(57)【要約】【課題】本発明は、製造工程にかかる負荷を抑えながら、レーザー光を効率的に基板内部に集光させて、精度高く切り出された液体吐出ヘッドを歩留まり良く得ることが可能な液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、（１）エネルギー発生素子を第一の面側に有する基板を前記第一の面と反対側の面である第二の面側からエッチングすることにより、液体供給口の少なくとも一部と、前記基板の切断部に沿った凹部と、を一括に形成する工程と、（２）前記凹部のエッチング面から前記第一の面側に向けてレーザー光を照射することにより、前記基板の内部に変質部を形成する工程と、（３）前記変質部で前記基板を切断する工程と、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である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記液体を前記エネルギー発生素子に供給するための液体供給口と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（１）前記エネルギー発生素子を第一の面側に有する基板を前記第一の面と反対側の面である第二の面側からエッチングすることにより、前記液体供給口の少なくとも一部と、前記基板の切断部に沿った凹部と、を一括に形成する工程と、
（２）前記凹部のエッチング面から前記第一の面側に向けてレーザー光を照射することにより、前記基板の内部に変質部を形成する工程と、
（３）前記変質部で前記基板を切断する工程と、
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。
【請求項２】
前記液体供給口は、前記第二の面に形成される共通液体供給口と、該共通液体供給口の底部に形成される個別液体供給口と、から構成され、
前記工程（１）において、前記個別液体供給口と前記凹部とを一括に形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項３】
前記工程（１）は、
（Ａ）前記第一の面側に前記エネルギー発生素子を有し、かつ前記第二の面側に第一のエッチングマスク層を有する前記基板を用意する工程と、
（Ｂ）前記第二の面側から前記基板をエッチングし、前記共通液体供給口を形成する工程と、
を含み、
前記第一のエッチングマスク層は、前記共通液体供給口に相当する領域に開口パターンを有する請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項４】
前記工程（１）は、さらに、
（Ｃ）前記第一のエッチングマスク層を除去する工程と、
（Ｄ）前記共通液体供給口内と前記第二の面側に第二のエッチングマスク層を形成する工程と、
（Ｅ）前記第二の面側から前記基板をエッチングすることにより、前記個別液体供給口と前記凹部を形成する工程と、
を含み、
前記第二のエッチングマスク層は、前記個別液体供給口に相当する領域と前記凹部に相当する領域に開口パターンを有する請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項５】
前記工程（１）は、さらに、
（Ｃ）前記共通液体供給口内と前記第一のエッチングマスク層の上に第二のエッチングマスク層を形成する工程と、
（Ｄ）前記第二の面側から前記基板をエッチングすることにより、前記第一のエッチングマスク層の少なくとも一部を除去し、前記個別液体供給口と前記凹部とを形成する工程と、
を含み、
前記第二のエッチングマスク層は、前記個別液体供給口に相当する領域と前記凹部に相当する領域に開口パターンを有する請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項６】
前記工程（１）において、前記第一のエッチングマスク層は、下層エッチングマスクと上層エッチングマスクからなり、
前記工程（１）は、さらに、
（Ｃ）前記第一のエッチングマスク層のうち前記上層エッチングマスクを除去する工程と、
（Ｄ）前記共通液体供給口内と前記下層エッチングマスクの上に、第二のエッチングマスク層を形成する工程と、
（Ｅ）前記第二の面側から前記基板をエッチングすることにより、前記下層エッチングマスクの少なくとも一部を除去し、前記個別液体供給口と前記凹部とを形成する工程と、を含み、
前記第二のエッチングマスク層は、前記個別液体供給口に相当する領域と前記凹部に相当する領域に開口パターンを有する請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項７】
前記個別液体供給口と前記凹部は、リアクティブイオンエッチングにより形成される請求項２乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項８】
前記共通液体供給口は、結晶異方性エッチングにより形成される請求項２乃至７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項９】
前記液体供給口は、レーザー加工により前記第二の面であって該液体供給口を形成する領域に先導孔を形成した後に前記基板をエッチングすることにより、前記凹部と一括に形成される請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（１）は、
（Ａ）前記第一の面に前記エネルギー発生素子を有し、かつ前記第二の面側にエッチングマスク層を有する前記基板を用意する工程と、
（Ｂ）前記先導孔を形成する工程と、
（Ｃ）前記第二の面側から前記基板をエッチングし、前記液体供給口と前記凹部を形成する工程と、
を含み、
前記エッチングマスク層は、前記液体供給口に相当する領域と前記凹部に相当する領域に開口パターンを有する請求項９に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記液体供給口と前記凹部は、結晶異方性エッチングにより形成される請求項９又は１０に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１２】
