(57)【要約】    【課題】  ガラス基板を含んでなるデバイスの形成時において、機能部の保護を確保しつつ、プロセスの複雑化や高コスト化を回避することを可能とする技術を提供すること。    【解決手段】  ガラス基板と半導体基板との接合体を用いて構成される構造体の製造方法であって、ガラス基板(10)の一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部(12)を形成する第１工程と、ガラス基板の一方面に第１の機能部を覆うようにして半導体基板(14)を接合する第２工程と、ガラス基板の他方面側からレーザ光(18)を照射して当該レーザ光の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、ガラス基板の厚さ方向に延在する変質領域(20)を形成する第３工程と、ガラス基板に対してエッチングを行って変質領域に沿った部位を除去し、ガラス基板に貫通孔(22)を形成する第４工程と、を含む。【選択図】    図１
2005144622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と半導体基板との接合体を用いて構成される構造体の製造方法であって、
ガラス基板の一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第１工程と、
前記ガラス基板の一方面に前記第１の機能部を覆うようにして半導体基板を接合する第２工程と、
前記ガラス基板の他方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点を前記ガラス基板の厚さ方向に走査することにより、前記ガラス基板の厚さ方向に延在する変質領域を形成する第３工程と、
前記ガラス基板に対してエッチングを行って前記変質領域に沿った部位を除去し、前記ガラス基板に孔を形成する第４工程と、
を含む、構造体の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス基板はアルカリイオンを含有し、
前記第２工程は陽極接合法によって前記ガラス基板と前記半導体基板とを接合する、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程において照射する前記レーザ光をパルスレーザ光とする、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記パルスレーザ光がフェムト秒レーザ光である、請求項３に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記第４工程において形成される前記孔が貫通孔である、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス基板に形成された前記貫通孔を介して前記半導体基板に対するエッチングを行い、前記貫通孔と連通する凹部を前記半導体基板に形成する第５工程を更に含む、請求項５に記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程に先立って、前記半導体基板の少なくとも一方面に前記構造体の構成要素としての第２の機能部を形成する第６工程を更に含む、請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第３工程は、前記半導体基板に形成された前記第２の機能部の形状パターンを基準に用いてアライメント調整をして前記レーザ光の照射を行う、請求項７に記載の構造体の製造方法。
【請求項９】
２つのガラス基板間に半導体基板を挟んでなる接合体を用いる構造体の製造方法であって、
２つのガラス基板のそれぞれの一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第１工程と、
前記２つのガラス基板の前記第１の機能部をそれぞれ覆うようにして当該ガラス基板のそれぞれと半導体基板とを接合する第２工程と、
前記２つのガラス基板のそれぞれの他方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点を前記ガラス基板の厚さ方向に走査することにより、前記２つのガラス基板のそれぞれにその厚さ方向に延在する変質領域を形成する第３工程と、
前記２つのガラス基板のそれぞれに対してエッチングを行って前記変質領域に沿った部位を除去し、前記２つのガラス基板のそれぞれに貫通孔を形成する第４工程と、
