有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法
【課題】有機金属材料で構成された導電性の有機金属膜を、容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜を効率よく安価に形成可能な有機金属膜のパターニング方法、有機金属膜を介して基材と被着体とを部分的に効率よく接合可能な接合方法、この接合方法により接合された接合体、および、前記有機金属膜をマスクとして、基材の所望の領域を選択的にエッチングするエッチング方法を提供すること。
【解決手段】第１の基材２１上に有機金属膜３を形成する工程と、有機金属膜３の一部に設定した加圧領域３１０を圧子４により膜厚方向に加圧する工程と、有機金属膜３にエッチング処理を施す工程とを有する。加圧領域３１０の有機金属膜３には、加圧に伴い、加圧されない非加圧領域３１１との間に疎密差が生じる。この疎密差は有機金属膜３におけるエッチング速度に反映されるため、これにより有機金属膜３をパターニングすることができる。
【解決手段】第１の基材２１上に有機金属膜３を形成する工程と、有機金属膜３の一部に設定した加圧領域３１０を圧子４により膜厚方向に加圧する工程と、有機金属膜３にエッチング処理を施す工程とを有する。加圧領域３１０の有機金属膜３には、加圧に伴い、加圧されない非加圧領域３１１との間に疎密差が生じる。この疎密差は有機金属膜３におけるエッチング速度に反映されるため、これにより有機金属膜３をパターニングすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被膜を所望の形状にパターニングするためには、被膜を覆うように所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして用いて、被膜をエッチングすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、被膜をエッチングする方法として、まず、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を覆うようにレジスト膜を形成する。次いで、このレジスト膜にフォトリソグラフィーを行うことにより、レジスト膜をパターニングする。これにより、レジスト膜に所定パターンの開口領域を形成する。その後、シリコン酸化膜をエッチング液を用いてエッチングすることにより、レジスト膜の開口領域におけるシリコン酸化膜が選択的にエッチングされる。以上のようにして、シリコン酸化膜（被膜）を所望の形状にパターニングすることができる。
ところが、レジスト膜の形成は、例えば、被膜上へのレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の多段階の工程を要する。
このような工程は、極めて煩雑であり、従来、被膜のパターニングには多大な時間と手間を要していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、有機金属材料で構成された導電性の有機金属膜を、容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜を効率よく安価に形成可能な有機金属膜のパターニング方法を提供することにある。
また、このパターニング方法を用いて、基材上に形成された有機金属膜をパターニングすることにより、有機金属膜を介して基材と被着体とを部分的に効率よく接合可能な接合方法、この接合方法により接合された接合体、および、前記パターニング方法を用いてパターニングされた有機金属膜をマスクとして、基材の所望の領域を選択的にエッチングするエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の有機金属膜のパターニング方法は、基材上に、有機金属材料で構成された有機金属膜を形成する有機金属膜形成工程と、
前記有機金属膜の一部を膜厚方向に加圧する加圧工程と、
前記有機金属膜に対してエッチング処理を施す有機金属膜エッチング工程とを有し、
前記有機金属膜エッチング工程において、前記有機金属膜の加圧されていない非加圧領域におけるエッチング速度が、前記有機金属膜の加圧された加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去することを特徴とする。
これにより、有機金属材料で構成された導電性の有機金属膜を、容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜を効率よく安価に形成することができる。
【０００６】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
金属錯体を用いて有機金属膜を成膜することにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、確実に有機金属膜を形成することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属材料は、金属原子と有機成分とを含んでおり、
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
有機金属膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、この有機金属膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機成分は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基で構成される有機成分は、化学的な安定性が高いため、有機成分としてアルキル基を備える有機金属膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【０００７】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
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、有機金属膜の安定性が高くなり、例えば有機金属膜を接合膜として用いる場合、接合される基材同士をより強固に接合することができるようになる。また、有機金属膜を優れた導電性を発揮するものとすることができる。さらに、有機金属膜中の金属原子と炭素原子の存在比が前記範囲内であれば、金属原子と有機成分とのバランスが最適化され、有機金属膜を加圧したときにはエッチングの起点となるサイトが確実に減少し、エッチング速度を確実に抑制する一方、有機金属膜を加圧しない場合にはエッチングの起点となるサイトが十分に含まれているため、高いエッチング速度が確保される。したがって、有機金属膜に生じさせた疎密差を緩和させることなく、有機金属膜のエッチング速度差に確実に反映させ、十分なエッチング速度差を確保することができる。このため、輪郭がより明瞭になるように有機金属膜をパターニングすることができる。
【０００８】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程前の前記有機金属膜は、非晶質の有機金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、有機金属膜は、結晶質の有機金属材料で構成されたものに比べてエッチング異方性が発現し難く、目的とする形状に加工し易いという利点もある。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程前の前記有機金属膜は、多孔質状をなしていることが好ましい。
これにより、有機金属膜は、加圧した際の圧縮率が高くなるため、加圧後の加圧領域と非加圧領域との間で疎密差がより大きいものとなる。その結果、疎密差が反映された有機金属膜のエッチング速度の差も拡大するため、有機金属膜を短時間でより確実にパターニングすることができる。
【０００９】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜の平均厚さは、１〜５０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、有機金属膜は十分な導電性を有するものとなる。また、例えば有機金属膜を接合膜として用いる場合、接合される基材同士をより強固に接合することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成膜法を用いて成膜されたものであることが好ましい。
有機金属化学気相成膜法によれば、比較的簡単な工程で、均一な膜厚の有機金属膜を成膜することができる。
【００１０】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものであることが好ましい。
これにより、基材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確実に成膜することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、金属アルコキシドを原材料として、ゾル・ゲル法により成膜されたものであることが好ましい。
ゾル・ゲル法によれば、塗布法を用いて有機金属膜を形成することができるので、大面積の基材に対しても有機金属膜を効率よく形成することができる。
【００１１】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程において、前記加圧領域を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、加圧する際の圧力が高すぎて、有機金属膜や基材を損傷するのを防止しつつ、有機金属膜を加圧して十分に緻密化することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程において、前記有機金属膜は、加圧に伴って圧縮するものであり、その圧縮の際の圧縮率は、５〜７０％であることが好ましい。
有機金属膜の圧縮率が前記範囲内であれば、有機金属膜の加圧領域と非加圧領域との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域と非加圧領域との間でも、十分なエッチング速度差が得られることとなる。これにより、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程において、前記基材よりも硬度の高い材料で構成された圧子を用いて、前記加圧領域を加圧することが好ましい。
これにより、加圧する際に圧子自体が変形してしまうのを防止することができ、加圧領域を確実に加圧して緻密化することができる。
【００１２】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記圧子は、その押圧面の面積が、前記加工領域の面積より小さいものであり、
前記加圧工程において、前記圧子を前記加圧領域に対して押圧しつつ走査することが好ましい。
これにより、加圧領域がいかなる形状であっても、１種類の圧子で対応することができるので、加圧処理をより簡単に行うことができる。また、圧子の汎用性を高めることができる。
【００１３】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記エッチング処理は、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われることが好ましい。
これらの方法によれば、有機金属膜を確実にエッチングすることができる。さらにドライエッチング法によれば、寸法精度の高いエッチングを行うことができ、一方、ウェットエッチング法によれば、真空雰囲気を用意する必要がないので、簡単にエッチング処理を施すことができる。
【００１４】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属材料は、有機銅を主成分とするものであり、
前記ウェットエッチング法に用いるエッチング液は、塩化第二銅または塩化第二鉄を主成分とするものであることが好ましい。
このようなエッチング液は、有機金属材料に対するエッチング特性が高い一方、非金属材料に対するエッチング特性は比較的低いので、基材がエッチングされてしまうのを防止しつつ、有機金属膜を確実にエッチングすることができる。
【００１５】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜エッチング工程の後、有機酸を含む洗浄液により前記基材を洗浄することが好ましい。
有機酸は、塩酸やフッ酸のような無機酸に比べて金属と反応し難い特徴を有するため、パターニングにより残存した加圧領域に位置する有機金属膜を侵すことなく、非加圧領域の基材に付着したエッチング後の残留物等の異物を洗浄し、除去することができる。
【００１６】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、エネルギーを付与することにより、その表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分が前記有機金属膜から脱離することにより、被着体との接着性が発現するものであることが好ましい。
これにより、２つの基材間を部分的に接合可能な接合膜となり得る有機金属膜を得ることができる。
【００１７】
本発明の接合方法は、基材と、該基材上に設けられ、本発明の有機金属膜のパターニング方法により形成された前記有機金属膜とを有する有機金属膜付き基材と、該有機金属膜付き基材との接合に供される被着体とを用意する第１の工程と、
前記有機金属膜付き基材の前記有機金属膜にエネルギーを付与することにより、前記有機金属膜の表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分を前記有機金属膜から脱離させることにより、前記有機金属膜に接着性を発現させる第２の工程と、
前記有機金属膜と前記被着体とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせることにより、これらを接合した接合体を得る第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、基材上に形成された有機金属膜をパターニングすることにより、有機金属膜を介して基材と被着体とを部分的に効率よく強固に接合することができる。
【００１８】
本発明の接合方法では、前記有機金属膜は、導電性を有することが好ましい。
これにより、基材と被着体とを電気的に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記被着体は、基材と、該基材上に設けられた前記有機金属膜と同様の有機金属膜とを有するものであり、
前記第２の工程において、前記被着体が有する前記有機金属膜にエネルギーを付与し、
前記第３の工程において、前記有機金属膜付き基材が有する前記有機金属膜と、前記被着体が有する前記有機金属膜とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせることが好ましい。
これにより、基材と被着体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、前記有機金属膜付き基材および前記被着体が有する有機金属膜は、それぞれ配線を構成していることが好ましい。
これにより、配線同士を機械的および電気的に確実に接続することができる。
【００１９】
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記有機金属膜にエネルギー線を照射する方法、前記有機金属膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われることが好ましい。
これにより、有機金属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。
【００２０】
本発明の接合体は、２つの基材が、本発明の接合方法により部分的に接合されてなることを特徴とする。
これにより、接合部の面積や形状を制御することができるので、任意の接合強度の接合体を得ることができる。
【００２１】
本発明のエッチング方法は、基材上に、本発明の有機金属膜のパターニング方法によりパターニングされた有機金属膜を形成する成膜工程と、
前記有機金属膜をマスクとして前記基材に対してエッチング処理を施すことにより、前記マスクで覆われていない領域の前記基材を選択的にエッチングする基材エッチング工程とを有することを特徴とする。
これにより、レジスト等を用いてマスクを形成する必要がなく、単に有機金属膜を加圧することのみで所望の形状のマスクを得ることができるので、基材の所望の領域を選択的に効率よくエッチングすることができる。
【００２２】
本発明のエッチング方法では、前記基材は、酸化ケイ素を主材料とするものであり、
前記基材エッチング工程におけるエッチング処理は、アルカリ性を示すエッチング液を用いて行われることが好ましい。
これにより、マスクを侵すことなく、基材を選択的にエッチングすることができるので、寸法精度の高いエッチング加工が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法を、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。
