JP2005271215A - Manufacturing method for silicon device, manufacturing method for liquid jet head and liquid jet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウェハを分割することで形成されたシリコン基板を用いたシリコンデバイスの製造方法に関し、特に、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電体層の変位により液滴を吐出させる液体噴射ヘッドの製造方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon device using a silicon substrate formed by dividing a silicon wafer, and in particular, a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging droplets is configured by a diaphragm. The present invention is suitable for application to a manufacturing method of a liquid ejecting head in which a piezoelectric element is formed on the surface of the vibration plate and droplets are ejected by displacement of the piezoelectric layer.
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。 As the liquid ejecting apparatus, for example, a plurality of pressure generating chambers that generate pressure for ejecting ink droplets by piezoelectric elements or heat generating elements, a common reservoir that supplies ink to each pressure generating chamber, and each pressure generating chamber There is an ink jet recording apparatus including an ink jet recording head having a nozzle opening that communicates with the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus applies ejection energy to ink in a pressure generating chamber that communicates with a nozzle corresponding to a print signal. Ink droplets are ejected from the nozzle openings.
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの2種類が実用化されている。 A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
ここで、後者のインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、まず、流路形成基板となるシリコンウェハの一方面に振動板及び圧電素子を形成した後、シリコンウェハの圧電素子側に圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部が設けられた接合基板を接合する。その後、シリコンウェハを他方面側からエッチングすることで、圧力発生室を形成した後、シリコンウェハを複数に分割することで形成されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, as a method of manufacturing the latter ink jet recording head, first, a vibration plate and a piezoelectric element are formed on one surface of a silicon wafer to be a flow path forming substrate, and then the movement of the piezoelectric element on the piezoelectric element side of the silicon wafer is performed. A bonding substrate provided with a piezoelectric element holding portion having a space that does not hinder the bonding is bonded. Thereafter, the silicon wafer is etched from the other surface side to form a pressure generating chamber, and then the silicon wafer is divided into a plurality of parts (for example, see Patent Document 1).
このように、1枚のシリコンウェハに複数の流路形成基板を形成すると、流路形成基板には、圧力発生室や連通部などの貫通孔や凹部などが形成されるため、流路形成基板として分割される領域は他の領域に比べて強度が低くなっている。このため、シリコンウェハの分割工程や、シリコンウェハの研磨等による薄厚化工程などの際に、強度の低い流路形成基板となる領域以外の残り領域の角部に接する流路形成基板となる領域に応力が集中してしまい、シリコンウェハにクラックなどの製造不良が生じてしまうという問題がある。また、流路形成基板となるシリコンウェハと接合基板となるシリコンウェハとを接合した際に、接合基板となるシリコンウェハには、圧電素子保持部が形成されているため、流路形成基板となるシリコンウェハは圧電素子保持部に対向する領域のみが撓み変形する。このときにも、シリコンウェハの残り領域の角部に接する流路形成基板となる領域に応力が集中してしまいクラック等の製造不良が生じてしまうという問題がある。なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドだけではなく、シリコンウェハを分割することで形成された矩形状のシリコン基板を用いたシリコンデバイスの製造方法においても同様に存在する。 In this way, when a plurality of flow path forming substrates are formed on a single silicon wafer, through holes or recesses such as pressure generation chambers and communication portions are formed on the flow path forming substrate. The region divided as is lower in strength than the other regions. For this reason, in the silicon wafer dividing process or the thinning process by polishing the silicon wafer, etc., the area that becomes the flow path forming substrate in contact with the corner of the remaining area other than the area that becomes the low strength flow path forming substrate There is a problem that stress is concentrated on the silicon wafer, and manufacturing defects such as cracks occur in the silicon wafer. In addition, when the silicon wafer that is the flow path forming substrate and the silicon wafer that is the bonding substrate are bonded, the silicon wafer that is the bonding substrate is formed with the piezoelectric element holding portion, and thus the flow path forming substrate. In the silicon wafer, only a region facing the piezoelectric element holding portion is bent and deformed. Even at this time, there is a problem that stress concentrates on a region that becomes a flow path forming substrate in contact with the corner of the remaining region of the silicon wafer, resulting in manufacturing defects such as cracks. Such a problem exists not only in a liquid jet head such as an ink jet recording head but also in a silicon device manufacturing method using a rectangular silicon substrate formed by dividing a silicon wafer. .