を含む、構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の製造方法によって製造される構造体を用いた液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板を含んでなる構造体の製造技術に関し、特に液滴吐出ヘッドなどの流体デバイスの製造に好適な製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）技術を用いたデバイス開発が盛んに行われており、例えば液滴吐出ヘッド、バイオチップ、マイクロポンプその他各種の流体デバイスの製造に応用されている。これらのデバイスの構造については種々研究されており、例えば、シリコン基板とガラス基板との接合体を用いる構造が採用される。このような流体デバイスでは、何らかの溶液をデバイス内に通すための流路を構成したり、所定の動作を実現するためのアクチュエータ（可動部）やその他の機能部などを構成するために、シリコン基板やガラス基板に溝、孔（窪み）、貫通孔などが形成される。
【０００３】
ガラス基板等に流路やその他の機能部等を形成するプロセスは比較的にガラス基板等の表面側での加工が中心となり、当該加工はフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を組み合わせて行われる場合が多い。これに対してガラス基板等に貫通孔等を形成するプロセスはガラス基板等の板厚方向への加工となり、当該加工はドリル等の切削工具を用いた機械的加工により行われることが多い。また、最近では、ガラス基板に対する微細加工を行う技術の１つとして、ガラス基板の所望位置に光を照射することにより光照射領域と非照射領域とにエッチング速度の差を生じさせ、光照射領域をエッチング処理により除去する加工技術が知られている。このような技術は、例えば特開平９−３０９７４４号公報（特許文献１）に記載されている。  
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３０９７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の加工技術では以下のような不都合があった。例えば、ガラス基板に貫通孔等を形成し、その後に機能部を形成する場合には、貫通孔等の存在によりフォトリソグラフィ工程におけるフォトレジスト（感光膜）の成膜が容易ではなくなり、機能部の形成が困難になる。これに対して、ガラス基板に機能部を形成し、その後に貫通孔等を形成する場合には、貫通孔等を形成する穴あけ加工を行う際に、先に形成された機能部を保護するための処置（例えば保護膜で覆う等）が必要となるが、かかる処置はそれほど容易ではなくプロセスの複雑化や高コスト化を招くために望ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、ガラス基板を含んでなるデバイスの形成時において、機能部の保護を確保しつつ、プロセスの複雑化や高コスト化を回避することを可能とする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】
【０００７】
第１の態様の本発明は、ガラス基板と半導体基板との接合体を用いて構成される構造体の製造方法であって、ガラス基板の一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第１工程と、ガラス基板の一方面に第１の機能部を覆うようにして半導体基板を接合する第２工程と、ガラス基板の他方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、ガラス基板の厚さ方向に延在する変質領域を形成する第３工程と、ガラス基板に対してエッチングを行って変質領域に沿った部位を除去し、ガラス基板に孔を形成する第４工程と、を含む。
【０００８】
かかる製造方法によれば、ガラス基板に形成した機能部が半導体基板により覆われた後にガラス基板に対する孔の形成加工（エッチング）が行われるので、他に特段の処置を施さなくても機能部の保護を確保することが可能であり、かつプロセスの複雑化や高コスト化を回避することが可能となる。また、レーザ光による作用を利用した加工方法を採用することにより、ガラス基板上へのフォトレジストの成膜が不要となり、孔の形成が容易となる。
【０００９】
ここで本明細書において、「ガラス基板」とは、ソーダガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等種々のガラスからなる基板を含む。また「半導体基板」とは、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の元素半導体、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）等の化合物半導体、或いは混晶半導体など種々の半導体からなる基板を含む。また「変質領域」とは、密度、屈折率、機械的強度その他の物理的特性が周囲とは異なっており、変質領域以外の領域に比べてエッチングがされやすい状態（エッチング速度が速い状態）となった領域をいい、微小なクラックが生じるものも含まれる。また「機能部」とは、電極、配線、流体の流路、アクチュエータ、その他の構造体の構成要素として何らかの機能を担う部分をいう。
