CN101391496A - 带有接合膜的基材、接合方法及接合体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备能够以高的尺寸精度,且在低温下效率良好地接合于粘附体的带有接合膜的基材、能够将所述带有接合膜的基材和粘附体在低温下效率良好地接合的接合方法、及带有接合膜的基材和粘附体以高的尺寸精度牢固地接合而成的可靠性高的接合体。本发明的带有接合膜的基材具有基板(2)、接合膜(3)、和夹在这些基板(2)和接合膜(3)之间的中间层(7),能够与对置基板(其他的被粘附体)(4)接合。该带有接合膜的基材具备的接合膜(3)在其至少一部分的区域被赋予能量,在表面(35)附近存在的脱离基脱离,由此在接合膜(3)的表面(35)显示与对置基板4的粘接性。

Description

带有接合膜的基材、接合方法及接合体
技术领域
本发明涉及带有接合膜的基材、接合方法及接合体。
背景技术
在接合(粘接)两个部件(基材)时,以往多采用使用了环氧系粘接剂、尿烷系粘接剂、硅酮系粘接剂等粘接剂的方法。
粘接剂通常不取决于接合的部件的材质,而显示优越的粘接性。因此,可以将由各种材料构成的部件之间进行各种组合而粘接。
例如,喷墨打印机具备的液滴喷出头(喷墨式记录头)通过使用粘接剂粘接由树脂材料、金属材料及硅系材料等异种材料构成的部件之间而组装。
在这样使用粘接剂粘接部件之间时,在粘接面涂敷液态或糊状粘接剂,通过涂敷的粘接剂贴合部件之间。然后,通过热量或光的作用,使粘接剂硬化(固化),由此粘接部件之间。
然而,在这样的使用了粘接剂的接合中,存在以下问题。
·粘接强度低。
·尺寸精度低。
·固化时间长,因此,粘接需要长时间。
另外,在大量的情况下,为了提高粘接强度,需要使用底层漆,为此的成本、和劳力和时间导致粘接工序的高成本化、复杂化。
另一方面,作为不使用的粘接剂的接合方法,有利用固体接合的方法。
固体接合是不夹有粘接剂等中间层,直接接合部件之间的方法(例如,参照专利文献1)。
根据这样的固体接合可知,不使用粘接剂之类的中间层,因此,能够得到尺寸精度高的接合体。
然而,在固体接合中存在以下问题。
·在接合的部件的材质上有限制。
·在接合工序中伴随高温(例如,700~800℃左右)下的热处理。
·接合工序中的气氛限制在减压气氛。
受到这样的问题,正在寻求不取决于供给于接合的部件的材质,以高的尺寸精度牢固,且在低温下效率良好地接合部件之间的方法。
【专利文献1】特开平5—82404号公报
发明内容
本发明的目的在于提供具备能够对粘附体,以高的尺寸精度牢固地,且在低温下效率良好地接合的接合膜的带有接合膜的基材、将所述带有接合膜的基材和粘附体在低温下效率良好地接合的接合方法、及将所述带有接合膜的基材和粘附体以高的尺寸精度牢固地接合而成的可靠性高的接合体。
这样的目的通过以下的本发明来实现。
本发明一种带有接合膜的基材,其特征在于,具有:
基材;
接合膜,其包含金属原子、与该金属原子结合的氧原子、和在所述金属原子及所述氧原子的至少一方结合的脱离基;
中间层,其夹在所述基材和所述接合膜之间,且厚度能够通过被赋予应力而变化,
所述接合膜在至少一部分区域被赋予能量,在所述接合膜的表面附近存在的所述脱离基从所述金属原子及所述氧原子的至少一方脱离,由此在所述接合膜的表面的所述区域显示与其他的被粘附体的粘接性。
由此,得到具备能够对粘附体,以高的尺寸精度牢固地,且在低温下效率良好地接合的接合膜的带有接合膜的基材。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述脱离基在所述接合膜的表面附近不均匀。
由此,能够使接合膜适当发挥作为金属氧化物膜的功能。即,除了作为接合膜的功能之外,还能够使接合膜适当发挥作为导电性或透光性等特性优越的金属氧化物膜的功能。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述金属原子为铟、锡、锌、钛、及锑中的至少一种。
通过使接合膜3含有这些金属原子,接合膜发挥优越的导电性和透明性。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述脱离基为氢原子、碳原子、氮原子、磷原子、硫原子及卤素原子、或这些各原子构成的原子团中的至少一种。
这些脱离基的通过能量的赋予的结合/脱离的选择性比较优越。因此,通过赋予能量,得到比较简单地,且均一地脱离的脱离基,能够进一步条带有接合膜的基材的粘接性。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选在所述接合膜中,作为脱离基,向铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锑锡氧化物(ATO)、含氟铟锡氧化物(FTO)、氧化锌(ZnO)或二氧化钛(TiO2)导入氢原子。
所述结构的接合膜其自身具有优越的机械特性。另外,对大量的材料显示尤其优越的粘接性。从而,这样的接合膜特别牢固地接合于基板,并且,对对置基板也显示特别强的粘附力,其结果,能够牢固地接合基板和对置基板。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜中的金属原子和氧原子的存在比为3:7~7:3。
由此,接合膜的稳定性变高,能够更牢固地接合带有接合膜的基材和其他的被粘附体。
本发明的带有接合膜的基材,其特征在于,
基材;
接合膜,其包含金属原子、和由有机成分构成的脱离基;
中间层,其夹在所述基材和所述接合膜之间,且厚度能够通过被赋予应力而变化,
所述接合膜在至少一部分区域被赋予能量,在所述接合膜的表面附近存在的所述脱离基从该接合膜脱离,由此在所述接合膜的表面的所述区域显示与其他的被粘附体的粘接性。
由此,得到具备能够对粘附体,以高的尺寸精度牢固地,且在低温下效率良好地接合的接合膜的带有接合膜的基材。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜是将有机金属材料作为原材料,使用有机金属化学气相生长法来成膜的。
根据所述方法可知,能够比较简单工序,将均一的膜厚的接合膜成膜。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜是在低还原性气氛下成膜的。
由此,在基板上不形成纯粹的金属膜,能够以残留含于有机金属材料中的有机物的一部分的状态成膜。即,能够形成作为接合膜及金属膜两者的特性优越的接合膜。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述脱离基是含于所述有机金属材料的有机物的一部分残留的。
通过形成为将在这样成膜时残留于膜中的残留物作为脱离基使用的结构,在形成的金属膜中不需要导入脱离基,能够以比较简单的工序来成膜接合膜。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述脱离基由将碳原子作为必要成分,包含氢原子、氮原子、磷原子、硫原子及卤素原子中的至少一种的原子团构成。
这些脱离基的通过能量的赋予的结合/脱离的选择性比较优越。因此,通过赋予能量,得到比较简单且均一地脱离的脱离基,能够进一步高度化基板的粘接性。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述脱离基为烷基。
由烷基构成的脱离基的化学稳定性高,因此,作为脱离基具备烷基的接合膜的耐气候性及耐药品性优越。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述有机金属材料为金属络合物。
通过使用金属络合物将接合膜成膜,能够以残留含于金属络合物中的有机物的一部分的状态可靠地形成接合膜。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述金属原子为铜、铝、锌及铁中的至少一种。
通过使接合膜含有这些金属原子,接合膜发挥优越的导电性。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜中的金属原子和碳原子的存在比为3:7~7:3。
通过将金属原子和碳原子的存在比设定在所述范围内,接合膜的稳定性变高,能够更牢固地接合粘接片和粘附体。另外,能够使接合膜发挥优越的导电性。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述中间层直接接合于所述接合层。
由此,赋予应力而引起的中间层的厚度的变化直接作用于接合膜,因此,能够根据中间层的变化,可靠地变形接合膜。其结果,进一步提高接合膜的与其他的被粘附体的粘附性。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述中间层是弹性变形的。
由此,即使在其他的被粘附体上接合带有接合膜的基材后,其他的被粘附体及基板重复变形而使用,中间层也不会发生疲劳破损,能够对应于其他的被粘附体及基板的形状而变形。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述中间层的贮存弹性模量为0.01~10MPa。
由此,能够可靠地防止在中间层发生疲劳破损的情况,因此,能够使中间层可靠地对应于其他的被粘附体及基板的形状而变形。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述中间层的平均厚度为5~10000nm。
由此,能够使中间层对应于在其他的被粘附体的表面存在的弯曲或凹凸等形状来变形。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选在将所述中间层的平均厚度设为A[nm],将所述接合膜的平均厚度设为B[nm]时,A/B满足0.1≤A/B≤1000的关系。
通过设定在所述范围内,在中间层的厚度变化时,能够追随该厚度的变化而使接合膜的厚度可靠地变化。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜在至少表面附近存在的所述脱离基从该接合膜脱离后,产生活性键(活性手)。
由此,得到对其他的被粘附体,基于化学键,能够牢固地接合的带有接合膜的基材。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述活性键为未结合键(未結合手)或羟基。
由此,能够相对于其他的被粘附体,特别牢固地接合。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜的平均厚度为1~1000nm。
由此,能够防止接合了带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合体的尺寸精度显著降低的情况,同时,能够更牢固地接合这些。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述接合膜呈不具有流动性的固态。
由此,使用带有接合膜的基材得到的接合体的尺寸精度与以往相比非常高。另外,与以往相比,能够在短时间内进行牢固的接合。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选至少所述基材的与所述中间层接触的部分以硅材料、金属材料或玻璃材料为主材料构成。
由此,即使不实施表面处理,也得到充分的强度。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选在所述中间层的与所述接合膜接触的一侧的面,预先实施有提高与所述接合膜的粘附性的表面处理。
由此,清洁化及活性化基材的表面,能够提高接合膜和对置基板的接合强度。
在本发明的带有接合膜的基材中,优选所述表面处理为等离子体处理。
由此,为了形成接合膜,能够特别最佳化基材的表面。
本发明的接合方法,其特征在于,包括:
准备本发明的带有接合膜的基材、和所述其他的被粘附体的工序;
向该带有接合膜的基材具有的所述接合膜的至少一部分的区域赋予能量的工序;
以使所述接合膜和所述其他的被粘附体粘附的方式,贴合所述带有接合膜的基材和所述其他的被粘附体,得到接合体的工序。
由此,能够在低温下效率良好地接合带有接合膜的基材和粘附体。
本发明的接合方法,其特征在于,包括:
准备本发明的带有接合膜的基材、和所述其他的被粘附体的工序;
以使所述接合膜和所述其他的被粘附体粘附的方式,贴合所述带有接合膜的基材和所述其他的被粘附体,得到层叠体的工序;
通过向该层叠体中的所述接合膜的至少一部分的区域赋予能量,接合所述带有接合膜的基材和所述其他的被粘附体,得到接合体的工序。
由此,能够在低温下效率良好地接合带有接合膜的基材和粘附体。另外,在层叠体的状态下,带有接合膜的基材和粘附体之间没有接合,因此,在重叠带有接合膜的基材和粘附体后,能够容易地微调这些的位置。其结果,能够提高接合膜的表面方向上的位置精度。
在本发明的接合方法中,优选所述能量的赋予通过向所述接合膜照射能量射线的方法、加热所述接合膜的方法、及向所述接合膜赋予压缩力的方法中的至少一种方法来进行。
由此,能够比较简单地,且效率良好地对接合膜赋予能量。
在本发明的接合方法中,优选所述能量射线为波长126~300nm的紫外线。
由此,最佳化向接合膜赋予的能量,因此,能够使接合膜中的脱离基可靠地脱离。其结果,能够防止接合膜的特性(机械妥特性、化学特性等)降低的情况,同时,能够在接合膜显示粘接性。
在本发明的接合方法中,优选所述加热的温度为25~100℃。
由此,能够可靠地防止接合体由于热量而变质、劣化,同时,能够可靠地提高接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述压缩力为0.2~10MPa。
由此,能够防止由于压力过高而导致基板或粘附体发生损伤等的情况,同时,能够可靠地提高接合体的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述能量的赋予在大气气氛中进行。
由此,在控制气氛时,不需要劳力和工时或成本,能够更简单地进行能量的赋予。
在本发明的接合方法中,优选所述其他的被粘附体预先具有实施了提高与所述接合膜的粘附性的表面处理的表面,
所述带有接合膜的基材以所述接合膜粘附的方式贴合于所述实施了表面处理的表面。
由此,能够进一步提高带有接合膜的基材和粘附体的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述其他的被粘附体预先具有:具有选自官能团、原子团、开环分子、不饱和键、卤素及过氧化物构成的组的至少一个基团或物质的表面,
所述带有接合膜的基材以所述接合膜粘附的方式,贴合于具有所述基团或物质的表面。
由此,能够充分地提高带有接合膜的基材和粘附体的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选对所述接合体,进行提高所述接合体的接合强度的处理的工序。
由此,能够进一步提高接合体的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述进行提高接合强度的处理的工序通过向所述接合体照射能量射线的方法、加热所述接合体的方法、及向所述接合体赋予压缩力的方法中的至少一种方法来进行。
由此,能够进一步提高接合体的接合强度。
本发明的接合体,其特征在于,具有:
本发明的带有接合膜的基材、和粘附体,
这些经由所述接合膜接合。
由此,得到以高的尺寸精度接合带有接合膜的基材和粘附体而成的可靠性高的接合体。
本发明的接合体,其特征在于,具有:
两片本发明的带有接合膜的基材,
这些以使所述接合膜之间对置的方式接合。
由此,得到以高的尺寸精度接合带有接合膜的基材和粘附体而成的可靠性高的接合体。
附图说明
图1是用于说明本发明的带有接合膜的基材的图(立体图)。
图2是表示本发明的带有接合膜的基材具备的I的结构的接合膜的能量赋予前的状态的局部放大图。
图3是表示本发明的带有接合膜的基材具备的I的结构的接合膜的能量赋予后的状态的局部放大图。
图4是以示意性表示在将I的结构的接合膜成膜时使用的成膜装置的纵向剖面图。
图5是表示图4所示的成膜装置具备的离子源的结构的示意图。
图6是表示本发明的带有接合膜的基材具备的II的结构的接合膜的能量赋予前的状态的局部放大图。
图7是表示本发明的带有接合膜的基材具备的II的结构的接合膜的能量赋予前的状态的局部放大图。
图8是以示意性表示在将II的结构的接合膜成膜时使用的成膜装置的纵向剖面图。
图9是用于说明带有接合膜的基材的其他结构的图(立体图)。
图10是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第一实施方式的图(纵向剖面图)。
图11是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第一实施方式的图(纵向剖面图)。
图12是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第二实施方式的图(纵向剖面图)。
图13是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第三实施方式的图(纵向剖面图)。
图14是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第三实施方式的图(纵向剖面图)。
图15是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第四实施方式的图(纵向剖面图)。
图16是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第五实施方式的图(纵向剖面图)。
图17是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第六实施方式的图(纵向剖面图)。
图18是使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第七实施方式的图(纵向剖面图)。
图19是表示适用本发明的接合体而得到的弹性表面波元件的俯视图。
图20是图19所示的弹性表面波元件的纵向剖面图。
图21是表示适用本发明的接合体而得到的弹性表面波元件的分解立体图。
图中:1—带有接合膜的基材;2、21、22—基板;25、251、252—上表面;3、30、31、32、3a、3b—接合膜;303—脱离基;304—活性键;3c—间隙;35、351、352—表面;350—规定区域;4—对置基板;5、5a、5a’、5b、5c、5d、5e—接合体;6—掩模;61—窗部;7、71、72、7a—中间层;200—成膜装置;211—腔室;212—基板支撑架;215—离子源;216—靶体;217—靶体支撑架;219—气体供给源;220—第一开闭器;221—第二开闭器;230—排气机构;231—排气线路;232—泵;233—阀;250—开口;253—格栅;254—格栅;255—磁铁;256—离子产生室;257—灯丝;260—气体供给机构;261—气体供给线路;262—泵;263—阀;264—气体容器;410—配线基板;412—电极;413—绝缘基板;414—导线;415—电极;416—导电层;500—成膜装置;511—腔室;512—基板支撑架;521—开闭器;530—排气机构;531—排气线路;532—泵;533—阀;560—有机金属供给机构;561—气体供给线路;562—贮存槽;563—阀;564—泵;565—气体容器;570—气体供给机构;571—气体供给线路;573—阀;574—泵;575—气体容器;610—弹性表面波元件;620—基板;621—基部;622—基底层;623—压电体层;630—IDT(输入侧电极);631—电极指;640—IDT(输出侧电极);641—电极指;650—绝缘保护膜。
具体实施方式
以下,基于附图所示的适当的实施方式,详细说明本发明的带有接合膜的基材、接合方法及接合体。
本发明的带有接合膜的基材具有:基板(基材)、接合膜、和在这些基板和接合膜之间设置的中间层,并用于与对置基板(其他的被粘附体)的接合中。
