(57)【要約】【課題】樹脂膜からなる接着剤層を用いる場合における不都合を解消し、良好な真空処理を実現し得る製造技術を提供すること。【解決手段】構造体の製造方法であって、被加工体(10)の一方面(11)に金属膜(14)を形成する第１の工程と、上記被加工体の一方面側に上記金属膜を介してサポート用部材(16)を貼り合わせる第２の工程と、低圧雰囲気中で上記被加工体の他方面側を所定の凹凸形状(18)を形成する第３の工程と、上記サポート用部材を上記被加工体から取り外す第４の工程と、を含む。【選択図】図１
2008254120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工体の一方面に金属膜を形成する第１の工程と、
熱圧着により、前記被加工体の一方面側に前記金属膜を介してサポート用部材を貼り合
わせる第２の工程と、
低圧雰囲気中で前記被加工体の他方面側を所定の凹凸形状を形成する第３の工程と、
前記サポート用部材を前記被加工体から取り外す第４の工程と、
を含む、構造体の製造方法。
【請求項２】
前記被加工体は、半導体基板を含む、
請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜は、金を含む合金からなる膜を含む、
請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記合金の融点が４５０℃以下である、
請求項３に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記サポート用部材は、半導体基板、ガラス基板、グラファイト基板又は金属基板の何
れかである、
請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記サポート用部材は、複数の貫通孔又は複数の溝を有する、
請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第１の工程は、前記被加工体の外縁部に前記金属膜を形成する、
請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の構造体の製造方法を含む、マイクロデバイスの
製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な構造を有するデバイス（マイクロデバイス：例えば液滴吐出装置等）
の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液滴吐出装置のヘッド部分等を製造するために、シリコン基板等の基板に対し
てドライエッチングなどの真空処理を行う場合がある。ここで「真空処理」とは、処理の
対象物となる基板等を大気圧よりも低い気圧とした雰囲気内（例えば真空チャンバ内）に
配置した状態でその対象物に対してドライエッチング等の物理的又は化学的処理を施すこ
とをいう。このような真空処理を実行する際に、対象物たる基板の強度を保つ目的や基板
の裏面保護の目的で当該基板の裏面側にサポート用部材（例えば、シリコン基板やガラス
基板等）を貼り合わせておくという技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。当
該特許文献１に代表される従来技術においては、対象物たる基板とサポート用部材との相
互間に樹脂膜からなる接着剤層を設けることにより両者を貼り合わせている。
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術では、基板とサポート用部材のいずれか（又は両方）に
樹脂を塗布する際又はその後に両者を貼り合わせる際に、接着材層としての樹脂膜に気泡
が混入してしまう場合がある。このように接着剤層に気泡が混入した場合には、その後、
基板に対して真空処理を施した際に気泡が破裂し、これによって基板が破損してしまうお
それがある。また、基板の裏面側から冷却ガスを当てる等の方法により当該基板を冷却し
たい場合があるが、その場合、接着剤層に気泡が存在することにより当該気泡の部位にお
いて真空断熱の状態が生じ、基板を効率よく冷却できなくなる場合がある。この場合には
、基板の温度上昇を招き、例えば真空処理としてエッチングを行っていた場合には、エッ
チングレートの変動による形状精度の低下等の不都合を生じるおそれがある。更には、樹
脂膜からなる接着剤層の熱伝導性もそれほど高くないため、接着剤層を設けること自体に
