(57)【要約】【課題】低コストで良好な接合を実現する。【解決手段】工程（Ｃ）では、まず、シリコンウエハ２４の、電気−熱変換体３２が設けられている部分の接合面側に、インクに対する保護膜として樹脂材料を塗布して樹脂層４６を形成する。樹脂層４６の厚みは４．５μｍ以上である。次に、塗布後の樹脂層４６のベーク処理を行う。ベーク処理の温度は、ガラス転移点温度プラス８０℃であることが好ましい。そして、工程（Ｅ）で、シリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とを、位置合わせマーク４８を用いて、精密に位置合わせし、所定の加圧処理を行って、シリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とを接合する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を加熱処理し、
前記加熱処理された、４．５μｍ以上の厚みを有する樹脂材料を対向する複数の基板で挟み、
前記複数の基板に加圧処理して、前記各々の基板を接合する基板接合方法。
【請求項２】
前記加熱処理の温度は、前記樹脂材料のガラス転移点温度プラス８０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の基板接合方法。
【請求項３】
前記加圧処理は、前記複数の基板間への電圧の印加を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項４】
前記電圧は、５Ｖ以上、３５０Ｖ以下であることを特徴とする請求項３に記載の基板接合方法。
【請求項５】
前記加圧処理は、前記複数の基板の温度を２００℃以上にして行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項６】
前記電圧印加時の前記複数の基板の最高温度が前記樹脂材料の、ガラス転移点温度以上耐熱温度以下、であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項７】
前記複数の基板の少なくとも１つはシリコンで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項８】
前記複数の基板間への加圧は、前記複数の基板の温度が上昇する過程において、少なくとも２段階以上に設定された圧力で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項９】
前記複数の基板の接合面の少なくとも一方に、金属で構成された金属パターンを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項１０】
４．５μｍ以上の厚みを有し、加熱処理された樹脂材料と、互いに対向し、前記樹脂材料を介して接合された複数の基板と、
を備えた基板接合体。
【請求項１１】
請求項１０の基板接合体を含んで構成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
前記複数の基板のうちの少なくとも２つで１対の基板ペアが構成され、この基板ペアの一方にはインク流路溝を含んだパターンが形成され、他方には複数の回路を含んだパターンが形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２のインクジェットヘッドを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板接合方法、基板接合体、インクジェットヘッド、および画像形成装置に係り、より詳細には各種マイクロマシン技術によって作製される機能デバイスの作製の際に用いられる基板接合方法、基板接合体、インクジェットヘッド、および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より基板の接合方法としては、粘着力を有する接着剤を用いて接合する方法が一般的である（特許文献１参照）。しかしながら、各種マイクロマシン技術を用いて作製される機能デバイスは微細化が著しく、粘着力を有する接着剤を用いた接合では接着剤のはみ出しが大きな問題となる。
【０００３】
そこで、特許文献２には、接着剤のはみ出しの改善策として、接着剤を基板の所定位置に薄く選択的に塗布する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−２３０９５４号公報
【特許文献２】