前記凹部のエッチング面の表面粗さ（Ｒａ；算術平均粗さ）が０．１μｍ以下である請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドの代表例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に適用されるインクジェット記録ヘッドを挙げることができる。このようなインクジェット記録ヘッドを製造する方法としては、一枚のシリコン基板の表面上で、吐出エネルギー発生部、インク吐出口等の吐出素子、を複数のインクジェット記録ヘッドの個数分を一括に作製し、それを小片に切り分けることで１つの記録ヘッドを得る方法が一般的に採用されている。
【０００３】
特許文献１には、シリコン基板内部にレーザー光を集光することによって内部を改質（変質）した後、外力を加えて変質部を起点にした亀裂を生じさせることにより基板を切断する、インクジェット記録ヘッドの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-２６８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シリコン基板内部にレーザー光を入射させようとした場合、シリコン基板の表面側には高密度に吐出素子が設けられているため、吐出素子を避けつつ、レーザー光を集光させて目標位置に収束させることは困難である。そこで、裏面側からレーザー光を入射させることが考えられるが、素子形成面である表面と比べて、基板の裏面はその面粗さが大きく、レーザー光がその表面で乱反射するため、レーザー光を基板内部に効率的に集光できず、基板内部に変質部を高精度に形成することが困難である。
【０００６】
シリコン基板裏面の平坦性を向上させる手法として、バックグラインドと呼ばれる研削手法や、フッ硝酸を用いたエッチング等の処理が考えられるが、専用の平坦化工程を設けねば成らず、製造工程での負荷が増大するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、製造工程にかかる負荷を抑えながら、レーザー光を効率的に基板内部に集光させて、精度高く切り出された液体吐出ヘッドを歩留まり良く得ることが可能な液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記液体を前記エネルギー発生素子に供給するための液体供給口と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（１）前記エネルギー発生素子を第一の面側に有する基板を前記第一の面と反対側の面である第二の面側からエッチングすることにより、前記液体供給口の少なくとも一部と、前記基板の切断部に沿った凹部と、を一括に形成する工程と、
（２）前記凹部のエッチング面から前記第一の面側に向けてレーザー光を照射することにより、前記基板の内部に変質部を形成する工程と、
（３）前記変質部で前記基板を切断する工程と、
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である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、供給口の少なくとも一部の形成と、裏面のレーザー光照射部分の平坦化とを、エッチングにより一括して行うことができるため、製造工程にかかる負荷を抑えながら、裏面の平坦化を行うことができる。これによりレーザー光を効率的に基板内部に集光させることができ、基板内部に変質部を位置精度よく形成することができる。したがって、本発明によれば、精度高く切り出された液体吐出ヘッドを歩留まり良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態により製造される液体吐出ヘッド用基板の構成例を説明するための模式的斜視図である。
【図２】実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３】実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図４】実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図５】実施形態で使用可能なレーザー光照射装置の構成例の概要図である。
【図６】シリコン基板を素子チップへ分割するプロセスを説明するチャートである。
【図７】ウェハ基板から素子チップを切り出す割断予定線を説明する模式図である。
【図８】実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図９】実施形態により製造される液体吐出ヘッド用基板の構成例を説明するための模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下の説明では、同一の機能を有する構成要素には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
【００１２】
また、以下の説明では、本発明の適用例として主にインクジェットヘッド用基板を例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド用基板等にも適用できる。液体吐出ヘッド用基板としては、インクジェットヘッド用基板の他にも、例えばカラーフィルター製造ヘッド用基板等も挙げられる。
【００１３】
図１は、本実施形態により製造されるインクジェットヘッド用基板の一例を示す模式的斜視図である。また、図１は、ノズル列と直行する面でヘッド用基板の一部を切断した場合の模式図である。
【００１４】
インクジェットヘッド用基板は、少なくとも、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２を表面側である第一の面側に有する基板１を含む。また、基板１には液体を供給するためのインク供給口５が設けられている。
【００１５】
図１において、インクジェットヘッド用基板は、エネルギー発生素子２が所定のピッチで並んで形成されたシリコンからなる基板１を有している。エネルギー発生素子２は、シリコン基板１に対して必ずしも接している必要はなく、宙に浮いていてもよい。基板の第一の面１ａ側には、エネルギー発生素子の上方（図１では下側方向）に開口するインク吐出口３と、インク供給口５及び各インク吐出口３に連通するインク流路４と、インク吐出口３及びインク流路４を構成する流路形成部材６と、が配置されている。図１においては、インク流路４の内側壁を構成する流路壁部材と吐出口を形成する吐出口部材とは流路形成部材６として一体的に形成されている。