本発明の有機金属膜のパターニング方法は、有機金属材料で構成された有機金属膜を所定の形状にパターニングする方法である。
このような方法によれば、フォトリソグラフィーのような煩雑なプロセスを用いることなく、有機金属膜を複雑な形状にパターニングし、目的とする形状の有機金属膜を得ることができる。
【００２４】
＜有機金属膜のパターニング方法および接合方法＞
まず、本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態および本発明の接合方法の実施形態について順次説明する。
図１および図２は、本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）、図３は、本発明の有機金属膜のパターニング方法においてパターニングされる有機金属膜を製造する成膜装置を示す図、図４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５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１、２および図４、５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２５】
本実施形態にかかる有機金属膜のパターニング方法は、［１］第１の基材２１上に有機金属膜３を形成する有機金属膜形成工程と、［２］有機金属膜３の一部を膜厚方向に加圧する加圧工程と、［３］有機金属膜３にエッチング処理を施す有機金属膜エッチング工程とを有する。
また、本実施形態にかかる接合方法は、［４］本発明の有機金属膜のパターニング方法により製造され、第１の基材２１とその表面上に形成された有機金属膜３とを有する有機金属膜付き基材１１と、この有機金属膜付き基材１１との接合に供される第２の基材２２（被着体）とを用意する第１の工程と、［５］有機金属膜３にエネルギーを付与することにより、有機金属膜３に接着性を発現させる第２の工程と、［６］有機金属膜３と第２の基材２２とが密着するように、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを重ね合わせることにより、これらを接合し、接合体１を得る第３の工程とを有する。
【００２６】
以下、各工程について順次説明する。
≪有機金属膜のパターニング方法≫
［１］まず、図１（ａ）に示すように、第１の基材２１の上面２３上に有機金属膜３を形成する（有機金属膜形成工程）。これにより、有機金属膜付き基材１１を得る。
このような第１の基材２１の構成材料は、後述する有機金属膜エッチング工程においてエッチングされない材料であれば特に限定されないが、例えば、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。
また、第１の基材２１は、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。
【００２７】
次に、必要に応じて、第１の基材２１の上面２３に有機金属膜３との密着性を高める表面処理を施す。これにより、上面２３を清浄化および活性化され、上面２３に対して有機金属膜３が化学的に作用し易くなる。その結果、上面２３上に有機金属膜３を形成したとき、上面２３と有機金属膜３との密着強度を高めることができる。
この表面処理としては、特に限定されないが、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。
【００２８】
なお、表面処理を施す第１の基材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、表面処理として、特にプラズマ処理または紫外線照射処理を行うことにより、上面２３を、より清浄化および活性化することができる。その結果、上面２３と有機金属膜３との密着強度を特に高めることができる。
また、第１の基材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、有機金属膜３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の基材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。
【００２９】
このような材料で構成された第１の基材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、水酸基が結合している。したがって、このような酸化膜で覆われた第１の基材２１を用いることにより、上記のような表面処理を施さなくても、第１の基材２１の上面２３と有機金属膜３との接合強度を高めることができる。
なお、この場合、第１の基材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、少なくとも上面２３付近が上記のような材料で構成されていればよい。
【００３０】
また、表面処理に代えて、第１の基材２１の上面２３に、あらかじめ、中間層を形成しておいてもよい。
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、例えば、有機金属膜３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等を有するものが好ましい。このような中間層上に有機金属膜３を成膜することにより、第１の基材２１に対して有機金属膜３を強固に密着させることができる。
【００３１】
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタンのような金属系材料、金属酸化物、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の基材２１と有機金属膜３との間の密着強度を特に高めることができる。
【００３２】
このような第１の基材２１の上面２３に、有機金属材料で構成された有機金属膜３を形成する。
有機金属材料は、金属原子と有機成分とを含んでいる。この金属原子としては、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、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる。
【００３３】
このうち、遷移金属は、最外殻電子がｄ軌道またはｆ軌道に位置しており、各遷移金属元素間は、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、有機金属膜３を構成する有機金属材料が含む金属原子として、遷移金属元素の原子を選択することにより、有機金属膜３に発現する導電性をより高めることができる。
【００３４】
また、特に、有機金属膜３が含む金属原子としてＣｕ、Ａｌ、ＺｎおよびＦｅ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により、有機金属膜３は、特に優れた導電性を発揮するものとなる。さらに、有機金属膜３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、これらの金属を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的簡単な工程で、均一な膜厚の有機金属膜３を成膜することができる。
【００３５】
一方、有機金属材料が含む有機成分としては、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、カルボキシル基等の他、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。
以上のような有機成分の中でも、特にアルキル基が好ましい。アルキル基を含む有機金属材料は、化学的安定性が高いため、耐候性および耐薬品性に優れた有機金属膜３を形成することが可能である。
【００３６】
また、かかる構成の有機金属膜３において、金属原子と炭素原子の存在比は、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、有機金属膜３の安定性が高くなり、例えば有機金属膜３を接合膜として用いる場合、第１の基材２１とそれに接合される第２の基材２２（被着体）とをより強固に接合することができるようになる。また、有機金属膜３を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【００３７】
また、有機金属膜３の平均厚さは、１〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜３０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。有機金属膜３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、有機金属膜３は十分な導電性を有するものとなる。また、例えば有機金属膜３を接合膜として用いる場合、第１の基材２１とそれに接合される第２の基材２２（被着体）とをより強固に接合することができる。
すなわち、有機金属膜３の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な導電性や接合強度が得られないおそれがある。一方、有機金属膜３の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体１の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【００３８】
さらに、有機金属膜３の平均厚さが前記範囲内であれば、有機金属膜３にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、第１の基材２１の上面２３（有機金属膜３を成膜する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように有機金属膜３を被着させることができる。その結果、有機金属膜３は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、有機金属膜３を介して第１の基材２１と第２の基材２２とを貼り合わせた際に、有機金属膜３の第２の基材２２に対する密着性を高めることができる。
なお、上記のような形状追従性の程度は、有機金属膜３の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、有機金属膜３の厚さをできるだけ厚くすればよい。
【００３９】
また、有機金属膜３は、導電性を有するものとなる。したがって、有機金属膜３は、後述する有機金属膜パターニングを経ることにより、配線や、その端子等に適用することができる。
また、有機金属膜３の抵抗率は、構成材料の組成に応じて若干異なるものの、１×１０−３Ω・ｃｍ以下となる。有機金属膜３の抵抗率が、このように十分に低ければ、有機金属膜３を、例えば、損失の少ない配線として十分に利用することができる。
【００４０】
以上説明したような有機金属膜３は、いかなる方法で成膜してもよいが、例えば、Ａ：金属原子で構成される金属膜に、有機成分を、金属膜のほぼ全体に付与して有機金属膜３を形成する方法、Ｂ：金属原子と有機成分とを有する有機金属材料を原材料として適切な溶媒に溶解させスピンコート法などを用いて接合膜を形成する方法（ゾル・ゲル法）、Ｃ：金属原子と有機成分とを有す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有機金属膜３を形成する方法等が挙げられる。これらの中でも、ＢまたはＣの方法により有機金属膜３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、均一な膜厚の有機金属膜３を形成することができる。
【００４１】
以下では、ＢおよびＣの方法について代表に説明する。
（Ｂ）
ゾル・ゲル法により有機金属材料で構成された有機金属膜３を形成する場合、金属アルコキシド溶液を加水分解・重合により、金属酸化物または金属水酸化物の微粒子が分散したゾルを得る。そして、このゾルをさらに昇温して反応を促進させるとともに乾燥することにより、ゾルがゲル化した非晶質の有機金属材料で構成された有機金属膜３を得ることができる。
【００４２】
金属アルコキシドは、Ｍ（ＯＲ）ｎの一般式で表すことができる。この一般式のうち、Ｍは金属元素、Ｒはアルキル基、ｎは金属元素の酸化数である。また、Ｍの金属元素としては、例えば、前述した各種金属原子が挙げられる。
具体的には、例えば、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラｎ−プロポキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラｎ−ブトキシチタン等のチタンアルコキシド、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｎ−ブトキシアルミニウム等のアルミニウムアルコキシド等が用いられる。
このような金属アルコキシドを水やアルコール等の溶媒に溶解することにより、金属アルコキシド溶液を調製する。
【００４３】
次いで、この金属アルコキシド溶液をスピンコート法、ディップコート法等の各種塗布法により、第１の基材２１の上面２３上に塗布し、液状被膜を形成する。この液状被膜中では、金属アルコキシドの加水分解が進行し、さらに重縮合反応により、金属酸化物および金属水酸化物が得られる。この際、加水分解の進行を促進するために、硝酸等の触媒を添加するようにしてもよい。
次いで、得られた液状被膜を乾燥することにより、有機金属膜３を形成することができる。
【００４４】
このようにして形成された有機金属膜３は、金属原子と有機成分とを含む有機金属材料で構成されたものとなる。この有機成分は、加圧されることにより、有機金属膜３において金属原子のエッチング速度に影響を及ぼし、加圧領域３１０および非加圧領域３１１におけるエッチング速度に差をもたらす。したがって、有機金属膜３は、パターニングに適したものとなる。
【００４５】
また、ゾル・ゲル法では、スピンコート法のような塗布法を用いることができるので、大面積の第１の基材２１に対しても有機金属膜３を効率よく形成することができる。
また、ゾル・ゲル法により形成された有機金属膜３は、非晶質の有機金属材料で構成されたものとなる。このため、このような有機金属膜３は、結晶質のものに比べてエッチング異方性が発現し難く、目的とする形状に加工し易いという利点もある。
【００４６】
さらに、ゾル・ゲル法によれば、多孔質状の有機金属膜３を得ることができる。このため、このような有機金属膜３は加圧した際の圧縮率が高くなるため、加圧後の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で疎密差がより大きいものとなる。その結果、疎密差が反映した有機金属膜３のエッチング速度の差も拡大するため、有機金属膜３を短時間でより確実にパターニングすることができる。
【００４７】
（Ｃ）
次に、Ｃの方法、すなわち金属原子と有機成分とを有す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により、有機金属膜３を得る場合を代表に説明する。
まず、有機金属膜３の成膜方法を説明するのに先立って、有機金属膜３を成膜する際に用いられる成膜装置５００について説明する。
【００４８】
図３に示す成膜装置５００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。）による有機金属膜３の形成をチャンバー５１１内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置５００は、チャンバー（真空チャンバー）５１１と、このチャンバー５１１内に設置され、第１の基材（成膜対象物）２１を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）５１２と、チャンバー５１１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５６０と、チャンバー５１１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５７０と、チャンバー５１１内の排気をして圧力を制御する排気手段５３０と、基板ホルダー５１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【００４９】
基板ホルダー５１２は、本実施形態では、チャンバー５１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー５１２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の基材２１上に有機金属膜３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５１２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５２１が配設されている。このシャッター５２１は、第１の基材２１および有機金属膜３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。
