JP2008194719A - 基材の分割方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加工対象物に固着した固着物によって加工対象物の切断が阻害されることを抑制して、効率良く加工対象物の分割を実行することができる基材の分割方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による基材の分割方法は、複数の部材が区画形成された基材をそれぞれの部材に分割する基材の分割方法であって、基材の表面に固着した固着物における、少なくとも基材を個々の部材に分割する際に分離される部分である分割予定面の上に固着した固着物を除去する固着物除去工程と、分割予定面に対して、当該分割予定面の周辺における基材の強度に比べて分割予定面の強度が小さくなるような加工である分割前加工を実行する前加工工程と、分割予定面において基材を部材に分割する分割工程と、を有する分割方法である。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数の部材が区画形成された基材をそれぞれの部材に分割する基材の分割方法、並びに当該基材の分割方法を用いる液滴吐出ヘッドの製造方法、及び基板の製造方法に関する。

従来から、任意の形状を有する膜などを形成する技術として、液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を用いて、液滴を吐出して描画対象上の任意の位置に着弾させ、着弾した液状材料を乾燥させて任意の形状の膜を形成する技術が知られている。このような膜形成に用いられる液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドは、その多数の液滴吐出ノズルが微小間隔で形成されていることで基板上の任意の位置に効率良く液滴を着弾させることができる。微小間隔で連なる液滴吐出ノズルや、当該液滴吐出ノズルに液体を供給する流路などの微細形状を高精度で効率良く形成することができる液滴吐出ヘッドの構造としては、液滴吐出ノズルや流路などを構成する孔を形成した板状やフィルム状の部材を積層する構造が知られている。微細な流路などを効率良く形成できる方法の一つとして、エッチングが用いられている。

このような板状やフィルム状の部材は、最初に大判シート状の板やフィルムに多数の部材を区画形成し、次に大判シートを各部材に分割することで、効率良く製造される。大判シートなどの加工対象物を任意の切断線に沿って切断する技術として、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を、切断予定ラインに沿って形成し、当該改質領域を利用して切断する技術が知られている。特許文献１には、レーザ加工装置を用いてパルスレーザ光を加工対象物に照射し、当該パルスレーザ光を集光させることによって、加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法が開示されている。この技術によれば、わずかな力を加えるだけで、改質領域を起点にして加工対象物を切断することができる。この技術は、切断屑が生じ難いので、微細な加工に適している。特許文献２には、加工対象物の厚さが加工対象物の厚さ方向の改質領域の幅に比べて大きい場合に、一つの切断予定ラインに対して、加工対象物の厚さ方向についての集光点の位置を変えながら複数回の改質領域形成工程を実行することで、改質領域を加工対象物の厚さ方向に積層して、加工対象物の平面方向の改質領域の面積を増すことなく、厚さ方向全域にわたる改質領域を形成する方法が開示されている。

特開２００２−１９２３６７号公報 特開２００２−２０５１８０号公報

しかしながら、エッチング法を用いて加工する場合には、加工しない部分を保護するために、エッチング液に侵されにくい保護膜などで覆う必要がある。当該保護膜はエッチング終了後に取り除かれるが、エッチング液が進入しないように充分密着するように貼り付けられた保護膜や貼り付けるための接着剤は非常に剥がし難いため、充分除去できない場合があった。大判シートなどを効率良く切断する方法は、大判シートを構成する材料を好適に切断できる方法が用いられ、必ずしも、保護膜や接着剤の切断も効率良くできるとは限らないため、保護膜や接着剤が固着して残留した固着物によって、大判シートなどの切断が阻害されるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、加工対象物に固着した固着物によって加工対象物の切断が阻害されることを抑制して、効率良く加工対象物の分割を実行することができる基材の分割方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び基板の製造方法を実現することを目的とする。

本発明による基材の分割方法は、複数の部材が区画形成された基材をそれぞれの部材に分割する基材の分割方法であって、基材の表面に固着した固着物における、少なくとも基材を個々の部材に分割する際に分離される部分である分割予定面の上に固着した固着物を除去する固着物除去工程と、分割予定面に対して、当該分割予定面の周辺における基材の強度に比べて分割予定面の強度が小さくなるような加工である分割前加工を実行する前加工工程と、分割予定面において基材を部材に分割する分割工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る基材の分割方法によれば、分割前加工に先立って分割予定面の上に固着した固着物を除去するため、分割予定面に対して分割前加工を実施する際に、固着物によって分割前加工が阻害されることを抑制することができる。

本発明において、基材の分割方法は、固着物除去工程において、固着物にレーザ光を集光させることにより、レーザ光が集光された固着物の部分を除去するレーザ加工を用いることが好ましい。

レーザ光は任意の位置に正確に照射することができる。この基材の分割方法によれば、除去するべき固着物に正確にレーザ光を集光させることにより、除去するべき固着物を効率良く除去することができる。

本発明において、基材の分割方法は、固着物は樹脂材料からなり、レーザ加工は、炭酸ガスレーザ、又はＮｄ：ＹＡＧ−ＳＨＧレーザを用いることが好ましい。

この基材の分割方法によれば、炭酸ガスレーザ、又はＮｄ：ＹＡＧ−ＳＨＧレーザによって発生させる熱によって、樹脂材料からなる固着物を溶融させることにより、除去することができる。

本発明において、基材の分割方法は、固着物は樹脂材料からなり、レーザ加工は、Ｎｄ：ＹＡＧ−ＴＨＧレーザ、又はＮｄ：ＹＡＧ−ＦＨＧレーザを用いることが好ましい。

この基材の分割方法によれば、Ｎｄ：ＹＡＧ−ＴＨＧレーザ、又はＮｄ：ＹＡＧ−ＦＨＧレーザによって、樹脂材料からなる固着物を光化学分解して蒸発させることにより、除去することができる。

