(57)【要約】【課題】分割時に発生するシリコン破片を減少させて信頼性を向上すると共に、クラックが発生するのを防止して歩留まりを向上した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を提供する。【解決手段】表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面からなり且つ中央側のシリコンデバイス２０１となるデバイス領域２０２と外周側の非デバイス領域２０３との間に、前記デバイス領域２０２と前記非デバイス領域２０３とを分割するためのブレイクパターン２０４が設けられたシリコン基板２００を分割する際に、前記非デバイス領域２０３に、（１１１）面方向に沿った方向が壁面となる溝部２０６を形成した後、前記シリコン基板２００を分割する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面からなり且つ中央側のシリコンデバイスとなるデバイス領域と外周側の非デバイス領域との間に、前記デバイス領域と前記非デバイス領域とを分割するためのブレイクパターンが設けられたシリコン基板を分割する際に、
前記非デバイス領域に、（１１１）面方向に沿った方向が壁面となる溝部を形成した後、前記シリコン基板を分割することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記溝部を前記シリコン基板の面方向で且つ前記シリコン基板の前記デバイス領域の外周側に向かって突出した角部に相対向する領域に設けることを特徴とする請求項１記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記溝部を前記シリコン基板の厚さ方向に貫通して設けることを特徴とする請求項１又は２記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記溝部を前記シリコン基板の表面の（１１１）面に沿った方向に所定の間隔で複数設けることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記溝部の前記壁面を（１１１）面で形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記溝部を、前記シリコン基板を異方性エッチングすることにより形成することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン基板の分割では、当該シリコン基板をエキスパンドテープ上に載置した後、該エキスパンドテープを拡張させることで行うことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記シリコン基板の分割では、同時に前記デバイス領域内で複数のチップサイズのシリコンデバイスとなるように分割することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項９】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成されると共に該圧力発生室に圧力を発生させる圧力発生手段が形成された流路形成基板が中央部側に複数一体的に形成された表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面のシリコンウェハからなり且つ前記流路形成基板を分割するためのブレイクパターンが設けられた流路形成基板用ウェハと、前記流路形成基板に対応して設けられる接合基板が中央部側に複数一体的に形成された表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面のシリコンウェハからなり且つ前記接合基板を分割するためのブレイクパターンが設けられた接合基板用ウェハとを接合した後に、前記流路形成基板用ウェハ及び前記接合基板用ウェハを分割して液体噴射ヘッドとする際に、
前記流路形成基板用ウェハ及び前記接合基板用ウェハの少なくとも一方の前記流路形成基板又は前記接合基板が形成されていない領域に、（１１１）面方向に沿った方向が壁面となる溝部を形成した後、前記シリコン基板を分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記流路形成基板用ウェハを異方性エッチングすることにより前記ブレイクパターンと前記溝部とを同時に形成することを特徴とする請求項９記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記保護基板用ウェハを異方性エッチングすることにより前記ブレイクパターンと前記溝部とを同時に形成することを特徴とする請求項９又は１０記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板を分割してシリコンデバイスとするシリコンデバイスの製造方法及び液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドに代表されるシリコンデバイスは、シリコンウェハに複数一体的に形成した後、シリコンウェハをブレイクパターンに沿って分割して１つのチップ単位に形成していた（特許文献１参照）。なお、シリコンウェハの分割は、シリコンウェハをエキスパンドテープ上に載置し、エキスパンドテープを放射状に拡張することで行っていた。
【０００３】
しかしながら、シリコンウェハを分割する際にシリコンの破片が大量に発生してしまい、分割したシリコンデバイスに他部材を接着する際にシリコンの破片によって接着不良が発生してしまうという問題がある。
【０００４】
また、分割したシリコンデバイスに成膜する際に、シリコンの破片によって成膜不良が発生してしまい歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【０００５】
さらに、シリコンウェハを分割する際にエキスパンドテープを拡張するための大きな引張り力が必要で、この力によってシリコンウェハに大きな応力がかかってしまい、シリコンウェハのシリコンデバイスとなる領域にもクラックが発生し易いという問題がある。
【０００６】
