JP5043530B2 - 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクに代表される記録用液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置の液体吐出ヘッド用基板の検査方法に関する。

液体吐出装置として現在広く普及しているものにインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）がある。このインクジェットプリンタには、液体吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドが用いられている。インクジェットヘッドには種々の液体吐出原理に基づくものがあるが、特に普及しているものは、熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインク滴を吐出させるタイプのインクジェットヘッドである。

近年、インクジェットプリンタにおいては、印字の高速化および高精細化の要求に応じて、インクジェットヘッド（以下、単に記録ヘッドと称す）の高密度化および多ノズル化が図られている。特に、高速に印字を行うためには、ひとつのノズルにおけるインクの単位時間あたりの吐出頻度を増加させることが有効である。しかし、吐出頻度の増加は、インクの流動性（粘性）や発泡する泡の消滅する時間により制限されてしまう。このような理由から、なるべく多くのノズルを一度に駆動することと、一度に印字することのできるノズルを所定方向に多数配置すること（長尺化）が、高速印字のための有効な手段とされている。

図９に、記録ヘッドに搭載されるヒータおよび駆動回路の等価回路を示す。図９において、ヒータ１０１とＭＯＳトランジスタよりなるスイッチング素子１０２とを直列に接続した回路が複数並列に配列されている。ヒータ１０１の一端は、ボンディングパッド２０１ａに接続された共通の電源配線であるＶＨ配線２０２ａに接続されている。ヒータ１０１の他端は、スイッチング素子１０２を介して、ボンディングパッド２０１ａに接続された共通のグラウンド（ＧＮＤＨ）配線２０２ｂに接続されている。制御回路１０３は、外部より供給される信号に応じてスイッチング素子１０２を制御する。スイッチング素子１０２がオン状態になると、外部電源からヒータ１０１へ電流が流れる。

このような記録ヘッドで高速に印字を行うためには、できるだけ多くのヒータを同時に駆動することが望ましい。しかしながら、多くのヒータを同時に駆動すると、配線に流れる電流が増大し、その結果、配線の寄生抵抗による電圧降下が増大して、ヒータにて所望の熱エネルギーを発生することができない場合がある。このような理由から、同時に駆動できるヒータの数は制限される。

特許文献１には、複数のヒータをグループに分割し、グループ内のヒータが同時に駆動しないように時間をずらしてヒータ駆動を行う時分割駆動が開示されている。この時分割駆動によれば、配線に瞬間的に流れる電流量を抑制することができる。

特許文献２に、そのような時分割駆動を行う記録ヘッドに用いる基板の電源配線の構造が開示されている。その基板の電源配線のレイアウトを図１０に示し、また、その基板の断面図を図１１に示す。

図１０を参照すると、半導体基板２０４の中央部にインク供給口１１０が設けられ、複数のヒータ１０１を所定方向に配置してなるヒータ部が、インク供給口１１０の両側に設けられている。ヒータ部は、同時に駆動しない複数のヒータを備えるグループに分割されている。

ＶＨ配線２０２ａは、図１１に示すように半導体基板２０４の表面に形成されており、さらに、その上に保護膜２０３が形成されている。これと同様に、ＧＮＤＨ配線２０２ｂも半導体基板２０４の表面に形成されており、保護膜２０３で覆われている。ＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂの各配線は、グループ毎に設けられている。複数のグループのＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂの各配線が一組のボンディングパッド２０１ａ、２０１ｂに接続されている。

このようにＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂの各配線は、一組のボンディングパッドから複数のグループに対して独立に接続されている。ボンディングパッドから複数のグループに独立にレイアウトされた各配線における電圧降下を一定にするために、各配線の抵抗値が一定になるように、ボンディングパッドから各グループまでの距離に応じて各配線の幅が調整されている。

印字の高速化のために、ノズル列方向におけるノズル数を増加させて長尺化を行った場合、ヒータのグループ数が増加し、それに伴ってボンディングパッドからの独立にレイアウトされる電源配線やグラウンド配線の本数も増加する。寄生抵抗成分を一定とするために各配線の幅が調整されるレイアウトにおいては、長尺化による配線数の増加に伴って、ノズル列方向と交差する方向における、配線に必要とされる面積が増加する。このように、長尺化は、ノズル列方向と交差する方向における配線占有面積の増大を生じるため、結果として、基板面積が著しく増大することとなる。記録ヘッドに用いられる基板は、半導体工程によりウェハ上に形成されるため、基板面積の増大は、ウェハから取れる基板の個数を減少させることになる。その結果、基板のコストアップを招く。