起因して基板の冷却効果が弱まり、基板の温度上昇を招くという不都合もある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９１５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、樹脂膜からなる接着剤層を用いる場合における不都合を解消し、良
好な真空処理を実現し得る製造技術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】
【０００６】
本発明に係る構造体の製造方法は、
被加工体の一方面に金属膜を形成する第１の工程と、
熱圧着により、上記被加工体の一方面側に上記金属膜を介してサポート用部材を貼り合
わせる第２の工程と、
低圧雰囲気中で上記被加工体の他方面側を所定の凹凸形状を形成する第３の工程と、
上記サポート用部材を上記被加工体から取り外す第４の工程と、
を含む。
【０００７】
上記の製造方法によれば、金属膜を利用して被加工体とサポート用部材とを貼り合わせ
ているので、樹脂を用いる従来技術における気泡に起因する不具合、具体的には気泡の破
裂による損傷や真空断熱による冷却効率の低下を解消し、良好な真空処理（低圧雰囲気中
での処理）を実現することが可能となる。
【０００８】
好ましくは、上記被加工体は、半導体基板を含む。詳細には、被加工体は、半導体基板
単体であってもよく、半導体基板を一部に含んで構成されたものであってもよい。
【０００９】
好ましくは、上記金属膜は、金を含む合金からなる膜を含む。特に、合金の融点が４５
０℃以下であることが好ましい。
【００１０】
それにより、第２の工程における熱圧着がより容易になり、良好な接合が得られる。
【００１１】
上記サポート用部材は、半導体基板、ガラス基板、グラファイト基板又は金属基板の何
れかであることが好ましい。
【００１２】
これらを用いることにより、金属膜を介して被加工体とサポート用部材とをより良好に
接合することができる。
【００１３】
また、上記サポート用部材は、複数の貫通孔又は複数の溝を有していてもよい。
【００１４】
上記の第３の工程において被加工体の冷却が必要な場合に、貫通孔又は溝を通じて冷却
用媒体（例えば冷却ガス）を被加工体に効率よく当てることができる。
【００１５】
上記の第１の工程においては、上記被加工体の外縁部に上記金属膜を形成してもよい。
【００１６】
それにより、金属膜と被加工体が接する面積、金属膜とサポート用部材とが接する面積
のそれぞれが少なくなるので、接合強度が低くなり、第４の工程においてサポート用部材
の取り外しが容易となる。
【００１７】
上記した本発明に係る構造体の製造方法は、例えば微細な構造を有するマイクロデバイ
ス（例えば、液滴吐出装置等）の製造に適用することができる。それにより、樹脂膜から
なる接着剤層を用いる場合における不都合を解消し、良好な真空処理を実現し得るマイク
ロデバイスの製造技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、一実施形態の構造体の製造方法を示す模式断面図である。本実施形態では、基
板（被加工体）の両面に形状加工を施すことにより、所定の凹凸形状を有する構造体を製
造する方法について説明する。
【００２０】
まず、基板１０の一方面１１に所定の凹凸形状１２を形成する（図１（Ａ））。基板１
０は、例えばシリコン基板等の半導体基板である。凹凸形状１２は、例えば周知のフォト
リソグラフィ技術を用いて低圧雰囲気中で形成される。あるいは、他の周知技術、例えば
レーザービームの直接的な照射による形状加工技術や、機械的な切削による形状加工技術
などを採用することもできる。
【００２１】
次に、基板１０の一方面１１に金属膜１４を形成する（図１（Ｂ））。金属膜１４は、
金、亜鉛、錫などの金属を含む合金からなる膜であることが望ましい。特に、低融点（概
ね４５０℃以下の融点）の合金からなる膜であることが望ましい。このような合金として
は、例えば、（１）Ａｕ／２０Ｓｎ（融点；２８０℃）、Ａｕ／１２Ｇｅ（融点；３５３
℃）、Ａｕ／３．１５Ｓｉ（融点３８３℃）などに代表されるＡｕ（金）系の合金、（２
）Ｚｎ／４Ａｌ／３Ｍｇ／３Ｇａ（融点；３０９℃）、Ｚｎ／８Ａｌ／５Ｇｅ（融点；３
５９℃）などに代表されるＺｎ（亜鉛）系の合金、（３）Ｓｎ／１５Ｓｂ／０．５Ｔｅ／
０．１Ｐ（融点；２４１℃）に代表されるＳｎ（錫）系の合金、などが挙げられる。金属
膜１４は、例えばスパッタ法や蒸着法などの物理気相堆積法によって形成することが可能
である。なお、図示の例では、凹凸形状１２の凸部分にのみ金属膜１４が形成されている
が、更に凹部分に形成されていてもよい。このような金属膜１４の選択的な形成は、例え