【００１０】
上述した第２工程におけるガラス基板と半導体基板との接合は、公知の各種方法（例えば、フッ酸接合、接着材を用いた接合等）のいずれを採用することも可能であるが、特に陽極接合法を採用すると好適である。この場合には、ガラス基板としてナトリウム、リチウムなどのアルカリイオンを含有するものを用いる。具体的には、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、リン酸ガラスなどからなるガラス基板を採用し得る。
【００１１】
これにより、ガラス基板と半導体基板との接合界面の密着性を高め、機能部をより確実に保護することが可能となる。また、基板間に接着剤等を介在させる場合に比べて、当該接着剤等の物質による機能部への影響（例えば汚染等）を回避しやすくなる利点もある。
【００１２】
上述した第３工程において照射するレーザ光は、パルスレーザ光であることが好ましい。
【００１３】
パルスレーザ光を用いることにより、ガラス基板の変質領域を形成すべき領域以外の部位への不要なエネルギー付与を最小限に抑えることが可能となる。
【００１４】
更に好ましくは、上述したパルスレーザ光として、そのパルス幅がフェムト秒オーダ（例えば、数十〜数百フェムト秒）であるフェムト秒レーザ光を用いる。
【００１５】
フェムト秒レーザ光を用いることにより、変質領域を局所的に形成可能となり、孔の微細化が可能となる。
【００１６】
また、第４工程において形成される孔は貫通孔であることが好ましい。
【００１７】
これにより、半導体基板とガラス基板とを接合した後であっても、貫通孔を容易に得ることができる。
【００１８】
また、ガラス基板に形成された貫通孔を介して半導体基板に対するエッチングを行い、貫通孔と連通する凹部を半導体基板に形成する第５工程を更に含むことが好ましい。
【００１９】
これにより、貫通孔と連通して形成されるべき凹部を自己整合的に形成可能となり、貫通孔と凹部とを高い位置精度で形成することができる。ここで「凹部」とは、周囲よりも窪んだ形状を有するものであればよく、溝、孔及び貫通孔を含む。
【００２０】
また、第２工程に先立って、半導体基板の少なくとも一方面にデバイスの構成要素としての第２の機能部を形成する第６工程を更に含むことが好ましい。ここで「機能部」の内容は上述した通りである。機能部を形成する面は、半導体基板のガラス基板と接合されるべき面であってもよく、当該接合面と反対側の面であってもよい。両面に形成してもよい。
【００２１】
また、半導体基板に第２の機能部が形成されている場合には、上述した第３工程は、当該第２の機能部の形状パターンを基準に用いてアライメント調整をしてレーザ光の照射を行うことが好ましい。
【００２２】
これにより、第２の機能部の形状パターンとガラス基板に形成される貫通孔との相対的な位置決めを精度よく行うことが可能となる。特に加工対象となる貫通孔や機能部の大きさが微細な場合に有効となる。
【００２３】
上述した第１の態様の本発明において、ガラス基板に第１の機能部を形成する工程（第１工程）と、ガラス基板に半導体基板を接合する工程（第２工程）と、ガラス基板にレーザ光を照射して変質領域を形成する工程（第３工程）のそれぞれは順番を入れ替えることも可能である。以下、各工程を入れ替えた場合の態様について第２〜第４の態様として説明する。
【００２４】
第２の態様の本発明は、ガラス基板と半導体基板との接合体を用いて構成される構造体の製造方法であって、ガラス基板の一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第１工程と、ガラス基板の他方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、ガラス基板の厚さ方向に延在する変質領域を形成する第２工程と、ガラス基板の一方面に第１の機能部を覆うようにして半導体基板を接合する第３工程と、ガラス基板に対してエッチングを行って変質領域に沿った部位を除去し、前記ガラス基板に孔を形成する第４工程と、を含む。
【００２５】
第３の態様の本発明は、ガラス基板と半導体基板との接合体を用いて構成される構造体の製造方法であって、ガラス基板の一方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、ガラス基板の厚さ方向に延在する変質領域を形成する第１工程と、ガラス基板の他方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第２工程と、ガラス基板の一方面に第１の機能部を覆うようにして半導体基板を接合する第３工程と、ガラス基板に対してエッチングを行って変質領域に沿った部位を除去し、ガラス基板に孔を形成する第４工程と、を含む。
【００２６】