特開昭６３−３４１５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年のインクジェットヘッドにおける高画質化を目的とした小ドット化は著しく、小ドット化のためインク液噴射口であるノズル寸法も著しく小さくなってきている。これら小ノズル化により特許文献２で提案されている方法においても以下のような幾つかの問題が発生している。
（１）小ノズル化により接合面の溝寸法が著しく小さくなっており、接着剤の微小なはみ出しでノズルおよび流路溝が埋まってしまう。図９は、インクジェットヘッドのノズルの部分を示す図であるが、図９（Ａ）に示すように、従来型の４００ｄｐｉ相当でインク滴を発生する幅約２０μｍのノズルでは、インク吐出口５６が比較的大きいので、素子基板２６に塗布された接着剤７０のはみ出しによってもノズルが埋まるようなことはない。しかしながら、図９（Ｂ）に示すように、１２００ｄｐｉ相当でインク滴を発生する幅約５μｍの小型化されたノズルでは、接着剤７０のはみ出しにより、インク吐出口５６の開口部分全体が埋まってしまい、インクを噴射することができない。
（２）上述した接着剤の流路内はみ出しを防止するため、接着剤の塗布厚さを薄くすると、基板接合面の微小凹凸や基板反り等による密着不良領域で接着剤不足による流路間シール不良が発生し、これにより流路内でインク噴射のために発生した圧力が隣接の流路に逃げてしまうという不良が発生する。そこで、基板接合面平坦性改善を目的として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈ）等を用いた平坦化工程（特願平７−１６９６６０号公報）等の手段が採られる。しかしながら、ウエハの反りやパーティクル等の関係もあり、大面積基板の接合においては、上述の密着不良領域で基板間間隔（接合Ｇａｐ）が〜１．０μｍ程度発生してしまう。
（３）長期のヘッド使用により、接着剤はみ出し部や未接合部へ転写された接着剤薄膜が剥離し、ノズル詰まり等の原因となる事があった。図１０（Ａ）は、インクジェットヘッドのインク流路構造を示したものであり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＸ−Ｘの断面図を示したものである。インク流路基板４０に形成された凸部に接着剤薄膜を転写して、インク流路基板４０と素子基板２６とを接合した場合には、バイパス流路部に対応する個別流路４４の後壁部において、接着剤は転写されるが接合されていない状態となる。
【０００６】
上述したような問題に対して、共晶結合や常温界面接合などの、いわゆる接着剤を用いない種々の接合技術が提案されている。しかし、共晶結合では、Ａｕ薄膜の形成が必要であり、製造コストが高くなる。また、常温界面接合では、超高真空やイオンビームによる特殊界面処理が必要になり、特殊な装置が必要となる。
【０００７】
また、ガラスを介した陽極接合では、数百Ｖの高電圧を印加する必要があり、電子回路を持った基板ではトランジスタなどが破壊される危険がある。
【０００８】
さらに、樹脂層を介した接合として熱圧着法があるが、高温下で高圧加圧（４．９×１０５〜９．８×１０５Ｐａ）する必要があり特殊な装置を必要とする。更に、高圧力で加圧するため回路搭載基板の信頼性に問題が生じ、微細パターン形成においては、樹脂層の厚さやはみ出しの点で接着材使用と同様の問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消すべく成されたものであり、良好な接合状態を実現可能な、基板接合方法、該基板接合方法を使用して製造する基板接合体、インクジェットヘッド、および画像形成装置、を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明に係る基板接合方法は、樹脂材料を加熱処理し、前記加熱処理された、４．５μｍ以上の厚みを有する樹脂材料を対向する複数の基板で挟み、前記複数の基板間に加圧処理して、前記各々の基板を接合するものである。
【００１１】
ここで、加圧処理とは、少なくとも複数の基板が接合される方向への加圧を含み、温度設定など、その他の条件設定を含む処理をいう。
【００１２】
本発明では、まず、樹脂材料を加熱処理する。加熱処理されると、樹脂材料に含まれていた揮発性物質が揮発して除去される。これにより、この揮発性物質に阻害されることなく、良好に基板を接合させることができる。また、樹脂材料の厚みが４．５μｍ未満の場合には、加圧処理後の基板間に良好な接合状態を得ることができないが、本発明では、樹脂材料の厚みを４．５μｍ以上とするので、良好な接合状態を得ることができる。