ば金属膜１４の形成パターンに対応した開口を有するマスクを用いてスパッタや蒸着等を
行うことによって実現できる。
【００２２】
次に、基板１０の一方面１１側に金属膜１４を介してサポート用部材１６を貼り合わせ
る（図１（Ｃ））。サポート用部材１６としては、例えば半導体基板、ガラス基板、グラ
ファイト基板、金属基板などを好適に用いることができる。ここでは、ガラス基板をサポ
ート用部材１６として用いる。本工程では、熱圧着によって金属膜１４とサポート用部材
１６とを接合することにより、基板１０とサポート用部材１６とを貼り合わせる。上記の
ように低融点の合金からなる金属膜１４を採用することで本工程における熱圧着が容易に
なる。
【００２３】
次に、基板１０の他方面１３に所定の凹凸形状１８を形成する（図１（Ｄ））。凹凸形
状１２は、例えば周知のフォトリソグラフィ技術を用いて低圧雰囲気中で形成される。
【００２４】
次に、サポート用部材１６を基板１０から取り外す（図１（Ｅ））。具体的には、所定
の溶剤を用いて金属膜１４と基板１０の間、あるいは金属膜１４とサポート用部材１６と
の間に剥離を生じさせることによって両者を分離する。または、サポート用部材１６と基
板１０との間に、金属膜１４に沿って機械的に切り込みを入れることによって両者を分離
してもよい。
【００２５】
以上により、図１（Ｅ）に示すように、基板１０の両面に各凹凸形状（凹凸パターン）
１２、１８が形成されてなる構造体が得られる。このような構造体は、いわゆるマイクロ
デバイスの構成部品として用いることができる。
【００２６】
ここで、上記実施形態についての変形実施の例について説明する。
例えば、上述したサポート用部材１６を図２（Ａ）に示すような複数の貫通孔２６ａを
有するサポート用部材２６と置き換えてもよい。この場合には、図２（Ｂ）に示すように
、例えば基板１０の他方面１３を形状加工する際に当該基板１０を冷却したい場合に、サ
ポート用部材２６の各貫通孔２６ａを通して冷却ガス２８を基板１０に当てることが可能
となる。それにより、基板１０をより効率的に冷却することができる。なお、図示の例で
は、凹凸形状１２の各凹部分と各貫通孔２６ａとが一対一に対応付けられているが、必ず
しもそうなっていなくてもよい。また、各貫通孔２６ａの代わりとしての溝を有するよう
に形成したサポート用部材を用いてもよい。
【００２７】
また、金属膜１４について、上記実施形態では基板１０の一方面側のほぼ全体に形成さ
れるように説明していたが、これに限定されるものではない。例えば、図３（Ａ）に示す
ように、基板１０の外縁部にのみ金属膜１４ａを形成してもよい。この様子を模式的な平
面図で示したのが図３（Ｂ）である。なお、この場合における金属膜１４ａの形状は、図
示の例では閉じた環状であるが、必ずしも閉じた環でなくともよく、Ｃ字状など一部が開
いていてもよいし、島状の金属膜が点在してもよい。このように部分的に金属膜を設ける
ことにより、後に基板からサポート用部材を取り外す工程を容易にできる。
【００２８】
次に、上記の実施形態に係る構造体の製造方法を適用し、マイクロデバイスの具体的な
一例としての液滴吐出装置の吐出ヘッドを製造する場合について説明する。
【００２９】
図４は、液滴吐出装置の吐出ヘッドの構造例を示す模式断面図である。図４に示す吐出
ヘッド１００は、ノズルプレート３２０と、流路形成基板１１０と、弾性膜１５０と、弾
性膜１５０上に設けられた圧電素子３００と、リザーバ形成基板１３０と、リザーバ形成
基板１３０上に設けられた駆動ＩＣ１２０と、を備えている。なお、この吐出ヘッド１０
０は、ピエゾジェット式ヘッドを構成する。
【００３０】
流路形成基板１１０は、シリコン単結晶基板で構成されており、その一方面には、予め
熱酸化により形成された二酸化シリコンで構成される弾性膜１５０が設けられている。こ
の弾性膜１５０上には絶縁体膜１５５が形成されている。流路形成基板１１０には、個別
（複数）のインク室（圧力発生室）１１２がその幅方向に側壁を介して並設されている。
また、インク室１１２の長手方向外側の領域には、連通部１１３が形成され、連通部１１
３と各インク室１１２とが、各インク室１１２に設けられたインク供給路１１４を介して
連通されている。また、流路形成基板１１０の開口面側には、絶縁膜１５１を介して、イ
ンク室１１２のインク供給路１１４とは反対側の端部近傍で、各インク室１１２に対応し
て連通するノズル孔３２１がそれぞれ穿設されたノズルプレート３２０が、接着剤や熱溶
着フィルム等を介して固着（接合）されている。
【００３１】
絶縁体膜１５５上には、下電極膜１６０と、圧電体層１７０と、上電極膜１８０とが、
