接合方法および接合体
【課題】高い寸法精度で強固に接合された接合体を、低温下で効率よく製造することができる接合方法およびかかる接合方法で形成された接合体を提供すること。
【解決手段】本発明の接合方法は、第1の基材21上に第1の金属原子と脱離基とを含む第1の接合膜31を形成して第1の接合膜付き基材11を得るとともに、第2の基材22上に第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と脱離基とを含む第2の接合膜32を形成して第2の接合膜付き基材12を得る工程と、接合膜31、32に対してエネルギーを付与して、これらの表面付近に存在する脱離基を脱離させることにより、接合膜31、32に接着性を発現させる工程と、接合膜31、32とが密着するように、接合膜付き基材11、12同士を貼り合わせて接合膜31、32とが接合された接合体5を得る工程と、接合膜31、32を第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより接合体5の接合強度を向上させる工程とを有する。
【解決手段】本発明の接合方法は、第1の基材21上に第1の金属原子と脱離基とを含む第1の接合膜31を形成して第1の接合膜付き基材11を得るとともに、第2の基材22上に第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と脱離基とを含む第2の接合膜32を形成して第2の接合膜付き基材12を得る工程と、接合膜31、32に対してエネルギーを付与して、これらの表面付近に存在する脱離基を脱離させることにより、接合膜31、32に接着性を発現させる工程と、接合膜31、32とが密着するように、接合膜付き基材11、12同士を貼り合わせて接合膜31、32とが接合された接合体5を得る工程と、接合膜31、32を第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより接合体5の接合強度を向上させる工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法および接合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材（基材）同士を接合（接着）する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、一般的に、接合する部材の材質によらず、優れた接着性を示すものである。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
【０００３】
例えば、インクジェットプリンタが備える液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）は、樹脂材料、金属材料およびシリコン系材料等の異種材料で構成された部品同士を、接着剤を用いて接着することにより組み立てられている。
このように接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤を硬化（固化）させることにより、部材同士を接着する。
【０００４】
ところが、このような接着剤を用いた接合では、以下のような問題がある。
・接着強度が低い
・寸法精度が低い
・硬化時間が長いため、接着に長時間を要する
また、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程の高コスト化・複雑化を招いている。
【０００５】
一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である（例えば、特許文献１参照）。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、固体接合には、以下のような問題がある。
・接合される部材の材質に制約がある
・接合プロセスにおいて高温（例えば、７００〜８００℃程度）での熱処理を伴う
・接合プロセスにおける雰囲気が減圧雰囲気に限られる
このような問題を受け、接合に供される部材の材質によらず、部材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合する方法が求められている。
【０００７】
また、このような接合の分野では、２つの部材（基材）同士を、接合すると同時に電気的にも接続することが求められる場合（導電性接合技術）がある。このような技術は、電子部品の電極と配線パターンとを接続する場合等に用いられる。
従来、このような電気的な接続には、導電性微粒子を接着剤に混合してなる導電性接着剤（ＡＣＰ）や、導電性フィルム（ＡＣＦ）等が用いられる（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、これらの接合材を用いた接続では、前述したのと同様の接着剤を含有する導電性接着剤（導電性シート）が用いられるため、前述した接着剤と同様の問題が生じる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−８２４０４号公報
【特許文献２】特開平７−２０５３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、高い寸法精度で強固に接合された接合体を、低温下で効率よく製造することができる接合方法、および、かかる接合方法を用いて形成された接合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする。
これにより、第１の基材と第２の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる。
【００１１】
本発明の接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、第１の基材と第２の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる。さらに、積層体の状態では、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材との間は接合されていない。このため、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とをずらし、これらの相対的な位置を調整することができる。このようにすれば、２つの接合膜付き基材を重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができるので、位置の調整の作業性が向上し、最終的に得られる接合体の面方向における寸法精度を高めることができる。
【００１３】
本発明の接合方法では、前記第２の金属原子の融点は、２５０℃よりも低いことが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合体の接合強度をより確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記第２の金属原子は、インジウム、セレンおよびスズのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、第２の接合膜に導電性を付与することができるとともに、接合体を加熱する際の温度を２５０℃以下に設定でき、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、前記第１の金属原子および前記第２の金属原子を備える有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜することが好ましい。
かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の第１の接合膜および第２の接合膜を成膜することができる。また、有機金属材料中に含まれる有機物から比較的容易に脱離基を残存させることができる。
【００１５】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、低還元性雰囲気下で成膜されることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材上に、それぞれ、純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜および第２の接合膜を成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた第１の接合膜および第２の接合膜を形成することができる。
【００１６】
本発明の接合方法では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で第１の接合膜および第２の接合膜を成膜することができる。
【００１７】
本発明の接合方法では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、第１の接合膜および第２の接合膜の接着性をより高度化することができる。
本発明の接合方法では、前記脱離基は、アルキル基を含むことが好ましい。
アルキル基を含む脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える第１の接合膜および第２の接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００１８】
本発明の接合方法では、前記有機金属材料は、βジケトン系錯体であることが好ましい。
βジケトン系錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜および第２の接合膜をより確実に形成することができる。また、βジケトン系錯体は、金属原子に酸素原子が配位しており、炭素原子のように酸素原子以外の原子が金属原子に配位している金属錯体と比較して反応性が低く安定しており、取扱いが容易である。
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、導電性を有することが好ましい。
これにより、接合体において、各接合膜を配線基板が備える配線や、その端子等に適用することができる。
【００１９】
本発明の接合方法では、さらに、前記第１の金属原子と前記第２の金属原子との標準電極電位の差は、３．０ｍＶ以上であることが好ましい。
これにより、第１の金属原子に対する還元剤として第２の金属原子を作用させることができるため、酸素原子を介して第１の金属原子同士が結合しているものから、酸素原子を引き抜き、酸素原子を介した第１の金属原子と第２の金属原子との結合を優先的に形成することができ、これにより、第１の接合膜と第２の接合膜との接合強度を向上させることができる。
本発明の接合方法では、前記第１の金属原子は、銅、アルミニウムおよび銀のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
【００２０】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜における前記第１の金属原子および前記第２の金属原子と炭素原子との存在比は、それぞれ、３：７〜７：３であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜および第２の接合膜の安定性が高くなり、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とをより強固に接合することができるようになる。また、第１の接合膜および第２の接合膜を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【００２１】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該各接合膜から脱離した後に、活性手が生じることが好ましい。
これにより、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とを、化学的結合に基づいて強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とを、特に強固に接合することができる。
【００２２】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の平均厚さは、それぞれ、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とをより強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、流動性を有さない固体状をなしていることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
【００２３】
本発明の接合方法では、前記第１の基材および第２の基材は、板状をなしていることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材は撓み易くなり、第１の基材および第２の基材を重ね合わせたときに、互いの形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、第１の基材および第２の基材を重ね合わせたときの密着性が高くなり、最終的に得られる接合体における接合強度が高くなる。
【００２４】
本発明の接合方法では、前記第１の基材の少なくとも前記第１の接合膜を形成する部分および前記第２の基材の少なくとも前記第２の接合膜を形成する部分は、それぞれ、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、表面処理を施さなくても、十分な接合強度が得られる。
本発明の接合方法では、前記第１の基材の前記第１の接合膜を形成する面および前記第２の基材の前記第２の接合膜を形成する面には、それぞれ、あらかじめ、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材の表面を清浄化および活性化し、第１の接合膜と第１の基材との接合強度および第２の接合膜と第２の基材との接合強度とをそれぞれ高めることができる。
本発明の接合方法では、前記表面処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材にそれぞれ第１の接合膜および第２の接合膜を形成するために、第１の基材および第２の基材の表面を特に最適化することができる。
【００２５】
本発明の接合方法では、前記第１の基材と前記第１の接合膜との間および前記第２の基材と前記第２の接合膜との間に、それぞれ、中間層を介挿することが好ましい。
これにより、信頼性の高い接合体を得ることができる。
本発明の接合方法では、前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されているものを用いることが好ましい。
これにより、第１の基材と第１の接合膜との間の接合強度および第２の基材と第２の接合膜との間の接合強度を特に高めることができる。
【００２６】
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する方法、ならびに前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行うことが好ましい。
これにより、第１の接合膜および第２の接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
【００２７】
本発明の接合方法では、前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜および第２の接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、第１の接合膜および第２の接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。その結果、第１の接合膜および第２の接合膜の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、第１の接合膜および第２の接合膜に接着性を発現させることができる。
【００２８】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する温度は、前記第２の金属原子の融点以下であることが好ましい。
これにより、第２の接合膜が溶融するのを防止し、かつ、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて第１の基材および第２の基材に損傷等が生じるのを防止しつつ、接合体の接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与を、大気雰囲気中で行うことが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
【００２９】
本発明の接合方法では、さらに、前記接合体に対して、その接合強度をより高める処理を行う工程を有することが好ましい。
これにより、接合体の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
本発明の接合方法では、前記接合強度を高める処理を行う工程は、前記接合体にエネルギー線を照射する方法および前記接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも一方により行われることが好ましい。
これにより、接合体の接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
本発明の接合体は、本発明の接合方法により接合されたことを特徴とする。
これにより、第１の接合膜付き基材および第２の接合膜付き基材が高い寸法精度で強固に接合してなる信頼性の高い接合体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の接合方法および接合体を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の接合方法は、２つの基材（第１の基板２１および第２の基板２２）を、各基材に設けられた接合膜（第１の接合膜３１および第２の接合膜３２）を介して、接合することにより接合体を得る方法である。
【００３１】
各基材に形成される各接合膜は、それぞれ脱離基を含んでおり、エネルギーを付与することにより、各接合膜の表面付近に存在する脱離基が各接合膜から脱離するものである。そして、各接合膜は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、接着性が発現するものである。
また、各接合膜には、それぞれ、金属原子が含まれており、それぞれの融点に差が生じるように異種のものが選択されている。
このような特徴を有する各接合膜は、２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合可能なものであり、２つの基材がかかる接合膜を介して接合された本発明の接合体は、接合膜により強固に接合された信頼性の高いものとなる。
【００３２】
以下、本発明の接合方法を、工程ごとに説明する。
＜接合方法＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の接合方法の第１実施形態について説明する。
図１〜３は、本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）、図４は、本発明の接合方法において、エネルギー付与前の接合膜の状態を示す部分拡大図、図５は、本発明の接合方法において、エネルギー付与後の接合膜の状態を示す部分拡大図である。なお、以下の説明では、図１〜５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００３３】
本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。
【００３４】
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、第１の基板（第１の基材）２１上に、第１の金属原子Ｍ１と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜３１を形成して第１の接合膜付き基材１１を得るとともに、第２の基板（第２の基材）２２上に、第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低い第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含む第２の接合膜３２を形成して第２の接合膜付き基材１２を得る。
【００３５】
［１−１］まず、第１の基板（第１の基材）２１および第２の基板（第２の基材）２２を用意する。
これら第１の基板２１および第２の基板２２は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を介して互いに接合させるためのものであり、それぞれ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２（以下、これらを「接合膜３１、３２」と言うこともある。）を支持する程度の剛性を有するものであれば、いかなる材料で構成されたものであってもよい。
【００３６】
具体的には、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料は、それぞれ、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
【００３７】
また、第１の基板２１および第２の基板２２は、それぞれ、その表面に、Ｎｉめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、または窒化処理等を施したものであってもよい。
また、第１の基板２１および第２の基板２２は、互いの構成材料が異なっていても同じであってもよいが、第１の基板２１と第２の基板２２との各熱膨張率が、ほぼ等しいものを選択するのが好ましい。第１の基板２１と第２の基板２２との熱膨張率がほぼ等しければ、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜基材１２とを貼り合せた際に、その接合界面に熱膨張に伴う応力が発生し難くなる。その結果、最終的に得られる接合体５において、剥離等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。
さらに、第１の基板２１および第２の基板２２は、互いに剛性が異なっているのが好ましい。これにより、第１の基板２１および第２の基板２２を接合膜３１、３２を介してより強固に接合することができる。
【００３８】
また、第１の基板２１および第２の基板２２のうち、少なくとも一方の基板は、その構成材料が樹脂材料で構成されているのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、第１の基板２１および第２の基板２２を接合した際に、その接合界面に発生する応力（例えば、熱膨張に伴う応力等）を緩和することができる。このため、接合界面が破壊し難くなり、結果的に、接合強度の高い接合体５を得ることができる。
また、第１の基板２１および第２の基板２２の形状は、ぞれぞれ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を支持する面を有するような形状であればよく、板状のものに限定されない。すなわち、第１の基板２１および第２の基板２２の形状は、例えば、塊状（ブロック状）や、棒状等であってもよい。
【００３９】
なお、図１（ａ）に示すように、本実施形態では、第１の基板２１および第２の基板２２がそれぞれ板状をなしている。これにより、第１の基板２１および第２の基板２２は撓み易くなり、第１の基板２１および第２の基板２２を重ね合わせたときに、互いの形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、第１の基板２１および第２の基板２２を重ね合わせたときの密着性が高くなり、最終的に得られる接合体５における接合強度が高くなる。
【００４０】
また、第１の基板２１および第２の基板２２が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和することができる。
この場合、第１の基板２１および第２の基板２２の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、０．０１〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００４１】
［１−２］次に、必要に応じて、第１の基板２１の少なくとも第１の接合膜３１を形成すべき領域に、第１の基板２１の構成材料に応じて、第１の接合膜３１との密着性を高める表面処理を施す。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、第１の基板２１の第１の接合膜３１を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、第１の基板２１と第１の接合膜３１との接合強度を高めることができる。
【００４２】
また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、第１の接合膜３１を形成するために、第１の基板２１の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す第１の基板２１が、樹脂材料（高分子材料）で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、第１の基板２１の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第１の接合膜３１との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第１の基板２１の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。
【００４３】
このような材料で構成された第１の基板２１は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第１の基板２１を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、第１の基板２１と第１の接合膜３１との接合強度を高めることができる。
なお、この場合、第１の基板２１の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも第１の接合膜３１を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
【００４４】
また、表面処理に代えて、第１の基板２１の少なくとも第１の接合膜３１を形成すべき領域には、あらかじめ、中間層を形成するようにしてもよい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、特に限定されるものではないが、例えば、第１の接合膜３１との密着性を高める機能、クッション性（緩衝機能）、応力集中を緩和する機能、第１の接合膜３１を成膜する際に第１の接合膜３１の膜成長を促進する機能（シード層）、第１の接合膜３１を保護する機能（バリア層）等を有するものが好ましい。このような中間層を介して第１の基板２１と第１の接合膜３１とを接合することになり、信頼性の高い接合体５を得ることができる。
【００４５】
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、タングステン、銅およびその合金等の金属系材料、金属酸化物、金属窒化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各種材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、第１の基板２１と第１の接合膜３１との間の接合強度を特に高めることができる。
【００４６】
［１−３］次に、第１の基板２１と同様、必要に応じて、第２の基板２２の第２の接合膜３２を形成すべき領域に、第２の基板２２の構成材料に応じて、第２の基板２２と第２の接合膜３２との密着性を高める表面処理を施す。
これにより、第２の基板２２と第２の接合膜３２との接合強度をより高めることができる。なお、表面処理としては、第１の基板２１に対して施す前述したような表面処理と同様の処理を適用することができる。
【００４７】
また、第２の基板２２の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第２の基板２２と第２の接合膜３２との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第２の基板２２の構成材料には、前述した第１の基板２１の構成材料と同様のもの、すなわち、各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を用いることができる。
また、このようなものを有する表面が得られるように、上述したような各種表面処理を適宜選択して行うことにより、第２の接合膜３２に対して特に強固に接合可能な第２の基板２２が得られる。
【００４８】
また、表面処理に代えて、第２の基板２２の第２の接合膜３２を形成すべき領域には、あらかじめ、第２の接合膜３２との密着性を高める機能を有する中間層を形成しておくのが好ましい。これにより、かかる中間層を介して第２の基板２２と第２の接合膜３２とを接合することになり、最終的に、より接合強度の高い接合体５が得られるようになる。
かかる中間層の構成材料には、前述の第１の基板２１に形成する中間層の構成材料と同様のものを用いることができる。
【００４９】
［１−４］次に、図１（ａ）に示すように、第１の基板２１上に第１の接合膜３１を形成することにより、第１の接合膜付き基材１１を得るとともに、第２の基板２２上に第２の接合膜３２を形成することにより、第２の接合膜付き基材１２を得る。
ここで、第１の基板２１および第２の基板２２上にそれぞれ形成された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、第１の基板２１と第２の基板２２との間に位置し、これら基板２１、２２同士の接合を担うものである。
【００５０】
第１の接合膜３１は、第１の金属原子Ｍ１と、有機成分で構成された脱離基３０３とを含むものであり、第２の接合膜３２は、第１の金属原子Ｍ１よりも融点の低い第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成された脱離基とを含むものである。
かかる構成の接合膜３１、３２にエネルギーが付与されると、各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２付近に存在する脱離基が各接合膜３１、３２から脱離する。そして、この各接合膜３１、３２は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、接着性が発現するという機能を有するものである。
本発明の接合方法は、これら第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を用いて接合体５を得る点に特徴を有する。
なお、これら第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の構成については、後に詳述する。
【００５１】
［２］次に、第１の接合膜付き基材１１の第１の接合膜３１、および第２の接合膜付き基材１２の第２の接合膜３２に対してそれぞれエネルギーを付与する。
ここで、各接合膜３１、３２に、それぞれエネルギーを付与すると、各接合膜３１、３２では、図４、５に示すように、脱離基３０３の結合手が切れて各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２付近から脱離し、脱離基３０３が脱離した後には、活性手３０４が各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２付近に生じる。これにより、各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２に接着性が発現する。なお、図４は、脱離基３０３がメチル基の場合である。
このような状態の第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を互いに密着させることにより、化学的結合に基づいて互いに接合可能なものとなる。
【００５２】
ここで、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与されるものであってもよいが、例えば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を加熱する方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２をオゾンガスに曝す（化学的エネルギーを付与する）方法等が挙げられる。中でも、本実施形態では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与する方法として、特に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる方法は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギーを付与する方法として好適に用いられる。
【００５３】
このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザ光のような光、Ｘ線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等や、またはこれらのエネルギー線を２種以上組み合わせたものが挙げられる。
これらのエネルギー線の中でも、特に、波長１２６〜３００ｎｍ程度の紫外線を用いるのが好ましい（図１（ｂ）参照）。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２中の脱離基３０３を確実に脱離させることができる。これにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に接着性を確実に発現させることができる。
【００５４】
また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基３０３の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、ＵＶランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、１２６〜２００ｎｍ程度とされる。
また、ＵＶランプを用いる場合、その出力は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の面積に応じて異なるが、１ｍＷ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。なお、この場合、ＵＶランプと各接合膜３１、３２との離間距離は、１〜１０ｍｍ程度とするのが好ましく、１〜５ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【００５５】