特許文献３に、上記のような長尺化による配線数の増加に伴う基板面積の増大を効果的に抑制する方法が開示されている。この方法では、基板を貫通する電極（貫通電極）を基板に複数設け、それら貫通電極を通じて、基板表面上の電源配線やグラウンド配線を基板裏面に引き回す。基板は、裏面の電極を介して配線体に接続される。

１つのヒータグループの電源配線（またはグラウンド配線）に対して貫通電極を設けてもよく、また、配線による電圧降下の許容範囲において、いくつかのヒータグループの電源配線（またはグラウンド配線）に対して共通の貫通電極を設けてもよい。貫通電極をヒータグループの近傍に配置することで、電源配線やグラウンド配線の引き回しに関わるレイアウト面積を効果的に縮小することができる。

上記のような貫通電極を有する半導体基板をウェハにより形成する際の、ウェハの作製フローおよび電気的な検査フローを図１２に示す。図１２において、工程Ａ１から工程Ａ４はウェハ作製フローを示し、工程Ｂ１から工程Ｂ５はウェハ検査フローを示す。

ウェハの作製では、まず、ウェハの表面にヒータおよび駆動デバイスを形成する（工程Ａ１、Ａ２）。その後、ウェハに貫通電極を形成する（工程Ａ３）。そして、ダイシングによりウェハを複数の基板（チップ）に分割する（工程Ａ４）。

貫通電極の形成（工程Ａ３）の前後においてウェハ検査が行われる。ウェハ検査では、まず、貫通電極の形成（工程Ａ３）の前において、ウェハ表面（ヒータおよび駆動デバイスの形成面）の電極を用いて電気検査を行う（工程Ｂ１）。次いで、電気検査結果に基づいてウェハ歩留まり判断を行い（工程Ｂ２）、その結果に基づいて良品マップ（良品と判断されたチップのマップ）を作製する（工程Ｂ３）。大きく歩留まりを落としたウェハについては、以降のウェハ作製工程を中止する。歩留まりが基準値を超えたウェハに対してのみ、工程Ａ３で貫通電極が形成される。

貫通電極の形成（工程Ａ３）の後、ウェハ裏面側から、裏面の電極を用いて貫通電極の検査を行う（工程Ｂ４）。そして、その電気検査結果および良品マップに基づいてウェハの良品判定を行う（工程Ｂ５）。この判定で良品と判断されたチップを、工程Ａ４でのダイシングにより切り出す。

貫通電極の形成前後で電気検査を行う目的を以下に説明する。

第１の目的は、貫通電極の形成前にウェハでの歩留まりを把握し、大きく歩留まりを落としたウェハが次工程に投入されることを防止することで、コストの増大を抑えることである。

第２の目的は、貫通電極の形成前にウェハ内の不良チップを把握し、貫通電極の形成後の電気検査において、貫通電極の形成前の不良チップの検査を省くことで、形成後の検査タクトを短縮することにある。

第３の目的は、貫通電極の形成後の検査により、貫通電極の形成状態を電気的に確認して、良品および不良品の判定を行い、さらに貫通電極の形成工程における問題点に対する改善を迅速に図ることにある。

特に、第３の目的（貫通電極の形成状態の確認）は、ヒータへの電源の供給が貫通電極を介して行われる基板において重要となる。そのような基板では、貫通電極（寄生抵抗）とヒータ（抵抗）が直列に接続されることになる。そのため、各貫通電極の形成状態にばらつきがあると、各貫通電極の寄生抵抗値がばらつくこととなり、その結果、各ヒータに投入されるエネルギーがばらつくことになる。ヒータへの投入エネルギーのばらつきは、吐出する液滴量のばらつきにつながり、印刷される画像の高画質化が困難になる。このことから、貫通電極の形成状態が電気的に均一であることが高画質化を達成する上でも重要である。
特開平９−３２７９１４号公報 特開２００５−１０４１２号公報 特開２００６−３２１２２２号公報