本発明はこのような課題に鑑み、製造不良をなくして歩留まりのよいシリコンデバイスの製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。 In view of such problems, it is an object of the present invention to provide a silicon device manufacturing method, a liquid ejecting head manufacturing method, and a liquid ejecting head that eliminates manufacturing defects and has a high yield.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、シリコンウェハから分割された矩形状のシリコン基板を有すると共に当該シリコン基板にデバイス用貫通孔及びデバイス用凹部の少なくとも一方を有するシリコンデバイスの製造方法であって、前記シリコンウェハの外縁領域近傍で前記シリコン基板となる領域以外の残り領域の少なくとも角部に、当該シリコンウェハの少なくとも一方の表面に開口する開口部を形成し、その後、前記シリコンウェハを分割することで複数の前記シリコンデバイスを形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第1の態様では、シリコンウェハの所定領域に開口部を形成することによって、外縁領域よりも脆弱な脆弱部を形成し、脆弱部周辺に応力が集中するのを防止してシリコンデバイスにクラック等の製造不良が生じるのを防止することができ、歩留まりを向上することができる。
A first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a method for manufacturing a silicon device having a rectangular silicon substrate divided from a silicon wafer and having at least one of a device through hole and a device recess in the silicon substrate. An opening that opens to at least one surface of the silicon wafer is formed in at least corners of the remaining region other than the region that becomes the silicon substrate in the vicinity of the outer edge region of the silicon wafer, and then the silicon wafer A plurality of silicon devices are formed by dividing the above-mentioned silicon device.
In the first aspect, by forming an opening in a predetermined region of the silicon wafer, a weakened portion that is more fragile than the outer edge region is formed, and stress is prevented from concentrating around the weakened portion, thereby cracking the silicon device. It is possible to prevent manufacturing defects such as the above, and improve the yield.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記開口部を前記角部のそれぞれに複数形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第2の態様では、開口部を複数形成することで、角部の強度調整を容易に行うことができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a silicon device manufacturing method according to the first aspect, wherein a plurality of the openings are formed in each of the corners.
In the second aspect, the strength of the corners can be easily adjusted by forming a plurality of openings.
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記開口部が前記シリコンウェハを厚さ方向に貫通する貫通孔からなることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第3の態様では、開口部となる貫通孔を容易に且つ高精度に形成することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the silicon device manufacturing method is characterized in that the opening includes a through-hole penetrating the silicon wafer in a thickness direction.
In the third aspect, the through hole serving as the opening can be easily formed with high accuracy.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記開口部の内面を前記シリコンウェハの表面に直交する結晶面方位と交差する方向で形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第4の態様では、開口部周辺の強度が著しく低下するのを防止してクラック等が発生するのを防止することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the inner surface of the opening is formed in a direction crossing a crystal plane orientation perpendicular to the surface of the silicon wafer. There is a method for manufacturing a device.
In the fourth aspect, it is possible to prevent the strength around the opening from being significantly lowered and prevent the occurrence of cracks and the like.
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様において、前記シリコンウェハの前記シリコン基板となる領域に前記デバイス用貫通孔又は前記デバイス用凹部を形成すると共に同時に前記開口部を形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第5の態様では、製造工程を増やすことなく開口部を形成することができ、高コストになるのを防止することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the device through-hole or the device recess is formed in a region to be the silicon substrate of the silicon wafer, and the opening is simultaneously formed. The present invention resides in a method for manufacturing a silicon device.
In the fifth aspect, the opening can be formed without increasing the number of manufacturing steps, and the cost can be prevented.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様において、前記シリコンウェハを異方性エッチングすることにより前記開口部を形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第6の態様では、開口部を容易に且つ高精度に形成することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the opening is formed by anisotropically etching the silicon wafer.
In the sixth aspect, the opening can be formed easily and with high accuracy.
本発明の第7の態様は、第1〜6の何れかの態様において、前記シリコンデバイスが、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成されると共に、振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子を具備する流路形成基板と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて前記圧力発生室の共通の液体室となるリザーバ部を有するリザーバ形成基板との接合体であり、前記シリコン基板が前記リザーバ形成基板であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第7の態様では、シリコンウェハの所定の領域に応力が集中するのを防止して、流路形成基板及びリザーバ形成基板にクラック等の製造不良が生じるのを防止することができ、歩留まりを向上することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the silicon device includes a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening, and is provided via a diaphragm so that the pressure is increased. A flow path forming substrate having a piezoelectric element that causes a pressure change in the generation chamber; and a reservoir unit that is bonded to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and serves as a common liquid chamber of the pressure generation chamber. In the method of manufacturing a liquid ejecting head, the liquid ejecting head is a bonded body with a reservoir forming substrate, and the silicon substrate is the reservoir forming substrate.
