액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드의제조 방법(LIQUID-DISCHARGING HEAD, LIQUID-DISCHARGING DEVICE,AND METHOD OF PRODUCING THE LIQUID-DISCHARGING HEAD)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
B41J 2/01
B41J 2/05
B41J 2/16
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2005-0055620
2005년06월13일
(21) 출원번호 10-2004-7008797
(22) 출원일자 2004년06월08일
번역문 제출일자 2004년06월08일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2003/012855 (87) 국제공개번호 WO 2004/033211
국제출원출원일자 2003년10월08일 국제공개일자 2004년04월22일
(30) 우선권주장 JP-P-2002-00295594 2002년10월09일 일본(JP)
(71) 출원인 소니 가부시끼 가이샤
일본국 도쿄도 시나가와쿠 키타시나가와 6쵸메 7반 35고
(72) 발명자 도미따 마나부
일본 141-0001 도쿄도 시나가와쿠 키타시나가와 6쵸메 7반 35고 소니
가부시끼 가이샤 내
(74) 대리인 주성민
성재동
심사청구 : 없음
(54) 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드의제조 방법
명세서
기술분야
본 발명은 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드의 제조 방법에 관한 것으로, 예를 들어 서멀 방식의 프린터
헤드에 적용할 수 있다. 본 발명은 절연막의 제거에 의해 적어도 에너지 변환 소자의 나열에 따라서 깊이가 얕은 가는 홈을
작성함으로써 고속도로 다이싱해도, 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있다.
배경기술
종래, 프린터에 적용하여 잉크에 의한 액적을 비산시키는 프린터 헤드에 있어서는 에너지 변환 소자에 의해 전기 에너지
를 잉크 토출의 에너지로 변환하도록 이루어져 있고, 서멀 방식의 프린터 헤드에 있어서는 이 에너지 변환 소자에 발열 소
자가 적용되도록 이루어져 있다.
즉, 서멀 방식의 프린터 헤드에 있어서는, 발열 소자를 구동함으로써 잉크 액실에 보유 지지한 잉크를 가열하여 기포를
발생시키고, 이 기포의 압력에 의해 노즐로부터 잉크 액적을 비산시키도록 이루어져 있다.
이러한 종류의 프린터 헤드에 있어서는, 복수의 발열 소자를 구동 회로와 일체적으로 고밀도로 반도체 기판 상에 작성함
으로써, 고해상도의 인쇄 결과를 얻을 수 있도록 이루어져 있다. 또한 복수칩분의 발열 소자, 구동 회로를 1매의 반도체 기
판(웨이퍼임)에 모아 작성한 후, 개개의 칩으로 절단하여 각 칩에 잉크 액실, 노즐을 설치하여 작성되고, 이에 의해 반도체
제조 공정을 유효하게 이용하여 효율적으로 생산되도록 이루어져 있다.
즉, 도1은 종래의 제조 공정에 의한 반도체 기판을 도시하는 평면도이다. 종래의 제조 공정에 있어서는, 예를 들어 6인치
사이즈의 실리콘 웨이퍼(1)를 순서대로 처리함으로써 각각 1칩분의 발열 소자, 구동 회로를 형성하여 이루어지는 직사각
형상의 영역(2)을 소정 피치에 의해 작성한다. 또, 이 도1은 실리콘 웨이퍼(1)에 대해 영역(2)의 크기를 강조하여 기재한
것이다.
공개특허 10-2005-0055620
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프린터 헤드의 제조 공정에서는 도2에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(1)의 처리 과정에 있어서 이들 영역(2) 사이에
절단용 영역(3)이 형성된다. 여기서 도3에 단면도에 의해 도시한 바와 같이, 이 절단용 영역(3)은 잉크의 진입을 보호하는
보호층(4), 이 보호층(4)의 하층측 절연막(5)을 제거한 영역으로, 다이싱에 이용하는 블레이드의 날 폭보다 폭 넓게 작성된
다. 덧붙여서, 이 도3의 예에서는 날 폭 50〔㎛〕에 대해 절단용 영역(3)은 폭 140〔㎛〕로 형성된다.
프린터 헤드의 제조 공정에서는 다이싱 장치의 스테이지에 실리콘 웨이퍼(1)를 보유 지지하고, 이 스테이지 또는 고속도
로 회전하는 블레이드의 구동에 의해 이 절단용 영역(3)의 대략 중앙을 블레이드로 절단하고, 이에 의해 실리콘 웨이퍼(1)
를 각 칩으로 절단하도록 이루어져 있다. 이 때 프린터 헤드의 제조 공정에서는 절단하는 부위에 순수(純水)를 흐르게 하
고, 이에 의해 블레이드를 냉각하는 동시에, 절삭 찌꺼기를 씻어 내도록 이루어져 있다.