【００１６】
また、シリコン基板をエッチングすることによって形成されたインク供給口５は、基板１の表面である第一の面１ａと第一の面と反対側の面である第二の面１ｂとの間を貫通するように設けられている。
【００１７】
図１において、液体供給口としてのインク供給口５は、第二の面１ｂから所定深さまで凹んだ第一のインク供給口５ａと、第一のインク供給口の底面からそれぞれ個別に第一の面１ａまで貫通する第二のインク供給口５ｂと、で構成されている。第一のインク供給口は共通インク供給口（共通液体供給口）とも称せられ、第二のインク供給口は個別インク供給口（個別液体供給口）とも称せられる。
【００１８】
インクジェットヘッド用基板には、切断部に沿って凹部２９が設けられており、凹部２９の部分で１枚のウェハから複数個の基板に分割される。本発明では、凹部２９はエッチングで形成される。エッチングによって形成したエッチング面は平坦性が高く、特にエッチング面のうち底面は非常に平坦性の高い面となりやすい。凹部２９は、レーザー光を集光させる領域であり、エッチング面、とりわけ底面は高い平坦性を有することから、レーザー光を効率的に基板内部に集光させることができ、基板内部に変質部を位置精度よく形成することができる。即ち、本発明においては、レーザー光は凹部２９が設けられている側から、第一の面に向けて照射する。基板１の凹部２９が設けられている側と反対側から、即ち第一の面側からレーザー光を照射しても、上述したような効果を得ることは困難である。
【００１９】
このインクジェットヘッド用基板では、インク供給口５を介してインク流路４内にインクが充填される。そして、インク流路４に充填されたインクは、エネルギー発生素子２が発生する圧力によって、インク吐出口３から吐出される。吐出されたインク液滴が被記録媒体に付着することにより記録が行われる。
【００２０】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法の実施形態について説明する。
【００２１】
（実施形態１）
以下、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造方法について図２の工程断面図を参照して説明する。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、第一の面１ａ側に吐出エネルギー発生素子（不図示）を備えるシリコン基板１を用意する。シリコン基板１の表面側である第一の面側には、エッチングストップ層２３と密着向上層２１が形成されている。シリコン基板１の裏面側である第二の面１ｂ側には、第一のエッチングマスク層２２が形成されている。
【００２３】
密着向上層２１は、例えば、ポリエーテルアミド、具体的にはＨＩＭＡＬ（商品名、日立化成社製）をシリコン基板１の第一の面１ａ側に堆積して、フォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることにより形成することができる。
【００２４】
第一のエッチングマスク層２２としては、例えば、酸化膜、窒化膜、もしくは有機膜等が挙げられる。また、第一のエッチングマスク層２２としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等が好ましく、シリコン酸化膜がより好ましい。第一のエッチングマスク層２２は、後工程で第一のインク供給口５ａを形成する際に用いるエッチングマスクとして機能する。したがって、第一のエッチングマスク層２２は、第一のインク供給口５ａに相当する領域に開口パターンを有する。
【００２５】
第一のエッチングマスク層２２は、この他の材料を用いて形成してもよく、マスクとして機能する樹脂材料を用いてもよい。第一のエッチングマスク層２２は、例えば、ＨＩＭＡＬ等のポリエーテルアミドを基板の裏面側に配置し、感光性材料をマスクとしてこのポリエーテルアミドをパターニングすることにより形成してもよい。
【００２６】
エッチングストップ層２３は、後工程において第二のインク供給口５ｂを形成するために行うリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）のエッチングストップ層として機能する。エッチングストップ層２３としては、特に制限されるものではないが、例えば、Ａｌを用いることができる。また、エッチングストップ層としては、その他にも、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を用いることもできる。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面側に、インク流路の型材となる流路型材２４を形成する。また、形成した流路型材２４を覆うように材料を塗布し、流路形成部材２５を形成する。
【００２８】
流路型材２４の材料としては、溶媒や溶剤で溶出可能な材料を用いることが望ましく、例えば、ポジ型感光性樹脂で形成されたポジ型レジストを用いることができる。
【００２９】
流路形成部材２５の材料としては、例えば、ネガ型感光性樹脂を用いることができる。 
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、流路形成部材２５にフォトリソグラフィプロセスを用いてインク吐出口３を形成する。
【００３１】
次に、図２（ｄ）に示すように、流路形成部材２５上に、アルカリ溶液等のエッチング液から保護するための保護膜２６を形成する。
【００３２】
次に、図２（ｅ）に示すように、基板の第二の面側から第一の面側に向かってシリコン基板１をエッチングすることにより、第一のインク供給口５ａを形成する。図２（ｅ）では、エッチング液を用いたエッチングを行った例を示している。第一のインク供給口５ａを形成するためのエッチングは、基板の第一の面まで到達する前に止めている。
【００３３】
エッチング液としては、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ溶液を用いることができる。また、ＴＭＡＨの浸漬条件としては、例えば、ＴＡＭＨの濃度を２２質量％、温度を８３℃とすることができる。エッチング液によるエッチングは、異方性エッチングであることが好ましい。