また、紫外線を照射する時間は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間、すなわち、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に必要以上に紫外線が照射されない程度の時間とするのが好ましい。これにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が変質・劣化するのを効果的に防止することができる。具体的には、紫外線の光量、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の構成材料等に応じて若干異なるものの、０．５〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１０分程度であるのがより好ましい。
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的（パルス状）に照射されてもよい。
【００５６】
一方、レーザ光としては、例えば、エキシマレーザのようなパルス発振レーザ（パルスレーザ）、炭酸ガスレーザ、半導体レーザのような連続発振レーザ等が挙げられる。中でも、パルスレーザが好ましく用いられる。パルスレーザでは、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２のレーザ光が照射された部分に経時的に熱が蓄積され難いので、蓄積された熱による各接合膜３１、３２の変質・劣化を確実に防止することができる。すなわち、パルスレーザによれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の内部にまで蓄積された熱の影響がおよぶのを、防止することができる。
【００５７】
また、パルスレーザのパルス幅は、熱の影響を考慮した場合、できるだけ短い方が好ましい。具体的には、パルス幅が１ｐｓ（ピコ秒）以下であるのが好ましく、５００ｆｓ（フェムト秒）以下であるのがより好ましい。パルス幅を前記範囲内にすれば、レーザ光照射に伴って第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に生じる熱の影響を、的確に抑制することができる。なお、パルス幅が前記範囲内程度に小さいパルスレーザは、「フェムト秒レーザ」と呼ばれる。
【００５８】
また、レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば、２００〜１２００ｎｍ程度であるのが好ましく、４００〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、レーザ光のピーク出力は、パルスレーザの場合、パルス幅によって異なるが、０．１〜１０Ｗ程度であるのが好ましく、１〜５Ｗ程度であるのがより好ましい。
さらに、パルスレーザの繰り返し周波数は、０．１〜１００ｋＨｚ程度であるのが好ましく、１〜１０ｋＨｚ程度であるのがより好ましい。パルスレーザの周波数を前記範囲内に設定することにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる有機成分の一部が残存した状態で、脱離基３０３を第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近から確実に切断することができる。
【００５９】
なお、このようなレーザ光の各種条件は、レーザ光を照射された部分の温度が、好ましくは常温（室温）〜６００℃程度、より好ましくは２００〜６００℃程度、さらに好ましくは３００〜４００℃程度になるように適宜調整されるのが好ましい。これにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる有機成分の一部が残存した状態で、脱離基３０３を第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から確実に切断することができる。
【００６０】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に照射するレーザ光は、その焦点を、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に合わせた状態で、この表面３５１、３５２に沿って走査されるようにするのが好ましい。これにより、レーザ光の照射によって発生した熱が、表面３５１、３５２付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に存在する脱離基３０３を選択的に脱離させることができる。
【００６１】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧（真空）雰囲気等が挙げられるが、中でも、特に、大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に対して選択的にエネルギーを付与することが容易に行えるため、例えば、エネルギーの付与による各基板２１、２２および各接合膜３１、３２の変質・劣化を防止することができる。
【００６２】
また、エネルギー線を照射する方法によれば、付与するエネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。このため、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から脱離する脱離基３０３の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基３０３の脱離量を調整することにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２との間の接合強度を容易に制御することができる。
【００６３】
すなわち、脱離基３０３の脱離量を多くすることにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に、より多くの活性手が生じるため、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基３０３の脱離量を少なくすることにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に生じる活性手を少なくし、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に発現する接着性を抑えることができる。
なお、付与するエネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きなエネルギーを付与することができるので、エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
【００６４】
ここで、エネルギーが付与される前の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、図４に示すように、それら表面３５１、３５２付近に脱離基３０３を有している。かかる第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与すると、脱離基３０３（図４では、メチル基）が第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から脱離する。これにより、図５に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に活性手３０４が生じ、活性化される。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に接着性が発現する。
【００６５】
なお、本明細書中において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が「活性化された」状態とは、上述のように第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２および内部の脱離基３０３が脱離して、各接合膜３１、３２の構成原子において終端化されていない結合手（以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。）が生じた状態の他、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が「活性化された」状態と言うこととする。
【００６６】
したがって、活性手３０４とは、図５に示すように、未結合手（ダングリングボンド）、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手３０４が存在するようにすれば、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが特に強固な接合が可能となる。
なお、後者の状態（未結合手が水酸基によって終端化された状態）は、例えば、各接合膜３１、３２に対して大気雰囲気中でエネルギー線を照射することにより、大気中の水分が未結合手を終端化することによって、容易に生成されることとなる。
【００６７】
また、本実施形態では、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜基材１２とを貼り合わせる前に、あらかじめ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを貼り合わせる（重ね合わせる）際、または貼り合わせた（重ね合わせた）後に行うようにしてもよい。なお、このような場合については、後述する第２実施形態において説明する。
【００６８】
［３］次に、活性化させた第１の接合膜３１と第２の接合膜３２と（各接合膜同士）が密着するように、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２と（各接合膜付き基材同士）を貼り合わせる（図１（ｃ）参照）。これにより、前記工程［２］において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に接着性が発現していることから、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが化学的に結合して一体化される。
【００６９】
また、前記工程［２］で活性化された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程［２］の終了後、できるだけ早く本工程［３］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［２］の終了後、６０分以内に本工程［３］を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第１の接合膜付き基材１１（第１の接合膜３１）と第２の接合膜付き基材１２（第２の接合膜３２）とを貼り合わせて、確実に接合体５を得ることができる。
【００７０】
換言すれば、活性化させる前の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、それぞれ、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含む接合膜であるため、化学的に比較的安定であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を備えた第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程［２］に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、接合体５の製造効率の観点から有効である。
【００７１】
［４］ 次に、図２（ａ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を加熱する。
本発明では、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とにそれぞれ含まれている第１の金属原子と第２の金属原子とでは、それらの融点が第２の金属原子Ｍ２の方が低いものが選択されており、この第２の金属原子Ｍ２が選択的に溶融する温度まで加熱する。
これにより、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、その結果、図２（ｂ）に示すような、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度がより向上した接合体５を得ることができる。なお、接合体５の接合強度が向上するメカニズムについては後に詳述する。
【００７２】
なお、接合体５を加熱する際の温度は、第２の金属原子Ｍ２の融点よりも高く、また第１の金属原子Ｍ１よりも低く、さらに接合体５の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５０℃以下とされ、より好ましくは１００〜１６０℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体５が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合体５の接合強度をより確実に高めることができる。
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
さらに、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、接合体５をヒータを用いて加熱する方法、接合体５に赤外線を照射する方法、火炎に接合体５を接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
【００７３】
このようにして得られた接合体５では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような強固な化学的結合に基づいて、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合されている。このため、接合体５は極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
また、かかる方法によれば、従来の固体接合のように、高温（例えば、７００℃以上）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第１の基板２１および第２の基板２２をも、接合に供することができる。
【００７４】
以上のようにして、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合され、図２（ｂ）に示すような接合体５が得られる。
なお、図２（ｂ）では、第１の接合膜付き基材１１の第１の接合膜３１の全面を覆うように第２の接合膜付き基材１２を重ね合わせているが、これらの相対的な位置は、互いにずれていてもよい。すなわち、第１の接合膜３１から第２の接合膜付き基材１２がはみ出るように、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが重ね合わされていてもよい。
【００７５】
なお、従来のシリコン基板同士を直接接合するような固体接合では、接合に供される基板の表面を活性化させても、その活性状態は、大気中で数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持することができなかった。このため、表面の活性化を行った後、接合する２つの基板を貼り合わせる等の作業に要する時間を、十分に確保することができないという問題があった。
【００７６】
これに対し、本発明によれば、比較的長時間に亘って活性状態を維持することができる。このため、貼り合わせ作業に要する時間を十分に確保することができ、接合作業の効率化を高めることができる。なお、比較的長時間に亘って活性状態を維持し得ることは、有機成分で構成される脱離基３０３が脱離した活性化状態が安定化していることに起因しているものと推察される。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を介して第１の基板２１と第２の基板２２とを接合しているため、第１の基板２１や第２の基板２２の構成材料に制約がないという利点もある。
【００７７】
以上のことから、本発明によれば、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。
また、固体接合では、接合膜を介していないため、第１の基板２１と第２の基板２２との間の熱膨張率に大きな差がある場合、その差に基づく応力が接合界面に集中し易く、剥離等が生じるおそれがあったが、接合体（本発明の接合体）５では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２によって応力の集中が緩和され、剥離の発生を的確に抑制または防止することができる。
【００７８】
このようにして得られた接合体５は、第１の基板２１と第２の基板２２との間の接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体５は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。そして、後述のように、接合体５を用いて、例えば液滴吐出ヘッドを構成した場合、耐久性に優れた液滴吐出ヘッドが得られる。また、本発明の接合方法によれば、第１の基板２１と第２の基板２２とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体５を効率よく作製することができる。
【００７９】
また、本工程［４］において、接合体５の接合強度を向上させるのと同時、または、接合体５の接合強度向上させた後に、この接合体５（第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜基材１２の積層体）に対して、必要に応じ、以下の２つの工程（［５Ａ］および［５Ｂ］）のうちの少なくとも１つの工程（接合体５の接合強度を高める工程）を行うようにしてもよい。これにより、接合体５の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
【００８０】
［５Ａ］図３（ａ）に示すように、得られた接合体５を、第１の基板２１と第２の基板２２とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第２の金属原子Ｍ２の第１の接合膜３１側への拡散がより促進されるため、接合体５における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、接合体５を加圧する際の圧力は、接合体５が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して接合体５における接合強度を高めることができる。
【００８１】
なお、この圧力は、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、０．２〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、接合体５の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料によっては、第１の基板２１および第２の基板２２に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体５を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
【００８２】
［５Ｂ］ 図３（ｂ）に示すように、得られた接合体５に紫外線を照射する。
これにより、第１の接合膜３１側に拡散した第２の金属原子Ｍ２と、第１の接合膜３１中に含まれる第１の金属原子Ｍ１との間に形成される化学結合を増加させ、接合体５の接合強度を特に高めることができる。
このとき照射される紫外線の条件は、前記工程［２］に示した紫外線の条件と同等にすればよい。
また、本工程［５Ｂ］を行う場合、第１の基板２１および第２の基板２２のうち、いずれか一方が透光性を有していることが必要である。そして、透光性を有する基板側から、紫外線を照射することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して確実に紫外線を照射することができる。
【００８３】
以上のような工程を行うことにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２における水酸基の脱水縮合や未結合手同士の再結合が促進される。そして、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との一体化がより進行する。その結果、接合体５を、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とがほぼ完全に一体化された接合膜を備えるものとすることができる。
【００８４】
ここで、前述したように、本発明の接合方法では、第１基板２１と第２の基板２２とを、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を用いて接合するところに特徴を有している。以下、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２について詳述する。
第１の接合膜３１は、第１の金属原子Ｍ１と、有機成分で構成される脱離基３０３を含むものである。また、第２の接合膜３２は、第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低い第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含むものである。
【００８５】
換言すれば、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とは、含有する金属原子の種類が異なり、第２の金属原子Ｍ２の方が第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低いこと以外は、脱離基３０３を備える同様の構成の接合膜である（図３参照）。このような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、エネルギーが付与されると、脱離基３０３が第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の少なくとも各表面３５１、３５２付近から脱離し、図４に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の少なくとも各表面３５１、３５２付近に、活性手３０４が生じるものである。
【００８６】
そして、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に活性手３０４が生じることにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２は、互いに高い寸法精度で、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２により強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００８７】
本発明では、特に、第１の金属原子Ｍ１よりも第２の金属原子Ｍ２の方が、融点が低く、前記工程［４］において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱した際に、第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側を拡散するため、得られる接合体５は、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とがより強固に接合したものとなる。
【００８８】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、それぞれ、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含むもの、すなわち有機金属膜であることから、変形し難い強固な膜となる。このため、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２自体が寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる接合体５においても、寸法精度が高いものが得られる。
【００８９】
このような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、従来から用いられている、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の接着剤に比べて、接着層（第１の接合膜３１および第２の接合膜３２）の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、第１の接合膜付き基材１１および接合膜付き基材１２を用いて得られた接合体５の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
また、本発明では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、導電性を有するものであるのが好ましい。これにより、後述する接合体５において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を配線基板が備える配線や、その端子等に適用することができる。
【００９０】
以上のような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２としての機能が好適に発揮されるように、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、脱離基３０３との組み合わせが適宜選択される。
具体的には、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２としては、それぞれ、例えば、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、各種ランタノイド元素、各種アクチノイド元素のような遷移金属元素、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる他、金属セレンや金属テルルのような金属性を備える典型非金属をも用いることができる。
【００９１】
ここで、例えば、遷移金属元素は、各遷移金属元素間で、最外殻電子の数が異なることのみの差異であるため、物性が類似している。そして、遷移金属は、一般に、硬度や融点が高く、電気伝導性および熱伝導性が高い。このため、各金属原子として遷移金属元素を用いた場合、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に発現する接着性をより高めることができるとともに、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の導電性をより高めることができる。
【００９２】
これらの中から、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与すべき特性を考慮しつつ、第２の金属原子Ｍ２が第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低くなるように、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２が選択される。
例えば、第１の接合膜３１に優れた導電性を発揮させるために、第１の金属原子Ｍ１として、Ｃｕ、ＡｌおよびＡｇのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いた場合、その導電性を考慮しつつ、これらよりも融点が低い金属原子が第２の金属原子Ｍ２として選択される。
【００９３】
より具体的には、第１の金属原子Ｍ１として例えばＣｕを選択した場合、導電性と融点を考慮して、第２の金属原子Ｍ２としては、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＺｎおよびＡｌ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせたものが用いられる。これらの中でも、接合体５の耐熱温度を考慮して前記工程［４］で接合体５を加熱する際の温度は好ましくは２５０℃以下とされるため、第２の金属原子Ｍ２としては２５０℃よりも融点が低い、Ｉｎ（１５６℃）、Ｓｅ（２２０℃）およびＳｎ（２３２℃）のうちの１種または２種以上を組み合わせたものが好適に用いられる。
また、これらのうちＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、ＰｂおよびＩｎ等の金属原子を含有する第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を後述する有機金属化学気相成長法を用いて成膜する場合には、これらの金属原子を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的容易かつ均一な膜厚の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜することができる。
【００９４】
ここで、本発明において、前記工程［２］で、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与することにより、これらの各表面３５１、３５２に接着性が発現し、前記工程［３］で、この接着性により、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２同士が互いに接合するのは、以下のような２つのメカニズム（ｉ）、（ii）の双方または一方に基づくものであると推察される。
【００９５】
（ｉ） 例えば、第１の接合膜３１の表面３５１および第２の接合膜３２の表面３５２に、それぞれ、水酸基が露出している場合を例に説明すると、第１の接合膜付き基材１１の第１の接合膜３１と第２の接合膜付き基材１２の第２の接合膜３２とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、第１の接合膜３１の表面３５１に存在する水酸基と、第２の接合膜３２の表面３５２に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合されると推察される。
【００９６】
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とがより強固に接合されると推察される。
【００９７】
（ii） 第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２同士を貼り合わせると、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に生じた終端化されていない結合手（未結合手）同士が、直接または雰囲気中に含まれる酸素原子を取り込みながら再結合する。この再結合は、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２が互いに直接または酸素原子を介して接合することにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが一体化する。
【００９８】
以上のような（ｉ）または（ii）のメカニズムにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが接合されるが、本発明では、さらに、第２の金属原子Ｍ２が第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低く、前記工程［４］において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱するようになっている。これにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度をより高めることができ、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とがより強固に接合された接合体５を得ることができる。
以上のように、前記工程［４］における、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の加熱により第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度がより高まるのは、次のようなメカニズムによるものと推察される。
【００９９】
ここで、前記工程［３］の後に、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが互いに接合する接合界面を見ると、互いに接触する２つの接合膜３１、３２の各表面３５１、３５２は、共に凹凸面で構成されていると考えられる。そのため、上記のような（ｉ）または（ii）のメカニズムにより形成される第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合は、各表面３５１、３５２が互いに接触する接触点において形成される。
【０１００】
このような状態で、各表面３５１、３５２において互いに接合する第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱すると、溶融した第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、凹凸面で構成される第１の接合膜３１の内部まで入り込むことになる。その結果、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接触面積が増大し、これにより、（ｉ）または（ii）のメカニズムによる第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との間の接合が新たに形成されるため、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度がより向上するものと推察される。
なお、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが共に導電性を有するものである場合では、上記のような接触面積の増大により、これら接合膜３１、３２同士間における抵抗値も低下するものと推察される。
【０１０１】
また、このように第２の金属原子Ｍ２を溶融させて第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度を高める方法は、後述するような気相成膜法を用いて成膜された第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に好適に適用される。
これは、気相成膜法を用いて成膜された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、ともに、有機金属材料に含まれる金属原子と、有機物の一部が残存したものとが堆積されて形成されたものであるため、複数の微細な粒子が積層された構成となっている。したがって、かかる構成の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に、第２の金属原子Ｍ２を溶融させて第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度を高める本発明の接合方法を適用すれば、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接触面積をより効果的に増大させることができるため、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度がさらに向上することとなる。