이 다이싱의 공정에 있어서는, 절단 속도를 고속도화하면 충격에 의해 칩에 금이 가거나, 칩의 단부가 일부 이지러지거나
한다. 도4는 직경 50〔㎜〕의 블레이드를 매분 30000회 회전시켜 속도 30〔㎜/초〕로 실리콘 웨이퍼(1)를 절단한 경우의
칩 단부면을 도3의 상방측으로부터 보고 도시하는 평면도이다. 이 경우, 칩에 있어서는 약 l7〔㎛〕의 이지러짐이 발생하
였다. 또 이 조건에 있어서, 블레이드와 실리콘 웨이퍼의 상대 속도는 50〔㎜〕 × 3.14 × 60 × 30000/1000000 ＝
282〔km/h〕로 나타낼 수 있고, 이에 의해 매우 고속도로 블레이드의 날끝이 실리콘 웨이퍼에 충돌하여 금, 이지러짐이
발생한다고 생각된다.
프린터 헤드에 있어서는, 잉크 액실에 보유 지지한 잉크를 이 칩 상에 배치한 발열 소자에 의해 가열하여 잉크 액적을 비
산시킴으로써, 이와 같이 칩에 금, 이지러짐이 발생하면, 칩으로의 잉크 진입을 완전히 방지할 수 없게 된다. 프린터 헤드
에 있어서는, 잉크가 칩으로 진입하면 반도체의 동작이 불안정해질 우려가 있다. 또한 프린터 헤드에 있어서는, 칩의 단부
면측으로부터 각 잉크 액실로 잉크를 유입시키는 경우도 있어, 이 경우에는 금, 이지러짐에 의해 각 잉크 액실로의 유로 저
항이 변화되고, 그 결과 인쇄물의 화질이 미묘하게 변화될 우려도 있다. 또한, 이와 같은 이지러짐에 의한 파편이 칩 표면
에 잔존하여 잉크 액실 등을 작성할 때에, 이 파편이 칩 표면을 손상시켜 버릴 우려도 있다. 또, 이 파편에 의한 손상이 칩의
내부에까지 진행되면, 잉크가 칩 내에 진입하게 되고, 또한 심한 경우에는 배선 패턴 등을 손상시켜 버릴 우려도 있다.
이로 인해 프린터 헤드의 제조 공정에서는 통상의 집적 회로를 작성하는 경우에 비해 절단 속도를 저감시켜 칩을 절단하
고, 이에 의해 칩의 금, 이지러짐을 방지하도록 이루어져 있다.
이에 대해 통상의 집적 회로에 있어서의 다이싱 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 평6-275713호 공보에 있어서는,
절단하는 영역의 양측에 트랜지스터 등의 소자부보다 깊은 홈을 형성하고, 이 홈에 의해 절단시에 있어서의 균열의 성장을
방지하는 방법이 제안되도록 이루어져 있다.
그런데 프린터 헤드의 제조 공정에 있어서, 6인치의 실리콘 웨이퍼를 세로 60개, 가로 12개의 라인에 의해 절단하여 칩을
작성하게 한 경우, 절삭 속도를 5〔㎜/초〕로 설정하고, 절단에 필요한 시간은 60 × 12 × (150/5)/3600 ＝ 6 시간이 된
다. 이에 의해 금, 이지러짐 등이 생기지 않도록 절단 속도를 저감시켜 칩을 절단하는 종래의 다이싱 공정에 있어서는, 처
리에 시간을 필요로 하는 문제가 있었다.
이 문제를 해결하는 하나의 방법으로서, 일본 특허 공개 평6-275713호 공보에 개시된 수법을 적용하는 것을 생각할 수
있지만, 이 방법의 경우, 소자보다 깊은 홈을 작성하기 위한 에칭 공정이 별도로 필요해지는 결점이 있다. 또한 이지러짐에
의한 파편에 대해서는 발생을 방지할 수 없고, 이에 의해 파편에 의한 칩 표면의 손상에 대해서는 방지할 수 없는 결점이
있다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 고속도로 다이싱해도 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있
는 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드의 제조 방법을 제안하고자 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 있어서는, 에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 헤드에
적용하여 적어도 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 적어도 하나의 절연막을 제거하여 작성된 가는 홈을 갖도록
한다.