在该带有接合膜的基材中,接合膜接合膜含有金属原子、与该金属原子结合的氧原子、和与这些金属原子及氧原子的至少一方结合的脱离基。这样的具有接合膜的带有接合膜的基材通过向接合膜的至少一部分区域即俯视的情况下的接合膜的整个面或一部分区域赋予能量而使在所述接合膜的表面附近存在的脱离基从金属原子及氧原子的至少一方脱离。还有,其特征在于,该接合膜通过脱离基的脱离,在该表面的赋予了能量的区域显示与对置基板的粘接性。
进而,中间层通过赋予应力,可以变化其厚度。通过形成为具备这样的中间层的结构,即使在将带有接合膜的基材接合(粘接)于在表面具有弯曲或凹凸的对置基板的情况下,将带有接合膜的基材压紧于对置基板而贴合时,也对中间层赋予应力,中间层的厚度对应(追随)于对置基板表面的弯曲或凹凸的形状而变化。其结果,夹在中间层和对置基板之间的接合膜也对应于中间层的形状的变化,其形状变化,因此,在表面具有弯曲或凹凸的对置基板上也能够可靠地接合带有接合膜的基材。
具有以上的特征的本发明的带有接合膜的基材相对于对置基板,能够以高的尺寸精度牢固地,且在低温下效率良好地接合。还有,通过使用所述带有接合膜的基材,得到牢固地接合基板和对置基板而成的可靠性高的接合体。
<第一实施方式>
首先,说明本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和对置基板(其他的被粘附体)的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第一实施方式。
图1是用于说明本发明的带有接合膜的基材的图(立体图),图2是表示本发明的带有接合膜的基材具备的I的结构的接合膜的能量赋予前的状态的局部放大图,图3是表示本发明的带有接合膜的基材具备的I的结构的接合膜的能量赋予后的状态的局部放大图,图4是以示意性表示在将I的结构的接合膜成膜时使用的成膜装置的纵向剖面图,图5是表示图4所示的成膜装置具备的离子源的结构的示意图,图6是表示本发明的带有接合膜的基材具备的II的结构的接合膜的能量赋予前的状态的局部放大图,图7是表示本发明的带有接合膜的基材具备的II的结构的接合膜的能量赋予前的状态的局部放大图,图8是以示意性表示在将II的结构的接合膜成膜时使用的成膜装置的纵向剖面图,图9是用于说明带有接合膜的基材的其他结构的图(立体图),图10及图11是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材接合于其他的被粘附体的接合方法的第一实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图1~图11中的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,首先,对本发明的带有接合膜的基材的第一实施方式进行说明。
在本实施方式中,带有接合膜的基材1如图1所示,具有:基板2、接合膜3、和在基板2及接合膜3之间设置的中间层7。该带有接合膜的基材1相对于后述的对置基板4,经由接合膜3及中间层7粘接基板2时使用。
基板2具有支撑在其一方的面侧形成的中间层7及接合膜3的功能。
因此,该基板2只要是具有支撑中间层7及接合膜3的程度的刚性,就可以由任意的构成材料构成。
具体来说,基板2的构成材料可以举出聚乙烯、聚丙烯、乙烯—丙烯共聚物、乙烯—醋酸乙酯过氧化物(EVA)等聚烯烃、环状聚烯烃、改性聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、聚—(4—甲基戊烯—1)、离聚物、丙烯酸系树脂、聚甲基甲基丙烯酸酯、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丙烯腈—苯乙烯共聚物(AS树脂)、丁二烯—苯乙烯共聚物、聚氧亚甲基、聚乙烯醇(PVA)、乙烯—乙烯基醇共聚物(EVOH)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PCT)等聚酯、聚醚、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺、聚缩醛(POM)、聚苯醚、改性聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、芳香族聚酯(液晶聚合物)、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、其他氟系树脂、苯乙烯系、聚烯烃系、聚氯乙烯系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、反聚异戊二烯系、氟橡胶系、氯化聚乙烯系等各种热塑性弹性体、环氧树脂、苯酚树脂、尿素树脂、蜜胺树脂、芳族聚酰胺系树脂、不饱和聚酯、硅酮树脂、聚氨酯等、或以这些为主的共聚物、混合体、聚合物—合金等树脂系材料、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、V、Mo、Nb、Zr、Pr、Nd、Sm之类的金属、或含有这些金属的合金、碳钢、不锈钢、铟锡氧化物(ITO)、镓砷之类的金属系材料、Si、Ge、InP、GaPN之类的半导体系材料、单晶硅、多晶硅、非晶质硅、聚硅之类的硅系材料、硅酸玻璃(石英玻璃)、硅酸钠玻璃、钠玻璃、钾钙玻璃、铅(碱)玻璃、钡玻璃、硼酸玻璃之类的玻璃系材料、氧化铝、氧化锆、铁素体、羟基磷灰石、氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锑之类的陶瓷系材料、石墨之类的碳系材料、或组合这些各材料的一种或两种以上的复合材料等。
另外,对基板2的表面实施Ni镀敷之类的镀敷处理、铬酸盐处理之类的坚固态化处理、或氮化处理等也可。
另外,基板(基材)2的形状只要是具有支撑接合膜3的面的形状即可,不限定于板状。即,基材的形状例如可以为块状(block状)或棒状等。
还有,如本实施方式一样,基板2呈板状的情况下,基板2的平均厚度不特别限定,但优选0.01~10mm左右,更优选0.1~3mm左右。
中间层7在本实施方式中,在基板2和接合膜3之间设置为与这些两者接触。
该中间层7具有通过被赋予应力,可变化厚度的功能。通过将带有接合膜的基材1形成为具备这样的中间层7的结构,即使在将带有接合膜的基材1接合(粘接)于在表面具有弯曲或凹凸的对置基板4的情况下,在将带有接合膜的基材1压紧于对置基板4而贴合时,也向中间层7赋予应力,中间层7的厚度对应(追随)于对置基板4的表面的弯曲或凹凸的形状而变化。其结果,在中间层7上形成的接合膜3也对应于中间层7的形状的变化,其形状也变化,因此,在表面具有弯曲或凹凸的对置基板4上也能够可靠地接合带有接合膜的基材1,能够提高接合膜3的与对置基板4的密接性。
这样的中间层7可以为弹性变形,或塑性变形的任一种,但优选具有弹性变形。由此,即使在将带有接合膜的基材1接合于对置基板4后,对置基板4及基板2反复变形而使用的情况下,中间层7也不会发生疲劳破坏而可对应于对置基板4及基板2的形状而变形。
在中间层7为弹性变形性的情况下,中间层7的贮存弹性模量优选0.01~10MPa,更优选0.1~1MPa。由此,能够可靠地抑制或防止在中间层7产生疲劳破坏的情况,因此,能够使中间层7可靠地对应于对置基板4及基板2的形状而变形。
这样的中间层7由致密体构成也可,但优选由多孔体构成。由此,中间层7通过被赋予应力,其厚度能够更可靠地变化。
另外,作为所述中间层7的构成材料,例如,可以举出聚烯烃、环状聚烯烃、改性聚烯烃、聚酯、聚醚、聚氨酯之类的树脂系材料、具有噻吩骨架、亚苯基骨架及吡咯骨架等的导电性高分子系材料、Cu、Al、Ti之类的金属、或含有这些金属的合金之类的金属系材料、聚硅之类的硅系材料、及氧化铝、氧化锆、铁素体之类的陶瓷系材料,这些中的一种或两种以上可以组合使用。
中间层7的平均厚度优选5~10000nm,更优选100~1000nm。由此,中间层7能够对应于在对置基板4表面存在的弯曲或凹凸等的形状而变形。
另外,在将中间层7的平均厚度设为A[nm],将后述的接合膜3的平均厚度设为B[nm]时,A/B优选满足0.1≤A/B≤1000的关系,更优选满足5≤A/B≤100的关系。通过将A/B的大小设定为所述范围内,在中间层7的厚度变化时,可以追随其厚度的变化,使接合膜3的厚度可靠地变化。
接合膜3在将带有接合膜的基材1粘接于对置基板4时,承担基板2和对置基板4的接合。
在该接合膜3中,通过对应于其至少一部分的区域、即俯视的情况下的接合膜的整个面或一部分的区域的能量的赋予,在接合膜3的表面附近存在的脱离基303发生脱离(参照图2)。还有,这样的接合膜3通过脱离基303的脱离,在其表面的赋予了能量的区域显示与对置基板(其他的被粘附体)4的粘接性。
在本发明的带有接合膜的基材1中,主要在该接合膜3的结构上具有特征,具体来说,作为接合膜3,使用如下的I或II的结构。
以下,对I及II的结构的接合膜3分别详述。
I:首先,I结构的接合膜3设置于基板2上,包含金属原子、与该金属原子结合的氧原子、和在这些金属原子及氧原子的至少一方结合的脱离基303(参照图2)。换而言之,接合膜3可以说是向由金属氧化物构成的金属氧化物膜导入了脱离基303。
这样的接合膜3在被赋予能量的情况下,脱离基303从接合膜3(金属原子及氧原子的至少一方)脱离,如图3所示,在接合膜3的至少表面35附近产生活性键304。还有,由此,在接合膜3表面显示粘接性。若显示所述粘接性,则具备接合膜3的带有接合膜的基材1相对于对置基板4,能够以高的尺寸精度牢固地,效率良好地接合。
另外,接合膜3由金属原子、和与该金属原子结合的氧原子构成,即在金属氧化物结合了脱离基303,因此,接合膜3自身的尺寸精度高,在将带有接合膜的基材1粘接于对置基板4而得到的后述的接合体5中,也得到高的尺寸精度。
进而,接合膜3呈不具有流动性的固体状。因此,与以往就开始使用的具有流动性的液态或粘液态(半固态)的粘接剂相比,粘接层(接合膜3)的厚度或形状几乎不变化。从而,使用带有接合膜的基材1而得到的接合体5的尺寸精度与以往相比非常高。进而,不需要粘接剂的固化所需的时间,因此,能够在短时间内进行牢固的接合。
另外,在本发明中,在将接合膜3形成为I的结构的情况下,接合膜3优选具有导电性。由此,在后述的接合体5中,中间层7也同样具有导电性的情况下,可以将接合膜3作为电连接基板2和对置基板4的端子等来使用。
进而,接合膜3优选具有透光性。由此,在中间层7也同样具有透光性的情况下,可以将本发明的接合体5适用于光学元件等中的需要透光性的区域。
还有,脱离基303至少存在于接合膜3的表面35附近即可,在接合膜3的大致整体上存在也可,在接合膜3的表面35附近不均匀也可。还有,通过形成为脱离基303在表面35附近不均匀的结构,能够使接合膜3适当发挥作为金属氧化物膜的功能。即,除了对接合膜3赋予作为接合膜的功能之外,得到能够适当赋予作为导电性或透光性等特性优越的金属氧化物膜的功能的优点。
在以上的接合膜3中,为了能够适当发挥作为接合膜3的功能,选择金属原子。
具体来说,作为金属原子,不特别限定,但例如,可以举出Li、Be、B、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Ti及Pb等。其中,优选组合In(铟)、Sn(锡)、Zn(锌)、Ti(钛)及Sb(锑)中的一种或两种以上而使用。通过将接合膜3作为含有这些金属原子,即向含有这些金属原子的金属氧化物中导入脱离基303,接合膜3发挥优越的导电性和透明性。
更具体来说,作为金属氧化物,例如,可以举出铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锑锡氧化物(ATO)、含氟铟锡氧化物(FTO)、氧化锌(ZnO)及二氧化钛(TiO2)等。
还有,在作为金属氧化物使用铟锡氧化物(ITO)的情况下,铟和锡的原子比(铟/锡比)优选99/1~80/20,更优选97/3~85/15。由此,能够更显著地发挥如上所述的效果。
另外,接合膜3中的金属原子和氧原子的存在比优选3:7~7:3左右,更优选4:6~6:4左右。通过将金属原子和氧原子的存在比设为所述范围内,接合膜3的稳定性变高,能够更牢固地接合带有接合膜的基材1和对置基板4。
另外,脱离基303如上所述,通过金属原子及氧原子的至少一方脱离,使接合膜3产生活性键。从而,脱离基303选择通过被赋予能量,比较简单地且均一地脱离,但在不被赋予能量时不脱离的方式而可靠地与接合膜3结合的脱离基。
从所述观点来说,脱离基303适当使用氢原子、碳原子、氮原子、磷原子、硫原子及卤素原子、或这些各原子构成的原子团中的至少一种。所述脱离基303的通过能量的赋予引起的结合/脱离的选择性比较优越。因此,这样的脱离基303能够充分满足如上所述的必要性,能够进一步提高带有接合膜的基材1的粘接性。
还有,作为由上述各原子构成的原子团(基团),例如,可以举出甲基、乙基之类的烷基、甲氧基、乙氧基之类的烷基、羧基、氨基及磺酸基等。
在以上的各原子及原子团中,在I的结构的接合膜3中,脱离基303尤其优选氢原子。由氢原子构成的脱离基303的化学稳定性高,因此,作为脱离基303具备氢原子的接合膜3的耐气候性及耐药品性优越。
若考虑以上情况,则作为接合膜3,适当选择在铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锑锡氧化物(ATO)、含氟铟锡氧化物(FTO)、氧化锌(ZnO)或二氧化钛(TiO2)的金属氧化物中导入作为脱离基303的氢原子的接合膜。
所述结构的接合膜3其自身具有优越的机械特性。另外,对大量的材料尤其显示优越的粘接性。从而,这样的接合膜3相对于基板2尤其牢固地粘接,并且,相对于对置基板4也显示尤其强的粘接力,其结果,能够牢固地接合基板2和对置基板4。
另外,接合膜3的平均厚度优选1~1000nm左右,更优选2~800nm左右。通过将接合膜3的平均厚度设为所述范围内,能够防止接合带有接合膜的基材1和对置基板4的接合体5的尺寸精度显著降低的情况,同时,能够将这些更牢固地接合。
即,在接合膜3的平均厚度小于所述下限值的情况下,有可能得不到充分的接合强度。另一方面,在接合膜3的平均厚度大于所述上限值的情况下,有可能接合体5的尺寸精度显著降低。
进而,若接合膜3的平均厚度为所述范围内,则确保接合膜3的某种程度的形状追随性。因此,例如,在基板2的接合面(与接合膜3邻接的面)存在有凹凸的情况下,也取决于其凹凸的高度,但能够以追随凹凸的形状的方式粘附接合膜3。其结果,接合膜3吸收凹凸,能够缓和在其表面产生的凹凸的高度。还有,在贴合带有接合膜的基材1和对置基板4时,能够提高接合膜3的相对于对置基板4的密接性。即,通过控制接合膜3的厚度,对接合膜3也能够赋予与上述中间层7相同的功能。
还有,如上所述的形状追随性的程度是接合膜3的厚度越厚而越显著。从而,为了充分地确保形状追随性,尽量增加接合膜3的厚度。
如上所述的接合膜3在接合膜3的大致整体上存在有脱离基303的情况下,例如,I—A:可以在含有构成脱离基303的原子成分的气氛下,利用物理气相成膜法,将含有金属原子和氧原子的金属氧化物材料成膜,由此来形成。另外,在接合膜3的表面35附近不均匀的情况下,例如,I—B:可以在将含有金属原子和所述氧原子的金属氧化物膜成膜后,在该金属氧化物膜的表面附近含有的金属原子及氧原子的至少一方导入脱离基303,由此来形成。
以下,对在基板2上形成中间层7后,使用I—A及I—B的方法,将接合膜3成膜的情况进行详述。
I—A:在I—A的方法中,接合膜3如上所述,在含有构成脱离基303的原子成分的气氛下,利用物理气相成膜法(PVD法),将含有金属原子和氧原子的金属氧化物材料成膜来形成。若形成为这样使用PVD法的构成,则在使金属氧化物材料朝向基板2喷射时,能够向金属原子及氧原子的至少一方比较容易地导入脱离基303,因此,能够在接合膜3的大致整体上导入脱离基303。
进而,根据PVD法可知,能够效率良好地成膜致密且均匀的接合膜3。由此,由PVD法成膜的接合膜3能够相对于对置基板4尤其牢固地接合。进而,由PVD法成膜的接合膜3在较长时间内维持被赋予能量而活性化的状态。因此,能够实现接合体5的制造过程的简单化、效率化。
另外,作为PVD法,可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀方法、激光磨损法等,但其中,优选使用溅射法。根据溅射法可知,能够在金属原子和氧原子的结合不被切断而在含有构成脱离基303的原子成分的气氛中敲出金属氧化物的粒子。还有,在敲打出金属氧化物的粒子的状态下,能够与构成脱离基303的原子成分的气体接触,因此,能够更顺畅地向金属氧化物(金属原子或氧原子)导入脱离基303。
以下,作为利用PVD法将接合膜3成膜的方法,以利用溅射法(离子束溅射法),将接合膜3成膜的情况为代表进行说明。
首先,在说明接合膜3的成膜方法之前,对在基板2设置的中间层7上利用离子束溅射法,将接合膜3成膜时使用的成膜装置200进行说明。
图4所示的成膜装置200构成为,利用离子束溅射法的接合膜3的形成能够在腔室(装置)内进行。
具体来说,成膜装置200具有:腔室(真空腔室)211;设置于该腔室211内,且保持基板2(成膜对象物)的基板支撑架(成膜对象物保持部)212;设置于腔室211内,且朝向腔室211内照射离子束B的离子源(离子供给部)215;将通过离子束B的照射,产生含有金属原子和氧原子的金属氧化物(例如,ITO)的靶体(金属氧化物材料)216保持的靶体支撑架(靶体保持部)217。
另外,腔室211具有:向腔室211内供给含有构成脱离基303的原子成分的气体(例如,氢气)的气体供给机构260;进行腔室211的排气,控制压力的排气机构230。
还有,在本实施方式中,基板支撑架212安装于腔室211的顶板部。该基板支撑架212能够转动。由此,能够以均匀且均一的厚度,在基板2上将接合膜3成膜。
离子源(离子枪)215如图5所示,具有:形成有开口(照射口)250的离子产生室256;设置于离子产生室256的灯丝257;格栅253、254;设置于离子产生室256的外侧的磁铁255。
另外,如图4所示,在离子产生室256连接有向其内部供给气体(溅射用气体)的气体供给源219。
在该离子源215中,若从气体供给源219向离子产生室256内供给了气体的状态下,将灯丝257通电加热,则从灯丝257放出电子,放出的电子通过磁铁255的磁场而运动,与供给于离子产生室256内的气体分子冲撞。由此,气体分子被离子化。该气体的离子I+通过格栅253和格栅254之间的电压梯度,从离子产生室256内被引出,并且被加速,经由开口250作为离子束B,从离子源215放出(照射)。
从离子源215照射的离子束B与靶体216的表面冲撞,从靶体216敲打出粒子(溅射粒子)。该靶体216由如上所述的金属氧化物材料构成。
在该成膜装置200中,离子源215以其开口250位于腔室211内的方式而固定(设置)于腔室211的侧壁。还有,离子源215也可以配置于从腔室211间隔的位置,形成为经由连接部与腔室211连接的结构,但通过形成为本实施方式的结构,能够实现成膜装置200的小型化。
另外,离子源215设置为,其开口250为与基板支撑架212不相同的方向,在本实施方式中朝向腔室211的底部侧。
还有,离子源215的设置个数不限定于一个,也可以为多个,设置为多个离子源215,由此能够进一步提高接合膜3的成膜速度。
另外,在靶体支撑架217及基板支撑架212的附近分别配设能够覆盖这些的第一开闭器220及第二开闭器221。
这些遮蔽器220、221分别用于防止靶体216、基板2、中间层7及接合膜3暴露于无用的气氛等中的情况。
另外,排气机构230包括:泵232;连通泵232和腔室211的排气线路231;在排气线路231的中途设置的阀233,能够将腔室211内减压为期望的压力。
进而,气体供给机构260包括:贮存含有构成脱离基303的原子成分的气体(例如,氢气)的气体容器264;从气体容器264向腔室211引导该气体的气体供给线路261;在气体供给线路261的中途设置的泵262及阀263,能够将含有构成脱离基303的原子成分向腔室211内供给。
使用如上所述的结构的成膜装置200,在如下所述地设置于基板2的中间层7上形成接合膜3。