本発明において、基材の分割方法は、レーザ加工において、レーザマーカを用いることことが好ましい。

レーザマーカは、レーザ光を対象物に照射して被照射部を加工しながら、当該レーザ光の光軸の方向を変動させることにより、加工跡で文字やマークを形成するためのものである。この基材の分割方法によれば、レーザマーカを用いて、レーザ光の光軸の方向を変動させることにより、任意の位置の固着物を除去することができる。

本発明において、基材の分割方法は、前加工工程における分割前加工が、分割予定面の部分を含む領域にレーザ光を集光させることにより、領域に改質領域を形成する第一のレーザ加工であることが好ましい。

レーザ光は任意の位置に正確に照射することができる。この基材の分割方法によれば、分割予定面に対して正確にレーザ光を集光させることにより、分割前加工を正確な分割予定面の位置に対して実行することができる。

本発明において、基材の分割方法は、第一のレーザ加工が、基材の内部における分割予定面の部分を含む領域にレーザ光を集光させることにより、基材の内部において、分割予定面の部分を含む領域に改質領域を形成するレーザ内部改質加工であることが好ましい。

この基材の分割方法によれば、基材に小さな力を加えるだけで、基材の内部に形成された改質領域を起点として基材を部材に分割することができる。なお、レーザ光は完全な光学素子によって集光されれば一点に集光するが、実際には光学素子の収差などに起因して広がりをもって集光されており、集光されたレーザ光によって改質領域を形成できる領域が存在する。分割予定面の近傍とは、当該領域を示す。

本発明において、基材の分割方法は、基材が単結晶シリコンからなり、第一のレーザ加工は、Ｎｄ：ＹＡＧ基本波レーザを用いることが好ましい。

この基材の分割方法によれば、単結晶シリコンに対して透過性を有するＮｄ：ＹＡＧ基本波レーザ光を、基材の内部に集光させることにより、基材の内部に改質領域を形成することができる。

本発明による基板の製造方法は、基材の分割方法を用いて、基板が区画形成されたマザー基板を基板に分割することを特徴とする基板の製造方法。

本発明に係る基板の製造方法によれば、分割前加工に先立って分割予定面の上に固着した固着物を除去することにより、分割予定面に対して分割前加工を実施する際に、固着物によって分割前加工が阻害されることを抑制することができる基材の分割方法を用いて、マザー基板を基板に分割する。これにより、マザー基板を基板に分割する工程において、マザー基板に固着した固着物によってマザー基板の分割が阻害されることを抑制して、好適にマザー基板を基板に分割することができる。

本発明による液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記した基材の分割方法を用いて、液滴吐出ヘッドが区画形成されたマザーヘッド基板を液滴吐出ヘッドに分割することを特徴とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、分割前加工に先立って分割予定面の上に固着した固着物を除去することにより、分割予定面に対して分割前加工を実施する際に、固着物によって分割前加工が阻害されることを抑制することができる基材の分割方法を用いて、マザーヘッド基板を液滴吐出ヘッドに分割する。これにより、マザーヘッド基板を液滴吐出ヘッドに分割する工程において、マザーヘッド基板に固着した固着物によってマザーヘッド基板の分割が阻害されることを抑制して、好適にマザーヘッド基板を液滴吐出ヘッドに分割することができる。

本発明による液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記した基材の分割方法を用いて、液滴吐出ヘッドを構成する構成部材が区画形成されたマザー構成部材を構成部材に分割することを特徴とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、分割前加工に先立って分割予定面の上に固着した固着物を除去することにより、分割予定面に対して分割前加工を実施する際に、固着物によって分割前加工が阻害されることを抑制することができる基材の分割方法を用いて、マザー構成部材を構成部材に分割する。これにより、マザー構成部材を構成部材に分割する工程において、マザー構成部材に固着した固着物によってマザー構成部材の分割が阻害されることを抑制して、好適にマザー構成部材を構成部材に分割することができる。

以下、本発明に係る基材の分割方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び基板の製造方法の一実施形態について図面を参照して、説明する。なお、以下の説明に用いる図面は、各部材及び各層を認識可能な大きさとするために、各部材及び各層の縮尺を適宜変更している。

（第一の実施形態）
本実施形態は、基材の分割方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び基板の製造方法の一例として、複数の液滴吐出ヘッドが形成されたマザーヘッド基板を個別の液滴吐出ヘッドに分割する工程で用いられる分割方法を例に説明する。

＜レーザ加工装置＞
最初に、本実施形態でマザーヘッド基板を液滴吐出ヘッドに分割するために用いるレーザ加工装置１０について、図１を参照して説明する。図１は、レーザ加工装置の構成を示す模式図である。

図１に示すように、レーザ加工装置１０は、レーザ光源２１と、ダイクロイックミラー２２と、集光レンズ２３と、Ｚ軸スライド機構２４と、撮像装置２９と、ステージ２０と、回動機構２５と、Ｘ軸スライド機構２７と、Ｙ軸スライド機構２６と、機台２８と、を備えている。