본 발명의 구성에 따르면, 에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 헤드에 적용함으로써, 예를 들
어 이 액적이 잉크 액적, 각종 염료의 액적, 보호층 형성용 액적 등인 액체 토출 헤드, 이 액적이 시약 등인 마이크로 디스펜
서, 각종 측정 장치, 각종 시험 장치, 이 액적이 에칭으로부터 부재를 보호하는 약제인 패턴 묘화 장치 등의 액체 토출 헤드
에 적용할 수 있다. 본 발명의 구성에 따르면, 적어도 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 적어도 하나의 절연막을
제거하여 작성된 가는 홈을 갖게 함으로써 이 절연막을 패터닝할 때에 아울러 가는 홈을 작성할 수 있고, 이에 의해 공정수
의 증대를 유효하게 회피하여 가는 홈을 작성할 수 있다. 또한 이와 같은 가는 홈에 있어서는, 칩에의 금, 이지러짐의 진행
을 방지할 수 있고, 또한 이지러짐에 의한 파편도 작게 할 수 있고, 이에 의해 금, 이지러짐에 의해 액체의 칩에의 진입을 방
지하여 유로 저항의 변화를 저감시킬 수 있고, 또한 파편에 의한 손상을 저감시킬 수 있어 이들에 의해 고속도로 다이싱해
도 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 액체 토출 헤드에 설치된 에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 장치
에 적용하여 헤드칩은 적어도 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 적어도 하나의 절연막을 제거하여 작성된 가는
홈을 갖도록 한다.
이에 의해 본 발명의 구성에 따르면, 고속도로 다이싱해도 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있는 액체 토출 장
치를 제공할 수 있다.
공개특허 10-2005-0055620
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또한 본 발명에 있어서는, 에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 헤드의 제조 방법에 적용하여
절단 공정보다 전에 헤드칩 중 적어도 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 절연막을 제거하여 가는 홈을 작성하는
절연막의 제거 공정을 갖도록 한다.
이에 의해 본 발명의 구성에 따르면, 고속도로 다이싱해도 금, 이지러짐에 의해 각종 영향을 회피할 수 있는 액체 토출 헤
드의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도1은 실리콘 웨이퍼 상에 있어서의 헤드칩의 레이아웃을 도시하는 평면도이다.
도2는 헤드칩의 절단의 설명에 이용하는 평면도이다.
도3은 절단 영역의 설명에 이용하는 단면도이다.
도4는 이지러짐의 설명에 이용하는 평면도이다.
도5는 본 발명의 제1의 실시예에 관한 프린터 헤드를 도시하는 사시도이다.
도6은 도5의 프린터 헤드에 적용되는 헤드칩을 도시하는 단면도이다.
도7의 (A) 및 도7의 (B)는 도6의 헤드칩의 실리콘 웨이퍼 상에 있어서의 레이아웃의 설명에 이용하는 평면도 및 단면도
이다.
도8은 도6의 헤드칩의 실리콘 웨이퍼에 있어서의 절단 영역을 도시하는 단면도이다.
도9는 본 발명의 제2의 실시예에 관한 실리콘 웨이퍼에 있어서의 절단 영역을 도시하는 단면도이다.
도10은 본 발명의 다른 실시예에 관한 헤드칩의 레이아웃의 설명에 이용하는 평면도이다.
도11은 모든 헤드칩을 동일한 방향으로 레이아웃한 경우를 나타내는 평면도이다.
실시예
이하, 적절하게 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세하게 서술한다.
(1) 제1 실시예
(1-1) 제1 실시예의 구성
도5는 본 발명의 실시예에 관한 프린터에 적용되는 프린터 헤드를 도시하는 사시도이다. 본 실시예에 관한 프린터는 이
프린터 헤드(11)에 탑재되어 이루어지는 에너지 변환 소자인 발열 소자의 구동에 의해 잉크 액적을 용지 등에 부착시켜 화
상 등을 인쇄한다. 프린터 헤드(11)는 헤드칩(12)에 드라이 필름(13), 오리피스 플레이트(14)가 순서대로 적층되어 형성된
다.
여기서 헤드칩(12)은 집적 회로 기술에 의해 가공한 실리콘 웨이퍼를 절단하여 형성되고, 복수의 발열 소자(17)와, 각 발
열 소자(17)를 구동하는 구동 회로가 일체로 설치되도록 이루어져 있다. 헤드칩(12)은 이들 발열 소자(17)가 소정 피치에
의해 나열되도록 배치된다. 드라이 필름(13)은 유기계 수지에 의해 구성되어 압착에 의해 헤드칩(12)에 배치된 후, 잉크 액
실(15), 잉크 유로(16)에 대응하는 부위가 제거되고, 그 후 경화된다. 이에 대해 오리피스 플레이트(14)는 헤드칩(12)에 설
치된 발열 소자(17) 상에 미소한 잉크 토출구인 노즐(19)을 형성하 도록 소정 형상으로 가공된 판형 부재이고, 접착에 의해
드라이 필름(13) 상에 보유 지지된다. 이에 의해 이 프린터 헤드(11)에서는 헤드칩(12)에 대해 드라이 필름(13), 오리피스
플레이트(14)에 의해 잉크액실(15), 잉크 유로(16)가 작성되도록 이루어져 있다.