第４の態様の本発明は、ガラス基板と半導体基板との接合体を用いて構成される構造体の製造方法であって、ガラス基板の一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第１工程と、ガラス基板の一方面に第１の機能部を覆うようにして半導体基板を接合する第２工程と、ガラス基板の他方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、ガラス基板の厚さ方向に延在する変質領域を形成する第３工程と、ガラス基板に対してエッチングを行って変質領域に沿った部位を除去し、ガラス基板に孔を形成する第４工程と、を含む。
【００２７】
上述した第２〜第４の態様の本発明においても、第１の態様の本発明と同様の技術的効果が得られる。レーザ光を照射する工程、第１の機能部を形成する工程、ガラス基板と半導体基板とを貼り合わせる工程のそれぞれを、他の製造上の都合等に応じて所望の順番に入れ替えることが可能となり、製造プロセスのバリエーションを広げることができる。
【００２８】
なお、第２〜第４の態様の本発明のそれぞれにおいても、第１の態様の本発明と同様に以下の内容を採用すると更に好ましい。具体的には、ガラス基板と半導体基板との接合は、陽極接合法を採用すると好適である。また、照射するレーザ光はパルスレーザ光であり、更にはフェムト秒レーザ光であることが好ましい。また、ガラス基板に形成された貫通孔を介して半導体基板に対するエッチングを行い、貫通孔と連通する凹部を半導体基板に形成する工程を更に含むことが好ましい。また、半導体基板を接合する工程に先立って、半導体基板の少なくとも一方面にデバイスの構成要素としての第２の機能部を形成する工程を含むことが好ましい。また、半導体基板に第２の機能部が形成されている場合には、当該第２の機能部の形状パターンを基準に用いてアライメント調整をしてレーザ光の照射を行うことが好ましい。これらの内容を採用することによる利点は上述した第１の態様の本発明の場合と同様である。
【００２９】
第５の態様の本発明は、２つのガラス基板間に半導体基板を挟んでなる接合体を用いる構造体の製造方法であって、２つのガラス基板のそれぞれの一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部を形成する第１工程と、２つのガラス基板の第１の機能部をそれぞれ覆うようにして当該ガラス基板のそれぞれと半導体基板とを接合する第２工程と、２つのガラス基板のそれぞれの他方面側からレーザ光を照射して当該レーザ光の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、２つのガラス基板のそれぞれにその厚さ方向に延在する変質領域を形成する第３工程と、２つのガラス基板のそれぞれに対してエッチングを行って変質領域に沿った部位を除去し、２つのガラス基板のそれぞれに貫通孔を形成する第４工程と、を含む。なお、この第５の態様の本発明においても、第１工程〜第３工程はその順番を入れ替えることも可能である。その場合の詳細については、上述した第２〜第４の態様の本発明の場合と同様である。
【００３０】
かかる製造方法によれば、ガラス基板に形成した機能部が半導体基板により覆われた後にガラス基板に対する孔の形成加工（エッチング）が行われるので、他に特段の処置を施さなくても機能部の保護を確保することが可能であり、かつプロセスの複雑化や高コスト化を回避することが可能となる。また、レーザ光による作用を利用した加工方法を採用することにより、ガラス基板上へのフォトレジストの成膜が不要となり、孔の形成が容易となる。
【００３１】
なお、第５の態様の本発明においても、第１の態様の本発明と同様に以下の内容を採用すると更に好ましい。具体的には、ガラス基板と半導体基板との接合は、陽極接合法を採用すると好適である。また、照射するレーザ光はパルスレーザ光であり、更にはフェムト秒レーザ光であることが好ましい。また、ガラス基板に形成された貫通孔を介して半導体基板に対するエッチングを行い、貫通孔と連通する凹部を半導体基板に形成する工程を更に含むことが好ましい。また、半導体基板を接合する工程に先立って、半導体基板の少なくとも一方面にデバイスの構成要素としての第２の機能部を形成する工程を更に含むことが好ましい。また、半導体基板に第２の機能部が形成されている場合には、当該第２の機能部の形状パターンを基準に用いてアライメント調整をしてレーザ光の照射を行うことが好ましい。これらの内容を採用することによる利点は上述した第１の態様の本発明の場合と同様である。
【００３２】
第６の態様の本発明は、上記した製造方法によって製造される構造体を用いたデバイスである。ここで「デバイス」には、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロ流体チップ（電気泳動チップ、マイクロリアクター等）、バイオセンサ、電気浸透流ポンプなどが含まれる。