【００５０】
有機金属材料供給手段５６０は、チャンバー５１１に接続されている。この有機金属材料供給手段５６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽５６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ５６５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５１１内に導くガス供給ライン５６１と、ガス供給ライン５６１の途中に設けられたポンプ５６４およびバルブ５６３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５６０では、貯留槽５６２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５６３を開放した状態で、ポンプ５６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ５６５から貯留槽５６２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５６１内を通過してチャンバー５１１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。
【００５１】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０がチャンバー５１１に接続されている。ガス供給手段５７０は、チャンバー５１１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５７５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５１１内に導くガス供給ライン５７１と、ガス供給ライン５７１の途中に設けられたポンプ５７４およびバルブ５７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段５７０では、バルブ５７３を開放した状態で、ポンプ５７４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５７５から、供給ライン５７１を介して、チャンバー５１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段５７０をかかる構成とすることにより、チャンバー５１１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法を用いて有機金属膜３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残存させた状態で有機金属膜３が確実に成膜される。
チャンバー５１１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。
【００５２】
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）］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、有機金属膜３に過度の酸素原子が残存することなく、有機金属膜３を成膜することができる。その結果、この有機金属膜３は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性および熱伝導性を発揮することとなる。
【００５３】
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５３０は、ポンプ５３２と、ポンプ５３２とチャンバー５１１とを連通する排気ライン５３１と、排気ライン５３１の途中に設けられたバルブ５３３とで構成されており、チャンバー５１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【００５４】
以上のような構成の成膜装置５００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして第１の基材２１上に有機金属膜３が形成される。
まず、第１の基材２１を成膜装置５００のチャンバー５１１内に搬入し、基板ホルダー５１２に装着（セット）する。
次に、排気手段５３０を動作させ、すなわちポンプ５３２を作動させた状態でバルブ５３３を開くことにより、チャンバー５１１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。
【００５５】
また、ガス供給手段５７０を動作させ、すなわちポンプ５７４を作動させた状態でバルブ５７３を開くことにより、チャンバー５１１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５１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段５７０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。
【００５６】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー５１２を加熱する。基板ホルダー５１２の温度は、形成する有機金属膜３の種類、すなわち、有機金属膜３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有機金属膜３を成膜することができる。
【００５７】
次に、シャッター５２１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５６２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５６４を動作させるとともに、バルブ５６３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。
このように、前記工程で基板ホルダー５１２が加熱された状態で、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給すると、第１の基材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の基材２１上に有機金属材料で構成された有機金属膜３を形成することができる。
【００５８】
また、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、有機金属膜３から脱離する脱離基として機能する有機金属膜３を第１の基材２１上に形成することができる。したがって、このような有機金属膜３は、後述する本発明の接合方法における接合膜として好適に用いられる。
【００５９】
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、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、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）、銅フタロシアニン、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）］のような金属錯体、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した状態で、有機金属膜３を確実に形成することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０を動作させることにより、チャンバー５１１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の基材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有機金属膜３を形成することができる。また、この有機成分は、加圧されることにより、有機金属膜３において金属原子のエッチング速度に影響を及ぼし、加圧領域３１０および非加圧領域３１１におけるエッチング速度に差をもたらす。したがって、有機金属膜３は、パターニングに適したものとなる。
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、有機金属膜３を成膜することができる。
以上のようにして、有機金属膜３を成膜することができる。
【００６１】
また、ＭＯＣＶＤ法により形成された有機金属膜３は、有機金属材料で構成された多数の微粒子が集合した集合物で構成されている。このため、各微粒子間には隙間があり、有機金属膜３全体が多孔質状になっている。これにより、このような有機金属膜３は加圧した際の圧縮率が高くなり、加圧後の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で疎密差がより大きいものとなる。その結果、疎密差が反映した有機金属膜３のエッチング速度の差も拡大し、有機金属膜３を短時間でより確実にパターニングすることができる。
【００６２】
［２］次に、有機金属膜３のうち、一部の加圧領域３１０を、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように膜厚方向に加圧する（加圧工程）。
有機金属膜３の加圧領域３１０を図１（ｃ）に示すように加圧すると、加圧領域３１０は図１（ｄ）に示すように圧縮される。その結果、有機金属膜３の加圧領域３１０は、より緻密化する。一方、有機金属膜３の加圧領域３１０以外の領域（非加圧領域３１１）は、加圧領域３１０に比べて相対的に疎になる。すなわち、このような加圧工程を経ることにより、有機金属膜３の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で疎密差を設けることができる。この疎密差は、後述する有機金属膜エッチング工程において、エッチング速度の差に反映されることになる。
【００６３】
加圧領域３１０を加圧する方法としては、特に限定されないが、図１（ｂ）に示すように圧子４を用いて加圧領域３１０を押圧する方法が好ましい。このような方法によれば、特殊な設備や複雑なプロセスを経ることなく、加圧領域３１０のみを簡単に加圧することができる。
また、圧子４の押圧面４０は、加圧領域３１０に対応する形状であるのが好ましい。これにより、加圧領域３１０全体において、有機金属膜３を均一な圧力で加圧することができる。その結果、加圧領域３１０における疎密差を抑制することができる。
【００６４】
また、図１では、圧子４の押圧面４０の面積と加圧領域３１０の面積とは同程度あるが、圧子４の押圧面４０は加圧領域３１０より小さくてもよい。押圧面４０の形状が加圧領域３１０よりも小さい場合、圧子４を加圧領域３１０に押圧しつつ加圧領域３１０全体を走査するようにすればよい。このようにすれば、加圧領域３１０がいかなる形状であっても、１種類の圧子４で対応することができるので、加圧処理をより簡単に行うことができる。また、圧子４の汎用性を高めることができる。
このような圧子４としては、第１の基材２１よりも高硬度のものが好ましい。このような圧子４であれば、加圧処理によって圧子４自体が変形してしまうのを防止することができ、加圧領域３１０を確実に加圧して緻密化することができる。
【００６５】
また、圧子４の構成材料は、第１の基材２１の構成材料に応じて適宜選択されるが、例えば、ダイヤモンド、サファイア、水晶等の結晶性材料、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化けい素等のセラミックス材料、超硬合金、タングステン合金、モリブデン合金等の金属材料等が挙げられる。このうち、ダイヤモンドまたは超硬合金で構成された圧子４を用いるのが好ましい。ダイヤモンドは、最も高硬度な材料であるため、第１の基材２１の構成材料によらず、圧子４が変形するのを確実に防止することを可能にする。また、超硬合金は、粉末冶金技術を用いて所望の形状の圧子４を得ることを可能にする。このため、ある程度広くてかつ平滑性の高い押圧面４０を有する圧子４を得ることができ、この圧子４を用いることで、加圧領域３１０を効率よく均一に加圧することができる。その結果、加圧領域３１０における疎密差を抑制することができる。
なお、加圧領域３１０を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａ程度であるのが好ましく、２０〜２００ＭＰａ程度であるのがより好ましい。圧力を前記範囲内とすることにより、圧子４が有機金属膜３や第１の基材２１を損傷するのを防止しつつ、有機金属膜３を加圧して十分に緻密化することができる。
【００６６】
また、有機金属膜３は、有機金属材料で構成されているため、可塑性を有している。このため、加圧に伴って圧縮する。この圧縮の際の圧縮率は、５〜７０％程度であるのが好ましく、１０〜５０％程度であるのがより好ましい。有機金属膜３の圧縮率が前記範囲内であれば、有機金属膜３の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間でも、十分なエッチング速度差が得られることとなる。これにより、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
【００６７】
［３］次に、図２（ｅ）に示すように、有機金属膜３を形成した第１の基材２１にエッチング処理を施す（有機金属膜エッチング工程）。
このようにして有機金属膜３の部分ごとに疎密差が形成されると、この疎密差に基づいて、加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間でエッチング速度（エッチングレート）に差が生じる。これにより、図２（ｆ）に示すように、非加圧領域３１１が選択的にエッチングされる一方、加圧領域３１０がほとんどエッチングされない。その結果、一定時間経過すると、図２（ｇ）非加圧領域３１１のみが除去され、加圧領域３１０のみが残存する。このようにして有機金属膜３をパターニングすることができる。
【００６８】
なお、有機金属膜３の疎密差がエッチング速度差に反映されるメカニズムとしては、以下のようなものが考えられる。
有機金属膜３は、有機金属材料で構成されているため、前述したように、金属原子と有機成分とを含んでいる。これらの金属原子と有機成分とは有機金属膜３中で均一に分散しているため、有機金属膜３にエッチング処理を施したとき、金属原子がエッチングされる確率は、金属原子と有機成分との干渉度合いに依存している。すなわち、有機金属膜３の加圧領域３１０では、加圧に伴って金属原子と有機成分とが相対的に強く干渉しているため、金属原子が有機成分により保護されたような状態となっており、金属原子がエッチング処理に曝され難くなる。このため、加圧領域３１０では、エッチングの起点となるサイトが減少し、エッチング速度が相対的に低下する。一方、有機金属膜３の非加圧領域３１１では、金属原子と有機成分との干渉が相対的に弱いため、エッチングの起点となるサイトが多く、金属原子がエッチング処理に曝され易い。このため、非加圧領域３１１では、エッチング速度が相対的に増大する。
【００６９】
以上のようなメカニズムにより、有機金属膜３に生じさせた疎密差を、エッチング速度の際に反映させることができる。これにより、有機金属材料で構成された有機金属膜３を、単に加圧領域３１０を選択的に加圧するのみで容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜３を効率よく安価に形成することができる。
また、本発明によれば、従来のように、パターニングに際してレジスト膜を形成する必要がなく、それに伴うレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の複数の工程が必要なくなるので、工程の簡素化を図ることができる。
【００７０】
さらに、有機金属膜３中の金属原子と炭素原子の存在比が前記範囲内であれば、金属原子と有機成分とのバランスが最適化され、有機金属膜３を加圧したときにはエッチングの起点となるサイトが確実に減少し、エッチング速度を確実に抑制する一方、有機金属膜３を加圧しない場合にはエッチングの起点となるサイトが十分に含まれているため、高いエッチング速度が確保される。したがって、有機金属膜３に生じさせた疎密差を緩和させることなく、有機金属膜３のエッチング速度差に確実に反映させ、十分なエッチング速度差を確保することができる。このため、輪郭がより明瞭になるように有機金属膜３をパターニングすることができる。
【００７１】
また、有機金属膜３に対するエッチング処理は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる。これらの方法によれば、有機金属膜３を確実にエッチングすることができる。さらにドライエッチング法によれば、寸法精度の高いパターニングを行うことができる。一方、ウェットエッチング法によれば、ドライエッチングのように真空雰囲気を用意する必要がないので、有機金属膜３に対して簡単にエッチング処理を施すことができる。
【００７２】