본 실시예에 있어서, 헤드칩(12)은 한 쪽의 단부면에 따라서 발열 소자(17)가 배치된다. 프린터 헤드(11)는 이 발열 소자
(17)가 배치된 측의 단부면에 잉크액실(15)이 노출되도록 빗살형으로 드라이 필름(13)이 가공되도록 이루어지고, 또한 이
노출된 단부면측에 잉크 유로(16)가 형성되도록 이루어져 있다. 이에 의해 프린터 헤드(11)는 헤드칩(12)의 단부면측으로
부터 잉크를 공급하여 헤드칩(12)에 설치된 발열 소자(17)의 구동에 의해 잉크 액적을 비산시키도록 이루어져 있다.
도6은 헤드칩(12)의 구성을 도시하는 단면도이다. 헤드칩(12)은 실리콘 웨이퍼에 의한 실리콘 기판(20)에 실리콘 질화막
(Si3N4)이 퇴적되어 패터닝된 후, 이 실리콘 질화막(Si3N4)을 마스크로서 사용한 열산화 공정에 의해 열실리콘 산화막(21)
에 의한 소자 분리 영역(LOCOS : Local Oxidation Of Silicon)이 형성된다. 헤드칩(12)은 이 소자 분리 영역에 의해 각 소
자를 분리하여 MOS(Metal-0xide-Semiconductor)형에 의한 트랜지스터(22, 23)가 작성된다.
공개특허 10-2005-0055620
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계속해서 헤드칩(12)은 실리콘 산화막에 의해 첫 번째층의 층간 절연막(24)이 작성된 후, 이 층간 절연막(24)의 패터닝에
의해 콘택트 홀(26)이 작성된다. 또한 배선 패턴 재료가 성막된 후, 에칭 처리되어 첫 번째층의 배선 패턴(27)이 작성된다.
헤드칩(12)은 이와 같이 하여 작성된 첫 번째층의 배선 패턴(27)에 의해 트랜지스터(22, 23)를 접속하여 논리 회로, 이 논
리 회로와 발열 소자(17)를 구동하는 스위칭 트랜지스터(23)가 접속된다.
계속해서 헤드칩(12)은 실리콘 산화막에 의한 두 번째층의 층간 절연막(29)이 작성된 후, 저항체막이 퇴적되어 패터닝되
고, 이에 의해 발열 소자(17)가 작성된다. 계속해서 헤드칩(12)은 질화 실리콘에 의해 절연막(30)이 퇴적된 후, 에칭의 처
리에 의해 콘택트 홀(31)이 작성된다. 또한 배선 패턴 재료가 성막되어 패터닝 처리되고, 이에 의해 두 번째층의 배선 패턴
(32)이 작성된다. 헤드칩(12)은 이 두 번째층의 배선 패턴(32)에 의해 전원, 어스, 각종 구동용 신호에 관한 배선용 랜드가
작성되고, 또한 이들 랜드가 구동 회로, 발열 소자(17)에 접속되어 발열 소자(17)가 트랜지스터(23)에 접속된다.
헤드칩(12)은 계속해서 실리콘 질화막에 의한 절연막(33)이 작성된 후, 4 ％의 수소를 첨가한 질소 가스의 분위기 속에
서, 또는 100 ％의 질소 가스 분위기 속에서 400도, 60분간의 열처리가 실시된다. 이에 의해 헤드칩(12)은 트랜지스터(22,
23)의 동작이 안정화되고, 또한 첫 번째층의 배선 패턴(27)과 두 번째층의 배선 패턴(32)의 접속이 안정화되어 콘택트 저
항이 저감된다. 헤드칩(12)은 이 열처리가 서냉에 의한 어닐링에 의해 실행되고, 이에 의해 층간 절연막(29) 등의 잔류 응
력을 완화시키도록 이루어져 있다.
헤드칩(12)은 계속해서 절연막(33)이 부분적으로 제거되어 전원, 어스, 각종 구동용에 관한 랜드가 노출되고, 스패터링법
에 의해 탄탈에 의한 내캐비테이션층(34)이 작성된다. 헤드칩(12)은 그 후 다이싱 처리되어 개개의 칩으로 분해되고, 도5
에 대해 상술한 바와 같이 프린터 헤드(11)로 조립된다.
도7의 (A)는 이와 같이 하여 작성되는 헤드칩(12)의 실리콘 웨이퍼(40) 상의 레이아웃을 도시하는 평면도이다. 실리콘
웨이퍼(40)에 있어서는 인접하는 헤드칩(12) 사이에서 발열 소자(17)가 서로 향하도록 레이아웃되고, 헤드칩(12) 사이의
영역이 절단 영역(39)으로 할당된다. 또한 실리콘 웨이퍼(40)에 있어서는, 도7의 (b)에 도시한 바와 같이 절단 영역(39)에
따라서 소자부까지 이르지 않는 깊이가 얕은 가는 홈(M)이 작성된다. 이에 의해 본 실시예에서는, 에너지 변환 소자인 발
열 소자(17)의 배열을 포함하는 헤드칩(12)의 외주에 따라서 깊이가 얕은 가는 홈(M)이 작성되도록 이루어져 있다.