【００１３】
なお、樹脂材料の厚みの上限は、接合された基板の用途、接合のための装置、樹脂材料を製造するための装置、などにより異なる。例えば、接合された基板をインクジェットヘッドに使用する場合には、樹脂材料の厚みは、インクを跳ばすバブルの効率上５０μｍ程度となるが、この値に限定されるものではない。
【００１４】
また、本発明では、樹脂材料であればよく、いわゆる粘着性を有する接着剤を必要としない。したがって、粘着性を有する樹脂材料を用いた場合のような、はみ出しを防止することができる。すなわち、粘着性を有しない樹脂材料を用いることにより、接着剤のはみ出しのない良好な接合を実現することができる。
【００１５】
なお、樹脂材料としては、ポリイミド、ポリアミドなどの、加熱処理により硬化される樹脂材料が好ましい。
【００１６】
また、前記加熱処理の温度は、請求項２に記載のように、前記樹脂材料のガラス転移点温度プラス８０℃以下であることを特徴とすることができる。
【００１７】
加熱処理の温度が高すぎると、基板の接合時の加圧によりクラックが発生しやくすなり、接合不良の原因となる。加熱処理の温度は、樹脂材料のガラス転移点温度プラス８０℃以下とすることにより、良好な接合を得ることができる。なお、加熱の温度は、ガラス転移点温度以下であってもよいが、加熱処理により樹脂材料が流動的（傾けた程度で動く状態）でなくなる程度の温度以上であることが好ましい。
【００１８】
また、前記加圧処理は、請求項３に記載のように、前記複数の基板間への電圧の印加を含むことを特徴とすることもできる。このような電圧印加を行うことにより、双極子分極した樹脂材料のプラス側がマイナス電極側の基板と、マイナス側がプラス電極側の基板と、それぞれ静電引力により引き合い、その結果樹脂材料が基板界面の微細な凹凸に入り込んでアンカー効果が生じ、樹脂材料を介して基板同士が接合される。さらに、樹脂材料から基板側にマイナスイオンが移動して基板を構成する材料と化学反応をおこすことによって化学的に結合し、基板の接合を強化しているとも考えられる。したがって、より良好な接合を得ることができる。
【００１９】
また、前記電圧は、請求項４に記載のように、５Ｖ以上、３５０Ｖ以下であることが好ましい。
【００２０】
また、前記加圧処理は、請求項５に記載のように、前記複数の基板の温度を２００℃以上にして行うことを特徴とすることもできる。このように複数の基板の温度設定を行うことにより、より良好な接合を得ることができる。
【００２１】
前記電圧印加時の前記複数の基板の最高温度が前記樹脂材料の耐熱温度以下、ガラス転移点温度以上であることを特徴とする
基板の温度がガラス転移点温度以上であれば、樹脂材料が移動しやすくなり良好な接合状態が得られると共に、接合終了時の残留応力がゼロに近くなるといった効果も得ることができる。
【００２２】
また、本発明は、請求項７に記載のように、複数の基板の少なくとも１つがシリコンで構成されていることを特徴とすることもできる。
【００２３】
また、本発明は、請求項８に記載のように、複数の基板間への加圧を、前記複数の基板の温度が上昇する過程において、少なくとも２段階以上の圧力水準で行うこともできる。この基板接合方法によれば、温度上昇に伴う樹脂材料の収縮に対して基板間に加える圧力を高くするので、接合面でのギャップをある程度保持しながら、より良好な接合状態を得ることができる。
【００２４】
また、本発明は、請求項９に記載のように、複数の基板の接合面を挟んだ少なくとも一方に、金属で構成された金属パターンを設けることもできる。
【００２５】
このように金属パターンが設けられていると、電圧印加による基板上の電位がほぼ一定になり、均一で良好な接合状態を得ることができる。
【００２６】
また、請求項１０に記載の基板接合体は、４．５μｍ以上の厚みを有し、加熱処理された樹脂材料と、互いに対向し、前記樹脂材料を介して接合された複数の基板と、を含んで構成されている。
【００２７】
本発明の基板接合体は、加熱処理された樹脂材料を介して接合されている。加熱処理された樹脂材料は揮発性物質が揮発除去されているので、基板の接合の際に揮発性物質により接合が阻害されることがなく、良好な接合状態を確保することができる。また、樹脂材料の厚みが４．５μｍ未満の場合には、加圧処理後の基板間に良好な接合状態を得ることができないが、本発明では、樹脂材料の厚みを４．５μｍ以上とするので、良好な接合状態を得ることができる。
【００２８】
また、本発明では、樹脂材料であればよく、いわゆる粘着性を有する接着剤を必要としない。