レーザ光源２１は、例えばイットリウム−アルミニウム−ガーネットにネオジウムをドープした結晶をレーザ媒質として用いるＮｄ：ＹＡＧレーザであり、レーザ光源２１の励起方式は、ＬＤ励起である。レーザ光源２１から射出されたレーザ光は、ダイクロイックミラー２２で反射され、集光レンズ２３によって加工対象物Ｗの内部に集光される。集光レンズ２３はＺ軸スライド機構２４から延びたスライドアーム２４ａによって支持されており、Ｚ軸スライド機構２４は、ステージ２０に載置された加工対象物Ｗに対して集光レンズ２３を相対的に移動させてレーザ光の集光の位置を加工対象物Ｗの厚み方向（図１のＺ軸方向）で移動させる。撮像装置２９は、ダイクロイックミラー２２を挟んで集光レンズ２３と反対側に位置しており、加工対象物Ｗの像などを撮影する。

機台２８は、レーザ加工装置１０を構成する各機構などを支持する枠体である。Ｘ軸スライド機構２７を構成するＸ軸スライド台２７ｂが機台２８に固定されており、Ｘ軸スライド機構２７を構成するＸ軸スライダ２７ａが、Ｘ軸方向に摺動自在且つ固定可能にＸ軸スライド台２７ｂと係合している。Ｙ軸スライド機構２６を構成するＹ軸スライド台２６ｂがＸ軸スライダ２７ａに固定されており、Ｙ軸スライド機構２６を構成するＹ軸スライダ２６ａが、Ｙ軸方向に摺動自在且つ固定可能にＹ軸スライド台２６ｂと係合している。回動機構２５を構成する回動機構台２５ｂがＹ軸スライダ２６ａに固定されており、回動機構２５を構成する回動テーブル２５ａが、Ｚ軸回りに回動自在且つ固定可能に回動機構台２５ｂと係合している。Ｘ軸スライダ２７ａ、Ｙ軸スライダ２６ａ、回動テーブル２５ａは、それぞれＸ軸スライド台２７ｂ、Ｙ軸スライド台２６ｂ、回動機構台２５ｂとの間に構成されたサーボモータ（図示省略）によって駆動される。

ステージ２０は、回動テーブル２５ａに固定されており、加工対象物Ｗを載置するために用いられる。ステージ２０に載置された加工対象物Ｗは、ステージ２０に構成された例えば吸引装置で吸引されて、ステージ２０に固定される。ステージ２０に固定された加工対象物Ｗは、回動機構２５によって、Ｚ軸回りに回動可能であり、集光レンズ２３に対するＸ軸とＹ軸とに平行な方向（平面方向）の姿勢が調整される。さらに、ステージ２０に固定された加工対象物Ｗは、Ｘ軸スライド機構２７と、Ｙ軸スライド機構２６とによって、Ｘ軸とＹ軸とに平行な平面方向に移動され、加工対象物Ｗの任意の部位が集光レンズ２３に対向する位置に移動される。ステージ２０に載置され固定された加工対象物Ｗの厚さ方向がＺ軸方向となる。

レーザ加工装置１０は、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ３０を備えている。メインコンピュータ３０には、ＣＰＵや各種メモリーの他に撮像装置２９が撮像した画像情報を処理する画像処理部３４を有している。撮像装置２９は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から出射した可視光は、集光レンズ２３を透過して焦点を結ぶ。

また、メインコンピュータ３０には、レーザ加工の際に用いられる各種加工条件のデータを入力する入力部３５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部３６が接続されている。そして、レーザ光源２１の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部３１と、Ｚ軸スライド機構２４を駆動して集光レンズ２３のＺ軸方向の位置を制御するレンズ制御部３２とが接続されている。さらに、回動機構２５と、Ｘ軸スライド機構２７と、Ｙ軸スライド機構２６とを駆動するサーボモータ（図示省略）を制御するステージ制御部３３が接続されている。

集光レンズ２３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構２４には、移動距離を検出可能な位置センサが内蔵されており、レンズ制御部３２は、この位置センサの出力を検出して集光レンズ２３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像装置２９の同軸落射型光源から出射した可視光の焦点が加工対象物Ｗの表面と合うように集光レンズ２３をＺ軸方向に移動させれば、加工対象物Ｗの厚みを計測することが可能である。また、加工対象物Ｗの表面から任意の位置に集光レンズ２３の集光位置を合わせることも可能である。

＜改質領域の形成＞
ここで、レーザ加工の一例である多光子吸収による改質領域４０（図２参照）の形成について、説明する。加工対象物Ｗが当てられた光に対して透過性を有する材料からなっていても、当該材料の吸収のバンドギャップＥｇよりも光子のエネルギｈνが非常に大きいと吸収が生じる。この吸収を多光子吸収と言う。多光子吸収を加工対象物Ｗの内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギが熱エネルギに転化することで、加工対象物Ｗの内部に微小クラックが形成される。あるいは、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物Ｗの内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギが熱エネルギに転化せずに、イオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。本実施形態では、これらの微小クラック形成領域や屈折率変化領域を改質領域４０と呼ぶ。

パルスレーザ光によって改質領域４０を形成する場合、１パルスのレーザ光で１個の改質領域４０を形成する。集光位置を加工対象物Ｗの平面方向に移動させながら当該改質領域４０を形成することで、加工対象物Ｗの平面方向に連続して、又は若干の間隔を隔てて並ぶ、改質領域４０の列を形成する。この改質領域４０の列を、以降、改質層４２（図２参照）と表記する。集光位置を加工対象物Ｗの厚さ方向に移動して、形成されている改質層４２と加工対象物Ｗの平面方向で重なる位置にさらに改質層４２を形成することで、改質層４２が積層して改質領域４０が面状に並んだ領域を形成する。この改質領域４０が面状に並んだ領域を、以降、改質帯４４（図２参照）と表記する。改質帯４４が形成された加工対象物Ｗは、加えられた力が微小な力であっても、改質帯４４をきっかけとして割れが発生し、当該改質帯４４の部分で容易に分割される。