このうち、ドライエッチング法は、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカル等の活性種により、被処理物をエッチングする方法である。
具体的には、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチング等が挙げられるが、特にイオンビームエッチング等の物理エッチングが好ましく用いられる。物理エッチングによれば、有機金属膜３を構成する有機金属材料の組成によらず、有機金属膜３をエッチングすることが可能である。
一方、ウェットエッチング法としては、被処理物を腐食溶解する性質を有する薬液（エッチング液）を用いて被処理物をエッチングする方法である。
【００７３】
用いるエッチング液は、有機金属膜３を構成する有機金属材料に応じて適宜選択すればよいが、例えば、有機金属材料が有機銅を主成分とする場合、塩化第二鉄、塩化第二銅のような酸性エッチング液等が挙げられる。このようなエッチング液は、有機金属材料に対するエッチング特性が高い一方、非金属材料に対するエッチング特性は比較的低いので、第１の基材２１がエッチングされてしまうのを防止しつつ、有機金属膜３を確実にエッチングすることができる。
【００７４】
以上のようにして有機金属膜３をパターニングすることができる。このようにしてパターニングされた有機金属膜３は、導電性を有しているため、例えば配線や電極として利用することができる。また、本発明の有機金属膜のパターニング方法によれば、配線が複雑に組み合わされた回路であっても、簡単に作製することができる。
なお、有機金属膜３をパターニングした後、洗浄液により有機金属膜３を有する第１の基材２１を洗浄する。
【００７５】
この場合、洗浄液には、有機酸を含むものが好ましく用いられる。有機酸は、塩酸やフッ酸のような無機酸に比べて金属と反応し難い特徴を有する。このため、パターニングにより残存した加圧領域３１０に位置する有機金属膜３を侵すことなく、非加圧領域３１０の第１の基材２１に付着したエッチング後の残留物等の異物を洗浄し、除去することができる。
なお、有機酸としては、例えば、クエン酸、ギ酸、酢酸、乳酸、シュウ酸等が挙げられる。
【００７６】
≪接合方法≫
（第１実施形態）
次に、本発明の接合方法の第１実施形態について説明する。
［４］まず、前述した本発明の有機金属膜のパターニング方法により、第１の基材２１上に形成された有機金属膜３が所定の形状にパターニングされ、その結果、第１の基材２１とパターニングされた有機金属膜３とを有する有機金属膜付き基材１１を得る（第１の工程）。
また、この有機金属膜付き基材１１との接合に供される第２の基材２２（被着体）を用意する（図４（ａ）参照）。
【００７７】
第２の基材２２の構成材料は、特に限定されず、第１の基材２１と同様のものを用いることができる。
なお、第１の基材２１の構成材料と第２の基材２２の構成材料とは、それぞれ同じでも、異なっていてもよい。
また、第１の基材２１の熱膨張率と第２の基材２２の熱膨張率は、ほぼ等しいのが好ましい。これらの熱膨張率がほぼ等しければ、第１の基材２１と第２の基材２２とを接合した際に、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１において、剥離を確実に防止することができる。
なお、後に詳述するが、第１の基材２１の熱膨張率と第２の基材２２の熱膨張率が互いに異なる場合でも、後述する工程において、第１の基材２１と第２の基材２２とを接合する際の条件を最適化することにより、これらを高い寸法精度で強固に接合することができる。
【００７８】
また、２つの基材２１、２２は、互いに剛性が異なるのが好ましい。これにより、２つの基材２１、２２をより強固に接合することができる。
また、２つの基材２１、２２のうち、少なくとも一方の構成材料は、樹脂材料であるのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、２つの基材２１、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１を得ることができる。
なお、上記のような観点から、２つの基材２１、２２のうちの少なくとも一方は、可撓性を有しているのが好ましい。これにより、接合体１の接合強度のさらなる向上を図ることができる。さらに、２つの基材２１、２２の双方が可撓性を有している場合には、全体として可撓性を有し、機能性の高い接合体１が得られる。
【００７９】
また、各基材２１、２２の形状は、それぞれ、有機金属膜３を支持する面を有するような形状であればよく、例えば、板状（層状）、塊状（ブロック状）、棒状等とされる。
なお、本実施形態では、図４に示すように、各基材２１、２２がそれぞれ板状をなしている。これにより、各基材２１、２２は撓み易くなり、２つの基材２１、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、２つの基材２１、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１における接合強度が高くなる。
また、各基材２１、２２が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和する作用が期待できる。
この場合、各基材２１、２２の平均厚さは、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。
【００８０】
また、第２の基材２２の下面２４にも、第１の基材２１と同様、有機金属膜３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
また、第２の基材２２の下面２４に、以下の基や物質を有する場合には、表面処理を施さなくても、第２の基材２２の下面２４と有機金属膜３との密着強度を高めることができる。
【００８１】
このような基や物質としては、例えば、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、イミダゾール基のような各種官能基、各種ラジカル、開環分子または、２重結合、３重結合のような不飽和結合を有する脱離性中間体分子、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのようなハロゲン、過酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの基や物質、または、これらの基が脱離してなる終端化されていない結合手（未結合手、ダングリングボンド）が挙げられる。
【００８２】
このうち、脱離性中間体分子は、開環分子または不飽和結合を有する炭化水素分子であるのが好ましい。このような炭化水素分子は、開環分子および不飽和結合の顕著な反応性に基づき、有機金属膜３に対して強固に作用する。したがって、このような炭化水素分子を有する下面２４は、有機金属膜３に対して特に強固に接合可能なものとなる。
また、下面２４が有する官能基は、特に水酸基が好ましい。これにより、下面２４は、有機金属膜３に対して特に容易かつ強固に接合可能なものとなる。特に有機金属膜３の表面に水酸基が露出している場合には、水酸基同士間に生じる水素結合に基づいて、下面２４と有機金属膜３との間を短時間で強固に接合することができる。
また、このような基や物質を有するように、下面２４に対して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、有機金属膜３に対して強固に接合可能な第２の基材２２が得られる。
【００８３】
このうち、第２の基材２２の下面２４には、水酸基が存在しているのが好ましい。このような下面２４には、水酸基が露出した有機金属膜３との間に、水素結合に基づく大きな引力が生じる。これにより、最終的に、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを特に強固に接合することができる。
また、表面処理に代えて、第１の基材２１と同様、第２の基材２２の下面２４に、あらかじめ中間層を形成しておいてもよい。
【００８４】
［５］次に、有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３に対してエネルギーを付与する（第２の工程）。
ここで、有機金属膜付き基材１１が有する有機金属膜３は、金属原子と有機成分とを含む有機金属材料で構成されているが、この有機成分は、エネルギーの付与に伴って脱離基として有機金属膜３から脱離する。そして、有機成分が脱離した後には、有機金属膜３の表面付近に活性手が生じる。これにより、有機金属膜３の表面に、第２の基材２２との接着性が発現する。
このような状態の有機金属膜付き基材１１は、第２の基材２２と、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【００８５】
ここで、有機金属膜３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、有機金属膜３にエネルギー線を照射する方法、有機金属膜３を加熱する方法、有機金属膜３に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、有機金属膜３をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、有機金属膜３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、有機金属膜３にエネルギーを付与する方法として、特に、有機金属膜３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、有機金属膜３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。
【００８６】
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線のような電磁波、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４（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、有機金属膜３中の骨格をなす分子結合が必要以上に破壊されるのを防止しつつ、有機金属膜３から脱離基を選択的に切断することができる。これにより、有機金属膜３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、有機金属膜３に接着性を確実に発現させることができる。
【００８７】
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、有機金属膜３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ランプと有機金属膜３との離間距離は、３〜３０００ｍｍ程度とするのが好ましく、１０〜１０００ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【００８８】
また、紫外線を照射する時間は、有機金属膜３の表面付近の脱離基を脱離し得る程度の時間、すなわち、有機金属膜３の表面付近に存在する脱離基を選択的に脱離し得る程度の時間とするのが好ましい。具体的には、紫外線の光量、有機金属膜３の構成材料等に応じて若干異なるものの、１秒〜３０分程度であるのが好ましく、１秒〜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。
【００８９】
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、有機金属膜３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有機金属膜３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、有機金属膜３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。
【００９０】
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有機金属膜３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。
【００９１】
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、有機金属膜３の骨格をなす分子結合が切断されてしまうのを防止しつつ、脱離基を有機金属膜３から確実に切断することができる。
【００９２】
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、有機金属膜３の骨格をなす分子結合が切断されてしまうのを防止しつつ、脱離基を有機金属膜３から確実に切断することができる。
【００９３】
また、有機金属膜３に照射するレーザ光は、その焦点を、有機金属膜３の表面に合わせた状態で、この表面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、表面付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、有機金属膜３の表面に存在する脱離基を選択的に脱離させることができる。
【００９４】
また、有機金属膜３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。
【００９５】
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、有機金属膜３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第１の基材２１の変質・劣化を防止することができる。
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、有機金属膜３から脱離する脱離基の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基の脱離量を調整することにより、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２との間の接合強度を容易に制御することができる。
すなわち、脱離基の脱離量を多くすることにより、有機金属膜３の表面および内部に、より多くの活性手が生じるため、有機金属膜３に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基の脱離量を少なくすることにより、有機金属膜３の表面および内部に生じる活性手を少なくし、有機金属膜３に発現する接着性を抑えることができる。
【００９６】
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。
ところで、エネルギーが付与される前の有機金属膜３は、その少なくとも表面付近に脱離基（有機成分）を有している。かかる有機金属膜３にエネルギーを付与すると、脱離基が有機金属膜３から脱離する。これにより、有機金属膜３の表面に活性手が生じ、活性化される。その結果、有機金属膜３の表面に接着性が発現する。
【００９７】
ここで、本明細書中において、有機金属膜３が「活性化された」状態とは、上述のように有機金属膜３の表面および内部の脱離基が脱離して、有機金属膜３中に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、有機金属膜３が「活性化された」状態と言うこととする。
【００９８】
したがって、活性手とは、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。このような活性手が存在するようにすれば、第２の基材２２に対して、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、有機金属膜３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。
【００９９】
［６］次に、有機金属膜３と第２の基材２２とが密着するように、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２（被着体）とを貼り合わせる（図４（ｃ）参照）。これにより、前記工程において、有機金属膜３に第２の基材２２に対する接着性が発現していることから、有機金属膜３と第２の基材２２とが化学的に結合する。その結果、有機金属膜３を介して第１の基材２１と第２の基材２２とが加圧領域３１０において部分的に接合され、図４（ｄ）に示す接合体１が得られる（第３の工程）。
【０１００】
このようにして得られた接合体１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、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、２つの基材２１、２２が接合されている。このため、接合体１は短時間で形成することができ、かつ、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
【０１０１】