さらに、第２の接合膜３２が、粒子状をなしているとその融点が降下することから、かかる観点からも、粒子状をなす第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に、本発明の接合方法を適用することは有用である。
【０１０２】
また、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合では、第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２とで異種の金属原子を用いるので、これらのイオン化傾向に差が生じることになるが、この第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２との標準電極電位の差が、３．０ｍＶ以上となっているのが好ましく、５．０ｍＶ以上となっているのがより好ましい。
【０１０３】
ここで、前述したような（ｉ）および（ii）のメカニズムのいずれで第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが接合する場合であっても、各接合膜３１、３２中に含まれる金属原子同士が酸素原子を介して結合することがある。このような金属原子同士の結合は、第１の接合膜３１中に含まれる第１の金属原子Ｍ１と第２の接合膜３２中に含まれる第２の金属原子Ｍ２との間で行われたときに、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に寄与するが、各接合膜３１、３２中に含まれる金属原子Ｍ１、Ｍ２同士の間で行われたときには、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に寄与しない。
【０１０４】
そのため、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度（接合強度）を向上させるには、酸素原子を介して第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２とが結合するものの割合を向上させる必要があるが、本発明では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる金属原子として異種のものを用い、第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２のイオン化傾向に差が生じるようになっている。
【０１０５】
このようなイオン化傾向の差があると、第１の金属原子Ｍ１に対する還元剤として第２の金属原子Ｍ２を作用させることができるため、酸素原子を介して第１の金属原子Ｍ１同士が結合しているものから、酸素原子を引き抜き、酸素原子を介した第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２との結合を優先的に形成することができ、これにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度を向上させることができる。
このような第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２との組み合わせとしては、例えば、ＣｕとＩｎとの組み合わせ、ＣｕとＳｅとの組み合わせ、ＣｕとＳｎとの組み合わせ等が挙げられる。
【０１０６】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に導電性を付与する場合には、第２の金属原子Ｍ２は、酸化状態と非酸化状態の双方で導電性を発揮するものであるのが好ましい。これにより、第２の金属原子Ｍ２は、非酸化状態のものと、還元剤として作用して酸化状態のもの（酸化物）の双方が導電性を発揮するので、酸化物が非導電性を示す第２の金属原子Ｍ２を用いた場合と比較して、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２（特に第２の接合膜３２）により優れた導電性を付与することができる。
このような第２の金属原子Ｍ２としては、例えば、Ｉｎ、ＺｎおよびＳｎ等が挙げられる。
【０１０７】
また、脱離基３０３は、前述したように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から脱離することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に確実に結合しているものが好適に選択される。
【０１０８】
具体的には、脱離基３０３としては、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団が好適に選択される。かかる脱離基３０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２の接着性をより高度なものとすることができる。
【０１０９】
より具体的には、原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基の他、前記アルキル基の末端がイソシアネート基、アミノ基およびスルホン酸基等で終端しているもの等が挙げられる。
以上のような原子団の中でも、脱離基３０３は、特に、アルキル基を含有するものが好ましい。アルキル基を含有する脱離基３０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基３０３としてアルキル基を備える第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【０１１０】
また、かかる構成の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２において、それぞれに含まれる金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の安定性が高くなり、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とをより強固に接合することができるようになる。また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【０１１１】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さは、それぞれ、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜８００ｎｍ程度であるのがより好ましい。第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さを前記範囲内とすることにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを接合した接合体５の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
すなわち、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体５の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【０１１２】
以上説明したような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、いかなる方法で成膜してもよいが、例えば、Ｉ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜のほぼ全体に付与して第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法、II：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜の表面付近に選択的に付与（化学修飾）して第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法、III：金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として気相成膜法を用いて第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法が挙げられる。これらの中でも、IIIの方法により第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜するのが好ましい。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成することができる。
【０１１３】
以下、IIIの方法、すなわち金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として気相成膜法を用いて第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法を代表に説明する。
なお、気相成膜法としては、有機金属化学気相成長法の他、真空蒸着法、スパッタリング法のような物理的気相成膜法を用いることができるが、有機金属化学気相成長法を用いれば有機金属材料中に含まれる有機物から比較的容易に脱離基３０３を残存させることができることから、以下では、有機金属化学気相成長法を用いることとする。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の成膜では、原材料として用いる有機金属材料中に含まれる金属原子の種類が異なるだけ、すなわち、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２を含む有機金属材料をそれぞれ用いる点が異なるだけであるため、以下では、第１の接合膜３１を成膜することとする。
【０１１４】
まず、第１の接合膜３１の成膜方法を説明するのに先立って、第１の接合膜３１を成膜する際に用いられる成膜装置２００について説明する。
図５は、本発明の接合方法に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図５に示す成膜装置２００は、有機金属化学気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」と省略することもある。）による第１の接合膜３１の形成をチャンバー２１１内で行えるように構成されている。
【０１１５】
具体的には、成膜装置２００は、チャンバー（真空チャンバー）２１１と、このチャンバー２１１内に設置され、第１の基板２１（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）２１２と、チャンバー２１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段２６０と、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを供給するガス供給手段２７０と、チャンバー２１１内の排気をして圧力を制御する排気手段２３０と、基板ホルダー２１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【０１１６】
基板ホルダー２１２は、本実施形態では、チャンバー２１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー２１２は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、第１の基板２１上に第１の接合膜３１を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー２１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター２２１が配設されている。このシャッター２２１は、第１の基板２１および第１の接合膜３１が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【０１１７】
有機金属材料供給手段２６０は、チャンバー２１１に接続されている。この有機金属材料供給手段２６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽２６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー２１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ２６５と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー２１１内に導くガス供給ライン２６１と、ガス供給ライン２６１の途中に設けられたポンプ２６４およびバルブ２６３とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段２６０では、貯留槽２６２は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ２６３を開放した状態で、ポンプ２６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ２６５から貯留槽２６２に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン２６１内を通過してチャンバー２１１内に供給されるようになっている。
なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
【０１１８】
また、本実施形態では、ガス供給手段２７０がチャンバー２１１に接続されている。ガス供給手段２７０は、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを貯留するガスボンベ２７５と、前記低還元性雰囲気下とするためのガスをチャンバー２１１内に導くガス供給ライン２７１と、ガス供給ライン２７１の途中に設けられたポンプ２７４およびバルブ２７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段２７０では、バルブ２７３を開放した状態で、ポンプ２７４を作動させると、前記低還元性雰囲気下とするためのガスが、ガスボンベ２７５から、供給ライン２７１を介して、チャンバー２１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段２７０をかかる構成とすることにより、チャンバー２１１内を有機金属材料に対して確実に低還元な雰囲気とすることができる。その結果、有機金属材料を原材料としてＭＯＣＶＤ法を用いて第１の接合膜３１を成膜する際に、有機金属材料に含まれる有機成分の少なくとも一部を脱離基３０３として残存させた状態で第１の接合膜３１が成膜される。
チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガスおよびヘリウム、アルゴン、キセノンのような希ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１１９】
なお、有機金属材料として、後述する２，４−ペンタジオネート−銅（II）や［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、ビス（ジピバロイルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＤＰＭ）２］、ビス（ジピバロイルメタナイト）インジウム［Ｉｎ（ＤＰＭ）２］のようなβジケトンを配位子とするβジケトン系錯体等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、低還元性雰囲気下とするためのガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、第１の接合膜３１に過度の酸素原子が残存することなく、第１の接合膜３１を成膜することができる。その結果、この第１の接合膜３１は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性を発揮することとなる。
【０１２０】
また、キャリアガスとして前述した窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの少なくとも１種を用いる場合には、このキャリアガスに低還元性雰囲気下とするためのガスとしての機能をも発揮させることができる。
また、排気手段２３０は、ポンプ２３２と、ポンプ２３２とチャンバー２１１とを連通する排気ライン２３１と、排気ライン２３１の途中に設けられたバルブ２３３とで構成されており、チャンバー２１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【０１２１】
以上のような構成の成膜装置２００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして第１の基板２１上に第１の接合膜３１が形成される。
［１］ まず、第１の基板２１を用意する。そして、この第１の基板２１を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
【０１２２】
［２］ 次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、ガス供給手段２７０を動作させ、すなわちポンプ２７４を作動させた状態でバルブ２７３を開くことにより、チャンバー２１１内に、低還元性雰囲気下とするためのガスを供給して、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段２７０による前記ガスの流量は、特に限定されないが、０．１〜１０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０１２３】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー２１２を加熱する。基板ホルダー２１２の温度は、形成する第１の接合膜３１の種類、すなわち、第１の接合膜３１を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、８０〜３００℃程度で有るのが好ましく、１００〜２７５℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、優れた接着性を有する第１の接合膜３１を成膜することができる。
【０１２４】
［３］ 次に、シャッター２２１を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽２６２が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ２６４を動作させるとともに、バルブ２６３を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー内に導入する。
【０１２５】
このように、前記工程［２］で基板ホルダー２１２が加熱された状態で、チャンバー２１１内に、金属原子として第１の金属原子Ｍ１を含有する有機金属材料を供給すると、第１の基板２１上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料中に含まれる有機物の一部が残存した状態で、第１の基板２１上に第１の接合膜３１を形成することができる。
【０１２６】
すなわち、ＭＯＣＶＤ法によれば、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存するように金属原子を含む膜を形成すれば、この有機物の一部が脱離基３０３としての機能を発揮する第１の接合膜３１を第１の基板２１上に形成することができる。
なお、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成された第１の接合膜３１は、第１の有機金属材料および第２の有機金属材料が混合された有機金属材料に含まれる第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、有機物の一部が残存したものとが堆積されて形成されるため、複数の微細な粒子が積層された積層体と考えることもできる。
【０１２７】
このようなＭＯＣＶＤ法に用いられる、有機金属材料としては、特に限定されないが、例えば、ビス（２，６−ジメチル−２−（トリメチルシリロキシ）−３，５−ヘプタジオナト）銅（II）（Ｃｕ（ＳＯＰＤ）２；Ｃ２４Ｈ４６ＣｕＯ６Ｓｉ２）、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＭＨＹ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＭＨＹ）］、ビス（ジピバロイルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＤＰＭ）２、ＤＭＰ：Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２］、ビス（ジピバロイルメタナイト）インジウム［Ｉｎ（ＤＰＭ）２］、トリス（ジピバロイルメタナイト）アルミニウム［Ａｌ（ＤＰＭ）３］、ジ（ジピバロイルメタナイト）鉛［Ｐｂ（ＤＰＭ）２］、トリス（ジピバロイルメタナイト）鉄［Ｆｅ（ＤＰＭ）３］、ビス（イソブチルピバロイルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＩＢＰＭ）２、ＩＢＭＰ：Ｃ１０Ｈ１７Ｏ２］トリス（イソブチルピバロイルメタナイト）ルテニウム［Ｒｕ（ＩＢＰＭ）３］、ビス（ジイソブチリルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＤＩＢＭ）２、ＤＩＢＭ：Ｃ９Ｈ１５Ｏ２］のようなβジケトンを配位子として備えるβジケトン系錯体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、（８−ヒドロキシキノリン）亜鉛（Ｚｎｑ２）のようなキノリノール系錯体、銅フタロシアニンのようなフタロシアニン系錯体およびトリフルオロ酢酸銅、トリフルオロ酢酸イットリウム、テレフタル酸銅錯体のようなカルボン酸塩系錯体等の金属錯体、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛のようなアルキル金属や、その誘導体等が挙げられる。これらの中でも、有機金属材料としては、金属錯体であるのが好ましい。金属錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜３１を確実に形成することができる。また、金属錯体の中でも、特に、βジケトン系錯体であるのがより好ましい。βジケトン系錯体を用いることにより、前記効果がより顕著に認められる。その他、βジケトン系錯体は、金属原子に酸素原子が配位しており、炭素原子のように酸素原子以外の原子が金属原子に配位している金属錯体と比較して反応性が低く安定しており、取扱いが容易である。
以上のような有機金属材料が、成膜すべき第１の接合膜３１の種類に応じて、すなわち、第１の金属原子Ｍ１および脱離基３０３の種類に応じて選択される。
【０１２８】
また、本実施形態では、ガス供給手段２７０を動作させることにより、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下となっているが、このような雰囲気下とすることにより、第１の基板２１上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた第１の接合膜３１を形成することができる。
気化または霧化した有機金属材料の流量は、０．１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜３１を成膜することができる。
【０１２９】
以上のように、第１の接合膜３１を成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基３０３として用いる構成とすることにより、形成した金属膜等に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で第１の接合膜３１を成膜することができる。
なお、有機金属材料を用いて形成された第１の接合膜３１に残存する前記有機物の一部は、その全てが脱離基３０３として機能するものであってもよいし、その一部が脱離基３０３として機能するものであってもよい。
【０１３０】
以上のようにして、第１の接合膜３１が第１の基板２１上に成膜されて、第１の接合膜付き基材１１を得ることができる。
なお、第２の基板２２上に第２の接合膜３２を成膜する場合には、有機金属材料として、第１の金属原子Ｍ１を含有するものに代えて、第２の金属原子Ｍ２を含有するものを選択して、上述したようなＭＯＣＶＤ法を用いて成膜することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、第１の接合膜３１に含まれる金属原子としては、第１の金属原子Ｍ１で構成され、第２の接合膜３２に含まれる金属原子としては、第２の金属原子Ｍ２で構成される場合について説明したが、かかる場合に限らず、第１の接合膜３１に含まれる金属原子が第１の金属原子Ｍ１で構成される場合、第２の接合膜３２には、第２の金属原子Ｍ２の他に第１の金属原子Ｍ１が含まれていてもよいし、これとは逆に、第２の接合膜３２に含まれる金属原子が第２の金属原子Ｍ２で構成される場合、第１の接合膜３１には、第１の金属原子Ｍ１の他に第２の金属原子Ｍ２が含まれていてもよい。
【０１３２】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第２実施形態について説明する。
図７および図８は、本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図７および図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【０１３３】
以下、第２実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法は、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを重ね合わせた後に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与するようにしたこと以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１３４】
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。
【０１３５】
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、前記第１実施形態と同様にして、第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２を得る（図７（ａ）参照）。
［２］次に、図７（ｂ）に示すように、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが密着するように、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを重ね合わせて、積層体５１を得る。
なお、この積層体５１の状態では、第１の接合膜付き基材１１（第１の接合膜３１）と第２の接合膜付き基材１２（第２の接合膜３２）との間は接合されていないので、第１の接合膜付き基材１１の第２の接合膜付き基材１２に対する相対位置を調整することができる。これにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の表面３５１、３５２方向における位置精度を高めることができる。
【０１３６】
［３］次に、図７（ｃ）に示すように、積層体５１中の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する。第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーが付与されると、第１の接合膜３１に第２の接合膜付き基材１２との接着性が発現し、第２の接合膜３２に第１の接合膜付き基材１１との接着性が発現する。これにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合され、図７（ｄ）に示すような接合体５が得られる。
ここで、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第１実施形態で挙げたような方法で付与される。
【０１３７】
また、本実施形態では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与する方法としては、特に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法、加熱する方法、および圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法を用いるのが好ましい。これらの方法は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギー付与方法として好適である。
【０１３８】
このうち、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法としては、前記第１実施形態と同様の方法を用いることができる。
なお、この場合、エネルギー線は、第１の基板２１または第２の基板２２を透過して第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に照射されることとなる。したがって、第１の基板２１または第２の基板２２のうちエネルギー線を照射する側の基板は、透光性を有するもので構成される。
【０１３９】
一方、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を加熱することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する場合、これらを加熱する温度は、第２の金属原子Ｍ２（第２の接合膜３２）の融点以下に設定され、具体的には、第２の金属原子Ｍ２の種類によっても異なるが、加熱温度は、好ましくは２５〜１００℃程度に設定され、より好ましくは５０〜８０℃程度に設定される。かかる範囲の温度で加熱すれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が溶融状態となること、および、各基板２１、２２が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を確実に活性化させることができる。
【０１４０】
また、加熱時間は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間とするのが好ましく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、第１の基板２１または第２の基板２２は、光吸収性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された第１の基板２１または第２の基板２２は、効率よく発熱する。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を効率よく加熱することができる。
【０１４１】
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、第１の基板２１または第２の基板２２のうちヒータまたは火炎を接触させる側の基板は、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、第１の基板２１または第２の基板２２を介して、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して効率よく熱を伝えることができ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を効率よく加熱することができる。
【０１４２】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に圧縮力を付与することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する場合には、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが互いに近づく方向に、０．２〜１０ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に、これら膜同士に対する十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の基板２１と第２の基板２２の各構成材料によっては、第１の基板２１および第２の基板２２に損傷等が生じるおそれがある。
また、圧縮力を付与する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
【０１４３】
［４］ 次に、前記第１実施形態と同様にして、図８（ａ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱する。
これにより、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、その結果、図８（ｂ）に示すような、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度がより向上した接合体５を得ることができる。
以上のようにして接合体５を得ることができる。
なお、接合体５を得た後、この接合体５に対して、必要に応じ、前記第１実施形態の工程［５Ａ］および［５Ｂ］のうちの少なくとも１つの工程を行うようにしてもよい。
【０１４４】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の接合体の接合方法の第３実施形態について説明する。
図９および図１０は、本発明の接合方法の第３実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図９および図１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【０１４５】
以下、第３実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第１実施形態ないし前記第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法は、各基板２１、２２の上面２５１、２５２のうち、一部の所定領域３５０のみに選択的に第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成することにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを、前記所定領域３５０において部分的に接合するようにした以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１４６】
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材上の一部の領域に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上の一部の領域に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜にエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、これらを一部の領域において部分的に接合した接合体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。
【０１４７】