しかしながら、上述したウェハ検査手法には、長尺化等により貫通電極の数が増加したチップにおいて、以下のような欠点がある。

図１３に、貫通電極を有するチップの断面の状態および電気検査回路を示し、図１４に、その等価回路を示す。図１３および図１４を参照すると、電気検査回路３０２は、電源および電流計から構成されるものであって、正極側および負極側の２つのプローブピン３０１を有する。

半導体基板２０４の表面に電源配線２０２が形成され、その上に保護膜２０３が形成されている。半導体基板２０４には、電源配線２０２と電気的に接続される複数の貫通電極４０１が設けられている。半導体基板２０４の裏面には、貫通電極４０１のそれぞれに対して、裏面電極取り出しバンプ４０２が設けられている。電源配線２０２は、ＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂに対応する。

プローブピン３０１を２つの貫通電極の裏面電極取り出しバンプ４０２にそれぞれ接続し、それら貫通電極間の導通を検査する。２つの貫通電極の一方または両方の形成状態が異常である場合は、測定値が、２つの貫通電極が正常に形成された場合における各貫通電極に寄生する抵抗値の合計と電源配線の抵抗値との合計値より高くなる。測定値が、その合計値より高いか否かで、貫通電極の異常を検査することができる。

しかしながら、一度に検査できる貫通電極の数が２個であるため、貫通電極の数が増えるに伴って、導通検査のタクトが増加し、その結果、貫通電極の検査にかかる時間が増大する、といった問題が生じる。

貫通電極の検査時間を短縮する目的で、複数の貫通電極を直列に接続することが考えられる。図１５に、複数の貫通電極を直列に接続したチップの断面の状態および電気検査回路を示し、図１６に、その等価回路を示す。

図１５および図１６を参照すると、半導体基板２０４の表面に形成した電源配線２０２と、半導体基板２０４の裏面に形成した配線４０３とで、複数の貫通電極４０１が直列に接続されている。配線４０３には、裏面電極取り出しバンプ４０２が形成されている。この場合は、直列に接続された複数の貫通電極のうちの始点となる貫通電極（図１５の左端の貫通電極）から終点となる貫通電極（図１５の右端の貫通電極）の間の導通検査を行う。直列に接続された貫通電極の何れかに異常があった場合は、測定値（抵抗値）が正常状態における抵抗値より大きくなるので、貫通電極の異常を判断することができる。このように、一度に複数の貫通電極の検査が可能となっている。

しかしながら、上記の場合は、貫通電極形成前の状態において、基板表面に形成される電源配線２０２は複数に分割されており、分割された配線は互いに電気的に分離された状態となっている。このため、前述した貫通電極形成前のウェハ検査では、分割された配線に接続されているヒータやスイッチング素子を含む駆動素子を電気的に検査することができない。

上述したように、２つの貫通電極間の電気検査を行う場合は、貫通電極の形成前にチップ表面の電気検査を行うことができるものの、貫通電極の検査にかかる時間が増大する、という問題がある。一方、直列に接続された複数の貫通電極の電気検査を行う場合には、貫通電極の検査時間の短縮を図ることができるものの、貫通電極形成前のチップ表面の電気検査を行う手法が確立されていない、という問題がある。このように、現状では、貫通電極の検査時間の短縮と貫通電極の形成前のチップ表面の電気検査の両立は困難となっている。

本発明の目的は、上記問題を解決し、貫通電極の検査時間を短縮することができ、かつ、貫通電極形成前のチップ表面の電気検査を行うことができる、液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、
液体を吐出口から吐出させるための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子と、該電気熱変換素子への電流の供給を制御するためのスイッチング素子と、該複数の電気熱変換素子を複数のグループに分けたときに、１つの前記グループに属する複数の前記電気熱変換素子に接続し、夫々が電気的に分離された複数のＶＨ配線と、該ＶＨ配線と対となり前記グループに属する複数の前記熱変換素子に接続し、夫々が電気的に分離された複数のＧＮＤＨ配線と、を表面に備えた基板を用意する工程と、
一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間に電圧を印加し、一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程と、
一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程の後に、１つの前記ＶＨ配線に対して２つが接続して設けられるように、前記表面と該表面の反対側の裏面とを貫通する複数の第１の貫通電極を設ける工程と、
一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程の後に、１つの前記ＧＮＤＨ配線に対して２つが接続して設けられるように、前記表面と前記裏面とを貫通する複数の第２の貫通電極を設ける工程と、
前記裏面に、異なる前記ＶＨ配線に接続する２つの前記第１の貫通電極に接続するように、複数の第１の裏面配線を設ける工程と、
前記裏面に、異なる前記ＧＮＤＨ配線に接続する２つの前記第２の貫通電極に接続するように、複数の第２の裏面配線を設ける工程と、
前記複数の第１の裏面配線のうち２つの間に電圧を印加し、２つの前記第１の裏面配線の間の抵抗値を検査する工程と、
前記複数の第２の裏面配線のうち２つの間に電圧を印加し、２つの前記第２の裏面配線の間の抵抗値を検査する工程と、
を有する。

