(57)【要約】【課題】専用の支持体を用いることなく薄厚化したウェハに構造体を担う別のウェハを接合した、例えばマイクロデバイス用の接合ウェハを提供する。【解決手段】接合ウェハは、第一の面と第一の面の反対側となる第二の面を有し第一の面に機能素子が形成されている第一のウェハと、穴、溝及び空洞の少なくとも一つを含む構造体が形成されている第二のウェハと、によって構成される。第一のウェハの第二の面において、第一のウェハの外周に沿って周回する形状で環状凸部が形成されている。第二のウェハの少なくとも一部を環状凸部の内径よりも小さな直径を有する小径部とし、環状凸部によって囲まれた領域に小径部がはめ込まれる状態で、第二のウェハを、第一のウェハの第二の面に対して接合させる。【選択図】図３
2020037143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の面と前記第一の面と反対側となる第二の面を有し、第一の面に機能素子が形成されている第一のウェハと、
穴、溝及び空洞の少なくとも一つを含む構造体が形成されている第二のウェハと、
を有し、
前記第二の面において、前記第一のウェハの外周に沿って周回する形状で環状凸部が形成され、
前記第二のウェハの少なくとも一部は前記環状凸部の内径よりも小さな直径を有する小径部であり、
前記第一のウェハの前記環状凸部によって囲まれた領域に前記小径部がはめ込まれる状態で前記第二のウェハが少なくとも前記領域において第二の面に対して接合していることを特徴とする、接合ウェハ。
【請求項２】
前記第二の面に垂直な方向での、前記第二のウェハの前記第一のウェハとの接合面とは反対側の面の位置の高さと前記環状凸部の頂部の高さとが一定であるように、前記第一のウェハと前記第二のウェハとが接合している、請求項１に記載の接合ウェハ。
【請求項３】
前記第二のウェハの前記第一のウェハと接合する側の面が、前記環状凸部の形状に対応した段差形状に形成され、前記環状凸部の少なくとも一部が前記第二のウェハによって覆われている、請求項１に記載の接合ウェハ。
【請求項４】
前記第一のウェハと前記第二のウェハとが中間層を介して接合している、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合ウェハ。
【請求項５】
前記中間層が、酸化シリコン、有機樹脂、金属、及び金属酸化物からなる群から選ばれた１以上の材料からなる、請求項４に記載の接合ウェハ。
【請求項６】
前記環状凸部の位置においても前記第一のウェハと前記第二のウェハとが前記中間層を介して接合している、請求項４または５に記載の接合ウェハ。
【請求項７】
前記第一のウェハと前記中間層と前記第二のウェハとを連続して貫通し、穴径が階段状に変化するスルーホールが形成されている、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の接合ウェハ。
【請求項８】
第一の面に機能素子が形成されている第一のウェハにおいて前記第一の面とは反対側となる第二の面に、前記第一のウェハの外周に沿って周回する形状で環状凸部を形成する工程と、
第二のウェハに前記環状凸部の内径よりも直径が小さい小径部を形成する工程と、
前記環状凸部によって囲まれた領域に前記小径部がはめ込まれるようにして、中間層を介して前記第一のウェハと前記第二のウェハとを接合する工程と、
穴、溝及び空洞の少なくとも一つを含む構造体を前記第二のウェハに形成する工程と、
を有することを特徴とする、接合ウェハの製造方法。
【請求項９】
前記第一のウェハと前記第二のウェハとを接合する工程よりも前に、前記構造体を前記第二のウェハに形成する工程を実施する、請求項８に記載の接合ウェハの製造方法。
【請求項１０】
前記第一のウェハと前記第二のウェハとを接合する工程の実施ののちに、前記構造体を前記第二のウェハに形成する工程を実施する、請求項８に記載の接合ウェハの製造方法。
【請求項１１】
前記第一のウェハに形成されたパターンと、該パターンに対応するものとして前記第二のウェハに形成されている位置合わせ用のパターンとを利用して、前記第一のウェハと前記第二のウェハとの位置合わせを行う、請求項８に記載の接合ウェハの製造方法。
【請求項１２】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の接合ウェハにスルーホールを形成するスルーホール形成方法であって、
第一のマスクパターンを用いて前記第一の面側から前記中間層に至るまで前記第一のウェハをエッチングする工程と、
第二のマスクパターンを用いて前記接合ウェハにおける前記第一の面とは反対側の面から中間層に至るまで前記第二のウェハをエッチングする工程と、
前記接合ウェハにおけるいずれの面側から前記中間層をエッチングし除去する工程と、
を有し、穴径が階段状に変化するスルーホールを前記接合ウェハに形成することを特徴とする、スルーホール形成方法。
【請求項１３】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の接合ウェハにスルーホールを形成するスルーホール形成方法であって、
前記接合ウェハの製造工程において前記中間層にあらかじめ第一のマスクパターンを形成しておく工程と、
第二のマスクパターンを用いて前記接合ウェハのいずれか一方の面側から前記中間層に至るまで前記接合ウェハをエッチングする工程と、
前記第一のマスクパターンを用いて引き続き前記接合ウェハを他方の面までエッチングする工程と、
を有し、穴径が階段状に変化するスルーホールを前記接合ウェハに形成することを特徴とする、スルーホール形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロデバイスなどに用いられる接合ウェハ及びその製造方法と、接合ウェハに適用されるスルーホール形成方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造技術の応用として、各種のセンサや、液体を微細な吐出口から吐出する液体吐出ヘッドに代表されるＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Micro Electro-Mechanical System）デバイスなどのマイクロデバイスの製造がある。マイクロデバイスでは、ウェハの機械的な特性を利用するために、使用するウェハの少なくとも一つを薄厚のウェハとすることがある。そしてマイクロデバイスの製造においては、複数のウェハからなる接合構造が用いられることが多い。例えば、加速度センサなどにおいては、ウェハの接合構造が、デバイス構造の真空封止や構造体の支持のために用いられる場合がある。また、液体吐出ヘッドや圧力センサなどにおいては、積層されたウェハ自体が、穴や溝、空洞を含む構造体として用いられる場合もある。これらの場合、構造体が設けられたウェハ同士を接合したり、薄厚のウェハを接合したりする必要がある。
【０００３】