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、図９（ａ）に示すように、各基板２１、２２の上方に、所定領域３５０の形状に対応する窓部６１を有するマスク６をそれぞれ配置する。
次に、マスク６を介して、第１の基板２１および第２の基板２２の上面２５１、２５２に、それぞれ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜する。例えば、図９（ａ）に示すように、マスク６を介して、例えば、前記第１実施形態で説明したＭＯＣＶＤ法を用いて第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜すると、有機金属材料は、このものに含まれる有機物の一部が残存した状態で、各基板２１、２２の上面２５１、２５２上に堆積するが、このときマスク６を介することにより、それぞれの所定領域３５０にのみ有機金属材料の一部が堆積する。その結果、各基板２１、２２の上面２５１、２５２の一部の所定領域３５０に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２がそれぞれ形成される。
【０１４８】
［２］次に、図９（ｂ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与する。これにより、各接合膜付き基材１１、１２では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に接着性が発現する。
なお、本工程でエネルギーを付与する際には、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に選択的にエネルギーを付与してもよいが、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を包含する基板２１、２２の上面２５１、２５２の全体に、それぞれエネルギーを付与するようにしてもよい。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第１実施形態で挙げたような方法で付与される。
【０１４９】
［３］次に、図９（ｃ）に示すように、接着性が発現した第１の接合膜３１および第２の接合膜３２同士が密着するように、２枚の接合膜付き基材１１、１２同士を貼り合わせる。これにより、図９（ｄ）に示すような接合体５ｂを得ることができる。
このようにして得られた接合体５ｂは、２枚の接合膜付き基材１１、１２同士を対向面全体で接合するのではなく、一部の領域（所定領域３５０）のみを部分的に接合してなるものである。そして、この接合される領域は、各基板２１、２２における各接合膜３１、３２の成膜領域を制御することのみで簡単に選択することができる。これにより、例えば、接合体５ｂの接合強度を容易に調整することができる。
【０１５０】
また、接合体５ｂの各基板２１、２２間には、所定領域３５０以外の領域に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の合計厚さに相当する離間距離の間隙３ｃが形成されている（図９（ｄ）参照）。したがって、所定領域３５０の形状や各接合膜３１、３２の厚さを適宜調整することにより、各基板２１、２２間に、所望の形状の閉空間や流路等を容易に形成することができる。
【０１５１】
［４］ 次に、前記第１実施形態と同様にして、図１０（ａ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱する。
これにより、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、その結果、図１０（ｂ）に示すような、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度がより向上した接合体５ｂを所定領域３５０に選択的に形成することができる。
【０１５２】
以上のようにして接合体５ｂを得ることができる。
なお、接合体５ｂを得た後、この接合体５ｂに対して、必要に応じ、前記第１実施形態の工程［５Ａ］および［５Ｂ］のうちの少なくとも１つの工程を行うようにしてもよい。
例えば、接合体５ｂを加圧しつつ、エネルギー線を照射することにより、接合体５ｂの各基板２１、２２同士がより近接した際に、エネルギー線が付与される。これにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との界面における水酸基の脱水縮合や未結合手同士の再結合が促進される。そして、所定領域３５０に形成された接合部において、一体化がより進行し、最終的には、ほぼ完全に一体化される。
【０１５３】
なお、本実施形態では、第１の基板２１および第２の基板２２上の一部の領域（所定領域３５０）にそれぞれ形成される第１の接合膜３１および第２の接合膜３２がともに同一形状をなす場合について説明したが、この場合に限定されず、これら第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の形状は互いに異なっていてもよい。この場合、平面視において、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが互いに重なりあう領域において、これら同士が接合される。
【０１５４】
以上のような前記各実施形態にかかる接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いることができる。
このような接合に供される部材としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
【０１５５】
＜液滴吐出ヘッド＞
ここでは、本発明の接合体をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図、図１２は、図１１に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図１３は、図１１に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、図１１は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。
【０１５６】
図１１に示すインクジェット式記録ヘッド１０は、図１３に示すようなインクジェットプリンタ９に搭載されている。
図１３に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。
操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
【０１５７】
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。
制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
【０１５８】
印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１１を備えるインクジェット式記録ヘッド１０（以下、単に「ヘッド１０」と言う。）と、ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１０およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
【０１５９】
往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１６０】
給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
【０１６１】
制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
【０１６２】
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【０１６３】
以下、ヘッド１０について、図１１および図１２を参照しつつ詳述する。
ヘッド１０は、ノズル板１１０と、インク室基板１２０と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備えるヘッド本体１７と、このヘッド本体１７を収納する基体１６とを有している。なお、このヘッド１０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
【０１６４】
ノズル板１１０は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズル板１１０には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１１が形成されている。これらのノズル孔１１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
【０１６５】
ノズル板１１０には、インク室基板１２０が固着（固定）されている。
このインク室基板１２０は、ノズル板１１０、側壁（隔壁）１２２および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２１に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。
各インク室１２１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１１に対応して配設されている。各インク室１２１は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
【０１６６】
インク室基板１２０を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種樹脂基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１０の製造コストを低減することができる。
一方、インク室基板１２０のノズル板１１０と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２０と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。
また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。
【０１６７】
各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
基体１６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１６にノズル板１１０が固定、支持されている。すなわち、基体１６が備える凹部１６１に、ヘッド本体１７を収納した状態で、凹部１６１の外周部に形成された段差１６２によりノズル板１１０の縁部を支持する。
【０１６８】
以上のような、ノズル板１１０とインク室基板１２０との接合、インク室基板１２０と振動板１３との接合、およびノズル板１１０と基体１６とを接合する際に、少なくとも１箇所において本発明の接合方法が適用されている。
換言すれば、ノズル板１１０とインク室基板１２０との接合体、インク室基板１２０と振動板１３との接合体、およびノズル板１１０と基体１６との接合体のうち、少なくとも１箇所に本発明の接合体が適用されている。
【０１６９】
このようなヘッド１０は、接合部の接合界面の接合強度および耐薬品性が高くなっており、これにより、各インク室１２１に貯留されたインクに対する耐久性および液密性が高くなっている。その結果、ヘッド１０は、信頼性の高いものとなる。
また、非常に低温で信頼性の高い接合ができるため、線膨張係数の異なる材料でも大面積のヘッドができる点でも有利である。
【０１７０】
このようなヘッド１０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１１からインク滴は吐出されない。
【０１７１】
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２１の容積変化が生じる。このとき、インク室１２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される。
【０１７２】
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、インクカートリッジ９３１からノズル孔１１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１１からインク室１２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２１へ供給される。
【０１７３】
このようにして、ヘッド１０において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド１０は、圧電素子１４の代わりに電気熱変換素子を有していてもよい。つまり、ヘッド１０は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してインクを吐出する構成（いわゆる、「バブルジェット方式」（「バブルジェット」は登録商標））のものであってもよい。
【０１７４】
かかる構成のヘッド１０において、ノズル板１１０には、撥液性を付与することを目的に形成された被膜１１４が設けられている。これにより、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される際に、このノズル孔１１１の周辺にインク滴が残存するのを確実に防止することができる。その結果、ノズル孔１１１から吐出されたインク滴を目的とする領域に確実に着弾させることができる。
【０１７５】
＜配線基板＞
さらに、本発明の接合体を配線基板に適用した場合の実施形態について説明する。
図１４は、本発明の接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
図１４に示す配線基板４１０は、絶縁基板４１３と、絶縁基板４１３上に配設された電極４１２と、リード４１４と、リード４１４の一端に、電極４１２と対向するように設けられた電極４１５とを有する。
【０１７６】
そして、電極４１２の上面と電極４１５の下面とには、それぞれ、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２が形成されている。これら第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とは、前述の本発明の接合方法によって貼り合わせることにより接合されている。これにより、電極４１２、４１５間は、一体化された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２によって強固に接合されることになり、各電極４１２、４１５間の層間剥離等が確実に防止されるとともに、信頼性の高い配線基板４１０が得られる。
【０１７７】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、それぞれに含まれる第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２として導電性を有するものを選択することにより、各電極４１２、４１５間を導通する機能をも担う。第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、非常に薄いものでも十分な接合力を発揮する。このため、各電極４１２、４１５間の間隙をより小さくすることができ、各電極４１２、４１５間の電気抵抗成分（接触抵抗）の低減を図ることができる。その結果、各電極４１２、４１５間の導電性をより高めることができる。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、前述したように、その厚さを高い精度で容易に制御することができる。これにより、配線基板４１０は、より寸法精度の高いものとなり、各電極４１２、４１５間の導電性も容易に制御することができる。
【０１７８】
以上、本発明の接合方法および接合体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の接合方法は、前記各実施形態のうち、任意の１つまたは２つ以上を組み合わせたものであってもよい。
また、本発明の接合方法では、必要に応じて、１以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、前記各実施形態では、第１の基板と第２の基板の２枚の基材を接合する方法について説明しているが、３枚以上の基材を接合する場合に、本発明の接合方法および接合体を用いるようにしてもよい。
【実施例】
【０１７９】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．接合体の製造
（実施例１）
まず、第１の基板として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍの単結晶シリコン基板を用意し、第２の基板として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍのガラス基板を用意した。
【０１８０】
次に、単結晶シリコン基板を図５に示す成膜装置２００のチャンバー２１１内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、原材料をＣｕ（ＤＰＭ）２とし、ＭＯＣＶＤ法を用いて、平均厚さ１００ｎｍの第１の接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
【０１８１】
＜成膜条件＞
・チャンバー内の雰囲気 ：窒素ガス ＋ 水素ガス
・有機金属材料（原材料） ：Ｃｕ（ＤＰＭ）２
・霧化した有機金属材料の流量 ：２ｓｃｃｍ
・キャリアガス ：窒素ガス
・キャリアガスの流量 ：２５０ｓｃｃｍ
・水素ガスの流量 ：０．２ｓｃｃｍ
・成膜時のチャンバー内の圧力 ：１×１０−３Ｔｏｒｒ
・基板ホルダーの温度 ：２００℃
・処理時間 ：１５分
以上のようにして成膜された第１の接合膜は、第１の金属原子として銅原子を含み、脱離基として、Ｃｕ（ＤＰＭ）２に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、単結晶シリコン基板上に第１の接合膜が形成された、第１の接合膜付き基材を得た。
【０１８２】
次に、ガラス基板を図５に示す成膜装置２００のチャンバー２１１内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、原材料をＩｎ（ＤＰＭ）２とし、ＭＯＣＶＤ法を用いて、平均厚さ１００ｎｍの第２の接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
【０１８３】
＜成膜条件＞
・チャンバー内の雰囲気 ：窒素ガス ＋ 水素ガス
・有機金属材料（原材料） ：Ｉｎ（ＤＰＭ）２
・霧化した有機金属材料の流量 ：２ｓｃｃｍ
・キャリアガス ：窒素ガス
・キャリアガスの流量 ：２５０ｓｃｃｍ
・水素ガスの流量 ：０．２ｓｃｃｍ
・成膜時のチャンバー内の圧力 ：１×１０−３Ｔｏｒｒ
・基板ホルダーの温度 ：２００℃
・処理時間 ：１５分
以上のようにして成膜された第２の接合膜は、金属原子としてインジウム原子を含み、脱離基として、Ｉｎ（ＤＰＭ）２に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、ガラス基板上に第２の接合膜が形成された、第２の接合膜付き基材を得た。
【０１８４】
次に、得られた第１の接合膜および第２の接合膜にそれぞれ以下に示す条件で紫外線を照射した。
＜紫外線照射条件＞
・雰囲気ガスの組成 ：窒素ガス
・雰囲気ガスの温度 ：２５℃
・雰囲気ガスの圧力 ：大気圧（１００ｋＰａ）
・紫外線の波長 ：１７２ｎｍ
・紫外線の照射時間 ：１５分
【０１８５】
次に、紫外線を照射してから１分後に、各接合膜の紫外線を照射した面同士が接触するように、単結晶シリコン基板とガラス基板とを重ね合わせた状態で、各基板同士を１０ＭＰａで加圧し、１５分間維持して接合体を得た。
次に、得られた接合体を、１６０℃（インジウムの融点以上の温度）で加熱することにより、仮接合状態よりも強固に接合された接合体を得た。
【０１８６】
（実施例２）
各基板同士を加圧する際の圧力を１０ＭＰａから４ＭＰａに変更した以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
（実施例３〜１３）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表１に示す材料に変更した以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
【０１８７】
（実施例１４）
まず、前記実施例１と同様にして、単結晶シリコン基板とガラス基板（第１の基板および第２の基板）を用意し、それぞれに酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、シリコン基板の表面処理を行った面に、前記実施例１と同様にして第１の接合膜を成膜した。これにより、第１の接合膜付き基材を得た。
また、ガラス基板の表面処理を行った面に、前記実施例１と同様にして第２の接合膜を成膜した。これにより、第２の接合膜付き基材を得た。
【０１８８】
次に、第１の接合膜付き基材の接合膜と、第２の接合膜付き基材の接合膜とが接触するように、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とを重ね合わせた。
そして、重ね合わせた各基板に対して、以下に示す条件で紫外線を照射した。
＜紫外線照射条件＞
・雰囲気ガスの組成 ：窒素ガス
・雰囲気ガスの温度 ：２５℃
・雰囲気ガスの圧力 ：大気圧（１００ｋＰａ）
・紫外線の波長 ：１７２ｎｍ
・紫外線の照射時間 ：１５分
紫外線照射後に、単結晶シリコン基板とガラス基板とを重ね合わせた状態のまま、各基板同士を６ＭＰａで加圧し、１５分間維持して接合体を得た。
【０１８９】
（参考例１）
ガラス基板（第２の基板）上にも、原材料をＣｕ（ＤＰＭ）２として、ＭＯＣＶＤ法を用いることにより第１の接合膜を成膜したこと、すなわち、第１の基板および第２の基板の双方に、Ｃｕ（ＤＰＭ）２を原材料とする第１の接合膜を形成したこと以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
（参考例２、３）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表１に示す材料とした以外は、前記参考例１と同様にして接合体を得た。
【０１９０】
（比較例１〜３）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表２に示す材料とし、各基材間をエポキシ系接着剤で接着した以外は、前記実施例１と同様にして、接合体を得た。
（比較例４〜６）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表２に示す材料とし、各基材間をＡｇペーストで接着した以外は、前記実施例１と同様にして、接合体を得た。
【０１９１】
２．接合体の評価
２．１ 接合強度（割裂強度）の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体について、それぞれ接合強度を測定した。
接合強度の測定は、各基材を引き剥がしたとき、剥がれる直前の強度を測定することにより行った。そして、接合強度を以下の基準にしたがって評価した。
【０１９２】
＜接合強度の評価基準＞
◎：１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上
○： ５ＭＰａ（ ５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）未満
△： １ＭＰａ（ １０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上、 ５ＭＰａ（ ５０ｋｇｆ／ｃｍ２）未満
×： １ＭＰａ（ １０ｋｇｆ／ｃｍ２）未満
【０１９３】
２．２ 寸法精度の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体について、それぞれ厚さ方向の寸法精度を測定した。
寸法精度の測定は、正方形の接合体の各角部の厚さを測定し、４箇所の厚さの最大値と最小値の差を算出することにより行った。そして、この差を以下の基準にしたがって評価した。
＜寸法精度の評価基準＞
○：１０μｍ未満
×：１０μｍ以上
【０１９４】
２．３ 耐薬品性の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体を、８０℃に維持したインクジェットプリンタ用インク（エプソン社製、「ＨＱ４」）に３週間浸漬した。その後、各基材を引き剥がし、接合界面にインクが浸入していないかを確認した。そして、その結果を以下の基準にしたがって評価した。
【０１９５】
＜耐薬品性の評価基準＞
◎：全く浸入していない
○：角部にわずかに浸入している
△：縁部に沿って浸入している
×：内側に浸入している
【０１９６】
２．４ 抵抗率の評価
各実施例１２、１３および各比較例５、６で得られた積層体について、それぞれ接合部分の抵抗率を測定した。そして、測定した抵抗率を以下の基準にしたがって評価した。
＜抵抗率の評価基準＞
○：１×１０−３Ω・ｃｍ未満
×：１×１０−３Ω・ｃｍ以上
以上、２．１〜２．４の各評価結果を表１に示す。
【０１９７】
【表１】
【０１９８】
表１から明らかなように、各実施例で得られた接合体は、接合強度、寸法精度、耐薬品性および抵抗率のいずれの項目においても優れた特性を示した。
一方、比較例１〜６および参考例１〜３で得られた接合体（接合体）は、接合強度が各実施例より劣っていた。
また、比較例１〜６で得られた接合体は、耐薬品性が十分ではなかった。また、寸法精度は、特に低いことが認められた。さらに、比較例５、６で得られた接合体は、抵抗率が、高いものであった。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図４】本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図５】本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図６】本発明の接合方法に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図。
【図７】本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図８】本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図９】本発明の接合方法の第３実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図１０】本発明の接合方法の第３実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図１１】本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。
【図１３】図１１に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明の接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０２００】
１１……第１の接合膜付き基材 １２……第２の接合膜付き基材 ２１……第１の基板、２２……第２の基板 ２５１、２５２……上面 ３１……第１の接合膜 ３２……第２の接合膜 ３０３……脱離基 ３０４……活性手 ３ｃ……間隙 ３５１、３５２……表面 ３５０……所定領域 ５、５ｂ……接合体 ５１……積層体 ６……マスク ６１……窓部 ２００……成膜装置 ２１１……チャンバー ２１２……基板ホルダー ２２１……シャッター ２３０……排気手段 ２３１……排気ライン ２３２……ポンプ ２３３……バルブ ２６０……有機金属材料供給手段 ２６１……ガス供給ライン ２６２……貯留槽 ２６３……バルブ ２６４……ポンプ ２６５……ガスボンベ ２７０……ガス供給手段 ２７１……ガス供給ライン ２７３……バルブ ２７４……ポンプ ２７５……ガスボンベ １０……インクジェット式記録ヘッド １１０……ノズル板 １１１……ノズル孔 １１４……被膜 １２０……インク室基板 １２１……インク室 １２２……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 １６１……凹部 １６２……段差 １７……ヘッド本体 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙 ４１０……配線基板 ４１２……電極 ４１３……絶縁基板 ４１４……リード ４１５……電極 Ｍ１……第１の金属原子 Ｍ２……第２の金属原子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法および接合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材（基材）同士を接合（接着）する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、一般的に、接合する部材の材質によらず、優れた接着性を示すものである。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
【０００３】
例えば、インクジェットプリンタが備える液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）は、樹脂材料、金属材料およびシリコン系材料等の異種材料で構成された部品同士を、接着剤を用いて接着することにより組み立てられている。
このように接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤を硬化（固化）させることにより、部材同士を接着する。
【０００４】
ところが、このような接着剤を用いた接合では、以下のような問題がある。
・接着強度が低い
・寸法精度が低い
・硬化時間が長いため、接着に長時間を要する
また、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程の高コスト化・複雑化を招いている。
【０００５】
一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である（例えば、特許文献１参照）。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、固体接合には、以下のような問題がある。
・接合される部材の材質に制約がある
・接合プロセスにおいて高温（例えば、７００〜８００℃程度）での熱処理を伴う
・接合プロセスにおける雰囲気が減圧雰囲気に限られる
このような問題を受け、接合に供される部材の材質によらず、部材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合する方法が求められている。
【０００７】
また、このような接合の分野では、２つの部材（基材）同士を、接合すると同時に電気的にも接続することが求められる場合（導電性接合技術）がある。このような技術は、電子部品の電極と配線パターンとを接続する場合等に用いられる。
従来、このような電気的な接続には、導電性微粒子を接着剤に混合してなる導電性接着剤（ＡＣＰ）や、導電性フィルム（ＡＣＦ）等が用いられる（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、これらの接合材を用いた接続では、前述したのと同様の接着剤を含有する導電性接着剤（導電性シート）が用いられるため、前述した接着剤と同様の問題が生じる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−８２４０４号公報
【特許文献２】特開平７−２０５３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、高い寸法精度で強固に接合された接合体を、低温下で効率よく製造することができる接合方法、および、かかる接合方法を用いて形成された接合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする。
これにより、第１の基材と第２の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる。
【００１１】
本発明の接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、第１の基材と第２の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる。さらに、積層体の状態では、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材との間は接合されていない。このため、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とをずらし、これらの相対的な位置を調整することができる。このようにすれば、２つの接合膜付き基材を重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができるので、位置の調整の作業性が向上し、最終的に得られる接合体の面方向における寸法精度を高めることができる。
【００１３】
本発明の接合方法では、前記第２の金属原子の融点は、２５０℃よりも低いことが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合体の接合強度をより確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記第２の金属原子は、インジウム、セレンおよびスズのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、第２の接合膜に導電性を付与することができるとともに、接合体を加熱する際の温度を２５０℃以下に設定でき、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、前記第１の金属原子および前記第２の金属原子を備える有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜することが好ましい。
かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の第１の接合膜および第２の接合膜を成膜することができる。また、有機金属材料中に含まれる有機物から比較的容易に脱離基を残存させることができる。
【００１５】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、低還元性雰囲気下で成膜されることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材上に、それぞれ、純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜および第２の接合膜を成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた第１の接合膜および第２の接合膜を形成することができる。
【００１６】
本発明の接合方法では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で第１の接合膜および第２の接合膜を成膜することができる。
【００１７】