여기서 도7의 (B)의 화살표 A에 따른 부위를 부분적으로 확대하여 도8에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(40)는 블레이
드를 이 절단 영역(39)의 중앙에 위치시켰을 때, 블레이드의 날 폭에 대해 양측에 8〔㎛〕의 여유가 발생하도록 가는 홈
(M) 사이의 간격이 설정되도록 이루어져 있다. 이에 의해 본 실시예에 있어서는, 도4에 대해 상술한 종래의 절단 영역(3)
에 비해 이 절단 영역(39)을 폭 좁게 설정하고, 그 만큼 1매의 실리콘 웨이퍼(40) 상에 헤드칩(12)을 고밀도로 작성하도록
이루어져 있다.
또한 실리콘 웨이퍼(40)에 있어서, 이 절단 영역(39)은 헤드칩(12)측과 마찬가지로 소자 분리 영역인 열실리콘 산화막
(21), 첫 번째층 및 두 번째층의 층간 절연막(24, 29), 절연막(30, 33)이 차례로 작성되고, 이에 의해 상술한 헤드칩(12)의
각 성막 공정, 패터닝 공정 등의 각 공정에 있어서 헤드칩(12) 사이에서 단차가 발생하지 않도록 높이가 유지되고, 헤드칩
(12)에 있어서의 패터닝 등의 처리를 높은 정밀도에 의해 실시할 수 있도록 이루어져 있다.
가는 홈(M)은 층간 절연막(24, 29), 절연막(30, 33)에 의한 절연막이 부분적으로 제거되어 작성된다. 즉, 실리콘 웨이퍼
(40)는 열실리콘 산화막(21)을 작성할 때에 실리콘 질화막에 의해 가는 홈(M)을 작성하는 부위가 마스크되고, 이에 의해
가는 홈(M)을 작성하는 부위에는 열실리콘 산화막(21)을 작성하지 않도록 이루어져 있다. 가는 홈(M)은 층간 절연막(24)
에 콘택트 홀을 작성할 때에 아울러 가는 홈(M)의 부위의 층간 절연막(24)이 제거된다. 또한 층간 절연막(29), 절연막(30)
에 콘택트 홀을 작성할 때에 아울러 가는 홈(M)의 부위의 층간 절연막(29), 절연막(30)이 제거된다. 또한 절연막(33)을 작
성한 후에 전원, 어스, 각종 구동용에 관한 랜드를 노출시킬 때에 아울러 가는 홈(M)의 부위의 절연막(33)이 제거된다.
이로 인해 이 헤드칩의 작성 공정에 있어서는, 이들 패터닝의 처리에 있어서 동시에 가는 홈(M)의 부위를 처리할 수 있도
록 이들 층간 절연막(24), 층간 절연막(29) 및 절연막(30), 절연막(33)의 패터닝에 이용하는 레티클이 작성되도록 이루어
져 있다. 이에 의해 본 실시예에서는 별도로 가공 공정을 마련하지 않아도 가는 홈(M)을 작성할 수 있도록 이루어져 있다.
또한 가는 홈(M)은 이와 같이 하여 가장 깊은 부위에서 폭이 2〔㎛〕가 되도록 작성되도록 이루어져 있다.
(1-2) 제1 실시예의 동작
이상의 구성에 있어서, 본 실시예에 관한 프린터 헤드(11)는 실리콘 웨이퍼(40)에 순서대로 트랜지스터(22, 23), 발열 소
자(17) 등이 작성된 후, 다이싱 장치에 의해 절단되어 헤드칩(12)이 작성된다(도6). 또한 이 헤드칩(12)에 드라이 필름(13)
이 압착되어 가공된 후, 오리피스 플레이트(14)가 설치되고, 이에 의해 잉크 액실(15), 잉크 유로(16) 등이 작성되어 완성
품이 된다(도5).
프린터 헤드(11)는 헤드칩(12)의 단부면측에 형성된 잉크 유로(16)를 거쳐서 이와 같이 하여 작성된 잉크액실(15)로 잉
크가 유도되고, 트랜지스터(22, 23)에 의한 발열 소자(17)의 구동에 의해 잉크액실(15)에 보유 지지한 잉크의 액적이 노즐
(19)로부터 비산되어 이 잉크 액적이 대상물인 용지 등에 부착된다.