次に、加工対象物Ｗに改質帯４４を形成する工程について、図２を参照して説明する。図２は、加工対象物に改質帯を形成する工程を示す加工対象物の模式断面図である。最初に、図２（ａ）に示したように、レーザ光を、加工対象物Ｗのレーザ光の入射面の反対側の面の近傍に集光することで改質領域４０を形成する。図２に示したレンズ２３ａは、集光レンズ２３を構成する対物レンズである。改質領域４０の形成と並行して、Ｙ軸スライド機構２６によって加工対象物Ｗを矢印ａの方向に移動することで、改質領域４０が連続した、又は連なった改質層４２を形成する。上述したように、レーザ光の光源であるレーザ光源２１は、ＬＤ励起のＮｄ：ＹＡＧレーザである。

１層の改質層４２の形成が終了したところで、集光位置を加工対象物Ｗの厚さ方向に移動して、その位置において同様に改質層４２を形成することで、加工対象物Ｗの厚さ方向に改質層４２を積層する。最後に、図２（ｂ）に示したように、レーザ光を、加工対象物Ｗのレーザ光の入射面の近傍に集光して改質領域４０を形成すると共に、加工対象物Ｗを矢印ａの方向に移動することで、入射面の近傍に改質層４２を形成して、図２（ｃ）及び（ｄ）に示したように、加工対象物Ｗの断面の略全面に改質領域４０を連ねた改質帯４４を形成する。なお、図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示した断面と略直交する断面を示す断面図である。加工対象物Ｗに、改質帯４４を挟んだ両側を互いに分離するように力を加えることで、改質帯４４の部分が分断され、概ね改質帯４４を構成する改質領域４０の中心を通る面を切断面として、加工対象物Ｗが切断される。

次に、液滴吐出ヘッドの構成、及び複数の液滴吐出ヘッドが形成されたマザーヘッド基板の構成について説明する。

＜液滴吐出ヘッド＞
最初に液滴吐出ヘッド１０２の構成について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、液滴吐出ヘッドの一部を切り取った状態を模式的に示す分解斜視図であり、図４は、液滴吐出ヘッドの模式断面図である。図３及び図４に示したように、液滴吐出ヘッド１０２は、ノズルプレート１２０、流路形成基板１１０、封止実装基板１２５、弾性シート１４０、後述する直載ドライバ１０６（図３では図示省略）、及び流路形成基板１１０上に形成される弾性膜１５０等からなる圧電アクチュエータ１０４、を有している。なお、直線的に配置されるノズル孔１２１が液滴を吐出する吐出口であり、１列のノズル孔１２１は全て同色の液滴を吐出する。したがって、異なる色の液滴を吐出するためには、上記ノズル孔１２１の列を複数有するヘッドを形成する。液滴吐出ヘッド１０２は、複数のノズル孔１２１から成るノズル列を２本有している。図３には、２本のノズル列のうちの１本のノズル列に対応する部分の構成を示しており、図４には、２本のノズル列の各１個のノズル孔１２１を示している。カラー印刷を行う場合は、さらに多くのノズル列を有するヘッドを形成するか、複数のヘッドを並列して用いる。

流路形成基板１１０は所定の面方位の単結晶シリコンからなり、上面には弾性膜１５０が、下面にはマスク膜１５１が形成されている。図３に示した弾性膜１５０は、流路形成基板１１０から距離をおくように図示してあるが、図４に示したように流路形成基板１１０の表面に形成されている。弾性膜１５０は当該流路形成基板１１０の表面を熱酸化することで形成され、厚さが０．５μｍ〜２μｍのため弾性を有する。一方、マスク膜１５１は別途ＣＶＤ等で形成される。そして流路形成基板１１０は、マスク膜１５１をマスクとし、面方位によりエッチングレートが異なることを利用した異方性エッチングによりパターニングされる。すなわち、流路形成基板１１０が弾性膜１５０に達するまでエッチングされることで、液状体供給路１１５、圧力発生室１１２、連通部１１６、等が形成される。それぞれの圧力発生室１１２は液状体供給路１１５を介して連通部１１６とつながっており、連通部１１６は後述する封止実装基板１２５のリザーバ部１２７と連通している。

弾性膜１５０上には、膜厚が約０．４μｍの絶縁体膜１５５が形成され、この絶縁体膜１５５上には、膜厚が約０．２μｍの、各々の圧力発生室（アクチュエータ）の共通電極である下電極膜１６０と、膜厚が約１μｍの強誘電体薄膜（圧電体層）１７０と、膜厚が約０．０５μｍの上電極膜１８０とが積層配置されて、圧電素子１０３を構成している。圧電素子１０３とは、下電極膜１６０、強誘電体薄膜１７０、及び上電極膜１８０を含む部分をいう。そして、圧電素子１０３と当該圧電素子の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータ１０４と表記する。なお振動板は、弾性膜１５０、絶縁体膜１５５及び下電極膜１６０の３層を合わせたものである。

流路形成基板１１０の下面には、マスク膜１５１及び図示しない接着材等を介してノズルプレート１２０が接着されている。ノズルプレート１２０には各々の圧力発生室１１２に対応して、各１つのノズル孔１２１が形成されており、上記したアクチュエータにより圧力発生室１１２に生じる圧力により、当該圧力室に充填されている液状体を吐出する。

