(57)【要約】【課題】  短い処理時間かつ低コストで、接着剤が逃げるための段差部が形成可能な基板の接合方法を提供する。【解決手段】  第１基板１上にエッチング保護膜２を形成する保護膜形成工程と、少なくとも位置決め用孔１１とピンＰとの接触箇所に応じた領域のエッチング保護膜２に対してレーザ光Ｌを走査することによってエッチング保護膜２をパターニングするパターニング工程と、第１基板１をエッチング処理するエッチング処理工程と、第１基板１に形成された位置決め用孔１１及び第２基板３に形成された位置決め用孔３１にピンＰを挿入した状態で第１基板１と第２基板３とを接着剤４を介して貼り合わせる貼り合わせ工程とを有する。【選択図】              図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め用孔が形成された第１基板と位置決め用孔が形成された第２基板とを、前記位置決め用孔にピンを挿入することによって位置合わせした状態で接着剤を介して接合する基板の接合方法であって、
前記第１基板上にエッチング保護膜を形成する保護膜形成工程と、
少なくとも前記位置決め用孔と前記ピンとの接触箇所に応じた領域の前記エッチング保護膜に対してレーザ光を走査することによって前記エッチング保護膜をパターニングするパターニング工程と、
前記第１基板をエッチング処理するエッチング処理工程と、
前記第１基板に形成された位置決め用孔及び前記第２基板に形成された位置決め用孔に前記ピンを挿入した状態で前記第１基板と前記第２基板とを接着剤を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と
を有することを特徴とする基板の接合方法。
【請求項２】
前記第１基板がシリコン基板である場合に、前記パターニング工程において前記シリコン基板の表面に露出した（１１１）面の延在方向と交差する方向に前記レーザ光を走査し、前記エッチング処理工程においてエッチング液を用いてエッチング処理することを特徴とする請求項１記載の基板の接合方法。
【請求項３】
前記レーザ光を位相格子によって分岐して用いることを特徴とする請求項１または２記載の基板の接合方法。
【請求項４】
前記パターニング工程においてパターニングした前記エッチング保護膜の領域を囲うように、前記エッチング保護膜に対して前記レーザ光を照射するレーザ光照射工程を、前記保護膜形成工程と前記エッチング処理工程との間に行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の基板の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体微細加工技術の発展により、当該技術を利用した微小な機械部品と電子回路を集積したシステム（ＭＥＭＳ）や高密度多ノズルインクジェットヘッドなどの加工が行われている。このようなＭＥＭＳデバイスや高密度多ノズルインクジェットヘッドの製造工程においては、複数の基板を接合する場合がある。そして、このような場合には、一般的に、接合する基板の各々に位置合わせ用の孔を形成し、ピンを各基板の位置合わせ用孔に挿通させることによって、複数の基板の位置合わせ精度を高めている。
【０００３】
しかしながら、これらの基板を接着剤を介して接合する場合には、いずれか一方の基板の接着面に接着剤を塗布した後に他方の基板を貼り合わせるため、接着剤が拡がり、位置合わせのために用いているピンに付着したり、位置合わせ孔が塞がったりする場合がある。
例えば、位置決め用のピンに接着剤が付着した場合には、後にピンに付着した接着剤を除去する必要があるが、この作業は一般的に人間の手によって行われており、非常に長い処理時間と労力が必要とされる。また、接着剤によって位置合わせ孔が塞がった場合には、位置合わせ孔にピンを挿通することができず、基板同士を位置合わせすることができなくなる。また、位置合わせ孔にピンが挿通された状態において、ピンに付着した接着剤が硬化した場合には、ピンが位置合わせ孔から抜けなくなる。
【０００４】
このような問題点を解決するために、特許文献１や特許文献２には、位置決め用孔の周囲に余剰な接着剤が逃げるための空間である段差部を形成しておき、基板同士を貼り合わせる場合に、接着剤をその空間に逃がす技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１７４８２５号公報
【特許文献２】特開２００２−９６４７３号公報
【特許文献３】特開平５−９６７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１や特許文献２には、段差部を形成する具体的な手法については、開示されていない。
仮に、一般的に用いられている方法を用いるとなれば、フォトリソグラフィー工程を行うことによって段差部を形成することとなるが、フォトリソグラフィー工程を用いた場合には、段差部を形成する処理時間が長くかつ処理コストが高くなってしまう。
