JP2006218677A - インクジェットヘッドの製造方法、ヒータボード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローコストのインクジェットヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く流路と、該流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する少なくとも１つの吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成されるインクジェットヘッドの製造方法として、前記インクジェットヘッドを作製する際に使用されるアライメントマークが、最終的に前記供給口が形成される領域に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法、並びにインクジェットヘッド用ヒータボード及びその製造方法に関する。

サーマルインクジェットヘッドは、基板上に圧力発生素子であるヒータが配置されたヒータボード、ノズル、流路等から構成される。ヒータボードは一般的に半導体製造技術によりシリコン基板に作製される。

一般的な半導体製造のフォトリソ工程では、プロジェクションアライナや、縮小投影露光装置（ステッパ）を用いて、所望レイヤーの所望のパタンを半導体基板上に形成している。

これらのパタン形成時には、半導体基板上に付けられたアライメントマークを用いて、異なったレイヤーのアライメント（位置合わせ）を行っている。

ステッパやプロジェクションアライナで用いられる、画像処理によるアライメントマーク領域は、幅が５０μｍ〜８０μｍもあれば良く、チップの収率、集積度等に影響を与えないように、チップ内には配置せず、スクライブラインに入れる方法が一般的である。

図１に従来のアライメントマークの配置を示す。図１では、ステッパを用いた時のアライメントマークの配置形態例を示した模式図である。

図１において、１はシリコン基板、２はダイシング後、１つのヒータボードとなるチップ領域、３はダイシングにより削り取られるスクライブ領域、４はアライメントマーク、５はステッパの１回の露光で露光される１ショット領域である。図１では１ショットで、３個のチップを露光する場合を示している。

図２にステッパによる露光の方法を説明するための模式図を示す。図２において図１と同一の符号は、同一のものを示す。

図２に示したように、図１に示したシリコン基板は、８回の露光を繰り返し作製される。各回の露光では、前記アライメントマークを用いてシリコン基板に対して新たに露光されるパタンがアライメントされる。

アライメントマークは、前述のように、スクライブ領域に配置される。アライメントマークはアライメント精度を上げるため、図１に示したように１ショット領域５の周囲の、異なった２箇所の辺に配置される場合が多く、一方が１ショット領域のＸ方向の辺に配置され、他方がＹ方向の辺に配置される場合が多い。このようにアライメントマークを配置することにより、Ｘ方向Ｙ方向共に精度良くアライメントすることが可能となる。

インクジェットヘッドのコストダウンのためには、ヒータボードのコストダウンが望まれる。ヒータボードのコストダウンを実現する１つの方法として、１枚のシリコン基板から得られるチップの収量を上げる方法がある。

これを実現する方法として、スクライブ領域の幅を小さくする方法がある。

現在でのスクライブ領域の幅は一般的には５０μｍ〜８０μｍである。この領域を、回転式の刃（ブレード）を持ったダイサーで削り個々のチップにする方法が一般的である。

これに対して、ブレードの幅を小さくする、或はレーザー等を用いて、スクライブ領域の幅を小さくすることが試みられている。

これらの方法により、スクライブラインの幅は、３０μｍ以下、場合によっては殆ど０μｍにすることができる。

近年のヒータボードでは、印字速度を上げるために印字幅は大きく設定する場合が多く、チップの長辺は１０ｍｍ〜３０ｍｍと比較的大きいチップサイズであるのに対し、コストダウンのためにチップ面積の縮小を行い、収量を増やしているため、チップの短辺は、３ｍｍ〜１ｍｍと小さいサイズになっている。このようにチップ短辺のサイズが小さくなっているため、スクライブ幅のサイズを小さくすることが収量の増加に有効である。

例えば、６インチのシリコン基板サイズで、チップサイズが３０ｍｍ×１．２ｍｍのヒータボードを作製した場合、スクライブ領域の幅が８０μｍでは、チップ収量は２８８個であるのに対し、スクライブ幅を３０μｍすると、チップ収量は３１２個と、約１割多くすることができる。

特開平０７−２３５４７８号公報

以上に説明したように、チップのコストダウンのためには、スクライブ領域の幅を小さくすることが望まれる。

しかしながら、従来のアライメントマーク配置方法ではアライメントマークをスクライブ領域に配置するため、スクライブ領域の幅を小さくするとアライメントマークがスクライブ領域に配置できなくなるという問題があった。

又、アライメントマークをチップ内に配置すると、チップサイズの縮小に悪影響を与える問題があった。

本発明はこのような課題を解決するもので、その目的とする処は、ローコストのインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、１枚の半導体基板からより多くのチップを採ることができるインクジェットヘッド用ヒータボード及びその製造方法を提供することにある。

本発明のインクジェットヘッドは、ヘッドを構成するヒータボード作製において、半導体プロセスに用いるアライメントマークが、ヒータボードチップ内で、且つ、最終的には除去される領域中に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、アライメントマークを最終的に除去する領域に作製するため、アライメントマークをチップ内に配置してもチップ面積を増大させることがない。又、本発明により、チップ面積を増大させることなく、スクライブ領域の幅を狭くすることができ、チップの収量を上げることができる。従って、本発明により、ローコストのインクジェットヘッドを得ることができる。