【００３３】
第７の態様の本発明は、上述した第３の態様の本発明にかかるデバイスとしての液滴吐出ヘッドを含んで構成される液滴吐出装置（インクジェット装置）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、液滴吐出ヘッドのデバイスの構成要素として用いられる構造体を例としてその製造方法について説明する。
【００３５】
図１は、一実施形態の構造体の製造方法について説明する図（工程図）である。まず、図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１０を用意し、当該ガラス基板１０の一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部１２を形成する。
【００３６】
本実施形態では、ガラス基板１０としてナトリウム、リチウムなどのアルカリイオンを含有するものを用いる。より具体的には、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、リン酸ガラスなどからなるガラス基板を採用することが可能である。このようなガラス基板を用いることにより、後述する半導体基板との接合を陽極接合法によって行うことが可能となり都合がよい。
【００３７】
また、本実施形態では、第１の機能部１２として電極を形成している。この電極は、詳細を後述する液滴吐出ヘッドにおいて、外部からの電圧印加を受けてアクチュエータを駆動するために用いられるものである。当該電極は種々の公知技術を採用して形成することが可能である。例えば、ガラス基板１０をエッチングして窪みを形成し、当該窪みの中にスパッタリング法などの成膜法によって導電膜（ＩＴＯ、金、銅、アルミニウム等）を成膜することによって電極を形成し得る。
【００３８】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１４を用意してその一方面に構造体の構成要素としての第２の機能部１６を形成する。ここで、半導体基板１４としては、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、ガリウムひ素等の化合物半導体、或いは混晶半導体など種々の半導体からなる基板を採用し得る。本例ではシリコン基板を用いる。
【００３９】
本実施形態では、後にガラス基板１０と接合すべき面（図１（Ｃ）参照）とは反対の面に、液滴吐出ヘッドにおける吐出対象液体（インク）の供給に用いられる流路を形成している。当該流路は種々の公知技術を採用して形成することが可能であり、例えば、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を組み合わせて半導体基板１４にパターン形成を行うことによって得られる。なお半導体基板１４の他方面（ガラス基板１０と接合すべき面）の側にも機能部を形成し得る。
【００４０】
次に、図１（Ｃ）に示すように、ガラス基板１０の一方面に第１の機能部１２を覆うようにして半導体基板１４を接合する。
【００４１】
本実施形態では、本工程におけるガラス基板１０と半導体基板１４との接合は陽極接合法によって行われる。具体的には、ガラス基板１０と半導体基板１４とをガラス基板１０に含まれるアルカリイオンの熱拡散が生じる程度の温度（２００℃〜４００℃程度）にし、半導体基板１４側を陽極として数十ボルト〜数ｋボルト程度の電圧を印加することにより、ガラス基板１０と半導体基板１４とが接合される。
【００４２】
なお、本工程は陽極接合法以外の公知技術、例えばガラス基板１０と半導体基板１４との間に希フッ酸を介在させて両者を密着させることにより接合するフッ酸接合法や、接着材を用いた接合等のいずれを採用することも可能である。これらの方法を採用する場合には、ガラス基板１０として必ずしもアルカリイオンを含有するものを用いる必要がない。
【００４３】
次に、図１（Ｄ）に示すように、ガラス基板１０の他方面側からレーザ光１８を照射して当該レーザ光１８の焦点をガラス基板１０の厚さ方向に走査することにより、ガラス基板１０の厚さ方向に延在する変質領域２０（図中、点線で表示）を形成する。このレーザ光１８の照射は、ガラス基板１０において貫通孔を形成したい位置に対応して行われる。なお、図示の例ではレーザ光の照射を一箇所だけ示しているが、本工程においては複数箇所をレーザ光により照射可能である。これにより、複数の貫通孔を一挙に形成可能となる。
【００４４】