首先,准备设置有中间层7的基板2,将该基板2向成膜装置200的腔室211内送入,以使中间层7成为下侧的方式,将其装配(设置)于基板支撑架212。
其次,运行排气机构230,即运行了泵232的状态下,打开阀233,由此将腔室211内形成为减压状态。该减压的程度(真空度)不特别限定,但优选1×10-7~1×10-4Torr左右,更优选1×10-6~1×10-5Torr左右。
进而,运行气体供给机构260,即在运行了泵262的状态下打开阀263,由此向腔室211内供给含有构成脱离基303的原子成分的气体。由此,能够将腔室内形成为含有所述气体的气氛下(氢气气氛下)。
含有构成脱离基303的原子成分的气体的流量优选1~100ccm左右,更优选10~60ccm左右。由此,能够向金属原子及氧原子的至少一方可靠地导入脱离基303。
另外,腔室211内的温度为25℃以上即可,但优选25~100℃左右。通过设定为所述范围内,效率良好地进行金属原子或氧原子、和含有所述原子成分的气体的反应,能够向金属原子及氧原子可靠地导入含有所述原子成分的气体。
其次,打开第二开闭器221,进而将第一开闭器220设为打开的状态。
在该状态下,向离子源215的离子产生室256内导入气体,并且,向灯丝257导电而加热。由此,从灯丝257放出电子,该放出的电子与气体分子冲撞,由此气体分子被离子化。
该气体的离子I+被格栅253和格栅254加速,从离子源215放出,与由阴极材料构成的靶体216冲撞。由此,从靶体216敲打出金属氧化物(例如,ITO)的粒子。此时,腔室211内为含有将构成脱离基303的原子成分含有的气体的气氛下(例如,氢气气氛下),因此,向在腔室211内敲打出的粒子中所含有的金属原子及氧原子导入脱离基303。还有,通过在中间层7上粘附导入有该脱离基303的金属氧化物而形成接合膜3。
还有,在本实施方式中说明的离子束溅射法中,在离子源215的离子产生室256内进行放电,产生电子e-,但该电子e-被格栅253遮蔽,防止向腔室211内放出。
进而,离子束B的照射方向(离子源215的开口250)朝向靶体216(与腔室211的底部侧不相同的方向),因此,更可靠地防止在离子产生室256内产生的紫外线照射于成膜的接合膜3的情况,能够可靠地防止在接合膜3的成膜中导入的脱离基303脱离的情况。
如上所述,能够将在厚度方向的大致整体上脱离基303存在的接合膜3成膜。
I—B:另外,在I—B方法中,接合膜3通过将含有金属原子和氧原子的金属氧化物膜成膜后,向在该金属氧化物膜的表面附近含有的金属原子及氧原子的至少一方导入脱离基303而形成。根据所述方法可知,是比较简单的工序,能够在金属氧化物膜的表面附近将脱离基303以不均匀的状态导入,能够形成作为接合膜及金属氧化物膜的两者的特性优越的接合膜3。
在此,金属氧化物膜通过任意方法来成膜也可,例如,可以通过PVD法(物理气相成膜法)、CVD法(化学气相成膜法)、等离子体聚合法之类的各种气相成膜法、或各种液相成膜法等来成膜,但其中,尤其优选利用PVD法来成膜。根据PVD法可知,能够效率良好地成膜致密且均匀的金属氧化物膜。
另外,作为PVD法,可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀方法、及激光磨损法等,但其中,优选使用溅射法。根据溅射法可知,金属原子和氧原子的结合不被切断而能够向气氛中敲打出金属氧化物的粒子,将其向在基板2上设置的中间层7上供给,因此,能够将特性优越的金属氧化物膜成膜。
进而,作为在金属氧化物膜的表面附近导入脱离基303的方法,使用各种方法,例如,可以举出I—B1:在含有构成脱离基303的原子成分的气氛下热处理(退火)金属氧化物膜的方法、I—B2:离子镀方法等,但其中,尤其优先使用I—B1的方法。根据I—B1的方法可知,能够比较容易地将脱离基303在金属氧化物膜的表面附近有选择地导入。另外,通过适当设定在实施热处理时的气氛温度或处理时间等处理条件,能够可靠地进行导入的脱离基303的量、进而导入脱离基303的金属氧化物膜的厚度的控制。
以下,以利用溅射法(离子束溅射法)将金属氧化物膜成膜,其次,将得到的金属氧化物膜在含有构成脱离基303的原子成分的气氛下热处理,由此得到接合膜3的情况为代表进行说明。
还有,在使用I—B的方法来成膜接合膜3的情况下,也使用与在采用I—A的方法成膜接合膜3时使用的成膜装置200相同的成膜装置,因此,省略关于成膜装置的说明。
首先,准备设置有中间层7的基板2。还有,将该基板2送入成膜装置200的腔室211内,以使中间层7成为下侧的方式,装配(设置)于基板支撑架212。
其次,运行排气机构230,即运行了泵232的状态下打开阀233,由此将腔室211内形成为减压状态。该减压的程度(真空度)不特别限定,但优选1×10-7~1×10-4Torr左右,更优选1×10-6~1×10-5Torr左右。
另外,此时,运行加热机构,加热腔室211内。腔室211内的温度为25℃以上即可,但优选25~100℃左右。通过设定在所述范围内,能够将膜密度高的金属氧化物膜成膜。
其次,打开第二开闭器221,进而将第一开闭器220设为打开的状态。
在该状态下,向离子源215的离子产生室256内导入气体,并且,向灯丝257通电而加热。由此,从灯丝257放出电子,该放出的电子与气体分子冲撞,由此气体分子被离子化。
该气体的离子I+被格栅253和格栅254加速,从离子源215放出,与由阴极材料构成的靶体216冲撞。由此,从靶体216敲打出金属氧化物(例如,ITO)的粒子,粘附在基板2上设置的中间层7上,形成含有金属原子和与该金属原子结合的氧原子的金属氧化物膜。
还有,在本实施方式中说明的离子束溅射法中,在离子源215的离子产生室256内进行放电,产生电子e-,但该电子e-被格栅253遮蔽,防止向腔室211内放出。
进而,离子束B的照射方向(离子源215的开口250)朝向靶体216(与腔室211的底部侧不相同的方向),因此,更可靠地防止在离子产生室256内产生的紫外线照射于成膜的接合膜3的情况,能够可靠地防止在接合膜3的成膜中导入的脱离基303发生脱离的情况。
其次,在打开了第二开闭器221的状态下,关闭第一开闭器220。
在该状态下,运行加热机构,进而加热腔室211内。腔室211内的温度设定为脱离基303效率良好地导入金属氧化物膜的表面的温度,优选100~600℃左右,更优选150~300℃左右。通过设定在所述范围内,在接下来工序中,不使基板2及金属氧化物膜变质/劣化,能够将脱离基303效率良好地导入金属氧化物膜的表面。
其次,运行气体供给机构260,即在运行了泵262的状态下打开阀263,由此,向腔室211内供给含有构成脱离基303的原子成分的气体。由此,能够将腔室211内形成为含有所述气体的气氛下(氢气气氛下)。
这样,在前工序中将腔室211内加热的状态下,若将腔室211内形成为含有构成脱离基303的原子成分的气体的气氛下(例如,氢气气氛下),则向在金属氧化物膜的表面附近存在的金属原子及氧原子的至少一方导入脱离基303,形成接合膜3。
含有构成脱离基303的原子成分的气体的流量优选1~100ccm左右,更优选10~60ccm左右。由此,能够向金属原子及氧原子的至少一方可靠地导入脱离基303。
还有,腔室211内在所述工序中,优选维持通过运行排气机构230来调节的减压状态。由此,能够更顺畅地进行对金属氧化物膜的表面的脱离基303的导入。另外,通过在维持所述工序的减压状态的情况下,直接形成为在本工序中将腔室211内减压的结构,省略再次减压的劳力和时间,因此,还得到能够实现成膜时间及成膜成本等的优点。
该减压的程度(真空度)不特别限定,但优选1×10-7~1×10-4Torr左右,更优选1×10-6~1×10-5Torr左右。
另外,实施热处理的时间优选15~120分钟左右,更优选30~60分钟左右。
根据导入的脱离基303的种类等而不同,但通过将实施热处理时的条件(腔室211内的温度、真空度、气体流量、处理时间)设定为上述范围内,能够有选择地向金属氧化物膜的表面附近导入脱离基303。
如上所述,能够将在表面35附近脱离基303不均匀的接合膜3成膜。
II:其次,II的结构的接合膜3设置于在基板2设置的中间层7上,含有金属原子和由有机成分构成的脱离基303(参照图6)。
这样的接合膜3在被赋予能量的情况下,脱离基303从接合膜3的至少表面35附近脱离,如图7所示,在接合膜3的至少表面35附近产生活性键304。还有,由此,在接合膜3的表面显示粘接性。若显示所述粘接性,则具备接合膜3的带有接合膜的基材1相对于对置基板4,能够以高的尺寸精度且牢固地,效率良好地接合。
另外,接合膜3是含有金属原子、和由有机成分构成的脱离基303的膜即有机金属膜,因此,形成为比较难以变形的牢固的膜。因此,接合膜3自身的尺寸精度高,在将带有接合膜的基材1粘接于对置基板4而得到的后述的接合体5中得到高的尺寸精度。
这样的接合膜3呈不具有流动性的固体状。因此,与以往就开始使用的具有流动性的液态或粘液态(半固态)的粘接剂相比,粘接层(接合膜3)的厚度或形状几乎不变化。从而,使用带有接合膜的基材1而得到的接合体5的尺寸精度与以往相比非常高。进而,不需要粘接剂的固化所需的时间,因此,能够在短时间内进行牢固的接合。
另外,在本发明中,在将接合膜3形成为II的结构的情况下,接合膜3优选具有导电性。由此,在后述的接合体中,中间层7也同样具有导电性的情况下,可以将接合膜3作为电连接基板2和对置基板4的端子等来使用。
在以上的接合膜3中,为了能够适当发挥作为接合膜3的功能,选择金属原子及脱离基303。
具体来说,作为金属原子,不特别限定,但例如,可以举出Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、各种镧系元素、各种锕系元素之类的过渡金属元素、Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Rb、Sr、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、Tl、Pd、Bi、Po之类的典型金属元素等。
在此,就过渡金属元素来说,在各过渡金属元素之间,最外层电子的数量不同仅这一点不同,因此,物性类似。还有,通常,过渡金属的硬度或熔点高,导电性及热传导性高。因此,在作为金属原子使用了过渡金属元素的情况下,能够进一步提高在接合膜3显示的粘接性。另外,与此同时,能够进一步提高接合膜3的导电性。
另外,作为金属原子,在组合Cu、Al、Zn及Fe中的一种或两种以上而使用的情况下,接合膜3发挥优越的导电性。另外,在使用后述的有机金属化学气相生长法将接合膜3成膜的情况下,将含有这些金属的金属络合物等作为原材料使用,能够比较容易成膜均一的接合膜3。
另外,脱离基303如上所述,通过从接合膜3脱离,使接合膜3产生活性键。从而,脱离基303适当选择通过被赋予能量,比较简单且均一地脱离,但在不被赋予能量时,以不脱离的方式可靠地结合于接合膜3的脱离基303。
具体来说,在II的结构的接合膜3中,作为脱离基303,适当选择以碳原子作为必须成分,且含有氢原子、氮原子、磷原子、硫原子及卤素原子中的至少一种的原子团。所述脱离基303的通过能量的赋予的结合/脱离的选择性比较优越。因此,这样的脱离基303能够充分满足如上所述的必要性,能够进一步提高带有接合膜的基材1的粘接性。
更具体来说,作为原子团(基团),例如,除了甲基、乙基之类的烷基、甲氧基、乙氧基之类的烷氧基、羧基之外,可以举出所述烷基的末端由异氰酸酯基、氨基及磺酸基等结束的原子团等。
在以上的原子团中,脱离基303尤其优选烷基。由烷基构成的脱离基303的化学稳定性高,因此,作为脱离基303具备烷基的接合膜3的耐气候性及耐药品性优越。
另外,在所述结构的接合膜3中,金属原子和氧原子的存在比优选3:7~7:3左右,更优选4:6~6:4左右。通过将金属原子和碳原子的存在比设为所述范围内,接合膜3的稳定性变高,能够更牢固地接合带有接合膜的基材1和对置基板4。另外,能够使接合膜3发挥优越的导电性。
另外,接合膜3的平均厚度优选1~1000nm左右,更优选2~800nm左右。通过将接合膜3的平均厚度设为所述范围内,能够防止接合了带有接合膜的基材1和对置基板4的接合体5的尺寸精度显著降低,同时,能够更牢固地接合这些。
即,在接合膜3的平均厚度小于所述下限值的情况下,有可能得不到充分的接合强度。另一方面,在接合膜3的平均厚度大于所述上限值的情况下,有可能接合体5的尺寸精度显著降低。
进而,若接合膜3的平均厚度为所述范围内,则确保接合膜3的某种程度的形状追随性。因此,例如,即使在基板2的接合面(与接合膜3邻接的面)存在有凹凸的情况下,也取决于其凹凸的高度,但能够以追随凹凸的形状的方式粘附接合膜3。其结果,接合膜3吸收凹凸,能够缓和在其表面产生的凹凸的高度。还有,在贴合带有接合膜的基材1和对置基板4时,能够提高接合膜3的相对于对置基板4的粘附性。即,通过控制接合膜3的厚度,对接合膜3也能够赋予与上述中间层7相同的功能。
还有,如上所述的形状追随性的程度是接合膜3的厚度越厚而越显著。从而,为了充分地确保形状追随性,尽量增加接合膜3的厚度。
如上所述的接合膜3可以由任意方法来成膜,但例如,可以举出II—A:在由金属原子构成的金属膜上,向金属膜的大致整体赋予含有脱离基(有机成分)303,形成接合膜3的方法、II—B:在由金属原子构成的金属膜上,将含有脱离基(有机成分)303的有机物向金属膜的表面附近有选择地赋予(化学修饰),形成接合膜3的方法、II—C:将具有金属原子、和含有脱离基(有机成分)303的有机物的有机金属材料作为原材料,使用有机金属化学气相生长法,形成接合膜3的方法等。其中,优选利用II—C方法来将接合膜3成膜的方法。根据所述方法可知,该方法是比较简单的工序,且能够形成均一的接合膜3。
以下,以II—C的方法、即将具有金属原子、和含有脱离基(有机成分)303的有机物的原材料作为原材料,使用有机金属化学气相生长法,形成接合膜3的方法,得到接合膜3的情况为代表进行说明。
首先,在说明接合膜3的成膜方法之前,对将接合膜3成膜时使用的成膜装置500进行说明。
图8所示的成膜装置500构成为,在腔室511内进行利用有机金属化学气相生长法(以下,有时还省略为“MOCVD法”)的接合膜3的形成。
具体来说,成膜装置500具有:腔室(真空腔室)511;设置于该腔室511内,且保持形成有中间层7的基板2(成膜对象物)的基板支撑架(成膜对象物保持部)512;向腔室511内供给气化或雾化的有机金属材料的有机金属供给机构560;供给用于将腔室511内设为低还原性气氛下的气体的气体供给机构570;进行腔室511内的排气而控制压力的排气机构230;加热基板支撑架512的加热机构(未图示)。
基板支撑架512在本实施方式中,安装于腔室511的底部。该基板支撑架512通过马达的运行来能够转动。由此,能够以均匀且均一的厚度,在基板2上成膜。
另外,在基板支撑架512的附近分别配设有能够覆盖这些的开闭器521。该开闭器521用于防止基板2、中间层7及接合膜3暴露于不需要的气氛等中。
有机金属供给机构560连接于腔室511。该有机金属供给机构560具有:贮存固态有机金属材料的贮存槽562;贮存将气化或雾化的有机金属材料向腔室511内输送的载体气体的气体容器565;将载体气体和气化或雾化的有机金属材料向腔室511内引导的气体供给线路561;在气体供给线路561的中途设置的泵564及阀563。在所述结构的有机金属供给机构560中,贮存槽562具有加热机构,通过该加热机构的运行,能够加热固态的有机金属材料,并使其气化。因此,在将阀563打开的状态下,运行泵564,将载体气体从气体容器565向贮存槽562供给的情况下,气化或雾化的有机金属材料与该载体气体一同通过供给线路561内,供给于腔室511内。
还有,作为载体气体,不特别限定,例如,适当使用氮气、氩气及氦气等。
另外,在本实施方式中,气体供给机构570与腔室511连接。气体供给机构570包括:贮存用于将腔室511内设为低还原性气氛下的气体容器575;将所述用于设为低还原性气氛下的气体向腔室511内引导的气体供给线路571;在气体供给线路571的中途设置的泵574及阀573。在所述结构的气体供给机构570中,在将阀573打开的状态下,若运行泵574,则所述用于设为低还原性气氛下的气体从气体容器575经由供给线路571,供给于腔室511内。通过将气体供给机构570设为所述结构,能够将腔室511内可靠地设为相对于有机金属材料低还原的气氛。其结果,在将有机金属材料作为原材料,使用MOCVD法,将接合膜3成膜时,以将含于有机金属材料的有机成分的至少一部分作为脱离基303残留的状态下而成膜接合膜3。
作为将腔室511内设为低还原性气氛下的气体,不特别限定,但例如可以举出氮气及氦气、氩气、氖气之类的稀有气体等,其中的一种或两种以上可以组合使用。
还有,作为有机金属材料,如后述的2,4—戊二酮(ペンタジオネ—ト)—铜(II)或[Cu(hfac)(VTMS)]等之类,使用在分子结构中含有氧原子的有机金属材料的情况下,优选向用于设为低还原性气氛下的气体中添加氢气。由此,能够提高对氧原子的还原性,能够在接合膜3不残留过度的氧原子的情况下将接合膜3成膜。其结果,该接合膜3的膜中的金属氧化物的存在率低,从而发挥优越的导电性。
另外,在作为载体气体使用氮气、氩气及氦气中的至少一种的情况下,还能够使该载体气体发挥作为用于设为低还原性气氛下的气体的功能。
另外,排气机构530包括:泵532;连通泵532和腔室511的排气线路531;在排气线路531的中途设置的阀533,能够将腔室511内减压为期望的压力。
通过使用如上所述的结构的成膜装置500,利用MOCVD法,如下所述地在基板2上形成接合膜3。
首先,准备设置有中间层7的基板2。还有,将该基板2向成膜装置500的腔室511内送入,以使中间层7成为上侧的方式,将其装配(设置)于基板支撑架512。
其次,运行排气机构530,即运行了泵532的状态下,打开阀533,由此将腔室511内形成为减压状态。该减压的程度(真空度)不特别限定,但优选1×10-7~1×10-4Torr左右,更优选1×10-6~1×10-5Torr左右。
另外,通过运行气体供给机构570,即在运行泵574的状态下打开阀573,向腔室511内供给用于设为低还原性气氛下的气体,将腔室511内设为低还原性气氛下。基于气体供给机构570的所述气体的流量不特别限定,但优选0.1~10sccm左右,更优选0.5~5sccm左右。
进而,此时,运行加热机构,加热基板支撑架512。基板支撑架512的温度根据形成的接合膜3的种类、即形成接合膜3时使用的原材料的种类而不同,但优选80~300℃左右,更优选100~275℃左右。通过设定在所述范围内,能够使用后述的有机金属材料,将具有优越的粘接性的接合膜3成膜。
其次,将开闭器521设为打开的状态。
还有,通过运行贮存有固态有机金属材料的贮存槽562具备的加热机构,在使有机金属材料气化的状态下,运行泵564,并且,打开阀563,由此将气化或雾化的有机金属材料与载体气体一同向腔室内导入。
这样,在所述工序中加热基板支撑架512的状态下,若向腔室511内供给气化或雾化的有机金属材料,则在中间层7上加热有机金属材料,由此能够在含于有机金属材料的有机物的一部分残留的状态下,在基板2上形成接合膜3。
即,根据MOCVD法可知,能够以使含于有机金属材料的有机物的一部分残留的方式形成含有金属原子的膜,能够在中间层7上形成该有机物的一部分发挥作为脱离基303的功能的接合膜3。
作为使用于这样的MOCVD法的有机金属材料不特别限定,但例如,可以举出2,4—戊二酮—铜(II)、三(8—喹啉酯)铝(Alq3)、三(4—甲基—8喹啉酯)铝(III)(Almq3)、(8—羟基喹啉)锌(Znq2)、铜酞花青、Cu(六氟乙酰基丙酮酯)(乙烯基三甲基硅烷)[Cu(hfac)(VTMS)]、Cu(六氟乙酰基丙酮酯)(2—甲基—1—己烯—3—烯)[Cu(hfac)(MHY)]、Cu(全氟乙酰基丙酮酯)(乙烯基三甲基硅烷)[Cu(pfac)(VTMS)]、Cu(全氟乙酰基丙酮酯)(2—甲基—1—己烯—3—烯)[Cu(pfac)(MHY)]之类的金属络合物、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌之类的烷基金属、或其衍生物等。其中,作为有机金属材料,优选金属络合物。通过使用金属络合物,能够在含于金属络合物中的有机物的一部分残留的状态下,可靠地形成接合膜3。