本発明の接合方法では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、第１の接合膜および第２の接合膜の接着性をより高度化することができる。
本発明の接合方法では、前記脱離基は、アルキル基を含むことが好ましい。
アルキル基を含む脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える第１の接合膜および第２の接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００１８】
本発明の接合方法では、前記有機金属材料は、βジケトン系錯体であることが好ましい。
βジケトン系錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜および第２の接合膜をより確実に形成することができる。また、βジケトン系錯体は、金属原子に酸素原子が配位しており、炭素原子のように酸素原子以外の原子が金属原子に配位している金属錯体と比較して反応性が低く安定しており、取扱いが容易である。
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、導電性を有することが好ましい。
これにより、接合体において、各接合膜を配線基板が備える配線や、その端子等に適用することができる。
【００１９】
本発明の接合方法では、さらに、前記第１の金属原子と前記第２の金属原子との標準電極電位の差は、３．０ｍＶ以上であることが好ましい。
これにより、第１の金属原子に対する還元剤として第２の金属原子を作用させることができるため、酸素原子を介して第１の金属原子同士が結合しているものから、酸素原子を引き抜き、酸素原子を介した第１の金属原子と第２の金属原子との結合を優先的に形成することができ、これにより、第１の接合膜と第２の接合膜との接合強度を向上させることができる。
本発明の接合方法では、前記第１の金属原子は、銅、アルミニウムおよび銀のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
【００２０】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜における前記第１の金属原子および前記第２の金属原子と炭素原子との存在比は、それぞれ、３：７〜７：３であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜および第２の接合膜の安定性が高くなり、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とをより強固に接合することができるようになる。また、第１の接合膜および第２の接合膜を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【００２１】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該各接合膜から脱離した後に、活性手が生じることが好ましい。
これにより、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とを、化学的結合に基づいて強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とを、特に強固に接合することができる。
【００２２】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の平均厚さは、それぞれ、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とをより強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、流動性を有さない固体状をなしていることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
【００２３】
本発明の接合方法では、前記第１の基材および第２の基材は、板状をなしていることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材は撓み易くなり、第１の基材および第２の基材を重ね合わせたときに、互いの形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、第１の基材および第２の基材を重ね合わせたときの密着性が高くなり、最終的に得られる接合体における接合強度が高くなる。
【００２４】
本発明の接合方法では、前記第１の基材の少なくとも前記第１の接合膜を形成する部分および前記第２の基材の少なくとも前記第２の接合膜を形成する部分は、それぞれ、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、表面処理を施さなくても、十分な接合強度が得られる。
本発明の接合方法では、前記第１の基材の前記第１の接合膜を形成する面および前記第２の基材の前記第２の接合膜を形成する面には、それぞれ、あらかじめ、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材の表面を清浄化および活性化し、第１の接合膜と第１の基材との接合強度および第２の接合膜と第２の基材との接合強度とをそれぞれ高めることができる。
本発明の接合方法では、前記表面処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材にそれぞれ第１の接合膜および第２の接合膜を形成するために、第１の基材および第２の基材の表面を特に最適化することができる。
【００２５】
本発明の接合方法では、前記第１の基材と前記第１の接合膜との間および前記第２の基材と前記第２の接合膜との間に、それぞれ、中間層を介挿することが好ましい。
これにより、信頼性の高い接合体を得ることができる。
本発明の接合方法では、前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されているものを用いることが好ましい。
これにより、第１の基材と第１の接合膜との間の接合強度および第２の基材と第２の接合膜との間の接合強度を特に高めることができる。
【００２６】
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する方法、ならびに前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行うことが好ましい。
これにより、第１の接合膜および第２の接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
【００２７】
本発明の接合方法では、前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線であることが好ましい。
これにより、第１の接合膜および第２の接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、第１の接合膜および第２の接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。その結果、第１の接合膜および第２の接合膜の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、第１の接合膜および第２の接合膜に接着性を発現させることができる。
【００２８】
本発明の接合方法では、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する温度は、前記第２の金属原子の融点以下であることが好ましい。
これにより、第２の接合膜が溶融するのを防止し、かつ、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて第１の基材および第２の基材に損傷等が生じるのを防止しつつ、接合体の接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与を、大気雰囲気中で行うことが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
【００２９】
本発明の接合方法では、さらに、前記接合体に対して、その接合強度をより高める処理を行う工程を有することが好ましい。
これにより、接合体の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
本発明の接合方法では、前記接合強度を高める処理を行う工程は、前記接合体にエネルギー線を照射する方法および前記接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも一方により行われることが好ましい。
これにより、接合体の接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
本発明の接合体は、本発明の接合方法により接合されたことを特徴とする。
これにより、第１の接合膜付き基材および第２の接合膜付き基材が高い寸法精度で強固に接合してなる信頼性の高い接合体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の接合方法および接合体を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の接合方法は、２つの基材（第１の基板２１および第２の基板２２）を、各基材に設けられた接合膜（第１の接合膜３１および第２の接合膜３２）を介して、接合することにより接合体を得る方法である。
【００３１】
各基材に形成される各接合膜は、それぞれ脱離基を含んでおり、エネルギーを付与することにより、各接合膜の表面付近に存在する脱離基が各接合膜から脱離するものである。そして、各接合膜は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、接着性が発現するものである。
また、各接合膜には、それぞれ、金属原子が含まれており、それぞれの融点に差が生じるように異種のものが選択されている。
このような特徴を有する各接合膜は、２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合可能なものであり、２つの基材がかかる接合膜を介して接合された本発明の接合体は、接合膜により強固に接合された信頼性の高いものとなる。
【００３２】
以下、本発明の接合方法を、工程ごとに説明する。
＜接合方法＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の接合方法の第１実施形態について説明する。
図１〜３は、本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）、図４は、本発明の接合方法において、エネルギー付与前の接合膜の状態を示す部分拡大図、図５は、本発明の接合方法において、エネルギー付与後の接合膜の状態を示す部分拡大図である。なお、以下の説明では、図１〜５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００３３】
本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。
【００３４】
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、第１の基板（第１の基材）２１上に、第１の金属原子Ｍ１と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜３１を形成して第１の接合膜付き基材１１を得るとともに、第２の基板（第２の基材）２２上に、第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低い第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含む第２の接合膜３２を形成して第２の接合膜付き基材１２を得る。
【００３５】
［１−１］まず、第１の基板（第１の基材）２１および第２の基板（第２の基材）２２を用意する。
これら第１の基板２１および第２の基板２２は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を介して互いに接合させるためのものであり、それぞれ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２（以下、これらを「接合膜３１、３２」と言うこともある。）を支持する程度の剛性を有するものであれば、いかなる材料で構成されたものであってもよい。
【００３６】
具体的には、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料は、それぞれ、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
【００３７】
また、第１の基板２１および第２の基板２２は、それぞれ、その表面に、Ｎｉめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、または窒化処理等を施したものであってもよい。
また、第１の基板２１および第２の基板２２は、互いの構成材料が異なっていても同じであってもよいが、第１の基板２１と第２の基板２２との各熱膨張率が、ほぼ等しいものを選択するのが好ましい。第１の基板２１と第２の基板２２との熱膨張率がほぼ等しければ、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜基材１２とを貼り合せた際に、その接合界面に熱膨張に伴う応力が発生し難くなる。その結果、最終的に得られる接合体５において、剥離等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。
さらに、第１の基板２１および第２の基板２２は、互いに剛性が異なっているのが好ましい。これにより、第１の基板２１および第２の基板２２を接合膜３１、３２を介してより強固に接合することができる。
【００３８】
また、第１の基板２１および第２の基板２２のうち、少なくとも一方の基板は、その構成材料が樹脂材料で構成されているのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、第１の基板２１および第２の基板２２を接合した際に、その接合界面に発生する応力（例えば、熱膨張に伴う応力等）を緩和することができる。このため、接合界面が破壊し難くなり、結果的に、接合強度の高い接合体５を得ることができる。
また、第１の基板２１および第２の基板２２の形状は、ぞれぞれ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を支持する面を有するような形状であればよく、板状のものに限定されない。すなわち、第１の基板２１および第２の基板２２の形状は、例えば、塊状（ブロック状）や、棒状等であってもよい。
【００３９】
なお、図１（ａ）に示すように、本実施形態では、第１の基板２１および第２の基板２２がそれぞれ板状をなしている。これにより、第１の基板２１および第２の基板２２は撓み易くなり、第１の基板２１および第２の基板２２を重ね合わせたときに、互いの形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、第１の基板２１および第２の基板２２を重ね合わせたときの密着性が高くなり、最終的に得られる接合体５における接合強度が高くなる。
【００４０】
また、第１の基板２１および第２の基板２２が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和することができる。
この場合、第１の基板２１および第２の基板２２の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、０．０１〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００４１】
［１−２］次に、必要に応じて、第１の基板２１の少なくとも第１の接合膜３１を形成すべき領域に、第１の基板２１の構成材料に応じて、第１の接合膜３１との密着性を高める表面処理を施す。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、第１の基板２１の第１の接合膜３１を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、第１の基板２１と第１の接合膜３１との接合強度を高めることができる。
【００４２】
また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、第１の接合膜３１を形成するために、第１の基板２１の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す第１の基板２１が、樹脂材料（高分子材料）で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、第１の基板２１の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第１の接合膜３１との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第１の基板２１の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。
【００４３】
このような材料で構成された第１の基板２１は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第１の基板２１を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、第１の基板２１と第１の接合膜３１との接合強度を高めることができる。
なお、この場合、第１の基板２１の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも第１の接合膜３１を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
【００４４】
また、表面処理に代えて、第１の基板２１の少なくとも第１の接合膜３１を形成すべき領域には、あらかじめ、中間層を形成するようにしてもよい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、特に限定されるものではないが、例えば、第１の接合膜３１との密着性を高める機能、クッション性（緩衝機能）、応力集中を緩和する機能、第１の接合膜３１を成膜する際に第１の接合膜３１の膜成長を促進する機能（シード層）、第１の接合膜３１を保護する機能（バリア層）等を有するものが好ましい。このような中間層を介して第１の基板２１と第１の接合膜３１とを接合することになり、信頼性の高い接合体５を得ることができる。
【００４５】
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、タングステン、銅およびその合金等の金属系材料、金属酸化物、金属窒化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各種材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、第１の基板２１と第１の接合膜３１との間の接合強度を特に高めることができる。
【００４６】
［１−３］次に、第１の基板２１と同様、必要に応じて、第２の基板２２の第２の接合膜３２を形成すべき領域に、第２の基板２２の構成材料に応じて、第２の基板２２と第２の接合膜３２との密着性を高める表面処理を施す。
これにより、第２の基板２２と第２の接合膜３２との接合強度をより高めることができる。なお、表面処理としては、第１の基板２１に対して施す前述したような表面処理と同様の処理を適用することができる。
【００４７】
また、第２の基板２２の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第２の基板２２と第２の接合膜３２との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第２の基板２２の構成材料には、前述した第１の基板２１の構成材料と同様のもの、すなわち、各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を用いることができる。
また、このようなものを有する表面が得られるように、上述したような各種表面処理を適宜選択して行うことにより、第２の接合膜３２に対して特に強固に接合可能な第２の基板２２が得られる。
【００４８】
また、表面処理に代えて、第２の基板２２の第２の接合膜３２を形成すべき領域には、あらかじめ、第２の接合膜３２との密着性を高める機能を有する中間層を形成しておくのが好ましい。これにより、かかる中間層を介して第２の基板２２と第２の接合膜３２とを接合することになり、最終的に、より接合強度の高い接合体５が得られるようになる。
かかる中間層の構成材料には、前述の第１の基板２１に形成する中間層の構成材料と同様のものを用いることができる。
【００４９】
［１−４］次に、図１（ａ）に示すように、第１の基板２１上に第１の接合膜３１を形成することにより、第１の接合膜付き基材１１を得るとともに、第２の基板２２上に第２の接合膜３２を形成することにより、第２の接合膜付き基材１２を得る。
ここで、第１の基板２１および第２の基板２２上にそれぞれ形成された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、第１の基板２１と第２の基板２２との間に位置し、これら基板２１、２２同士の接合を担うものである。
【００５０】
第１の接合膜３１は、第１の金属原子Ｍ１と、有機成分で構成された脱離基３０３とを含むものであり、第２の接合膜３２は、第１の金属原子Ｍ１よりも融点の低い第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成された脱離基とを含むものである。
かかる構成の接合膜３１、３２にエネルギーが付与されると、各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２付近に存在する脱離基が各接合膜３１、３２から脱離する。そして、この各接合膜３１、３２は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、接着性が発現するという機能を有するものである。
本発明の接合方法は、これら第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を用いて接合体５を得る点に特徴を有する。
なお、これら第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の構成については、後に詳述する。
【００５１】
［２］次に、第１の接合膜付き基材１１の第１の接合膜３１、および第２の接合膜付き基材１２の第２の接合膜３２に対してそれぞれエネルギーを付与する。
ここで、各接合膜３１、３２に、それぞれエネルギーを付与すると、各接合膜３１、３２では、図４、５に示すように、脱離基３０３の結合手が切れて各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２付近から脱離し、脱離基３０３が脱離した後には、活性手３０４が各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２付近に生じる。これにより、各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２に接着性が発現する。なお、図４は、脱離基３０３がメチル基の場合である。
このような状態の第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を互いに密着させることにより、化学的結合に基づいて互いに接合可能なものとなる。
【００５２】
ここで、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与されるものであってもよいが、例えば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を加熱する方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２をオゾンガスに曝す（化学的エネルギーを付与する）方法等が挙げられる。中でも、本実施形態では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与する方法として、特に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる方法は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギーを付与する方法として好適に用いられる。
【００５３】
このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザ光のような光、Ｘ線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等や、またはこれらのエネルギー線を２種以上組み合わせたものが挙げられる。
これらのエネルギー線の中でも、特に、波長１２６〜３００ｎｍ程度の紫外線を用いるのが好ましい（図１（ｂ）参照）。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２中の脱離基３０３を確実に脱離させることができる。これにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に接着性を確実に発現させることができる。
【００５４】
また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基３０３の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、ＵＶランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、１２６〜２００ｎｍ程度とされる。
また、ＵＶランプを用いる場合、その出力は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の面積に応じて異なるが、１ｍＷ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。なお、この場合、ＵＶランプと各接合膜３１、３２との離間距離は、１〜１０ｍｍ程度とするのが好ましく、１〜５ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【００５５】
また、紫外線を照射する時間は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間、すなわち、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に必要以上に紫外線が照射されない程度の時間とするのが好ましい。これにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が変質・劣化するのを効果的に防止することができる。具体的には、紫外線の光量、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の構成材料等に応じて若干異なるものの、０．５〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１０分程度であるのがより好ましい。
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的（パルス状）に照射されてもよい。
【００５６】
一方、レーザ光としては、例えば、エキシマレーザのようなパルス発振レーザ（パルスレーザ）、炭酸ガスレーザ、半導体レーザのような連続発振レーザ等が挙げられる。中でも、パルスレーザが好ましく用いられる。パルスレーザでは、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２のレーザ光が照射された部分に経時的に熱が蓄積され難いので、蓄積された熱による各接合膜３１、３２の変質・劣化を確実に防止することができる。すなわち、パルスレーザによれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の内部にまで蓄積された熱の影響がおよぶのを、防止することができる。
【００５７】
また、パルスレーザのパルス幅は、熱の影響を考慮した場合、できるだけ短い方が好ましい。具体的には、パルス幅が１ｐｓ（ピコ秒）以下であるのが好ましく、５００ｆｓ（フェムト秒）以下であるのがより好ましい。パルス幅を前記範囲内にすれば、レーザ光照射に伴って第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に生じる熱の影響を、的確に抑制することができる。なお、パルス幅が前記範囲内程度に小さいパルスレーザは、「フェムト秒レーザ」と呼ばれる。
【００５８】
また、レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば、２００〜１２００ｎｍ程度であるのが好ましく、４００〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、レーザ光のピーク出力は、パルスレーザの場合、パルス幅によって異なるが、０．１〜１０Ｗ程度であるのが好ましく、１〜５Ｗ程度であるのがより好ましい。
さらに、パルスレーザの繰り返し周波数は、０．１〜１００ｋＨｚ程度であるのが好ましく、１〜１０ｋＨｚ程度であるのがより好ましい。パルスレーザの周波数を前記範囲内に設定することにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる有機成分の一部が残存した状態で、脱離基３０３を第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近から確実に切断することができる。
【００５９】
なお、このようなレーザ光の各種条件は、レーザ光を照射された部分の温度が、好ましくは常温（室温）〜６００℃程度、より好ましくは２００〜６００℃程度、さらに好ましくは３００〜４００℃程度になるように適宜調整されるのが好ましい。これにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる有機成分の一部が残存した状態で、脱離基３０３を第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から確実に切断することができる。
【００６０】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に照射するレーザ光は、その焦点を、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に合わせた状態で、この表面３５１、３５２に沿って走査されるようにするのが好ましい。これにより、レーザ光の照射によって発生した熱が、表面３５１、３５２付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に存在する脱離基３０３を選択的に脱離させることができる。
【００６１】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧（真空）雰囲気等が挙げられるが、中でも、特に、大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に対して選択的にエネルギーを付与することが容易に行えるため、例えば、エネルギーの付与による各基板２１、２２および各接合膜３１、３２の変質・劣化を防止することができる。
【００６２】
また、エネルギー線を照射する方法によれば、付与するエネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。このため、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から脱離する脱離基３０３の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基３０３の脱離量を調整することにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２との間の接合強度を容易に制御することができる。
【００６３】
すなわち、脱離基３０３の脱離量を多くすることにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に、より多くの活性手が生じるため、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基３０３の脱離量を少なくすることにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に生じる活性手を少なくし、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に発現する接着性を抑えることができる。
なお、付与するエネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きなエネルギーを付与することができるので、エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
【００６４】
ここで、エネルギーが付与される前の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、図４に示すように、それら表面３５１、３５２付近に脱離基３０３を有している。かかる第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与すると、脱離基３０３（図４では、メチル基）が第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から脱離する。これにより、図５に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に活性手３０４が生じ、活性化される。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に接着性が発現する。
【００６５】
なお、本明細書中において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が「活性化された」状態とは、上述のように第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２および内部の脱離基３０３が脱離して、各接合膜３１、３２の構成原子において終端化されていない結合手（以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。）が生じた状態の他、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が「活性化された」状態と言うこととする。
【００６６】
したがって、活性手３０４とは、図５に示すように、未結合手（ダングリングボンド）、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手３０４が存在するようにすれば、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが特に強固な接合が可能となる。
なお、後者の状態（未結合手が水酸基によって終端化された状態）は、例えば、各接合膜３１、３２に対して大気雰囲気中でエネルギー線を照射することにより、大気中の水分が未結合手を終端化することによって、容易に生成されることとなる。