中でも薄厚のウェハを接合の対象とする場合には、そのウェハの強度が極端に弱いために、何らかの支持体によりサポートされた状態で他のウェハと接合し、接合後に支持体を剥離する工程を実施することが必要なことがある。また、薄厚のウェハを搬送したりするために、支持体が必要となることがある。支持体としては、シリコンウェハ、石英ウェハあるいはガラスウェハ、樹脂基板、テープなどが用いられる。しかしながら、これらの支持体は使用後に捨てると、製造コストの上昇の一因となる。支持体の再利用が可能であっても、洗浄等の処理を行なってから再利用することとなるので、これも製造コストの上昇、工程負荷の増大の一因となっている。ウェハに支持体を貼り合わせに接着剤を用いる場合、その接着剤を後に除去する必要があるが、工程中の加熱履歴などを経ても除去残渣等があってはならないことから、接着剤に求められる特性は非常に制約が多く、接着剤の選定が難しい。これらのことから、なるべく専用の支持体を用いることなくウェハを薄厚化し、搬送や積層接合を行うことができる手法が求められている。
【０００４】
専用の支持体を使わずに薄厚化するウェハに関する技術として、特許文献１は、薄厚化のためにウェハの一部を除去する加工を行う際にウェハの外周部にリブ状の肉厚部を残すことで強度を確保することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８１５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるウェハの外周部にリブ状の肉厚部を残す構成は、専用の支持体を用いなくともウェハの強度を保つことができるという点では、要求に合致した手法と言える。しかしながら、マイクロデバイスの一例としてセンサや液体吐出ヘッドを作成する場合、接合ウェハ自体を構造体とすることがある。その場合、接合ウェハを構造体とするために薄厚ウェハに対して他のウェハを積層しようとしたときに、外周部のリブ状の肉厚部が邪魔をして、薄くなるように加工した面の側に他の構造体（ウェハ）を接合することができなくなる。すなわちウェハの外周部にリブ状の肉厚部を残して薄厚ウェハとする構成では、構造体を担う他のウェハの接合が難しいという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、専用の支持体を用いなくても、薄厚化したウェハに対して構造体を担う別のウェハを接合した接合ウェハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接合ウェハは、第一の面と第一の面の反対側となる第二の面を有し、第一の面に機能素子が形成されている第一のウェハと、穴、溝及び空洞の少なくとも一つを含む構造体が形成されている第二のウェハと、を有し、第二の面において、第一のウェハの外周に沿って周回する形状で環状凸部が形成され、第二のウェハの少なくとも一部は環状凸部の内径よりも小さな直径を有する小径部であり、第一のウェハの環状凸部によって囲まれた領域に小径部がはめ込まれる状態で第二のウェハが少なくとも領域において第二の面に対して接合していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、専用の支持体を用いることなく薄厚化したウェハに構造体を担う別のウェハを接合した接合ウェハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の一形態の接合ウェハを示す斜視図である。
【図２】図１に示す接合ウェハの断面図である。
【図３】接合ウェハの製造工程の一例を概念的に示す図である。
【図４】接合ウェハの製造工程の別の例を概念的に示す図である。
【図５】接合ウェハの断面図である。
【図６】接合ウェハの断面図である。
【図７】接合ウェハの断面図である。
【図８】ウェハ間の位置合わせを説明する断面図である。
【図９】位置合わせパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１０】接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１１】接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１２】接合ウェハの断面図である。
【図１３】実施例１での接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１４】比較例での接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１５】実施例２での接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１６】実施例３での接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１７】実施例４での接合ウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１８】実施例５での液体吐出ヘッドウェハの製造手順を示す断面図である。
【図１９】実施例６での液体吐出ヘッドウェハの製造手順を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の一形態の接合ウェハの斜視図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１に示す接合ウェハの断面構成の例を示す概念図である。
【００１２】
図１及び図２に示す接合ウェハは、円板状の第一のウェハ１０１と円板状の第二のウェハ２０１とを接合したものである。第一のウェハ１０１の第一の面（図２において下側の面）には、各種の半導体素子や抵抗素子、容量素子などの機能素子１０３が形成されている。第一のウェハ１０１において第一の面とは反対側となる第二の面には、第一のウェハ１０１の外周に沿って周回する形状で環状凸部１０２が設けられている。第二の面において環状凸部１０２に囲まれた領域は凹部１０４（図３参照）である。第一のウェハ１０１では環状凸部１０２が設けられていることにより、凹部１０４の領域が薄厚である場合においても製造工程中の割れなどの破損の発生が抑制される。一般に、シリコン半導体ウェハの場合、直径が２００ｍｍのウェハ（いわゆる８インチウェハ）であれば厚さが約４００μｍを下回ると割れの発生の頻度が高くなる。とりわけ２００μｍ以下の厚みであるときは、支持体を用いずに単独での製造工程流動は非常に困難であるが、環状凸部１０２を設けた薄厚ウェハである第一のウェハ１０１では、凹部１０４でのウェハの厚みが１００μｍ以下でも製造工程流動が可能である。
【００１３】