また、シリコンデバイスとして液体噴射ヘッドを形成する場合、シリコンウェハを分割する際に発生した破片が圧力発生室などに残留し、液体の噴射不良等が発生してしまうと共に洗浄工程が必要になってしまうという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１３７５４号公報（第４〜５頁、第１〜２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、分割時に発生するシリコン破片を減少させて信頼性を向上すると共に、クラックが発生するのを防止して歩留まりを向上した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を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面からなり且つ中央側のシリコンデバイスとなるデバイス領域と外周側の非デバイス領域との間に、前記デバイス領域と前記非デバイス領域とを分割するためのブレイクパターンが設けられたシリコン基板を分割する際に、前記非デバイス領域に、（１１１）面方向に沿った方向が壁面となる溝部を形成した後、前記シリコン基板を分割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、非デバイス領域に溝部を設けることによって、非デバイス領域が分割された際に発生するシリコンの破片を減少させることができる。また、シリコン基板を小さな力で分割することができ、シリコン基板に印加される応力を減少させてデバイス領域にクラックが発生するのを防止することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記溝部を前記シリコン基板の面方向で且つ前記シリコン基板の前記デバイス領域の外周側に向かって突出した角部に相対向する領域に設けることを特徴とする第１の態様の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、非デバイス領域を分割した際に発生するシリコンの破片を効率的に減少させることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、前記溝部を前記シリコン基板の厚さ方向に貫通して設けることを特徴とする第１又は２の態様の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、溝部をシリコン基板を貫通させて形成することで、深さの制御を行う必要がなく、製造工程を簡略化することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、前記溝部を前記シリコン基板の表面の（１１１）面に沿った方向に所定の間隔で複数設けることを特徴とする第１〜３の何れかの態様の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、（１１１）面方向に沿った複数の溝部を形成しても、シリコンの破片の発生を減少させることができると共に、デバイス領域のクラックを防止できる。
【００１３】
本発明の第５の態様は、前記溝部の前記壁面を（１１１）面で形成することを特徴とする第１〜４の何れかの態様の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、シリコン基板を分割する際に発生するシリコンの破片をさらに確実に減少させることができると共に、デバイス領域のクラックをさらに確実に防止できる。
【００１４】
本発明の第６の態様は、前記溝部を、前記シリコン基板を異方性エッチングすることにより形成することを特徴とする第１〜５の何れかの態様の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、溝部を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００１５】
本発明の第７の態様は、前記シリコン基板の分割では、当該シリコン基板をエキスパンドテープ上に載置した後、該エキスパンドテープを拡張させることで行うことを特徴とする第１〜６の何れかの態様のシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第７の態様では、シリコン基板を容易に且つ確実に分割することができる。
【００１６】
本発明の第８の態様は、前記シリコン基板の分割では、同時に前記デバイス領域内で複数のチップサイズのシリコンデバイスとなるように分割することを特徴とする第１〜７の何れかの態様のシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第８の態様では、シリコンデバイスを分割する際に発生するシリコンの破片を減少させることができると共に、デバイス領域のクラックを防止できる。
【００１７】
本発明の第９の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成されると共に該圧力発生室に圧力を発生させる圧力発生手段が形成された流路形成基板が中央部側に複数一体的に形成された表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面のシリコンウェハからなり且つ前記流路形成基板を分割するためのブレイクパターンが設けられた流路形成基板用ウェハと、前記流路形成基板に対応して設けられる接合基板が中央部側に複数一体的に形成された表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面のシリコンウェハからなり且つ前記接合基板を分割するためのブレイクパターンが設けられた接合基板用ウェハとを接合した後に、前記流路形成基板用ウェハ及び前記接合基板用ウェハを分割して液体噴射ヘッドとする際に、前記流路形成基板用ウェハ及び前記接合基板用ウェハの少なくとも一方の前記流路形成基板又は前記接合基板が形成されていない領域に、（１１１）面方向に沿った方向が壁面となる溝部を形成した後、前記シリコン基板を分割す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９の態様では、非デバイス領域を分割する際に発生するシリコンの破片を減少させることができる。これにより、シリコンの破片によって液滴吐出不良等の不具合が発生するのを防止することができる。また、溝部によって、流路形成基板用ウェハと保護基板用ウェハとを接合した状態でも、小さな力で分割することができ、流路形成基板用ウェハ及び保護基板用ウェハに印加される応力を減少させて、流路形成基板となる領域及び保護基板となる領域にクラックが発生するのを防止することができる。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、前記流路形成基板用ウェハを異方性エッチングすることにより前記ブレイクパターンと前記溝部とを同時に形成することを特徴とする第９の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１０の態様では、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００１９】