【００６７】
また、本実施形態では、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜基材１２とを貼り合わせる前に、あらかじめ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを貼り合わせる（重ね合わせる）際、または貼り合わせた（重ね合わせた）後に行うようにしてもよい。なお、このような場合については、後述する第２実施形態において説明する。
【００６８】
［３］次に、活性化させた第１の接合膜３１と第２の接合膜３２と（各接合膜同士）が密着するように、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２と（各接合膜付き基材同士）を貼り合わせる（図１（ｃ）参照）。これにより、前記工程［２］において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に接着性が発現していることから、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが化学的に結合して一体化される。
【００６９】
また、前記工程［２］で活性化された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程［２］の終了後、できるだけ早く本工程［３］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［２］の終了後、６０分以内に本工程［３］を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第１の接合膜付き基材１１（第１の接合膜３１）と第２の接合膜付き基材１２（第２の接合膜３２）とを貼り合わせて、確実に接合体５を得ることができる。
【００７０】
換言すれば、活性化させる前の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、それぞれ、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含む接合膜であるため、化学的に比較的安定であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を備えた第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程［２］に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、接合体５の製造効率の観点から有効である。
【００７１】
［４］ 次に、図２（ａ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を加熱する。
本発明では、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とにそれぞれ含まれている第１の金属原子と第２の金属原子とでは、それらの融点が第２の金属原子Ｍ２の方が低いものが選択されており、この第２の金属原子Ｍ２が選択的に溶融する温度まで加熱する。
これにより、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、その結果、図２（ｂ）に示すような、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度がより向上した接合体５を得ることができる。なお、接合体５の接合強度が向上するメカニズムについては後に詳述する。
【００７２】
なお、接合体５を加熱する際の温度は、第２の金属原子Ｍ２の融点よりも高く、また第１の金属原子Ｍ１よりも低く、さらに接合体５の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５０℃以下とされ、より好ましくは１００〜１６０℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体５が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合体５の接合強度をより確実に高めることができる。
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
さらに、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、接合体５をヒータを用いて加熱する方法、接合体５に赤外線を照射する方法、火炎に接合体５を接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
【００７３】
このようにして得られた接合体５では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような強固な化学的結合に基づいて、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合されている。このため、接合体５は極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
また、かかる方法によれば、従来の固体接合のように、高温（例えば、７００℃以上）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第１の基板２１および第２の基板２２をも、接合に供することができる。
【００７４】
以上のようにして、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合され、図２（ｂ）に示すような接合体５が得られる。
なお、図２（ｂ）では、第１の接合膜付き基材１１の第１の接合膜３１の全面を覆うように第２の接合膜付き基材１２を重ね合わせているが、これらの相対的な位置は、互いにずれていてもよい。すなわち、第１の接合膜３１から第２の接合膜付き基材１２がはみ出るように、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが重ね合わされていてもよい。
【００７５】
なお、従来のシリコン基板同士を直接接合するような固体接合では、接合に供される基板の表面を活性化させても、その活性状態は、大気中で数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持することができなかった。このため、表面の活性化を行った後、接合する２つの基板を貼り合わせる等の作業に要する時間を、十分に確保することができないという問題があった。
【００７６】
これに対し、本発明によれば、比較的長時間に亘って活性状態を維持することができる。このため、貼り合わせ作業に要する時間を十分に確保することができ、接合作業の効率化を高めることができる。なお、比較的長時間に亘って活性状態を維持し得ることは、有機成分で構成される脱離基３０３が脱離した活性化状態が安定化していることに起因しているものと推察される。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を介して第１の基板２１と第２の基板２２とを接合しているため、第１の基板２１や第２の基板２２の構成材料に制約がないという利点もある。
【００７７】
以上のことから、本発明によれば、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。
また、固体接合では、接合膜を介していないため、第１の基板２１と第２の基板２２との間の熱膨張率に大きな差がある場合、その差に基づく応力が接合界面に集中し易く、剥離等が生じるおそれがあったが、接合体（本発明の接合体）５では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２によって応力の集中が緩和され、剥離の発生を的確に抑制または防止することができる。
【００７８】
このようにして得られた接合体５は、第１の基板２１と第２の基板２２との間の接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体５は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。そして、後述のように、接合体５を用いて、例えば液滴吐出ヘッドを構成した場合、耐久性に優れた液滴吐出ヘッドが得られる。また、本発明の接合方法によれば、第１の基板２１と第２の基板２２とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体５を効率よく作製することができる。
【００７９】
また、本工程［４］において、接合体５の接合強度を向上させるのと同時、または、接合体５の接合強度向上させた後に、この接合体５（第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜基材１２の積層体）に対して、必要に応じ、以下の２つの工程（［５Ａ］および［５Ｂ］）のうちの少なくとも１つの工程（接合体５の接合強度を高める工程）を行うようにしてもよい。これにより、接合体５の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
【００８０】
［５Ａ］図３（ａ）に示すように、得られた接合体５を、第１の基板２１と第２の基板２２とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第２の金属原子Ｍ２の第１の接合膜３１側への拡散がより促進されるため、接合体５における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、接合体５を加圧する際の圧力は、接合体５が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して接合体５における接合強度を高めることができる。
【００８１】
なお、この圧力は、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、０．２〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、接合体５の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料によっては、第１の基板２１および第２の基板２２に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体５を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
【００８２】
［５Ｂ］ 図３（ｂ）に示すように、得られた接合体５に紫外線を照射する。
これにより、第１の接合膜３１側に拡散した第２の金属原子Ｍ２と、第１の接合膜３１中に含まれる第１の金属原子Ｍ１との間に形成される化学結合を増加させ、接合体５の接合強度を特に高めることができる。
このとき照射される紫外線の条件は、前記工程［２］に示した紫外線の条件と同等にすればよい。
また、本工程［５Ｂ］を行う場合、第１の基板２１および第２の基板２２のうち、いずれか一方が透光性を有していることが必要である。そして、透光性を有する基板側から、紫外線を照射することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して確実に紫外線を照射することができる。
【００８３】
以上のような工程を行うことにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２における水酸基の脱水縮合や未結合手同士の再結合が促進される。そして、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との一体化がより進行する。その結果、接合体５を、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とがほぼ完全に一体化された接合膜を備えるものとすることができる。
【００８４】
ここで、前述したように、本発明の接合方法では、第１基板２１と第２の基板２２とを、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を用いて接合するところに特徴を有している。以下、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２について詳述する。
第１の接合膜３１は、第１の金属原子Ｍ１と、有機成分で構成される脱離基３０３を含むものである。また、第２の接合膜３２は、第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低い第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含むものである。
【００８５】
換言すれば、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とは、含有する金属原子の種類が異なり、第２の金属原子Ｍ２の方が第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低いこと以外は、脱離基３０３を備える同様の構成の接合膜である（図３参照）。このような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、エネルギーが付与されると、脱離基３０３が第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の少なくとも各表面３５１、３５２付近から脱離し、図４に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の少なくとも各表面３５１、３５２付近に、活性手３０４が生じるものである。
【００８６】
そして、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に活性手３０４が生じることにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２は、互いに高い寸法精度で、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２により強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００８７】
本発明では、特に、第１の金属原子Ｍ１よりも第２の金属原子Ｍ２の方が、融点が低く、前記工程［４］において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱した際に、第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側を拡散するため、得られる接合体５は、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とがより強固に接合したものとなる。
【００８８】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、それぞれ、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含むもの、すなわち有機金属膜であることから、変形し難い強固な膜となる。このため、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２自体が寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる接合体５においても、寸法精度が高いものが得られる。
【００８９】
このような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、従来から用いられている、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の接着剤に比べて、接着層（第１の接合膜３１および第２の接合膜３２）の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、第１の接合膜付き基材１１および接合膜付き基材１２を用いて得られた接合体５の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
また、本発明では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、導電性を有するものであるのが好ましい。これにより、後述する接合体５において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を配線基板が備える配線や、その端子等に適用することができる。
【００９０】
以上のような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２としての機能が好適に発揮されるように、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、脱離基３０３との組み合わせが適宜選択される。
具体的には、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２としては、それぞれ、例えば、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、各種ランタノイド元素、各種アクチノイド元素のような遷移金属元素、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる他、金属セレンや金属テルルのような金属性を備える典型非金属をも用いることができる。
【００９１】
ここで、例えば、遷移金属元素は、各遷移金属元素間で、最外殻電子の数が異なることのみの差異であるため、物性が類似している。そして、遷移金属は、一般に、硬度や融点が高く、電気伝導性および熱伝導性が高い。このため、各金属原子として遷移金属元素を用いた場合、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に発現する接着性をより高めることができるとともに、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の導電性をより高めることができる。
【００９２】
これらの中から、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与すべき特性を考慮しつつ、第２の金属原子Ｍ２が第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低くなるように、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２が選択される。
例えば、第１の接合膜３１に優れた導電性を発揮させるために、第１の金属原子Ｍ１として、Ｃｕ、ＡｌおよびＡｇのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いた場合、その導電性を考慮しつつ、これらよりも融点が低い金属原子が第２の金属原子Ｍ２として選択される。
【００９３】
より具体的には、第１の金属原子Ｍ１として例えばＣｕを選択した場合、導電性と融点を考慮して、第２の金属原子Ｍ２としては、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＺｎおよびＡｌ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせたものが用いられる。これらの中でも、接合体５の耐熱温度を考慮して前記工程［４］で接合体５を加熱する際の温度は好ましくは２５０℃以下とされるため、第２の金属原子Ｍ２としては２５０℃よりも融点が低い、Ｉｎ（１５６℃）、Ｓｅ（２２０℃）およびＳｎ（２３２℃）のうちの１種または２種以上を組み合わせたものが好適に用いられる。
また、これらのうちＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、ＰｂおよびＩｎ等の金属原子を含有する第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を後述する有機金属化学気相成長法を用いて成膜する場合には、これらの金属原子を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的容易かつ均一な膜厚の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜することができる。
【００９４】
ここで、本発明において、前記工程［２］で、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与することにより、これらの各表面３５１、３５２に接着性が発現し、前記工程［３］で、この接着性により、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２同士が互いに接合するのは、以下のような２つのメカニズム（ｉ）、（ii）の双方または一方に基づくものであると推察される。
【００９５】
（ｉ） 例えば、第１の接合膜３１の表面３５１および第２の接合膜３２の表面３５２に、それぞれ、水酸基が露出している場合を例に説明すると、第１の接合膜付き基材１１の第１の接合膜３１と第２の接合膜付き基材１２の第２の接合膜３２とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、第１の接合膜３１の表面３５１に存在する水酸基と、第２の接合膜３２の表面３５２に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合されると推察される。
【００９６】
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とがより強固に接合されると推察される。
【００９７】
（ii） 第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２同士を貼り合わせると、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の各表面３５１、３５２付近に生じた終端化されていない結合手（未結合手）同士が、直接または雰囲気中に含まれる酸素原子を取り込みながら再結合する。この再結合は、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２が互いに直接または酸素原子を介して接合することにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが一体化する。
【００９８】
以上のような（ｉ）または（ii）のメカニズムにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが接合されるが、本発明では、さらに、第２の金属原子Ｍ２が第１の金属原子Ｍ１よりも融点が低く、前記工程［４］において、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱するようになっている。これにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度をより高めることができ、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とがより強固に接合された接合体５を得ることができる。
以上のように、前記工程［４］における、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の加熱により第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度がより高まるのは、次のようなメカニズムによるものと推察される。
【００９９】
ここで、前記工程［３］の後に、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが互いに接合する接合界面を見ると、互いに接触する２つの接合膜３１、３２の各表面３５１、３５２は、共に凹凸面で構成されていると考えられる。そのため、上記のような（ｉ）または（ii）のメカニズムにより形成される第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合は、各表面３５１、３５２が互いに接触する接触点において形成される。
【０１００】
このような状態で、各表面３５１、３５２において互いに接合する第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱すると、溶融した第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、凹凸面で構成される第１の接合膜３１の内部まで入り込むことになる。その結果、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接触面積が増大し、これにより、（ｉ）または（ii）のメカニズムによる第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との間の接合が新たに形成されるため、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度がより向上するものと推察される。
なお、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが共に導電性を有するものである場合では、上記のような接触面積の増大により、これら接合膜３１、３２同士間における抵抗値も低下するものと推察される。
【０１０１】
また、このように第２の金属原子Ｍ２を溶融させて第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度を高める方法は、後述するような気相成膜法を用いて成膜された第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に好適に適用される。
これは、気相成膜法を用いて成膜された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、ともに、有機金属材料に含まれる金属原子と、有機物の一部が残存したものとが堆積されて形成されたものであるため、複数の微細な粒子が積層された構成となっている。したがって、かかる構成の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に、第２の金属原子Ｍ２を溶融させて第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度を高める本発明の接合方法を適用すれば、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接触面積をより効果的に増大させることができるため、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度がさらに向上することとなる。
さらに、第２の接合膜３２が、粒子状をなしているとその融点が降下することから、かかる観点からも、粒子状をなす第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に、本発明の接合方法を適用することは有用である。
【０１０２】
また、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合では、第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２とで異種の金属原子を用いるので、これらのイオン化傾向に差が生じることになるが、この第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２との標準電極電位の差が、３．０ｍＶ以上となっているのが好ましく、５．０ｍＶ以上となっているのがより好ましい。
【０１０３】
ここで、前述したような（ｉ）および（ii）のメカニズムのいずれで第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが接合する場合であっても、各接合膜３１、３２中に含まれる金属原子同士が酸素原子を介して結合することがある。このような金属原子同士の結合は、第１の接合膜３１中に含まれる第１の金属原子Ｍ１と第２の接合膜３２中に含まれる第２の金属原子Ｍ２との間で行われたときに、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に寄与するが、各接合膜３１、３２中に含まれる金属原子Ｍ１、Ｍ２同士の間で行われたときには、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合に寄与しない。
【０１０４】
そのため、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接着強度（接合強度）を向上させるには、酸素原子を介して第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２とが結合するものの割合を向上させる必要があるが、本発明では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に含まれる金属原子として異種のものを用い、第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２のイオン化傾向に差が生じるようになっている。
【０１０５】
このようなイオン化傾向の差があると、第１の金属原子Ｍ１に対する還元剤として第２の金属原子Ｍ２を作用させることができるため、酸素原子を介して第１の金属原子Ｍ１同士が結合しているものから、酸素原子を引き抜き、酸素原子を介した第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２との結合を優先的に形成することができ、これにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度を向上させることができる。
このような第１の金属原子Ｍ１と第２の金属原子Ｍ２との組み合わせとしては、例えば、ＣｕとＩｎとの組み合わせ、ＣｕとＳｅとの組み合わせ、ＣｕとＳｎとの組み合わせ等が挙げられる。
【０１０６】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に導電性を付与する場合には、第２の金属原子Ｍ２は、酸化状態と非酸化状態の双方で導電性を発揮するものであるのが好ましい。これにより、第２の金属原子Ｍ２は、非酸化状態のものと、還元剤として作用して酸化状態のもの（酸化物）の双方が導電性を発揮するので、酸化物が非導電性を示す第２の金属原子Ｍ２を用いた場合と比較して、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２（特に第２の接合膜３２）により優れた導電性を付与することができる。
このような第２の金属原子Ｍ２としては、例えば、Ｉｎ、ＺｎおよびＳｎ等が挙げられる。
【０１０７】
また、脱離基３０３は、前述したように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２から脱離することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に確実に結合しているものが好適に選択される。
【０１０８】
具体的には、脱離基３０３としては、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団が好適に選択される。かかる脱離基３０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２の接着性をより高度なものとすることができる。
【０１０９】
より具体的には、原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基の他、前記アルキル基の末端がイソシアネート基、アミノ基およびスルホン酸基等で終端しているもの等が挙げられる。
以上のような原子団の中でも、脱離基３０３は、特に、アルキル基を含有するものが好ましい。アルキル基を含有する脱離基３０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基３０３としてアルキル基を備える第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【０１１０】
また、かかる構成の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２において、それぞれに含まれる金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の安定性が高くなり、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とをより強固に接合することができるようになる。また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【０１１１】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さは、それぞれ、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜８００ｎｍ程度であるのがより好ましい。第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さを前記範囲内とすることにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを接合した接合体５の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
すなわち、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体５の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【０１１２】
以上説明したような第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、いかなる方法で成膜してもよいが、例えば、Ｉ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜のほぼ全体に付与して第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法、II：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜の表面付近に選択的に付与（化学修飾）して第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法、III：金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として気相成膜法を用いて第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法が挙げられる。これらの中でも、IIIの方法により第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜するのが好ましい。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成することができる。
【０１１３】
以下、IIIの方法、すなわち金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として気相成膜法を用いて第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成する方法を代表に説明する。
