limited to this, and instead of ink droplets, various dye droplets, Printer heads that are droplets for forming a protective layer, etc., as well as microdispensers where droplets are reagents, various measuring devices, various testing devices, and various pattern drawing devices where droplets are agents that protect members from etching. Etc. can be widely applied.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by reducing the thickness change of the head chip by the height adjustment pattern, a partition of a liquid chamber is formed on the semiconductor wafer, and then the nozzle plate is cut by cutting each chip. When attaching, the nozzle plate can be attached sufficiently firmly.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a cutting area of a printer head according to a second embodiment of the invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a printer head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a head chip applied to the printer head of FIG. 2;
4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a layout of the head chip of FIG. 3 on a silicon wafer.
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a cutting area of the printer head of FIG. 2;
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a resin layer forming step of the printer head of FIG. 2;
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing irregularities on the surface of a resin layer in the printer head of FIG. 2;
FIG. 8 is a characteristic curve diagram showing irregularities on a head chip surface in the printer head of FIG. 2;
FIG. 9 is a plan view for explaining the density of patterns in a head chip.
FIG. 10 is a characteristic curve diagram showing irregularities on the surface of a resin layer in the printer head of FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view for explaining a cutting area of a printer head according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a layout of a head chip on a silicon wafer.
FIG. 13 is a plan view for explaining cutting of a head chip.
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a cutting region;
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the state of the surface of the resin layer.
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining a state of a resin layer surface after cutting.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the bonding of the nozzle plate.
FIG. 18 is a characteristic curve diagram showing unevenness of a resin layer surface.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor wafer, 12, 49 ... Head chip, 3, 39 ... Cutting area, 7 ... Resin layer, 8, 14 ... Nozzle plate, 11 ... Printer head, 13 ... Partition material, 15 ... Ink liquid chamber, 17 heating element, 16 ink flow path, M narrow groove, 50, 52... Dummy pattern for height adjustment

Claims

A liquid ejection head that ejects droplets by driving an energy conversion element,
On a semiconductor wafer on which the energy conversion element of at least a plurality of the liquid ejection heads is formed, a liquid chamber is formed by a resin layer, partition walls of a flow path are formed, and each head chip is formed separately.
A liquid ejection head, wherein a dummy pattern for height adjustment is formed on the flow path side with respect to the energy conversion element.

Formed by cutting the semiconductor wafer in a cutting area,
Along the area of the cut, a narrow groove is formed,
2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the cut region is formed to have a thickness substantially equal to a portion opposed to the narrow groove.

The liquid according to claim 1, wherein the dummy pattern for height adjustment is formed of the same material film as at least one of the material films provided on the side on which the energy conversion element is formed. Discharge head.

In a liquid ejection device that ejects droplets by driving an energy conversion element provided in a liquid ejection head,
The liquid ejection head,
On the semiconductor wafer on which the energy conversion elements of at least a plurality of the liquid ejection heads have been formed, a liquid chamber and a partition wall of a flow path are formed in a resin layer, and then the head is separated into individual head chips. ,
A liquid ejecting apparatus, wherein a dummy pattern for height adjustment is formed on the side of the flow path from the energy conversion element.

In a method of manufacturing a liquid ejection head for ejecting a droplet by driving an energy conversion element,
A semiconductor wafer processing step of forming at least a plurality of the energy conversion elements of the liquid discharge head on a semiconductor wafer,
On a semiconductor wafer on which the energy conversion element is formed, a liquid chamber, a partition wall forming step of forming a partition of a flow path by a resin layer,
Cutting step of separating the semiconductor wafer into individual head chips,
The processing step of the semiconductor wafer,
A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising: forming a dummy pattern for height adjustment on the flow path side with respect to the energy conversion element.

The cutting step includes:
Cutting the semiconductor wafer in a cutting area,
The processing step of the semiconductor wafer,
Along the area of the cut, forming a narrow groove,
6. The method according to claim 5, wherein the cut region is formed to have a thickness substantially equal to a portion facing the thin groove therebetween.

The processing step of the semiconductor wafer,
6. The liquid ejection device according to claim 5, wherein the height adjustment dummy pattern is formed of the same material film as at least one of the material films provided on the side where the energy conversion element is formed. Head manufacturing method.