本発明の第１１の態様は、前記保護基板用ウェハを異方性エッチングすることにより前記ブレイクパターンと前記溝部とを同時に形成することを特徴とする第９又は１０の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１１の態様では、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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１）
図１は、本発明の実施形態１に係るシリコンデバイスの製造方法を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ′断面図及びＢ−Ｂ′断面図である。
【００２１】
図示するように、シリコン基板であるシリコンウェハ２００には、中央側にシリコンデバイス２０１が複数一体的に形成されたデバイス領域２０２と、外周側の非デバイス領域２０３との間及び互いに隣接するシリコンデバイス２０１の間には、ブレイクパターン２０４が形成されている。
【００２２】
シリコンウェハ２００としては、例えば、表面の結晶面方位が（１００）面又は（１１０）面からなるものが挙げられる。本実施形態では、シリコンウェハ２００として、表面の結晶面方位が（１１０）面のものを用いた。なお、本実施形態のシリコンウェハ２００には、表面の（１１０）面に垂直な方向の第１の（１１１）面でオリフラ（オリエンテーションフラット）２０５が形成されている。
【００２３】
各シリコンデバイス２０１は、本実施形態では、例えば、シリコンウェハ２００の面内で矩形状に形成されたものであり、デバイス領域２０２は、シリコンデバイス２０１が複数一体的に形成され、矩形状の角部が切り欠いた形状、すなわち、十字形状となるように配置されている。そして、非デバイス領域２０３は、シリコンウェハ２００のシリコンデバイス２０１が形成されていない領域である。
【００２４】
ブレイクパターン２０４は、シリコンウェハ２００に外力を加えて、互いに隣接するシリコンデバイス２０１同士及びデバイス領域２０２と非デバイス領域２０３とを分割する際にシリコンウェハ２００を破断させ易くするためのものである。ブレイクパターン２０４としては、例えば、本実施形態では、厚さ方向に貫通した細溝を所定の間隔で複数配設した。なお、ブレイクパターン２０４は、例えば、シリコンウェハ２００を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。このように異方性エッチングにより形成されたブレイクパターンは、壁面が（１１１）面で形成される。
【００２５】
このようなシリコンウェハ２００の非デバイス領域に、図１（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、（１１１）面方向に沿った壁面となる溝部２０６を形成する。
【００２６】
ここで、溝部２０６は、シリコンウェハ２００を分割して、シリコンデバイス２０１を形成する際に、非デバイス領域２０３を分割し易くするためのものである。このため、溝部２０６は、シリコンウェハ２００の割れ易い方向に沿って形成する。例えば、本実施形態の表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコンウェハ２００は、表面の（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面と、表面の（１１０）面に垂直で且つ第１の（１１１）面に対して７０．５３°の角度で交差する第２の（１１１）面とが存在し、この第１の（１１１）面と第２の（１１１）面方向が割れ易い方向となっている。このため、溝部２０６としては、第１の（１１１）面方向（オリフラ２０５の方向）と第２の（１１１）面方向（オリフラ２０５に対して７０．５３°の方向）とに沿った方向が壁面となるように、すなわち、平行四辺形の開口となるように形成する。
【００２７】
このような溝部２０６を設けることによって、詳しくは後述する工程で、シリコンウェハ２００を分割した際に、シリコンの破片が発生するのを減少させることができると共に、シリコンウェハ２００を小さな力で分割することができ、シリコンウェハ２００に印加される応力を減少させてシリコンデバイス２０１にクラック等が発生するのを防止することができる。
【００２８】
ここで、（１１１）面方向に沿った方向の壁面とは、例えば、壁面がシリコンウェハ２００の（１１０）面に対して垂直な方向に対して交差する方向、すなわち、第１の（１１１）面及び第２の（１１１）面に対して傾斜して形成されていても、シリコンウェハ２００の表面の面内で（１１１）面方向に沿って形成されたものを含むものである。
【００２９】
なお、溝部２０６は、壁面を第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とで形成するのが好ましい。すなわち、溝部２０６の短辺側の壁面を第１の（１１１）面及び第２の（１１１）面の何れか一方で形成し、長辺側を他方の（１１１）面で形成するのが好ましい。これにより、さらにシリコンの破片の発生を減少させることができる。
【００３０】
また、このような溝部２０６は、シリコンウェハをＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより形成することができる。また、シリコンウェハ２００を異方性エッチングすることにより、ブレイクパターン２０４と溝部２０６とを同時に形成することができる。これにより、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。勿論、シリコンウェハ２００を異方性エッチングしてブレイクパターン２０４及び溝部２０６を形成する際に、デバイス領域２０２のシリコンデバイス２０１の一部を同時に形成するようにしてもよい。
【００３１】