【００３４】
次に、図２（ｆ）に示すように、第一のエッチングマスク層２２を除去した後に、第一のインク供給口５ａ内（共通液体供給口内）と基板裏面側とに第二のエッチングマスク層２７を形成する。
【００３５】
第二のエッチングマスク層２７は、第二のインク供給口５ｂを形成するためのマスクとして機能するとともに、切断部に沿って設けられる凹部２９を形成するためのマスクとしても機能する。したがって、第二のエッチングマスク層２７は、第二のインク供給口に相当する領域と切断部に沿って設けられる凹部２９に相当する領域に開口パターンを有する。
【００３６】
第二のエッチングマスク層２７の形成方法は、特に制限されるものではないが、凹凸のある基板裏面に均一に配置する観点から、レジストをスプレー状にして噴霧するスプレー塗布法を用いることが好ましい。スプレー装置としては、例えばＥＶＧ社製ＥＶＧ１５０（商品名）を使用することができる。また、第二のエッチングマスク層としては、特に制限されるものではないが、例えば、後工程で用いられるドライエッチングガスに対する耐性及び密着性に優れるという観点から、例えばノボラック樹脂誘導体やナフトキノンジアジド誘導体を挙げることができる。第二のエッチングマスク層としては、例えば、感光性材料（ＡＺＰ４６２０（商品名）、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）やＯＦＰＲ（東京応化製）、ＢＣＢ（ダウコーニング社製）等が挙げられる。
【００３７】
第二のエッチングマスク層２７の露光には、例えば、投影式両面露光装置（ＵＸ４０３１、ウシオ電機株式会社製）を用いることができる。
【００３８】
また、本実施形態において、露光の焦点位置が第一のインク供給口５ａの底部と第二の面１ｂとでは高さが例えば３００μｍから６５０μｍ程異なる。そのため、どちらか片方の位置に露光焦点を合わせた場合、もう片方の焦点位置が合わず、結像パターンがぼけてパターニングされる。結像パターンがぼけてパターニングされると、レジストパターン端部の形状が垂直に形成されず、Ｒがついた、だれた形状になる。この点については、焦点距離が長い投影系の露光装置を用いることで、パターンボケをある程度軽減して、第一のインク供給口の底部のレジストと第二の面上のレジストを一括に露光することが可能である。また、第二の面１ｂ側に形成するレーザー光を集光させるための凹部２９のパターニングは、レジストパターン端部にＲがついた形状となっても問題ないことから、露光する際の焦点位置は、第一のインク供給口５ａの底部に合わせることが望ましい。なお、レジストのうち第一のインク供給口５ａの底部のレジストと第二の面１ｂ上のレジストとは、別々に露光処理を施してもよい。
【００３９】
次に、図２（ｇ）に示すように、第二のインク供給口５ｂと凹部２９をリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により一括に形成する。
【００４０】
凹部２９の底部（エッチング面）はリアクティブイオンエッチングにより平坦面となる。
【００４１】
本工程において、平坦化された領域である凹部２９の深さＤは、第二のインク供給口５ｂが基板を貫通して形成されるまでエッチングを行うため、例えば１００μｍから４００μｍとなる。また、レーザー光入射の際、レーザー光照射領域が凹部であるため、レーザー光が反射して基板内部へ進入するレーザー光量が減少する現象（ケラレ）が生じる場合がある。そのため、レーザー光のＮＡに合った平坦面を確保することが好ましい。そのような観点から、具体的には、深さＤが１００μｍの場合、平坦面の幅が３４０μｍ以上であることが好ましく、深さＤが４００μｍの場合、平坦面の幅が７６０μｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
本実施形態におけるリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）とは、イオンを用いた方向性エッチングのことであり、電荷を提供しながら被エッチング領域に粒子を衝突させる方法のことである。ＲＩＥは加速したイオンによりエッチングを行う。ＲＩＥの装置は、イオンを生成するプラズマ源とエッチングする反応室とに分かれている。例えば、イオン源に高密度のイオンを出せるＩＣＰ（誘導結合プラズマ）ドライエッチング装置を用いた場合、コーティングとエッチングを交互に行うこと（すなわち堆積／エッチングプロセス）によって基板に垂直な液体供給口が形成される。堆積／エッチングプロセスでは、エッチングするガスとして例えばＳＦ6ガスを用いることができ、コーティングガスとして例えばＣ4Ｆ8ガスを用いることができる。本実施形態においては、ＩＣＰプラズマ装置を用いたドライエッチングを用いることが好ましいが、他の方式のプラズマソースを有するドライエッチング装置を用いても構わない。例えば、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオン源を有する装置を用いることもできる。
【００４３】
また、本実施形態における凹部２９の底面、即ちエッチング面の表面粗さ（Ｒａ；算術平均粗さ）が０．１μｍ以下であることが好ましい。そのような観点から、コーティングとエッチングを交互に行う際、ボトムにコーティングされた膜を完全に除去してからシリコンのエッチングに移行することが好ましく、十分なコーティング膜の除去時間をとることが好ましい。具体的には、シリコンエッチング時間を１秒から１０秒、コーティング膜形成時間を１秒から１０秒、コーティング膜除去時間を１秒から１０秒で交互に繰り返す条件とすることが好ましい。特にコーティング膜除去時間を３秒以上とることが好ましい。その際の他のエッチング条件としては、ＳＦ6流量を５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8の流量を５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍ、ガス圧力を０．５Ｐａから５０Ｐａの間で行うことが好ましい。
【００４４】
次に、図２（ｈ）に示すように、第二のインク供給口５ｂに露出するエッチングストップ層２３を除去する。