In the seventh aspect, stress can be prevented from concentrating on a predetermined region of the silicon wafer, and production defects such as cracks can be prevented from occurring in the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate. Can be improved.
本発明の第8の態様は、第1〜6の何れかの態様において、前記シリコンデバイスが、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成されると共に、振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子を具備する流路形成基板と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて前記圧力発生室の共通の液体室となるリザーバ部を有するリザーバ形成基板との接合体であり、前記シリコン基板が前記流路形成基板であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第8の態様では、流路形成基板が形成されるシリコンウェハの所定の領域に応力が集中するのを防止して、流路形成基板にクラック等の製造不良が生じるのを防止することができ、歩留まりを向上することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the silicon device is provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, and provided via a diaphragm. A flow path forming substrate having a piezoelectric element that causes a pressure change in the generation chamber; and a reservoir unit that is bonded to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and serves as a common liquid chamber of the pressure generation chamber. In the method of manufacturing a liquid ejecting head, the liquid ejecting head is a bonded body with a reservoir forming substrate, and the silicon substrate is the flow path forming substrate.
In the eighth aspect, it is possible to prevent stress from concentrating on a predetermined region of the silicon wafer on which the flow path forming substrate is formed and to prevent manufacturing defects such as cracks in the flow path forming substrate. And the yield can be improved.
本発明の第9の態様は、第7又は8の態様の製造方法によって形成されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第9の態様では、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a liquid jet head formed by the manufacturing method according to the seventh or eighth aspect.
In the ninth aspect, a highly reliable liquid ejecting head can be provided.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及び断面図である。液体噴射ヘッドを構成する流路形成基板10は、本実施形態では、面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜50が形成されている。この流路形成基板10には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12が、幅方向(ノズル開口の並設方向)に並設された列が2列形成されている。また、各列の圧力発生室12の長手方向(ノズル開口の並設方向と直交する方向)の外側には、後述するリザーバ形成基板30に設けられるリザーバ部31と連通し、各圧力発生室12の共通の液体室となるリザーバ100を構成する連通部13が形成されている。また、連通部13は、液体供給路14を介して各圧力発生室12の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。この圧力発生室12は、流路形成基板10をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでKOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜50は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a liquid jet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. In this embodiment, the flow
また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12の液体供給路14とは反対側で連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。すなわち、本実施形態では、1つの液体噴射ヘッドにノズル開口21の列が2列設けられている。
In addition, a
一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、弾性膜50上に、絶縁体膜55が形成されており、この絶縁体膜55上に金属からなる下電極膜60と、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、金属からなる上電極膜80とを順次積層することで形成された圧電素子300が形成されている。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。本実施形態では、下電極膜60を圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、圧電素子300の下電極膜60、弾性膜50及び絶縁体膜55が振動板として作用する。また、圧電素子300の上電極膜80の長手方向一端部近傍から流路形成基板10の2列の圧力発生室12の間まで引き出された引き出し配線として、リード電極90が延設されている。そして、このリード電極90は、接続孔33で後述する駆動IC110とボンディングワイヤ111を介して電気的に接続されている。
On the other hand, an
