JP2024075984A - 基板接合体とこれを用いた液体吐出ヘッド、基板接合体の製造方法及びウエハのセット - Google Patents

Abstract

【課題】接着材の開口部への侵入が抑えられ接合信頼性を確保しやすい基板接合体を提供する。【解決手段】基板接合体１０は、第１の基板１と、第２の基板５と、第１の基板１と第２の基板５との間に介在し、第１の基板１と第２の基板５とを接合する接着材４と、を有している。第１の基板１は第１の面１１を有し、第１の面１１は少なくとも一つの第１の開口部３と、少なくとも一つの第１の開口部３を取り囲む第１の周辺領域６と、からなり、第１の周辺領域６は互いに孤立した複数の第１の凸部２を有している。接着材４は複数の第１の凸部２の頂部１７に接している。【選択図】図１

Description

本発明は、基板接合体とこれを用いた液体吐出ヘッド、基板接合体の製造方法及びウエハのセットに関する。

液体吐出ヘッドは一般に複数の基板を接合して作成される。この際、接合に用いられる接着材が基板の接合面から開口部を通って流路に侵入することがある。流路に侵入した接着材は、流路の少なくとも一部を塞ぎ、液体吐出ヘッドの吐出性能に影響を及ぼす可能性がある。特許文献１には、接着材を受け入れる溝が接合面に形成された液体吐出ヘッドが記載されている。

特開２００１－１６２８０２号公報

特許文献１に記載された液体吐出ヘッドでは、接着材が設けられる部分が連続的な広い面となっている。このため、接着材は接合面を広がり開口部から流路に侵入しやすい。接着材の量を減らすことで接着材の流路への侵入を抑制しやすくなるが、接着材の膜厚も減少するため接合の信頼性を確保することが難しい。

本発明は、接着材の開口部への侵入が抑えられ接合信頼性を確保しやすい基板接合体を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、基板接合体は、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に介在し、第１の基板と第２の基板とを接合する接着材と、を有している。第１の基板は第１の面を有し、第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、第１の周辺領域は互いに孤立した複数の第１の凸部を有している。接着材は複数の第１の凸部の頂部に接している。

本発明によれば、接着材の開口部への侵入が抑えられ接合信頼性を確保しやすい基板接合体を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 本発明の第４の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 本発明の第５の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 本発明の第６の実施形態に係る基板接合体の概略図である。 基板接合体の製造方法を示す概略図である。 基板接合体の他の製造方法を示す概略図である。 基板接合体の他の製造方法を示す概略図である。 比較例の基板接合体の概略図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の基板接合体１０を示す概略図である。図１（ａ）は、第１の基板１の第１の面１１の概略平面図、図１（ｂ）は、第２の基板５の第２の面１２の概略平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。基板接合体１０は第１の基板１と第２の基板５とを有し、第１の基板１と第２の基板５は接着材４で接合されている。第１の基板１と第２の基板５は長辺と短辺を有する長方形であるが、形状は限定されない。第１の基板１と第２の基板５は好ましくはシリコンで形成されるが、炭化シリコン、窒化シリコン、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの各種ガラス、アルミナ、ガリウム砒素などの各種セラミック、樹脂で形成することもできる。

第１の基板１は第２の基板５と対向する第１の面１１を有している。第１の面１１は少なくとも一つの（本実施形態では一つの）第１の開口部３と、少なくとも一つの第１の開口部３を取り囲む第１の周辺領域６と、からなる。第１の開口部３は例えば液体の供給口または排出口として使用される領域であり、第１の周辺領域６はデバイス（素子、回路等）の設置場所として使用される領域である。ただし、第１の基板１の機能によっては、第１の周辺領域６はデバイスの設置場所として利用されなくてもよい。第１の基板１は厚さ方向に貫通する第１の貫通孔８を有し、第１の貫通孔８の第２の基板５と対向する開口が第１の開口部３となっている。

第１の周辺領域６は、互いに連続していない孤立パターンからなる複数の第１の凸部２を有している。すなわち、第１の基板１は、複数の第１の凸部２と、複数の第１の凸部２を支持する本体部９と、を有し、第１の凸部２と本体部９は同じ材料で一体形成されている。これによって、第１の凸部２の機械的強度を確保するとともに、製造プロセスを簡略化することができる。第１の面１１は第１の凸部２の基部１３が位置する面である。複数の第１の凸部２は第１の基板１の長辺と平行な方向よりも短辺と平行な方向に密に配置されている。第１の基板１が長辺と短辺を有する場合、基板の反りや接合圧力による変形は長辺と平行な方向の方が大きい可能性がある。これらの反りや変形を抑制するためには、複数の第１の凸部２を短辺と平行な方向に密に配置するほうが好ましい。

第２の基板５は、第１の基板１の第１の面１１と対向し第１の基板１と接合される第２の面１２を有する。第２の面１２は少なくとも一つの（本実施形態では一つの）第２の開口部１４と、少なくとも一つの第２の開口部１４を取り囲む第２の周辺領域１５と、からなる。第２の開口部１４は例えば液体の供給口または排出口として使用される領域であり、第２の周辺領域１５はデバイスの設置場所として使用される領域である。ただし、第２の基板５の機能によっては、第２の周辺領域１５はデバイスの設置場所として利用されなくてもよい。第２の基板５は厚さ方向に貫通する第２の貫通孔１６を有し、第２の貫通孔１６の第１の基板１と対向する開口が第２の開口部１４となっている。