第一のウェハ１０１の第二の面において環状凸部１０２で囲まれた凹部１０４には、環状凸部１０２の内径（凹部１０４の直径）よりも小さな直径を有する第二のウェハ２０１が、はめ込まれるような形で貼り合わされている。第二のウェハ２０１には、マイクロデバイスの機械的構造を担う穴や溝、空洞などの構造体２０２が形成されている。例えば、吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドをマイクロデバイスとして構成する場合、第二のウェハ２０１には、液体の流路となる溝や液体供給口となる穴が、構造体として形成される。液体吐出ヘッドの場合、液体の吐出口が第一のウェハ１０１に設けられるとともに、液体を吐出するために必要エネルギーを発生するエネルギー発生素子も、機能素子１０３として第一のウェハ１０１に設けられる。構造体２０２には、圧力センサやマイクロホンを構成する場合には、メンブレン構造を形成するための穴や溝が含まれ、カンチレバーやミラーデバイスを構成する場合には、これらの素子部を保持する枠部分などが含まれる。構造体２０２は、図２（ａ）に示すような、第二のウェハ２０１を貫通するような穴や溝でも構わないし、図２（ｂ）に示すような、第二のウェハ２０１をその厚さ方向に途中まで掘り込んだような浅い形状でもよい。構造体２０２は、貫通する穴や溝と、途中まで掘り込んだ浅い形状との組み合わせであってもよい。また構造体２０２は、第二のウェハ２０１のみに形成されるものではなく、図２（ｃ）に示すように、第一のウェハ１０１にも形成されていても構わない（第一のウェハ１０１の穴）。
【００１４】
図３及び図４は、それぞれ、上述した接合ウェハの製造工程を示している。図３に示す製造工程では、既に環状凸部１０２が形成されている第一のウェハ１０１を用意し、第一のウェハ１０１の凹部１０４に対し、構造体が設けられていない第二のウェハ２０１を接合させている。第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１を接合した後、第二のウェハ２０１を加工して、第二のウェハ２０１に構造体２０２を形成している。これに対し図４に示す製造工程では、あらかじめ穴、溝及び空洞の少なくとも一つである構造体２０２が加工されている第二のウェハ２０１を、環状凸部１０２を有する第一のウェハ１０１の凹部１０４に接合している。本実施形態の接合ウェハは、図３に示す製造工程によっても図４に示す製造工程によっても製造することができる。第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１との接合方法としては、例えば、第一のウェハ１０１がシリコン半導体ウェハであり第二のウェハ２０２がガラスウェハである場合には、陽極接合あるいは直接接合といった方法を用いることができる。
【００１５】
図２に示したように、中間層２０３を介して第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とを接合することもできる。中間層２０３は、例えば、酸化シリコン、有機樹脂、金属、及び金属酸化物からなる群から選ばれた１以上の材料からなるものである。どのような中間層２０３を使用すればよいかは、第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１をそれぞれ構成する材料に応じて定まる。例えば、第一のウェハ１０１も第二のウェハ２０１もシリコンウェハである場合、以下にあげるような中間層２０３を介した手法が知られており、好適に用いることができる。
いずれか一方もしくは双方のウェハに形成されたシリコン酸化膜や金属酸化膜を介した直接接合；
低融点ガラスを介したガラスフリット接合；
双方のウェハに形成された、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属膜による拡散接合；
それぞれのウェハに形成された金属膜を介した、Ａｕ−Ｓｎなどの共晶接合；
ポリイミドやエポキシ樹脂、シリコーンなどの有機樹脂を介した接着剤接合、などである。ここでは、シリコンウェハ同士を接合する場合を説明したが、中間層２０３の種類と接合手法によっては、接合するウェハの種類を選ばずに接合することが可能である。
【００１６】
本発明において第一のウェハ１０１及び第二のウェハ２０１に使用できるウェハとしては、例えば、シリコンウェハが挙げられる。他にも、ガラスウェハ、ステンレス鋼やアルミニウムからなる金属ウェハ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリイミド、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などからなる樹脂ウェハ、アルミナ、炭化ケイ素などからなるセラミックウェハなどが挙げられる。
【００１７】
第二のウェハ２０１の厚みは、接合ウェハを用いて製造しようとするデバイスに対する構造上の要求によって自由に設定することができる。接合済みウェハの製造工程流動の観点から、図５に示すように、第一のウェハ１０１の第二の面に垂直な方向での、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２の頂部の高さと、接合した第二のウェハ２０１の高さとが一定であることが好ましい。第二のウェハ２０１の高さは、第二のウェハ２０１の第一のウェハ１０１との接合面とは反対側となる面の位置によって示される高さのことである。すなわち、接合ウェハにおいて機能素子１０３が設けられていない方の面を裏面と定義すれば、接合ウェハの裏面がほぼ平面になることが好ましい。ここで第二のウェハの高さ２０１とは、第二のウェハ２０１において第一のウェハ１０１と接合している面とは反対側の面が、凹部１０４での第一のウェハ１０１の第二の面からどれだけ離れているかを意味する。また高さが一定であるとは、接合ウェハの搬送や保持等の製造工程流動の観点から問題ない程度の段差に抑えるということを意味する。
【００１８】
薄厚ウェハとされる第一のウェハ１０１は、通常の（例えば市場で流通している）ウェハを環状凸部１０２が残るように加工することによって作成されるのが一般的である。この為、環状凸部１０２では、通常のウェハの厚み、外周形状が保たれていることが多い。従って、第二のウェハ２０１が環状凸部１０２の頂部の面からはみ出さずにほぼ平面になるような厚さに設定することで、接合ウェハの外形を通常のウェハとほぼ同一のものに揃えることができる。これにより、ウェハの裏面に段差や隙間があったり外周形状が異なっていたりすることに起因する、ウェハの搬送や吸着固定への影響を抑制することができる。具体的には、ウェハの総厚に対して、段差すなわち厚さ方向におけるばらつきを１０％以内程度に抑えることが好ましい。直径が２００ｍｍのウェハであれば７２５μｍ厚が一般的であるから、接合ウェハ裏面の段差は概ね７０μｍ以下に抑えることが好ましい。より好ましくは、シリコンウェハの厚み公差規格程度、具体的には２０μｍ以下程度の段差に抑えることが好ましい。
【００１９】
デバイス構造の都合から、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２の部分での厚さを通常のウェハよりも薄くしたかったり、第二のウェハ２０１の厚みを環状凸部１０２の深さよりも厚くしたかったりする場合もありうる。その場合、図６に示すように、第二のウェハ２０１自体の直径は環状凸部１０２の内径より大きくし、第二のウェハ２０１における第一のウェハ１０１と接合する側の面を、環状凸部１０２の形状に対応した段差形状３０１に加工しておくこともできる。この場合、環状凸部１０２の形状に対応して加工された部分は、その直径が環状凸部１０２の内径よりも小さな部分（小径部と呼ぶ）であって、小径部は第一のウェハ１０１の第二の面に形成されている凹部１０４にはめ込むことができる形状となっている。第二のウェハ２０１において第１のウェハ１０１に対して接合する面は、小径部において第一のウェハ１０１に対向する面となる。段差形状３０１の部分は、第二のウェハ２０１において環状凸部１０２の内径よりも大きな直径を有する部分であり、環状凸部１０２の少なくとも一部を覆っている。このように第二のウェハ２０１を構成することにより、環状凸部１０２の高さや第二のウェハ２０１の厚さによらず、少なくとも接合ウェブの裏面においては、段差や隙間がなくなるため、搬送や吸着固定への影響を抑制することができる。