本発明によれば、一度に複数の貫通電極の電気的形成状態を確認することができるので、貫通電極の検査時間を短縮することができる。

加えて、貫通電極形成前のチップの検査において、分離された配線（電源配線およびグラウンド配線）に接続される素子の検査を行うことができる。このように、貫通電極の検査時間の短縮を図る上で困難とされていた、貫通電極形成前のチップ表面の電気検査を行うことができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の液体吐出ヘッド用基板の検査方法は、図１２に示した検査フローと基本的に同じ手順で検査を行うが、貫通電極形成前に実行される第１の電気検査および貫通電極形成後に実行される第２の電気検査が図１２における電気検査（Ｂ１、Ｂ２）と異なる。

以下、本発明の一実施形態である液体吐出ヘッド用基板の検査方法にて行われる第１および第２の電気検査について具体的に説明する。

（１）第１の電気検査：
まず、第１の電気検査の対象となる液体吐出ヘッド用基板の構成について説明する。

図１は、貫通電極形成前の液体吐出ヘッド用基板の等価回路図である。図１を参照すると、ヒータおよび駆動回路の部分は、複数のグループ１₁から１_mに分割されている。グループ１₁から１_mはいずれも同じ構成であって、ヒータ１０１とスイッチング素子１０２を直列に接続した回路が複数並列に接続されている。スイッチング素子１０２は、半導体スイッチ素子であり、より具体的には、ＭＯＳトランジスタである。ヒータ１０１は、インクを吐出口から吐出させるための熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である。

並列に接続された各ヒータ１０１の一端はそれぞれ、ボンディングパッド２０１ａに接続されたＶＨ配線２０２ａ（第１の配線）に共通に接続されている。並列に接続された各ヒータ１０１の他端はそれぞれ、スイッチング素子１０２を介して、ボンディングパッド２０１ａに接続されたＧＮＤＨ配線２０２ｂ（第２の配線）に共通に接続されている。

ボンディングパッド２０１ａ、２０１ｂは、基板外部の回路または装置との電気的な接続を取るための第１の電極部である。各スイッチング素子１０２の制御端子１０５は、制御回路１０３に接続されている。制御回路１０３は、外部より供給される信号に応じて各スイッチング素子１０２を制御する。ボンディングパッド２０１ａ、２０１ｂが電源に接続されている場合において、スイッチング素子１０２がオン状態になると、電源からヒータ１０１へ電流が流れる。

制御回路１０３を通じたスイッチング素子１０２の制御により、グループ内のヒータが同時に駆動しないように時間をずらしてヒータの駆動を行う時分割駆動や、検査時におけるテスト駆動など、種々の駆動が可能となっている。

図２は、図１に示した回路を半導体基板上に作成した場合の電源配線部の断面構造を模式的に示す断面図である。図２を参照すると、絶縁膜２０５が半導体基板２０４の表面に形成されており、その絶縁膜２０５上にＶＨ配線２０２ａが形成されている。さらに、ＶＨ配線２０２ａが形成された部分は、外部との絶縁を行うための保護膜２０３で覆われている。ＧＮＤＨ配線２０２ｂも、ＶＨ配線２０２ａと同様に形成されている。ＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂは、グループ毎に設けられている。ＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂは、電気的に分離された独立した配線である。