流路形成基板１１０の圧電素子１０３側には、圧電素子１０３に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を有する封止実装基板１２５が接着剤等により接合されている。封止実装基板１２５には、各圧力発生室１１２の共通の液状体室となるリザーバを構成するリザーバ部１２７が設けられている。また、封止実装基板１２５の圧電素子保持部１２６とリザーバ部１２７との間の領域には、封止実装基板１２５を厚さ方向に貫通する貫通部１２８が設けられている。そして、各圧電素子１０３から引き出されたリード電極１９０は、その端部近傍が貫通部１２８内で露出している。そして、封止実装基板１２５上に接着剤等により配置される直載ドライバ１０６に、リード線１０８により電気的に接続される。

さらに、このような封止実装基板１２５上には、封止膜１４１及び固定板１４２とからなる弾性シート１４０が接合されている。また、固定板１４２は、金属等の硬質の材料で形成される。この固定板１４２のリザーバ部１２７に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部１４３となっているため、リザーバ部１２７の一方面は可撓性を有する封止膜１４１のみで封止されている。リザーバ部１２７には図示省略した供給孔が連設されており、この供給孔を介して液状体がリザーバ部１２７に供給される。

このような構成により、液滴吐出ヘッド１０２は、ノズル孔１２１から液状体の液滴を吐出する。より詳細には、予め、図示しない外部タンクと連通するリザーバ部１２７からノズル孔１２１に至るまで内部を液状体で満たす。その後、直載ドライバ１０６からの駆動信号に従い、圧力発生室１１２に対応するそれぞれの下電極膜１６０と上電極膜１８０との間に駆動電圧を印加する。駆動電圧を印加することで、弾性膜１５０、絶縁体膜１５５、下電極膜１６０及び強誘電体薄膜１７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１１２内の圧力を高めて、ノズル孔１２１から液状体の液滴を吐出する。

＜マザーヘッド基板＞
次に、マザーヘッド基板１０２Ａの構成について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、液滴吐出ヘッドの一部分を構成する各要素が形成された基板を積層する態様を示す模式図である。ノズルプレート１２０を区画形成した基板Ａ、流路形成基板１１０を区画形成した基板Ｂ、封止実装基板１２５を区画形成した基板Ｃ、弾性シート１４０を区画形成した基板Ｄの、計４枚の基板を、接着剤等で接合する。なお、ノズルプレート１２０、流路形成基板１１０、封止実装基板１２５、弾性シート１４０の境界は、基板Ａ、基板Ｂ、基板Ｃ、基板Ｄに区画形成された状態では形成されていない。したがって、実際には視認できないが、区画形成されたそれぞれのノズルプレート１２０、流路形成基板１１０、封止実装基板１２５、弾性シート１４０を明示するために、図５では実線で表記している。

上述したように、流路形成基板１１０は所定の面方位の単結晶シリコンからなり、下面（図５で表示されない面）にはマスク膜１５１が形成されており、エッチングによりパターニングされる。エッチングの際に上面（図５で表示されている面）をエッチング液から保護するために、基板Ｂにはエッチング保護膜１０９を、予め接着する。エッチング保護膜１０９は、エッチング液の滲入を阻止できるように、また、接着するための接着剤が流路形成基板１１０に付着することがないように、基板Ｂにおける流路形成基板１１０が形成されない部分である外周部１１４において、基板Ｂに接着する。流路形成基板１１０のエッチングによるパターニングの終了後、エッチング保護膜１０９は除去されるが、強固に接着された部分は除去し難いため、外周部１１４には除去し残されたエッチング保護膜１０９が固着している。封止実装基板１２５も単結晶シリコンからなり、流路形成基板１１０と同様にエッチングによりパターニングされるため、基板Ｃの外周部１２４には除去し残されたエッチング保護膜１１９が固着している。

マザーヘッド基板１０２Ａは、基板Ｃ上に形成された封止実装基板１２５の上に、基板Ａ、基板Ｂ、又は基板Ｄを、それぞれ個別のノズルプレート１２０、流路形成基板１１０、又は弾性シート１４０に分割したものを接合して形成する。図６は、マザーヘッド基板を示す模式図である。図６（ａ）は、マザーヘッド基板を弾性シート側からみた平面図であり、図６（ｂ）は、マザーヘッド基板を、直載ドライバを含めて示す断面図である。図６（ａ）に示すように、マザーヘッド基板１０２Ａの１面は、封止実装基板１２５が区画形成された基板Ｃ上に弾性シート１４０が接着されている。弾性シート１４０が接着された領域の周囲は、基板Ｃにおける封止実装基板１２５が形成されていない領域である外周部１２４である。外周部１２４には、除去し残されたエッチング保護膜１１９が固着している。図６（ｂ）に示すように、マザーヘッド基板１０２Ａの図６（ａ）に示した１面の反対側の面は、封止実装基板１２５の上に流路形成基板１１０が、さらに流路形成基板１１０の上にはノズルプレート１２０が接着されている。マザーヘッド基板１０２Ａを図６（ｂ）に示した区画面１９５で分割することで、個別の液滴吐出ヘッド１０２を分離する。液滴吐出ヘッド１０２が部材に相当し、マザーヘッド基板１０２Ａが基材に相当する。

＜マザーヘッド基板の分割＞
マザーヘッド基板１０２Ａは、上述したレーザ加工装置１０を用いたレーザスクライブ方法によって、個々の液滴吐出ヘッド１０２に分割される。図６（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示した区画面１９５に、図２を参照して説明したように改質帯４４を形成し、改質帯４４の近傍に弱い曲げ力又は引張り力を加えることで、改質帯４４の部分で分割して、液滴吐出ヘッド１０２を分離する。

マザーヘッド基板１０２Ａの分割工程を含む液滴吐出ヘッド１０２の製造工程について、図７を参照して説明する。図７は、液滴吐出ヘッドの製造工程を示すフローチャートである。