本工程では、先に半導体基板１４に形成された第２の機能部１６の形状パターンを基準に用いてアライメント調整をしてレーザ光の照射を行う。本例のように第２の機能部１６がガラス基板１０との接合面と反対側の面（裏面）に形成されている場合には、半導体基板１４を透過し得るモニタ光（例えば赤外線）を用いて画像撮影を行うことによってアライメント調整を行い得る。また半導体基板１４の裏面側から画像撮影をしてもよく、その場合にはモニタ光として可視光を使用できる。更には、第２の機能部１６が半導体基板１４のガラス基板１０との接合面側にも形成されている場合には、ガラス基板１０を介して画像撮影を行ってアライメント調整を行い得る。予め形成済みの第２の機能部１６を基準とすることにより、レーザ光１８の照射位置を精度よくアライメント調整することが可能となる。これにより、第２の機能部１６とレーザ光１８の照射位置に対応して形成される貫通孔（後述する）との相対的な位置決めを精度よく行うことが可能となる。特に加工対象となる貫通孔や機能部の大きさが微細な場合に有用である。予めガラス基板に貫通孔を形成しておき、その後に当該貫通孔と半導体基板側の第２の機能部との相対的な位置決めを行う場合に比べて、製造プロセスを格段に簡素化することが可能となる。
【００４５】
ここで「変質領域」とは、例えば密度、屈折率、機械的強度その他の物理的特性が周囲とは異なる状態となった領域をいい、微小なクラックが生じるものも含まれる。このような変質領域２０をガラス基板１０に形成し得る限り、レーザ光１８としては種々のものを採用し得る。更には、レーザ光以外にも電子ビーム照射やその他、ガラス基板１０の所望位置に局所的にエネルギーを与えることが可能であれば如何なる手段も採用し得る。本実施形態では、上記レーザ光１８の好適な一例として、パルスレーザ光であってそのパルス幅がフェムト秒オーダ（例えば、数十〜数百フェムト秒）であるフェムト秒レーザ光を用いる。例えば、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓ（フェムト秒）、繰り返し周波数１ｋＨｚのフェムト秒レーザ光が用いられる。
【００４６】
フェムト秒レーザ光を照射した場合に、その集光点近傍ではエネルギー密度が極めて高くなり、瞬時に大きなエネルギーを局所的に注入することができる。フェムト秒レーザ光の照射された部分では、当該レーザ光とガラス基板１０を構成する物質との様々な非線形相互作用（例えば、多光子吸収や多光子イオン化等）により種々の微視的構造変化が誘起される。誘起される構造変化はレーザ光の強度によって異なり、（ａ）活性イオン（希土類、遷移金属等）の酸化還元による着色、（ｂ）欠陥の生成と高密度化による屈折率変化、（ｃ）溶融とレーザ衝撃波によるボイド形成、（ｄ）オプティカルブレークダウンによる微小なクラック（マイクロクラック）の形成、などが含まれる。多くの場合、誘起される構造変化は複合的なものであり一定の空間分布をもつ。これらの構造変化のうち、本実施形態では特に上記（ｄ）に述べたマイクロクラックを主として利用する。このマイクロクラックは、集光点近傍に応力歪みが生じる現象（ブレークダウン）によって誘起される。フェムト秒レーザ光を用いた場合には、パルス幅が電子とフォノンのカップリング時間（１０-12秒オーダ）よりも短いため、レーザ光のエネルギーが材料の熱拡散速度に比べて十分に早く照射部分に集中して注入され、プラズマが発生する。このプラズマが拡散するときに生じる衝撃波によりクラックが誘起される。したがって、レーザ光１８の照射条件（強度、パルス幅、モード、波長等）はガラス基板１０に主としてマイクロクラックが生じるように、ガラス基板１０の素材やその他の条件に合わせて適宜設定される。これにより、極めて微細な領域にのみ変質領域２０を形成可能となり、微細加工を達成することが可能となる。
【００４７】
ガラス基板１０の所定領域に板厚方向に沿った変質領域２０が形成されると、次に、図１（Ｅ）に示すようにガラス基板１０に対してエッチングを行って変質領域２０に沿った部位を除去し、ガラス基板１０に貫通孔２２を形成する。ここで、本工程におけるエッチングとしては、フッ酸溶液を用いたウェットエッチングや、フッ素化合物ガスを用いたドライエッチングを採用することが可能である。ガラス基板１０の変質領域２０の部分ではそれ以外の部分に比べてエッチング速度が速くなり、当該変質領域２０に沿った領域が選択的に除去されるようになり、エッチングを続けることにより貫通孔２２が形成される。
【００４８】
変質領域２０を主としてマイクロクラックにより構成することで、本工程において、エッチング溶液又はエッチングガスがガラス基板１０の板厚方向に沿って浸透しやすくなる。これにより、高いエッチング選択比を実現し、孔径のより微小な貫通孔２２を得ることが可能となる。また、本実施形態では、貫通孔２２の形成が進行した後には当該貫通孔２２の底部側に半導体基板１４が露出し、当該露出した半導体基板１４の表面がエッチングストッパの役割を果たす。
【００４９】
なお、貫通孔２２の底面に対応する半導体基板１４の表面に予め電極を設けておいた場合には、当該電極を用いてメッキ処理を行い貫通孔２２内に導電体を埋め込むことも可能になる。
【００５０】