ＶＨ配線２０２ａ上の保護膜２０３の一部に、ボンディングパッド２０１ａとなる開口部が設けられている。この開口部において、ＶＨ配線２０２ａが露出している。これと同様に、ＧＮＤＨ配線２０２ｂ上の保護膜２０３の一部にも、ボンディングパッド２０１ａとなる開口部が設けられている。この開口部において、ＧＮＤＨ配線２０２ｂが露出している。

なお、図２には示していないが、ヒータ、スイッチング素子、制御回路も半導体基板２０４の表面側に形成されている。

第１の電気検査を行う際は、電気検査装置の正極側および負極側のプローブピン３０１が、基板表面に形成されたＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂのそれぞれのボンディングパッド２０１ａ、２０１ｂに接続される。

図３は、図１に示した貫通電極作成前の半導体基板の表面に形成された回路に電気検査装置を接続した状態を示す等価回路図である。

電気検査装置は、電気検査回路３０２と、各ＶＨ配線２０２ａのボンディングパッド２０１ａに接続される複数のプローブピン３０１ａと、各ＧＮＤＨ配線２０２ｂのボンディングパッド２０１ｂに接続される複数のプローブピン３０１ｂとを有する。電気検査回路３０２は、直流電源と電流計からなる。各プローブピン３０１ａは、直流電源の正極側端子に接続される正極側のプローブ線に共通に接続されている。各プローブピン３０１ｂは、直流電源の負極側端子に接続される負極側のプローブ線に共通に接続されている。正極側のプローブ線には、電流計が直列に挿入されている。

図３に示した接続形態においては、グループ毎に形成されたＶＨ配線２０２ａのそれぞれは、ボンディングパッド２０１ａ、プローブピン３０１ａ、正極側のプローブ線および電流計を介して直流電源の正極端子に接続される。グループ毎に形成されたＧＮＤＨ配線２０２ｂのそれぞれは、ボンディングパッド２０１ｂ、プローブピン３０１ｂおよび負極側のプローブ線を介して直流電源の負極端子に接続される。

第１の電気検査では、図３に示したように電気検査回路３０２を接続した状態において、ＶＨ配線２０２ａとＧＮＤＨ配線２０２ｂの間の絶縁性や、任意のヒータに対し電流が流れるかの検査が行われる。ヒータの検査では、制御回路１０３によりヒータ１０１を順次選択し、電気検査回路３０２の直流電源から選択したヒータ１０１に流れる電流量を検査回路３０２の電流計で測定する。

以上のように、貫通電極形成前のチップの検査では、正極側および負極側のプローブピン（３０１ａ、３０１ｂ）を分離された配線（２０２ａ、２０２ｂ）のそれぞれに設けたボンディングパッド（２０１ａ、２０１ｂ）に接触させる。これにより、ヒータおよびスイッチング素子の直列回路の全てに対して、直流電源からの電源の供給可能となり、チップ内の素子の検査が可能となる。

（２）第２の電気検査：
第２の電気検査では、第１の電気検査が行われた後の液体吐出ヘッド用基板であって、図２に示した半導体基板（チップ）に貫通電極を形成し、基板裏面より電極を取り出した基板を検査対象とする。

まず、貫通電極の形成工程について説明する。図４Ａから図４Ｅに、貫通電極の形成工程を示す。

図４Ａに示す基板は、第１の電気検査が行われた後の液体吐出ヘッド用基板である。半導体基板２０４の表面に形成した絶縁膜２０５上に電源配線２０２が形成されており、その上に保護膜２０３が形成されている。ここで、電源配線２０２は、ＶＨ配線２０２ａやＧＮＤＨ配線２０２ｂに対応するものであって、グループ毎に設けられている。電源配線２０２上の保護膜２０３の一部に、ボンディングパッド２０１となる開口部が設けられている。この開口部において、電源配線２０２が露出している。ボンディングパッド２０１は、ボンディングパッド２０１ａ、２０１ｂに対応する。

図４Ｂに示すように、半導体基板２０４の裏面側から、基板表面に形成された電源配線２０２が露出するように、エッチング等により貫通穴４０４を形成する。貫通穴４０４は、各電源配線２０２の両端部にそれぞれ設けられている。

次に、図４Ｃに示すように、半導体基板２０４の裏面および貫通穴４０４の内壁面を電気的に絶縁するための絶縁膜４０５を形成する。絶縁膜４０５は、ＳｉＯ₂などの無機絶縁膜であっても、有機絶縁膜であってもよい。