図７のステップＳ１では、封止実装基板１２５を形成するための基板であって、単結晶シリコンからなり、一方の面にマスク膜が形成された基板の、マスク膜が形成された面の反対側の面にエッチング保護膜１１９を接着する。エッチング保護膜１１９を接着する接着剤が封止実装基板１２５に付着することがないように、エッチング保護膜１１９は、その周縁部分を基板Ｃの外周部１２４に接着される。

次に、ステップＳ２では、基板をマスク膜が形成された側からエッチングすることにより、マスク膜によって規定されるパターニングを実行する。これにより、封止実装基板１２５を形成する。

次に、ステップＳ３では、封止実装基板１２５が形成された部分を覆うエッチング保護膜１１９を除去する。このとき、外周部１２４に強固に接着されたことによって、剥がすのに大きな力を加えることを必要とする接着部分はそのまま残し、封止実装基板１２５が形成された部分を覆う部分を切り取るなどすることにより除去する。これにより、上述した基板Ｃが形成される（図５参照）。

次に、ステップＳ４では、封止実装基板１２５が区画形成された基板Ｃ上に、予め別工程で形成した弾性シート１４０と、流路形成基板１１０と、ノズルプレート１２０とを接着する。ステップＳ４を実行することで、図６を参照して説明したマザーヘッド基板１０２Ａが形成される。

次に、ステップＳ５では、外周部１２４に残留するエッチング保護膜１１９の、少なくとも区画面１９５を覆う部分を除去する。図８は、エッチング保護膜の、区画面を覆う部分の近傍を除去した状態を示すマザーヘッド基板の平面図である。当該部分の除去は、後述する改質領域４０の形成に対して妨げとなるような位置にあるエッチング保護膜１１９の除去であり、レーザ光の透過を阻害しないように充分除去することが必要である。一方、レーザ光が透過する範囲にあるエッチング保護膜１１９のみを除去すれば充分である。図８に示したマザーヘッド基板１０２Ａでは、除去部分１１８に在ったエッチング保護膜１１９が除去されている。

このように、位置が定められた狭い範囲を確実に除去する加工は、上述したレーザ加工装置１０と同様のレーザ加工装置を用いることで、好適に実行することができる。これらのレーザ加工装置のレーザ光源としては、ＣＯ₂（炭酸ガス）レーザや、Ｎｄ：ＹＡＧＳＨＧ（第２高調波）レーザや、Ｎｄ：ＹＡＧＴＨＧ（第３高調波）レーザや、Ｎｄ：ＹＡＧＦＨＧ（第４高調波）レーザを用いることができる。これらのレーザ光源のうちで、ＣＯ₂レーザや、Ｎｄ：ＹＡＧＳＨＧレーザを用いると、樹脂で形成されたエッチング保護膜１１９を、高熱で溶融することにより除去することができる。Ｎｄ：ＹＡＧＴＨＧレーザや、Ｎｄ：ＹＡＧＦＨＧレーザを用いると、樹脂で形成されたエッチング保護膜１１９を、光化学分解することにより蒸発させて除去することができる。

次に、図７のステップＳ６では、改質帯４４を形成する。上述したレーザ加工装置１０を用いて、パルスレーザ光を基板Ｃの内部に集光させることによって、基板Ｃの内部に設定された区画面１９５に沿った位置に、改質領域４０を形成することで、改質帯４４を形成する。ノズルプレート１２０側から、ノズルプレート１２０と流路形成基板１１０とが積層された先の基板Ｃにレーザ光を集光させることは困難であって、ノズルプレート１２０側から基板Ｃにレーザ光を集光させることは効率的ではない。一方、弾性シート１４０は薄いため、弾性シート１４０が在っても、基板Ｃにレーザ光を集光させる際の障害とは殆どならないため、レーザ光は、弾性シート１４０側から基板Ｃに照射する。

単結晶シリコンからなる基板Ｃに改質領域４０を形成するために、本実施形態では、波長１０６０ｎｍのＹＡＧ基本波を用いる。図２を参照して説明したように、改質領域４０を連ねて改質層４２を形成し、改質層４２を積層して、区画面１９５の略全面に改質領域４０を連ねた改質帯４４を形成する。図８に示したマザーヘッド基板１０２Ａの全ての区画面１９５に沿って、改質帯４４を形成する。

次に、ステップＳ７では、マザーヘッド基板１０２Ａを、個々の液滴吐出ヘッド１０２に分割する。マザーヘッド基板１０２Ａの全ての区画面１９５に改質帯４４が形成されると、図８に示した弾性シート１４０の周囲に沿った位置に、即ち、液滴吐出ヘッド１０２に相当する部分の周囲に、改質帯４４が形成されている。それぞれの液滴吐出ヘッド１０２に相当する部分は、周囲の区画面１９５の位置に改質帯４４が形成されており、隣り合う液滴吐出ヘッド１０２間に、相対的に移動させる力を加えることにより、区画面１９５の位置に形成された改質帯４４の部分で容易に分割することができる。外周部１２４も同様に、区画面１９５の位置に形成された改質帯４４の部分で容易に分割することができる。隣り合う液滴吐出ヘッド１０２を相対的に移動させる力は、マザーヘッド基板１０２Ａを弾性伸展シートに貼り付けて当該弾性伸展シートを伸展させるエキスパンド法などの周知の方法を用いて、加えることができる。