이에 의해 이 잉크가 유입하는 측의 단부면측에 이지러짐이 발생하면, 잉크액실(15)로의 유로 저항이 변화하고, 이 변화
가 메니스커스의 변화가 되어 나타나 연속되는 노즐 사이에서 잉크 액적량이 변동되고, 화질의 열화가 관찰된다. 또한 금
이 발생하면 잉크 유로(16)측으로부터 잉크가 진입하여 트랜지스터(22, 23)의 동작을 불안정하게 한다. 이에 대해 절단에
의한 파편이 표면에 잔존하면, 드라이 필름(13)의 압착에 의해 이 파편이 칩(12)에 압박되고, 이에 의해 칩(12)의 표면을
손상시켜 심한 경우에는 파편이 칩(12)에 꽂혀 단선 등의 장해가 발생한다.
공개특허 10-2005-0055620
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그리하여 이 프린터 헤드(11)에 관한 헤드칩(12)에 있어서는(도8 및 도7), 발열 소자(17)가 서로 향하도록 실리콘 웨이퍼
(40) 상에 헤드칩(12)이 레이아웃되어 헤드칩(12) 사이에 절단 영역(39)이 마련되고, 이 절단 영역(39)에 따라서 깊이가
얕은 가는 홈(M)이 작성된다. 헤드칩(12)에 있어서는, 이 절단 영역(39)을 다이싱 장치로 절삭하여 헤드칩(12)이 절단되
고, 이 가는 홈(M)에 의해 금, 이지러짐이 저감된다.
즉, 이와 같이 절단 영역(39)의 양측에 가는 홈(M)을 작성하면, 절단시의 전단 응력이 가는 홈(M) 사이에 집중하고, 이지
러짐, 금의 발생이 가는 홈(M)의 부분에서 정지한다. 이에 의해 헤드칩(12)으로의 금의 진행을 방지할 수 있다. 또한 이지
러짐에 대해서도 헤드칩(12)으로의 진입을 방지할 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 이와 같은 가는 홈(M)이 발열 소자(17)의 나열에 따라서 작성되어 있음으로써, 잉크에 접하는 단
부면측에 있어서 이와 같은 금, 이지러짐을 방지할 수 있고, 이에 의해 잉크의 헤드칩(12)에의 진입을 방지하고, 또한 유로
저항의 변화도 방지할 수 있다.
또한, 이지러짐의 생성물인 파편에 대해서도 작게 할 수 있어 증류수로 씻어 내어 헤드칩(12)의 표면에의 잔류를 방지할
수 있고, 이에 의해 파편에 의한 손상도 저감시킬 수 있다.
이들에 의해 본 실시예에 있어서는, 고속도로 다이싱해도 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있어, 그 만큼 생산
성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 있어서는, 절단 전에 절단하는 부위의 층간 절연막(29) 등에 대해서는 열처리에 의해 잔류 응력이 완화
되고, 이에 의해 다이싱 장치에 관한 블레이드의 선단부가 고속도로 실리콘 웨이퍼(40)에 충돌해도 실리콘 웨이퍼(40)의
이지러짐, 금 등을 종래에 비해 현격히 작게 할 수 있고, 이에 의해서도 고속도로 다이싱해도 금, 이지러짐에 의한 각종 영
향을 회피할 수 있다.
헤드칩(12)에 있어서는, 층간 절연막(24)에 콘택트 홀을 작성할 때의 패터닝에 의해, 층간 절연막(29), 절연막(30)에 콘
택트 홀을 작성할 때의 패터닝에 의해, 전원 등의 랜드를 노출시킬 때의 절연막(33)의 패터닝에 의해, 절연막이 부분적으
로 제거되어 가는 홈(M)이 작성되고, 이에 의해 공정수의 증대를 유효하게 회피하여 가는 홈(M)을 작성하여 금, 이지러짐
에 의한 각종 영향을 회피할 수 있다.
또한 열처리에 있어서도, 트랜지스터(22, 23)의 동작의 안정을 도모하는 열처리에 의해 실행됨으로써, 이 열처리에 대해
서도 공정수의 증대를 유효하게 회피할 수 있다.
또한, 도3의 설명에 이용한 조건에 의해 실제로 절삭하여 단면을 관찰한 결과, 단부면 엣지에 매우 미세한 이지러짐밖에
관찰할 수 없었다. 배율을 증대시켜 이 이지러짐을 관찰한 결과, 이지러짐의 진행이 가는 홈(M)에서 정지하고 있는 것을
확인할 수 있었다.
(1-3) 제1 실시예의 효과
이상의 구성에 따르면, 절연막의 제거에 의해 에너지 변환 소자인 발열 소자(17)의 배열을 포함하는 헤드칩(12)의 외주에
따라서 깊이가 얕은 가는 홈을 작성함으로써 고속도로 다이싱해도, 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있다.
또한 이 제거에 이용하는 절연막이 배선 패턴의 층간 절연막으로써, 층간 절연막의 패터닝의 처리에 있어서, 아울러 가는
홈을 작성할 수 있다.