次に、図４Ｄに示すように、貫通穴４０４において、内壁面に形成された絶縁膜４０５上および電源配線２０２の露出面上に、半導体基板２０４の表面と裏面の間を貫通する電極４０１を形成する。さらに、配線４０３を半導体基板２０４の裏面に形成した絶縁膜４０５上に形成する。配線４０３は、電極４０１と同時に形成してもよい。貫通電極４０１は、電源配線２０２と配線４０３の間の電気的な接続をとるものである。貫通電極４０１および配線４０３はともに、金、銅、アルミ、チタン、タンタル等の金属配線であって、スパッタ法やメッキ法等により形成される。

最後に、図４Ｅに示すように、バンプ４０２を配線４０３上に形成する。バンプ４０２は、メッキ法やスタッドバンプ等により形成されるものであって、半導体基板２０４（チップ）外部と電気的な接続をとるための取り出し電極（第２の電極部）である。このバンプ４０２を介して、半導体基板２０４（チップ）を外部の配線体等に電気的に接続する。

図５は、インクを吐出するためのノズルが形成された、貫通電極形成後の液体吐出ヘッド用基板の模式図である。この液体吐出ヘッド用基板は、図４Ａから図４Ｅに示した手順で作製した半導体基板２０４を備える。インク供給口５０１が、半導体基板２０４の中央部に形成されている。半導体基板２０４と接合されるノズル材５０２のヒータ１０１と対向する位置には、ノズル５０３が形成されている。

上記液体吐出ヘッド用基板において、インクは、基板裏面よりインク供給口５０１を通じてヒータ１０１上に供給される。ヒータ１０１を駆動すると、ヒータ１０１からの熱エネルギーによりインク中に気泡が発生する。この気泡の発生により、インク滴がノズル５０３から吐出される。

上述の液体吐出ヘッド用基板を構成する半導体基板２０４に対して第２の電気検査を行う。

図６は、図４Ａから図４Ｅに示した手順で作製した貫通電極作成後の半導体基板の等価回路図である。図７は、貫通電極作成後の半導体基板の電源配線部の断面の状態および電気検査装置の回路を示す模式図である。

図７に示すように、半導体基板２０４の表面には、電源配線であるＶＨ配線２０２ａがグループ毎に形成されている。半導体基板２０４には、ＶＨ配線２０２ａと電気的に接続される複数の貫通電極４０１（第１の貫通電極）が設けられている。この貫通電極４０１は、ＶＨ配線２０２ａの両端部にそれぞれ設けられている。半導体基板２０４の裏面には、ＶＨ配線２０２ａ間において、隣接する貫通電極４０１同士を電気的に接続する配線４０３ａが形成されている。各グループのＶＨ配線２０２ａは、貫通電極４０１および配線４０３ａを通じて直列に接続されている。基板外部との電気的な接続をとるために、電極取り出し用のバンプ４０２ａが各ＶＨ配線２０２ａに設けられている。

ＧＮＤＨ配線２０２ｂも、ＶＨ配線２０２ａと同様に半導体基板２０４の表面に形成されている。半導体基板２０４には、ＧＮＤＨ配線２０２ｂと電気的に接続される複数の貫通電極４０１（第２の貫通電極）が設けられている。この貫通電極４０１は、ＧＮＤＨ配線２０２ｂの両端部にそれぞれ設けられている。半導体基板２０４の裏面には、ＧＮＤＨ配線２０２ｂ間において、隣接する貫通電極４０１同士を電気的に接続する配線４０３ｂが形成されている。各グループのＧＮＤＨ配線２０２ｂは、貫通電極４０１および配線４０３ｂを通じて直列に接続されている。基板外部との電気的な接続をとるために、電極取り出し用のバンプ４０２ｂが各ＧＮＤＨ配線２０２ｂに設けられている。

図７において、バンプ４０２ａ、４０２ｂは、裏面側の配線４０３ａ、４０３ｂ上にそれぞれひとつ設けられているが、接続抵抗の減少や基板を放熱する目的で、配線４０３ａ、４０３ｂ上に複数のバンプを設けてもよい。