另外,在本实施方式中,通过运行气体供给机构570,腔室511内设为低还原性气氛下,但通过设为这样的气氛下,不会在中间层7上形成纯粹的金属膜,能够在含于有机金属材料中的有机物的一部分残留的状态下成膜。即,能够形成作为接合膜及金属膜的两者的特性优越的接合膜3。
气化或雾化的有机金属材料的流量优选0.1~100ccm左右,更优选0.5~60ccm左右。由此,能够以均一的膜厚,且在有机金属材料中含有的有机物的一部分残留的状态,将接合膜3成膜。
如上所述,通过形成为将在成膜接合膜3时残留于膜中的残留物作为脱离基303使用的结构,不需要在形成的金属膜等中导入脱离基,能够以比较简单的工序成膜接合膜3。
还有,使用有机金属材料形成的接合膜3中残留的所述有机物的一部分其全部作为脱离基303发挥功能也可,其一部分作为脱离基303发挥功能也可。
如上所述,能够在基板2上设置的中间层7上成膜接合膜3。
还有,优选在设置于基板2的中间层7的至少应形成接合膜3的区域,利用上述方法形成接合膜3之前,根据中间层7的构成材料,预先实施提高中间层7和接合膜3的粘附性的表面处理。
作为所述表面处理,例如,可以举出溅射处理、等离子体处理之类的物理表面处理、使用了氧等离子体、氮等离子体的等离子体处理、电晕放电处理、蚀刻处理、电子射线照射处理、紫外线照射处理、臭氧暴露处理之类的化学表面处理、或组合这些的处理等。通过实施这样的处理,能够清洁化中间层7的应形成接合膜3的区域,并且,能够活性化该区域。由此,能够提高接合膜3和中间层7的接合强度。
另外,通过在这些各表面处理中也使用等离子体处理,能够为了形成接合膜3,将中间层7的表面尤其最佳化。
还有,实施表面处理的中间层7的表面由树脂材料(高分子材料)构成的情况下,尤其适当使用电晕放电处理、氮等离子体处理等。
另外,根据中间层7的构成材料的不同,不实施如上所述的表面处理,接合膜3的接合强度也变得充分高。作为得到这样的效果的中间层7的构成材料,例如,可以举出以如上所述的各种树脂系材料、各种导电性高分子系材料、各种陶瓷系材料等为主材料的构成材料。
由这样的材料构成的中间层7其表面由氧化膜覆盖,在该氧化膜的表面结合有活性比较高的羟基。从而,若使用由这样的材料构成的中间层7,则即使不实施如上所述的表面处理,也能够牢固地接合带有接合膜的基材1(接合膜3)和对置基板4。
另外,设置有中间层7的基板2例如通过在基板2上成膜中间层7而得到。该中间层7根据其构成材料而不同,但可以使用各种方法来成膜。例如,可以使用浸渍法、旋涂法、帘前涂法、辊涂凹版涂敷法、溅涂法、流涂法、静电涂法、电镀涂法等涂敷法或电解镀敷、浸渍镀敷、无电解镀敷等湿式镀敷法(湿式工序)、以及蒸镀、溅射法、CVD、PVD、离子镀方法等气相成膜法、火焰喷涂法等来成膜。
如上所述,能够制造在基板2的一面从基板2侧依次层叠有中间层7和接合膜3的带有接合膜的基材1。
还有,带有接合膜的基材1除了其形状为如上所述的板状(片状)的情况之外,也可以像梳齿形状一样形成有图案(参照图9)。
图9所示的呈梳齿形状的带有接合膜的基材1除了可以通过预先准备呈梳齿形状的基板2后,在该基板2上依次形成中间层7及接合膜3而得到之外,也可以使用各种蚀刻法,对上述板状带有接合膜的基材形成图案而得到。进而,形成的图案的形状不限于梳齿形状,可以为L字形状、U字形状、框状及弯曲形状等任意的形状。
另外,在带有接合膜的基材1中,中间层7可以***基板2和接合膜3之间,在基板2和中间层7之间及/或接合膜3和中间层7之间的至少一方设置有其他层也可。但是,如本实施方式,中间层7直接接合于接合膜3的情况下,通过被赋予应力而引起的中间层7的厚度的变化直接作用于接合膜3,因此,能够根据中间层7的形状的变化,可靠地变形接合膜3。其结果,进一步提高接合膜3的相对于对置基板4的粘附性。
其次,对本实施方式的带有接合膜的基材的接合方法进行说明。
本实施方式的接合方法包括:准备带有接合膜的基材的工序;对带有接合膜的基材的接合膜赋予能量,使脱离基从接合膜中脱离,由此活性化接合膜的工序;准备对置基板(其他的被粘附体),使带有接合膜的基材具备的接合膜和其他的被粘附体密接,由此将带有接合膜的基材贴合于其他的被粘附体,得到接合体的工序。
以下,对本实施方式的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,使用所述方法,准备带有接合膜的基材1(本发明的带有接合膜的基材)(参照图10(a))。
[2]其次,对带有接合膜的基材1的接合膜3的表面35赋予能量。
在此,若向接合膜3赋予能量,则在接合膜3中,脱离基303的结合键被切断,从接合膜3的表面35附近脱离,在脱离基303脱离后,在接合膜3的表面35附近产生活性键。由此,在接合膜3的表面35显示与对置基板4的粘接性。
这样的状态的带有接合膜的基材1能够基于化学键,与对置基板4牢固地接合。
在此,对接合膜3赋予的能量使用任意方法来赋予也可,但例如,可以举出向接合膜3照射能量射线的方法、加热接合膜3的方法、向接合膜3赋予压缩力(物理能量)的方法、将接合膜3暴露(赋予等离子体能量)于等离子体中的方法、将接合膜3暴露(赋予化学能量)于臭氧气体的方法等。其中,在本实施方式中,作为向接合膜3赋予能量的方法,尤其优选使用向接合膜3照射能量射线的方法。所述方法中可以比较简单且效率良好地向接合膜3赋予能量,因此,作为赋予能量的方法适当使用。
其中,作为能量射线,例如,可以举出紫外线、激光之类的光、X射线、γ射线、电子射线、离子束之类的粒子射线等、或将这些能量射线组合两种以上的能量射线。
在这些能量射线中,也尤其优选使用波长126~300nm左右的紫外线(参照图10(b))。根据所述范围内的紫外线,最佳化赋予的能量,因此,能够使接合膜3中的脱离基303可靠地脱离。由此,能够防止接合膜3的特性(机械特性、化学特性等)降低的情况,同时,能够使接合膜3可靠地显示粘接性。
另外,根据紫外线可知,能够在广的范围内没有不均的情况下短时间内进行处理,因此,能够效率良好地进行脱离基303的脱离。进而,紫外线还具有能够用UV灯等简单的设备产生的优点。
还有,紫外线的波长更优选126~200nm左右。
另外,在使用UV灯的情况下,其输出根据接合膜3的面积而不同,但优选1mW/cm2~1W/cm2左右,更优选5mW/cm2~50mW/cm2左右。还有,在这种情况下,UV灯和接合膜3的间隔距离优选3~3000mm左右,更优选10~1000mm左右。
另外,照射紫外线的时间优选能够使接合膜3的表面35附近的脱离基303脱离的程度的时间、即对接合膜3不照射必要以上的紫外线的程度的时间。由此,能够有效地防止接合膜3变质、劣化。具体来说,根据紫外线的光量、接合膜3的构成材料等而略微不同,但优选0.5~30分钟左右,更优选1~10分钟左右。
另外,紫外线也可以连接时间照射,但间歇(脉冲状)照射也可。
另一方面,作为激光,例如,优选使用受激准分子激光器之类的脉冲振荡激光器(脉冲激光器)、二氧化碳激光器、半导体激光器之类的连续振荡激光器等。其中,优选使用脉冲激光器。在脉冲激光器中,在接合膜3的被照射激光的部分难以经时蓄积热量,因此,能够可靠地防止蓄积的热量引起的接合膜3的变质、劣化。即,根据脉冲激光器可知,能够防止蓄积至接合膜3的内部的热量产生影响的情况。
另外,脉冲激光器的脉冲宽度在考虑了热量的影响的情况下,优选尽量短。具体来说,优选脉冲宽度为1ps(皮(可)秒)以下,更优选500fs(飞(母托)秒)以下。若将脉冲宽度设为所述范围内,则能够可靠地抑制伴随激光照射而在接合膜3产生的热量的影响。还有,脉冲宽度小至所述范围内程度的脉冲激光器被称为“飞(母托)秒激光器”。
另外,激光的波长不特别限定,但例如,优选200~1200nm左右,更优选400~1000nm左右。
另外,激光的峰输出在脉冲激光器的情况下,根据脉冲宽度而不同,但优选0.1~10W左右,更优选1~5W左右。
进而,脉冲激光器的重复频率优选0.1~100kHz左右,更优选1~100kHz左右。通过将脉冲激光器的频率设定为所述范围内,照射激光的部分的温度显著上升,能够将脱离基303从接合膜3的表面35附近可靠地切断。
还有,这样的激光的各种条件如下,照射激光的部分的温度优选适当调节为常温(室温)~600℃左右,更优选200~600℃左右,进而优选300~400℃左右。由此,照射激光的部分的温度显著上升,能够将脱离基303从接合膜3可靠地切断。
另外,照射于接合膜3的激光优选其焦点对准接合膜3的表面35的状态下,沿该表面35而扫描。由此,由于激光的照射而产生的热量局部地蓄积在表面35附近。其结果,能够使在接合膜3的表面35存在的脱离基303有选择地脱离。
另外,对接合膜3的能量射线的照射可以在任意的气氛中进行也可,具体来说,可以举出大气、氧之类的氧化性气体气氛、氢之类的还原性气体气氛、氮、氩气之类的惰性气体气氛、或将这些气氛减压的减压(真空)气氛等,但其中尤其优选在大气气氛中进行。由此,在控制气氛时不花费劳力和工时或成本,能够更简单地进行能量射线的照射。
这样,根据照射能量射线的方法可知,能够容易地对接合膜3的表面35附近有选择地赋予能量,因此,例如,能够能量的赋予引起的基板2、中间层7及接合膜3的变质/劣化、即防止带有接合膜的基材1的变质/劣化。
另外,根据照射能量射线的方法可知,能够精度良好地,简单地调节赋予的能量的大小。因此,能够调节从接合膜3脱离的脱离基303的脱离量。通过这样调节脱离基303的脱离量,能够容易地控制带有接合膜的基材1和对置基板4之间的接合强度。
即,通过增加脱离基303的脱离量,在接合膜3的表面35附近产生更大量的活性键,因此,能够进一步提高在接合膜3显示的粘接性。另一方面,通过减少脱离基303的脱离量,减少在接合膜3的表面35附近产生的活性键,能够抑制在接合膜3显示的粘接性。
还有,为了调节赋予的能量的大小,例如,调节能量射线的种类、能量射线的输出、能量射线的照射时间等条件也可。
进而,根据照射能量射线的方法可知,能够在短时间内赋予大的能量,因此,能够进一步效率良好地进行能量的赋予。
在此,赋予能量之前的接合膜3如图2及图6所示,在表面35附近具有脱离基303。若向所述接合膜3赋予能量,则脱离基303(在图2中为氢原子,在图6中为甲基)从接合膜3脱离。由此,如图3及图7所示,在接合膜3的表面35产生活性键304,并被活性化。其结果,在接合膜3的表面显示粘接性。
在此,在本说明书中,接合膜3“被活性化”的状态除了如上所述地接合膜3的表面35及内部的脱离基303脱离,在接合膜3的构成原子中没有末端化的结合键(以下,还称为“未结合键”或“悬空键(danglingbond)”)产生的状态之外,包括该未结合键通过羟基(OH基)被末端化的状态、及这些状态混合存在的状态,将其称为接合膜3被“活性化”的状态。
从而,活性键304如图3及图7所示,是指未结合键(悬空键)、或未结合键通过羟基而被末端化的键。若这样的活性键304存在,则能够相对于对置基板4进行尤其牢固的接合。
还有,后者的状态(未结合键通过羟基而被末端化的状态)例如通过对接合膜3在大气气氛中照射能量射线,大气中的水分将未结合键末端化,由此容易地生成。
另外,在本实施方式中,在将带有接合膜的基材1粘接(贴合)于对置基板4之前,预先说明了对带有接合膜的基材1的接合膜3赋予能量的情况,但所述能量的赋予在贴合(重叠)带有接合膜的基材1和对置基板4时,或贴合(重叠)后进行也可。还有,关于这样的情况,在后述的第二实施方式中进行说明。
[3]其次,准备对置基板(其他的被粘附体)4。还有,如图10(c)所示,使被活性化的接合膜3和对置基板4密接,使带有接合膜的基材1与对置基板4接触。由此,在所述工序[2]中,接合膜3显示对对置基板4的粘接性,因此,化学结合接合膜3和对置基板4,将带有接合膜的基材1粘接于对置基板4,得到图11(d)所示的接合体5。
在这样的得到的接合体5中,不是像以往的接合方法中使用的粘接剂一样主要基于锚定效果之类的物理结合来粘接,而是基于共价键之类的短时间内产生的牢固的化学键,接合带有接合膜的基材1和对置基板4。因此,能够在短时间内形成接合体5,且极难以剥离,也难以发生接合不均等。
另外,根据得到使用这样的带有接合膜的基材1得到的接合体5的方法可知,不像以往的固体接合一样,需要高温(例如,700℃以上)下的热处理,因此,能够将由耐热性低的材料构成的基板2及对置基板4供给于接合。
另外,基板2和对置基板4经由接合膜3及中间层7接合,因此,还具有在基板2或对置基板4的构成材料上没有限制的优点。
因此,根据本发明可知,能够分别扩大基板2及对置基板4的各构成材料的选择的范围。
另外,在固体接合中,没有经由接合层,因此,在基板2和对置基板4之间的热膨胀率存在差异的情况下,基于所述差异,应力容易集中于接合界面,可能发挥剥离等,但在接合体(本发明的接合体)5中,通过中间层7及接合膜3来缓和应力集中,能够可靠地抑制或防止剥离的发生。
在此,粘接带有接合膜的基材1的对置基板4与基板2相同地,可以由任意的材料来构成。
具体来说,对置基板4可以由与基板2的构成材料相同的材料来构成。
另外,对置基板4不限于图10所示的板状,例如,可以为块状(block状)、棒状等。
还有,对置基板4的构成材料可以与基板2相同,也可以不相同,但优选基板2和对置基板4的各热膨胀率大致相等。若基板2和对置基板4的热膨胀率大致相等,则在贴合带有接合膜的基材1和对置基板4时,难以在其接合界面产生伴随热膨胀的应力,其结果,在最终得到的接合体5中,能够可靠地防止剥离等不妥善的情况发生。
另外,在后详述,但即使在基板2及对置基板4的各热膨胀率相互不同的情况下,也优选将贴合带有接合膜的基材1和对置基板4时的条件如下所述地最佳化。由此,能够以高的尺寸精度,牢固地接合带有接合膜的基材1和对置基板4。
即,在基板2和对置基板4的热膨胀率相互不同的情况下,优选尽量在低温下进行接合。通过在低温下进行接合,能够进一步降低在接合界面产生的热应力。
具体来说,取决于基板2和对置基板4的热膨胀率的差异,但优选在基板2及对置基板4的温度为25~50℃左右的状态下,将带有接合膜的基材1贴合于对置基板4,更优选在25~40℃左右的状态下贴合。若为这样的温度范围,则即使基板2和对置基板4的热膨胀率的差异大至某种程度,也能够充分减少在接合界面产生的热应力。其结果,能够可靠地抑制或防止接合体5中的翘起或剥离等的发生。
另外,在这种情况下,具体的基板2和对置基板4之间的热膨胀系数的差异为5×10-5/K以上的情况下,如上所述,尤其推荐在尽量低的低温下进行接合。
进而,优选基板2和对置基板4的刚性相互不同。由此,能够更牢固地接合带有接合膜的基材1和对置基板4。
优选在供给于如上所述的对置基板4与带有接合膜的基材1的接合的区域,与中间层7相同地,根据对置基板4的构成材料,进行接合之前,预先实施提高对置基板4和接合膜3的粘附性的表面处理。由此,能够进一步提高带有接合膜的基材1和对置基板4的接合强度。
还有,作为表面处理,可以适用与对中间层7实施的如上所述的表面处理相同的处理。
另外,根据对置基板4的构成材料,不实施如上所述的表面处理也可,在供给于对置基板4的与带有接合膜的基材1的接合的区域的表面具有以下的基团或物质的情况下,不实施如上所述的表面处理,也能够充分提高带有接合膜的基材1和对置基板4的接合强度。
作为这样的基团或物质,例如,可以举出选自氢原子、羟基、硫醇基、羧基、氨基、硝基、咪唑基之类的官能团、原子团、开环分子、双键、三键之类的不饱和键、F、Cl、Br、I之类的卤素、过氧化物构成的组的至少一种基团或物质。具有这样的基团或物质的表面能够进一步提高带有接合膜的基材1的相对于接合膜3的接合强度。
另外,为了得到具有这样的物质的表面,适当选择进行如上所述的各种表面处理,由此得到能够与带有接合膜的基材1尤其牢固地接合的对置基板4。
另外,代替表面处理,在供给于对置基板4的与带有接合膜的基材1的接合的区域,预先形成具有提高与接合膜3的粘附性的功能的中间层也可。由此,通过经由所述中间层接合带有接合膜的基材1和对置基板4,得到更高接合强度的接合体5。
所述中间层的构成材料可以使用与中间层7的构成材料相同的材料。
在此,在本工序中,对接合带有接合膜的基材1和对置基板4的机制进行说明。
例如,以在供给于对置基板4的与带有接合膜的基材1的接合的区域,羟基露出的情况为例进行说明如下,在本工序中,以使带有接合膜的基材1的接合膜3和对置基板4接触的方式贴合它们时,带有接合膜的基材1的接合膜3的表面35上存在的羟基、和在对置基板4的所述区域存在的羟基通过氢键相互吸引,在羟基之间产生引力。推断为通过该引力,带有接合膜的基材1和对置基板4被接合。
另外,通过该氢键相互吸引的羟基之间根据温度条件等,伴随脱水缩合而从表面被切断。其结果,在带有接合膜的基材1和对置基板4的接触界面中,结合有羟基的结合键之间结合。由此,推断为带有接合膜的基材1和对置基板4被更牢固地接合。
还有,在所述工序[2]中被活性化的接合膜3的表面其活性状态被经时缓和。因此,在所述工序[2]结束后,优选尽早进行本工序[3]。具体来说,在所述工序[2]结束后,优选在60分钟以内进行本工序[3],更优选5分钟以内进行。若在所述时间内,则接合膜3的表面维持充分的活性状态,因此,在本工序中将带有接合膜的基材1(接合膜3)贴合于对置基板4时,能够在它们之间得到充分的接合强度。
换而言之,被活性化前的接合膜3是在具备脱离基303的状态下化学性比较稳定的膜,耐气候性优越。因此,被活性化前的接合膜3适合长期的保存中。从而,从接合体5的制造效率的观点来说,有效的是将那样的带有接合膜的基材1(具备接合膜3的基板2)大量制造或购入而保存,进行本工序的贴合临前,仅对必要的个数进行所述工序[2]所示的能量赋予。
如上所述,能够得到图11(d)所示的接合体(本发明的接合体)5。
还有,在图11(d)中,以覆盖带有接合膜的基材1的接合膜3的整个面的方式重叠了对置基板4,但这些相对位置相互错开也可。即,以使对置基板4从接合膜3突出的方式,重叠带有接合膜的基材1和对置基板4也可。
这样得到的接合体5优选基板2和对置基板4之间的接合强度为5MPa(50kgf/cm2)以上,更优选10MPa(100kgf/cm2)以上。具有这样的接合强度的接合体5能够充分防止其剥离。还有,如后所述,使用接合体5,例如,构成弹性表面波元件的情况下,得到耐久性优越的弹性表面波元件。另外,根据本发明的带有接合膜的基材1可知,能够效率良好地制作基板2和对置基板4以如上所述的大的接合强度接合的接合体5。
还有,在以往的直接接合硅基板之间的固体接合中,即使将供给于接合的基板的表面活性化,其活性状态也只能维持几秒~几十秒左右的极短的时间。因此,在进行表面的活性化后,存在不能充分确保贴合所接合的两个基板的作业等所需的时间的问题。
对此,根据本发明可知,能够在比较长的时间内维持活性状态。因此,能够充分地确保贴合作业所需的时间,能够提高接合作业的效率化。还有,能够在比较长的时间内维持活性状态的情况被推断为由有机成分构成的脱离基303脱离的活性化状态稳定化的情况引起的。
还有,在得到接合体5时,或得到接合体5后,对该接合体5(带有接合膜的基材1和对置基板4的层叠体),根据需要进行以下的三个工序([4A]、[4B]及[4C])中的至少一个工序(提高接合体5的接合强度的工序)也可。由此,能够进一步提高接合体5的接合强度。
[4A]在本工序中,如图11(e)所示,将得到的接合体5向基板2和对置基板4相互靠近的方向加压。
由此,接合膜3的表面分别进一步接近基板2的表面及对置基板4的表面,能够进一步提高接合体5中的接合强度。
另外,通过对接合体5加压,压扁接合体5中的接合界面中残留的间隙,能够进而扩大接合面积。由此,能够进一步提高接合体5中的接合强度。
进而,在将带有接合膜的基材1接合(粘接)于表面具有弯曲或凹凸的对置基板4的情况下,也通过对接合体5加压,能够对中间层7可靠地赋予应力。其结果,对应(追随)对置基板4表面的弯曲或凹凸的形状,中间层7的厚度变化,因此,能够将带有接合膜的基材1更可靠地接合于对置基板4。
此时,对接合体5加压时的压力为接合体5不受损伤的程度的压力,优选尽量高。由此,能够与该压力成比例地提高接合体5中的接合强度。