【００４５】
エッチングストップ層２３の除去方法は、特に制限されるものではないが、例えば公知の方法を用いることができ、例えば、エッチングストップ層がＡｌからなる場合、リン酸、硝酸、酢酸の混合液を用いて除去することができる。
【００４６】
次に、第二の面側から密着向上層２１を除去する。この除去方法は、特に制限されるものではないが、公知の方法を用いることができ、例えば、ＣＦ4ガスとＯ2ガスを用いたケミカルドライエッチングによって除去することが出来る。
【００４７】
また、図では示していないが、あらかじめ密着向上層２１をパターニングしておくことで、後の除去工程を行わずに基板を流動することも可能である。
【００４８】
次に、図２（ｉ）に示すように、保護膜２６を除去する。また、流路型材２４をインク吐出口３及び第二のインク供給口５ｂから除去することで、インク流路４を形成する。
【００４９】
また、その後、流路形成部材２５の熱硬化を行ってもよい。
【００５０】
次に、図２（ｊ）に示すように、基板の裏面（第二の面）側から、凹部２９下方の基板内部の所定深度にレーザー光Ｌを集光させ、基板の表面（第一の面）側に到達しない位置に内部加工領域（変質部とも称す）を形成する。即ち、凹部のエッチング面から第一の面側に向けてレーザー光を照射することにより、基板の内部に変質部を形成する。
【００５１】
変質部（内部加工領域）とは、レーザー光の集光により、基板の材質に結晶構造の変化、軟化、溶解、亀裂等が生じた領域をいう。集光点を割断予定線に沿って走査（相対移動）するようにレーザー光もしくは基板を移動させることで、割断予定線に沿って帯状の亀裂群を形成することができる。
【００５２】
そして、図２（ｋ）に示すように、レーザー光による内部加工後に、外力を加えて基板を切断し、分割する。
【００５３】
切断のための外力を基板に作用させると、応力が内部加工領域同士で連結して基板に割れが生じ、小片に切り分けることが可能となる。
【００５４】
レーザー光を集光させ小片に切断（分割）するためのプロセスは、例えば、以下のプロセスを経て達成される。
【００５５】
図６は、基板１を個々の素子チップに分離する割断プロセスの工程例を説明するフローチャートである。図６において、割断プロセスは、「テープマウント工程」、「レーザー光照射工程（内部亀裂形成工程）」、「割断（切断）工程」、「ピックアップ工程」から構成される。
【００５６】
以下に各工程を順に説明する。
【００５７】
「テープマウント工程」
「テープマウント工程」では、まず、割断までの工程で素子が分離するのを防止するためのテープマウントを行う。テープマウントは、ダイシングフレームが貼り付けられた粘着性を有するダイシングテープを基板の表面側、つまり、インク吐出口等の構成物が形成されている面に貼り付ける。ダイシングテープとしては、紫外線硬化型、あるいは感圧型粘着材が塗工された粘着テープや、自己粘着層を有する粘着テープを用いる。
【００５８】
「レーザー光照射工程」
「レーザー光照射工程」では、例えば、図５に示す加工装置５０を用いて、図２（Ｊ）に示すような内部加工領域３０を形成することができる。この加工装置５０は、光源光学系と、集光光学系５２と、自動ステージ５３と、アライメントを行う不図示のアライメント光学系を備えている。光源光学系は、光源５１、ビーム拡大系５１ａ、ミラー５１ｂ等を有する。集光光学系５２は、顕微鏡対物レンズ５２ａ、ミラー５２ｂ等を有する。自動ステージ５３は、Ｘステージ５３ａ、Ｙステージ５３ｂ、微動調整ステージ５３ｃ等を有する。光源５１としては、例えばパルスＹＡＧレーザーの基本波（１０６４ｎｍ）を用いることができる。パルス幅は、例えば、１５〜１０００ｎｓ前後で、周波数は１０〜１００ＫＨｚである。このレーザーの励起源は半導体レーザーであり、この励起用レーザーのパワーは半導体レーザーへの注入電流で変化させることができる。この注入電流の電流量、周波数を変化させることでパルス幅を変えることが可能である。
【００５９】
レーザー光Ｌの選定は、基板１の分光透過率より決定される。そのため、集光点にて強電界が形成可能でシリコン透過性がある波長域の光であれば、いずれのものでもかまわない。光源５１から出射したレーザー光Ｌは、ビーム拡大系５１ａ等を経て集光光学系５２に入射する。
【００６０】
集光光学系５２の顕微鏡対物レンズ５２ａは、例えば倍率２０の時、ＮＡ０．４２、あるいは倍率５０の時、ＮＡ０．５５のものを用いることができる。また、シリコンの屈折率を考慮し、顕微鏡観察にも適用可能である、シリコン内部加工に最適な集光レンズを用いることもできる。集光光学系５２によってワークＷに集光されたレーザー光Ｌは、シリコン基板１の基板裏面１ｂ側から入射する。基板裏面側から入射した光束はシリコン基板１内を屈折して、内部の所定の深度（ａ）の集光点Ａに集光して内部加工領域３０を形成する。
【００６１】
集光点Ａの深度は、基板１であるワークＷ或いは集光光学系５２のいずれかを光軸方向に移動させ、集光位置をずらすことで制御できる。基板１の波長１０６４ｎｍに対する屈折率をｎとし、機械的な移動量（シリコン基板１あるいは集光光学系５２のいずれかを光軸方向に移動させた時の移動量）をｄとした時、集光点Ａの光学的な移動量はｎｄである。シリコンからなる基板の屈折率ｎは、波長１．１〜１．５μｍで３．５近傍であり、実際に実験で測定した屈折率の値とも比較すると、ｎは３．５に近いものとなる。つまり、機械的な移動量が１００μｍであると、レーザー光Ｌの集光点Ａは表面より３５０μｍの位置に形成される。
【００６２】
このように基板１の内部の一点から内部亀裂を形成し、集光点を割断予定線に沿って相対移動させることで割断予定線の直下の内部加工を行うことができる。集光点ＡにレーザーＬが集光すると、部分的にシリコンの結晶状態が変化し、その結果として、内部亀裂が走ることになる。１つの集光点Ａで形成される亀裂長さは例えば２〜１００μｍであり、対象となるシリコン基板１の厚みは例えば７２５μｍである。したがって、この基板を割断するためには複数回の内部加工を行うことになる。
【００６３】
「割断工程」
「割断工程」では、図７に示す各割断予定線Ｃに沿って割断を行う。割断予定線Ｃごとに複数の内部亀裂を形成した基板は、少なくともレーザー加工後のシリコン基板の個々のロジック素子は基板からは分離されていない。したがって、例えば、搬送中に半導体素子チップ等の切片が被割断部材から脱落するおそれがなく、また、割断工程にて外力の作用の妨げになる切片の位置ズレをも抑えることができる。