【００２０】
図６に示した構成では、第一のウェハ１０１よりも直径が大きい第二のウェハ２０１を、小径部を有するように段差状に加工しているので、第二のウェハ２０１の段差形状３０１の部分は、環状凸部１０２を覆うように配置していることになる。図６に示す接合ウェハは、図１〜図５を用いて示したものと異なって、第二のウェハ２０１の直径が環状凸部１０２の内径よりも大きくなっている。結局、本発明に基づく接合ウェハでは、第二のウェハ２０１の少なくとも一部が環状凸部１０２の内径よりも小さな直径を有する部分である小径部であって、環状凸部１０２によって囲まれた領域に小径部をはめ込むことが可能であればよいことになる。
【００２１】
各ウェハ１０１，２０１の厚さの設定や接合ウェハの外周形状の設定によらず、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２と第二のウェハ２０１の側面の間には、図５あるいは図６に示すように、第二の面の面内方向に少なからず隙間３０２が生じる。小径部が形成されるように第二のウェハ２０１を第一のウェハ１０１の環状凸部１０２に対応した段差形状３０１に加工しておく場合では、接合ウェハの厚み方向にも隙間３１２（図６参照）が生じる。これらの隙間の位置では、ウェハ１０１，２０１が接合しているわけではないので、位置においてウェハの割れやチッピングなどの破損が生じる恐れがある。そこで、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２と第二のウェハ２０１の側面や段差部分も相互に接合していることが好ましい。図７は、図５及び図６に示す構成において、隙間３０２，３１２の位置においても第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とが接合するようにした構成を示している。ただし図７では、液体吐出ヘッドなどへの応用を考慮して、第一のウェハ１０１にも構造体として貫通穴が形成されている。図７（ａ）は、図５に示す場合において第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とを接合する中間層として接着剤３０３を使用するものとして、隙間３０２にも接着剤３０３を充填した例を示している。図７（ｂ）は、図６に示す構成において、隙間３０２にも接着剤３０３を充填した例を示している。図７（ｃ）は、図６に示す構成において、隙間３０２，３１２に接着剤３０３を充填した例を示している。図７（ｄ）は、図６に示す構成において、隙間３１２に接着剤３０３を充填した例を示している。図７（ｅ）は、第二のウェハ２０１がシリコンウェハであってその表面に形成された酸化シリコン膜（熱酸化膜３０４）を介して直接接合により第一のウェハ１０１に接合するときに、段差形状３０１の部分の厚さ方向の加工精度を高めた例を示している。段差形状３０１での厚さ方向の加工精度を高めることにより、図６に示す構成において、隙間３１２が生じないようにして直接接合を行うことができる。
【００２２】
第二のウェハ２０１にあらかじめ穴や溝、空洞などの構造体２０２を形成してから第一のウェハ１０１との接合を行う場合には、第１のウェハ１０１と第二のウェハ２０１との位置合わせが重要である。中間層２０３に何らかのパターンを形成しておき、ウェハ１０１，２０１を相互に接合した後にそのパターンを用いて構造体２０２を加工する場合も、同様に位置合わせが重要である。ここでいう位置合わせとは、第一のウェハ１０１に形成されている機能素子１０３やパターン（例えば配線パターン）と第二のウェハ２０１に形成されている（形成される）構造体２０２やパターンとの相対的な位置合わせのことである。位置合わせでは、図８に示すように、第一のウェハ１０１に形成されたパターン１０５に対応した位置合わせ用のパターン２０４をあらかじめ第二のウェハ２０２に形成し、このパターン２０４を用いてウェハ同士の位置合わせを行う手法を用いることができる。図８（ａ）は、第二のウェハ２０１において第一のウェハ１０１との接合面側にパターン２０４を設けた例を示し、図８（ｂ）は、接合面とは反対側の面にパターン２０４を設けた例を示している。第二のウェハ２０１においてパターン２０４は、接合面側に設けても接合面とは反対側の面に設けてもどちらでもよい。
【００２３】
図９は、第二のウェハ２０１における位置合わせ用のパターン２０４の形成方法を示している。図９（ａ）に示した方法は、第二のウェハ２０１においてあらかじめ金属等の薄膜にパターン２０５を形成する方法である。図９（ｂ）に示す方法は、第一のウェハ１０１との接合に用いる中間層２０３にパターン２０６を形成する方法である。図９（ｃ）に示した方法は、第二のウェハ２０１に設けられる穴や溝、空洞などの構造体２０２とともに、第二のウェハ２０１そのものにパターン２０７を形成する方法である。第二のウェハ２０１において位置合わせ用のパターン２０４を形成する方法は、図９（ａ）〜（ｃ）に示す方法のいずれであってもよい。第一のウェハ１０１にもパターン１０５が形成されるが、このパターンは、第一のウェハ１０１の第一の面に機能素子１０３を形成する際に、同時に第一の面に形成しておくことが一般的である。
【００２４】
次に、第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１との位置合わせについて説明する。図１０は、図８（ａ）に示すように第二のウェハ２０１において位置合わせ用のパターン２０４を接合面側に設けた場合の位置合わせの方法の一例を示している。この場合、対向配置された２個のステージ４０１，４０２を使用する。ステージ４０１の側には顕微鏡４０３が配置されている。まず図１０（ａ）に示すように、ステージ４０２に第二のウェハ２０１をセットして顕微鏡４０３によりパターン２０４を検知する。その後、図１０（ｂ）に示すように、ステージ４０２を図示矢印で示すように退避させ、ステージ４０１に第一のウェハ１０１をセットして顕微鏡４０３によりパターン１０５を検知する。最後に、図１０（ｃ）に示すように、パターン１０５，２０４の検知結果に基づいてステージ４０１，４０２の位置合わせを行い、図示矢印で示すように２個のステージ４０１，４０２を近接させて第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とを接合する。
【００２５】