また、このような接合方法によれば、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の基材２１および第２の基材２２をも、接合に供することができる。
また、有機金属膜３を介して第１の基材２１と第２の基材２２とを接合しているため、各基材２１、２２の構成材料に制約がないという利点もある。
【０１０２】
以上のことから、本発明によれば、第１の基材２１および第２の基材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、接合層を介していないため、第１の基材２１と第２の基材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）１では、有機金属膜３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。
【０１０３】
また、第１の基材２１の熱膨張率と第２の基材２２の熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
具体的には、第１の基材２１と第２の基材２２との熱膨張率の差にもよるが、第１の基材２１および第２の基材２２の温度が２５〜５０℃程度である状態下で、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを貼り合わせるのが好ましく、２５〜４０℃程度である状態下で貼り合わせるのがより好ましい。このような温度範囲であれば、第１の基材２１と第２の基材２２との熱膨張率の差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、接合体１における反りや剥離等の発生を確実に抑制または防止することができる。
また、この場合、具体的な第１の基材２１と第２の基材２２との間の熱膨張係数の差が、５×１０−５／Ｋ以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが特に推奨される。
【０１０４】
また、本実施形態によれば、第１の基材２１と第２の基材２２とを接合する際に、これらの接合面（互いに対向する面）全体を接合するのではなく、一部の領域（加圧領域３１０）のみを選択的に接合する。この接合の際、有機金属膜３を形成する領域（加圧領域３１０）を制御することのみで、接合される領域を簡単に選択することができる。これにより、例えば、第１の基材２１と第２の基材２２との接合部の面積や形状を制御することができるので、接合体１の接合強度を容易に調整することができる。その結果、例えば、接合部を容易に分離可能な接合体１が得られる。
【０１０５】
すなわち、接合体１の接合強度を調整可能であると同時に、接合体１を分離する際の強度（割裂強度）を調整可能である。
かかる観点から、容易に分離可能な接合体１を作製する場合には、接合体１の接合強度は、人の手で容易に分離可能な程度の大きさであるのが好ましい。これにより、接合体１を分離する際、装置等を用いることなく、簡単に行うことができる。
また、第１の基材２１と第２の基材２２との接合部の面積や形状を制御することにより、接合部に生じる応力の局所集中を緩和することができる。これにより、例えば、第１の基材２１と第２の基材２２との間で熱膨張率差が大きい場合でも、各基材２１、２２を確実に接合することができる。
【０１０６】
さらに、本実施形態にかかる接合方法によれば、図４（ｄ）に示すように、接合される加圧領域３１０以外の領域では、第１の基材２１と第２の基材２２との間に、有機金属膜３の厚さに相当する距離（高さ）の空間３ｃが形成される。この空間３ｃを活かすため、加圧領域３１０の形状を適宜調整することにより、第１の基材２１と第２の基材２２との間に、閉空間や流路を形成することができる。
【０１０７】
ここで、本工程において、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを接合するメカニズムについて説明する。
例えば、第２の基材２２の下面２４に水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３と第２の基材２２の下面２４とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、有機金属膜３の表面に存在する水酸基と、第２の基材２２の下面２４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、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とが接合されると推察される。
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、脱水縮合する。その結果、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。これにより、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とがより強固に接合されると推察される。
【０１０８】
また、有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３の表面や内部、および、第２の基材２２の下面２４や内部に、それぞれ終端化されていない結合手すなわち未結合手（ダングリングボンド）が存在している場合、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを貼り合わせた時、これらの未結合手同士が再結合する。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ととなる。これにより、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とが特に強固に接合される。
【０１０９】
なお、前記工程［５］で活性化された有機金属膜３の表面は、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［５］の終了後、できるだけ早く本工程［６］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［５］の終了後、６０分以内に本工程［６］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、有機金属膜３の表面が十分な活性状態を維持しているので、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを貼り合わせたとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
【０１１０】
換言すれば、活性化させる前の有機金属膜３は、金属系の骨格に脱離基を導入した接合膜であるため、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、活性化させる前の有機金属膜３は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような有機金属膜３を備えた有機金属膜付き基材１１を多量に製造して保存しておき、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［５］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１の製造効率の観点から有効である。
【０１１１】
以上のようにして、図４（ｄ）に示す接合体（本発明の接合体）１を得ることができる。
なお、本実施形態では、第２の工程の後に第３の工程を行うが、これらの順序は逆であってもよい。すなわち、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを重ね合わせて仮接合体とした後、この仮接合体中の有機金属膜３に対してエネルギーを付与することにより、有機金属膜３に接着性が発現し、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを接合することができる。
この場合、仮接合体の状態では、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２との間は接合されておらず、互いの位置をずらすことができる。したがって、仮接合体の状態で有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２の位置を容易に微調整することができ、最終的に得られる接合体１の寸法精度を高めることができる。
【０１１２】
このようにして得られた接合体１は、第１の基材２１と第２の基材２２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１は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。
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。
【０１１３】
これに対し、本発明によれば、比較的長時間にわた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、接合体１を得た後に、この接合体１に対して、必要に応じ、以下の２つの工程（［７Ａ］および［７Ｂ］）のうちの少なくとも１つの工程（接合体１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１の接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１１４】
［７Ａ］得られた接合体１を、第１の基材２１と第２の基材２２とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第１の基材２１の表面および第２の基材２２の表面に、それぞれ有機金属膜３の表面がより近接し、接合体１における接合強度をより高めることができる。
また、接合体１を加圧することにより、接合体１中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、接合体１における接合強度をさらに高めることができる。
【０１１５】
なお、この圧力は、第１の基材２１および第２の基材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の基材２１および第２の基材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１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の基材２１および第２の基材２２の各構成材料によっては、各基材２１、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１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。
【０１１６】
［７Ｂ］得られた接合体１を加熱する。
これにより、接合体１における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体１を加熱する際の温度は、室温より高く、接合体１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２５〜１００℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体１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。
【０１１７】
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。
また、前記工程［７Ａ］、［７Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、接合体１を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、接合体１の接合強度を特に高めることができる。
以上のような工程を行うことにより、接合体１における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１１８】
（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。
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、有機金属膜付き基材１１と貼り合わせる被着体として、有機金属膜付き基材１１と同様のものを用いる、すなわち、有機金属膜付き基材同士を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。
【０１１９】
本実施形態にかかる接合方法は、［４’］本発明の有機金属膜のパターニング方法により製造され、第１の基材２１とその表面上に形成された有機金属膜３とを有する第１の有機金属膜付き基材１１と、第２の基材２２とその表面上に形成された有機金属膜３’とを有する第２の有機金属膜付き基材１２とを用意する第１の工程と、［５’］有機金属膜３および有機金属膜３’にそれぞれエネルギーを付与することにより、有機金属膜３および有機金属膜３’に接着性を発現させる第２の工程と、［６’］有機金属膜３と有機金属膜３’とが密着するように、第１の有機金属膜付き基材１１と第２の有機金属膜付き基材１２とを重ね合わせることにより、これらを接合し、接合体１’を得る第３の工程とを有する。
【０１２０】
以下、各工程について順次説明する。
［４’］まず、前述した本発明の有機金属膜のパターニング方法により、第１の基材２１上に形成された有機金属膜３が所定の形状にパターニングされ、その結果、第１の基材２１とパターニングされた有機金属膜３とを有する第１の有機金属膜付き基材１１を得る。また、第１の有機金属膜付き基材１１と同様にして、第２の基材２２と、その表面上に設けられた有機金属膜３’とを有する第２の有機金属膜付き基材１２を用意する（第１の工程）。なお、第１の有機金属膜付き基材１１が有する有機金属膜３のパターンと、第２の有機金属膜付き基材１２が有する有機金属膜３’のパターンとは、同様である（図５（ａ）参照）。
［５’］次に、図５（ｂ）に示すように、第１の有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３および第２の有機金属膜付き基材１２の有機金属膜３’に対してそれぞれエネルギー（図５（ｂ）では、紫外線）を付与する（第２の工程）。これにより、有機金属膜３の表面と有機金属膜３’の表面にそれぞれ接着性が発現する。
【０１２１】
［６’］次に、有機金属膜３と有機金属膜３’とが密着するように、第１の有機金属膜付き基材１１と第２の有機金属膜付き基材１２とを貼り合わせる（図５（ｃ）参照）。これにより、前記工程において、有機金属膜３および有機金属膜３’にそれぞれ接着性が発現していることから、有機金属膜３と有機金属膜３’とが化学的に結合する。その結果、有機金属膜３および有機金属膜３’を介して第１の有機金属膜付き基材１１と第２の有機金属膜付き基材１２とが部分的に接合され、図５（ｄ）に示す接合体１’が得られる（第３の工程）。
【０１２２】
以上のような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、第２実施形態によれば、有機金属膜同士の接合により第１の基材２１と第２の基材２２とを貼り合わせているので、前記第１実施形態に比べてより強固な接合が可能である。
なお、このような接合方法は、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。
【０１２３】
この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。
また、本発明の接合方法によれば、例えば、配線パターンが形成された基材同士を接合するとともに、配線パターン間を電気的に接続することができる。
【０１２４】
図６は、配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
図６に示す第１の配線基板１３は、絶縁性基板２１１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜２１２ａとにより構成されている。一方、図６に示す第２の配線基板１４は、絶縁性基板２２１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜２２２ａとにより構成されている。これらの第１の配線基板１３および第２の配線基板１４は、それぞれ本発明の有機金属膜のパターニング方法により導電膜（有機金属膜）をパターニングして作製されたものである。
【０１２５】
また、２つの導電膜２１２ａおよび２つの導電膜２２２ａはそれぞれが帯状をなしており、これらがストライプ状に配設されていることにより第１の配線パターン２１２および第２の配線パターン２２２が構成されている。なお、２つの導電膜２１２ａおよび２つの導電膜２２２ａは互いに離間して設けられており、互いに絶縁されている。
【０１２６】