次に、図１（Ｆ）に示すように、ガラス基板１０に形成された貫通孔２２を介して半導体基板１４に対するエッチングを行い、貫通孔２２と連通する凹部２４を半導体基板１４に形成する。すなわち、本工程では、ガラス基板１０を半導体基板１４に対するエッチングマスクとして利用して貫通孔２２を介してエッチングを行うことにより、貫通孔２２の底部と略同径の凹部を半導体基板１４に形成する。本工程におけるエッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれでも採用することが可能であり、例えば、反応性イオンエッチング（RIE：Reactive Ion Etching）が好適に用いられる。本例では、凹部２４が半導体基板１４の第２の機能部１６まで貫通している例が示されているが、必ずしもそのようにする必要はなく、凹部２４は貫通しない孔や溝であってもよい。
【００５１】
図２は、本実施形態の製造方法を用いて製造される構造体を含む液滴吐出ヘッドの一例の構造を説明する断面図である。図２に示す液滴吐出ヘッド１００は、静電アクチュエータを用いて所望の液体を微少量に制御して吐出するためのデバイスであり、上述した製造方法により製造されるガラス基板１０と半導体基板１４との接合体（構造体）を含んで構成される。
【００５２】
図２に示す例の液滴吐出ヘッドは、上述したガラス基板１０と半導体基板１４との接合体に対して更にノズル基板２８を接合した３層構造を有する。ノズル基板２８は例えば半導体基板によって形成されている。ガラス基板１０に設けられた貫通孔２２と、半導体基板１４に設けられた第２の機能部（溝）１６と、ノズル基板２８に設けられた溝とが連通して流路が形成されており、貫通孔２２側から注入される吐出対象液体（インク）３６が当該流路を通してノズル（吐出口）３０まで供給される。また、半導体基板１４に設けられた第２の機能部１６の一部、具体的にはガラス基板１０に設けられた第１の機能部１２としての電極と対向する領域は振動板２６として機能する。具体的には、２つの端子３２、３４を介して電極に電圧を印加すると、振動板２６が当該電極に引き寄せられて弾性変形する。その後、電圧を解除することにより振動板２６が元の位置に戻ろうとする時の復元力によって微量のインク３６からなる液滴がノズル３０から吐出される。
【００５３】
図３は、上述した液滴吐出ヘッドを用いて構成される液滴吐出装置の一例を説明する図（斜視図）である。図３に示す液滴吐出装置２００は、テーブル２０１、Ｙ方向駆動軸２０２、液滴吐出ユニット２０３、Ｘ方向駆動軸２０４、駆動部２０５、制御用コンピュータ２０６を含んで構成されている。この液滴吐出装置は、例えば、バイオテクノロジー関連の検査、実験等に用いられるマイクロアレイ（バイオチップ）を製造するために用いられるものである。
【００５４】
テーブル２０１は、マイクロアレイを構成する基板を載置するためのものである。このテーブル２０１は、複数の基板を載置可能となっており、例えば真空吸着によって各基板を固定可能に構成されている。
【００５５】
Ｙ方向駆動軸２０２は、テーブル２０１を図示のＹ方向に沿って自在に移動させるためのものである。このＹ方向駆動軸２０２は、駆動部２０５に含まれる駆動モータ（図示せず）と接続されており、当該駆動モータによる駆動力を得てテーブル２０１を移動させる。Ｘ方向駆動軸２０４は、液滴吐出ユニット２０３を図示のＸ方向に沿って自在に移動させるためのものである。このＸ方向駆動軸２０４は、駆動部２０５に含まれる駆動モータ（図示せず）と接続されており、当該駆動モータによる駆動力を得て液滴吐出ユニット２０３を移動させる。
【００５６】
液滴吐出ユニット２０３は、制御用コンピュータ２０６から供給される駆動信号に基づいて、生体分子溶液を基板に向けて吐出するものであり、溶液を吐出するノズル面がテーブル２０１に向かうように、Ｘ方向駆動軸２０４に組み付けられている。この液滴吐出ユニット３は、溶液を吐出するヘッドとして上述した静電駆動方式により駆動される液滴吐出ヘッド１００を用いている。静電駆動方式のインクジェットヘッドは、比較的に構造が簡単で、溶液の吐出量が安定しており、熱を用いないので溶液中の生体分子の変質を回避し、活性を維持することが可能となる。また、装置の小型化、低消費電力化を実現することができる。
【００５７】
駆動部２０５は、Ｙ方向駆動軸２０２、Ｘ方向駆動軸２０４をそれぞれを駆動するモータやその他の駆動機構を含んで構成される。これらのモータ等が制御用コンピュータ２０６から供給される駆動信号に基づいて動作することにより、基板が載置されたテーブル２０１と液滴吐出ユニット２０３との相対位置が制御される。制御用コンピュータ２０６は、駆動部２０５の筐体内に設置されており、液滴吐出ユニット２０３の動作（溶液の吐出タイミング、吐出回数等）を制御する。
【００５８】