【００６４】
この状態の基板を素子チップに割断、分離する手順は例えば以下のように行うことができる。
【００６５】
内部亀裂形成後、基板をダイシングテープにマウントしたまま、基板の裏面が上側となるように、割断装置のシリコーンゴムあるいはフッ素ゴムなどの弾力性のあるゴムシート上に置く。割断は、ステンレスのローラーでダイシングテープを介してシリコン基板を圧迫することでなされる。まず、基板の割断予定線の１つ、好ましくは前述の第一割断方向がローラー軸と略平行になるように基板をゴムシート上に置く。ローラーを転がしながら基板を圧迫すると、ローラーの直下のゴムシートは沈み込むように変形する。基板は、ゴムシート側すなわち表面側に伸び方向の応力が作用する。その結果、内部亀裂が連結し、割断予定線に沿って基板が割断される。この亀裂の進行は、シリコン基板の結晶方位に沿って起こる。次に、シリコン基板を９０°回転し、第二割断方向の割断予定線とローラーの軸とが略平行となるようにする。第１割断方向と同様にローラーでシリコン基板を圧迫し、第二割断方向にて内部亀裂を連結させ割断を行う。
【００６６】
「ピックアップ工程」
「ピックアップ工程」では、割断工程にて分離された素子チップを吸着コレットおよびピックアップピン等の搬出機構によって搬出し、個別に収納する。この際、エキスパンダーなどにより素子の間隙を広げてピックアップすれば、僅かな未割断部分があった場合でも、この未割断部分を割断することができる。また、隣接する素子に搬出機構が触れることなく、個別に収納することができる。
【００６７】
以下に、他の実施形態について説明する。また、それぞれの実施形態で特に触れていない構成に関しては、他の実施形態から得られる効果を共有するものである。
【００６８】
（実施形態２）
図３は本実施形態のプロセスフローを示す工程断面図である。
【００６９】
本実施形態では、実施形態１と異なる点として、図３（ａ）に示すように、第一のインク供給口５ａを形成するための第一のエッチングマスク層を２層で構成する。図３（ａ）において、実施形態１における第一のエッチングマスク層は、下層エッチングマスク２２ａと上層エッチングマスク２２ｂとから構成されている。
【００７０】
下層エッチングマスク２２ａとしては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくは有機膜等が挙げられる。また、下層エッチングマスク２２ａとしては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等が好ましく、シリコン酸化膜がより好ましい。
【００７１】
上層エッチングマスク２２ｂとしては、例えば、有機膜が挙げられる。また、上層エッチングマスク２２ｂとしては、後の工程で異方性エッチングマスクとして耐性のある材料が好ましい。有機膜としては例えばポリエーテルアミド、具体的にはＨＩＭＡＬ（商品名、日立化成社製）が挙げられる。
【００７２】
次に、図３（ｂ）に示すように、二層から構成される第一のエッチングマスク層をマスクとして用いて第一のインク供給口５ａを形成する。
【００７３】
次に、図３（ｃ）に示すように、上層エッチングマスク２２ｂを一層のみ除去した後、第二のエッチングマスク層２７を形成する。
【００７４】
下層エッチングマスク２２ａは基板裏面に残しておく。第二のエッチングマスク層２７は、基板裏面において下層エッチングマスク２２ａの上にも形成される。
【００７５】
そして、図３（ｄ）に示すように、基板裏面側から表面側に向かってリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことにより、第二のインク供給口５ｂと凹部２９を形成する。
【００７６】
この際、下層エッチングマスク２２ａが凹部２９を形成する領域に存在するため、下層エッチングマスク２２ａがエッチングされ消失してからその下方の基板のエッチングが進行し、平坦化が行われる。したがって、本実施形態では、実施形態１に比べて、凹部２９が浅く形成されるため、レーザー光のケラレの影響が減少する。したがって、平坦面が少なくてもレーザーによる内部加工を効率的に行うことができる。
【００７７】
リアクティブイオンエッチングによるシリコン基板とシリコン酸化膜のエッチングレートの関係（選択比とも称す）、及び第二のインク供給口５ｂを形成するためのエッチング時間の関係上、以下の好ましい範囲を挙げることができる。つまり、選択比が１００から２００の範囲で、エッチング時間が１０分から３５分とした場合、シリコン酸化膜の膜厚としては、０．２μｍから１μｍの範囲が好ましく、０．５μｍから０．７μｍの範囲がより好ましい。
【００７８】
後の工程（図３（ｅ）〜図３（ｈ））は、実施形態１と同様である。
【００７９】
（実施形態３）
実施形態２の説明では、下層エッチングマスク２２ａを第二の面に残しておくことにより、凹部を浅く形成する形態について説明した。
【００８０】
本実施形態では、実施形態１において、第１のインク供給口５ａを形成した後で第一のエッチングマスク層を除去せずに、第二のエッチングマスク層２７を形成する。これによっても、凹部を浅く形成することができる。
【００８１】
（実施形態４）
図４は本実施形態にかかわるプロセスフローを示す工程断面図である。
【００８２】
本実施形態では、実施形態１と異なる点として、図４（ｂ）に示すように、レーザー加工により未貫通孔である先導孔４１を第二の面から基板内に所望の深さで形成した後、エッチングを行い、インク供給口５と凹部２９を同時に形成する。
【００８３】
まず、図４（ａ）に示すように、吐出エネルギー発生素子（不図示）を備えるシリコン基板１を用意する。シリコン基板１の基板表面側には、エッチングストップ層４３と密着向上層２１が形成されている。シリコン基板１の基板裏面側には、エッチングマスク層４２が形成されている。
【００８４】