また、これらの第１の配線パターン２１２および第２の配線パターン２２２は、その寸法およびピッチがほぼ同じであり、後述する工程を経ることにより、各導電膜２１２ａとその各々に対応する各導電膜２２２ａとが接合膜を介して電気的に接続される。
そして、第１の配線基板１３と第２の配線基板１４とを、本発明の接合方法により接合する。これにより、第１の配線基板１３と第２の配線基板１４とが接合されるとともに、第１の配線パターン２１２と第２の配線パターン２２２とが電気的に接続される。
以上のように、本発明の接合方法は、例えば、各種半導体装置や電子部品の回路基板への実装、回路基板同士や配線同士の接続等に適用することができる。これにより、高密度での実装や接続が簡単に実現できる。
【０１２７】
＜エッチング方法＞
次に、本発明のエッチング方法の実施形態について説明する。
図７は、本発明のエッチング方法の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中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態にかかるエッチング方法は、エッチング対象物として第１の基材２１を用いる場合であり、［ａ］本発明の有機金属膜のパターニング方法により製造され、第１の基材２１と、その表面上に形成されたマスクとしての有機金属膜３とを有するマスク付き基材１５を得る成膜工程と、［ｂ］マスク付き基材１５に対してエッチング処理を施すことにより、マスクで覆われていない領域の第１の基材２１を選択的にエッチングする基材エッチング工程とを有する。
【０１２８】
以下、各工程について順次説明する。
［ａ］まず、前述した本発明の有機金属膜のパターニング方法により、第１の基材２１上に形成された有機金属膜３が所定の形状にパターニングされ、その結果、図７（ａ）に示すように、第１の基材２１とパターニングされた有機金属膜３とを有するマスク付き基材１５を得る（成膜工程）。
【０１２９】
本実施形態では、パターニングにより、非加圧領域３１１に位置する有機金属膜３が除去され、この領域に開口部３１２が形成される。この開口部３１２からは第１の基材２１の上面２３が露出することとなる。この第１の基材２１の露出部が後述する基材エッチング工程においてエッチングされることになる。したがって、第１の基材２１のエッチングすべき領域に応じて、有機金属膜３の加圧領域３１１をあらかじめ設定すればよい。
以上のような方法によれば、従来のようにレジスト等を用いてマスクを形成する必要がなく、単に加圧領域３１１を設定してその領域を加圧するのみで所望の形状のマスクを得ることができるので、第１の基材２１を短時間で簡単に、所望の形状にエッチングすることが可能である。
【０１３０】
［ｂ］次に、マスク付き基材１５に対して、第１の基材２１をエッチング可能なエッチング処理を施す（図７（ｂ）参照）。これにより、図７（ｃ）に示すように、マスクの開口部３１２に対応する位置の第１の基材２１を選択的にエッチングすることができ、第１の基材２１に貫通孔２５を形成することができる（基材エッチング工程）。
第１の基材２１に対するエッチング処理は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる。ドライエッチング法によれば、寸法精度の高いパターニングを行うことができる。一方、ウェットエッチング法によれば、ドライエッチングのように真空雰囲気を用意する必要がないので、第１の基材２１に対して簡単にエッチング処理を施すことができる。
また、ドライエッチング法およびウェットエッチング法としては、前述した有機金属膜３に対するエッチング法と同様の方法を用いることができる。
【０１３１】
なお、第１の基材２１がアルカリエッチング液でエッチング可能なものであれば、アルカリ性を示すエッチング液を用いて第１の基材２１をウェットエッチング処理するのが好ましい。アルカリ性のエッチング液を用いることにより、マスクである有機金属膜３を侵すことなく、第１の基材２１を選択的にエッチングすることができる。このため、第１の基材２１に対して寸法精度の高いエッチング加工を施すことができる。このように、第１の基材２１をエッチングする際には、有機金属膜３が侵されないようなエッチング方法（エッチング液）を用いるのが好ましい。
【０１３２】
その後、必要に応じて、図７（ｄ）に示すように有機金属膜３を除去する。なお、有機金属膜３は、前述したような各種エッチング法により除去することができる。
以上のようなエッチング方法は、各種エッチング工程に適用することができ、具体的には、半導体製造プロセス、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)製造プロセス、インクジェット式記録ヘッド製造プロセス等に適用することができる。
【０１３３】
以上、本発明の有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の有機金属膜のパターニング方法、接合方法およびエッチング方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明の有機金属膜のパターニング方法においてパターニングされる有機金属膜を製造する成膜装置を示す図である。
【図４】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５】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６】配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
【図７】本発明のエッチング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【０１３５】
１、１’……接合体 １１……有機金属膜付き基材（第１の有機金属膜付き基材） １２……第２の有機金属膜付き基材 １３……第１の配線基板 １４……第２の配線基板 １５……マスク付き基材 ２１……第１の基材 ２１１……絶縁性基板 ２１２……第１の配線パターン ２１２ａ……導電膜 ２２……第２の基材 ２２１……絶縁性基板 ２２２……第２の配線パターン ２２２ａ……導電膜 ２３……上面 ２４……下面 ２５……貫通孔 ３、３’……有機金属膜 ３ｃ……空間 ３１０……加圧領域 ３１１……非加圧領域 ３１２……開口部 ４……圧子 ４０……押圧面 ５００……成膜装置 ５１１……チャンバー ５１２……基板ホルダー ５２１……シャッター ５３０……排気手段 ５３１……排気ライン ５３２……ポンプ ５３３……バルブ ５６０……有機金属材料供給手段 ５６１……ガス供給ライン ５６２……貯留槽 ５６３……バルブ ５６４……ポンプ ５６５……ガスボンベ ５７０……ガス供給手段 ５７１……ガス供給ライン ５７３……バルブ ５７４……ポンプ ５７５……ガスボンベ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被膜を所望の形状にパターニングするためには、被膜を覆うように所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして用いて、被膜をエッチングすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、被膜をエッチングする方法として、まず、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を覆うようにレジスト膜を形成する。次いで、このレジスト膜にフォトリソグラフィーを行うことにより、レジスト膜をパターニングする。これにより、レジスト膜に所定パターンの開口領域を形成する。その後、シリコン酸化膜をエッチング液を用いてエッチングすることにより、レジスト膜の開口領域におけるシリコン酸化膜が選択的にエッチングされる。以上のようにして、シリコン酸化膜（被膜）を所望の形状にパターニングすることができる。
ところが、レジスト膜の形成は、例えば、被膜上へのレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の多段階の工程を要する。
このような工程は、極めて煩雑であり、従来、被膜のパターニングには多大な時間と手間を要していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、有機金属材料で構成された導電性の有機金属膜を、容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜を効率よく安価に形成可能な有機金属膜のパターニング方法を提供することにある。
また、このパターニング方法を用いて、基材上に形成された有機金属膜をパターニングすることにより、有機金属膜を介して基材と被着体とを部分的に効率よく接合可能な接合方法、この接合方法により接合された接合体、および、前記パターニング方法を用いてパターニングされた有機金属膜をマスクとして、基材の所望の領域を選択的にエッチングするエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の有機金属膜のパターニング方法は、基材上に、有機金属材料で構成された有機金属膜を形成する有機金属膜形成工程と、
前記有機金属膜の一部を膜厚方向に加圧する加圧工程と、
前記有機金属膜に対してエッチング処理を施す有機金属膜エッチング工程とを有し、
前記有機金属膜エッチング工程において、前記有機金属膜の加圧されていない非加圧領域におけるエッチング速度が、前記有機金属膜の加圧された加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去することを特徴とする。
これにより、有機金属材料で構成された導電性の有機金属膜を、容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜を効率よく安価に形成することができる。
【０００６】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
金属錯体を用いて有機金属膜を成膜することにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、確実に有機金属膜を形成することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属材料は、金属原子と有機成分とを含んでおり、
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
有機金属膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、この有機金属膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機成分は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基で構成される有機成分は、化学的な安定性が高いため、有機成分としてアルキル基を備える有機金属膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【０００７】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
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、有機金属膜の安定性が高くなり、例えば有機金属膜を接合膜として用いる場合、接合される基材同士をより強固に接合することができるようになる。また、有機金属膜を優れた導電性を発揮するものとすることができる。さらに、有機金属膜中の金属原子と炭素原子の存在比が前記範囲内であれば、金属原子と有機成分とのバランスが最適化され、有機金属膜を加圧したときにはエッチングの起点となるサイトが確実に減少し、エッチング速度を確実に抑制する一方、有機金属膜を加圧しない場合にはエッチングの起点となるサイトが十分に含まれているため、高いエッチング速度が確保される。したがって、有機金属膜に生じさせた疎密差を緩和させることなく、有機金属膜のエッチング速度差に確実に反映させ、十分なエッチング速度差を確保することができる。このため、輪郭がより明瞭になるように有機金属膜をパターニングすることができる。
【０００８】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程前の前記有機金属膜は、非晶質の有機金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、有機金属膜は、結晶質の有機金属材料で構成されたものに比べてエッチング異方性が発現し難く、目的とする形状に加工し易いという利点もある。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程前の前記有機金属膜は、多孔質状をなしていることが好ましい。
これにより、有機金属膜は、加圧した際の圧縮率が高くなるため、加圧後の加圧領域と非加圧領域との間で疎密差がより大きいものとなる。その結果、疎密差が反映された有機金属膜のエッチング速度の差も拡大するため、有機金属膜を短時間でより確実にパターニングすることができる。
【０００９】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜の平均厚さは、１〜５０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、有機金属膜は十分な導電性を有するものとなる。また、例えば有機金属膜を接合膜として用いる場合、接合される基材同士をより強固に接合することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成膜法を用いて成膜されたものであることが好ましい。
有機金属化学気相成膜法によれば、比較的簡単な工程で、均一な膜厚の有機金属膜を成膜することができる。
【００１０】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものであることが好ましい。
これにより、基材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確実に成膜することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、金属アルコキシドを原材料として、ゾル・ゲル法により成膜されたものであることが好ましい。
ゾル・ゲル法によれば、塗布法を用いて有機金属膜を形成することができるので、大面積の基材に対しても有機金属膜を効率よく形成することができる。
【００１１】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程において、前記加圧領域を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、加圧する際の圧力が高すぎて、有機金属膜や基材を損傷するのを防止しつつ、有機金属膜を加圧して十分に緻密化することができる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程において、前記有機金属膜は、加圧に伴って圧縮するものであり、その圧縮の際の圧縮率は、５〜７０％であることが好ましい。
有機金属膜の圧縮率が前記範囲内であれば、有機金属膜の加圧領域と非加圧領域との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域と非加圧領域との間でも、十分なエッチング速度差が得られることとなる。これにより、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記加圧工程において、前記基材よりも硬度の高い材料で構成された圧子を用いて、前記加圧領域を加圧することが好ましい。
これにより、加圧する際に圧子自体が変形してしまうのを防止することができ、加圧領域を確実に加圧して緻密化することができる。
【００１２】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記圧子は、その押圧面の面積が、前記加工領域の面積より小さいものであり、
前記加圧工程において、前記圧子を前記加圧領域に対して押圧しつつ走査することが好ましい。
これにより、加圧領域がいかなる形状であっても、１種類の圧子で対応することができるので、加圧処理をより簡単に行うことができる。また、圧子の汎用性を高めることができる。
【００１３】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記エッチング処理は、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われることが好ましい。
これらの方法によれば、有機金属膜を確実にエッチングすることができる。さらにドライエッチング法によれば、寸法精度の高いエッチングを行うことができ、一方、ウェットエッチング法によれば、真空雰囲気を用意する必要がないので、簡単にエッチング処理を施すことができる。
【００１４】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属材料は、有機銅を主成分とするものであり、