また、例えば、表面の結晶面方位が（１００）面のシリコンウェハの場合には、表面の（１００）面に垂直な方向に対して所定角度傾斜した第１の（１１１）面と、表面の（１００）面に垂直な方向に対して所定角度（例えば、４５°）で傾斜して且つ表面の面内で第１の（１１１）面に対して直交する第２の（１１１）面とが存在し、この第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とが割れ易い方向となっている。このようなシリコンウェハには、溝部を第１の（１１１）面方向と第２の（１１１）面方向とに沿った方向が壁面となるように形成する。なお、表面の結晶面方位が（１００）のシリコンウェハの場合にも、上述した表面の結晶面方位が（１１０）のシリコンウェハ２００と同様に、溝部はその壁面が第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とで形成するのが好ましい。また、表面の結晶面方位が（１００）面のシリコンウェハの場合にも、（１１１）面方向に沿った方向の壁面とは、例えば、壁面がシリコンウェハの（１００）面に垂直な方向で形成されていても、シリコンウェハの表面の面内で（１１１）面方向に沿って形成されたものを含むものである。
【００３２】
また、溝部２０６は、本実施形態では、デバイス領域２０２の突出したそれぞれの角部に相対向する領域に端部を配置した。すなわち、溝部２０６を、上述のように壁面を第１の（１１１）面及び第２の（１１１）面に沿って形成するため、図１（ａ）に示すように、デバイス領域の突出した角部と外周側とを結ぶ第１及び第２の（１１１）面に沿った線上に形成することで、複数の溝部２０６が放射状となるようにした。
【００３３】
さらに、溝部２０６としては、シリコンウェハ２００を厚さ方向に貫通させて設けても、貫通させずに凹形状に設けてもよく、また、シリコンウェハ２００の外周側まで延設して外周面に開口するように設けてもよい。さらに、溝部２０６としては、（１１１）面方向に沿って所定の間隔で複数設けるようにしてもよい。
【００３４】
このようにシリコンウェハ２００の非デバイス領域２０３に溝部２０６を形成した後、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、シリコンウェハ２００をエキスパンドテープ２１０上に載置する。
【００３５】
次に、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１０を放射方向に拡張することで、シリコンウェハ２００を分割する。詳しくは、シリコンウェハ２００のデバイス領域２０２をブレイクパターン２０４によって１つのチップサイズのシリコンデバイス２０１に分割すると共に、デバイス領域２０２と非デバイス領域２０３とを分割する。このとき、非デバイス領域２０３には、割れ易い方向に溝部２０６が設けられているため、非デバイス領域２０３は比較的大きな塊となって分割され、シリコンウェハ２００の分割時に発生するシリコンの破片を減少することができる。これにより、シリコンデバイス２０１に他部材を接着する際にシリコンの破片によって接着不良が発生するのを防止することができると共に、分割したシリコンデバイス２０１に成膜する際に、シリコンの破片によって成膜不良が発生するのを防止して歩留まりを向上することができる。
【００３６】
また、非デバイス領域２０３に溝部２０６を設けることによって、シリコンウェハ２００に印加される応力を減少させてもシリコンウェハ２００を分割することができ、シリコンウェハ２００のデバイス領域２０２内で応力によるクラック等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。
【００３７】
なお、本実施形態では、シリコンウェハ２００のデバイス領域２０２の突出した角部のそれぞれに相対向する領域に一端部が配置されるように溝部２０６を形成するようにしたが、溝部２０６の数は特にこれに限定されるものではない。ここで、本実施形態の他の例を図３に示す。なお、図３は、実施形態１の変形例を示すシリコンウェハの平面図である。
【００３８】
図３に示すように、シリコンウェハ２００のデバイス領域２０２の突出した角部と外周との間で、第１の（１１１）面方向及び第２の（１１１）面方向に空き領域がある場合には、両方向に沿って溝部２０６を設けるようにした。このように溝部２０６の数を増やすことによって、さらにシリコンの破片が発生するのを減少させることができると共に、シリコンウェハ２００に印加される応力をさらに減少させてもシリコンウェハ２００を分割することができる。
【００３９】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図５は、インクジェット式記録ヘッドの平面図及びそのＣ−Ｃ′断面図である。
【００４０】
図示するように、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、その一方の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、厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００４１】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に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、後述するマスク膜５１を介して接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００４２】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなり厚さが例えば、約０．３〜０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．１〜０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とからなる圧電素子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。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。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。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエータ装置と称する。なお、本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置となるように設けた。また、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。