第１の開口部３と第２の開口部１４は互いに対向し、第１の周辺領域６と第２の周辺領域１５は互いに対向している。第１の基板１の厚さ方向からみて第１の開口部３と第２の開口部１４はほぼ一致している。第２の周辺領域１５は凹凸のない平面である。接着材４は第１の基板１の第１の面１１と第２の基板５の第２の面１２との間に介在し、第１の基板１と第２の基板５とを接合する。より具体的には、接着材４は第１の凸部２の頂部１７と第２の面１２との間に介在し、第１の凸部２の頂部１７と第２の面１２とに接している。従って、複数の第１の凸部２の頂部１７が第２の面１２との接合面となる。

複数の第１の凸部２の頂部１７の総面積は第１の周辺領域６の面積の半分以下である。第１の周辺領域６の面積は、第１の面１１と直交する方向、すなわち第１の基板１を平面視したときの第１の周辺領域６の面積に等しく、複数の第１の凸部２の面積を含んでいる。接着材４は製造時に第１の凸部２の頂部１７にのみに設けられるため、基板接合体１０の接合強度を確保しつつ、接着材４の使用量を低減させることができる。接着材４の使用量をさらに減らすため、複数の第１の凸部２の頂部１７の総面積は第１の周辺領域６の面積の２５％以下にすることがより好ましい。

接着材４としては、第１及び第２の基板１，５に対して密着性が高い材料が好適に用いられる。また、気泡などの混入が少なく、塗布性の高い材料が好ましく、そのためには、接着材４の厚さを薄くしやすい低粘度な材料が好ましい。このような要求を満たす好ましい接着材４として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂の少なくともいずれかを含む樹脂が挙げられる。

第１の凸部２は概ね直方体である。すなわち、第１の凸部２の高さ方向と直交する断面は、高さ方向においてほぼ一定である。第１の凸部２の最小幅Ｌに対する高さＨの比（アスペクト比Ｈ／Ｌ）は１以下であることが好ましい。最小幅Ｌは第１の凸部２の高さ方向と直交する断面における最小の寸法であり、例えば、断面が長辺と短辺を有する長方形である場合は短辺の寸法である。アスペクト比Ｈ／Ｌを１以下とすることで、第１の凸部２の機械的強度が増加し、押圧時の圧力などによって第１の凸部２が破損する可能性が低減する。

第１の凸部２の高さＨは、第１の凸部２の頂部１７に接する接着材４の厚さｔより大きいことが好ましい。これによって、接合時の押圧により接着材４が第１の凸部２の頂部１７から溢れた場合でも、複数の第１の凸部２の間にある空間に接着材４を留めることができ、接着材４の第１の開口部３への流出を抑制することができる。なお、接着材４の厚さｔは完成した基板接合体１０で定義される。従って、塗布時の接着材４の厚みは、基板接合体１０の完成時の厚さｔよりも大きい。

（比較例）
第１の実施形態の効果を比較例と対比して説明する。図１１（ａ）は比較例の第１の基板１０１の第１の面１１の概略平面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＣ－Ｃ線に沿った概略断面図である。第１の面１１は第１の開口部３と、第１の開口部３を取り囲む第１の周辺領域６と、からなる。しかし、第１の周辺領域６に凸部が設けられておらず、第１の面１１は第２の基板５との接合面（接着材４の塗布面）となる。図１１（ａ）のハッチングをした部分は接着材４を塗布する領域となる。一方、比較例では第１の周辺領域６に、互いに連続していない孤立パターンからなる複数の溝１０２が形成されている。複数の溝１０２は押圧時に接着材４を受け入れることが可能であり、第１の実施形態における、複数の第１の凸部２の間にある空間と機能的には共通する。

図１１（ｃ）は、第１の面１１に接着材４を塗布し第２の基板５を第１の基板１０１に接合した後の、第１及び第２の基板１０１，５の概略断面図である。溝１０２の容量が限られているため、接着材４の一部は溝１０２に流入するが、接着材４の他の一部は第１の開口部３から第１の貫通孔８に侵入する。接着材４の付着量を減らせば第１の貫通孔８への接着材４の侵入量を抑制できるが、接着材４の膜厚も減少するため、異物があった場合の接着材４中のボイドを抑制することが困難である。このため、比較例では基板接合体の接合信頼性を確保することが困難である。

これに対して、第１の実施形態では複数の第１の凸部２を設け、接着材４を第１の凸部２の頂部１７のみに設けているので、第１の凸部２の頂部１７から漏れ出した接着材４は第１の凸部２の近傍に留まる。また、第１の凸部２は互いに孤立して設けられているので、第１の凸部２の間に接着材４を受け入れる大きな空間が確保される。さらに、複数の第１の凸部２が孤立パターンである結果、当該空間は連続的に形成されるため、局所的に過剰な量の接着材４が漏れ出した場合でも連続した空間で吸収することができる。これに加えて、複数の第１の凸部２の設置面積が第１の周辺領域６の面積の半分以下であるため、第１の凸部２の頂部１７から漏れ出す接着材４の量も限定的である。これらの理由によって、第１及び第２の開口３，１４に侵入する接着材４の量を抑えることができる。