このように、本実施形態の製造方法によれば、ガラス基板１０に形成した第１の機能部１２が半導体基板１４により覆われた後にガラス基板１０に対する貫通孔２２の形成加工（エッチング）が行われるので、他に特段の処置を施さなくても第１の機能部１２の保護を確保することが可能であり、かつプロセスの複雑化や高コスト化を回避することが可能となる。また、レーザ光１８による作用を利用した加工方法を採用することにより、ガラス基板１０上へのフォトレジストの成膜が不要となり、孔の形成が容易となる。
【００５９】
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の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態において、ガラス基板１０に第１の機能部１２を形成する工程（図１（Ａ）参照）と、ガラス基板１０に半導体基板１４を接合する工程（図１（Ｃ）参照）と、ガラス基板１０にレーザ光１８を照射して変質領域２０を形成する工程（図１（Ｄ）参照）のそれぞれは順番を入れ替えることも可能である。このように、製造上の都合等に応じて各工程を所望の順番に入れ替えることが可能である。いずれの場合にも本発明にかかる効果を得ることが可能であり、製造プロセスのバリエーションを広げることができる。
【００６０】
また、上述した実施形態では、本発明にかかる構造体を用いたデバイスの一例として液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を採り上げて説明していたが、これ以外にもマイクロ流体チップ（電気泳動チップ、マイクロリアクター等）、バイオセンサ、電気浸透流ポンプなど種々のデバイスの製造に本発明を適用可能である。
【００６１】
また、上述した実施形態において説明した製造方法は、２つのガラス基板間に半導体基板を挟んでなる接合体を用いる構造体を製造する際にも同様にして適用可能である。
【００６２】
図４は、２つのガラス基板間に半導体基板を挟んでなる接合体を用いる構造体を製造する場合の製造方法について説明する図である。なお、これらの工程における好適なプロセス条件については上述した実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６３】
まず、上述した実施形態と同様にして、２つのガラス基板１０のそれぞれの一方面に構造体の構成要素としての第１の機能部１２を形成する（図示省略）。次に、２つのガラス基板１０の第１の機能部１２をそれぞれ覆うようにして当該ガラス基板１０のそれぞれと半導体基板１４とを接合する（図示省略）。
【００６４】
次に、図４（Ａ）に示すように、２つのガラス基板１０のそれぞれの他方面側からレーザ光１８を照射して当該レーザ光１８の焦点をガラス基板の厚さ方向に走査することにより、２つのガラス基板１０のそれぞれにその厚さ方向に延在する変質領域２０を形成する。次に、図４（Ｂ）に示すように、２つのガラス基板１０のそれぞれに対してエッチングを行って変質領域２０に沿った部位を除去し、２つのガラス基板１０のそれぞれに貫通孔２２を形成する。このような製造方法により、両面に複数の孔（貫通孔を含む）を有する接合体を効率よく形成することが可能となる。
【００６５】
また、上述した実施形態では、ガラス基板１０の一方面から他方面につながる貫通孔２２を形成していたが、ガラス基板１０に形成する孔は必ずしも貫通している必要はなく、周囲よりも窪んでいるのみで貫通していないものであってもよい。この場合には、エッチングを行う時間を短めに調整し、或いは変質領域２０の形成範囲を少な目に（浅めに）調整すればよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、ガラス基板と半導体基板とを組み合わせてなる構造体について説明していたが、ガラス基板と組み合わされる基板は半導体基板以外にも、金属基板等の導電体基板やその他種々のものを採用し得る。すなわち、ガラス基板と物理的特性が異なる異種基板であれば、半導体基板に代えて採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】一実施形態の構造体の製造方法について説明する図（工程図）である。
【図２】液滴吐出ヘッドの一例の構造を説明する断面図である。
【図３】液滴吐出ヘッドを用いて構成される液滴吐出装置の一例を説明する図（斜視図）である。
【図４】２つのガラス基板間に半導体基板を挟んでなる接合体を用いる構造体を製造する場合の製造方法について説明する図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…ガラス基板、  １２…第１の機能部、  １４…半導体基板、  １６…第２の機能部、  １８…レーザ光、  ２０…変質領域、  ２２…貫通孔、  ２４…凹部、  １００…液滴吐出ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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