【００４３】
そして、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。
【００４４】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、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３１を有する保護基板３０が、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００４５】
また、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３２が設けられており、このリザーバ部３２は、上述したように、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の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出され、これらの先端部に図示しない導電性ワイヤを介して圧電素子３００を駆動するための駆動回路が電気的に接続されている。
【００４６】
保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等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、すなわち、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を用いた。
【００４７】
保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００４８】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００４９】
ここで、インクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図６〜図１０を参照して説明する。なお、図６〜図９は、圧力発生室の長手方向の断面図であり、図１０は、平面図である。まず、図６（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５２を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、表面の結晶面方位が（１１０）面で、且つ膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。
【００５０】
次に、図６（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００５１】
次に、図６（ｃ）に示すように、圧電素子３００を形成する。具体的には、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。その後、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、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）等からなる上電極膜８０とを流路形成基板１０の全面に形成後、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。圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。
【００５２】
なお、圧電体層７０と上電極膜８０とのパターニングでは、例えば、ドライエッチングにより一括して行うことができる。
【００５３】
次に、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００５４】
次に、図７（ｂ）及び図１０（ａ）に示すように、表面の結晶面方位が（１１０）面からなるシリコンウェハからなる保護基板用ウェハ１３０に、複数の保護基板３０、ブレイクパターン２０４Ａ及び溝部２０６Ａを形成する。すなわち、保護基板用ウェハ１３０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、保護基板用ウェハ１３０の各保護基板３０となる領域に圧電素子保持部３１、リザーバ部３２及び貫通孔３３を形成する。また、互いに隣接する保護基板３０の間及び保護基板３０となる領域（デバイス領域２０２Ａ）と保護基板３０が形成されていない領域（非デバイス領域２０３Ａ）との間にブレイクパターン２０４Ａを形成する。このブレイクパターン２０４Ａは、保護基板用ウェハ１３０に外力を加えて、互いに隣接する保護基板３０同士及びデバイス領域２０２Ａと非デバイス領域２０３Ａとを分割する際に保護基板用ウェハ１３０を破断させ易くするためのものである。ブレイクパターン２０４Ａとしては、例えば、本実施形態では、厚さ方向に貫通した細溝を所定の間隔で複数配設したものを設けた。
【００５５】
また、図１０（ａ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０の非デバイス領域２０３Ａに、（１１１）面方向に沿った壁面となる溝部２０６Ａを形成する。ここで、溝部２０６Ａは、保護基板用ウェハ１３０を分割して、保護基板３０を形成する際に、非デバイス領域２０３Ａを分割し易くするためのものである。このため、溝部２０６Ａは、保護基板用ウェハ１３０の割れ易い方向に沿って形成する。例えば、本実施形態の表面の結晶面方位が（１１０）面の保護基板用ウェハ１３０は、表面の（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面と、表面の（１１０）面に垂直で且つ第１の（１１１）面に対して７０．５３°の角度で交差する第２の（１１１）面とが存在し、この第１の（１１１）面と第２の（１１１）面方向が割れ易い方向となっている。このため、溝部２０６Ａとしては、第１の（１１１）面方向（オリフラ２０５の方向）と第２の（１１１）面方向（オリフラ２０５に対して７０．５３°の方向）とに沿った方向が壁面となるように、すなわち、平行四辺形の開口となるように形成する。