（第２の実施形態）
図２を参照して、本発明の第２の実施形態の基板接合体１０について説明する。説明を省略した構成や効果は第１の実施形態と同様である。図２（ａ）、２（ｂ）は第１の基板１の第１の面１１の部分概略平面図である。図２（ｃ）は図２（ａ）、２（ｂ）のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。本実施形態では、第１の凸部２は基部１３から頂部１７に向かって断面積が減少している。第１の凸部２は全体がテーパ形状となっているが、部分的にテーパ形状となっていてもよい。図２（ａ）に示す第１の凸部２は四角錐台の形状を有し、図２（ｂ）に示す第１の凸部２は円錐台の形状を有している。接着材４を付着させる頂部１７の面積が基部１３の面積より小さいため、接着材４の量を低減させることができ、且つ第１の凸部２の強度を確保することが容易である。

（第３の実施形態）
図３を参照して、本発明の第３の実施形態の基板接合体１０について説明する。説明を省略した構成や効果は第１の実施形態と同様である。図３（ａ）は第１の基板１の第１の面１１の概略平面図である。第１の凸部２は、第１の基板１の角部１８に、当該角部１８を端部とする２つの辺Ｓ１，Ｓ２に沿って延びるように設けられている。図３（ｂ）は、複数の第１の基板１が形成されたウエハＷの概略平面図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の太線で囲んだ部分の拡大図である（第１の基板１の詳細な構造は省略している）。図３（ｃ）の太線で囲んだ部分は図３（ａ）に示す第１の基板１である。ウエハＷを切断線Ｄに沿って切断することで、図３（ａ）に示す個片化された第１の基板１が得られる。図示は省略するが、第２の基板５についても、図３と同様の構成のウエハを切断線に沿って切断することで得られる。これらのウエハはウエハのセットを構成する。第１の凸部２は個片化された第１の基板１の切断線Ｄ、すなわち第１の基板１の周縁部に沿って線状に形成されている。これによって、ウエハＷの切断時のチッピングが抑制され、ウエハＷのハンドリング性も向上する。また、基板接合体１０の機械的強度も向上する。

（第４の実施形態）
図４，５を参照して、本発明の第４の実施形態の基板接合体１０について説明する。説明を省略した構成や効果は第１の実施形態と同様である。図４，５は、第１の基板１の第１の面１１の概略平面図である。本実施形態では、第１の凸部２は、少なくとも一つの第１の開口部３を全周に渡って取り囲む枠部７を有している。枠部７は第１の開口部３を取り囲む閉空間を形成するため、第１の開口部３を液体や気体（以下、流体という）の流路として用いた場合に、流体の第１の開口部３からの漏洩を抑制することができる。

図４（ａ）を参照すると、第１の開口部３の周縁部に沿って（周縁部に接して）枠部７が形成されている。図４（ｂ）を参照すると、枠部７は第１の開口部３から離れた位置を、第１の開口部３の周縁部に沿って設けられている。図４（ａ）に示す構成では枠部７の周長が最小化されるため、接着材４の量を低減させることができる。図４（ｂ）に示す構成では枠部７の頂部１７に設けられた接着材４が第１の開口部３から離れているので、図４（ａ）に示す構成と比べて接着材４の第１の開口部３への侵入を抑制することができる。

図４（ｃ）を参照すると、枠部７は第１の基板１の周縁部に沿って（周縁部に接して）設けられている。ウエハＷの切断線Ｄに沿って枠部７が設けられるため、第３の実施形態で述べたのと同じ理由により、ウエハＷの切断時のチッピングが抑制され、ウエハＷのハンドリング性が向上する。また、基板接合体１０の機械的強度も向上する。図４（ｄ）を参照すると、第１の開口部３から離れた位置を第１の開口部３の周縁部に沿って延びる枠部７Ａと、第１の基板１の周縁部に沿って（周縁部に接して）延びる枠部７Ｂと、が設けられている。二重の枠部７Ａ，７Ｂが設けられているため、接合強度が高められるとともに、流体の第１の開口部３からの漏洩をより効果的に抑制することができる。図４（ｄ）に示す構成は図４（ｂ）に示す構成と図４（ｃ）に示す構成を組み合わせたものであるので、両者の効果を奏することができる。

図４（ｅ）を参照すると、第１の開口部３を取り囲む枠部７と格子状の凸部１９が一体形成されている。図４（ｆ）を参照すると、第１の凸部２は全体が格子状に一体形成され、その一部が第１の開口部３を取り囲む枠部７となっている。孤立パターンからなる複数の第１の凸部２は設けられていないが、他の構成と同様に設けることもできる。このように、第１の凸部２は、互いに連続した一体の凸部でもよい。図示は省略するが、一体化された第１の凸部２を任意の位置で複数の凸部に分割してもよい。すなわち、第１の凸部２は少なくとも一つ設けられればよい。少なくとも一つの第１の凸部２の頂部１７の総面積は第１の周辺領域６の面積の半分以下であることが好ましい。