図１１は、図８（ｂ）に示すように第二のウェハ２０１において位置合わせ用のパターン２０４を接合面とは反対側の面に設けた場合の位置合わせの方法の一例を示している。対向配置された２個のステージ４０１，４０２を使用するが、この場合は、ステージ４０１，４０２のそれぞれの側に顕微鏡４０３が設けられている。図１１（ａ）に示すように、ステージ４０１に第一のウェハ１０１をセットし、ステージ４０２に第二のウェハ２０１をセットし、顕微鏡４０３によってウェハ１０１，２０１のパターン１０５，２０４をそれぞれ検知する。次に、図１１（ｂ）に示すように、パターン１０５，２０４の検知結果に基づいてステージ４０１，４０２の位置合わせを行い、図示矢印で示すように２個のステージ４０１，４０２を近接させて第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とを接合する。なお、図１０及び図１１に示すこれらの位置合わせパターン１０５，２０４を用いた手法は、第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１に何らかのパターンがある場合に限らず、ウェハ同士の貼り合わせの位置を制御するために用いても構わない。
【００２６】
上述した各接合ウェハにおいて、図１２に示すような多段のスルーホール形状を形成することができる。多段のスルーホール形状は、複数のウェハが積層したときにこれらのウェハ全体を貫通するスルーホールであって、穴径が階段状に変化しているもののことである。図１２に示した多段のスルーホール形状では、第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とをその間の中間層２０３も含めて連続して貫通するスルーホール５０１が形成されている。スルーホール５０１の穴径について、第二のウェハ２０１におけるものの方が第一のウェハ１０１におけるものよりも大きくなっている。スルーホール５０１は、第一のウェハ１０１において機能素子１０３が設けられている部分も貫通している。多段のスルーホール形状は、種々のマイクロデバイスにおいて、例えば、液体吐出ヘッドやマイクロ流体デバイスの流路や液体供給口、電気配線のための貫通電極穴などにおいて用いられておる。スルーホールとは異なるが、マイクロミラーやマイクロホンなどにおいても多段の貫通構造が用いられており、ここで示す多段のスルーホール形状の適用が可能である。
【００２７】
図１２に示す多段のスルーホール形状の製造工程について説明する。このスルーホール形状は、第一のウェハ１０１を中間層２０３に至るまでエッチングする第一の工程、第二のウェハ２０１を中間層２０３に至るまでエッチングする第二の工程、及び中間層２０３をエッチングする第三の工程を経て形成される。第一の工程は、接合ウェハにおいて表面（機能素子１０３が形成されている面）側から第一のマスクパターンを用いて中間層２０３に至るまでエッチングを行うことに工程である。第二の工程は、接合ウェハの裏面側から第二のマスクパターンを用いて中間層２０３に至るまでエッチングする工程である。第三の工程は、第一の工程または第二の工程の少なくとも一方を実施したのち、接合ウェハのいずれかの既にエッチングされた面側から中間層２０３をエッチングし除去する工程である。第一の工程と第二の工程のどちらを先に行うかは、パターンの寸法や構造によって適宜に定められる。また、ここで説明した多段のスルーホール形状は、円や多角形のいわゆる穴に限らず、様々なデバイスの多段形状に適用することが可能である。後述する実施例５は、ここで説明したスルーホール形成方法を実際に実施した結果である。
【００２８】
図１２に示す多段のスルーホール形状は、上述とは異なる方法によっても形成することができる。例えば、後述の実施例６に示した方法がある。この方法は、中間層２０３にあらかじめ第一のマスクパターンを形成し、その後、中間層２０３を介してウェハ１０１，２０１を接合し、その後、２段のエッチング工程を減ることを特徴とする。２段のエッチング工程では、いずれか一方の面側から第二のマスクパターンを用いて接合ウェハを中間層２０３に至るまでエッチングし、その後、中間層２０３に形成されている第一のマスクパターンを用いて接合ウェハの他方の側をエッチングする。なお、中間層２０３にあらかじめ形成しておく第一のマスクパターンは、中間層２０３を貫通したパターンであってもよいし、中間層２０３を貫通しない段差状のパターンであってもよい。
【実施例】
【００２９】
次に本発明に基づく接合ウェハとその効果について、比較例を交え、実施例によってさらに詳しく説明する。
【００３０】
（実施例１）
図１３は、実施例１での接合ウェハの製造工程を示している。実施例１におけるサンプルとして、初めに、図１３（ａ）に示すように、あらかじめ環状凸部１０２が形成された第一のウェハ１０１を用意した。第一のウェハ１０１の第一の面（図示下側の面）には、あらかじめ機能素子１０３を模した配線パターンが形成されている。第一のウェハ１０１は、直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍのシリコンウェハを使用し、その外周から約６ｍｍの幅の環状凸部１０２を残す形で中心部分が掘り込まれ凹部１０４が形成されている。凹部１０４における第一のウェハ１０１の厚さが約２００μｍであるようにした。凹部１０４の形成のために掘り込んだ深さは約５２５μｍである。
【００３１】
第二のウェハ２０１として、直径１８７ｍｍ、厚さ６２５μｍのガラスウェハを用意した。この第二のウェハ２０１には、図１３（ｂ）に示すように、あらかじめサンドブラスト加工により貫通穴５０４が構造体として多数形成されている。次に、図１３（ｃ）に示すように、第二のウェハ２０１の一方の面（第一のウェハ１０１との接合面となるべき面）に、中間層２０３としてエポキシ樹脂フィルム（ＴＭＭＦ：東京応化工業製）を４０℃に加熱しながらラミネートした。そして、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２に囲まれた凹部１０４にはまり込むように第二のウェハ２０１を重ね合わせ、加熱プレス装置を用いて６０℃、７０００Ｎの条件で圧着接合した。本実施例では、接合後の状態において、第一のウェハ１０１よりも第二のウェハ２０１が約１００μｍ出っ張った状態となっている。最後に、２００℃で６０分加熱し、中間層２０３のエポキシ樹脂を十分に硬化させ、図１３（ｄ）に示す接合ウェハを得た。
【００３２】
（比較例）
図１４は、比較例での接合ウェハの製造工程を示している。図１４（ａ）に示すように、厚さ２００μｍに薄厚化した直径２００ｍｍのシリコンウェハを比較ウェハ５０６として用意した。比較ウェハ５０６の第一の面にはあらかじめ機能素子１０３を模したパターンが配線パターンが形成されている。比較ウェハ５０６は、ウェハ単体では自重で反ってしまうほど強度が弱いため、市販のバックグラインドテープ（ＡＤＷＩＬＬ  Ｅ−８１８０：リンテック製）（図示せず）を貼り合わせた状態で薄厚加工を行なった。次いで、第二のウェハ２０１として、直径２００ｍｍ、厚さ６２５μｍのガラスウェハを用意した。この第二のウェハ２０１にも、図１４（ｂ）に示すように、あらかじめサンドブラスト加工により貫通穴５０４が多数形成されている。次に、図１４（ｃ）に示すように、第二のウェハの２０１の一方の面に、中間層２０３としてエポキシ樹脂フィルム（ＴＭＭＦ：東京応化工業製）をやはり４０℃に加熱しながらラミネートした。その後、第二のウェハ２０１を比較ウェハ５０６に重ね合わせ、加熱プレス装置を用いて６０℃、７０００Ｎの条件で圧着接合した。この際、バックグラインドテープは加熱に耐えないことから、あらかじめ比較ウェハ５０６からバックグラインドテープを剥離してから圧着接合を行なった。最後に、２００℃で６０分加熱し、中間層のエポキシ樹脂を十分に硬化させ、図１４（ｄ）に示す比較例の接合ウェハを得た。