前記ウェットエッチング法に用いるエッチング液は、塩化第二銅または塩化第二鉄を主成分とするものであることが好ましい。
このようなエッチング液は、有機金属材料に対するエッチング特性が高い一方、非金属材料に対するエッチング特性は比較的低いので、基材がエッチングされてしまうのを防止しつつ、有機金属膜を確実にエッチングすることができる。
【００１５】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜エッチング工程の後、有機酸を含む洗浄液により前記基材を洗浄することが好ましい。
有機酸は、塩酸やフッ酸のような無機酸に比べて金属と反応し難い特徴を有するため、パターニングにより残存した加圧領域に位置する有機金属膜を侵すことなく、非加圧領域の基材に付着したエッチング後の残留物等の異物を洗浄し、除去することができる。
【００１６】
本発明の有機金属膜のパターニング方法では、前記有機金属膜は、エネルギーを付与することにより、その表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分が前記有機金属膜から脱離することにより、被着体との接着性が発現するものであることが好ましい。
これにより、２つの基材間を部分的に接合可能な接合膜となり得る有機金属膜を得ることができる。
【００１７】
本発明の接合方法は、基材と、該基材上に設けられ、本発明の有機金属膜のパターニング方法により形成された前記有機金属膜とを有する有機金属膜付き基材と、該有機金属膜付き基材との接合に供される被着体とを用意する第１の工程と、
前記有機金属膜付き基材の前記有機金属膜にエネルギーを付与することにより、前記有機金属膜の表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分を前記有機金属膜から脱離させることにより、前記有機金属膜に接着性を発現させる第２の工程と、
前記有機金属膜と前記被着体とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせることにより、これらを接合した接合体を得る第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、基材上に形成された有機金属膜をパターニングすることにより、有機金属膜を介して基材と被着体とを部分的に効率よく強固に接合することができる。
【００１８】
本発明の接合方法では、前記有機金属膜は、導電性を有することが好ましい。
これにより、基材と被着体とを電気的に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記被着体は、基材と、該基材上に設けられた前記有機金属膜と同様の有機金属膜とを有するものであり、
前記第２の工程において、前記被着体が有する前記有機金属膜にエネルギーを付与し、
前記第３の工程において、前記有機金属膜付き基材が有する前記有機金属膜と、前記被着体が有する前記有機金属膜とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせることが好ましい。
これにより、基材と被着体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、前記有機金属膜付き基材および前記被着体が有する有機金属膜は、それぞれ配線を構成していることが好ましい。
これにより、配線同士を機械的および電気的に確実に接続することができる。
【００１９】
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記有機金属膜にエネルギー線を照射する方法、前記有機金属膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われることが好ましい。
これにより、有機金属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。
【００２０】
本発明の接合体は、２つの基材が、本発明の接合方法により部分的に接合されてなることを特徴とする。
これにより、接合部の面積や形状を制御することができるので、任意の接合強度の接合体を得ることができる。
【００２１】
本発明のエッチング方法は、基材上に、本発明の有機金属膜のパターニング方法によりパターニングされた有機金属膜を形成する成膜工程と、
前記有機金属膜をマスクとして前記基材に対してエッチング処理を施すことにより、前記マスクで覆われていない領域の前記基材を選択的にエッチングする基材エッチング工程とを有することを特徴とする。
これにより、レジスト等を用いてマスクを形成する必要がなく、単に有機金属膜を加圧することのみで所望の形状のマスクを得ることができるので、基材の所望の領域を選択的に効率よくエッチングすることができる。
【００２２】
本発明のエッチング方法では、前記基材は、酸化ケイ素を主材料とするものであり、
前記基材エッチング工程におけるエッチング処理は、アルカリ性を示すエッチング液を用いて行われることが好ましい。
これにより、マスクを侵すことなく、基材を選択的にエッチングすることができるので、寸法精度の高いエッチング加工が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法を、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。
本発明の有機金属膜のパターニング方法は、有機金属材料で構成された有機金属膜を所定の形状にパターニングする方法である。
このような方法によれば、フォトリソグラフィーのような煩雑なプロセスを用いることなく、有機金属膜を複雑な形状にパターニングし、目的とする形状の有機金属膜を得ることができる。
【００２４】
＜有機金属膜のパターニング方法および接合方法＞
まず、本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態および本発明の接合方法の実施形態について順次説明する。
図１および図２は、本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）、図３は、本発明の有機金属膜のパターニング方法においてパターニングされる有機金属膜を製造する成膜装置を示す図、図４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５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１、２および図４、５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２５】
本実施形態にかかる有機金属膜のパターニング方法は、［１］第１の基材２１上に有機金属膜３を形成する有機金属膜形成工程と、［２］有機金属膜３の一部を膜厚方向に加圧する加圧工程と、［３］有機金属膜３にエッチング処理を施す有機金属膜エッチング工程とを有する。
また、本実施形態にかかる接合方法は、［４］本発明の有機金属膜のパターニング方法により製造され、第１の基材２１とその表面上に形成された有機金属膜３とを有する有機金属膜付き基材１１と、この有機金属膜付き基材１１との接合に供される第２の基材２２（被着体）とを用意する第１の工程と、［５］有機金属膜３にエネルギーを付与することにより、有機金属膜３に接着性を発現させる第２の工程と、［６］有機金属膜３と第２の基材２２とが密着するように、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを重ね合わせることにより、これらを接合し、接合体１を得る第３の工程とを有する。
【００２６】
以下、各工程について順次説明する。
≪有機金属膜のパターニング方法≫
［１］まず、図１（ａ）に示すように、第１の基材２１の上面２３上に有機金属膜３を形成する（有機金属膜形成工程）。これにより、有機金属膜付き基材１１を得る。
このような第１の基材２１の構成材料は、後述する有機金属膜エッチング工程においてエッチングされない材料であれば特に限定されないが、例えば、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。
また、第１の基材２１は、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。
【００２７】
次に、必要に応じて、第１の基材２１の上面２３に有機金属膜３との密着性を高める表面処理を施す。これにより、上面２３を清浄化および活性化され、上面２３に対して有機金属膜３が化学的に作用し易くなる。その結果、上面２３上に有機金属膜３を形成したとき、上面２３と有機金属膜３との密着強度を高めることができる。
この表面処理としては、特に限定されないが、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。
【００２８】
なお、表面処理を施す第１の基材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、表面処理として、特にプラズマ処理または紫外線照射処理を行うことにより、上面２３を、より清浄化および活性化することができる。その結果、上面２３と有機金属膜３との密着強度を特に高めることができる。
また、第１の基材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、有機金属膜３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の基材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。
【００２９】
このような材料で構成された第１の基材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、水酸基が結合している。したがって、このような酸化膜で覆われた第１の基材２１を用いることにより、上記のような表面処理を施さなくても、第１の基材２１の上面２３と有機金属膜３との接合強度を高めることができる。
なお、この場合、第１の基材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、少なくとも上面２３付近が上記のような材料で構成されていればよい。
【００３０】
また、表面処理に代えて、第１の基材２１の上面２３に、あらかじめ、中間層を形成しておいてもよい。
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、例えば、有機金属膜３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等を有するものが好ましい。このような中間層上に有機金属膜３を成膜することにより、第１の基材２１に対して有機金属膜３を強固に密着させることができる。
【００３１】
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタンのような金属系材料、金属酸化物、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の基材２１と有機金属膜３との間の密着強度を特に高めることができる。
【００３２】
このような第１の基材２１の上面２３に、有機金属材料で構成された有機金属膜３を形成する。
有機金属材料は、金属原子と有機成分とを含んでいる。この金属原子としては、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、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる。
【００３３】
このうち、遷移金属は、最外殻電子がｄ軌道またはｆ軌道に位置しており、各遷移金属元素間は、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、有機金属膜３を構成する有機金属材料が含む金属原子として、遷移金属元素の原子を選択することにより、有機金属膜３に発現する導電性をより高めることができる。
【００３４】
また、特に、有機金属膜３が含む金属原子としてＣｕ、Ａｌ、ＺｎおよびＦｅ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により、有機金属膜３は、特に優れた導電性を発揮するものとなる。さらに、有機金属膜３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、これらの金属を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的簡単な工程で、均一な膜厚の有機金属膜３を成膜することができる。
【００３５】
一方、有機金属材料が含む有機成分としては、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、カルボキシル基等の他、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。
以上のような有機成分の中でも、特にアルキル基が好ましい。アルキル基を含む有機金属材料は、化学的安定性が高いため、耐候性および耐薬品性に優れた有機金属膜３を形成することが可能である。
【００３６】
また、かかる構成の有機金属膜３において、金属原子と炭素原子の存在比は、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、有機金属膜３の安定性が高くなり、例えば有機金属膜３を接合膜として用いる場合、第１の基材２１とそれに接合される第２の基材２２（被着体）とをより強固に接合することができるようになる。また、有機金属膜３を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【００３７】
また、有機金属膜３の平均厚さは、１〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜３０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。有機金属膜３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、有機金属膜３は十分な導電性を有するものとなる。また、例えば有機金属膜３を接合膜として用いる場合、第１の基材２１とそれに接合される第２の基材２２（被着体）とをより強固に接合することができる。
すなわち、有機金属膜３の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な導電性や接合強度が得られないおそれがある。一方、有機金属膜３の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体１の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【００３８】
さらに、有機金属膜３の平均厚さが前記範囲内であれば、有機金属膜３にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、第１の基材２１の上面２３（有機金属膜３を成膜する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように有機金属膜３を被着させることができる。その結果、有機金属膜３は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、有機金属膜３を介して第１の基材２１と第２の基材２２とを貼り合わせた際に、有機金属膜３の第２の基材２２に対する密着性を高めることができる。
なお、上記のような形状追従性の程度は、有機金属膜３の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、有機金属膜３の厚さをできるだけ厚くすればよい。
【００３９】
また、有機金属膜３は、導電性を有するものとなる。したがって、有機金属膜３は、後述する有機金属膜パターニングを経ることにより、配線や、その端子等に適用することができる。
また、有機金属膜３の抵抗率は、構成材料の組成に応じて若干異なるものの、１×１０−３Ω・ｃｍ以下となる。有機金属膜３の抵抗率が、このように十分に低ければ、有機金属膜３を、例えば、損失の少ない配線として十分に利用することができる。
【００４０】
以上説明したような有機金属膜３は、いかなる方法で成膜してもよいが、例えば、Ａ：金属原子で構成される金属膜に、有機成分を、金属膜のほぼ全体に付与して有機金属膜３を形成する方法、Ｂ：金属原子と有機成分とを有する有機金属材料を原材料として適切な溶媒に溶解させスピンコート法などを用いて接合膜を形成する方法（ゾル・ゲル法）、Ｃ：金属原子と有機成分とを有す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有機金属膜３を形成する方法等が挙げられる。これらの中でも、ＢまたはＣの方法により有機金属膜３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、均一な膜厚の有機金属膜３を形成することができる。
【００４１】