図５を参照すると、第１の基板１は２つの第１の開口部３を有している。つまり、図５に示す構成では、少なくとも一つの第１の開口部３は複数の開口部である。図５（ａ）を参照すると、複数の第１の開口部３（本例では２つの第１の開口部３）は枠部７に一括して取り囲まれている。各開口部３を同じ種類の流体が流通するように基板接合体１０を使用する場合、例えば２つの第１の開口部３の一方を流体の供給口として、他方を流体の排出口として利用することができる。この様な構成は、例えば液体を循環させる液体吐出ヘッドに使用することができる。同じ種類の流体とは混合しても大きな問題の生じない流体を意味する。なお、複数の第１の開口部３が３つ以上ある場合、すべての第１の開口部３が枠部７に一括して取り囲まれていてもよいし、その一部（但し、２つ以上の第１の開口部３）だけが枠部７に一括して取り囲まれていてもよい。

図５（ｂ）を参照すると、各開口部３（本例では２つの第１の開口部３）は枠部７によって互いに分離されている。各開口部３を互いに異なる種類の流体が流通するように基板接合体１０を使用する場合、例えば２つの第１の開口部３の一方を第１の流体の供給口として、他方を第２の流体の供給口として利用することができる。この構成によれば、２種類の流体の混合が生じにくくなる。

図４，５に示す構成（図４（ｆ）を除く）では孤立パターンからなる複数の第１の凸部２と枠部７とが設けられるため、接着材４の使用量を低減しつつ、流体の第１の開口部３からの漏洩と接着材４の第１の開口部３への侵入が抑制される。また、孤立パターンからなる複数の第１の凸部２を適切に設けることで、押圧時の荷重分散や被接合物である第２の基板５の反りを抑制することが可能である。孤立パターンからなる複数の第１の凸部２は均等に配置する必要はなく、ランダムに配置してもよい。

（第５の実施形態）
図６を参照して、本発明の第５の実施形態の基板接合体１０について説明する。説明を省略した構成や効果は第１の実施形態と同様である。図６は、第１の基板１と第２の基板５を示す、図１（ｂ）と同様の図である。第２の基板５は第１の基板１と同様の接合面を有している。すなわち、第２の面１２は少なくとも一つの第２の開口部１４と、少なくとも一つの第２の開口部１４を取り囲む第２の周辺領域１５と、からなり、第２の周辺領域１５は、互いに連続していない孤立パターンからなる複数の第２の凸部２０を有している。第１の基板１の第１の凸部２と第２の基板５の第２の凸部２０は互いに対向し、接着材４は複数の第１の凸部２の頂部１７と複数の第２の凸部２０の頂部２１とに接している。第１の凸部２と第２の凸部２０の間から漏れ出た接着材４は第１の凸部２の間の空間だけでなく、第２の凸部２０の間の空間にも受け入れられるため、接着材４が第１の開口部３に侵入する可能性がさらに低減する。第１の凸部２の頂部１７と第２の凸部２０の頂部２１の大きさが違う場合は、表面積の小さい方の頂部に接着材４を設けて第１の基板１と第２の基板５を接合することが好ましい。

（第６の実施形態）
上述した基板接合体１０の適用例として、基板接合体１０を有する液体吐出ヘッド３０について説明する。図７（ａ）は、第１の基板１の第１の面１１の概略平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。液体吐出ヘッド３０は、第１の基板１と、第２の基板５と、吐出口形成部材３４と、を有している。第１の基板１と第２の基板５の側部は、流体の漏洩が生じないように、後工程でモジュール部材（図示せず）と接着される際に封止される。

第１の基板１の第１の面１１と第１の面１１の反対側の面２２には、インクなどの液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子３１が形成されている。エネルギー発生素子３１は電気熱変換素子や圧電素子である。吐出エネルギー発生素子３１は吐出口３２と対向する位置に形成されている。第１の基板１は、エネルギー発生素子３１を駆動させるための配線（図示せず）と、第１の開口部３と連通し液体が流通する第１の液体供給路（第１の貫通孔８）と、を有している。第２の基板５は、第２の開口部１４と連通し液体が流通する第２の液体供給路（第２の貫通孔１６）を有している。吐出口形成部材３４は液体を吐出する複数の吐出口３２を備え、第１の基板１に支持されている。吐出口形成部材３４と第１の基板１との間には、吐出口３２と連通する圧力室３３が形成されている。液体は第２の基板５の第２の液体供給路１６、第２の開口部１４、第１の基板１の第１の開口部３、第１の液体供給路８、圧力室３３を通り、エネルギー発生素子３１で吐出エネルギーを付与され、吐出口３２から吐出される。

（基板接合体１０の製造方法）
図８を参照して、基板接合体１０の製造方法の一例について説明する。図８は、基板接合体１０の製造方法の各工程を示す概略断面図であり、図１（ｂ）に対応する。まず、図８（ａ）に示すように、第１の基板１の表面３５にエッチング耐性に優れたレジスト４１を塗布する。レジスト４１としては、例えば、ノボラック樹脂誘導体やナフトキノンジアジド誘導体を用いることができる。レジスト４１の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法などを用いることができるが、平坦な面にレジスト４１を均一に形成することのできるスピンコート法を用いることが好ましい。