还有,该压力根据基板2、中间层7及对置基板4的各构成材料或各厚度,对应接合装置等条件适当调节即可。具体来说,根据基板2、中间层7及对置基板4的各构成材料或各厚度等而略微不同,但优选0.2~10MPa左右,更优选1~5MPa左右。由此,能够可靠地提高接合体5的接合强度。还有,即使该压力大于所述上限值也无妨,但根据基板2、中间层7及对置基板4的各构成材料,基板2、中间层7及对置基板4可能发生损伤等。
另外,加压的时间不特别限定,但优选10秒~30分钟左右。还有,加压的时间根据加压时的压力来适当变更即可。具体来说,对接合体5加压时的压力越高,加压的时间越短,也能够提高接合强度。
[4B]在本工序中,如图11(e)所示,加热得到的接合体5。
由此,能够进一步提高接合体5中的接合强度。
此时,加热接合体5时的温度只要比室温高,小于接合体5的耐热温度,就不特别限定,但优选25~100℃左右,更优选50~100℃左右。若以所述范围的温度加热,则能够可靠地防止接合体5由于加热而变质、劣化的情况,同时,能够可靠地提高接合强度。
另外,加热时间不特别限定,但优选1~30分钟左右。
另外,在进行所述工序[4A]、[4B]两者的情况下,优选同时进行这些工序。即,如图11(e)所示,优选对接合体5加压,同时,进行加热。由此,加压引起的效果、和加热引起的效果相辅相成地发挥,能够特别地提高接合体5的接合强度。
[4C]在本工序中,如图11(f)所示,向得到的接合体5照射紫外线。
由此,能够增加在接合膜3和基板2及对置基板4之间形成的化学键,能够分别提高基板2及对置基板4和接合膜3之间的接合强度。其结果,能够特别地提高接合体5的接合强度。
此时照射的紫外线的条件与所述工序[2]所示的紫外线的条件相同即可。
另外,在进行本工序[4C]的情况下,需要基板2及对置基板4中任一方具有透光性。还有,通过从具有透光性的基板侧照射紫外线,能够对接合膜3可靠地照射紫外线。
通过进行以上的工序,能够容易地进一步提高接合体5中的接合强度。
<第二实施方式>
其次,对本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第二实施方式进行说明。
图12是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材粘接于其他的被粘附体的接合方法的第二实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图12的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,对第二实施方式的接合方法进行说明,但以与所述第一实施方式不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略说明。
本实施方式的接合方法除了在将带有接合膜的基材1重叠(接触)于对置基板4之外,向接合膜3赋予能量,将带有接合膜的基材1粘接于对置基板4之外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法包括:准备本发明的带有接合膜的基材1的工序;准备对置基板(其他的被粘附体)4,以粘附带有接合膜的基材1具备的接合膜3和对置基板4的方式,重叠这些的工序;对重叠而成的层叠体中的接合膜3赋予能量,活性化接合膜3,由此,得到接合带有接合膜的基材1和对置基板4而成的接合体5的工序。
以下,对本实施方式的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,与所述第一实施方式相同地,准备带有接合膜的基材1(参照图12(a))。
[2]其次,如图12(b)所示,准备对置基板4,以接合膜3的表面35和对置基板4粘附(接触)的方式,重叠带有接合膜的基材1和对置基板4,得到层叠体。还有,在该层叠体的状态下,带有接合膜的基材1和对置基板4之间没有被接合,因此,能够调节带有接合膜的基材1的相对于对置基板4的相对位置。由此,重叠带有接合膜的基材1和对置基板4后,能够容易地微调这些的位置。其结果,能够提高接合膜3的表面35方向上的位置精度。
[3]其次,如图12(c)所示,对层叠体中的接合膜3赋予能量。若向接合膜3赋予能量,则在接合膜3显示与对置基板4的粘接性。由此,接合带有接合膜的基材1和对置基板4,得到接合体5(参照图12(d))。
在此,向接合膜3赋予的能量可以通过任意的方法来赋予,但例如,通过所述第一实施方式中举出的方法来赋予。
另外,在本实施方式中,作为向接合膜3赋予能量的方法,尤其,优选使用向接合膜3照射能量射线的方法、加热接合膜3的方法、及向接合膜3赋予压缩力(物理能量)的方法中的至少一种方法。这些方法能够比较简单地,效率良好地对接合膜3赋予能量,因此,作为能量赋予方法适合。
其中,作为向接合膜3照射能量射线的方法,可以使用与所述第一实施方式相同的方法。
还有,在这种情况下,能量射线透过基板2或对置基板4,透过基板2的情况下,也透过中间层7,向接合膜3照射。从而,基板2或对置基板4中照射能量射线的一侧的基板由具有透过性的物质构成,进而,在从基板2侧照射的情况下,中间层7也由具有透光性的物质构成。
另一方面,通过加热接合膜3,对接合膜3赋予能量的情况下,优选将加热温度设定为25~100℃左右,更优选设定为50~100℃左右。若以所述范围的温度加热,则能够可靠地防止基板2及对置基板4由于热量而变质、劣化,同时,能够可靠地活性化接合膜3。
另外,加热时间设为能够脱离接合膜3的脱离基303的程度的时间即可,具体来说,若加热温度为所述范围内,则优选1~30分钟左右。
另外,接合膜3通过任意方法来加热也可,但例如,可以通过使用加热器的方法、照射红外线的方法、与火焰接触的方法等各种方法来加热。
还有,在使用照射红外线的方法的情况下,基板2或对置基板4优选由具有光吸收性的材料构成。由此,被照射红外线的基板2或对置基板4效率良好地放热。其结果,效率良好地加热接合膜3。
另外,在采用使用加热器的方法或与火焰接触的方法的情况下,基板2或对置基板4中接触加热器或火焰的一侧的基板优选由热传导性优越的材料来构成。由此,能够经由基板2或对置基板4,效率良好地向接合膜3传递热量,能够效率良好地加热接合膜3。
另外,通过向接合膜3赋予压缩力,对接合膜3赋予能量的情况下,优选向带有接合膜的基材1和对置基板4相互靠近的方向,以0.2~10MPa左右的压力压缩,更优选以1~5MPa左右的压力来压缩。由此,能够仅通过压缩,就能够对接合膜3简单地赋予适当的能量,在接合膜3显示与对置基板4的充分的粘接性。还有,即使该压力大于所述上限值也无妨,但根据基板2、中间层7及对置基板4的各构成材料,在基板2、中间层7及对置基板4可能发生损伤等。
另外,赋予压缩力的时间不特别限定,但优选10秒~30分钟左右。还有,赋予压缩力的时间根据压缩力的大小来适当变更即可。具体来说,压缩力的大小越大,越能够缩短赋予压缩力的时间。
如上所述,能够将带有接合膜的基材1粘接于对置基板4,得到接合体5。
<第三实施方式>
其次,对本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第三实施方式进行说明。
图13及图14是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材粘接于其他的被粘附体的接合方法的第三实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图13及图14的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,对第三实施方式的接合方法进行说明,但以与所述第一实施方式及所述第二实施方式不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略说明。
本实施方式的接合方法除了接合两片带有接合膜的基材1之间以外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法包括:准备两片本发明的带有接合膜的基材1的工序;对各自的带有接合膜的基材1的各接合膜31、32分别赋予能量,活性化各接合膜31、32的工序;以各接合膜31、32之间粘附的方式,贴合两片带有接合膜的基材1之间,得到接合体5a的工序。
以下,对本实施方式的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,与所述第一实施方式相同地,准备两片带有接合膜的基材1(参照图13(a))。还有,在本实施方式中,作为该两片带有接合膜的基材1,使用图13(a)所示的具有基板21、中间层71、和接合膜31,中间层71及接合膜31依次设置于基板21上的带有接合膜的基材1、和具有基板2、中间层72、和接合膜32,中间层72及接合膜32依次设置于基板2上的带有接合膜的基材1。
[2]其次,如图13(b)所示,对两片带有接合膜的基材1的各接合膜31、32,分别赋予能量。若向各接合膜31、32赋予能量,则在各接合膜31、32中,图2及图6所示的脱离基303从接合膜3脱离。还有,在脱离基303脱离后,如图3及图7所示,在各接合膜31、32的表面35附近产生活性键304,各接合膜31、32被活性化。由此,在给接合膜31、32分别显示粘接性。
还有,这样的状态的两片带有接合膜的基材1分别能够相互粘接。
还有,作为能量赋予方法,可以使用与所述第一实施方式相同的方法。
在此,在本说明书中,接合膜3“被活性化”的状态除了如所述第一实施方式所述,接合膜3的表面35及内部的脱离基303脱离,金属原子及氧原子的至少一方没有末端化的结合键(以下,还称为“未结合键”或“悬空键(dangling bond)”)产生的状态之外,包括该未结合键通过羟基(OH基)被末端化的状态、及这些状态混合存在的状态,将其称为接合膜3被“活性化”的状态。
从而,在本说明书中,活性键304如图3及图7所示,是指未结合键(悬空键)、或未结合键通过羟基而被末端化的键。
[3]其次,如图13(c)所示,以显示粘接性的各接合膜3之间粘附的方式,贴合两片带有接合膜的基材1之间,得到接合体5a。
在此,在本工序中,接合两片带有接合膜的基材1之间,但该接合被推断为基于以下两个机制(i)、(ii)两者或一方。
(i)例如,以在各接合膜31、32的表面351、352露出羟基的情况为例进行说明如下,在本工序中,以各接合膜31、32之间粘附的方式,贴合两片带有接合膜的基材1之间时,在各带有接合膜的基材1的接合膜31、32的表面351、352上存在的羟基之间通过氢键来相互吸引,在羟基之间产生引力。推断为通过该引力,两片带有接合膜的基材1之间更牢固地接合。
此外,利用该氢键而相互吸引的羟基之间根据温度条件等,伴随脱水缩合而从表面切断。其结果,在两片带有接合膜的基材1之间,羟基结合的结合键之间结合。由此推断两片带有接合膜的基材1之间更牢固地接合。
(ii)若贴合两片带有接合膜的基材1之间,则在各接合膜31、32的表面351、352附近产生的未被末端化的结合键(未结合键)之间再次结合。该再次结合相互重叠(互相缠绕)地复杂发生,因此,在接合界面形成网络状结合。由此,通过构成各接合膜31、32的金属原子及氧原子的任一方之间相互直接接合,各接合膜31、32之间一体化。
通过以上的(i)或(ii)的机制,得到图13(d)所示的接合体5a。
还有,在得到接合体5a后,对该接合体5a,根据需要,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中的至少一种工序也可。
例如,如图14(e)所示,对接合体5a加压,同时加热,由此使接合体5a的各基板21、22之间进一步接近。由此,促进各接合膜31、32的界面中的羟基的脱水缩水或未结合键之间的再次结合。还有,进一步促进各接合膜31、32之间的一体化。其结果,如图14(f)所示,得到具有大致完全一体化的接合膜30的接合体5a’。
<第四实施方式>
其次,对本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第四实施方式进行说明。
图15是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材粘接于其他的被粘附体的接合方法的第四实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图15的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,对第四实施方式的接合方法进行说明,但以与所述第一实施方式~所述第三实施方式不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略说明。
本实施方式的接合方法除了通过有选择地仅活性化接合膜3的一部分的规定区域350,将带有接合膜的基材1在对置基板4以所述规定区域350部分地粘接(接合)之外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法包括:准备本发明的带有接合膜的基材1的工序;对带有接合膜的基材1的接合膜3,有选择地对一部分的规定区域350赋予能量,有选择地活性化所述规定区域350的工序;准备对置基板(其他的被粘附体)4,以带有接合膜的基材1具备的接合膜3和对置基板4粘附的方式,贴合这些,得到带有接合膜的基材1和对置基板4在所述规定区域350部分地接合而成的接合体5b的工序。
以下,对本实施方式的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,准备带有接合膜的基材1(本发明的带有接合膜的基材)(参照图15(a))。
[2]其次,如图15(b)所示,对带有接合膜的基材1的接合膜3的表面35中局部的规定区域350有选择地赋予能量。
若赋予能量,则在接合膜3中,在规定区域350中,图2及图6所示的脱离基303从接合膜3脱离。还有,在脱离基303脱离后,在规定区域350中,如图3及图7所示,在接合膜3的表面35附近产生活性键304,接合膜3被活性化。由此,在接合膜3的规定区域350显示与对置基板4的粘接性,另一方面,在接合膜3的规定区域350以外的区域完全不显示该粘接性,或几乎不显示。
这样的状态的带有接合膜的基材1在规定区域350中,能够与对置基板4部分粘接。
在此,向接合膜3赋予的能量通过任意方法来赋予也可,但例如,通过在所述第一实施方式中举出的方法来赋予。
另外,在本实施方式中,作为向接合膜3赋予能量的方法,尤其优选使用向接合膜3照射能量射线的方法。该方法能够对接合膜3比较简单地,效率良好地赋予能量,因此,作为能量赋予方法适合。
另外,在本实施方式中,作为能量射线,尤其,优选使用激光、电子射线之类的指向性高的能量射线。若为所述能量射线,则通过朝向目的方向照射,能够对规定区域有选择地且简单地照射能量射线。
另外,即使为指向性低的能量射线,也只要将接合膜3的表面35中应照射能量射线的规定区域350以外的区域覆盖(隐藏)而照射,就能够对规定区域350有选择地照射能量射线。
具体来说,如图15(b)所示,在接合膜3的表面35的上方设置具有对应于应照射能量射线的规定区域350的形状的形状的窗部61的掩模6,经由该掩模6照射能量射线即可。若这样进行,则能够对规定区域350,容易地有选择照射能量射线。
[3]其次,如图15(c)所示,准备对置基板(其他的被粘附体)4。还有,以有选择地活性化规定区域350的接合膜3和对置基板4粘附的方式,贴合带有接合膜的基材1和对置基板4。由此,得到图15(d)所示的接合体5b。
这样得到的接合体5b不是接合基板2和对置基板4的对置面整体,而是仅部分接合一部分区域(规定区域350)。还有,在该接合时,仅通过控制对接合膜3赋予能量的区域,就能够简单地选择被接合的区域。由此,例如,通过控制活性化带有接合膜的基材1的接合膜3区域(在本实施方式中为规定区域350)的面积,能够容易地调节接合体5b的接合强度。其结果,例如,得到容易地分离接合的部位的接合体5b。
另外,通过适当控制图15(d)所示的带有接合膜的基材1和对置基板4的接合部(规定区域350)的面积或形状,能够缓和在接合部产生的应力的局部集中。由此,例如,在基板2和对置基板4之间热膨胀率的差异大的情况下,也能够可靠地接合带有接合膜的基材1和对置基板4。
进而,在接合体5b中,在带有接合膜的基材1和对置基板4的间隙中接合的规定区域350以外的区域,产生有微小的间隙(残留)。从而,通过适当调节该规定区域350,在带有接合膜的基材1和对置基板4之间,例如,能够容易地形成密闭空间或流路等。
还有,如上所述,通过控制带有接合膜的基材1和对置基板4的接合部(规定区域350)的面积,能够调节接合体5b的接合强度,同时,能够调节分离接合体5b时的强度(割裂强度)。
从所述观点来说,在制作能够容易地分离接合体5b的情况下,接合体5b的强度优选能够用人的手来容易地分离的程度的大小。由此,在分离接合体5b时,不使用装置等,能够简单地进行。
如上所述地能够得到接合体5b。
还有,在得到接合体5b后,对该接合体5b,根据需要,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中的至少一个工序也可。
此时,在接合体5b的接合膜3和对置基板4的界面中的规定区域350以外的区域(非接合区域)产生微小的间隙(残留)。从而,优选对接合体5b加压的同时加热时,在该规定区域350以外的区域中,在不接合接合膜3和对置基板4的条件下进行。
另外,考虑上述情况,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中的至少一个工序的情况下,优选将这些工序对规定区域350有选择地进行。由此,能够防止在规定区域350以往的区域,接合膜3和对置基板4接合的情况。
<第五实施方式>
其次,对本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第五实施方式进行说明。
图16是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材粘接于其他的被粘附体的接合方法的第五实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图16的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,对第五实施方式的接合方法进行说明,但以与所述第一实施方式~所述第四实施方式不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略说明。
本实施方式的接合方法除了仅在基板2的上表面25中一部分的规定区域350依次有选择地层叠中间层7a及接合膜3a而形成,由此将带有接合膜的基材1和对置基板4在所述规定区域350中部分地接合之外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法包括:准备具有基板2、和仅在基板2上的一部分的规定区域350形成的中间层7a及接合膜3a的带有接合膜的基材1;对带有接合膜的基材1的接合膜3a赋予能量,活性化接合膜3a的工序;准备对置基板(其他的被粘附体)4,以带有接合膜的基材1具备的接合膜3a和对置基板4粘附的方式,将这些贴合,得到将带有接合膜的基材1和对置基板4经由中间层7a及接合膜3a接合而成的接合体5c的工序。
以下,对本实施方式的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,如图16(a)所示,在基板2的上方设置具有对应于规定区域350的形状的形状的窗部61的掩模6。
其次,经由掩模6,在基板2的上表面25,依次将中间层7a及接合膜3a成膜。例如,首先,经由掩模6将中间层7a成膜,在规定区域350有选择地形成中间层7a后,经由掩模6成膜接合膜3a,在规定区域350有选择地形成接合膜3a,由此在规定区域350依次形成中间层7a及接合膜3a(参照图16(a))。
[2]其次,如图16(b)所示,对接合膜3a赋予能量。由此,在带有接合膜的基材1中,在接合膜3a显示与对置基板4的粘接性。
还有,在本工序中赋予能量时,对接合膜3a有选择地赋予能量也可,但对包含接合膜3a的基板2的上表面25整体上赋予能量也可。