【００５６】
このような溝部２０６Ａを設けることによって、詳しくは後述する工程で、保護基板用ウェハ１３０を分割した際に、シリコンの破片が発生するのを減少させることができると共に、保護基板用ウェハ１３０を小さな力で分割することができ、保護基板用ウェハ１３０に印加される応力を減少させて保護基板３０にクラック等が発生するのを防止することができる。
【００５７】
ここで、（１１１）面方向に沿った方向の壁面とは、例えば、壁面が保護基板用ウェハ１３０の（１１０）面に対して垂直な方向に対して交差する方向、すなわち、第１の（１１１）面及び第２の（１１１）面に対して傾斜して形成されていても、保護基板用ウェハ１３０の表面の面内で（１１１）面方向に沿って形成されたものを含むものである。
【００５８】
なお、溝部２０６Ａは、壁面を第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とで形成するのが好ましい。すなわち、溝部２０６Ａの短辺側の壁面を第１の（１１１）面及び第２の（１１１）面の何れか一方で形成し、長辺側を他方の（１１１）面で形成するのが好ましい。これにより、さらにシリコンの破片の発生を減少させることができる。
【００５９】
また、このような溝部２０６Ａは、保護基板用ウェハ１３０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより形成することができる。このような溝部２０６Ａ及びブレイクパターン２０４Ａは、保護基板用ウェハ１３０を異方性エッチングしてリザーバ部３２等の保護基板３０を形成する際に、同時に形成することができる。これにより、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００６０】
次に、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、保護基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合する。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。
【００６１】
次に、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によって異方性エッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１１０をエッチング加工した。
【００６２】
次いで、図８（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図８（ｃ）及び図１０（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜５１を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４等の流路形成基板１０と、互いに隣接する流路形成基板１０となる領域（デバイス領域２０２Ｂ）と流路形成基板１０が形成されていない領域（非デバイス領域２０３Ｂ）との間にブレイクパターン２０４Ｂを形成する。また、流路形成基板用ウェハ１１０の非デバイス領域２０３Ｂに（１１１）面方向に沿った壁面となる溝部２０６Ｂを形成する。このブレイクパターン２０４Ｂ及び溝部２０６Ｂは、上述した保護基板用ウェハ１３０のブレイクパターン２０４Ａ及び溝部２０６Ａと実質的に同一のものである。
【００６３】
次に、図９（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０をエキスパンドテープ２１０上に載置し、図９（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１０を放射状に拡張することで、図４に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０と保護基板３０との接合体に分割すると共に、デバイス領域２０２Ａ、２０２Ｂと非デバイス領域２０３Ａ、２０３Ｂとを分割する。このとき、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の非デバイス領域２０３Ａ、２０３Ｂには、割れ易い方向に溝部２０６Ａ、２０６Ｂが形成されているため、非デバイス領域２０３Ａ、２０３Ｂは比較的大きな塊となって分割され、分割時に発生するシリコンの破片の発生を減少させることができる。また、溝部２０６Ａ、２０６Ｂによって、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０を小さな力で分割することができるため、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０に印加される応力を小さくすることができ、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の流路形成基板１０及び保護基板３０となるデバイス領域２０２Ａ、２０２Ｂ内でのクラック等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。
【００６４】
その後は、流路形成基板１０の保護基板３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板３０にコンプライアンス基板４０を接合することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との非デバイス領域２０３Ａ、２０３Ｂに溝部２０６Ａ、２０６Ｂを形成したため、両者を接合した状態でも、非デバイス領域２０３Ａ、２０３Ｂは比較的大きな塊となって分割され、分割時に発生するシリコンの破片の発生を減少させることができる。これにより、流路形成基板１０の圧力発生室１２内や保護基板３０のリザーバ部３２内などにシリコンの破片が入り込むのを防止してインク滴の吐出不良を防止することができると共に、シリコンの破片を除去する作業を簡略化することができる。また、分割時に発生するシリコンの破片を減少させることで、流路形成基板１０と保護基板３０との接合体にノズルプレート２０やコンプライアンス基板４０を接合する際に、シリコンの破片による接合不良を防止することができる。これにより信頼性を向上することができる。
【００６６】