또한 이 제거에 이용하는 절연막이 에너지 변환 소자인 발열 소자와 잉크 사이에 설치된 보호막으로써, 랜드를 노출시키
는 이 보호층의 패터닝 처리에 있어서 아울러 가는 홈을 작성할 수 있다.
또한 절단 전에 절연막의 잔류 응력을 완화하는 열처리 공정을 실시함으로써, 한층 더 금, 이지러짐의 발생을 저감시킬
수 있고, 한층 더 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있다.
(2) 제2 실시예
도9는 도8과의 대비에 의해 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 헤드칩(12)에 대해 절단 영역(59)을 도시하는 단면도이다.
본 실시예에서는, 절연막(30, 33)의 제거에 의해 가는 홈(M)을 작성한다. 또 본 실시예에 있어서는, 이 가는 홈(M)의 작성
방법이 다른 점을 제외하고, 제1 실시예와 동일하게 구성됨으로써 중복된 설명은 생략한다.
본 실시예에 있어서, 실리콘 웨이퍼(40)는 가는 홈(M)을 작성하는 부위에 열산화막(21)을 작성하지 않도록 하고, 층간 절
연막(24)에 콘택트 홀을 작성할 때에 가는 홈(M)의 부위의 층간 절연막(24)이 더불어 제거된다. 또한 랜드를 노출시킬 때
에 가는 홈(M)의 부위의 절연막(33)이 더불어 제거된다. 이들에 의해 본 실시예에 있어서는, 제1 실시예에 비해 더욱 깊이
가 얕은 가는 홈(M)이 작성된다.
제2 실시예의 구성에 따르면, 일부의 절연막만 제거하여 가는 홈을 작성하도록 해도 제1 실시예와 같은 효과를 얻을 수
있다.
(3) 다른 실시예
공개특허 10-2005-0055620
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또한 상술한 실시예에 있어서는, 절단 영역의 양측에 가는 홈을 작성함으로써 헤드칩의 모든 단부면에 대해 금, 이지러짐
을 저감하는 경우에 대해 서술하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 필요에 따라서 발열 소자(17)의 나열에 따른 부위
에만 가는 홈(M)을 작성하도록 해도 좋다. 즉, 예를 들어 도10에 도시한 바와 같이 발열 소자(17)의 나열에 따른 부위에만
가는 홈(M)을 작성하고, 이 가는 홈(M)이 작성되어 있지 않은 절단 영역에 대해서는 충분한 폭을 확보한다. 이와 같이 하
면 잉크에 접하는 측의 단부면에 대해서만 가는 홈(M)에 의해 금, 이지러짐의 발생을 저감시킬 수 있고, 이에 의해 잉크의
진입, 유로 저항의 변화를 방지할 수 있다.
또한 상술한 실시예에 있어서는, 발열 소자가 서로 향하도록 레이아웃하는 경우에 대해 서술하였지만, 본 발명은 이에 한
정되지 않고, 도7과의 대비에 의해 도11에 도시한 바와 같이 모든 헤드칩을 동일한 방향으로 레이아웃하도록 해도 좋고,
이와 같은 경우에는 절단 영역의 발열 소자(17)측에만 가는 홈(M)을 작성하도록 해도 좋다.
또한 상술한 실시예에 있어서는, 최상층의 절연막(33)을 작성한 후 열처리하는 경우에 대해 서술하였지만, 본 발명은 이
에 한정되지 않고, 중요한 것은 다이싱 전에 열처리에 의해 금 등의 발생을 저감시킬 수 있음으로써, 열처리 공정에 있어서
는 필요에 따라서 다이싱 전의 다양한 공정으로 마련할 수 있다. 또한 열처리하지 않아도 충분히 금 등의 발생을 허용할 수
있는 경우에는 열처리를 생략할 수도 있다.
또한 상술한 실시예에 있어서는, M0S형의 트랜지스터에 의한 논리 회로를 구성하는 경우에 대해 서술하였지만, 본 발명
은 이에 한정되지 않고, 바이폴라형의 트랜지스터에 의해 논리 회로를 구성하는 경우에도 널리 적용할 수 있다.
또한 상술한 실시예에 있어서는, 구동 회로를 일체로 헤드칩 상에 구성하는 경우에 대해 서술하였지만, 본 발명은 이에
한정되지 않고, 에너지 변환 소자로만 헤드칩을 구성하는 경우 등에도 널리 적용할 수 있다.
또한 상술한 실시예에 있어서는, 에너지 변환 소자를 발열 소자에 의해 구성하는 경우에 대해 서술하였지만, 본 발명은
이에 한정되지 않고, 예를 들어 정전기에 의해 잉크 액실의 압력을 가변하는 정전 액튜에이터를 에너지 변환 소자에 적용
하는 경우 등, 에너지 변환 소자에 있어서는 다양한 구성을 널리 적용할 수 있다.