【００３３】
実施例１と比較例の各々について、１０枚の接合ウェハのサンプルを作成した。実施例１では、特に問題なくサンプルを作成することができたが、比較例においては、比較ウェハ５０６をハンドリングしている際に１枚、バックグラインドテープをはがす際に２枚、接合の圧着加圧の際に１枚が破損した。
【００３４】
（実施例２）
実施例２では、熱酸化膜（酸化シリコン膜）３０４を介して直接接合する接合ウェハのサンプルを作成した。図１５は、実施例２での接合ウェハの製造工程を示している。実施例１と同様の環状凸部１０２が形成された第一のウェハ１０１を用意した。第一のウェハ１０１の掘り込まれた凹部１０４を鏡面にするため、ＣＭＰ（化学機械研磨）による研磨加工を実施した。不織布のパッド（ＳＵＢＡ４００：ニッタ・ハース製）とコロイダルシリカを含むアルカリスラリー液でＣＭＰ加工を行なった。その後に、スエードパッド（Ｓｕｐｒｅａｍ：ニッタ・ハース製）とやはりコロイダルシリカを含むアルカリスラリーにより仕上げＣＭＰ加工を行なった。図１５（ａ）は、研磨加工後の第一のウェハ１０１を示している。
【００３５】
次いで、実施例１と同様の第二のウェハ２０１を用意した。本実施例では、第二のウェハ２０１の厚みを５２５μｍとし、あらかじめ熱酸化を行い、図１５（ｂ）に示すように、中間層となる熱酸化膜３０４を厚さ３００ｎｍで第二のウェハ２０１の全面に形成しておいた。次いで、第一のウェハ１０１の掘り込まれた面（第二の面）と第二のウェハ２０１の熱酸化膜３０４の表面とをプラズマ処理し、表面活性化を行った。プラズマ処理にはＥＶＧ−８１０：（ＥＶＧｒｏｕｐ製）を使用した。次に、プラズマ処理された面同士を重ね合わせ、仮接合を行った後に、３００℃、１時間の熱処理を行い、両者を直接接合によって十分に接合した。図１５（ｃ）に示すように、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２の頂部の面と第二のウェハ２０１の接合面とは反対側となる面とは、ほぼ平坦に形成された。直接接合が問題なくできているかを確認するために赤外線により接合ウェハにおける接合状態を観察したところ、図１５（ｃ）においてＡ部として示すように、第二のウェハ２０１の外周部に約１ｍｍ程度未接合の領域が見られた。これは、第一のウェハ１０１の掘り込み部分を研磨加工する際に、環状凸部１０２の影響により段差の近傍が十分に研磨されていなかったためと考えられる。
【００３６】
次に、接合ウェハの第二のウェハ２０１側の面にフォトレジストにより所望のパターンを形成した。フォトレジストパターンをマスクとしてウェットエッチングにより熱酸化膜３０４を貫通するまでエッチングを行った。引き続いてボッシュプロセスによるシリコンドライエッチングにより第二のウェハ２０１を貫通するまでエッチングを施し、キャビティ（空洞）構造体５０５を形成し、図１５（ｄ）に示す接合ウェハを得た。ドライエッチングにはＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製を使用した。実施例２においても特に問題なく接合ウェハのサンプルを作成できた。サンプル作成時に割れ等の破損は起こらなかった。
【００３７】
（実施例３）
実施例３では、上述の図６を用いて説明したような段差形状３０１を有する第二のウェハ２０１を用いて接合ウェハを作成した。図１６は、実施例３での接合ウェハの製造工程を示している。実施例１と同様、あらかじめ環状凸部１０２が形成された第一のウェハ１０１を用意した。直径２００ｍｍ、厚さ６２５μｍのシリコンウェハにおいて、その外周から約６ｍｍの幅の環状凸部１０２を残す形で中心部分を掘り込んで凹部１０４を形成し、図１６（ａ）に示すように第一のウェハ１０１を得た。凹部１０４での第一のウェハ１０１の厚さは約２００μｍである、掘り込んだ深さは約４２５μｍである。また、図１６（ｂ）に示すように、第二のウェハ２０１として、直径２００ｍｍ、厚さ６２５μｍのシリコンウェハの外周部を半径方向に約６．５ｍｍの幅で４２５μｍの比高で段差加工したものを用意した。次に、図１６（ｃ）に示すように、段差加工された部分も含め、第二のウェハ２０１において第一のウェハ１０１に接合することとなる面に、中間層２０３としてベンゾシクロブテン樹脂（ＣＹＣＬＯＴＥＮＥ：ダウ・ケミカル製）を塗布し成膜した。その後、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２に囲まれた凹部１０４にはまり込むように第二のウェハ２０１を重ね合わせ、加熱プレス装置を用いて３０００Ｎの圧力をかけながら３００℃まで徐々に加熱し圧着接合した。
【００３８】
第二のウェハ２０１は、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２に対応した段差形状３０１を有するため、接合ウェハにおいて第二のウェハ２０１側の面は平面となる。中間層２０３として用いたベンゾシクロブテン樹脂は、１５０℃程度に加熱することで粘度が下がる特性を有するためウェハ接合界面での流動性が高く、均一な中間層２０３としての接合が可能であった。その結果、図１６（ｄ）に示すように、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２と第二のウェハ２０１の外周の段差部分も、流動充填されたベンゾシクロブテン樹脂からなる中間層２０３により接合された。段差部分も中間層２０３により接合されることで、第二のウェハ２０１の外周の段差形状３０１の部分において欠けや割れ等の破損も発生しなかった。最後に、実施例２での手順と同様の手順によって第二のウェハ２０１にキャビティ構造体５０５を形成し、図１６（ｅ）に示す接合ウェハを得た。実施例３においても特に問題なく接合ウェハのサンプルを作成できた。サンプル作成時に割れ等の破損は起こらなかった。
【００３９】
（実施例４）
実施例４では、第一のウェハ１０１に形成されたパターン１０５と第二のウェハ２０１に形成された位置合わせ用のパターン２０４とを用いて位置合わせを行い、接合ウェハを作成した。図１７は、実施例４での接合ウェハの製造工程を示している。初めに、図１７（ａ）に示すように、あらかじめ環状凸部１０２が形成されるとともに、位置合わせに用いるパターン１０５であるアライメントマークが形成されている第一のウェハ１０１を用意した。なお、第一のウェハ１０１の第一の面には、あらかじめ機能素子１０３を模した配線パターンが形成されており、アライメントマークであるパターンもこの配線パターンとともに形成されている。第一のウェハ１０１は、直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍのシリコンウェハを使用し、その外周から約６ｍｍの幅の環状凸部１０２を残す形で中心部分が掘り込まれ凹部１０４が形成されている。凹部１０４における第一のウェハ１０１の厚さが約２００μｍであるようにした。凹部１０４の形成のために掘り込んだ深さは約５２５μｍである。