なお、気相成膜法としては、有機金属化学気相成長法の他、真空蒸着法、スパッタリング法のような物理的気相成膜法を用いることができるが、有機金属化学気相成長法を用いれば有機金属材料中に含まれる有機物から比較的容易に脱離基３０３を残存させることができることから、以下では、有機金属化学気相成長法を用いることとする。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の成膜では、原材料として用いる有機金属材料中に含まれる金属原子の種類が異なるだけ、すなわち、第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２を含む有機金属材料をそれぞれ用いる点が異なるだけであるため、以下では、第１の接合膜３１を成膜することとする。
【０１１４】
まず、第１の接合膜３１の成膜方法を説明するのに先立って、第１の接合膜３１を成膜する際に用いられる成膜装置２００について説明する。
図５は、本発明の接合方法に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図５に示す成膜装置２００は、有機金属化学気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」と省略することもある。）による第１の接合膜３１の形成をチャンバー２１１内で行えるように構成されている。
【０１１５】
具体的には、成膜装置２００は、チャンバー（真空チャンバー）２１１と、このチャンバー２１１内に設置され、第１の基板２１（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）２１２と、チャンバー２１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段２６０と、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを供給するガス供給手段２７０と、チャンバー２１１内の排気をして圧力を制御する排気手段２３０と、基板ホルダー２１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【０１１６】
基板ホルダー２１２は、本実施形態では、チャンバー２１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー２１２は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、第１の基板２１上に第１の接合膜３１を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー２１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター２２１が配設されている。このシャッター２２１は、第１の基板２１および第１の接合膜３１が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【０１１７】
有機金属材料供給手段２６０は、チャンバー２１１に接続されている。この有機金属材料供給手段２６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽２６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー２１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ２６５と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー２１１内に導くガス供給ライン２６１と、ガス供給ライン２６１の途中に設けられたポンプ２６４およびバルブ２６３とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段２６０では、貯留槽２６２は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ２６３を開放した状態で、ポンプ２６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ２６５から貯留槽２６２に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン２６１内を通過してチャンバー２１１内に供給されるようになっている。
なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
【０１１８】
また、本実施形態では、ガス供給手段２７０がチャンバー２１１に接続されている。ガス供給手段２７０は、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを貯留するガスボンベ２７５と、前記低還元性雰囲気下とするためのガスをチャンバー２１１内に導くガス供給ライン２７１と、ガス供給ライン２７１の途中に設けられたポンプ２７４およびバルブ２７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段２７０では、バルブ２７３を開放した状態で、ポンプ２７４を作動させると、前記低還元性雰囲気下とするためのガスが、ガスボンベ２７５から、供給ライン２７１を介して、チャンバー２１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段２７０をかかる構成とすることにより、チャンバー２１１内を有機金属材料に対して確実に低還元な雰囲気とすることができる。その結果、有機金属材料を原材料としてＭＯＣＶＤ法を用いて第１の接合膜３１を成膜する際に、有機金属材料に含まれる有機成分の少なくとも一部を脱離基３０３として残存させた状態で第１の接合膜３１が成膜される。
チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガスおよびヘリウム、アルゴン、キセノンのような希ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１１９】
なお、有機金属材料として、後述する２，４−ペンタジオネート−銅（II）や［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、ビス（ジピバロイルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＤＰＭ）２］、ビス（ジピバロイルメタナイト）インジウム［Ｉｎ（ＤＰＭ）２］のようなβジケトンを配位子とするβジケトン系錯体等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、低還元性雰囲気下とするためのガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、第１の接合膜３１に過度の酸素原子が残存することなく、第１の接合膜３１を成膜することができる。その結果、この第１の接合膜３１は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性を発揮することとなる。
【０１２０】
また、キャリアガスとして前述した窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの少なくとも１種を用いる場合には、このキャリアガスに低還元性雰囲気下とするためのガスとしての機能をも発揮させることができる。
また、排気手段２３０は、ポンプ２３２と、ポンプ２３２とチャンバー２１１とを連通する排気ライン２３１と、排気ライン２３１の途中に設けられたバルブ２３３とで構成されており、チャンバー２１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【０１２１】
以上のような構成の成膜装置２００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして第１の基板２１上に第１の接合膜３１が形成される。
［１］ まず、第１の基板２１を用意する。そして、この第１の基板２１を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
【０１２２】
［２］ 次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、ガス供給手段２７０を動作させ、すなわちポンプ２７４を作動させた状態でバルブ２７３を開くことにより、チャンバー２１１内に、低還元性雰囲気下とするためのガスを供給して、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段２７０による前記ガスの流量は、特に限定されないが、０．１〜１０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０１２３】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー２１２を加熱する。基板ホルダー２１２の温度は、形成する第１の接合膜３１の種類、すなわち、第１の接合膜３１を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、８０〜３００℃程度で有るのが好ましく、１００〜２７５℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、優れた接着性を有する第１の接合膜３１を成膜することができる。
【０１２４】
［３］ 次に、シャッター２２１を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽２６２が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ２６４を動作させるとともに、バルブ２６３を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー内に導入する。
【０１２５】
このように、前記工程［２］で基板ホルダー２１２が加熱された状態で、チャンバー２１１内に、金属原子として第１の金属原子Ｍ１を含有する有機金属材料を供給すると、第１の基板２１上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料中に含まれる有機物の一部が残存した状態で、第１の基板２１上に第１の接合膜３１を形成することができる。
【０１２６】
すなわち、ＭＯＣＶＤ法によれば、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存するように金属原子を含む膜を形成すれば、この有機物の一部が脱離基３０３としての機能を発揮する第１の接合膜３１を第１の基板２１上に形成することができる。
なお、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成された第１の接合膜３１は、第１の有機金属材料および第２の有機金属材料が混合された有機金属材料に含まれる第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２と、有機物の一部が残存したものとが堆積されて形成されるため、複数の微細な粒子が積層された積層体と考えることもできる。
【０１２７】
このようなＭＯＣＶＤ法に用いられる、有機金属材料としては、特に限定されないが、例えば、ビス（２，６−ジメチル−２−（トリメチルシリロキシ）−３，５−ヘプタジオナト）銅（II）（Ｃｕ（ＳＯＰＤ）２；Ｃ２４Ｈ４６ＣｕＯ６Ｓｉ２）、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＭＨＹ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＭＨＹ）］、ビス（ジピバロイルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＤＰＭ）２、ＤＭＰ：Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２］、ビス（ジピバロイルメタナイト）インジウム［Ｉｎ（ＤＰＭ）２］、トリス（ジピバロイルメタナイト）アルミニウム［Ａｌ（ＤＰＭ）３］、ジ（ジピバロイルメタナイト）鉛［Ｐｂ（ＤＰＭ）２］、トリス（ジピバロイルメタナイト）鉄［Ｆｅ（ＤＰＭ）３］、ビス（イソブチルピバロイルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＩＢＰＭ）２、ＩＢＭＰ：Ｃ１０Ｈ１７Ｏ２］トリス（イソブチルピバロイルメタナイト）ルテニウム［Ｒｕ（ＩＢＰＭ）３］、ビス（ジイソブチリルメタナイト）銅［Ｃｕ（ＤＩＢＭ）２、ＤＩＢＭ：Ｃ９Ｈ１５Ｏ２］のようなβジケトンを配位子として備えるβジケトン系錯体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、（８−ヒドロキシキノリン）亜鉛（Ｚｎｑ２）のようなキノリノール系錯体、銅フタロシアニンのようなフタロシアニン系錯体およびトリフルオロ酢酸銅、トリフルオロ酢酸イットリウム、テレフタル酸銅錯体のようなカルボン酸塩系錯体等の金属錯体、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛のようなアルキル金属や、その誘導体等が挙げられる。これらの中でも、有機金属材料としては、金属錯体であるのが好ましい。金属錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜３１を確実に形成することができる。また、金属錯体の中でも、特に、βジケトン系錯体であるのがより好ましい。βジケトン系錯体を用いることにより、前記効果がより顕著に認められる。その他、βジケトン系錯体は、金属原子に酸素原子が配位しており、炭素原子のように酸素原子以外の原子が金属原子に配位している金属錯体と比較して反応性が低く安定しており、取扱いが容易である。
以上のような有機金属材料が、成膜すべき第１の接合膜３１の種類に応じて、すなわち、第１の金属原子Ｍ１および脱離基３０３の種類に応じて選択される。
【０１２８】
また、本実施形態では、ガス供給手段２７０を動作させることにより、チャンバー２１１内を低還元性雰囲気下となっているが、このような雰囲気下とすることにより、第１の基板２１上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた第１の接合膜３１を形成することができる。
気化または霧化した有機金属材料の流量は、０．１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第１の接合膜３１を成膜することができる。
【０１２９】
以上のように、第１の接合膜３１を成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基３０３として用いる構成とすることにより、形成した金属膜等に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で第１の接合膜３１を成膜することができる。
なお、有機金属材料を用いて形成された第１の接合膜３１に残存する前記有機物の一部は、その全てが脱離基３０３として機能するものであってもよいし、その一部が脱離基３０３として機能するものであってもよい。
【０１３０】
以上のようにして、第１の接合膜３１が第１の基板２１上に成膜されて、第１の接合膜付き基材１１を得ることができる。
なお、第２の基板２２上に第２の接合膜３２を成膜する場合には、有機金属材料として、第１の金属原子Ｍ１を含有するものに代えて、第２の金属原子Ｍ２を含有するものを選択して、上述したようなＭＯＣＶＤ法を用いて成膜することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、第１の接合膜３１に含まれる金属原子としては、第１の金属原子Ｍ１で構成され、第２の接合膜３２に含まれる金属原子としては、第２の金属原子Ｍ２で構成される場合について説明したが、かかる場合に限らず、第１の接合膜３１に含まれる金属原子が第１の金属原子Ｍ１で構成される場合、第２の接合膜３２には、第２の金属原子Ｍ２の他に第１の金属原子Ｍ１が含まれていてもよいし、これとは逆に、第２の接合膜３２に含まれる金属原子が第２の金属原子Ｍ２で構成される場合、第１の接合膜３１には、第１の金属原子Ｍ１の他に第２の金属原子Ｍ２が含まれていてもよい。
【０１３２】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第２実施形態について説明する。
図７および図８は、本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図７および図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【０１３３】
以下、第２実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法は、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを重ね合わせた後に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与するようにしたこと以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１３４】
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。
【０１３５】
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、前記第１実施形態と同様にして、第１の接合膜付き基材１１および第２の接合膜付き基材１２を得る（図７（ａ）参照）。
［２］次に、図７（ｂ）に示すように、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが密着するように、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを重ね合わせて、積層体５１を得る。
なお、この積層体５１の状態では、第１の接合膜付き基材１１（第１の接合膜３１）と第２の接合膜付き基材１２（第２の接合膜３２）との間は接合されていないので、第１の接合膜付き基材１１の第２の接合膜付き基材１２に対する相対位置を調整することができる。これにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の表面３５１、３５２方向における位置精度を高めることができる。
【０１３６】
［３］次に、図７（ｃ）に示すように、積層体５１中の第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する。第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーが付与されると、第１の接合膜３１に第２の接合膜付き基材１２との接着性が発現し、第２の接合膜３２に第１の接合膜付き基材１１との接着性が発現する。これにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが接合され、図７（ｄ）に示すような接合体５が得られる。
ここで、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第１実施形態で挙げたような方法で付与される。
【０１３７】
また、本実施形態では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与する方法としては、特に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法、加熱する方法、および圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法を用いるのが好ましい。これらの方法は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギー付与方法として好適である。
【０１３８】
このうち、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギー線を照射する方法としては、前記第１実施形態と同様の方法を用いることができる。
なお、この場合、エネルギー線は、第１の基板２１または第２の基板２２を透過して第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に照射されることとなる。したがって、第１の基板２１または第２の基板２２のうちエネルギー線を照射する側の基板は、透光性を有するもので構成される。
【０１３９】
一方、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を加熱することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する場合、これらを加熱する温度は、第２の金属原子Ｍ２（第２の接合膜３２）の融点以下に設定され、具体的には、第２の金属原子Ｍ２の種類によっても異なるが、加熱温度は、好ましくは２５〜１００℃程度に設定され、より好ましくは５０〜８０℃程度に設定される。かかる範囲の温度で加熱すれば、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２が溶融状態となること、および、各基板２１、２２が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を確実に活性化させることができる。
【０１４０】
また、加熱時間は、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間とするのが好ましく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、第１の基板２１または第２の基板２２は、光吸収性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された第１の基板２１または第２の基板２２は、効率よく発熱する。その結果、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を効率よく加熱することができる。
【０１４１】
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、第１の基板２１または第２の基板２２のうちヒータまたは火炎を接触させる側の基板は、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、第１の基板２１または第２の基板２２を介して、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して効率よく熱を伝えることができ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を効率よく加熱することができる。
【０１４２】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に圧縮力を付与することにより、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対してエネルギーを付与する場合には、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とが互いに近づく方向に、０．２〜１０ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に、これら膜同士に対する十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の基板２１と第２の基板２２の各構成材料によっては、第１の基板２１および第２の基板２２に損傷等が生じるおそれがある。
また、圧縮力を付与する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
【０１４３】
［４］ 次に、前記第１実施形態と同様にして、図８（ａ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱する。
これにより、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、その結果、図８（ｂ）に示すような、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度がより向上した接合体５を得ることができる。
以上のようにして接合体５を得ることができる。
なお、接合体５を得た後、この接合体５に対して、必要に応じ、前記第１実施形態の工程［５Ａ］および［５Ｂ］のうちの少なくとも１つの工程を行うようにしてもよい。
【０１４４】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の接合体の接合方法の第３実施形態について説明する。
図９および図１０は、本発明の接合方法の第３実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図９および図１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【０１４５】
以下、第３実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第１実施形態ないし前記第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法は、各基板２１、２２の上面２５１、２５２のうち、一部の所定領域３５０のみに選択的に第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を形成することにより、第１の接合膜付き基材１１と第２の接合膜付き基材１２とを、前記所定領域３５０において部分的に接合するようにした以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１４６】
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材上の一部の領域に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上の一部の領域に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜にエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、これらを一部の領域において部分的に接合した接合体を得る工程と、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。
【０１４７】
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、図９（ａ）に示すように、各基板２１、２２の上方に、所定領域３５０の形状に対応する窓部６１を有するマスク６をそれぞれ配置する。
次に、マスク６を介して、第１の基板２１および第２の基板２２の上面２５１、２５２に、それぞれ、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜する。例えば、図９（ａ）に示すように、マスク６を介して、例えば、前記第１実施形態で説明したＭＯＣＶＤ法を用いて第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を成膜すると、有機金属材料は、このものに含まれる有機物の一部が残存した状態で、各基板２１、２２の上面２５１、２５２上に堆積するが、このときマスク６を介することにより、それぞれの所定領域３５０にのみ有機金属材料の一部が堆積する。その結果、各基板２１、２２の上面２５１、２５２の一部の所定領域３５０に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２がそれぞれ形成される。
【０１４８】
［２］次に、図９（ｂ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２にエネルギーを付与する。これにより、各接合膜付き基材１１、１２では、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に接着性が発現する。
なお、本工程でエネルギーを付与する際には、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に選択的にエネルギーを付与してもよいが、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を包含する基板２１、２２の上面２５１、２５２の全体に、それぞれエネルギーを付与するようにしてもよい。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第１実施形態で挙げたような方法で付与される。
【０１４９】
［３］次に、図９（ｃ）に示すように、接着性が発現した第１の接合膜３１および第２の接合膜３２同士が密着するように、２枚の接合膜付き基材１１、１２同士を貼り合わせる。これにより、図９（ｄ）に示すような接合体５ｂを得ることができる。
このようにして得られた接合体５ｂは、２枚の接合膜付き基材１１、１２同士を対向面全体で接合するのではなく、一部の領域（所定領域３５０）のみを部分的に接合してなるものである。そして、この接合される領域は、各基板２１、２２における各接合膜３１、３２の成膜領域を制御することのみで簡単に選択することができる。これにより、例えば、接合体５ｂの接合強度を容易に調整することができる。
【０１５０】
また、接合体５ｂの各基板２１、２２間には、所定領域３５０以外の領域に、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の合計厚さに相当する離間距離の間隙３ｃが形成されている（図９（ｄ）参照）。したがって、所定領域３５０の形状や各接合膜３１、３２の厚さを適宜調整することにより、各基板２１、２２間に、所望の形状の閉空間や流路等を容易に形成することができる。
【０１５１】
［４］ 次に、前記第１実施形態と同様にして、図１０（ａ）に示すように、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２を第２の金属原子Ｍ２が溶融するまで加熱する。
これにより、第２の接合膜３２に含まれる第２の金属原子Ｍ２が第１の接合膜３１側に拡散し、その結果、図１０（ｂ）に示すような、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との接合強度がより向上した接合体５ｂを所定領域３５０に選択的に形成することができる。
【０１５２】
以上のようにして接合体５ｂを得ることができる。
なお、接合体５ｂを得た後、この接合体５ｂに対して、必要に応じ、前記第１実施形態の工程［５Ａ］および［５Ｂ］のうちの少なくとも１つの工程を行うようにしてもよい。
例えば、接合体５ｂを加圧しつつ、エネルギー線を照射することにより、接合体５ｂの各基板２１、２２同士がより近接した際に、エネルギー線が付与される。これにより、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２との界面における水酸基の脱水縮合や未結合手同士の再結合が促進される。そして、所定領域３５０に形成された接合部において、一体化がより進行し、最終的には、ほぼ完全に一体化される。
【０１５３】
なお、本実施形態では、第１の基板２１および第２の基板２２上の一部の領域（所定領域３５０）にそれぞれ形成される第１の接合膜３１および第２の接合膜３２がともに同一形状をなす場合について説明したが、この場合に限定されず、これら第１の接合膜３１および第２の接合膜３２の形状は互いに異なっていてもよい。この場合、平面視において、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とが互いに重なりあう領域において、これら同士が接合される。
【０１５４】
以上のような前記各実施形態にかかる接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いることができる。
このような接合に供される部材としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
【０１５５】
＜液滴吐出ヘッド＞
ここでは、本発明の接合体をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図、図１２は、図１１に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図１３は、図１１に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、図１１は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。
【０１５６】
図１１に示すインクジェット式記録ヘッド１０は、図１３に示すようなインクジェットプリンタ９に搭載されている。
図１３に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。
操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
【０１５７】
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。
制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
【０１５８】
印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１１を備えるインクジェット式記録ヘッド１０（以下、単に「ヘッド１０」と言う。）と、ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１０およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
【０１５９】
往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１６０】
給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
【０１６１】
制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
【０１６２】
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【０１６３】
以下、ヘッド１０について、図１１および図１２を参照しつつ詳述する。
ヘッド１０は、ノズル板１１０と、インク室基板１２０と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備えるヘッド本体１７と、このヘッド本体１７を収納する基体１６とを有している。なお、このヘッド１０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
【０１６４】
ノズル板１１０は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズル板１１０には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１１が形成されている。これらのノズル孔１１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
【０１６５】
ノズル板１１０には、インク室基板１２０が固着（固定）されている。