【００２９】
また、請求項１１に記載のインクジェットヘッドは、請求項１０の基板接合体を含んで構成される。
【００３０】
請求項１０の基板接合体を含んでインクジェットヘッドが構成されることにより、インクの吐出口への接着剤のはみ出しを防止することができ、良好なインク吐出が得られるインクジェットヘッドを得ることができる。
【００３１】
また、本発明にかかるインクジェットヘッドは、請求項１２に記載のように、前記複数の基板のうちの少なくとも２つで１対の基板ペアが構成され、この基板ペアの一方にはインク流路溝を含んだパターンが形成され、他方には複数の回路を含んだパターンが形成されていることを特徴とすることもできる。
【００３２】
このような構成とすることにより、微細なインク流路溝を含んだパターンが形成される基板と、複数の回路を含んだパターンが形成される基板とを別々に作製することができる。
【００３３】
また、本発明の画像形成装置は、請求項１３のように、請求項１１または請求項１２記載のインクジェットヘッドを含んで構成することもできる。
【００３４】
前記インクジェットヘッドを用いることにより、良好なインク吐出が得られ、形成する画質を向上させることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る基板接合方法の実施形態について説明する。本実施形態では、インクジェットヘッドを製造する際に用いられる基板接合方法として説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態で用いる接合装置１０は、接合の対象となる基板を載置する載置部１２と、基板に加圧する加圧部１４とが、外壁１８に覆われた内部に配置され、接合装置１０の内部を真空にするための真空ポンプ２０が、外壁１８に接続されている。また、基板に電圧を印加するための電源１６が、接続されている。なお、本実施の形態で使用する接合装置１０は、特に特殊なものを必要とするわけでなく、一般に陽極接合用として市販されている装置（エレクトロニックビジョンズ製ＥＶ５００シリーズ、カールズース製サブストレートボンダＳＢ６、等）を使用することが可能である。
【００３７】
図２は、本実施の形態で形成する、インクジェットヘッド５４の製造工程を示したものである。  工程（Ａ）では、シリコンウエハ２４上に、複数の素子基板２６を、ＬＳＩ工程にて形成する。個々の素子基板２６には、信号処理回路２８、ドライバー回路３０、電気−熱変換体３２、電気信号接続用パット３４、およびそれらを接続する電気的配線（図中表示なし）が、形成される。
【００３８】
工程（Ｂ）では、シリコンウエハ３８上に、複数のインク流路基板４０を形成する。個々のインク流路基板４０には、インク供給口４２、個別インク流路４４が、形成されるが、これらは、異方性エッチング（ＯＤＥ）や、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）技術等により形成する。
【００３９】
工程（Ｃ）では、まず、シリコンウエハ２４の、電気−熱変換体３２が設けられている部分の接合面側に、インクに対する保護膜として樹脂材料を塗布して樹脂層４６を形成する。ここでは、パターニング工程が容易に可能である感光性樹脂（商品名：Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７５２０、ＰｒｏｂｉｍｉｄｅＨＴＲ−３−２００、ＰｈｏｔｏｎｅｅｓＵＲ５１００ＦＸ、ＬｔｈｏｃｏａｔＰＩ−４００、等）を用いる。
【００４０】
図３は、ポリイミドの厚みと接合性の関係を示すグラフである。接合性については、接合Ｙｉｅｌｄ（％）により評価した。このグラフから明らかなように、ポリイミドの厚みが４．５μｍ以下の場合には、浮きや剥離などにより接合状態が悪くなる。他の樹脂材料についても、ほぼ同様の結果が得られている。したがって、形成される樹脂層４６の厚みは、４．５μｍ以上の必要がある。
【００４１】
次に、塗布後の樹脂層４６のベーク処理を行う。ベーク処理の温度は、ガラス転移点プラス８０℃であることが好ましい。これは、ベーク処理の温度が高すぎると、基板の接合時の加圧によりクラックが発生しやすくなり、接合不良の原因となるためである。なお、加熱の温度は、ガラス転移点以下であってもよいが、加熱処理により樹脂材料が流動的（傾けた程度で動く状態）でなくなる程度の温度以上であることが好ましい。
【００４２】
そして、通常のＬＳＩ工程と同様に、露光、現像を行ってパターニングを行う。
【００４３】