次に、図８（ｂ）に示すように、表面３５に、第１の凸部２を形成するためのエッチングマスク４２を形成する。エッチングマスク４２は、塗布されたレジスト４１をパターン露光し、現像することで形成される。パターン露光には、例えば、プロキシミティー露光、プロジェクション露光、ステッパ露光等を用いることができる。パターンを現像する際には、例えばディッピング方式やパドル方式、スプレー方式などを用いて、表面３５を現像液に浸漬させる。エッチングマスク４２を形成した後、第１の基板１の表面３５をエッチングする。エッチングマスク４２でエッチングされなかった部分が第１の凸部２として形成され、エッチングされた部分が第１の面１１となる。第１の基板１のエッチング方法としては、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、レーザ加工、結晶異方性エッチングなどを用いることができるが、加工異方性と加工精度の観点から、ＲＩＥを用いることが好ましい。その中でも、高精度の凸部の形成には、ＳＦ₆ガスによるエッチングとＣ₄Ｆ₈ガスによる側壁への保護膜堆積を交互に行うボッシュプロセスが適している。その後、エッチングマスク４２を除去する。なお、ＲＩＥなど、上述した基板の加工方法によっては、基板の側壁に反応生成物が付着する場合があるため、この前後で、必要に応じてそれらを除去してもよい。

次に、図８（ｃ）に示すように、第１の凸部２が形成された第１の面１１に、第１の凸部２が露出しないように再度レジスト４３を塗布する。次に、図８（ｄ）に示すように、第１の開口部３に対応する位置が開口となるように、レジスト４３を露光・現像してエッチングマスク４４を形成する。

次に、図８（ｅ）に示すように、第１の凸部２を形成した時と同様に、第１の面１１をエッチングして第１の貫通孔８を形成する。次に、図８（ｆ）に示すように、エッチングマスク４４を除去する。次に、図８（ｇ）に示すように、第１の凸部２の頂部１７に接着材４を設ける。接着材４を塗布する手法としてスクリーン印刷法、転写法、シリンジで直接塗布するディスペンス法、スピン塗布法、スリットコート法、スプレー塗布法が挙げられる。転写法は部材上に塗布されている接着材に基板を接触させることで、接着材を基板に転写する方法で、フレキソ法に代表される。

次に、図８（ｈ）に示すように、第１の基板１と第２の基板５を第１の凸部２の頂部１７に形成された接着材４を介して接合し、基板接合体１０を形成する。接着材４が塗布された第１の基板１と第２の基板５とをアライメント装置によって位置合わせをする。その後、クランプ機構などにより第１の基板１と第２の基板５を挟んで仮固定し、組立体を形成する。次に、仮固定した組立体を接合装置に移す。接合装置内で第１の基板１と第２の基板５を接合し、基板接合体１０が完成する。

接着材４の硬化方式としては、熱硬化方式と紫外線遅延硬化方式が挙げられる。第１の基板１と第２の基板５のいずれかに紫外線透過性がある場合は、紫外線硬化方式も使用できる。第１の基板１と第２の基板５の接合は、接合装置内で所定の温度まで基板を加温した後、所定の時間及び圧力で加圧することで行う。時間や圧力などの接合パラメータは接着材４に応じて適切に設定される。接着材４への気泡の混入を抑制するため、接合工程は真空中で行うことが好ましい。接着材４が熱硬化型の場合は接合装置内で硬化するまで加温してもよい。接着材４が紫外線遅延型の場合、接合前に予め接着材４に紫外線を規定量で照射した後に接合する。接着材４が紫外線硬化型の場合は、基板を接合後に、紫外線透過性を有する基板を通して、接着材４へ紫外線を規定量で照射して硬化させる。いずれの場合も、基板接合体１０を接合後に取り出して、別途オーブンなどで加温することで硬化を促進させてもよい。

（実施例１）
図８に示すのと同様の第１の基板１を用意した。第１の基板１は、ＴａＳｉＮからなるエネルギー発生素子３１と、エネルギー発生素子３１を駆動する電気回路（図示せず）と、第１の基板１を電気接続基板と電気接続するための電気接続部（図示せず）と、を備えている。第１の基板１はシリコンで構成され、研削装置によって基板厚さが６２５μｍになるまで薄化した。

第１の基板１の第１の面１１に第１の凸部２を形成した（図８（ａ），８（ｂ））。図１（ａ）に示す第１の凸部２に対応する位置にレジストが残るように、ポジ型レジスト４１をフォトリソグラフィー技術で加工してパターニングを行った。第１の凸部２の形状は縦横の幅がそれぞれ１０μｍの正方形であった。パターニングされたポジ型レジスト４１をエッチングマスク４２として、ボッシュプロセスを用いて第１の凸部２を形成した。第１の凸部２の高さが１０μｍとなるよう、所定の時間エッチング処理を実施した。形成された第１の凸部２はアスペクト比Ｈ／Ｌが１の立方体の凸部であった。接合時の押圧荷重を均等に分散させ、接着材４の面積を確保するため、第１の凸部２は第１の開口部３を除き、第１の基板１の長手方向に５０μｍ、短手方向に１０μｍの間隔で均等に配置した。第１の凸部２は、ウエハＷを長方形の第１の基板１に個片化した際に四隅の角部１８となる位置にも設けた。第１の凸部２の総面積は第１の周辺領域６の１５％であった。エッチング後、剥離液によるウェット処理を行い、エッチングマスク４２を除去した。