【００４０】
第二のウェハ２０１として、図１７（ｂ）に示すように、直径１８７ｍｍ、厚さ５２５μｍのシリコンウェハを用意した。この第二のウェハ２０１に対し、フォトレジスト（ＰＭＥＲ−Ｐ−ＣＹ−１０００：東京応化工業製）を塗布し露光と現像を行い、幅約４００μｍのキャビティパターンを形成した。この際、第一のウェハ１０１に形成された位置合わせ用のパターン１０５に相当する位置に、位置合わせ用のパターン２０４に対応するレジストパターンを形成した。次いで、フォトレジストパターンをマスクにして、ボッシュプロセスによるシリコンドライエッチングによりキャビティパターンの位置が貫通してキャビティ（空洞）５０８となるまでエッチングを行った。エッチングにはＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製を使用した。このとき、第二のウェハ２０１のレジストパターンと反対側の面を、保護テープ（イクロステープ：三井化学東セロ製）で保護した。なお、キャビティパターンと比べ、位置合わせ用のパターン２０４に対応するレジストパターンは小さいサイズに形成されている。寸法が小さほどエッチングレートが遅いというシリコンドライエッチングの特性から、図１７（ｃ）に示すように、第二のウェハ２０１を貫通しない穴あるいは溝として位置合わせ用のパターン２０４が形成された。
【００４１】
次に、第二のウェハ２０１に貼られている保護テープを剥がし、剥離液（マイクロポジットリムーバー１１１２Ａ：ロームアンドハース製）に第二のウェハ２０１を浸漬してフォトレジストを剥離した。さらに、図１７（ｄ）に示すように、第二のウェハ２０１の一方の面に中間層２０３としてエポキシ樹脂フィルム（ＴＭＭＦ：東京応化工業製）を４０℃に加熱しながらラミネートした。第一のウェハ１０１の位置合わせ用のパターン１０５と第二のウェハ２０１において形成された位置合わせ用のパターン２０４とを用いて第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０２との位置合わせを行った。位置合わせにはＥＶＧ−６２００：ＥＶＧｒｏｕｐを使用した。最後に、加熱プレス装置（ＥＶＧ−５２０ＩＳ：ＥＶＧｒｏｕｐ製）を用いて６０℃、７０００Ｎの条件で第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０１とを圧着接合し、図１７（ｅ）に示す接合ウェハを得た。
【００４２】
（実施例５）
実施例５では、多段のスルーホール形状を有する接合ウェハの応用例として、液体吐出ヘッドウェハを作成した。半導体製造技術を使用して液体吐出ヘッドを作成するときは、１枚の接合ウェハから多数の液体吐出ヘッドが得ることができる。個々の液体吐出ヘッドに切り離す前の多数の液体吐出ヘッドが集合した状態の接合ウェハのことを液体吐出ヘッドウェハと呼ぶ。吐出のためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子の位置にまで吐出液体を供給するための液体供給口として、多段のスルーホールを形成した。図１８は、実施例５での液体吐出ヘッドウェハの製造工程を示している。
【００４３】
まず、実施例１〜４と同様に、図１８（ａ）に示すように、あらかじめ環状凸部１０２の形成された第一のウェハ１０１を用意した。直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍのシリコンウェハにおいて、その外周から約６ｍｍの幅の環状凸部１０２を残す形で中心部分を掘り込んで凹部１０４を形成し、第一のウェハ１０１とした。第一のウェハ１０１の第一の面（環状凸部１０２が形成された面とは反対側の面）には、機能素子１０３と配線パターンと位置合わせ用のパターン１０５とが形成され、特に、液体吐出ヘッドにおけるエネルギー発生素子６０１としてのヒータが形成されている。機能素子１０３の中には、ヒータであるエネルギー発生素子６０１を駆動する駆動回路が含まれ、配線パターンにはエネルギー発生素子６０１と駆動回路とを接続する配線が含まれる。凹部１０４における第一のウェハ１０１の厚さは約２００μｍであり、掘り込んだ深さは約５２５μｍである。
【００４４】
第二のウェハ２０１として、図１８（ｂ）に示すように、直径１８７ｍｍ、厚さ５２５μｍのシリコンウェハを用意した。第二のウェハ２０１の一方の面に中間層２０３としてベンゾシクロブテン樹脂（ＣＹＣＬＯＴＥＮＥ：ダウ・ケミカル製）を塗布して成膜し、第一のウェハ１０１の環状凸部１０２に囲まれた凹部１０４にはまり込むように第二のウェハ２０１を重ね合わせた。その後、加熱プレス装置を用いて３００℃、３０００Ｎの条件で圧着接合し、図１８（ｃ）に示すように、接合ウェハを得た。この接合ウェハに対し、多段のスルーホールを形成した。まず、接合ウェハの第二のウェハ２０１側にフォトレジスト（ＰＭＥＲ−Ｐ−ＣＹ−１０００：東京応化工業製）を塗布し、露光と現像を行い、共通液体供給流路６０３をなすための幅４００μｍの長方形パターンを形成した。この長方形パターンは第二のマスクパターンとなるものである。次いで、このフォトレジストパターンをマスクとするボッシュプロセスによるシリコンドライエッチングにより、第二のウェハ２０１が貫通するまでエッチングを行った。エッチングにはＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製を使用した。ベンゾシクロブテン樹脂からなる中間層２０３がエッチングストップ層の役割を果たし、図１８（ｄ）に示すように、第二のウェハ２０１内の全面で中間層２０３にまで至る共通液体供給流路６０３を形成できた。
【００４５】
次に、接合ウェハの第一のウェハ１０１側にもフォトレジスト（ＰＭＥＲ−Ｐ−ＣＹ−１０００：東京応化工業製）を塗布し、露光と現像を行い、独立液体供給口６０２をなすための５０μｍ角の正方形パターンを第一のマスクパターンとして形成した。このフォトレジストパターンをマスクとするボッシュプロセスによるシリコンドライエッチングにより、第一のウェハ１０１が貫通するまでエッチングした。エッチングにはＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製を使用した。このとき、接合ウェハの第二のウェハ２０１側では既に共通液体供給流路６０３が形成されているため、保護テープ（イクロステープ：三井化学東セロ製）を貼り付けることで平坦化し、工程を流動した。このエッチングにおいてもベンゾシクロブテン樹脂からなる中間層２０３がエッチングストップ層の役割を果たし、図１８（ｅ）に示すように、第一のウェハ１９１内の全面で中間層２０３にまで至る独立液体供給口６０２を形成することができた。
【００４６】
次に酸素と四フッ化メタン（ＣＦ4）とのプラズマを用いたケミカルドライエッチング処理により中間層２０３のベンゾシクロブテン樹脂を除去し、図１８（ｆ）に示すように、接合ウェハを貫通する多段スルーホールである液体供給口６０４を得た。最後に、エポキシ樹脂のドライフィルム（ＴＭＭＦ：東京応化工業製）のラミネート、露光及び現像を２回繰り返すことによって液体流路６０５と液体の吐出口６０６を形成した。このようにして、図１８（ｇ）に示すように多段形状の液体供給口６０４を有する液体吐出ヘッドウェハを得た。