또한 상술한 실시예에 있어서는, 본 발명을 프린터 헤드에 적용하여 잉크 액적을 비산시키는 경우에 대해 서술하였지만,
본 발명은 이에 한정되지 않고, 잉크 액적 대신에 액적이 각종 염료의 액적, 보호층 형성용 액적 등인 프린터 헤드, 또는 액
적이 시약 등인 마이크로 디스펜서, 각종 측정 장치, 각종 시험 장치, 액적이 에칭보다 부재를 보호하는 약제인 각종 패턴
묘화 장치 등에 널리 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 절연막의 제거에 의해 적어도 에너지 변환 소자의 나열에 따라서 깊이가 얕은 가는
홈을 작성함으로써, 고속도로 다이싱해도, 금, 이지러짐에 의한 각종 영향을 회피할 수 있다.
산업상 이용 가능성
본 발명은 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드의 제조 방법에 관한 것으로, 예를 들어 서멀 방식의 프린터
헤드에 적용할 수 있다.
<부호의 설명>
1, 40 : 실리콘 웨이퍼
2 : 영역
3, 39, 59 : 절단용 영역
4 : 보호층
5, 30, 33 : 절연막
11 : 프린터 헤드
12 : 헤드칩
13 : 드라이 필름
14 : 오리피스 플레이트
15 : 잉크 액실
16 : 잉크 유로
17 : 발열 소자
공개특허 10-2005-0055620
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19 : 노즐
20 : 실리콘 기판
21 : 열산화막
22, 23 : 트랜지스터
24, 29 : 층간 절연막
26, 31 : 콘택트 홀
27, 32 : 배선 패턴
34 : 내캐비테이션(공동)층
M : 가는 홈
(57) 청구의 범위
청구항 1.
에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 헤드에 있어서,
반도체 기판을 절단하여 작성된 헤드칩을 이용하여 작성되고,
상기 헤드칩은 상기 에너지 변환 소자가 단부면에 따라서 설치되고,
적어도 상기 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 적어도 하나의 절연막을 제거하여 작성된 가는 홈을 갖는 것을
특징으로 하는 액체 토출 헤드.
청구항 2.
액체 토출 헤드에 설치된 에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 장치에 있어서,
상기 액체 토출 헤드는 반도체 기판을 절단하여 작성된 헤드칩을 이용하여 작성되고,
상기 헤드칩은 상기 에너지 변환 소자가 단부면에 따라서 설치되고,
적어도 상기 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 적어도 하나의 절연막을 제거하여 작성된 가는 홈을 갖는 것을
특징으로 하는 액체 토출 장치.
청구항 3.
에너지 변환 소자의 구동에 의해 액적을 비산시키는 액체 토출 헤드의 제조 방법에 있어서,
반도체 기판에 적어도 복수의 상기 에너지 변환 소자를 나열하여 작성하는 에너지 변환 소자의 작성 공정과,
상기 에너지 변환 소자의 나열에 따라서 상기 반도체 기판을 절단하여 헤드칩을 작성하는 절단 공정과,
상기 헤드칩을 상기 액체 토출 헤드에 조립하는 조립 공정을 갖고,
상기 절단 공정보다 전에 상기 헤드칩 중 적어도 상기 에너지 변환 소자가 설치된 측의 단부면측에 절연막을 제거하여 가
는 홈을 작성하는 절연막의 제거 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드의 제조 방법.
청구항 4.
공개특허 10-2005-0055620
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제3항에 있어서, 상기 절연막이 배선 패턴의 층간 절연막이고,
상기 절연막의 제거 공정은 상기 층간 절연막의 패터닝 공정인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드의 제조 방법.
청구항 5.
제3항에 있어서, 상기 절연막이 상기 에너지 변환 소자와 상기 액체 사이에 설치된 보호막이고,
상기 절연막의 제거 공정은 상기 보호막의 패터닝 공정인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드의 제조 방법.
청구항 6.
제3항에 있어서, 상기 절연막의 잔류 응력을 완화시키는 열처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드의 제조
방법.
요약
본 발명은, 예를 들어 서멀 방식의 프린터 헤드에 적용하여 절연막(21, 24, 30, 33)의 제거에 의해 적어도 에너지 변환 소
자의 나열에 따라서 깊이가 얕은 가는 홈(M)을 작성한다.
대표도
도 8
색인어
프린터 헤드, 층간 절연막, 열산화막, 실리콘 웨이퍼, 액체 토출 헤드
도면
도면1
공개특허 10-2005-0055620
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도면2
도면3
도면4
공개특허 10-2005-0055620
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도면5
도면6
공개특허 10-2005-0055620
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도면7
공개특허 10-2005-0055620
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도면8
공개특허 10-2005-0055620
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도면9
공개특허 10-2005-0055620
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도면10
도면11
공개특허 10-2005-0055620
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