なお、樹脂層４６の厚さと材料により程度は異なるが、ベーク処理での膜収縮により、樹脂層４６の、電気−熱変換体３２と電気信号接続用パッド３０に対応する部分について設けられている開口部付近は、他の開口が無い領域に対して凸の形状となる。例えば、ベーク処理後の樹脂層４６の平均膜厚が約５μｍ程度の場合、約１．０μｍの凸形状の発生が確認されている。また樹脂層４６を設ける前のシリコンウエハ２４上には回路形成による凹凸が存在しており（約３μｍ程度）、樹脂層４６の塗布により、ある程度のレベリングはされてはいるものの、前述の硬化による凸を含めて、接合面としての樹脂層４６の上面は２μｍ程度の凹凸が発生している。そこで、この凹凸を改善するために、ＣＭＰにより樹脂層４６の平坦化処理を実施し、凹凸で約０．５ミクロン以下の平坦化面を得るのが好ましい。
【００４４】
なお、本実施形態では、接合に用いられる樹脂層４６に感光性樹脂を用いたがこれに限定されるのではなく、非感光性樹脂（商品名：住友ベークライト製ＣＲＣ−６０６１Ｃ、セミコファインＳＰ７４０、ＵワニスＳ、ＰＩＸ−３４００、等）も使用可能であり、さらには、ドライフイルム状の樹脂も使用可能である。
【００４５】
工程（Ｅ）では、シリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とを、ウエハ単位に設けられた位置合わせマーク４８を用いて、精密に位置合わせ仮固定する。このときの位置合わせは、電気−熱変換体３２と個別インク流路４４がお互いに対向するように行う。
【００４６】
なお、従来は、シリコンウエハ３８に対して、接着剤７０の転写工程が行われていた（図１２の工程（Ｄ）参照）。この工程は、特開昭６３−３４１５２号公報等で提案されている方法をもちいて、シリコンウエハ３８の個別インク流路４４が設けられた面の凸部に、フィルム上にスピンコート法等で薄く塗布された接着剤７０を転写するものである。本実施の形態では、工程（Ｄ）は不要である。
【００４７】
次に、シリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とを接合する。この接合は、まず、仮固定されたシリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とからなるウエハペア５２を、接合装置１０の載置部１２に載置する。このとき、ウエハペア５２を、シリコンウエハ２４側が負極で、シリコンウエハ３８側が正極となるようにセットする。次に、真空ポンプ２０を稼動させて、接合装置１０内部のウエハ環境を減圧下にすると共に、図示しない装置ヒーターに通電し、ウエハペア５２の温度を上昇させる。接合装置１０内の圧力が所定の値に達するとともに、ウエハペア５２の温度が所定の温度に達した時点で、ウエハペア５２の接合面に直交する方向に加圧部１４で加圧を行い、ウエハペア５２に所定の電圧を印加する。所定時間後に印加電圧をオフすると共に、装置ヒーターをオフして温度を降下させる。その後、ウエハペア５２への加圧を減圧し、真空ポンプ２０をオフして接合装置１０内を大気圧に開放する。最後にウエハペア５２への加圧力を開放して、ウエハペア５２を装置外へ取出し、接合のための工程（Ｅ）を完了させる。
【００４８】
なお、本工程では接合時に接合装置内部のウエハ環境を真空ポンプ２０を用いて減圧しているが、これは高電圧印加時の放電防止、および高温化での化学反応や樹脂層４６からの微量排出ガスによるデバイスの汚染を防止するためであり、本工程での必須条件ではなく、ウエハ環境の減圧を行わずに不活性ガス環境で実施することもできる。
【００４９】
また、本実施形態では、ウエハベア５２に電圧を印加したが、この電圧の印加は必ずしも必要ではなく、電圧の印加がなくても接合は可能である。特に、電圧を印加することにより、より良好な接合状態を得ることができる。これは、図１１（Ａ）に示すように、シリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８の間に電圧を印加することによって、樹脂層４６内部の双極子分極を示したイオンが一定方向を向き、マイナスに帯電したシリコンウエハ２４の界面と樹脂層４６のプラス側が静電引力により引き合い、また、プラスに帯電したシリコンウエハ３８の界面と樹脂層４６のマイナス側が静電引力により引き合う。したがって、樹脂材料が移動して接合面の微小凹凸へ入り込み、アンカー効果による接合力が発生していると考えられる。また、静電引力により引き合った接合界面では、樹脂層４６側からシリコンウエハ３８側にマイナスイオンが移動して、化学的な結合（Ｓｉ−Ｏ−、ｅｔｃ）が起こり化学的接合力が発生しているからであると考えられる。