【００４７】
（実施例６）
実施例６では、多段のスルーホール形状を有する接合ウェハの応用例として、実施例５と同様に多段のスルーホールによる液体供給口を有する液体吐出ヘッドウェハを作成した。ただし実施例６の製造工程は実施例５での製造工程とは異なっている。図１９は、実施例６での液体吐出ヘッドウェハの製造工程を示している。
【００４８】
まず、実施例１〜４と同様に、図１９（ａ）に示すように、あらかじめ環状凸部１０２の形成された第一のウェハ１０１を用意した。直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍのシリコンウェハにおいて、その外周から約６ｍｍの幅の環状凸部１０２を残す形で中心部分を掘り込んで凹部１０４を形成し、第一のウェハ１０１とした。実施例５と同様に、第一のウェハ１０１の第一の面には、駆動回路を含む機能素子１０３、エネルギー発生素子６０１のための配線を含む配線パターン、位置合わせ用のパターン１０５、及びエネルギー発生素子６０１が形成されている。凹部１０４における第一のウェハ１０１の厚さは約２００μｍであり、掘り込んだ深さは約５２５μｍである。さらに本実施例では、凹部１０４の表面を上述の実施例２において示したものと同じ手順で研磨し、鏡面に加工した。
【００４９】
第二のウェハ２０１として、直径１８７ｍｍ、厚さ４７５μｍのシリコンウェハを用意した。第二のウェハ２０１の表面には、図１９（ｂ）に示すように、あらかじめ熱酸化膜３０４が約１．５μｍの厚さで形成されて中間層をなしている。第二のウェハ２０１の表面にフォトレジスト（ＰＭＥＲ−Ｐ−ＣＹ−１０００：東京応化工業製）を塗布し、露光と現像を行い、独立液体供給口６０２をなすためのパターンとして５０μｍ角の正方形パターンを形成した。そして、フォトレジストパターンをマスクとしてウェットエッチングを行い中間層である熱酸化膜３０４をエッチングした。ウェットエッチングの薬液としてＢＨＦ１１０Ｕ：ダイキン工業製を使用した。このエッチングでは、熱酸化膜３０４を全て除去するのではなく、深さ約１．２μｍの穴あるいは溝が段差状に熱酸化膜３０４に形成されるようにした。その結果、独立液体供給口６０２の形成予定位置に、凹状パターン２０８が形成された。この凹状パターン２０８は、後工程においてエッチングの際のマスクパターンとなるものであるので、第１のマスクパターンとも呼ぶ。このとき、位置合わせ用のパターン２０４を同時に形成した。その後、剥離液（マイクロポジットリムーバー１１１２Ａ：ロームアンドハース製）に第二のウェハ２０１を浸漬し、フォトレジストを剥離除去した。図１９（ｃ）は、この状態での第二のウェハを示している。
【００５０】
次に、第一のウェハ１０１の掘り込まれた面（第二の面）と第二のウェハ２０１の熱酸化膜３０４の表面とをプラズマ処理し、表面活性化を行った。プラズマ処理にはＥＶＧ−８１０：（ＥＶＧｒｏｕｐ製）を使用した。第一のウェハ１０１の位置合わせ用のパターン１０５と第二のウェハ２０１において形成された位置合わせ用のパターン２０４とを用いて第一のウェハ１０１と第二のウェハ２０２との位置合わせを行った。位置合わせには、ＥＶＧ−６２００：ＥＶＧｒｏｕｐ製を使用した。次に、プラズマ処理された面同士を重ね合わせ、仮接合を行った後に、３００℃、１時間の熱処理を行い、図１９（ｄ）に示すように両者を直接接合によって十分に接合し、接合ウェハとした。その後、接合ウェハの第二のウェハ２０１側にフォトレジスト（ＰＭＥＲ−Ｐ−ＣＹ−１０００：東京応化工業製）を塗布し、露光と現像を行い、共通液体供給流路６０３をなすための幅４００μｍの長方形パターンを形成した。レジストによるこの長方形パターンは第二のマスクパターンとなるものである。次に、このレジストパターンをマスクとしてウェットエッチングにより熱酸化膜３０４を貫通するまでエッチングし、引き続いてボッシュプロセスによるシリコンドライエッチングにより第二のウェハ２０１を貫通するまでエッチングした。ドライエッチングにはＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製を使用した。これにより、図１９（ｅ）に示すように、共通液体供給流路６０３が構造体として第二のウェハ２０１の全面に形成されたことになる。ここでエッチングされる熱酸化膜３０４は、第二のウェハ２０１において図示上側の面に形成された熱酸化膜３０４だけである。第二のウェハ２０１の図示下面側の熱酸化膜３０４は、凹状パターン２０８の位置においても薄く残っており、シリコンドライエッチングにおけるエッチングストップ層としての機能を果たしている。
【００５１】
次に、さらにドライエッチングを行うことにより、凹状パターン２０８の位置において残存している熱酸化膜３０４を除去し、図１９（ｆ）に示すように、共通液体供給流路６０３の底面において凹状パターン２０８による穴が露出するようにした。この状態では、第二のウェハ２０１の側から接合ウェハを眺めると、共通液体供給流路６０３の底面において凹状パターン２０８の形状に応じて第一のウェハ１０１の第二の面が露出していることになる。ここでのドライエッチングでは、シリコンエッチングと同様の装置（ＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製）を使用したが、ボッシュプロセスは用いなかった。その後、共通液体供給流路６０３の底面において露出した熱酸化膜３０４をマスクとして、ボッシュプロセスによるシリコンドライエッチングにより、第二のウェハ２０１側から第一のウェハ１０１を貫通するまでエッチングした。このドライエッチングには、ＡＳＥ−Ｐｅｇａｓｕｓ：ＳＰＰテクノロジーズ製を使用した。その結果、最初に熱酸化膜３０４に形成した凹状パターン２０８の位置に対応して第一のウェハ１０１を貫通する独立液体供給口６０２が形成されたことになる。共通液体供給流路６０３と独立液体供給口６０２とは連通しているから、図１９（ｇ）に示すように、接合ウェハを貫通し、多段のスルーホール形状を有する多段の液体供給口６０４が形成されたことになる。最後に、実施例５と同様の手順で液体流路６０５と吐出口６０６を形成し、図１９（ｈ）に示すように多段の液体供給口を有する液体吐出ヘッドウェハを得た。
【符号の説明】
【００５２】
１０１    第一のウェハ
１０２    環状凸部
１０３    機能素子
１０４    凹部
２０１    第二のウェハ
２０２    構造体
２０３    中間層
【図１】
2020037143.tif 000003
【図２】
2020037143.tif 000004
【図３】
2020037143.tif 000005
【図４】
2020037143.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020037143.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020037143.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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