図６に示す等価回路は、図１に示した回路構成において、上述した貫通電極４０１、配線４０３ａ、４０３ｂおよびバンプ４０２ａ、４０２ｂを追加したものである。ＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂは１対の配線として、グループ毎に分割されている。各グループのＶＨ配線２０２ａおよびＧＮＤＨ配線２０２ｂの間には、ヒータ１０１およびスイッチング素子１０２を直列に接続した回路が複数並列に接続されている。

電気検査回路３０２は、図７に示すように、電源および電流計から構成されるものであって、正極側および負極側の２つのプローブピン３０１を有する。第２の電気検査では、各グループのＶＨ配線２０２ａを貫通電極４０１および配線４０３ａで直列に接続した第１の直列配線の導通検査と、各グループのＧＮＤＨ配線２０２ｂを貫通電極４０１および配線４０３ｂで直列に接続した第２の直列配線の導通検査を行う。

図８は、図６に示した貫通電極形成後の半導体基板に電気検査装置を接続した状態を示す等価回路である。

図８に示すように、第１の直列配線の導通検査では、一方のプローブピン３０１を第１の直列配線の一端に接続し、他方のプローブピン３０１を第１の直列配線の他端に接続する。このようにプローブピン３０１を接続することで、電気検査回路３０２では、第１の直列配線を構成するＶＨ配線２０２ａ、貫通電極４０１および配線４０３ａのそれぞれに寄生する抵抗値の合計が、第１の直列配線の抵抗値として測定される。いずれかの貫通電極の形成状態に不良があると、その貫通電極に直接に接続された、ＶＨ配線２０２ａおよび配線４０３ａの間が非導通の状態となる、もしくは、その貫通電極の抵抗値が増大する。したがって、第１の直列配線を構成する貫通電極のうちのいずれかひとつにでも不良があると、第１の直列配線の抵抗値が無限大になるか、もしくは第１の直列配線の抵抗値が正常時の抵抗値に比較して大きくなるので、貫通電極の不良を検知することができる。

第２の直列配線の導通検査では、一方のプローブピン３０１を第２の直列配線の一端に接続し、他方のプローブピン３０１を第２の直列配線の他端に接続する。このようにプローブピン３０１を接続することで、電気検査回路３０２では、第２の直列配線を構成するＧＮＤＨ配線２０２ｂ、貫通電極４０１および配線４０３ｂのそれぞれに寄生する抵抗値の合計が、第２の直列配線の抵抗値として測定される。いずれかの貫通電極の形成状態に不良があると、その貫通電極に直接に接続された、ＧＮＤＨ配線２０２ｂおよび配線４０３ｂの間が非導通の状態となる、もしくは、その貫通電極の抵抗値が増大する。したがって、第２の直列配線を構成する貫通電極のうちのいずれかひとつにでも不良があると、第２の直列配線の抵抗値が無限大になるか、もしくは第２の直列配線の抵抗値が正常時の抵抗値に比較して大きくなるので、貫通電極の不良を検知することができる。

上述の第１および第２の直列配線の導通検査によれば、それぞれの直列配線を構成する複数の貫通電極を一括で検査することが可能である。よって、従来の２つの貫通電極間の抵抗値を検査する方法に比較して、貫通電極の検査にかかる時間を大幅に短縮することができる。特に、従来方法では、貫通電極の数が増えると、それに比例して検査時間が増加するのに対して、上述の第１および第２の直列配線の導通検査では、貫通電極の数の増加に対しても、検査時間は増加しない利点がある。

以上の第１および第２の電気検査によれば、貫通電極形成前のチップ表面の分割された電源配線の電気検査の実現と、貫通電極の検査時間の短縮とを両立させることができる。

上述した半導体基板の検査方法は、本発明の一例であり、その検査工程は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