【００５０】
前述の工程により接合されたウエハペア５２は、工程（Ｆ）で、ダイシング処理等によりチップ単位に切断・分離され、必要に応じて洗浄・検査等を実施されて多数のインクジェットヘッド５４を得る。なお、樹脂層４６がノズル部５６に露出しているため、ノズル部５６付近の樹脂層４６でダイシングによる切断時バリが発生するが、特許２８２７８８４で提案されている処理方法により良好に除去することができる。
【００５１】
また、前記実施形態の素子基板２６に、図４に示すように、金属パターンを設けておくこともできる。図４（Ａ）は、素子基板２６の平面図であり、図４（Ｂ）は、断面図である。樹脂層４６の下部で、少なくともインク流路基板４０と接合される領域に、アルミニウム又は他の金属パターン６０を設けておけば、素子基板２６の樹脂層４６が形成された側の裏面に電圧を印加した場合に、前述の金属パターン６０の領域内がほぼ同電位となる。このように、金属パターン６０を設けることにより接合工程でウエハペア５２間に電圧印加する際に、樹脂層４６と接合されるウエハ表面での電位分布（電界分布）をほぼ均一にすることができ、ウエハ上に形成された回路や配線パターンなどによる樹脂層４６での電位分布（電界分布）差をなくし、接合平面間での接合ムラおよび樹脂層４６の接合平面内移動を防止することができるので、均一で良好な接合が可能となる。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ベーク処理により、接着剤として用いられる樹脂材料に含まれていた揮発性物質が揮発して除去されるので、この揮発性物質に阻害されることなく、良好に基板をシリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とを接合させることができる。また、樹脂材料の厚みを４．５μｍ以上としているので、加圧処理後の基板間に良好な接合状態を得ることができる。さらに、本実施形態では、粘着性を有する接着剤を必要としないので、接着剤のはみだしがなく、良好な接合が得られる。また、従来の接着剤塗布工程（Ｄ）が省略できると共に、保護膜としての樹脂層４６をそのまま接合に利用しているため、新たな工程の付加が不要であり、低コストが実現できる。さらには、粘着性のある接着剤を用いていないので、長期使用ではがれた接着剤の破片によるノズル詰まりがなく、ヘッド信頼性が向上する。
【００５３】
なお、本実施形態による接合方法は、工程的にはＳｉとガラスとの陽極接合に最も近いが、樹脂層を設ける側と接合する側の基板を同一としているので、熱膨張率差による位置ずれや反りの心配がない。また、ガラスの場合数百Ｖの高電圧を印加する必要があるが、本実施形態では、数十Ｖで接合可能なので、電子回路を搭載した基板であってもトランジスタなどが破壊される危険がない。
【００５４】
また、従来の樹脂層を介した接合法である熱圧着法では、高温下で高圧加圧（４．９×１０５〜９．８×１０５Ｐａ）する必要があるため特殊な装置を必要とし、高圧力で加圧するため回路搭載基板の信頼性に問題が生じ、更には、樹脂層のはみ出しという問題が生じるが、本実施の形態に依れば、接合装置として一般に陽極接合用として市販されている装置を使用することができ、更には、温度も加圧も前記熱圧着法と比較して低温・低加圧力で実施することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、インクジェットヘッドの製造の際の基板接合方法として利用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、圧力センサやマイクロポンプなどのマイクロマシン製造の際の基板接合方法として利用することができる。
【００５６】
【実施例】
前記実施形態の、工程（Ｅ）において、シリコンウエハ２４とシリコンウエハ３８とを接合する工程の実施例について、図面を参照しながら説明する。
［実施例１］
本実施例では、図５に示すように、接合装置１０内部のウエハ環境を減圧下にすると共に、図示しない装置ヒーターに通電し、ウエハペア５２の温度を上昇させ（図３▲１▼参照）た。接合装置１０内の圧力が１０−３ｍｂａｒ以下になり、ウエハペア５２の温度が３００度程度に達した時点で、ウエハペア５２の接合面に直行する方向に加圧部１４で約９．８×１０４Ｐａの加圧を行い（図５▲２▼参照）、ウエハペア５２に約１００Ｖの電圧を印加した（図５▲３▼参照）。電圧印加後にウエハペア５２に流れる電流をモニターし、電流値が一定以下となった時点で印加電圧をオフするとともに、装置ヒーターをオフして温度を降下させた（図５▲４▼参照）。その後、ウエハペア５２への加圧を１．９６×１０４Ｐａまで減圧し（図５▲４▼−▲５▼参照）、温度が一定以下となった時点で、真空ポンプ２０をオフして接合装置１０内を大気圧に開放した（図５▲５▼参照）。最後にウエハペア５２への加圧力を開放して、ウエハペア５２を装置外へ取出した（図５▲６▼参照）。