このインク室基板１２０は、ノズル板１１０、側壁（隔壁）１２２および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２１に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。
各インク室１２１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１１に対応して配設されている。各インク室１２１は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
【０１６６】
インク室基板１２０を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種樹脂基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１０の製造コストを低減することができる。
一方、インク室基板１２０のノズル板１１０と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２０と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。
また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。
【０１６７】
各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
基体１６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１６にノズル板１１０が固定、支持されている。すなわち、基体１６が備える凹部１６１に、ヘッド本体１７を収納した状態で、凹部１６１の外周部に形成された段差１６２によりノズル板１１０の縁部を支持する。
【０１６８】
以上のような、ノズル板１１０とインク室基板１２０との接合、インク室基板１２０と振動板１３との接合、およびノズル板１１０と基体１６とを接合する際に、少なくとも１箇所において本発明の接合方法が適用されている。
換言すれば、ノズル板１１０とインク室基板１２０との接合体、インク室基板１２０と振動板１３との接合体、およびノズル板１１０と基体１６との接合体のうち、少なくとも１箇所に本発明の接合体が適用されている。
【０１６９】
このようなヘッド１０は、接合部の接合界面の接合強度および耐薬品性が高くなっており、これにより、各インク室１２１に貯留されたインクに対する耐久性および液密性が高くなっている。その結果、ヘッド１０は、信頼性の高いものとなる。
また、非常に低温で信頼性の高い接合ができるため、線膨張係数の異なる材料でも大面積のヘッドができる点でも有利である。
【０１７０】
このようなヘッド１０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１１からインク滴は吐出されない。
【０１７１】
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２１の容積変化が生じる。このとき、インク室１２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される。
【０１７２】
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、インクカートリッジ９３１からノズル孔１１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１１からインク室１２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２１へ供給される。
【０１７３】
このようにして、ヘッド１０において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド１０は、圧電素子１４の代わりに電気熱変換素子を有していてもよい。つまり、ヘッド１０は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してインクを吐出する構成（いわゆる、「バブルジェット方式」（「バブルジェット」は登録商標））のものであってもよい。
【０１７４】
かかる構成のヘッド１０において、ノズル板１１０には、撥液性を付与することを目的に形成された被膜１１４が設けられている。これにより、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される際に、このノズル孔１１１の周辺にインク滴が残存するのを確実に防止することができる。その結果、ノズル孔１１１から吐出されたインク滴を目的とする領域に確実に着弾させることができる。
【０１７５】
＜配線基板＞
さらに、本発明の接合体を配線基板に適用した場合の実施形態について説明する。
図１４は、本発明の接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
図１４に示す配線基板４１０は、絶縁基板４１３と、絶縁基板４１３上に配設された電極４１２と、リード４１４と、リード４１４の一端に、電極４１２と対向するように設けられた電極４１５とを有する。
【０１７６】
そして、電極４１２の上面と電極４１５の下面とには、それぞれ、第１の接合膜３１と第２の接合膜３２が形成されている。これら第１の接合膜３１と第２の接合膜３２とは、前述の本発明の接合方法によって貼り合わせることにより接合されている。これにより、電極４１２、４１５間は、一体化された第１の接合膜３１および第２の接合膜３２によって強固に接合されることになり、各電極４１２、４１５間の層間剥離等が確実に防止されるとともに、信頼性の高い配線基板４１０が得られる。
【０１７７】
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、それぞれに含まれる第１の金属原子Ｍ１および第２の金属原子Ｍ２として導電性を有するものを選択することにより、各電極４１２、４１５間を導通する機能をも担う。第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、非常に薄いものでも十分な接合力を発揮する。このため、各電極４１２、４１５間の間隙をより小さくすることができ、各電極４１２、４１５間の電気抵抗成分（接触抵抗）の低減を図ることができる。その結果、各電極４１２、４１５間の導電性をより高めることができる。
また、第１の接合膜３１および第２の接合膜３２は、前述したように、その厚さを高い精度で容易に制御することができる。これにより、配線基板４１０は、より寸法精度の高いものとなり、各電極４１２、４１５間の導電性も容易に制御することができる。
【０１７８】
以上、本発明の接合方法および接合体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の接合方法は、前記各実施形態のうち、任意の１つまたは２つ以上を組み合わせたものであってもよい。
また、本発明の接合方法では、必要に応じて、１以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、前記各実施形態では、第１の基板と第２の基板の２枚の基材を接合する方法について説明しているが、３枚以上の基材を接合する場合に、本発明の接合方法および接合体を用いるようにしてもよい。
【実施例】
【０１７９】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．接合体の製造
（実施例１）
まず、第１の基板として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍの単結晶シリコン基板を用意し、第２の基板として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍのガラス基板を用意した。
【０１８０】
次に、単結晶シリコン基板を図５に示す成膜装置２００のチャンバー２１１内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、原材料をＣｕ（ＤＰＭ）２とし、ＭＯＣＶＤ法を用いて、平均厚さ１００ｎｍの第１の接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
【０１８１】
＜成膜条件＞
・チャンバー内の雰囲気 ：窒素ガス ＋ 水素ガス
・有機金属材料（原材料） ：Ｃｕ（ＤＰＭ）２
・霧化した有機金属材料の流量 ：２ｓｃｃｍ
・キャリアガス ：窒素ガス
・キャリアガスの流量 ：２５０ｓｃｃｍ
・水素ガスの流量 ：０．２ｓｃｃｍ
・成膜時のチャンバー内の圧力 ：１×１０−３Ｔｏｒｒ
・基板ホルダーの温度 ：２００℃
・処理時間 ：１５分
以上のようにして成膜された第１の接合膜は、第１の金属原子として銅原子を含み、脱離基として、Ｃｕ（ＤＰＭ）２に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、単結晶シリコン基板上に第１の接合膜が形成された、第１の接合膜付き基材を得た。
【０１８２】
次に、ガラス基板を図５に示す成膜装置２００のチャンバー２１１内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、原材料をＩｎ（ＤＰＭ）２とし、ＭＯＣＶＤ法を用いて、平均厚さ１００ｎｍの第２の接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
【０１８３】
＜成膜条件＞
・チャンバー内の雰囲気 ：窒素ガス ＋ 水素ガス
・有機金属材料（原材料） ：Ｉｎ（ＤＰＭ）２
・霧化した有機金属材料の流量 ：２ｓｃｃｍ
・キャリアガス ：窒素ガス
・キャリアガスの流量 ：２５０ｓｃｃｍ
・水素ガスの流量 ：０．２ｓｃｃｍ
・成膜時のチャンバー内の圧力 ：１×１０−３Ｔｏｒｒ
・基板ホルダーの温度 ：２００℃
・処理時間 ：１５分
以上のようにして成膜された第２の接合膜は、金属原子としてインジウム原子を含み、脱離基として、Ｉｎ（ＤＰＭ）２に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、ガラス基板上に第２の接合膜が形成された、第２の接合膜付き基材を得た。
【０１８４】
次に、得られた第１の接合膜および第２の接合膜にそれぞれ以下に示す条件で紫外線を照射した。
＜紫外線照射条件＞
・雰囲気ガスの組成 ：窒素ガス
・雰囲気ガスの温度 ：２５℃
・雰囲気ガスの圧力 ：大気圧（１００ｋＰａ）
・紫外線の波長 ：１７２ｎｍ
・紫外線の照射時間 ：１５分
【０１８５】
次に、紫外線を照射してから１分後に、各接合膜の紫外線を照射した面同士が接触するように、単結晶シリコン基板とガラス基板とを重ね合わせた状態で、各基板同士を１０ＭＰａで加圧し、１５分間維持して接合体を得た。
次に、得られた接合体を、１６０℃（インジウムの融点以上の温度）で加熱することにより、仮接合状態よりも強固に接合された接合体を得た。
【０１８６】
（実施例２）
各基板同士を加圧する際の圧力を１０ＭＰａから４ＭＰａに変更した以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
（実施例３〜１３）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表１に示す材料に変更した以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
【０１８７】
（実施例１４）
まず、前記実施例１と同様にして、単結晶シリコン基板とガラス基板（第１の基板および第２の基板）を用意し、それぞれに酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、シリコン基板の表面処理を行った面に、前記実施例１と同様にして第１の接合膜を成膜した。これにより、第１の接合膜付き基材を得た。
また、ガラス基板の表面処理を行った面に、前記実施例１と同様にして第２の接合膜を成膜した。これにより、第２の接合膜付き基材を得た。
【０１８８】
次に、第１の接合膜付き基材の接合膜と、第２の接合膜付き基材の接合膜とが接触するように、第１の接合膜付き基材と第２の接合膜付き基材とを重ね合わせた。
そして、重ね合わせた各基板に対して、以下に示す条件で紫外線を照射した。
＜紫外線照射条件＞
・雰囲気ガスの組成 ：窒素ガス
・雰囲気ガスの温度 ：２５℃
・雰囲気ガスの圧力 ：大気圧（１００ｋＰａ）
・紫外線の波長 ：１７２ｎｍ
・紫外線の照射時間 ：１５分
紫外線照射後に、単結晶シリコン基板とガラス基板とを重ね合わせた状態のまま、各基板同士を６ＭＰａで加圧し、１５分間維持して接合体を得た。
【０１８９】
（参考例１）
ガラス基板（第２の基板）上にも、原材料をＣｕ（ＤＰＭ）２として、ＭＯＣＶＤ法を用いることにより第１の接合膜を成膜したこと、すなわち、第１の基板および第２の基板の双方に、Ｃｕ（ＤＰＭ）２を原材料とする第１の接合膜を形成したこと以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
（参考例２、３）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表１に示す材料とした以外は、前記参考例１と同様にして接合体を得た。
【０１９０】
（比較例１〜３）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表２に示す材料とし、各基材間をエポキシ系接着剤で接着した以外は、前記実施例１と同様にして、接合体を得た。
（比較例４〜６）
第１の基板の構成材料および第２の基板の構成材料を、それぞれ表２に示す材料とし、各基材間をＡｇペーストで接着した以外は、前記実施例１と同様にして、接合体を得た。
【０１９１】
２．接合体の評価
２．１ 接合強度（割裂強度）の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体について、それぞれ接合強度を測定した。
接合強度の測定は、各基材を引き剥がしたとき、剥がれる直前の強度を測定することにより行った。そして、接合強度を以下の基準にしたがって評価した。
【０１９２】
＜接合強度の評価基準＞
◎：１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上
○： ５ＭＰａ（ ５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）未満
△： １ＭＰａ（ １０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上、 ５ＭＰａ（ ５０ｋｇｆ／ｃｍ２）未満
×： １ＭＰａ（ １０ｋｇｆ／ｃｍ２）未満
【０１９３】
２．２ 寸法精度の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体について、それぞれ厚さ方向の寸法精度を測定した。
寸法精度の測定は、正方形の接合体の各角部の厚さを測定し、４箇所の厚さの最大値と最小値の差を算出することにより行った。そして、この差を以下の基準にしたがって評価した。
＜寸法精度の評価基準＞
○：１０μｍ未満
×：１０μｍ以上
【０１９４】
２．３ 耐薬品性の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体を、８０℃に維持したインクジェットプリンタ用インク（エプソン社製、「ＨＱ４」）に３週間浸漬した。その後、各基材を引き剥がし、接合界面にインクが浸入していないかを確認した。そして、その結果を以下の基準にしたがって評価した。
【０１９５】
＜耐薬品性の評価基準＞
◎：全く浸入していない
○：角部にわずかに浸入している
△：縁部に沿って浸入している
×：内側に浸入している
【０１９６】
２．４ 抵抗率の評価
各実施例１２、１３および各比較例５、６で得られた積層体について、それぞれ接合部分の抵抗率を測定した。そして、測定した抵抗率を以下の基準にしたがって評価した。
＜抵抗率の評価基準＞
○：１×１０−３Ω・ｃｍ未満
×：１×１０−３Ω・ｃｍ以上
以上、２．１〜２．４の各評価結果を表１に示す。
【０１９７】
【表１】
【０１９８】
表１から明らかなように、各実施例で得られた接合体は、接合強度、寸法精度、耐薬品性および抵抗率のいずれの項目においても優れた特性を示した。
一方、比較例１〜６および参考例１〜３で得られた接合体（接合体）は、接合強度が各実施例より劣っていた。
また、比較例１〜６で得られた接合体は、耐薬品性が十分ではなかった。また、寸法精度は、特に低いことが認められた。さらに、比較例５、６で得られた接合体は、抵抗率が、高いものであった。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図４】本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図５】本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図６】本発明の接合方法に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図。
【図７】本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図８】本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図９】本発明の接合方法の第３実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図１０】本発明の接合方法の第３実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図１１】本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。
【図１３】図１１に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明の接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０２００】
１１……第１の接合膜付き基材 １２……第２の接合膜付き基材 ２１……第１の基板、２２……第２の基板 ２５１、２５２……上面 ３１……第１の接合膜 ３２……第２の接合膜 ３０３……脱離基 ３０４……活性手 ３ｃ……間隙 ３５１、３５２……表面 ３５０……所定領域 ５、５ｂ……接合体 ５１……積層体 ６……マスク ６１……窓部 ２００……成膜装置 ２１１……チャンバー ２１２……基板ホルダー ２２１……シャッター ２３０……排気手段 ２３１……排気ライン ２３２……ポンプ ２３３……バルブ ２６０……有機金属材料供給手段 ２６１……ガス供給ライン ２６２……貯留槽 ２６３……バルブ ２６４……ポンプ ２６５……ガスボンベ ２７０……ガス供給手段 ２７１……ガス供給ライン ２７３……バルブ ２７４……ポンプ ２７５……ガスボンベ １０……インクジェット式記録ヘッド １１０……ノズル板 １１１……ノズル孔 １１４……被膜 １２０……インク室基板 １２１……インク室 １２２……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 １６１……凹部 １６２……段差 １７……ヘッド本体 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙 ４１０……配線基板 ４１２……電極 ４１３……絶縁基板 ４１４……リード ４１５……電極 Ｍ１……第１の金属原子 Ｍ２……第２の金属原子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記第２の金属原子の融点は、２５０℃よりも低い請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記第２の金属原子は、インジウム、セレンおよびスズのうちの少なくとも１種である請求項３に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、前記第１の金属原子および前記第２の金属原子を備える有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜する請求項１ないし４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、低還元性雰囲気下で成膜される請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項５または６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成される請求項５ないし７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記脱離基は、アルキル基を含む請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記有機金属材料は、βジケトン系錯体である請求項５ないし９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、導電性を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１２】
さらに、前記第１の金属原子と前記第２の金属原子との標準電極電位の差は、３．０ｍＶ以上である請求項１ないし１１のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１３】
前記第１の金属原子は、銅、アルミニウムおよび銀のうちの少なくとも１種である請求項１ないし１２のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１４】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜における前記第１の金属原子および前記第２の金属原子と炭素原子との存在比は、それぞれ、３：７〜７：３である請求項１ないし１３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１５】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該各接合膜から脱離した後に、活性手が生じる請求項１ないし１４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１６】
前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１７】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の平均厚さは、それぞれ、１〜１０００ｎｍである請求項１ないし１６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１８】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、流動性を有さない固体状をなしている請求項１ないし１７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１９】
前記第１の基材および第２の基材は、板状をなしている請求項１ないし１８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２０】
前記第１の基材の少なくとも前記第１の接合膜を形成する部分および前記第２の基材の少なくとも前記第２の接合膜を形成する部分は、それぞれ、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されている請求項１ないし１９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２１】
前記第１の基材の前記第１の接合膜を形成する面および前記第２の基材の前記第２の接合膜を形成する面には、それぞれ、あらかじめ、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項１ないし２０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２２】
前記表面処理は、プラズマ処理である請求項２１に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記第１の基材と前記第１の接合膜との間および前記第２の基材と前記第２の接合膜との間に、それぞれ、中間層を介挿する請求項１ないし２２のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２４】
前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されているものを用いる請求項２３に記載の接合方法。
【請求項２５】
前記エネルギーの付与は、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する方法、ならびに前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行う請求項１ないし２４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２６】
前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線である請求項２５に記載の接合方法。
【請求項２７】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する温度は、前記第２の金属原子の融点以下である請求項２５または２６に記載の接合方法。
【請求項２８】
前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａである請求項２５ないし２７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２９】
前記エネルギーの付与を、大気雰囲気中で行う請求項１ないし２８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項３０】
さらに、前記接合体に対して、その接合強度をより高める処理を行う工程を有する請求項１ないし２９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項３１】
前記接合強度を高める処理を行う工程は、前記接合体にエネルギー線を照射する方法および前記接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも一方により行われる請求項３０に記載の接合方法。
【請求項３２】
請求項１ないし３１のいずれかに記載の接合方法により接合されたことを特徴とする接合体。
【請求項１】
第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させる工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
第１の基材上に、第１の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第１の接合膜を形成して第１の接合膜付き基材を得るとともに、第２の基材上に、前記第１の金属原子よりも融点が低い第２の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第２の接合膜を形成して第２の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが密着するように、前記第１の接合膜付き基材と前記第２の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に接着性を発現させて、前記第１の接合膜と前記第２の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を、前記第２の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記第２の金属原子の融点は、２５０℃よりも低い請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記第２の金属原子は、インジウム、セレンおよびスズのうちの少なくとも１種である請求項３に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、前記第１の金属原子および前記第２の金属原子を備える有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜する請求項１ないし４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、低還元性雰囲気下で成膜される請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項５または６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成される請求項５ないし７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記脱離基は、アルキル基を含む請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記有機金属材料は、βジケトン系錯体である請求項５ないし９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、導電性を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１２】
さらに、前記第１の金属原子と前記第２の金属原子との標準電極電位の差は、３．０ｍＶ以上である請求項１ないし１１のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１３】
前記第１の金属原子は、銅、アルミニウムおよび銀のうちの少なくとも１種である請求項１ないし１２のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１４】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜における前記第１の金属原子および前記第２の金属原子と炭素原子との存在比は、それぞれ、３：７〜７：３である請求項１ないし１３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１５】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該各接合膜から脱離した後に、活性手が生じる請求項１ないし１４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１６】
前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１７】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜の平均厚さは、それぞれ、１〜１０００ｎｍである請求項１ないし１６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１８】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜は、それぞれ、流動性を有さない固体状をなしている請求項１ないし１７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１９】
前記第１の基材および第２の基材は、板状をなしている請求項１ないし１８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２０】
前記第１の基材の少なくとも前記第１の接合膜を形成する部分および前記第２の基材の少なくとも前記第２の接合膜を形成する部分は、それぞれ、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されている請求項１ないし１９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２１】
前記第１の基材の前記第１の接合膜を形成する面および前記第２の基材の前記第２の接合膜を形成する面には、それぞれ、あらかじめ、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項１ないし２０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２２】
前記表面処理は、プラズマ処理である請求項２１に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記第１の基材と前記第１の接合膜との間および前記第２の基材と前記第２の接合膜との間に、それぞれ、中間層を介挿する請求項１ないし２２のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２４】
前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されているものを用いる請求項２３に記載の接合方法。
【請求項２５】
前記エネルギーの付与は、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する方法、ならびに前記第１の接合膜および前記第２の接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行う請求項１ないし２４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２６】
前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線である請求項２５に記載の接合方法。
【請求項２７】
前記第１の接合膜および前記第２の接合膜を加熱する温度は、前記第２の金属原子の融点以下である請求項２５または２６に記載の接合方法。
【請求項２８】
前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａである請求項２５ないし２７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２９】
前記エネルギーの付与を、大気雰囲気中で行う請求項１ないし２８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項３０】
さらに、前記接合体に対して、その接合強度をより高める処理を行う工程を有する請求項１ないし２９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項３１】
前記接合強度を高める処理を行う工程は、前記接合体にエネルギー線を照射する方法および前記接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも一方により行われる請求項３０に記載の接合方法。
【請求項３２】
請求項１ないし３１のいずれかに記載の接合方法により接合されたことを特徴とする接合体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２９８７０（Ｐ２０１０−２９８７０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９１５２９（Ｐ２００８−１９１５２９）
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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