また、特許文献３には、高分子材料を射出成形することによって段差部を有する基板を形成する技術が開示されているが、ＭＥＭＳデバイスや高密度多ノズルインクジェットヘッドに用いられる基板は、シリコン基板を多く使用しているため、射出成形で形成することができない。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、短い処理時間かつ低コストで、接着剤が逃げるための段差部が形成可能な基板の接合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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の基板の接合方法は、位置決め用孔が形成された第１基板と位置決め用孔が形成された第２基板とを、上記位置決め用孔にピンを挿入することによって位置合わせした状態で接着剤を介して接合する基板の接合方法であって、上記第１基板上にエッチング保護膜を形成する保護膜形成工程と、少なくとも上記位置決め用孔と上記ピンとの接触箇所に応じた領域の上記エッチング保護膜に対してレーザ光を走査することによって上記エッチング保護膜をパターニングするパターニング工程と、上記第１基板をエッチング処理するエッチング処理工程と、上記第１基板に形成された位置決め用孔及び上記第２基板に形成された位置決め用孔に上記ピンを挿入した状態で上記第１基板と上記第２基板とを接着剤を介して貼り合わせる貼り合わせ工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
このような特徴を有する本発明の基板の接合方法によれば、第１基板上にエッチング保護膜が形成され、このエッチング保護膜のうち位置決め用孔とピンとの接触箇所に応じた領域に対してレーザ光が走査され、その後第１基板がエッチング処理される。
すなわち、本発明の基板の接合方法によれば、保護膜形成工程と、パターニング工程と、エッチング処理工程とによって、接着剤が逃げるための空間である段差部を形成することができる。したがって、フォトリソグラフィー工程と比較して、短い処理時間かつ低コストで、接着剤が逃げるための段差部が形成可能となる。
そして、保護膜形成工程、パターニング工程及びエッチング処理工程の後に、第１基板に形成された位置決め用孔及び第２基板に形成された位置決め用孔にピンを挿入した状態で第１基板と第２基板とを接着剤を介して貼り合わせる貼り合わせ工程を行うことによって、接着剤がピンに付着したり、接着剤が位置決め用孔を塞いだりすることを抑止することができる。
【０００９】
また、本発明の基板の接合方法においては、上記第１基板がシリコン基板である場合に、上記パターニング工程において上記シリコン基板の表面に露出した（１１１）面の延在方向と交差する方向に上記レーザ光を走査し、上記エッチング処理工程においてエッチング液を用いてエッチング処理するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、レーザ光の走査ピッチを密にしなくとも段差部を形成することが可能となる。すなわち、レーザ光の走査回数を減少させることができ、より短い時間かつ低コストで、段差部が形成可能となる。
【００１０】
また、本発明の基板の接合方法においては、上記レーザ光を位相格子によって分岐して用いるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、複数のレーザ光によってエッチング保護膜をパターニングすることができるため、より短い時間かつ低コストで、段差部が形成可能となる。
【００１１】
また、本発明の基板の接合方法においては、上記パターニング工程においてパターニングした上記エッチング保護膜の領域を囲うように、上記エッチング保護膜に対して上記レーザ光を照射するレーザ光照射工程を、上記保護膜形成工程と上記エッチング処理工程との間に行うという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、レーザ光照射工程において照射される領域の内側、すなわちパターニング工程においてパターニングされた領域にエッチング保護膜が残留することを防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る基板の接合方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態の基板の接合方法について説明するための説明図である。
まず、本実施形態の基板の接合方法においては、図１（ａ）に示すように、位置合わせ用孔１１が形成されたシリコン基板１（第１基板）を用意する。なお、本実施形態の基板の接合方法においては、シリコン基板１として、（１１０）基板を用いる。このため、本実施形態の基板の接合方法において用いられるシリコン基板１に形成される位置合わせ孔１１は、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面に露出する（１１１）面の延在方向に沿って、平面視が平行四辺形とされている。
【００１４】
次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１の上面にエッチング保護膜２を形成する（保護膜形成工程）。このエッチング保護膜２としては、後段のエッチング処理工程において用いられるエッチング液等に耐性を有する材料を用いて形成することができる。具体的には、エッチング液等の種類に応じて、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、各種金属あるいは樹脂等の材料が選択的に用いられる。
【００１５】
続いて、保護膜形成工程において形成されたエッチング保護膜２をレーザ光を用いてパターニングする（パターニング工程）。具体的には、本実施形態の基板の接合方法においては、図１（ｄ）に示すように、位置決め用孔１１と後段の貼り合わせ工程において用いられるピンＰとの接触箇所近傍の領域Ａ１〜Ａ４におけるエッチング保護膜２をレーザ光を用いてパターニングする。ここで、本実施形態の基板の接合方法においては、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の表面に露出する（１１１）面の一方の延在方向と直交（交差）する方向にレーザ光Ｌを走査することによって、領域Ａ１〜Ａ４のエッチング保護膜２をパターニングする。なお、レーザ光Ｌとしては、集光スキャン加工に適したＹＡＧレーザ等を用いることができる。