【００５７】
本実施例によって、良好な接合状態のウエハペア５２が得られた。
【００５８】
［実施例２］
本実施例では、図６に示すように、真空ポンプ２０を稼動させて、接合装置１０内のウエハ環境の減圧を開始すると共に、図示しない装置ヒーターに通電して、ウエハペア５２の温度を上昇させた。この時点でウエハペア５２の温度コントロールを確実に実施するため、ウエハペア５２には最低限の加圧力として約１．９６×１０４Ｐａを加えて、装置の温度コントロール部との接触を確保した。（図６▲１▼）
接合装置１０内の圧力が１０−３ｍｂａｒ未満に達し、ウエハペア５２の温度が３００℃に達した時点で、ウエハ接合面に直行方向で約９．８×１０４Ｐａで加圧し（図６▲２▼）、その後ウエハペア５２に約４０Ｖ程度の電圧を印加した。（図６▲３▼）。
【００５９】
電圧印加後に両ウエハペア５２間に流れる電流をモニターし、電流値が一定（例えば１ｍＡ）以下となった時点から装置ヒーターをオフにして温度を降下させた。（図６▲４▼）
温度が２００℃以下となった時点で、印加電圧をオフにし（図６▲５▼）、続いてウエハ間加圧力を初期値に減圧すると共に、真空ポンプ２０をオフにして接合装置内を大気圧に開放した（図６▲６▼）。最後にウエハペア５２の加圧力を開放して、ウエハペア５２を装置外へ取り出した（図６▲７▼）。
【００６０】
なお、本実施例では、電圧印加時の最高温度を３００℃以上としたが、この温度に限定されるものではなく、使用樹脂材料の耐熱温度以下でガラス転移点温度以上、好ましくはガラス転移点温度の＋１０〜６０℃程度であれば、良好な接合状態が得られる。この温度に設定する事により、シリコンウエハ２４に転写した樹脂層４６が移動し易くなり、多少の接合Ｇａｐがあっても良好に接合することができ、さらには、接合終了時の残留応力が殆どないため、良好な接合が実施できる。なお、電圧印加時の最高温度をガラス転移点に対して高くしすぎると、樹脂材料の移動量が大きすぎて、弱い電位差でも接合平面方向へ大きく移動し、所望の接合品質が得られない。
【００６１】
本実施例においても、良好な接合状態が得られた。
【００６２】
［実施例３］
本実施例では、前記実施形態の樹脂層４６に施される硬化処理において、樹脂層が完全硬化する温度以下での硬化処理が実施されている場合において適用される。例えば、通常４００℃で硬化処理される樹脂材料であれば、それより十分低い温度（例えば１２０℃程度）で硬化処理を実施する。これにより、樹脂層４６は殆ど硬度がなく且つ硬化処理による凹凸の無い状態が得られる。
【００６３】
図７に示すように、真空ポンプ２０を稼動して、接合装置１０内部のウエハ環境を減圧下にすると共に、図示しない装置ヒーターに通電しウエハペア５２の温度を上昇させた（図７▲１▼）。ウエハペア５２にはウエハ温度が上昇する過程で、ウエハの接合面に直行方向に圧力を段階的に加えていった（１００℃で約９．８×１０４Ｐａ、２００℃で１４．７×１０４Ｐａ、３００℃で１９．６×１０４Ｐａ、３５０℃で２４．５×１０４Ｐａ、（図７▲１▼−▲２▼））。これは、温度上昇に伴う樹脂層４６の収縮に対して、接合面において一定以下のＧａｐを保持し、接合を良好に実施することを目的としている。なお、本実施例では樹脂層４６が未硬化状態のために温度を上昇させると硬化が進み、一定のガスが発生するので、前述の実施例１、２とは環境減圧カーブが異なる（図７のＣｈａｍｂｅｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅカーブ参照：材料により異なるが、２００℃程度からガスが発生し、真空度は一次低下する）。
【００６４】
ウエハ温度が所望温度（樹脂材料のメーカー推奨硬化温度近傍の値：例えば３５０℃）に達した後にウエハ環境圧力が１０‐３ｍｂａｒ未満に達した時点で、ウエハペア５２間に電圧を印加した。このときの電源は最大設定２００Ｖで、約１５ｍＡ程度のリミッター付電源電圧（定電流源）を印加した（図７▲３▼）。この電源により電流を一定以上流さないようにコントロールしながら、電圧を２００Ｖ以内で変動させた。