このような圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部31を有するリザーバ形成基板30が接合されている。このリザーバ部31は、本実施形態では、リザーバ形成基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通の液体室となるリザーバ100を構成している。
On the flow
また、リザーバ形成基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部32が各圧電素子300の列に対応して2つ設けられている。また、リザーバ形成基板30の2つの圧電素子保持部32の間には、リザーバ形成基板30を厚さ方向に貫通することで形成された接続孔33が設けられている。そして、各圧電素子300から引き出された引き出し配線であるリード電極90は、その端部近傍が接続孔33内で露出されており、リード電極90は接続孔33内でリザーバ形成基板30上に設けられた各圧電素子300を駆動するための駆動IC110の各端子とボンディングワイヤ111を介して接続されている。
In addition, two piezoelectric
このようなリザーバ形成基板30としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料の面方位(110)のシリコン単結晶基板を用いて形成した。このようなシリコン単結晶基板からなるリザーバ形成基板30には、流路形成基板10の圧力発生室12と同様に、KOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングによりリザーバ部31及び圧電素子保持部32を形成することができる。
Examples of such a
なお、このようなリザーバ形成基板30は、詳しくは後述するが、シリコン単結晶基板からなるリザーバ形成基板用シリコンウェハに複数個が一体的に形成される。そして、このリザーバ形成基板用シリコンウェハを複数の流路形成基板10が一体的に形成された流路形成基板用シリコンウェハに接合した後、リザーバ形成基板用シリコンウェハ及び流路形成基板用シリコンウェハを同時に分割することによって図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10とリザーバ形成基板30との接合体を形成することができる。
As will be described in detail later, a plurality of such
また、このようなリザーバ形成基板30上には、コンプライアンス基板40が接合されている。コンプライアンス基板40のリザーバ100に対向する領域には、リザーバ100に液体を供給するための液体導入口44が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板40のリザーバ100に対向する領域の液体導入口44以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部43となっており、リザーバ100は、可撓部43により封止されている。この可撓部43により、リザーバ100内にコンプライアンスを与えている。
A
以下、このような本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一例について、図3〜図6を参照して説明する。なお、図3〜図5は、シリコンウェハの圧力発生室12の長手方向の一部を示す断面図であり、図6は、シリコンウェハの平面図ある。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the liquid jet head according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are sectional views showing a part of the
まず、図3(a)に示すように、複数の流路形成基板10となる流路形成基板用シリコンウェハ120を約1100℃の拡散炉で熱酸化して弾性膜50を構成する二酸化シリコン膜52を全面に形成する。この二酸化シリコン膜52は、詳しくは後述するが、弾性膜50を構成すると共に流路形成基板用シリコンウェハ120をエッチングする際のマスク膜51として用いられるものである。次いで、図3(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜52)上に、ジルコニウム(Zr)層を形成後、例えば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる絶縁体膜55を形成する。次いで、図3(c)に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜55上に積層することにより下電極膜60を形成後、この下電極膜60を所定形状にパターニングする。
First, as shown in FIG. 3A, a silicon dioxide film constituting an
次に、図3(d)に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、例えば、イリジウムからなる上電極膜80とを流路形成基板用シリコンウェハ120の全面に形成し、圧電体層70及び上電極膜80を、各圧力発生室12に対向する領域にパターニングして圧電素子300を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (d), a
次に、図4(a)に示すように、リード電極90を形成する。具体的には、例えば、金(Au)等からなるリード電極90を流路形成基板用シリコンウェハ120の全面に亘って形成すると共に、各圧電素子300毎にパターニングする。以上が膜形成プロセスである。このようにして膜形成を行った後、図6に示すように、リザーバ形成基板30となるリザーバ形成基板用シリコンウェハ130にリザーバ部31、圧電素子保持部32及び接続孔33等を形成して、複数のリザーバ形成基板30を一体的に形成する。ここで、リザーバ部31、圧電素子保持部32及び接続孔33は、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130をKOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングすることにより形成することができる。なお、圧電素子保持部32は、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130を貫通することなく浅く形成されているため、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130を厚さ方向に途中までハーフエッチングすることにより形成することができる。このハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行うことができる。
Next, as shown in FIG. 4A, a
また、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130の外縁領域近傍でリザーバ形成基板30となる領域以外の残り領域の少なくとも角部に開口部141を形成する。本実施形態では、リザーバ形成基板30となる領域の一辺と、これに隣接するリザーバ形成基板30となる領域の一辺との二辺で画成された三角形状に画成された角部の全面に所定間隔で複数の開口部141を形成した。このような開口部141によって、リザーバ形成基板30となる領域以外の領域、すなわち、外縁領域よりも脆弱となる脆弱部140が形成されている。なお、開口部141は、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130の外縁領域よりも脆弱となっていればよく、例えば、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130を厚さ方向に貫通した貫通孔や、一方の表面にのみ開口する凹部によって形成することができる。本実施形態では、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130に厚さ方向に貫通した貫通孔を形成することで、開口部141を形成した。