以下に、本発明のインクジェットヘッドの製造方法に関して、より詳しく説明する。尚、ここに示す実施の形態は、本発明の最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明は、これら実施の形態により限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
図３は本発明に係るインクジェットヘッドの構造の模式図である。

図３はインクジェットヘッドをヒータが配置された面から見た平面図である。図３において、２はチップ、６はＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＡｌ等から成るヒータ、７はチップ裏面に設けたインクタンク（不図示）から、チップ表面にインクを導くための供給口である。図３にはヒータ６及び供給口７のみを示した。

図４にインクジェットヘッドの模式図を示す。図４は図３中のＡ−Ａ’線での断面図である。

図４において、１はシリコン基板、６はヒータ、７は供給口、８は絶縁膜、９は保護膜、１０はＴａ等から成る耐キャビテーション膜、１１は基板裏面の絶縁膜、１２はノズル材、１３はノズル、１４は流路である。

絶縁膜８及び１１は、シリコン基板を熱酸化して作成される熱酸化膜、或はＣＶＤにより作成される酸化膜若しくはは窒化膜等の何れの膜でも良い。

保護膜９は、ＣＶＤにより作成される酸化膜又は窒化膜等、何れの膜でも良い。

ノズル１３及び流路１４を形成しているノズル材１２の形成は、予めノズル及び流路を有したノズル材を半導体基板に貼り付けても良く、半導体プロセスで用いられているフォトリソグラフィー技術を用いて形成しても良い。

ヒータ６の両端にはアルミニウム等から成る配線（不図示）が接続され、該配線を介してヒータ６両端に所望の電圧パルスが印加される。

インクは、基板裏面から図５に示したように、供給口７を通って基板表面に導かれ、流路１４を通りノズル１３まで導かれる。ヒータ６の両端に所望の電圧パルスが印加されると、ヒータ近傍のインクが過熱されて膜発泡を起こし、インクは図５に示したように吐出する。

供給口７は、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液を用いたシリコンの異方性エッチングにより作製される。この場合、図４に示したように、基板表面に対して約５４．７°の角度で傾斜して開口する。

供給口７は、シリコンのドライエッチングや、サンドブラスト等で作製しても良く、この場合供給口７の形状は、図６に示したように、基板表面に対してほぼ垂直な形態で開口する。

インクジェットヘッドは、チップ内にヒータを駆動するための半導体素子を備えても良く、チップ内には半導体素子を備えず、チップ外部から入力される電気信号を伝達する配線及びヒータのみで構成されても良い。

次に、本発明の特徴であるアライメントマークの配置方法に関して詳しく説明する。

図７にノズル及び流路の形成を行う前のヒータボードの形態を示す。

図７において、２はチップ、４はアライメントマーク、６はヒータ、１５は最終的に供給口７となる領域を示す。又、アライメントマーク４の詳細な形状の一例を１６に示した。

図８に図７中Ｂ−Ｂ’で示した線での断面図を示す。

図８では絶縁膜８と保護膜９の間にアライメントマーク４を配置した場合を示した。このような層に作られるアライメントマークとして、アルミニウム等の配線の形成と同一の工程で作られるアライメントマークがある。アルミニウムのアライメントマークを用いてアライメントされるレイヤー（材料）としては、ヒータ６、耐キャビテーション膜１０、パッドの開口部（不図示）等がある。

又、他の形態のアライメントマークとしては、例えばシリコン表面に付けられるアライメントマークがある。シリコン表面に付けられるアライメントマークを用いてアライメントされるレイヤー（材料）として配線、半導体素子形成時の拡散層等がある。

図７及び図８で示したように、本発明ではアライメントマークを最終的には供給口となる領域に配置している。供給口形成時に、この領域のシリコン基板１、絶縁膜８、保護膜９等の材料はエッチング除去される。供給口の形成はヘッド作製の最終工程の近傍で行われるために、それまでの工程では、この場所にアライメントマークを配置しても何ら問題は生じない。

又、このように最終的にエッチング除去される領域にアライメントマークを配置しているため、チップ内にアライメントマークを配置しているにも拘らず、チップ内に配置されている配線、素子等の他のレイアウトに影響を与えず、チップサイズの増大を引き起こすこともない。

図９に、本発明により、ステッパの１ショット内でのアライメントマークの配置方法の一例を示す。図９には１ショットで３チップを作製する場合について示した。

図９に示したように、本発明においても１ショット中に２つのアライメントマークを（異なった向きで）配置することができ、前記したようにアライメント精度を高くすることができる。

次に、本発明のインクジェットヘッドの作製方法について説明する。

一般的な半導体製造プロセスにより、（１００）面を表面に持つシリコン基板１（厚さ６２５μｍ）を用い、所望の位置に所望の形状でヒータ６、耐キャビテーション膜１０、アライメントマーク４及び配線（不図示）を形成し、先に図８に示した構造のヒータボードを得た。この際、必要であれば、所望の位置に半導体素子を形成しても良い。