エッチングマスク層４２としては、後の結晶異方性エッチングに耐性のあるマスクとして機能することが必要であり、シリコン酸化膜や樹脂材料が挙げられる。例えば、エッチングマスク層は、ポリエーテルアミドであるＨＩＭＡＬ等を基板裏面側に塗布及びベークし、ベークしたＨＩＭＡＬをパターニングすることにより形成することができる。また、後工程でインク供給口５と凹部２９を形成する際にエッチングマスクとして機能するため、エッチングマスク層４２は、インク供給口５に相当する領域と凹部２９に相当する領域に開口パターンを有する。
【００８５】
次に、図４（ｂ）に示すように、レーザー加工により未貫通孔である先導孔４１を第二の面から基板１内に形成する。
【００８６】
次に、図４（ｃ）に示すように、第二の面側からエッチングマスク層４２をマスクとしてエッチングを行うことにより、インク供給口５と凹部２９を形成する。
【００８７】
エッチングとしては、ＴＭＡＨ溶液等による結晶異方性エッチングを好ましく用いることができる。特に、結晶異方性エッチングを用いる場合、シリコン基板１の第一の面及び第二の面は、結晶方位が＜１００＞であることが好ましい。このようにすることで、凹部のエッチング面のうち、凹部の底面に良好な形状の＜１００＞面を出すことができる。したがって、後工程でのレーザー光照射による変質部形成が安定する。
【００８８】
実施形態２でも述べたように、レーザー光の入射にはケラレの問題があるため、照射領域の凹部を浅く形成することが好ましい。そのためには、エッチング溶液による浸漬時間を短くすることが好ましい。このような観点から、例えば、シリコン基板の厚みが７２５μｍ±１５μｍの場合、先導孔を６００μｍから６９０μｍの深さで形成することが好ましい。また、その時のＴＭＡＨによる浸漬時間は例えば４０分から２８０分となり、レーザー光照射領域の凹部の深さは例えば２０〜１４０μｍである。
【００８９】
後の工程（図４（ｄ）〜（ｆ））は、実施形態１と同様の手法を用いて実施することができる。
【００９０】
（実施形態５）
図８は、本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法の一例を説明するための図であり、図９のａ−ａ´における断面を示す図である。図９は、本実施形態により製造されるインクジェットヘッド用基板の一例を示す模式的斜視図である。図９に示されるように、シリコン基板１の第一の面１ａ側には、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が配置されている。エネルギー発生素子２は、シリコン基板１に対して必ずしも接している必要はなく、宙に浮いていてもよい。エネルギー発生素子２には、エネルギー発生素子２を駆動させるための制御信号入力電極が電気的に接続されている。また、基板の第一の面１ａ側には、エネルギー発生素子の上方に開口するインク吐出口３が、流路形成部材６によって形成されている。シリコン基板１は、インク供給口５を有する。インク供給口５はエッチングによって形成され、シリコン基板１の第一の面１ａから第一の面の反対側の面である第二の面１ｂまでを貫通している。シリコン基板の第一の面及び第二の面は、結晶方位が＜１００＞であることが好ましい。
【００９１】
尚、本実施形態では、液体吐出ヘッド用基板の一部をなすシリコン基板１単体について説明するが、実際にはウェハ単位で同様の加工を行うものとする。また、シリコン基板上にインク流路を構成する吐出口形成部材等が形成されていてもよい。
【００９２】
図８（ａ）において、結晶方位が＜１００＞のシリコン基板１の第一の面１ａ側には、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が配置されている。エネルギー発生素子２は、例えばＴａＮやＴａＳｉＮ等で形成される。また、シリコン基板１の第一の面側には、アルミニウムからなる犠牲層７が形成されている。犠牲層７は液体供給口の形成領域を精度よく画定したい場合に効果的である。さらに、シリコン基板１の第一の面上及び犠牲層７上には、ウェットエッチングに対して耐エッチング性を有するエッチングストップ層２３が形成されている。エッチングストップ層２３は、ウェットエッチングに用いられるエッチング液に耐性がある材料で形成される。例えば、ＳｉＯやＳｉＮ等が挙げられる。犠牲層７と、エッチングストップ層２３とは、ウェットエッチングを行う前の段階でシリコン基板１の第一の面側に形成されていればよい。異方性エッチング前の段階において形成するタイミングや順序は任意である。シリコン基板１の厚みは、２００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、７２５μｍである。
【００９３】
シリコン基板１の第二の面１ｂ側には、ｐ型不純物を有するドープ層８が存在することが好ましい。ｐ型不純物はボロンであることが好ましい。ボロンを使用した場合、基板１の第二の面から深さ１０μｍの領域の不純物濃度が１×１０２０ｃｍ−３以上となるようにボロンが注入されているのが好ましい。
【００９４】
シリコン基板１の第二の面側には、下層エッチングマスク２２ａ及び上層エッチングマスク２２ｂが設けられている。下層エッチングマスク２２ａとしては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等が好ましく、シリコン酸化膜がより好ましい。上層エッチングマスク２２ｂとしては、例えば、有機膜が挙げられる。有機膜としては例えばＨＩＭＡＬ（日立化成社製）が挙げられる。また、上層エッチングマスク２２ｂとしては、後の工程で異方性エッチングマスクとして耐性のある材料が好ましい。下層エッチングマスク２２ａ及び上層エッチングマスク２２ｂには、開口が設けられている。開口のうち第一の面側の犠牲層に対応する開口１０を液体供給口形成用の開口として用いる。また、別の開口１１を後述する変質層を形成する為の開口として用いる。液体供給口形成用の開口の幅は、液体供給口の形状にもよるが、２００μｍ以上１１００μｍ以下であることが好ましい。ダイシング用の開口の幅は、基板の厚みの０．３倍以上１．０倍以下であることが好ましい。また、５００μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、ダイシング用の開口の幅は２９０μｍとした。
【００９５】