In addition, an
このようにリザーバ形成基板用シリコンウェハ130に開口部141を形成することにより、外縁領域よりも脆弱な脆弱部140を形成することができ、後の工程で、流路形成基板10となる流路形成基板用シリコンウェハ120と接合した際に、流路形成基板用シリコンウェハ120の脆弱部141に近接する領域、すなわち、流路形成基板10となる領域に応力が集中するのを防止して、流路形成基板用シリコンウェハ120にクラック等の製造不良が生じるのを防止することができる。
By forming the
なお、脆弱部140を構成する複数の開口部141は、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130に複数のリザーバ形成基板30を一体的に形成する際に同時に形成することができる。すなわち、開口部141は、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130をKOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングすることによりリザーバ部31等と同時に形成することができる。これにより、開口部141を容易に且つ高精度に形成することができると共に、開口部141を別途形成する工程が不要となり、製造工程が増加するのを防止して製造コストが高コストになるのを防止することができる。
The plurality of
また、開口部141の内面は、異方性エッチングにより形成された表面と直交する結晶面方位、すなわち、リザーバ部31、圧電素子保持部32及び接続孔33の内面である(111)面とは交差する方向であるのが好ましい。これは、開口部141の内面を(111)面で形成すると、(111)面に沿ってクラックが生じやすくなると共に、開口部141で構成された脆弱部140周辺の強度が脆弱になり過ぎて脆弱部140の周辺が破壊されてしまう虞があるからである。
Further, the inner surface of the
次に、図4(b)に示すように、流路形成基板10の圧電素子300側にリザーバ部31、圧電素子保持部32、接続孔33及び脆弱部140が設けられたリザーバ形成基板用シリコンウェハ130を接合する。このとき、流路形成基板用シリコンウェハ120は、リザーバ部31、圧電素子保持部32、接続孔33及び脆弱部140に対向する領域で、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130側に撓み変形する。これにより、流路形成基板用シリコンウェハ120の脆弱部140に近接する領域、すなわち、流路形成基板10となる領域に応力が集中するのを防止して、流路形成基板10にクラック等の製造不良が生じるのを防止することができると共に歩留まりを向上することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, the reservoir forming substrate silicon in which the
次に、図4(c)に示すように、流路形成基板10となる流路形成基板用シリコンウェハ120の圧電素子300が設けられた面とは反対側の面に設けられたマスク膜51を所定形状にパターニングし、パターニングされたマスク膜51を介して流路形成基板用シリコンウェハ120を異方性エッチングすることにより、圧力発生室12、連通路13及び液体供給路14を有する流路形成基板10を複数一体的に形成する。次に、図5に示すように、流路形成基板用シリコンウェハ120及びリザーバ形成基板用シリコンウェハ130を同時に分割することで、図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10及びリザーバ形成基板30の接合体とする。このとき、脆弱部140が形成された領域は切断されるため、リザーバ形成基板30には脆弱部140が残ることがない。なお、流路形成基板用シリコンウェハ120及びリザーバ形成基板用シリコンウェハ130の分割は、例えば、ダイヤモンドカッターを用いたダイシング等により行うことができる。その後は、流路形成基板10の圧力発生室12等が開口する面側にノズル開口21の設けられたノズルプレート20を接合すると共に、リザーバ形成基板30上にコンプライアンス基板40を接合することで、液体噴射ヘッドを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4C, a
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、開口部141をリザーバ部31と同時に形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、開口部141をリザーバ形成基板用シリコンウェハ130にリザーバ部31及び圧電素子保持部32を形成するのとは別工程で形成するようにしてもよい。勿論、開口部141の形成方法は、ウェットエッチングに限定されず、例えば、ドライエッチング等により形成してもよい。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the
また、例えば、上述した実施形態では、流路形成基板用シリコンウェハ120及びリザーバ形成基板用シリコンウェハ130として、面方位(110)のシリコンウェハを用いるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、面方位(111)のシリコンウェハを用いるようにしてもよい。さらに、例えば、上述した実施形態では、開口部141をリザーバ形成基板用シリコンウェハ130のリザーバ形成基板30となる領域で画成される角部に複数形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、リザーバ形成基板30となる領域以外の残り領域の各角部に、1つの大きな貫通孔又は凹部からなる開口部を形成するようにしてもよい。この場合、開口部により形成された脆弱部がリザーバ形成基板30となる領域に比べて著しく脆弱になると、破壊され易くなってしまうため、リザーバ形成基板30となる領域の強度に合わせた大きさで適宜設けるようにすればよい。また、上述した実施形態では、開口部141をリザーバ形成基板用シリコンウェハ130のリザーバ形成基板30となる領域以外の残り領域の角部にのみ形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、リザーバ形成基板30となる領域以外の残り領域の全てに開口部141を形成するようにしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the
さらに、上述した実施形態では、リザーバ形成基板30に圧電素子保持部32を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、リザーバ形成基板の圧電素子300に対向する領域に厚さ方向に貫通した圧電素子保持孔を設けるようにしてもよい。この場合、例えば、圧電素子300及びリード電極90の表面を無機絶縁材料からなる絶縁膜によって覆い、水分(湿気)に起因する圧電体層70の破壊を防止するようにすればよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the piezoelectric