次に、第１の凸部２が形成された第１の面１１にポジ型レジスト４３を再度塗布した（図８（ｃ））。第１の面１１は第１の凸部２が形成されているため、一度の塗布では第１の凸部２が露出してしまう。そのため、第１の凸部２が全面被覆されるようにポジ型レジスト４３を二度塗布した。次に、エッチングマスク４２の形成時と同様にして、第１の面１１に第１の開口部３が開口するようにポジ型レジスト４３のパターニングを行い、エッチングマスク４４を作成した（図８（ｄ））。次に、第１の基板１をエッチングすることで第１の貫通孔８を形成した（図８（ｅ））。その後、剥離液によるウェット処理を行い、エッチングマスク４４を同様にして除去した（図８（ｆ））。

次に接着材転写用の基材を用意し、この基材に、接着材４であるベンゾシクロブテン溶液を厚さ３μｍでスピンコート法で塗布した。転写用基材としてはＰＥＴフィルムを用いた。塗布後に溶媒を揮発させるため、１００℃で５分間ベーク処理を行った。基材に形成された接着材４を第１の基板１の接合面（第１の凸部２の頂部１７）に熱を加えながら接触させることで、接着材４を第１の凸部２の頂部１７に転写した（図８（ｇ））。

第２の基板５として厚さ３００μｍのシリコン基板を用意し、第１の基板１と同様にして第２の開口部１４を形成した。次に、接合アライメント装置を用いて、第１の基板１と第２の基板５とを位置合わせし、真空中で加熱して接合を行った。接合中の真空度は１００Ｐａ以下、温度は１５０℃であった。接合が完了し、冷却した後に第１の基板１と第２の基板５を接合装置から取出し、窒素雰囲気のオーブンで２５０℃１時間の熱処理を行い、接着材４を硬化させた（図８（ｈ））。

次に、ネガ型感光性樹脂をＰＧＭＥＡ溶媒に溶解した材料物質をＰＥＴフィルム上にスピンコート法で塗布し、オーブンによって１００℃で乾燥させてドライフィルムとした。第１の基板１の第１の面１１の反対側の面にドライフィルムを転写してＰＥＴフィルムを剥離した。このようにして形成されたドライフィルムに露光、ＰＥＢ（Post exposure bake）を行い、圧力室の潜像を形成した。続いて、同様にドライフィルムを積層させ、ＰＥＢを行い、吐出口の潜像を形成した。その後これらのドライフィルムを一括して現像することで、圧力室と吐出口を備えた液体吐出ヘッド用の基板を作製した。

（実施例２）
実施例１では第１の凸部２と第１の開口部３を形成するために、パターニングとエッチングを２回行った。本実施例では一度塗布したレジストをエッチングマスクとして利用することで、第１の凸部２と第１の開口部３の両方を形成した。図９を参照して、本実施例について説明する。まず図９（ａ）に示すように、第１の基板１の表面３５にエッチング耐性に優れたレジスト４５を塗布した。次に、図９（ｂ）に示すように、レジスト４５を露光してエッチングマスク４６を形成した。この際、第１の開口部３に対応する位置では、レジスト４５が現像で完全に消失するように、５０００ｍＪ／ｍ^２の露光量で露光した。第１の凸部２と第１の開口部３以外の領域では、レジスト４５の薄膜が残るように、２０００ｍＪ／ｍ^２の露光量で露光した。その後現像を行い、エッチングマスク４６を形成した。

次に、図９（ｃ）に示すように、エッチングマスク４６をマスクとしてエッチング処理を行い、第１の開口部３の下方に基板が１０μｍ残るように非貫通の穴４７を形成した。次に、図９（ｄ）に示すように、２０００ｍＪ／ｍ^２で露光した部分の基板が露出し、かつ、第１の凸部２となる部分のレジスト４６が残るように、酸素プラズマによるアッシング処理を所定時間行った。次に、図９（ｅ）に示すように、エッチング処理をさらに行い、基板の穴４７を貫通させて第１の貫通孔８を形成するとともに、第１の凸部２を形成した。その後、実施例１と同様にして接着材４を第１の基板１に転写して第２の基板５と接合し、基板接合体１０を作製した。本実施例によればパターニングの工程を削減することができる。

（実施例３）
実施例１では第１の基板１にシリコン基板を用いたが、本実施例ではＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を使用して第１の凸部２を形成した。図１０を参照して、本実施例について説明する。図１０（ａ）に示すように、第１の基板１としてＳＯＩ基板を用意した。ＳＯＩ基板は、本体部９と上層５２との間にシリコン酸化膜からなる中間層４８が設けられた構成である。次に、図１０（ｂ）に示すように、実施例１と同様にしてエッチングマスク５０を形成し、上層５２をエッチングして第１の凸部２を形成した。この際、中間層４８をエッチングストップ層として利用した。中間層４８は本体部９と第１の凸部２との間に設けられている。すなわち、第１の基板１は、第１の凸部２と、第１の凸部２を支持する中間層４８と、中間層４８を支持する本体部９と、を有している。第１の凸部２と本体部９は同じ材料で形成され、中間層４８は複数の第１の凸部２及び本体部９と異なる材料で形成されている。次に、図１０（ｃ）に示すように、レジストをパターニングすることで、第１の開口部３に対応する位置に開口が設けられたエッチングマスク５１を形成した。