另外,向接合膜3a赋予的能量可以通过任意方法来赋予,但例如,通过与所述第一实施方式中举出的方法相同的方法来赋予。
[3]其次,如图16(c)所示,准备对置基板(其他的被粘附体)4。还有,以粘附接合膜3a和对置基板4的方式,贴合带有接合膜的基材1和对置基板4。由此,得到图16(d)所示的接合体5c。
这样得到的接合体5c不是接合基板2和对置基板4的对置面整体,而是仅部分地接合一部分的区域(规定区域350)。还有,在形成接合膜3a时,通过仅控制形成区域,能够简单地选择接合的区域。由此,例如,通过控制形成接合膜3a的区域(规定区域350)的面积,能够容易地调节接合体5c的接合强度。其结果,例如,得到能够容易地分离接合的部位的接合体5c。
另外,通过适当控制图16(d)所示的带有接合膜的基材1和对置基板4的接合部(规定区域350)的面积或形状,能够缓和在接合部产生的应力的局部集中。由此,例如,在基板2和对置基板4之间热膨胀率的差异大的情况下,也能够可靠地接合带有接合膜的基材1和对置基板4。
进而,在接合体5c的基板2、和对置基板4之间,除了规定区域350以外的区域之外,形成有与接合膜3a的厚度相称的间隔距离的间隙3c(参照图16(d))。从而,通过适当调节规定区域350的形状或接合膜3a的厚度,能够在基板2和对置基板4之间容易地形成期望的形状的密闭空间或流路等。
如上所述地能够得到接合体5c。
还有,在得到接合体5c后,对该接合体5c,根据需要,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中至少一个工序也可。
<第六实施方式>
其次,对本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第六实施方式进行说明。
图17是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材粘接于其他的被粘附体的接合方法的第六实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图17的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,对第六实施方式的接合方法进行说明,但以与所述第一实施方式~所述第五实施方式不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略说明。
本实施方式所述的接合方法除了准备两片带有接合膜的基材1,在其中一方的带有接合膜的基材1中,有选择地仅活性化接合膜3的一部分的规定区域350后,以两片带有接合膜的基材1的各接合膜31、32接触的方式,重叠这些,由此将两片带有接合膜的基材1之间在所述规定区域350中接合之外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法包括:准备两片本发明的带有接合膜的基材1的工序、对各自的带有接合膜的基材1的接合膜31、32,分别向不同的区域赋予能量,活性化所述区域的工序;贴合两片带有接合膜的基材1之间,得到两片带有接合膜的基材1之间在所述规定区域350中部分地接合而成的接合体5d的工序。
以下,对本实施方式所述的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,与所述第一实施方式相同地,准备两片带有接合膜的基材1(参照图17(a))。还有,在本实施方式中,作为该两片带有接合膜的基材1,如图17(a)所示,使用具有基板21、中间层71、和接合膜31,中间层71及接合膜31依次设置于基板21上的带有接合膜的基材1、和具有基板2、中间层72、和接合膜32,中间层72及接合膜32依次设置于基板2上的带有接合膜的基材1。
[2]其次,如图17(b)所示,向两片带有接合膜的基材1中的一方的带有接合膜的基材1的接合膜31的表面351的整个面赋予能量。由此,在接合膜31的表面351的整个面显示粘接性。
另一方面,向两片带有接合膜的基材1中另一方的带有接合膜的基材1的接合膜32的表面352,对一部分的规定区域350有选择地赋予能量。作为对规定区域350有选择地赋予能量的方法,例如,可以使用与所述第四实施方式相同的方法。
若对各接合膜31、32分别赋予能量,则脱离基303从各接合膜31、32脱离。还有,在脱离脱离基303后,在各接合膜31、32的表面35附近产生活性键304,各接合膜31、32被活性化。由此,在接合膜31的表面351的整个面、和接合膜32的表面352的规定区域350分别显示粘接性。另外,另一方面,接合膜32的规定区域350以外的区域几乎不显示该粘接性。
这样的状态的两片带有接合膜的基材1能够在规定区域350中部分地粘接。
[3]其次,如图17(c)所示,以显示粘接性的各接合膜31、32之间粘附的方式,贴合两片带有接合膜的基材1之间。由此,得到图17(d)所示的接合体5d。
这样得到的接合体5d不是以对置面整体来接合两片带有接合膜的基材1之间,而是仅将一部分的区域(规定区域350)部分地接合。还有,在该接合时,仅通过控制对接合膜32赋予能量的区域,能够简单地选择被接合的区域。由此,例如,能够容易地调节接合体5d的接合强度。
如上所述地能够得到接合体5d。
还有,在得到接合体5c后,对该接合体5c,根据需要,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中的至少一个工序也可。
例如,通过对接合体5c的同时加热,接合体5c的各基板21、22之间进一步接近。由此,促进各接合膜31、32的界面中的羟基的脱水缩合或未结合键之间的再次结合。还有,在规定区域350形成的接合部中,进一步进展一体化,最终,大致完全一体化。
还有,此时,在接合膜31的表面351和接合膜32的表面352的界面中规定区域350以外的区域(非接合区域)中,在各表面351、352之间产生微小间隙(残留)。从而,优选在对接合体5c加压的同时加热时,在该规定区域350以外的区域,各接合膜31、32不接合的条件下进行。
另外,考虑上述情况,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中的至少一个工序的情况下,优选对规定区域350有选择地进行这些工序。由此,能够防止在规定区域350以外的区域中,各接合膜31、32被接合的情况。
<第七实施方式>
其次,对本发明的带有接合膜的基材、接合该带有接合膜的基材和其他的被粘附体的接合方法(本发明的接合方法)、及具备本发明的带有接合膜的基材的接合体的各第七实施方式进行说明。
图18是用于说明使用本发明的带有接合膜的基材,将带有接合膜的基材粘接于其他的被粘附体的接合方法的第七实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图18的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,对第七实施方式的接合方法进行说明,但以与所述第一实施方式~所述第六实施方式不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略说明。
本实施方式的接合方法除了通过仅在各基板21、22的上表面251、252中各自一部分的规定区域350有选择地依次层叠中间层7a、7b及接合膜3a、3b而形成,准备两片带有接合膜的基材1,在这些带有接合膜的基材1具有的各接合膜3a、3b部分地接合之外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式所述的接合方法包括:准备具有各基板21、22、仅在该基板21、22的各规定区域350分别形成的中间层7a、7b及接合膜3a、3b的两片带有接合膜的基材1的工序;对各带有接合膜的基材1的各接合膜3a、3b赋予能量,活性化各接合膜3a、3b的工序;贴合两片带有接合膜的基材1之间,得到两片带有接合膜的基材1之间在所述规定区域350形成的各接合膜3a、3b中部分地接合而成的接合体5e的工序。
以下,对本实施方式的接合方法的各工序依次进行说明。
[1]首先,如图18(a)所示,在各基板21、22分别设置具有对应于规定区域350的形状的形状的窗部61的掩模6。
其次,经由掩模6,在各基板21、22的上表面251、252分别成膜中间层7a、7b及接合膜3a、3b。例如,经由掩模6,成膜中间层7a、7b,在规定区域350有选择地形成中间层7a、7b后,经由掩模6成膜接合膜3a、3b,在规定区域350有选择地形成接合膜3a、3b,由此在规定区域350依次形成中间层7a、7b及接合膜3a、3b(参照图8)。
[2]其次,如图18(b)所示,向各接合膜3a、3b赋予能量。由此,在各带有接合膜的基材1中,在接合膜3a、3b显示粘接性。
还有,在本工序中赋予能量时,对各接合膜3a、3b有选择地赋予能量也可,但对包含各接合膜3a、3b的基板21、22的上表面251、252整体分别赋予能量也可。
另外,向各接合膜3a、3b赋予的能量通过任意方法来赋予也可,但例如,通过所述第一实施方式中举出的方法来赋予也可。
[3]其次,如图18(c)所示,以显示粘接性的各接合膜3a、3b之间粘附的方式,贴合两片带有接合膜的基材1之间。由此,得到图18(d)所示的接合体5e。
这样得到的接合体5e不是以对置面整体接合两片带有接合膜的基材1之间,而是仅将一部分的区域(规定区域350)部分地接合。还有,在该接合时,仅通过控制对接合膜32赋予能量的区域,能够简单地选择被接合的区域。由此,例如,能够容易地调节接合体5e的接合强度。
另外,在接合体5e的各基板21、22之间,除了规定区域350以外的区域,形成有与接合膜3a的厚度相称的间隔距离的间隙3c(参照图18(d))。从而,通过适当调节规定区域350的形状或各接合膜3a、3b的厚度,能够在各基板21、22容易地形成期望的形状的密闭空间或流路等。
如上所述地能够得到接合体5e。
还有,在得到接合体5e后,对该接合体5e,根据需要,进行所述第一实施方式的工序[4A]、[4B]及[4C]中的至少一个工序也可。
例如,通过对接合体5e的同时加热,接合体5e的各基板21、22之间进一步接近。由此,促进各接合膜31、32的界面中的羟基的脱水缩合或未结合键之间的再次结合。还有,在规定区域350形成的接合部中,进一步进展一体化,最终,大致完全一体化。
以上的所述各实施方式中的使用了带有接合膜的基材1的接合方法可以使用于各种对置基板4上的带有接合膜的基材1的接合中。
作为通过这样的带有接合膜的基材1和对置基板4的接合得到的部件(接合体),例如,可以举出晶体管、二极管、存储器之类的半导体元件、水晶振子、弹性表面波元件之类的压电元件、反射镜、光学透镜、折射格子、滤光器之类的光学元件、太阳电池之类的光电转换元件、半导体基板和其上搭载的半导体元件、绝缘性基板和配线或电极、喷墨式记录头、微型反应器、微镜之类的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部件、压力传感器、加速度传感器之类的传感器部件、半导体元件或电子部件的封装部件、磁记录介质、光磁记录介质、光记录介质之类的记录介质、液晶显示元件、有机EL元件、电泳显示元件之类的显示元件用部件、燃料电池用部件等。
<弹性表面波元件>
在此,对将本发明的接合体适用于弹性表面波元件(SAW设备)的情况的实施方式进行说明。
图19是适用本发明的接合体得到的弹性表面波元件的俯视图,图20是图19所示的弹性表面波元件的纵向剖面图。还有,在以下的说明中,图20中的上侧称为“上”,下侧称为“下”。
图19及图20所示的弹性表面波元件610是横向型结构的弹性表面波元件,具有:至少在表面附近具有压电性的基板620;设置于基板620的输入用IDT630及输出用IDT640;在各IDT630、640的上表面设置的绝缘保护膜650。
基板620在基部621上依次层叠基底层622及压电体层623而构成。
作为基部621的构成材料,例如,可以举出Si、GaSi、SiGe、GaAs、STC、InP之类的各种半导体材料、各种玻璃材料、各种陶瓷材料、聚酰亚胺、聚碳酸酯之类的各种树脂材料等。
基部621的平均厚度不特别限定,但优选0.05~1mm左右,更优选0.1~0.8mm左右。
另外,基部621不仅可以由单层构成,也可以由多层的层叠体构成,在这种情况下,各层可以将所述材料任意组合而使用。
基底层622具有设定(规定)在压电体层623中被激振的弹性表面波的特性(条件)的功能。作为该特性,例如,可以举出振荡频率、振幅、传送速度等。
通过设置基底层622,适当设定其构成材料,能够将弹性表面波的特性设定为期望的特性。
作为该基底层622的构成材料,例如,优选以金刚石、硅、蓝宝石、玻璃、水晶、钽酸锂、铌酸钾、铌酸锂中的至少一种为主的材料,尤其,适合的是以金刚石、蓝宝石、钽酸锂、铌酸钾中的至少一种为主的材料。由此,能够对将无线LAN或光通信等高速通信领域中的适用作为目的而要求的弹性表面波的高频率化起到贡献作用。
基底层622的平均厚度不特别限定,但优选1~20μm左右,更优选3~10μm左右,进而优选3~5μm左右。
另外,基底层622仅可以由单层构成,也可以根据作为目的的弹性表面波的特性,由多层的层叠体构成。还有,基底层622根据需要来设置,也可以省略。
压电体层623作为弹性表面波的传送介质而发挥作用。
作为该压电体层623的构成材料,优选以氧化锌、氮化铝、碳酸锂、铌酸锂、铌酸钾中的至少一种为主的材料。通过用这样的材料构成压电体层623,得到高频,且温度特性优越的弹性表面波元件610。
另外,压电体层623的平均厚度不特别限定,但例如,优选0.01~5μm,更优选0.1~2μm左右。
还有,基板620可以代替多层结构,使用单层结构的基板。
IDT(输入侧电极)630具有向压电体层623施加电压,在压电体层623使弹性表面波激振的功能,另一方面,IDT(输出侧电极)640具有检测在压电体层623传送的弹性表面波,,将弹性表面波转换为电信号,向外部输出的功能。
从而,若向IDT630输入驱动电压,则在压电体层623中弹性表面波被激振,从IDT640输出基于过滤功能的特定的频带区域的电信号。
各IDT630、640分别由具有电极指631、641的呈梳齿形状的一对梳齿电极构成,通过调节梳齿电极的电极指631、641的宽度、间隔、厚度等,能够将弹性表面波的振荡频率的特性设定为期望的特性。
作为各IDT(基材)630、640的构成材料,分别例如可以举出Al、Cu、W、Mo、Ti、Au、Y、Pb、Sc或含有这些的合金等,可以组合其中的一种或两种以上而使用。
绝缘保护膜650防止在IDT630、640的表面附着异物,防止经由异物的电极指631、641之间的短路。
该绝缘保护膜650在IDT(梳齿电极)630、640的上表面形成为与这些大致相等的形状且大致相等的面积。
在该弹性表面波元件610中,绝缘保护膜650及IDT630、640分别由基板2及接合膜3构成。
所述结构的弹性表面波元件610分别可以通过将具备对应于绝缘保护膜650及IDT630、640的形状的基板2及接合膜3的带有接合膜的基材1粘接于基板(其他的被粘附体)620而制作。
通过这样的结构,在弹性表面波传送的路径上,没有从绝缘保护膜650到基板620的材质变化,该路径上的材质变化基本上仅是电极指631、641到基板620的变化。从而,抑制材质变化引起的弹性表面波的反射及该反射引起的能量损失,得到高的输入输出效率。
<配线基板>
进而,对将本发明的接合体适用于配线基板的情况下的实施方式进行说明。
图21是表示适用本发明的接合体得到的配线基板的立体图。
图21所示的配线基板410具有:绝缘基板413;在绝缘基板413上配设的电极412;导线414;在导线414的一端与电极412对置地设置的电极415;电方面接合电极412和电极415的导电层416。
在该配线基板410中,电极415及导电层416分别由基板2及接合膜3构成。
在所述配线基板410中,可以分别将具备对应于电极415及导电层416的形状的基板2及接合膜3的带有接合膜的基材1粘接于电极412而制造。在这样制造的配线基板410中,电极412、415之间通过导电层416牢固地接合,可靠地防止各电极412、415之间的层间剥离等,并且,得到可靠性高的配线基板410。
另外,导电层416还发挥接合电极415及导电层416,并且,导通各电极412、415之间的功能。导电层416即使非常薄,也发挥充分的接合力。因此,能够进一步减小各电极412、415之间的间隙,能够减少各电极412、415之间的电阻成分(接触电阻)。其结果,能够进一步提高各电极412、415之间的导电性。
另外,导电层416如上所述,能够以高的精度容易地控制其厚度。由此,配线基板410的尺寸精度更高,也能够容易地控制各电极412、415之间的导电性。
以上,基于图示的实施方式,说明了本发明的带有接合膜的基材、接合方法及接合体,但本发明不限定于此。
例如,本发明的接合方法可以组合所述各实施方式中的任意一个或两个以上。
另外,在本发明的接合方法中,根据需要,追加一个以上的任意的工序也可。
【实施例】
其次,对本发明的具体实施例进行说明。
(实施例1A)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容形成有中间层的单晶硅基板,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,成膜了在ITO中导入氢原子的接合膜(平均厚度100nm)。还有,成膜条件如下所示。
<离子束溅射的成膜条件>
·靶体:ITO
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·氢气的流量:60sccm
·腔室内的温度:20℃
·离子束的加速电压:600V
离子产生室侧的向格栅的施加电压:+400V
腔室侧的向格栅的施加电压:—200V
·离子束电流:200mA
·供给于离子产生室的气体种类:Kr气体
·处理时间:20分钟
这样成膜的接合膜由在ITO中导入了氢原子的材料构成,包含:金属原子(铟及锡)、与该金属原子结合的氧原子、和在所述金属原子及所述氧原子的至少一方结合的脱离基(氢原子)。
由此,得到在单晶硅基板上依次形成了中间层及接合膜的本发明的带有接合膜的基材。
其次,在以下所示的条件下,向得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
另一方面,对玻璃基板(对置基板)的一面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,从照射紫外线后,经过一分钟后,以使接合膜的照射紫外线的面、和玻璃基板的实施了表面处理的面接触的方式,重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例2A)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例1A相同地,得到了接合体。
(实施例3A~11A)
除将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别如表1所示变更以外,与所述实施例1同样得到接合体。
(实施例12A、13A)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表1所示的材料,通过将对苯乙烯(PPV)的水分散液利用旋涂法涂敷于单晶硅基板上后,在130℃×10分钟下进行退火处置而形成中间层,除此之外,与所述实施例1A相同地得到接合体。
(实施例14A)
首先,与所述实施例1A相同地,准备设置有中间层的单晶硅基板(基板)、和玻璃基板(对置基板),分别进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在设置于各基板的中间层的实施了表面处理的面上,与所述实施例1A相同地成膜接合膜。由此,得到了带有接合膜的基材。
其次,以使在带有接合膜的基材设置的接合膜、和玻璃基板的进行了表面处理的面接触的方式,重叠了带有接合膜的基材和玻璃基板。
还有,在以下所示的条件下对重叠的各基板照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