＜基板Ｂの分割＞
上述したように、マザーヘッド基板１０２Ａは、基板Ｃ上に形成された封止実装基板１２５の上に、基板Ａ、基板Ｂ、又は基板Ｄを、それぞれ個別のノズルプレート１２０、流路形成基板１１０、又は弾性シート１４０に分割したものを接合して形成する。また、流路形成基板１１０は、基板Ｂに区画形成される。上述した基板Ｃを分割することによりマザーヘッド基板１０２Ａを液滴吐出ヘッド１０２に分離する工程と同様の工程を実行して、基板Ｂを分割することで、個々の流路形成基板１１０を形成する。流路形成基板１１０が、部材及び構成部材に相当し、基板Ｂが、基材及びマザー構成部材に相当する。

以下、本実施形態の効果を記載する。本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）改質領域４０を形成することによって改質帯４４を形成する工程に先立って、残留するエッチング保護膜１１９の、少なくとも区画面１９５を覆う部分を除去するため、残留するエッチング保護膜１１９によって改質領域４０を形成するためのレーザ光が遮られることを、抑制することができる。

（２）マザーヘッド基板１０２Ａを分割する工程に先立って、残留するエッチング保護膜１１９の、少なくとも区画面１９５を覆う部分を除去するため、区画面１９５を覆うエッチング保護膜１１９が恰も補強材のように作用することによって、マザーヘッド基板１０２Ａが分割され難くなることを防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、前記実施形態に限らない。本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。

（変形例１）前記実施形態においては、マザーヘッド基板１０２Ａは、封止実装基板１２５が区画形成された基板Ｃに、流路形成基板１１０、ノズルプレート１２０及び弾性シート１４０は分割したものを個別に貼り合わせていたが、分割済みの流路形成基板１１０やノズルプレート１２０や弾性シート１４０を貼り合わせることは必須ではない。マザーヘッド基板は、基板Ｂと基板Ｃとを貼り合わせ、ノズルプレート１２０及び弾性シート１４０は分割したものを個別に貼り合わせる構成であってもよいし、基板Ｂと、基板Ｃと、基板Ａと基板Ｄとの両方又はどちらか一方を貼り合わせて、３枚又は４枚の基板からなる構成であってもよい。

（変形例２）前記実施形態においては、基板Ｃを容易に分割できるようにするための分割前加工として、基板Ｃの区画面１９５の全面に改質領域４０を形成していたが、分割前加工は、改質領域４０の形成のみに限らない。基板Ｃにおいて、封止実装基板１２５を形成するための半導体プロセスを実行する際に、境界面をハーフエッチングすることで予め基板Ｃの厚さを減じることと、ハーフエッチングの残りの区画面に改質領域４０を形成することとで、容易に分割できるようにしてもよい。

（変形例３）前記実施形態においては、分割する対象物として、液滴吐出ヘッド１０２が区画形成されたマザーヘッド基板１０２Ａと、液滴吐出ヘッド１０２を構成する流路形成基板１１０が区画形成された基板Ｂと、を例にして説明したが、分割する対象物は液滴吐出ヘッドや液滴吐出ヘッドの構成要素が形成されたものに限らない。分割する対象物に分割を阻害するような固着物が付く可能性がある場合には、本発明を用いることで、好適に分割を実施することができる。

（変形例４）前記実施形態においては、改質層は改質領域４０を互いに略連接するように連ねて形成していたが、改質領域４０が略連接することは必須ではない。小さい応力をかけて分割できれば、改質領域４０を互いに間隔を隔てて連ねる構成であってもよい。間隔を隔てることで、改質領域を略連接させる構成に比べて相対移動速度を速くして、加工速度を速くすることができる。

（変形例５）前記実施形態においては、改質帯は改質層を互いに略連接するように積層して形成していたが、改質層が略連接することは必須ではない。小さい応力をかけて分割できれば、改質層を互いに間隔を隔てて積層する構成であってもよい。間隔を隔てることで、改質層を略連接させる構成に比べて改質帯の形成に要する時間を短縮することがすることができる。

（変形例６）前記実施形態においては、集光レンズ２３に対してステージ２０をＺ軸に直交する方向に移動することで、集光レンズ２３と、マザーヘッド基板１０２Ａ、又は基板Ｂと、を相対移動させていたが、ステージ２０側を移動させることは必須ではない。集光レンズ２３側を移動することで、集光レンズ２３と、マザーヘッド基板１０２Ａ、又は基板Ｂとの相対移動を行ってもよい。

（変形例７）前記実施形態においては、マザーヘッド基板１０２Ａ、又は基板Ｂに対する集光点のＺ軸方向の位置調整は、Ｚ軸スライド機構２４によって集光レンズ２３を移動することで行っていたが、集光レンズ２３を移動することは必須ではない。マザーヘッド基板１０２Ａ、又は基板Ｂに対する集光点のＺ軸方向の位置調整は、ステージ２０をＺ軸方向に移動して調整してもよい。レーザ光源２１や集光レンズ２３を含むレーザ光照射装置が調整装置を持たなくてすみ、レーザ光照射装置が調整装置を持つ場合に比べてレーザ光照射装置全体を軽量小型にすることができる。

（変形例８）前記実施形態においては、加工対象物の基板はシリコン基板であったが、本発明は、石英ガラス基板、水晶から成る水晶基板や、パイレックス（登録商標）やネオセラム（登録商標）やＯＡ−１０から成る基板にも適用することができる。

（変形例９）前記実施形態においては、レーザ光源２１は、イットリウム−アルミニウム−ガーネットにネオジウムをドープした結晶をレーザ媒質として用いるＮｄ：ＹＡＧレーザであったが、レーザ光源は他のレーザ媒質を用いるレーザ光源であってもよい。例えば、他のＹＡＧレーザやＹＬＦレーザやＹＶＯ４レーザなどを使用してもよい。Ｎｄ：ＹＡＧレーザも、Ｎｄ：ＹＡＧ基本波以外にも、第３高調波などを用いることができる。加工対象の材質によって、改質領域を形成するのに適した波長などが異なるため、レーザ媒質や発振させるレーザ光は、加工する材質に合わせて適切なものを選択することが好ましい。