この順で積層されている。これらによって、液滴の吐出を制御する圧電素子（駆動素子）
３００が構成されている。すなわち、圧電素子３００は、下電極膜１６０、圧電体層１７
０および上電極膜１８０を含む部分をいう。本実施形態では、下電極膜１６０が各圧電素
子３００に共有される共通電極として形成され、上電極膜１８０が圧電素子３００の個別
電極として、圧電体層１７０とともに、各インク室１１２に対応する位置に形成されてい
る。なお、上電極膜１８０および圧電体層１７０により構成され、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という。また、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圧電アクチュエータという。また
、本実施形態では、弾性膜１５０および絶縁体膜１５５が振動板として作用するが、この
絶縁体膜１５５上に形成された下電極膜１６０も振動板としての役割を果たす。また、上
電極膜１８０のノズル孔３２１側の端部近傍には、リード電極１９０が接続されている。
このリード電極１９０は、流路形成基板１１０の端部近傍まで延設されており、その先端
部が、接続配線１９３を接続する接続部１９０ａを構成している。リード電極１９０は、
密着性を有する金属（例えばチタンタングステン）からなる密着層１９１と、この密着層
１９１の上面に形成される金属層１９２を含んで構成される。
【００３２】
流路形成基板１１０の圧電素子３００が設けられている面側と、リザーバ部１３１を備
えるリザーバ形成基板１３０とは、例えば、エポキシ系の接着剤で構成される接着剤層１
３５を介して接着（固着）されている。本実施形態では、このリザーバ部１３１は、リザ
ーバ形成基板１３０の厚さ方向に貫通するとともに、インク室１１２の幅方向に亘って形
成されており、前述のように流路形成基板１１０の連通部１１３と連通されて各インク室
１１２のリザーバを構成している。
【００３３】
また、リザーバ形成基板１３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００
の振動を阻害しない程度の空間が確保可能な圧電素子保持部１３２が設けられている。圧
電素子３００は、この圧電素子保持部１３２内に設けられているため、外部環境の影響を
殆ど受けない状態で保護されている。なお、このようなリザーバ形成基板１３０の構成材
料としては、例えば、シリコン単結晶、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げ
られる。さらに、リザーバ形成基板１３０上には、封止膜１４１および固定板１４２で構
成されるコンプライアンス基板１４０が接合されている。封止膜１４１は、ポリフェニレ
ンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムのような剛性が低く可撓性を有する材料で構成され、
この封止膜１４１によってリザーバ部１３１の連通部１１３と連通するのと反対側の面が
封止されている。また、固定板１４２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）のような金属等の硬質
の材料で構成されている。この固定板１４２のリザーバに対向する領域は、厚さ方向に完
全に除去された開口部１４３となっているため、リザーバが可撓性を有する封止膜１４１
のみで封止されている。
【００３４】
このようなヘッド１００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、
リザーバからノズル孔３２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１２０から
の記録信号により、各インク室１１２に対応するそれぞれの下電極膜１６０と上電極膜１
８０との間に電圧を印加する。これにより、弾性膜１５０、絶縁体膜１５５、下電極膜１
６０および圧電体層１７０にたわみが生じ、すなわち、振動板にたわみが生じることによ
り、各インク室１１２内の圧力が瞬間的に高まり、その結果、ノズル孔３２１からインク
滴が吐出する。１回のインクの吐出が終了すると、駆動ＩＣ１２０は、下電極膜１６０と
上電極膜１８０との間への電圧の印加を停止する。
【００３５】
図５および図６は、上記の吐出ヘッドの製造方法を示す模式断面図である。なお、上述
した実施形態と共通する事項（例えば、金属膜の好適例など）については説明を省略する
。
【００３６】
まず、図５（Ａ）に示すように、圧電素子１３２が設けられたリザーバ形成基版１３０