由此,接合各基板,得到了接合体。
接着,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例15A)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容这些基板两者,在各基板设置的中间层的表面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,成膜了在ITO中导入氢原子的接合膜(平均厚度100nm)。还有,成膜条件如下所示。
<离子束溅射的成膜条件>
·靶体:ATO
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·氢气的流量:60sccm
·腔室内的温度:20℃
·离子束的加速电压:600V
离子产生室侧的向格栅的施加电压:+400V
腔室侧的向格栅的施加电压:—200V
·离子束电流:200mA
·供给于离子产生室的气体种类:Kr气体
·处理时间:20分钟
其次,在以下所示的条件下,向得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
其次,从照射紫外线后,经过一分钟后,以使接合膜的照射紫外线的面之间接触的方式,重叠各基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例16A)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例15A相同地,得到了接合体。
(实施例17A~25A)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表1所示的材料,除此之外,与所述实施例15A相同地得到接合体。
(实施例26A、27A)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表1所示的材料,通过将对苯乙烯(PPV)的水分散液利用旋涂法涂敷于单晶硅基板上后,在130℃×10分钟下进行退火处置而形成中间层,除此之外,与所述实施例15A相同地得到接合体。
(实施例28A)
首先,与所述实施例15A相同地,准备设置有中间层的单晶硅基板(基板)、和设置有中间层的玻璃基板(对置基板),在各自设置的中间层进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在各基板设置的中间层的实施了表面处理的面分别与所述实施例15A相同地,成膜接合膜。由此,得到了两片带有接合膜的基材。
其次,以使接合膜之间接触的方式,重叠两片带有接合膜的基材,得到了层叠体。
还有,在以下所示的条件下,从层叠体的玻璃基板侧照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
由此,接合各基板,得到了接合体。
接着,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例29A)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容这些基板两者,在各基板设置的中间层的表面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,成膜了在ITO中导入氢原子的接合膜(平均厚度100nm)。还有,成膜条件如下所示。
<离子束溅射的成膜条件>
·靶体:ITO
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·氢气的流量:60sccm
·腔室内的温度:20℃
·离子束的加速电压:600V
离子产生室侧的向格栅的施加电压:+400V
腔室侧的向格栅的施加电压:—200V
·离子束电流:200mA
·供给于离子产生室的气体种类:Kr气体
·处理时间:20分钟
其次,分别在以下所示的条件下向得到的接合膜照射了紫外线。还有,照射紫外线的区域为在单晶硅基板形成的接合膜的表面整体、和在玻璃基板形成的接合膜的表面中的周缘部的宽度3mm的框状区域。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
其次,以使接合膜的照射紫外线的面之间接触的方式,重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例30A)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例29A相同地,得到了接合体。
(实施例31A、35A~37A、39A、40A)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表2所示的材料之外,与所述实施例29A相同地得到了接合体。
(实施例32A)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容形成有中间层的单晶硅基板,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,成膜了在ITO中导入氢原子的接合膜(平均厚度100nm)。还有,成膜条件与所述实施例29A相同。
其次,与所述实施例A29相同地,向接合膜照射了紫外线。还有,照射紫外线的区域为在硅基板形成的接合膜的表面中的周缘部的宽度3mm的框状区域。
其次,与硅基板相同地,在不锈钢基板上也进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,以使接合膜的照射了紫外线的面、和不锈钢基板的进行了表面处理的面接触的方式,重叠了硅基板和不锈钢基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例33A)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例32A相同地,得到了接合体。
(实施例34A、38A、41A)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表2所示的材料以外,与所述实施例32A相同地得到了接合体。
(实施例1B)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容形成有中间层的单晶硅基板,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,成膜了在ITO中导入氢原子的接合膜(平均厚度100nm)。还有,成膜条件如下所示。
<离子束溅射的成膜条件>
·靶体:ITO
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·腔室内的温度:20℃
·离子束的加速电压:600V
离子产生室侧的向格栅的施加电压:+400V
腔室侧的向格栅的施加电压:—200V
·离子束电流:200mA
·供给于离子产生室的气体种类:Kr气体
·处理时间:20分钟
其次,在以下所示的条件下对得到的金属氧化物膜实施实施热处理,向金属氧化物膜(ITO膜)的表面附近导入氢原子而形成了接合膜。还有,热处理的条件如下所示。
<热处理的条件>
·热处理时的腔室内的压力;1×10-3Torr
·氢气的流量:60sccm
·腔室内的温度:150℃
·处理时间:60分钟
这样成膜的接合膜由在ITO中导入了氢原子的材料构成,包含:金属原子(铟及锡)、与该金属原子结合的氧原子、和在所述金属原子及所述氧原子的至少一方结合的脱离基(氢原子)。
由此,得到在单晶硅基板上依次形成了中间层及接合膜的本发明的带有接合膜的基材。
其次,在以下所示的条件下,向得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:大气(空气)
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
另一方面,对玻璃基板(对置基板)的一面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,从照射紫外线后,经过一分钟后,以使接合膜的照射紫外线的面、和玻璃基板的实施了表面处理的面接触的方式,重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例2B)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例1B相同地,得到了接合体。
(实施例3B~11B)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表3所示的材料以外,与所述实施例1B相同地得到了接合体。
(实施例13B、13B)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表3所示的材料,通过将对苯乙烯(PPV)的水分散液利用旋涂法涂敷于单晶硅基板上后,在130℃×10分钟下进行退火处置而形成中间层,除此之外,与所述实施例1B相同地得到接合体。
(实施例14B)
首先,与所述实施例1B相同地,准备设置有中间层的单晶硅基板(基板)、和玻璃基板(对置基板),分别进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在设置于硅基板的中间层的实施了表面处理的面上,与所述实施例1B相同地成膜接合膜。由此,得到了带有接合膜的基材。
其次,以使在带有接合膜的基材设置的接合膜、和玻璃基板的进行了表面处理的面接触的方式,重叠了带有接合膜的基材和玻璃基板。
还有,在以下所示的条件下对重叠的各基板照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:大气(空气)
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
由此,接合各基板,得到了接合体。
接着,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例15B)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板及玻璃基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容这些基板两者,在各基板设置的中间层的表面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,作为金属氧化物膜,分别成膜了平均厚度100nm的ATO膜。还有,成膜条件如下所示。
<离子束溅射的成膜条件>
·靶体:ATO
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·腔室内的温度:20℃
·离子束的加速电压:600V
离子产生室侧的向格栅的施加电压:+400V
腔室侧的向格栅的施加电压:—200V
·离子束电流:200mA
·供给于离子产生室的气体种类:Kr气体
·处理时间:20分钟
其次,在以下所示的条件下,对在各基板设置的中间层上得到的金属氧化物膜实施热处理,在金属氧化物膜(ITO膜)的表面附近导入氢原子而形成了接合膜。还有,热处理的条件如下所示。
<热处理的条件>
·热处理时的腔室内的压力;1×10-3Torr
·氢气的流量:60sccm
·腔室内的温度:150℃
·处理时间:60分钟
其次,在以下所示的条件下,向在各基板上得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:大气(空气)
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
其次,从照射紫外线后,经过一分钟后,以使接合膜的照射紫外线的面之间接触的方式,重叠各基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例16B)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例15B相同地,得到了接合体。
(实施例17B~25B)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表3所示的材料,除此之外,与所述实施例15B相同地得到接合体。
(实施例26B、27B)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表3所示的材料,通过将对苯乙烯(PPV)的水分散液利用旋涂法涂敷于单晶硅基板上后,在130℃×10分钟下进行退火处置而形成中间层,除此之外,与所述实施例15B相同地得到接合体。
(实施例28B)
首先,与所述实施例15B相同地,准备设置有中间层的单晶硅基板(基板)、和设置有中间层的玻璃基板(对置基板),在各自设置的中间层进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在各基板设置的中间层的实施了表面处理的面分别与所述实施例15B相同地,成膜接合膜。由此,得到了两片带有接合膜的基材。
其次,以使接合膜之间接触的方式,重叠两片带有接合膜的基材,得到了层叠体。
还有,在以下所示的条件下,从层叠体的玻璃基板侧照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:大气(空气)
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
由此,接合各基板,得到了接合体。
接着,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例29B)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板及玻璃基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容这些基板两者,在各基板设置的中间层的表面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,使用离子束溅射法,作为金属氧化物膜,分别成膜了平均厚度100nm的ITO膜。还有,成膜条件如下所示。
<离子束溅射的成膜条件>
·靶体:ITO
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·腔室内的温度:20℃
·离子束的加速电压:600V
离子产生室侧的向格栅的时间电压:+400V
腔室侧的向格栅的施加电压:—200V
·离子束电流:200mA
·供给于离子产生室的气体种类:Kr气体
·处理时间:20分钟
其次,在以下所示的条件下,对在各基板设置的中间层上得到的金属氧化物膜实施热处理,在金属氧化物膜(ITO膜)的表面附近导入氢原子而形成了接合膜。还有,热处理的条件如下所示。
<热处理的条件>
·热处理时的腔室内的压力;1×10-3Torr
·氢气的流量:60sccm
·腔室内的温度:150℃
·处理时间:60分钟
其次,分别在以下所示的条件下向在各基板上得到的接合膜照射了紫外线。还有,照射紫外线的区域为在单晶硅基板形成的接合膜的表面整体、和在玻璃基板形成的接合膜的表面中的周缘部的宽度3mm的框状区域。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:大气(空气)
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
其次,以使接合膜的照射紫外线的面之间接触的方式,重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例30B)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例29B相同地,得到了接合体。
(实施例31B、35B~37B、39B、40B)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表4所示的材料,除此之外,与所述实施例29B相同地得到接合体。
(实施例32B)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为下侧的方式,在图4所示的成膜装置200的腔室211内收容形成有中间层的单晶硅基板,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,成膜了在ITO表面附近导入氢原子的接合膜(平均厚度100nm)。还有,成膜条件与所述实施例29B相同。
其次,与所述实施例29B相同地,向接合膜照射了紫外线。还有,照射紫外线的区域为在硅基板形成的接合膜的表面中的周缘部的宽度3mm的框状区域。
其次,与硅基板相同地,在不锈钢基板上也进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,以使接合膜的照射了紫外线的面、和不锈钢基板的进行了表面处理的面接触的方式,重叠了硅基板和不锈钢基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例33B)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从80℃变更为25℃以外,与所述实施例32B相同地,得到了接合体。
(实施例34B、38B、41B)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表2所示的材料以外,与所述实施例32B相同地得到了接合体。
(实施例1C)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,在图8所示的成膜装置500的腔室511内收容形成有中间层的单晶硅基板,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,将原材料作为2,4—戊二酮—铜(II),使用MOCVD法,成膜了平均厚度100nm的接合膜。还有,成膜条件如下所示。
<成膜条件>
·腔室内的气氛:氮气+氢气
·有机金属材料(原材料):2,4—戊二酮—铜(II)
·雾化的有机金属材料的流量:1sccm
·载体气体:氮气
·载体气体的流量:500sccm
·氢气的流量:0.2sccm
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·基板支撑架的温度:275℃
·处理时间:10分钟
如上所述地成膜的接合膜含有铜原子作为金属原子,作为脱离基,含于2,4—戊二酮—铜(II)的有机物的一部分残留。
由此,得到在单晶硅基板上依次形成有中间层及接合膜的本发明的带有接合膜的基材。
其次,在以下所示的条件下,向得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
另一方面,对玻璃基板(对置基板)的一面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,从照射紫外线后,经过一分钟后,以使接合膜的照射紫外线的面、和玻璃基板的实施了表面处理的面接触的方式,重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到了接合体。
其次,以10MPa加压的同时,在120℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例2C)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从120℃变更为25℃以外,与所述实施例1C相同地,得到了接合体。
(实施例3C~11C)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表5所示的材料,除此之外,与所述实施例1C相同地得到接合体。