（変形例１０）前記実施形態においては、改質領域を形成する各走査の走査方向が同一方向であったが、各走査の走査方向が同一方向であることは必須ではない。積層する改質層ごとに走査方向を変えてもよい。往復両方向の走査で改質領域を形成することにより、各走査の走査方向が単一方向である場合に比べて、改質帯を形成する時間を短縮することができる。

（変形例１１）前記実施形態においては、基板などの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ内部改質加工によるレーザ加工について説明したが、レーザ加工はレーザ内部改質加工に限らない。レーザ光によって基板表面から内部に向かって加工するようなレーザ加工であってもよい。

（変形例１２）前記実施形態においては、エッチング保護膜１１９を除去するためにレーザ加工装置１０と同様のレーザ加工装置を用いていたが、分割予定面上の固着物を除去するために用いる装置は、レーザ加工装置１０と同様の装置に限らない。分割予定面上の固着物を除去するために、レーザマーカを用いてもよい。レーザマーカは、平面方向の集光位置の移動の自由度が高く、また、速度で移動させることができるため、固着物の除去を効率よく実行することができる。

上述した実施形態においては、加工対象物の一例として、ヘッドを構成するシリコン基板の分割方法について説明したが、本発明による加工方法は様々な加工対象物の加工方法として利用できる。例えば、ガラス基板の切断に用いられるガラス基板分割方法、水晶発振器などの水晶基板の切断に用いられる水晶基板分割方法、ピエゾ素子などの圧電素子分割方法、プラスチック板分割方法、集積回路などのシリコン基板の分割方法、液晶表示パネルが区画形成されたマザーパネル基板の分割方法などとして、利用することができる。

レーザ加工装置の構成を示す模式図。 加工対象物に改質帯を形成する工程を示す加工対象物の模式断面図。 液滴吐出ヘッドの一部を切り取った状態を模式的に示す分解斜視図。 液滴吐出ヘッドの模式断面図。 液滴吐出ヘッドの一部分を構成する各要素が形成された基板を積層する態様を示す模式図。 マザーヘッド基板を示す模式図。 液滴吐出ヘッドの製造工程を示すフローチャート。 エッチング保護膜の、区画面を覆う部分の近傍を除去した状態を示すマザーヘッド基板の平面図。

符号の説明

１０…レーザ加工装置、２１…レーザ光源、４０…改質領域、４２…改質層、４４…改質帯、１０２…液滴吐出ヘッド、１０２Ａ…マザーヘッド基板、１０９，１１９…エッチング保護膜、１１０…流路形成基板、１１４…外周部、１１８…除去部分、１２０…ノズルプレート、１２４…外周部、１２５…封止実装基板、１４０…弾性シート、１５０…弾性膜、１５１…マスク膜、１５５…絶縁体膜、１９５…区画面。

Claims (11)

1. 複数の部材が区画形成された基材をそれぞれの前記部材に分割する基材の分割方法であって、
   前記基材の表面に固着した固着物における、少なくとも前記基材を個々の前記部材に分割する際に分離される部分である分割予定面の上に固着した前記固着物を除去する固着物除去工程と、
   前記分割予定面に対して、当該分割予定面の周辺における前記基材の強度に比べて前記分割予定面の強度が小さくなるような加工である分割前加工を実行する前加工工程と、
   前記分割予定面において前記基材を前記部材に分割する分割工程と、を有することを特徴とする基材の分割方法。
2. 前記固着物除去工程において、前記固着物にレーザ光を集光させることにより、前記レーザ光が集光された前記固着物の部分を除去するレーザ加工を用いることを特徴とする請求項１に記載の基材の分割方法。
3. 前記固着物は樹脂材料からなり、前記レーザ加工は、炭酸ガスレーザ、又はＮｄ：ＹＡＧ−ＳＨＧレーザを用いることを特徴とする請求項２に記載の基材の分割方法。
4. 前記固着物は樹脂材料からなり、前記レーザ加工は、Ｎｄ：ＹＡＧ−ＴＨＧレーザ、又はＮｄ：ＹＡＧ−ＦＨＧレーザを用いることを特徴とする請求項２に記載の基材の分割方法。
5. 前記レーザ加工は、レーザマーカを用いることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の基材の分割方法。
6. 前記前加工工程における前記分割前加工が、前記分割予定面の部分を含む領域にレーザ光を集光させることにより、前記領域に改質領域を形成する第一のレーザ加工であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基材の分割方法。
7. 前記第一のレーザ加工が、前記基材の内部における前記分割予定面の部分を含む前記領域にレーザ光を集光させることにより、前記基材の内部において、前記分割予定面の部分を含む前記領域に前記改質領域を形成するレーザ内部改質加工であることを特徴とする請求項６に記載の基材の分割方法。
8. 前記基材は単結晶シリコンからなり、前記第一のレーザ加工は、Ｎｄ：ＹＡＧ基本波レーザを用いることを特徴とする請求項７に記載の基材の分割方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基材の分割方法を用いて、基板が区画形成されたマザー基板を前記基板に分割することを特徴とする基板の製造方法。
10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基材の分割方法を用いて、液滴吐出ヘッドが区画形成されたマザーヘッド基板を前記液滴吐出ヘッドに分割することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基材の分割方法を用いて、液滴吐出ヘッドを構成する構成部材が区画形成されたマザー構成部材を前記構成部材に分割することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

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