【００６５】
電圧印加後にウエハペア５２に印加される電圧をモニターし、電圧が一定（２００Ｖ）以上となり、かつ、ウエハ環境圧力が一定以下（１０−４ｍｂａｒ）で安定した時点、即ち樹脂層４６の材料からアウトガスがほぼ無くなった時点で装置ヒーターをオフにして温度を降下させた。図７では、ウエハ環境圧力が１０−４ｍｂａｒ未満に達した時点で樹脂層からのアウトガスがなくなり、樹脂層４６の硬化反応がほぼ終了に近い時点であると推測される（図６▲４▼）。なお、真空ポンプ２０の性能によっては、アウトガスの発生があっても１０−４ｍｂａｒ未満に達する事は可能であるが、これはアウトガスが無い状態での真空度プロファイルと比較することで、どの時点で樹脂層４６の硬化反応が終了したかは推測ができる。
【００６６】
温度が一定（１００℃）以下となった時点で、印加電圧をオフし（図７▲５▼）続いてウエハ間加圧力を初期値に減圧すると共に、真空ポンプ２０をオフにして大気圧に開放した（図７▲６▼）。最後にウエハペア５２への加圧力を開放して、ウエハペア５２を装置外へ取出した（図７▲７▼）。
【００６７】
なお、本実施例では、電源電圧を定電流電源としたが、実施例１、２と同様に、定電圧源とすることもできる。ただし、本実施例のように樹脂層４６の硬化反応を接合工程内で同時に実施する場合は、樹脂層４６のガラス転移点温度より相当高い温度が必要となる場合が多く、このような場合に定電圧源を用いると、大電流が流れたり、樹脂層４６の移動が大きく所望の接合ができない場合がある。
【００６８】
また、本実施例では電圧値が一定値以上、実施例１、２では電流値が一定以下、となった時点を装置温度低下開始の時点としているが、樹脂層４６の材料と温度条件によっては、ほとんど電圧上昇（本実施例）、電流低下（実施例１、２）が見られなくとも、樹脂層４６の過剰な移動を防止するため、またプロセス時間短縮のために一定時間で接合工程を終了することもできる（図８参照）。
【００６９】
本実施例によっても良好な接合状態が得られる。また、未硬化の樹脂層４６を接合過程において硬化させていくので、接合前処理としてのＣＭＰ工程等の樹脂層平坦化工程を省略することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に依れば、接着媒体として用いられる樹脂材料を加熱処理するので、樹脂材料に含まれていた揮発性物質が揮発して除去される。これにより、この揮発性物質に阻害されることなく、良好に基板を接合させることができる。また、樹脂材料の厚みが４．５μｍ未満の場合には、加圧処理後の基板間に良好な接合状態を得ることができないが、本発明では、樹脂材料の厚みを４．５μｍ以上とするので、良好な接合状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る接合装置の概略図である。
【図２】本実施の形態におけるインクジェットヘッド製造の工程の流れを説明する図である。
【図３】ポリイミドの厚みと接合性の関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態の変形例の素子基板の、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は
【図５】実施例１の接合条件を示す図である。
【図６】実施例２の接合条件を示す図である。
【図７】実施例３の接合条件を示す図である。
概略断面図である。
【図８】実施例３の他の接合条件を示す図である。
【図９】従来型の接着剤を用いた場合のインクジェットヘッドのインク吐出口付近の断面図である。
【図１０】従来型の接着剤薄膜を用いた場合のインクジェットヘッドの、（Ａ）は上面から見た構造を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘの断面図である。
【図１１】本実施形態の電子移動による接合状態を示す図である。
【図１２】従来型の接着剤を用いた場合のインクジェットヘッドの製造の工程の流れを説明する図である。
【符号の簡単な説明】
１０  接合装置
１４  加圧部
１６  電源
１８  外壁部
２０  真空ポンプ
２４  シリコンウエハ
２６  素子基板
３８  シリコンウエハ
４０  インク流路基板
４２  インク流路
４６  樹脂層
６０  金属パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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