次に、流路型材１７を塗布及びパターニングして、図１０−ａに示した構造を得た。

次に、ノズル材１２を塗布し、更に所望の部分をパターニングし、ノズル１３を形成した（図１０−ｂ）。

次に、所望の部分の、基板裏面の酸化膜１１をパターニング、除去し、図１０−ｃに示した構造を得た。

次に、前記基板裏面の酸化膜１１をマスクとし、前記ノズル１３が形成されたシリコン基板をＴＭＡＨ水溶液中で、温度８３℃にて９８０分異方性エッチングを行い、所望の部分のシリコンを除去した。この際、基板表面は保護膜（不図示）を塗布し、ＴＭＡＨ水溶液がノズル材１２に触れないように保護した（図１０−ｄ）。

次に、ＣＦ４，ＣＬ２等のガスを用いたドライエッチングで、絶縁膜８、保護膜９等を除去した（図１０−ｅ）。

以上一連の工程で、供給口７が形成され、この際、この部分に配置されていたアライメントマークは除去される。

最後に、流路型材１７を除去し、図４に示したインクジェットヘッドを得た。

＜実施の形態２＞
図１１に本発明の実施の形態２を示す。実施の形態１では供給口７を異方性エッチングによって形成したが、実施の形態２では供給口７をドライエッチングで形成した。又、実施の形態１では、ノズル１３及び流路１４をフォトリソグラフィー技術を用いて作製したが、本実施の形態では、予めノズル及び流路を有したノズル材を半導体基板に貼り付けて作製した。

図８に示した構造のヒータボードの裏面酸化膜１１の所望の部分をエッチングし除去した（図１１−ａ）。

次に、酸化膜をマスクとして、ＳＦ₆ ，Ｃ₄Ｆ₈等のガスを用いたドライエッチングにより所望の部分のシリコン１を除去した（図１１−ｂ）。

次に、ＣＦ₄，ＣＬ₂等のガスを用いたドライエッチングで、絶縁膜８、保護膜９等を除去した（図１１−ｃ）。

以上一連の工程で、供給口７が形成され、この際、この部分に配置されていたアライメントマークは除去される。

最後に、予めノズル及び流路を有したノズル材を、前記供給口の形成されたヒータボードに貼り付けて、図６に示したインクジェットヘッドを得た。

従来のアライメントマーク配置方法を説明するための模式図である。 ステッパの露光方法を説明するための模式図である。 本発明を用いて作製したインクジェットヘッドの構造を説明するための模式図（平面図）である。 本発明を用いて作製したインクジェットヘッドの構造を説明するための模式図（断面図）である。 本発明を用いて作製したインクジェットヘッドの動作を説明するための模式図（断面図）である。 本発明を用いて作製したインクジェットヘッドの、他の構造を説明するための模式図（断面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（断面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの、他の製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの、他の製造方法を説明するための模式図（平面図）である。 本発明のインクジェットヘッドの、他の製造方法を説明するための模式図（平面図）である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ チップ
３ スクライブ領域
４ アライメントマーク
５ １ショット領域
６ ヒータ
７ 供給口
８ 絶縁膜
９ 保護膜
１０ 耐キャビテーション膜
１１ 絶縁膜
１２ ノズル材
１３ ノズル
１４ 流路
１５ 最終的に供給口が形成される領域
１６ アライメントマーク
１７ 流路型材

Claims (6)

1. 外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く流路と、該流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する少なくとも１つの吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成されるインクジェットヘッドの製造方法であって、
   前記インクジェットヘッドを作製する際に使用されるアライメントマークが、最終的に前記供給口が形成される領域に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記アライメントマークが、前記供給口形成時に除去されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く流路と、該流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する少なくとも１つの吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成されるインクジェットヘッドの作製に用いられるヒータボードであって、
   前記インクジェットヘッドを作製する際に使用されるアライメントマークが、最終的に前記供給口が形成される領域に配置されていることを特徴とするヒータボード。
4. 前記アライメントマークが、前記供給口形成時に除去されることを特徴とする請求項３に記載のヒータボード。
5. 外部から液体が供給される供給口と、該液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前記供給口から供給された前記液体を前記吐出口へと導く流路と、該流路の一部に設けられた、前記液体を吐出するための圧力を発生する少なくとも１つの吐出圧力発生部とを有し、前記供給口が、前記吐出圧力発生部を構成する吐出圧力発生素子が形成された基板に貫通口として形成されるインクジェットヘッドの作製に用いられるヒータボードの製造方法であって、
   前記インクジェットヘッドを作製する際に使用されるアライメントマークが、最終的に前記供給口が形成される領域に配置されていることを特徴とするヒータボードの製造方法。
6. 前記アライメントマークが、前記供給口形成時に除去されることを特徴とする請求項５記載のヒータボードの製造方法。

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