【００１６】
そして、本実施形態の基板の接合方法においては、図２（ｂ）に示すように、パターニング工程においてパターニングされた領域Ａ１〜Ａ４を囲うようにさらにレーザ光をエッチング保護膜２に対して照射する（レーザ光照射工程）。なお、本レーザ光照射工程は、必ずしも行う必要のある工程ではなく省くことも可能である。
【００１７】
その後、シリコン基板１をエッチング保護膜２をマスクとしてエッチング処理する（エッチング処理工程）。具体的には、シリコン基板１をエッチング液を用いてエッチング処理する。ここで、本実施形態の基板の接合方法においては、パターニング工程においてシリコン基板１の（１１１）面と直交（交差）する方向にレーザ光Ｌを走査することによって、エッチング保護膜２がパターニングされている。このため、シリコン基板１の厚さ方向にエッチングが進むと同時に、図２（ａ）の紙面左右方向にエッチングが進む。すなわち、領域Ａ１〜Ａ４に残存するエッチング保護膜２の下方までエッチングが進み、領域Ａ１〜Ａ４の全領域がエッチングされる。この結果、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１に段差部１２が形成される。
【００１８】
このように、本実施形態の基板の接合方法によれば、少なくとも保護膜形成工程と、パターニング工程と、エッチング処理工程とによって、段差部１２を形成することができる。したがって、フォトリソグラフィー工程と比較して、短い処理時間かつ低コストで段差部１２を形成することが可能となる。
【００１９】
また、本実施形態の基板の接合方法によれば、エッチング保護膜２の必要最小限の領域、すなわち位置決め用孔１１と後段の貼り合わせ工程において用いられるピンＰとの接触箇所近傍の領域Ａ１〜Ａ４のみをパターニングするため、レーザ光のスポット径を大きくして領域Ａ１〜Ａ４を含む領域を一括照射する場合と比較して、パターニング工程において必要とされるレーザ光のエネルギ量を低減させることができる。
【００２０】
また、本実施形態の基板の接合方法によれば、シリコン基板１の表面に露出する（１１１）面の一方の延在方向と直交（交差）する方向にレーザ光Ｌを走査している。このため、エッチング液を用いたエッチング処理によって、エッチング保護膜２の下方までエッチングが進む。よって、エッチング保護膜２のパターニング幅、すなわちレーザ光Ｌのピッチ幅を大きくすることができ、これによって、レーザ光Ｌの走査回数を減らし、パターニング工程を短縮化することが可能となる。
【００２１】
また、本実施形態の基板の接合方法によれば、上述のレーザ光照射工程において、パターニング工程でパターニングされた領域Ａ１〜Ａ４を囲うようにさらにレーザ光をエッチング保護膜２に対して照射している。このため、エッチング処理工程において、領域Ａ１〜Ａ４上のエッチング保護膜２がシリコン基板１上から確実に除去される。よって、エッチング処理工程後に、領域Ａ１〜Ａ４にエッチング保護膜２が残留することを防止することが可能となる。
【００２２】
そして、図２（ｄ）に示すように、位置合わせ孔３１が形成された基板３（第２基板）とシリコン基板１とを接着剤４を介して貼り合わせる（貼り合わせ工程）。
具体的には、シリコン基板１に形成された位置合わせ孔１１と基板３に形成された位置合わせ孔３１とに一本のピンＰを挿入することによってシリコン基板１と基板３とを位置合わせし、シリコン基板１と基板３との間に接着剤を配置してシリコン基板１と基板３とを貼り合わせ、その後接着剤４を硬化させることによって、シリコン基板１と基板３と接合する。
ここで、本実施形態の基板の接合方法においては、本貼り合わせ工程より以前の工程において、シリコン基板１に段差部１２が形成されている。このため、シリコン基板１と基板３とを貼り合わせることによって余剰な接着剤４が拡がった場合であっても、余剰な接着剤が段差部１２に逃げ、ピンＰに付着することを抑止することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００２４】
図３は、本実施形態の基板の接合方法に用いられるシリコン基板５の平面図である。本実施形態の基板の接合方法に用いられるシリコン基板５としては、（１００）基板が用いられており、図３に示すように、平面視で正方形の位置合わせ孔５１が形成されている。
【００２５】
このような、（１００）基板を用いる場合には、紙面上下方向と紙面左右方向に（１１１）面が延在するため、パターニング工程の際に、レーザ光Ｌを紙面斜方（（１１１）面と交差するように）に走査することが好ましい。
このようにレーザ光Ｌを走査することによって、上記第１実施形態と同様に、エッチング液を用いたエッチング処理によって、エッチング保護膜２の下方までエッチングが進む。よって、エッチング保護膜２のパターニング幅、すなわちレーザ光Ｌのピッチ幅を大きくすることができ、これによって、レーザ光Ｌの走査回数を減らし、パターニング工程を短縮化することが可能となる。
【００２６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態として、本発明の基板の接合方法によって所定の基板が接合されるインクジェットヘッドの製造方法について、図４のインクジェットヘッドＨの分解斜視図を用いて説明する。
【００２７】