(实施例12C、13C)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表5所示的材料,通过将对苯乙烯(PPV)的水分散液利用旋涂法涂敷于单晶硅基板上后,在热板上以130℃×10分钟进行退火处置而形成中间层,除此之外,与所述实施例1C相同地得到接合体。
(实施例14C)
首先,与所述实施例1C相同地,准备设置有中间层的单晶硅基板(基板)、和玻璃基板(对置基板),分别进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在设置于硅基板的中间层的实施了表面处理的面上,与所述实施例1C相同地成膜接合膜。由此,得到了带有接合膜的基材。
其次,以使在带有接合膜的基材设置的接合膜、和玻璃基板的进行了表面处理的面接触的方式,重叠了带有接合膜的基材和玻璃基板。
还有,在以下所示的条件下对重叠的各基板照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
由此,接合各基板,得到了接合体。
接着,以10MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例15C)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板及玻璃基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为上侧的方式,在图8所示的成膜装置500的腔室511内收容这些基板两者,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,将原材料作为2,4—戊二酮—铜(II),使用MOCVD法,成膜了平均厚度100nm的接合膜。还有,成膜条件如下所示。
<成膜条件>
·腔室内的气氛:氮气+氢气
·有机金属材料(原材料):2,4—戊二酮—铜(II)
·雾化的有机金属材料的流量:1sccm
·载体气体:氮气
·载体气体的流量:500sccm
·氢气的流量:0.2sccm
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·基板支撑架的温度:275℃
·处理时间:10分钟
其次,在以下所示的条件下,向得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
其次,从照射紫外线后,经过一分钟后,以使照射了紫外线的面之间接触的方式,重叠各基板。由此,得到了接合体。
其次,以10MPa加压的同时,在120℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例16C)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从120℃变更为25℃以外,与所述实施例15C相同地,得到了接合体。
(实施例17C~25C)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表5所示的材料,,除此之外,与所述实施例15C相同地得到了接合体。
(实施例26C、27C)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表5所示的材料,通过将对苯乙烯(PPV)的水分散液利用旋涂法涂敷于单晶硅基板上后,在热板上以130℃×10分钟进行退火处置而形成中间层,除此之外,与所述实施例15C相同地得到接合体。
(实施例28C)
首先,与所述实施例15C相同地,准备设置有中间层的单晶硅基板(基板)、和设置有中间层的玻璃基板(对置基板),对各自设置的中间层进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在设置于各基板的中间层的实施了表面处理的面上,与所述实施例15C相同地成膜接合膜。由此,得到了两片带有接合膜的基材。
其次,以接合膜之间接触的方式,重叠了两片带有接合膜的基材和玻璃基板,得到了层叠体。
还有,在以下所示的条件下,从层叠体的玻璃基板侧照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
由此,接合各基板,得到了接合体。
接着,以10MPa加压的同时,在80℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例29C)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板及玻璃基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为上侧的方式,在图8所示的成膜装置500的腔室511内收容这些基板两者,在各基板设置的中间层的表面进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,将原材料作为2,4—戊二酮—铜(II),使用MOCVD法,成膜了平均厚度100nm的接合膜。还有,成膜条件如下所示。
<成膜条件>
·腔室内的气氛:氮气+氢气
·有机金属材料(原材料):2,4—戊二酮—铜(II)
·雾化的有机金属材料的流量:1sccm
·载体气体:氮气
·载体气体的流量:500sccm
·氢气的流量:0.2sccm
·腔室的到达真空度:2×10-6Torr
·成膜时的腔室内的压力:1×10-3Torr
·基板支撑架的温度:275℃
·处理时间:10分钟
其次,分别在以下所示的条件下向得到的接合膜照射了紫外线。还有,照射了紫外线的区域为在单晶硅基板形成的接合膜的表面整体、和在玻璃基板形成的接合膜的表面中的周缘部的宽度3mm的框状区域。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间;5分钟
其次,以使接合膜的照射了紫外线的面之间接触的方式,重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到了接合体。
其次,以10MPa加压的同时,在120℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例30C)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从120℃变更为80℃以外,与所述实施例29C相同地,得到了接合体。
(实施例31C、35C~37C、39C、40C)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表6所示的材料,除此之外,与所述实施例29C相同地得到接合体。
(实施例32C)
首先,作为基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的单晶硅基板,作为对置基板,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm、平面度500nm(JIS B 0621中规定)的玻璃基板。
其次,作为聚异氰酸酯,准备甲苯二异氰酸酯(“T—80”、日本聚氨酯工业公司制),作为多元醇,准备聚醚多元醇(“OHV35”、三洋化成工业公司制),作为催化剂,准备辛酸第一锡(“MRH110”、城北化学公司制),将这些在水的存在下混合,同时,向单晶硅基板上供给,由此形成了由平均厚度1μm的发泡尿烷构成的中间层。
其次,以中间层成为上侧的方式,在图8所示的成膜装置500的腔室511内收容形成有中间层的硅基板,进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,在中间层的进行了表面处理的面上,与所述实施例29C相同地,成膜了接合膜(平均厚度100nm)。
其次,与所述实施例29C相同地,向接合膜照射了紫外线。还有,照射紫外线的区域为在硅基板上形成的接合膜的表面中周缘部的宽度3mm的框状区域。
其次,与硅基板相同地,在不锈钢基板上也进行了利用氧等离子体的表面处理。
其次,以使接合膜的照射了紫外线的面、和不锈钢基板的进行了表面处理的面接触的方式,重叠了硅基板和不锈钢基板。由此,得到了接合体。
其次,以3MPa加压的同时,在120℃下加热得到的接合体,维持15分钟。由此,提高了接合体的接合强度。
(实施例33C)
将加压的同时加热接合体时的加热温度从120℃变更为80℃以外,与所述实施例32C相同地,得到了接合体。
(实施例34C、38C、41C)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别变更为表6所示的材料以外,与所述实施例32C相同地得到了接合体。
(比较例1~3)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别作为表5所示的材料,将各基材之间用环氧系粘接剂粘接,除此之外,与所述实施例1C相同地,得到了接合体。
(比较例4~6)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别作为表5所示的材料,将各基材之间用Ag糊剂粘接,除此之外,与所述实施例1C相同地,得到了接合体。
(比较例7~9)
将基板的构成材料及对置基板的构成材料分别作为表6所示的材料,将各基材之间在周缘部的宽度3mm的框状区域用环氧系粘接剂部分地粘接,除此之外,与所述实施例1C相同地,得到了接合体。
2.接合体的评价
2.1 接合强度(割裂强度)的评价
对于各实施例1A~28A、各实施例1B~28B、各实施例1C~28C、及各比较例1~6中得到的接合体,分别测定了接合强度。
接合强度的测定通过在剥离各基板2时,测定剥离临前的强度而进行。还有,按照以下的基准,评价接合强度。
<接合强度的评价基准>
◎:10MPa(100kgf/cm2)以上
○:5MPa(50kgf/cm2)以上、小于10MPa(100kgf/cm2)
△:1MPa(10kgf/cm2)以上、小于5MPa(50kgf/cm2)
×:小于1MPa(10kgf/cm2)
2.2 尺寸精度的评价
对于各实施例及各比较例得到的接合体,分别测定厚度方向的尺寸精度。
尺寸精度的测定通过测定正方形的接合体的各角部,算出四处厚度的最大值和最小值而进行。还有,按照以下基准,评价该差。
<尺寸精度的评价基准>
○:小于10μm
×:10μm以上
2.3耐药品性的评价
在以下的条件下,在维持80℃的喷墨打印机用墨液(爱普生公司制、“HQ4”)中浸渍各实施例及各比较例中得到的接合体。然后,剥离基板2,确认墨液是否浸入了接合界面。还有,按照以下基准,评价其结果。
<耐药品性的评价基准>
◎:完全没有浸入
○:角部略有浸入
△:沿缘部浸入
×:向内侧浸入
2.4电阻率的评价
对于各实施例12A、13A、26A、27A、12B、13B、26B、27B、12C、13C、26C、27C、及各比较例5、6中得到的层叠体分别测定了接合部分的电阻率。还有,按照以下的基准,评价了测定的电阻率。
<电阻率的评价基准>
○:小于1×10-3Ω·cm
×:1×10-3Ω·cm以上
2.5 形状变化的评价
对于各实施例29A~41A、各实施例29B~41B、各实施例29C~41C及各比较例7~9中得到的接合体,测定各自的接合体的接合前后中的形状变化。
具体来说,在接合前后测定接合体的翘起量,按照以下的基准进行评价。
<翘起的评价基准>
◎:在接合前后,翘起量几乎不变化
○:在接合前后,翘起量略微变化
△:在接合前后,翘起量略微大幅度变化
×:在接合前后,翘起量大幅度变化
以上,2.1~2.5的各评价结果示出在表1~表6中。
Figure A200810148990D00901
Figure A200810148990D00921
Figure A200810148990D00941

Claims (40)

1.一种带有接合膜的基材,其特征在于,具有:
基材;
接合膜,其包含金属原子、与该金属原子结合的氧原子、和在所述金属原子及所述氧原子的至少一方结合的脱离基;
中间层,其夹在所述基材和所述接合膜之间,且厚度能够根据施加的应力而变化,
所述接合膜在至少一部分区域被赋予能量,存在于所述接合膜的表面附近的所述脱离基从所述金属原子及所述氧原子的至少一方脱离,由此在所述接合膜的表面的所述区域显示与其他的被粘附体的粘接性。
2.根据权利要求1所述的带有接合膜的基材,其中,
所述脱离基在所述接合膜的表面附近不均匀。
3.根据权利要求1或2所述的带有接合膜的基材,其中,
所述金属原子为铟、锡、锌、钛及锑中的至少一种。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述脱离基为氢原子、碳原子、氮原子、磷原子、硫原子及卤素原子、或由这些各原子构成的原子团中的至少一种。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
在所述接合膜中,作为脱离基,向铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锑锡氧化物(ATO)、含氟铟锡氧化物(FTO)、氧化锌(ZnO)或二氧化钛(TiO2)导入氢原子。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜中的金属原子和氧原子的存在比为3:7~7:3。
7.一种带有接合膜的基材,其特征在于,
基材;
接合膜,其包含金属原子和由有机成分构成的脱离基;
中间层,其夹在所述基材和所述接合膜之间,且厚度能够通过施加的应力而变化,
所述接合膜在至少一部分区域被赋予能量,存在于所述接合膜的表面附近的所述脱离基从该接合膜脱离,由此在所述接合膜的表面的所述区域显示与其他的被粘附体的粘接性。
8.根据权利要求7所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜是将有机金属材料作为原材料,使用有机金属化学气相生长法来成膜的接合膜。
9.根据权利要求8所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜是在低还原性气氛下成膜的接合膜。
10.根据权利要求8或9所述的带有接合膜的基材,其中,
所述脱离基是含于所述有机金属材料的有机物的一部分残留的脱离基。
11.根据权利要求8~10中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述脱离基以碳原子作为必要成分,且包含氢原子、氮原子、磷原子、硫原子及卤素原子中的至少一种的原子团构成。
12.根据权利要求11所述的带有接合膜的基材,其中,
所述脱离基为烷基。
13.根据权利要求8~12中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述有机金属材料为金属络合物。
14.根据权利要求7~13中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述金属原子为铜、铝、锌及铁中的至少一种。
15.根据权利要求7~14中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜中的金属原子和碳原子的存在比为3:7~7:3。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述中间层直接接合于所述接合层。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述中间层是弹性变形的。
18.根据权利要求17所述的带有接合膜的基材,其中,
所述中间层的贮存弹性模量为0.01~10MPa。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述中间层的平均厚度为5~10000nm。
20.根据权利要求1~19中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
在将所述中间层的平均厚度设为A[nm],将所述接合膜的平均厚度设为B[nm]时,A/B满足0.1≤A/B≤1000的关系。
21.根据权利要求1~20中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜在至少表面附近存在的所述脱离基从该接合膜脱离后,产生活性键。
22.根据权利要求21所述的带有接合膜的基材,其中,
所述活性键为未结合键或羟基。
23.根据权利要求1~22中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜的平均厚度为1~1000nm。
24.根据权利要求1~23中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
所述接合膜呈不具有流动性的固体状。
25.根据权利要求1~24中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
至少所述基材的与所述中间层接触的部分以硅材料、金属材料或玻璃材料为主材料构成。
26.根据权利要求1~25中任一项所述的带有接合膜的基材,其中,
在所述中间层的与所述接合膜接触的一侧的面,预先实施有提高与所述接合膜的密接性的表面处理。
27.根据权利要求26所述的带有接合膜的基材,其中,
所述表面处理为等离子体处理。
28.一种接合方法,其特征在于,包括:
准备权利要求1~27中任一项所述的带有接合膜的基材、和所述其他的被粘附体的工序;
向该带有接合膜的基材所具有的所述接合膜的至少一部分的区域赋予能量的工序;
以使所述接合膜和所述其他的被粘附体密接的方式,贴合所述带有接合膜的基材和所述其他的被粘附体而得到接合体的工序。
29.一种接合方法,其特征在于,包括:
准备权利要求1~27中任一项所述的带有接合膜的基材、和所述其他的被粘附体的工序;
以使所述接合膜和所述其他的被粘附体密接的方式,贴合所述带有接合膜的基材和所述其他的被粘附体而得到层叠体的工序;
通过向该层叠体中的所述接合膜的至少一部分的区域赋予能量,接合所述带有接合膜的基材和所述其他的被粘附体而得到接合体的工序。
30.根据权利要求28或29所述的接合方法,其中,
所述能量的赋予通过向所述接合膜照射能量射线的方法、加热所述接合膜的方法、及向所述接合膜施加压缩力的方法中的至少一种方法来进行。
31.根据权利要求30所述的接合方法,其中,
所述能量射线为波长126~300nm的紫外线。
32.根据权利要求30或31所述的接合方法,其中,
所述加热的温度为25~100℃。
33.根据权利要求30~32中任一项所述的接合方法,其中,
所述压缩力为0.2~10MPa。
34.根据权利要求30~33中任一项所述的接合方法,其中,
所述能量的赋予在大气气氛中进行。
35.根据权利要求28~34中任一项所述的接合方法,其中,
所述其他的被粘附体具有预先实施了提高与所述接合膜的密接性的表面处理的表面,
所述带有接合膜的基材对于所述实施了表面处理的表面以所述接合膜密接的方式来贴合。
36.根据权利要求28~35中任一项所述的接合方法,其中,
所述其他的被粘附体预先具有:具有选自官能团、自由基、开环分子、不饱和键、卤素及过氧化物构成的组的至少一个基团或物质的表面,
所述带有接合膜的基材对于具有所述基团或物质的表面以所述接合膜密接的方式来贴合。
37.根据权利要求28~36中任一项所述的接合方法,其中,
还包括:对于所述接合体,进行提高所述接合体的接合强度的处理的工序。
38.根据权利要求37所述的接合方法,其中,
所述进行提高接合强度的处理的工序通过向所述接合体照射能量射线的方法、加热所述接合体的方法、及向所述接合体施加压缩力的方法中的至少一种方法来进行。
39.一种接合体,其特征在于,具有:
权利要求1~27中任一项所述的带有接合膜的基材和被粘附体,且
将它们经由所述接合膜接合而成。
40.一种接合体,其特征在于,
具有两片权利要求1~27中任一项所述的带有接合膜的基材,且
将它们以使所述接合膜之间对置的方式接合而成。
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