本発明の一実施形態である半導体基板検査方法の検査対象とされる貫通電極形成前の液体吐出ヘッド用基板の等価回路図である。 図１に示す回路を半導体基板上に作成した場合の電源配線部の断面図である。 図１に示す貫通電極作成前の半導体基板の表面に形成された回路に電気検査装置を接続した状態を示す等価回路図である。 貫通電極の形成工程を説明するための断面図である。 貫通電極の形成工程を説明するための断面図である。 貫通電極の形成工程を説明するための断面図である。 貫通電極の形成工程を説明するための断面図である。 貫通電極の形成工程を説明するための断面図である。 インクを吐出するためのノズルが形成された、貫通電極形成後の液体吐出ヘッド用基板の模式図である。 図４Ａから図４Ｅに示した手順で作製した貫通電極作成後の半導体基板の等価回路図である。 貫通電極作成後の半導体基板の電源配線部の断面および電気検査装置の回路を示す模式図である。 図６に示す貫通電極形成後の半導体基板に電気検査装置を接続した状態を示す等価回路である。 記録ヘッドに搭載されるヒータおよび駆動回路の等価回路を示す。 記録ヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す模式図である。 図１０に示す記録ヘッド基板の断面図である。 ウェハ作製および電気検査の手順を説明するための図である。 貫通電極を有する基板回路の従来の電気検査方法を説明するための図である。 図１３に示す基板回路および電気検査装置の等価回路図である。 貫通電極を有する基板回路の別の従来の電気検査方法を説明するための図である。 図１５に示す基板回路および電気検査装置の等価回路図である。

符号の説明

１０１ ヒータ
１０２ スイッチング素子
２０１ａ、２０１ｂ ボンディングパッド
２０２ａ ＶＨ配線
２０２ｂ ＧＮＤＨ配線
３０１ａ、３０１ｂ プローブピン
３０２ 電気検査回路

Claims (6)

1. 液体を吐出口から吐出させるための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子と、該電気熱変換素子への電流の供給を制御するためのスイッチング素子と、該複数の電気熱変換素子を複数のグループに分けたときに、１つの前記グループに属する複数の前記電気熱変換素子に接続し、夫々が電気的に分離された複数のＶＨ配線と、該ＶＨ配線と対となり前記グループに属する複数の前記熱変換素子に接続し、夫々が電気的に分離された複数のＧＮＤＨ配線と、を表面に備えた基板を用意する工程と、
   一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間に電圧を印加し、一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程と、
   一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程の後に、１つの前記ＶＨ配線に対して２つが接続して設けられるように、前記表面と該表面の反対側の裏面とを貫通する複数の第１の貫通電極を設ける工程と、
   一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程の後に、１つの前記ＧＮＤＨ配線に対して２つが接続して設けられるように、前記表面と前記裏面とを貫通する複数の第２の貫通電極を設ける工程と、
   前記裏面に、異なる前記ＶＨ配線に接続する２つの前記第１の貫通電極に接続するように、複数の第１の裏面配線を設ける工程と、
   前記裏面に、異なる前記ＧＮＤＨ配線に接続する２つの前記第２の貫通電極に接続するように、複数の第２の裏面配線を設ける工程と、
   前記複数の第１の裏面配線のうち２つの間に電圧を印加し、２つの前記第１の裏面配線の間の抵抗値を検査する工程と、
   前記複数の第２の裏面配線のうち２つの間に電圧を印加し、２つの前記第２の裏面配線の間の抵抗値を検査する工程と、
   を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
2. 一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程は、一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線とを直流電源を備える電気検査回路の端子に接続することで行われることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
3. 前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線とは、絶縁材料からなる絶縁層で被覆されており、
   一対の前記ＶＨ配線と前記ＧＮＤＨ配線との間の抵抗値を検査する工程は、前記絶縁層に設けられた開口部に露出する前記ＶＨ配線の部分と前記ＧＮＤＨ配線の部分とに前記端子を接続することで行われることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
4. ２つの前記第１の裏面配線の間の抵抗値を検査する工程は、２つの前記第１の裏面配線に直流電源を備える電気検査回路の端子を接続することで行われ、
   ２つの前記第２の裏面配線の間の抵抗値を検査する工程は、２つの前記第２の裏面配線に直流電源を備える電気検査回路の端子を接続することで行われることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
5. 前記複数の第１の貫通電極は列状の第１の列を構成しており、導通を確認するために用いられる２つの前記第１の裏面配線は、前記第１の列の両端部の前記第１の貫通電極に接続されており、
   前記複数の第２の貫通電極は列状の第２の列を構成しており、導通を確認するために用いられる２つの前記第２の裏面配線は、前記第２の列の両端部の前記第２の貫通電極に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
6. 前記複数の第１の裏面配線と前記複数の第２の裏面配線との夫々には、基板外部との電気的な接続を取るための複数の接続端子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。