また、上述した実施形態では、リザーバ形成基板用シリコンウェハ130に脆弱部140を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用シリコンウェハ120の流路形成基板10となる領域以外の残りの領域の少なくとも角部に開口部を形成して脆弱部を形成するようにしてもよい。なお、流路形成基板用シリコンウェハ120は、分割工程や研磨等による薄厚化工程などの際にも応力がかかるため、このときの応力による流路形成基板10の破壊を脆弱部によって防止することができる。また、流路形成基板用シリコンウェハ120の一方面には下電極膜60等の金属膜が形成されているため、流路形成基板用シリコンウェハ120には金属膜とシリコンウェハとの熱膨張率の違いや、金属膜の収縮などにより応力がかかり、流路形成基板用シリコンウェハ120にはクラック等の製造不良が発生しやすい。このような製造不良も、流路形成基板用シリコンウェハ120に開口部で形成された脆弱部を形成することにより、流路形成基板用シリコンウェハ120に応力が集中するのを防止してクラック等の製造不良が発生するのを防止することができる。
In the above-described embodiment, the weakened
また、上述した実施形態では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型の液体噴射ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の液体噴射ヘッドにも本発明を採用することができる。さらに、上述した実施形態では、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体噴射ヘッドの製造方法を一例として説明したが、本発明は、広くシリコンウェハを用いたシリコンデバイスの製造方法を対象としたものである。すなわち、上述した実施形態では、シリコンデバイスに用いられるシリコン基板としてとしてリザーバ形成基板30を例示し、シリコン基板のデバイス用貫通孔及びデバイス用凹部としてそれぞれリザーバ形成基板30のリザーバ部31及び圧電素子保持部32を例示したものである。
Further, in the above-described embodiment, the thin film type liquid jet head manufactured by applying the film forming and lithography processes is taken as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a green sheet is pasted or the like. The present invention can also be applied to a thick film type liquid jet head formed by this method. Furthermore, in the above-described embodiments, recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejection heads used in the production of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, electrode formation such as FEDs (surface emitting displays), etc. The method of manufacturing a liquid jet head such as an electrode material jet head used in manufacturing and a bio-organic matter jet head used in biochip manufacturing has been described as an example. The present invention is widely applied to a method of manufacturing a silicon device using a silicon wafer. It is what. That is, in the above-described embodiment, the
10 流路形成基板、12 圧力発生室、13 連通部、14 液体供給路、20 ノズルプレート、21 ノズル開口、30 リザーバ形成基板、31 リザーバ部、40 コンプライアンス基板、50 弾性膜、55 絶縁体膜、60 下電極膜、70 圧電体層、80 上電極膜、100 リザーバ、110 駆動IC、120 流路形成基板用シリコンウェハ、130 リザーバ形成基板用シリコンウェハ、140 脆弱部、141 開口部、300 圧電素子
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記シリコンウェハの外縁領域近傍で前記シリコン基板となる領域以外の残り領域の少なくとも角部に、当該シリコンウェハの少なくとも一方の表面に開口する開口部を形成し、その後、前記シリコンウェハを分割することで複数の前記シリコンデバイスを形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 A method of manufacturing a silicon device having a rectangular silicon substrate divided from a silicon wafer and having at least one of a device through hole and a device recess in the silicon substrate,
Forming an opening that opens on at least one surface of the silicon wafer in at least the corner of the remaining region other than the region serving as the silicon substrate in the vicinity of the outer edge region of the silicon wafer, and then dividing the silicon wafer; A method of manufacturing a silicon device, comprising: forming a plurality of the silicon devices.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7829446B2 (en) | 2006-11-09 | 2010-11-09 | Seiko Epson Corporation | Method for dividing wafer, method for manufacturing silicon devices, and method for manufacturing liquid ejecting heads |
JP2019031049A (en) * | 2017-08-09 | 2019-02-28 | キヤノン株式会社 | Methods of manufacturing substrate and semiconductor device |
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2004
- 2004-03-22 JP JP2004083608A patent/JP2005271215A/en active Pending
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