と、流路形成基板１１０とを接着剤層１３５を介して貼り合わせる。なお、本実施形態で
は、この流路形成基板１１０とリザーバ形成基板１３０との接合体全体が本発明における
「被加工体」に相当する。
【００３７】
次に、図５（Ｂ）に示すように、流路形成基板１１０の一方面側（リザーバ形成基板１
３０と接しない側）に金属膜４００を形成する。次に、図５（Ｃ）に示すように、流路形
成基板１００の一方面側に上記の金属膜４００を介してサポート用部材４１０を貼り合わ
せる。なお、図示のサポート用部材４１０は貫通孔を有していないものであるが、これに
代えて、上記したような貫通孔を有するサポート部材（図２参照）を用いてもよい。
【００３８】
次に、リザーバ形成基版１３０の表面に所定の凹凸形状を形成する。凹凸形状は、例え
ば周知のフォトリソグラフィ技術を用いて低圧雰囲気中で形成される。具体的には、図６
（Ａ）に示すように、リザーバ形成基板１３０の表面上にエッチングマスク４２０を設け
られる。このエッチングマスク４２０は、リザーバ形成基板１３０の表面を部分的に露出
させる開口４２２を有する。このエッチングマスク４２０を介して低圧雰囲気中でドライ
エッチングを行う。それにより、図６（Ｂ）に示すように、リザーバ形成基板１３０の開
口４２２に対応する部分が除去される。その後、エッチングマスク４２０が除去され、サ
ポート用部材４１０が取り外される。なお、上記のようにサポート用部材４１０に代えて
貫通孔を有するサポート部材を用いた場合には、ドライエッチング時における冷却効果を
より高めることができる。
【００３９】
この一連のプロセスにより、図６（Ｃ）に示すように、リザーバ形成基板１３０の表面
側に凹凸形状４２４が得られる。本例では、この凹凸形状４２４のうち凹部分が上記のイ
ンク室１１２、連通部１１３およびインク供給路１１４となる。その後、図示を省略する
が、ノズルプレート３２０、駆動ＩＣ１２０等が設けられることにより上記図４に示した
吐出ヘッド１００が完成する。このように本発明に係る製造方法は液滴吐出装置の吐出ヘ
ッドのようなマイクロデバイスを製造する際に適用することが可能である。
【００４０】
以上の本実施形態によれば、金属膜を利用して被加工体たる基板とサポート用部材とを
貼り合わせているので、樹脂を用いる従来技術における気泡に起因する不具合、具体的に
は気泡の破裂による損傷や真空断熱による冷却効率の低下を解消し、良好な真空処理（低
圧雰囲気中での処理）を実現することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、樹脂を用いないことから真空処理を行う際における樹脂か
らの脱ガスによる影響を回避することができる。
【００４２】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範
囲内において種々に変形して実施することが可能である。例えば、上述した実施形態では
、マイクロデバイスの一例として液滴吐出装置の吐出ヘッドを挙げていたが、本発明の適
用範囲はこれに限定されるものではない。本発明は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Me
chanical Systems）技術を用いて製造される種々のマイクロデバイスに適用することが可
能である。このようなマイクロデバイスの一例としては、圧力センサ、加速度センサ、ジ
ャイロスコープ、デジタルミラーデバイス、ＤＮＡチップ、光スイッチ、赤外線撮像素子
、波長可変レーザ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一実施形態の構造体の製造方法を示す模式断面図である。
【図２】サポート用部材の別態様を説明する図である。
【図３】金属膜の別態様を説明する図である。
【図４】液滴吐出装置の吐出ヘッドの構造例を示す模式断面図である。
【図５】吐出ヘッドの製造方法を示す模式断面図である。
【図６】吐出ヘッドの製造方法を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…基板、１２…凹凸形状、１４、１４ａ…金属膜、１６…サポート用部材、１８…
凹凸形状、２６…サポート用部材、２６ａ…貫通孔、２８…冷却ガス
【図１】
2008254120.tif 000003
【図２】
2008254120.tif 000004
【図３】
2008254120.tif 000005
【図４】
2008254120.tif 000006
【図５】
2008254120.tif 000007
【図６】
2008254120.tif 000008