まず、位置決め用孔１１０を形成した加圧室基板１００を準備する。加圧室基板１００は、例えば、１枚のシリコン単結晶基板上に複数の加圧室基板１００のパターンを露光して、異方性エッチングした後、各加圧室基板１００に分離することにより得られる。加圧室基板１００のパターンは、複数の短冊状の加圧室１２０が設けられ、全ての加圧室１２０にインクを供給するための共通流路１３０を有するように形成される。この際、位置決め用孔１１０も同時または別個にパターニングしてエッチングすることによって形成する。なお、位置決め用孔１１０の形状は、特に限定するものではないが、加圧室基板１００の表面の結晶構造に応じて正方形や平行四辺形とすることによって、エッチング処理が容易となる。
【００２８】
次に、加圧室基板１００と、別途位置決め用孔３１０が形成された流路基板３００とを、本発明の基板の接合方法を用いて接合する。具体的には、上記第１実施形態あるいは第２実施形態において説明した方法によって、加圧室基板１００の位置決め用孔１１０の周囲（流路基板３００側）に段差部を形成し、その後ピンによって位置決めされた状態で接着剤を介して接合する。
なお、流路基板３００には、加圧室基板１００の加圧室１２０と不図示のインクタンクとを接続する流路が形成されている。
【００２９】
次に、加圧室基板１００と、別途位置決め用孔２１０が形成されたノズル基板２００とを、本発明の基板の接合方法を用いて接合する。具体的には、上記第１実施形態あるいは第２実施形態において説明した方法によって、加圧室基板１００の位置決め用孔１１０の周囲（ノズル基板２００側）に段差部を形成し、その後ピンによって位置決めされた状態で接着剤を介して接合する。
【００３０】
このように、加圧室基板１００と流路基板３００とを、及び、加圧室基板１００とノズル基板２００とを本発明の基板の接合方法を用いて接合することによって、位置合わせ用のピンに接着剤を付着させることなく、加圧室基板１００と流路基板３００とを、及び、加圧室基板１００とノズル基板２００とを接合することができる。
なお、段差部は、必ずしも加圧室基板１００に形成する必要はなく、流路基板３００あるいはノズル基板２００に形成しても良い。
【００３１】
そして、ノズル基板２００と加圧室基板１００と流路基板３００とが貼り合わされた接合体を枠体６００によって、基板４００上に固定された基台５００に固定する。これによって、インクジェットヘッドが製造される。なお、基板５００には、振動子ユニット収容孔５１０が形成されており、この振動子ユニット収容孔５１０内には、複数の圧電振動子を備えて構成される振動子ユニット５２０が収容されている。また、基板４００は、インクジェットヘッドを不図示のキャリッジに固定するためのものである。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る基板の接合方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３３】
例えば、上記実施形態において、レーザ光Ｌを位相格子によって分岐して用いることもできる。このようにレーザ光Ｌを分岐して用いることによって、複数領域を一度に走査することが可能となるため、パターニング工程にかかる時間をより短縮化することが可能となる。
【００３４】
また、上記第３実施形態においては、いわゆる圧電駆動方式のインクジェットヘッドの製造方法に本発明を適応した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、静電駆動方式のインクジェットヘッドの製造方法、バブルジェット（登録商標）方式（サーマルインクジェット方式）のインクジェットヘッドの製造方法に適応することもできる。また、本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に適応させるのみではなく、ＭＥＭＳデバイス等の微小機械装置や半導体装置の製造方法に適応させることも可能である。
【００３５】
また、上記実施形態においては、本発明の第１基板としてシリコン基板を用いた例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の第１基板として、他の金属基板、セラミックス基板、ガラス基板あるいは樹脂基板等を用いることもできる。
【００３６】
また、上記実施形態のパターニング工程及びレーザ光照射工程におけるレーザ光の照射に起因する飛散物（デブリ等）を除去するため、パターニング工程及びレーザ光照射工程を水等の液体中で行っても良い。また、レーザ光照射工程後に、アンモニア水、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液等のアルカリ水溶液を用いて飛散物の除去を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態における基板の接合方法を説明するための説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態における基板の接合方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態における基板の接合方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態である基板の接合方法を用いて製造されたインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，５……シリコン基板（第１基板）、１１，５１……位置決め用孔、１２……段差部、２……エッチング保護膜、３……基板（第２基板）、３１……位置決め用孔、４……接着剤、Ｐ……ピン、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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