次に、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板１の第二の面の開口１０からシリコン基板１に対してレーザー光を照射して、未貫通孔を形成した。未貫通孔は第一の面までは貫通させない。レーザー光としては例えばＹＡＧレーザーの３倍波（ＴＨＧ：波長３５５ｎｍ）のレーザー光を用い、そのレーザー光の出力及び周波数を適切な値に設定する。未貫通孔の長さ（深さ）は、基板の厚みの０．７倍以上０．９５倍以下であることが好ましい。本実施形態では未貫通孔の長さ（深さ）は６５０μｍとした。未貫通孔の直径としては、φ５μｍ以上φ１００μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では未貫通孔の直径はφ２５μｍとした。未貫通孔の直径がφ５μｍ以上の場合、この後の工程で行われるウェットエッチングの際にエッチング液が未貫通孔内に進入し易くなる。未貫通孔の直径がφ１００μｍ以下の場合、所望の深さの未貫通孔を形成するのに比較的短い時間で済む。尚、未貫通穴は形成しなくてもよい。
【００９６】
次に、図８（ｃ）に示すように、シリコン基板１の第二の面側からウェットエッチングを行う。この際に、下層エッチングマスク２２ａ及び上層エッチングマスク２２ｂがエッチングマスクとして機能する。エッチング液としては、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のアルカリ溶液を用いることができる。ウェットエッチングは、異方性エッチングであることが好ましく、シリコン基板に対してこのようなエッチング液を用いてエッチングすることで、異方性エッチングを行うことができる。ウェットエッチングにより、シリコン基板１の第一の面から第二の面まで貫通するインク供給口５を形成する。エッチングは、エッチングストップ層２３で停止する。この工程において、インク供給口５の少なくとも一部と、切断部に沿う凹部９とを一括に形成する。切断部に沿う凹部９は、ダイシング用の開口１１よりエッチングが進むことで形成される。インク供給口５と凹部９とは、必ずしも同時に完成する必要はない。即ち、エッチングを同時に始めたとしても、凹部９を先に完成させ、その後インク供給口５を完成させてもよい。あるタイミングでインク供給口５と凹部９の両方をエッチングしていれば、インク供給口５の少なくとも一部と、切断部に沿う凹部９とを一括に形成することとなる。尚、エッチングは同時に開始（エッチング液へ浸漬させる）し、同時に停止（エッチング液への浸漬をやめる）することが好ましい。
【００９７】
エッチング停止後、エッチングストップ層２３をドライエッチング等で除去して液体供給口を貫通させる。また、下層エッチングマスク２２ａ及び上層エッチングマスク２２ｂも、ドライエッチング等で除去してもよい。
【００９８】
次に、図８（ｄ）に示すように、シリコン基板１の第二の面側にダイシングテープ１２を貼る。ダイシングテープ１２としては、紫外線硬化型、あるいは感圧型粘着材が塗工された粘着テープや、自己粘着層を有する粘着テープを用いる。そして凹部９のエッチング面から、レーザー光を照射する。切断部に沿う凹部９は、ウェットエッチングで形成していることから、平坦性が非常に高い。したがって、良好にレーザーを照射することができる。特にシリコン基板１の第一の面及び第二の面の結晶方位が＜１００＞である場合、非常に平坦性が高い面である結晶方位が＜１００＞の面が凹部９に露出する為、好ましい。この場合、レーザー光を照射する凹部のエッチング面が、結晶方位が＜１００＞の面となり、より良好にレーザーを照射することができる。凹部９のレーザー光を照射する面の表面粗さ（Ｒａ；算術平均粗さ）は、０．１μｍ以下であることが好ましい。レーザー光の照射としては、第二の面から第一の面に向けて、基板の深さ１０％ごとの位置にレーザーの焦点を集光させる、多光子吸収のレーザー加工を行った。これにより、変質部からなる変質層１３を形成する。変質部（内部加工領域）とは、レーザー光の集光により、基板の材質に結晶構造の変化、軟化、溶解、亀裂等が生じた領域をいう。こうして基板に変質部を形成し、集光点を割断予定線に沿って走査（相対移動）するようにレーザー光もしくは基板を移動させることで、割断予定線に沿って帯状の亀裂群を形成する。本実施形態では、レーザー加工の送り速度は２００ｍｍ／ｓｅｃとした。レーザー光としてはＹＡＧレーザーの基本波（波長１０６０ｎｍ）のレーザー光を用い、そのレーザー光のパワーおよび周波数を適切な値に設定した。基板の材料に対して多光子吸収ができるものであれば、レーザー光はこれに限られない。例えば、フェムト秒レーザーも同様にシリコンに対する多光子吸収加工を有している為、用いることができる。
【００９９】
最後に、図８（ｅ）に示すように外力を加えて切断を行い、液体吐出ヘッド用基板を製造した。切断のための外力を基板に作用させると、応力が内部加工領域同士で連結して基板に割れが生じ、小片に切り分けることが可能となる。
【０１００】
本実施形態によっても、第一の面に２００μｍ程度と広いダイシング用の空間を設けなくてよいことから、１つのウェハからより多くの液体吐出ヘッド用基板を製造することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１；シリコン基板、１ａ；基板表面、１ｂ；基板裏面
２；エネルギー発生素子
３；液体吐出口
４；液体流路
５；液体供給口（インク供給口）、
５ａ；第一の液体供給口（第一のインク供給口）
５ｂ；第二の液体供給口（第二のインク供給口）
６；吐出口部材
７；犠牲層
８；ドープ層
９；凹部
１０；液体供給口形成用の開口
１１；凹部形成用の開口
１２；ダイシングテープ
１３；変質部
２１；密着向上層
２２；第一のエッチングマスク層
２２ａ；下層エッチングマスク
２２ｂ；上層エッチングマスク
２３；エッチングストップ層
２４；流路型材
２５；流路形成部材
２６；保護膜
２７；第二のエッチングマスク層
２９；凹部
３０；内部加工領域
Ｌ；レーザー光
４１；先導孔
４２；エッチングマスク層
４３；エッチングストップ層
５０；レーザー加工装置
５１；光源、５１ａ；ビーム拡大系、５１ｂ；ミラー
５２；集光光学系、５２ａ；顕微鏡対物レンズ、５２ｂミラー
５３；自動ステージ
Ｃ；割断予定線
Ｄ；凹部の深さ
【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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