次に、図１０（ｄ）に示すように、エッチングマスク５１をマスクとして、中間層４８をエッチングして開口させ、さらに本体部９をエッチングして第１の貫通孔８を形成した。第１の貫通孔８は本体部９と中間層４８に形成された。次に、図１０（ｅ）に示すように、エッチングマスク５１を除去した。その後、実施例１と同様にして接着材４を第１の基板１に転写して第２の基板５と接合し、基板接合体１０を作製した。本実施例によれば、第１の凸部２の高さを一定にすることができる。

以上本発明のいくつかの実施形態によって説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は例えば、シリコンを微細加工した構造体、ＭＥＭＳ分野や電気機械の機能デバイスに幅広く適用することができる。

（付記）本明細書は以下の開示を含む。
［構成１］
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在し、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接着材と、を有し、
前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、前記第１の周辺領域は互いに孤立した複数の第１の凸部を有し、前記接着材は前記複数の第１の凸部の頂部に接している基板接合体。
［構成２］
前記複数の第１の凸部の前記頂部の総面積は前記第１の周辺領域の面積の半分以下である、構成１に記載の基板接合体。
［構成３］
前記第２の基板は前記第１の面と対向する第２の面を有し、前記第２の面は少なくとも一つの第２の開口部と、前記少なくとも一つの第２の開口部を取り囲む第２の周辺領域と、からなり、前記第２の周辺領域は互いに孤立した複数の第２の凸部を有し、前記接着材は前記複数の第２の凸部の頂部に接している、構成１または２に記載の基板接合体。
［構成４］
前記第１の凸部は概ね直方体であり、前記第１の凸部の最小幅に対する高さの比が１以下である、構成１から３のいずれか１項に記載の基板接合体。
［構成５］
前記第１の基板は長辺と短辺とを有し、前記複数の第１の凸部は前記長辺と平行な方向よりも前記短辺と平行な方向に密に配置されている、構成１から４のいずれか１項に記載の基板接合体。
［構成６］
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在し、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接着材と、を有し、
前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、
前記第１の周辺領域は少なくとも一つの第１の凸部を有し、前記接着材は前記少なくとも一つの第１の凸部の頂部に接し、前記少なくとも一つの第１の凸部の前記頂部の総面積は前記第１の周辺領域の面積の半分以下である基板接合体。
［構成７］
前記少なくとも一つの第１の凸部は一つの連続した凸部であり、前記一つの連続した凸部の少なくとも一部は、前記第１の面の少なくとも一部に格子状に形成されている、構成６に記載の基板接合体。
［構成８］
前記第１の基板は、前記第１の凸部と、前記第１の凸部を支持する中間層と、前記中間層を支持する本体部と、を有し、前記第１の凸部と前記本体部は同じ材料で形成され、前記中間層は前記第１の凸部及び前記本体部と異なる材料で形成されている、構成１から７のいずれか１項に記載の基板接合体。
［構成９］
前記第１の凸部の高さは、前記第１の凸部の頂部に接する前記接着材の厚さより大きい、構成１から８のいずれか１項に記載の基板接合体。
［構成１０］
前記第１の凸部は基部から前記頂部に向かって断面積が減少している、構成１から９のいずれか１項に記載の基板接合体。
［構成１１］
前記第１の凸部は、少なくとも一つの前記第１の開口部を全周に渡って取り囲む枠部を有する、構成１から１０のいずれか１項に記載の基板接合体。
［構成１２］
前記少なくとも一つの第１の開口部は複数の開口部であり、各開口部は前記枠部によって互いに分離されている、構成１１に記載の基板接合体。
［構成１３］
前記少なくとも一つの第１の開口部は複数の開口部であり、前記複数の開口部は前記枠部に一括して取り囲まれている、構成１１に記載の基板接合体。
［構成１４］
前記第１の凸部は、前記第１の面の角部に、前記角部を端部とする２つの辺に沿って延びるように設けられている、構成１から１３に記載の基板接合体。
［構成１５］
前記第１の凸部は、前記第１の面の周縁部に設けられている、構成１から１３に記載の基板接合体。
［構成１６］
構成１から１５のいずれか１項に記載の基板接合体と、
前記第１の基板に支持されて、液体を吐出する複数の吐出口を備える吐出口形成部材と、を有し、
前記第１の基板は、前記第１の開口部と連通し前記液体が流通する液体供給路を有する、液体吐出ヘッド。
［方法１］
第１の基板と第２の基板とを有し、前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、前記第１の基板と前記第２の基板とが接着材で接合された基板接合体の製造方法であって、
前記第１の周辺領域に、互いに孤立した複数の第１の凸部を形成することと、
前記複数の第１の凸部の頂部に前記接着材を設けることと、
前記接着材を介して、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合することと、
を有する基板接合体の製造方法。
［方法２］
前記第１の凸部は反応性イオンエッチングにより形成される、方法１に記載の基板接合体の製造方法。
［方法３］
前記接着材は転写によって前記頂部に設けられる、方法１または２に記載の基板接合体の製造方法。
［構成１７］
複数の第１の基板が形成された第１のウエハと、複数の第２の基板が形成された第２のウエハと、を有し、前記第１のウエハを切断して個片化された前記第１の基板と、前記第２のウエハを切断して個片化された前記第２の基板と、が接着材で接合されるウエハのセットであって、
前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、前記第１の周辺領域は互いに孤立した複数の第１の凸部を有し、前記接着材が前記複数の第１の凸部の頂部に接するように設けられるウエハのセット。