また、溝部２０６Ａ、２０６Ｂを設けることによって、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とを接合した状態でも、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０を小さな力で分割することができるため、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０に印加される応力を小さくすることができ、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の流路形成基板１０及び保護基板３０となるデバイス領域内でのクラック等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。
【００６７】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成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２では、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とを接合した後、これら接合体を分割するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との接合する前に、上述した実施形態１と同様に各基板を分割した後、分割した流路形成基板１０と保護基板３０とを接合するようにしてもよい。また、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とを接合し、さらにノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接合した後、これら接合体を分割してもよい。その際には、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０にもブレイクパターンをレーザ等で形成しておく。
【００６８】
また、上述した実施形態２では、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０として、表面の結晶面方位が（１１０）のシリコンウェハを用いたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態１と同様に、表面の結晶面方位が（１００）のシリコンウェハを用いるようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した実施形態２では、流路形成基板用ウェハ１１０の非デバイス領域２０３Ｂ及び保護基板用ウェハ１３０の非デバイス領域２０３Ａの両方に溝部２０６Ａ、２０６Ｂを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、溝部は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の少なくとも何れか一方に設けるようにすればよいが、溝部を両者に設けることによって、シリコンの破片の発生を減少させることができると共に、小さな力で分割することができる。また、両者を接着後に流路形成基板用ウェハ１１０のデバイス間のブレイクパターン２０４Ｂ及び非デバイス領域の溝部２０６Ｂを部分的ではなく、全体的にエッチングし、デバイスを個々に分割させることにより、後の分割の際に保護基板用ウェハ１３０のみに応力が掛かるため、流路形成基板用ウェハ１１０のデバイス領域にクラックが発生するのを防止することができる。
【００７０】
また、例えば、上述した実施形態１では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録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インクジェット式記録ヘッドや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００７１】
また、上述した実施形態２では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、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が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施形態１に係るシリコンデバイスの製造方法を示す平面図である。
【図２】実施形態１に係るシリコンデバイスの製造方法を示す断面図である。
【図３】実施形態１の他の例を示すシリコンデバイスの平面図である。
【図４】実施形態２に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】実施形態２に係る記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図６】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図７】実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図９】実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図１０】実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ３１  圧電素子保持部、  ３２  リザーバ部、  ４０  コンプライアンス基板、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  保護膜、  １０１  第１の保護膜、  １０１ａ  開口部、  １０２  第２の保護膜、  １０３  薄膜部、  １００  リザーバ、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １３０  保護基板用ウェハ、  ２００  シリコンウェハ、  ２０１  シリコンデバイス、  ２０２  デバイス領域、  ２０３  非デバイス領域、  ２０４、２０４Ａ、２０４Ｂ  ブレイクパターン、  ２０５  オリフラ、  ２０６、２０６Ａ、２０６Ｂ  溝部、  ３００  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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