１ 第１の基板
２ 第１の凸部
３ 第１の開口部
４ 接着材
５ 第２の基板
６ 第１の周辺領域
１１ 第１の面

Claims (20)

1. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在し、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接着材と、を有し、
   前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、前記第１の周辺領域は互いに孤立した複数の第１の凸部を有し、前記接着材は前記複数の第１の凸部の頂部に接している基板接合体。
2. 前記複数の第１の凸部の前記頂部の総面積は前記第１の周辺領域の面積の半分以下である、請求項１に記載の基板接合体。
3. 前記第２の基板は前記第１の面と対向する第２の面を有し、前記第２の面は少なくとも一つの第２の開口部と、前記少なくとも一つの第２の開口部を取り囲む第２の周辺領域と、からなり、前記第２の周辺領域は互いに孤立した複数の第２の凸部を有し、前記接着材は前記複数の第２の凸部の頂部に接している、請求項１に記載の基板接合体。
4. 前記第１の凸部は概ね直方体であり、前記第１の凸部の最小幅に対する高さの比が１以下である、請求項１に記載の基板接合体。
5. 前記第１の基板は長辺と短辺とを有し、前記複数の第１の凸部は前記長辺と平行な方向よりも前記短辺と平行な方向に密に配置されている、請求項１に記載の基板接合体。
6. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在し、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接着材と、を有し、
   前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、
   前記第１の周辺領域は少なくとも一つの第１の凸部を有し、前記接着材は前記少なくとも一つの第１の凸部の頂部に接し、前記少なくとも一つの第１の凸部の前記頂部の総面積は前記第１の周辺領域の面積の半分以下である基板接合体。
7. 前記少なくとも一つの第１の凸部は一つの連続した凸部であり、前記一つの連続した凸部の少なくとも一部は、前記第１の面の少なくとも一部に格子状に形成されている、請求項６に記載の基板接合体。
8. 前記第１の基板は、前記第１の凸部と、前記第１の凸部を支持する中間層と、前記中間層を支持する本体部と、を有し、前記第１の凸部と前記本体部は同じ材料で形成され、前記中間層は前記第１の凸部及び前記本体部と異なる材料で形成されている、請求項１または６に記載の基板接合体。
9. 前記第１の凸部の高さは、前記第１の凸部の頂部に接する前記接着材の厚さより大きい、請求項１または６に記載の基板接合体。
10. 前記第１の凸部は基部から前記頂部に向かって断面積が減少している、請求項１または６に記載の基板接合体。
11. 前記第１の凸部は、少なくとも一つの前記第１の開口部を全周に渡って取り囲む枠部を有する、請求項１または６に記載の基板接合体。
12. 前記少なくとも一つの第１の開口部は複数の開口部であり、各開口部は前記枠部によって互いに分離されている、請求項１１に記載の基板接合体。
13. 前記少なくとも一つの第１の開口部は複数の開口部であり、前記複数の開口部は前記枠部に一括して取り囲まれている、請求項１１に記載の基板接合体。
14. 前記第１の凸部は、前記第１の面の角部に、前記角部を端部とする２つの辺に沿って延びるように設けられている、請求項１または６に記載の基板接合体。
15. 前記第１の凸部は、前記第１の面の周縁部に設けられている、請求項１または６に記載の基板接合体。
16. 請求項１または６のいずれか１項に記載の基板接合体と、
    前記第１の基板に支持されて、液体を吐出する複数の吐出口を備える吐出口形成部材と、を有し、
    前記第１の基板は、前記第１の開口部と連通し前記液体が流通する液体供給路を有する、液体吐出ヘッド。
17. 第１の基板と第２の基板とを有し、前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、前記第１の基板と前記第２の基板とが接着材で接合された基板接合体の製造方法であって、
    前記第１の周辺領域に、互いに孤立した複数の第１の凸部を形成することと、
    前記複数の第１の凸部の頂部に前記接着材を設けることと、
    前記接着材を介して、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合することと、
    を有する基板接合体の製造方法。
18. 前記第１の凸部は反応性イオンエッチングにより形成される、請求項１７に記載の基板接合体の製造方法。
19. 前記接着材は転写によって前記頂部に設けられる、請求項１７または１８に記載の基板接合体の製造方法。
20. 複数の第１の基板が形成された第１のウエハと、複数の第２の基板が形成された第２のウエハと、を有し、前記第１のウエハを切断して個片化された前記第１の基板と、前記第２のウエハを切断して個片化された前記第２の基板と、が接着材で接合されるウエハのセットであって、
    前記第１の基板は第１の面を有し、前記第１の面は少なくとも一つの第１の開口部と、前記少なくとも一つの第１の開口部を取り囲む第１の周辺領域と、からなり、前記第１の周辺領域は互いに孤立した複数の第１の凸部を有し、前記接着材が前記複数の第１の凸部の頂部に接するように設けられるウエハのセット。

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