以下では、ＢおよびＣの方法について代表に説明する。
（Ｂ）
ゾル・ゲル法により有機金属材料で構成された有機金属膜３を形成する場合、金属アルコキシド溶液を加水分解・重合により、金属酸化物または金属水酸化物の微粒子が分散したゾルを得る。そして、このゾルをさらに昇温して反応を促進させるとともに乾燥することにより、ゾルがゲル化した非晶質の有機金属材料で構成された有機金属膜３を得ることができる。
【００４２】
金属アルコキシドは、Ｍ（ＯＲ）ｎの一般式で表すことができる。この一般式のうち、Ｍは金属元素、Ｒはアルキル基、ｎは金属元素の酸化数である。また、Ｍの金属元素としては、例えば、前述した各種金属原子が挙げられる。
具体的には、例えば、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラｎ−プロポキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラｎ−ブトキシチタン等のチタンアルコキシド、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｎ−ブトキシアルミニウム等のアルミニウムアルコキシド等が用いられる。
このような金属アルコキシドを水やアルコール等の溶媒に溶解することにより、金属アルコキシド溶液を調製する。
【００４３】
次いで、この金属アルコキシド溶液をスピンコート法、ディップコート法等の各種塗布法により、第１の基材２１の上面２３上に塗布し、液状被膜を形成する。この液状被膜中では、金属アルコキシドの加水分解が進行し、さらに重縮合反応により、金属酸化物および金属水酸化物が得られる。この際、加水分解の進行を促進するために、硝酸等の触媒を添加するようにしてもよい。
次いで、得られた液状被膜を乾燥することにより、有機金属膜３を形成することができる。
【００４４】
このようにして形成された有機金属膜３は、金属原子と有機成分とを含む有機金属材料で構成されたものとなる。この有機成分は、加圧されることにより、有機金属膜３において金属原子のエッチング速度に影響を及ぼし、加圧領域３１０および非加圧領域３１１におけるエッチング速度に差をもたらす。したがって、有機金属膜３は、パターニングに適したものとなる。
【００４５】
また、ゾル・ゲル法では、スピンコート法のような塗布法を用いることができるので、大面積の第１の基材２１に対しても有機金属膜３を効率よく形成することができる。
また、ゾル・ゲル法により形成された有機金属膜３は、非晶質の有機金属材料で構成されたものとなる。このため、このような有機金属膜３は、結晶質のものに比べてエッチング異方性が発現し難く、目的とする形状に加工し易いという利点もある。
【００４６】
さらに、ゾル・ゲル法によれば、多孔質状の有機金属膜３を得ることができる。このため、このような有機金属膜３は加圧した際の圧縮率が高くなるため、加圧後の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で疎密差がより大きいものとなる。その結果、疎密差が反映した有機金属膜３のエッチング速度の差も拡大するため、有機金属膜３を短時間でより確実にパターニングすることができる。
【００４７】
（Ｃ）
次に、Ｃの方法、すなわち金属原子と有機成分とを有す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により、有機金属膜３を得る場合を代表に説明する。
まず、有機金属膜３の成膜方法を説明するのに先立って、有機金属膜３を成膜する際に用いられる成膜装置５００について説明する。
【００４８】
図３に示す成膜装置５００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。）による有機金属膜３の形成をチャンバー５１１内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置５００は、チャンバー（真空チャンバー）５１１と、このチャンバー５１１内に設置され、第１の基材（成膜対象物）２１を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）５１２と、チャンバー５１１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５６０と、チャンバー５１１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５７０と、チャンバー５１１内の排気をして圧力を制御する排気手段５３０と、基板ホルダー５１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【００４９】
基板ホルダー５１２は、本実施形態では、チャンバー５１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー５１２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の基材２１上に有機金属膜３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５１２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５２１が配設されている。このシャッター５２１は、第１の基材２１および有機金属膜３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。
【００５０】
有機金属材料供給手段５６０は、チャンバー５１１に接続されている。この有機金属材料供給手段５６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽５６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ５６５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５１１内に導くガス供給ライン５６１と、ガス供給ライン５６１の途中に設けられたポンプ５６４およびバルブ５６３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５６０では、貯留槽５６２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５６３を開放した状態で、ポンプ５６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ５６５から貯留槽５６２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５６１内を通過してチャンバー５１１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。
【００５１】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０がチャンバー５１１に接続されている。ガス供給手段５７０は、チャンバー５１１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５７５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５１１内に導くガス供給ライン５７１と、ガス供給ライン５７１の途中に設けられたポンプ５７４およびバルブ５７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段５７０では、バルブ５７３を開放した状態で、ポンプ５７４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５７５から、供給ライン５７１を介して、チャンバー５１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段５７０をかかる構成とすることにより、チャンバー５１１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法を用いて有機金属膜３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残存させた状態で有機金属膜３が確実に成膜される。
チャンバー５１１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。
【００５２】
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）］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、有機金属膜３に過度の酸素原子が残存することなく、有機金属膜３を成膜することができる。その結果、この有機金属膜３は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性および熱伝導性を発揮することとなる。
【００５３】
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５３０は、ポンプ５３２と、ポンプ５３２とチャンバー５１１とを連通する排気ライン５３１と、排気ライン５３１の途中に設けられたバルブ５３３とで構成されており、チャンバー５１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【００５４】
以上のような構成の成膜装置５００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして第１の基材２１上に有機金属膜３が形成される。
まず、第１の基材２１を成膜装置５００のチャンバー５１１内に搬入し、基板ホルダー５１２に装着（セット）する。
次に、排気手段５３０を動作させ、すなわちポンプ５３２を作動させた状態でバルブ５３３を開くことにより、チャンバー５１１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。
【００５５】
また、ガス供給手段５７０を動作させ、すなわちポンプ５７４を作動させた状態でバルブ５７３を開くことにより、チャンバー５１１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５１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段５７０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。
【００５６】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー５１２を加熱する。基板ホルダー５１２の温度は、形成する有機金属膜３の種類、すなわち、有機金属膜３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有機金属膜３を成膜することができる。
【００５７】
次に、シャッター５２１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５６２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５６４を動作させるとともに、バルブ５６３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。
このように、前記工程で基板ホルダー５１２が加熱された状態で、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給すると、第１の基材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の基材２１上に有機金属材料で構成された有機金属膜３を形成することができる。
【００５８】
また、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、有機金属膜３から脱離する脱離基として機能する有機金属膜３を第１の基材２１上に形成することができる。したがって、このような有機金属膜３は、後述する本発明の接合方法における接合膜として好適に用いられる。
【００５９】
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、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、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）、銅フタロシアニン、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）］のような金属錯体、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した状態で、有機金属膜３を確実に形成することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０を動作させることにより、チャンバー５１１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の基材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有機金属膜３を形成することができる。また、この有機成分は、加圧されることにより、有機金属膜３において金属原子のエッチング速度に影響を及ぼし、加圧領域３１０および非加圧領域３１１におけるエッチング速度に差をもたらす。したがって、有機金属膜３は、パターニングに適したものとなる。
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、有機金属膜３を成膜することができる。
以上のようにして、有機金属膜３を成膜することができる。
【００６１】
また、ＭＯＣＶＤ法により形成された有機金属膜３は、有機金属材料で構成された多数の微粒子が集合した集合物で構成されている。このため、各微粒子間には隙間があり、有機金属膜３全体が多孔質状になっている。これにより、このような有機金属膜３は加圧した際の圧縮率が高くなり、加圧後の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で疎密差がより大きいものとなる。その結果、疎密差が反映した有機金属膜３のエッチング速度の差も拡大し、有機金属膜３を短時間でより確実にパターニングすることができる。
【００６２】
［２］次に、有機金属膜３のうち、一部の加圧領域３１０を、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように膜厚方向に加圧する（加圧工程）。
有機金属膜３の加圧領域３１０を図１（ｃ）に示すように加圧すると、加圧領域３１０は図１（ｄ）に示すように圧縮される。その結果、有機金属膜３の加圧領域３１０は、より緻密化する。一方、有機金属膜３の加圧領域３１０以外の領域（非加圧領域３１１）は、加圧領域３１０に比べて相対的に疎になる。すなわち、このような加圧工程を経ることにより、有機金属膜３の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で疎密差を設けることができる。この疎密差は、後述する有機金属膜エッチング工程において、エッチング速度の差に反映されることになる。
【００６３】
加圧領域３１０を加圧する方法としては、特に限定されないが、図１（ｂ）に示すように圧子４を用いて加圧領域３１０を押圧する方法が好ましい。このような方法によれば、特殊な設備や複雑なプロセスを経ることなく、加圧領域３１０のみを簡単に加圧することができる。
また、圧子４の押圧面４０は、加圧領域３１０に対応する形状であるのが好ましい。これにより、加圧領域３１０全体において、有機金属膜３を均一な圧力で加圧することができる。その結果、加圧領域３１０における疎密差を抑制することができる。
【００６４】
また、図１では、圧子４の押圧面４０の面積と加圧領域３１０の面積とは同程度あるが、圧子４の押圧面４０は加圧領域３１０より小さくてもよい。押圧面４０の形状が加圧領域３１０よりも小さい場合、圧子４を加圧領域３１０に押圧しつつ加圧領域３１０全体を走査するようにすればよい。このようにすれば、加圧領域３１０がいかなる形状であっても、１種類の圧子４で対応することができるので、加圧処理をより簡単に行うことができる。また、圧子４の汎用性を高めることができる。
このような圧子４としては、第１の基材２１よりも高硬度のものが好ましい。このような圧子４であれば、加圧処理によって圧子４自体が変形してしまうのを防止することができ、加圧領域３１０を確実に加圧して緻密化することができる。
【００６５】
また、圧子４の構成材料は、第１の基材２１の構成材料に応じて適宜選択されるが、例えば、ダイヤモンド、サファイア、水晶等の結晶性材料、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化けい素等のセラミックス材料、超硬合金、タングステン合金、モリブデン合金等の金属材料等が挙げられる。このうち、ダイヤモンドまたは超硬合金で構成された圧子４を用いるのが好ましい。ダイヤモンドは、最も高硬度な材料であるため、第１の基材２１の構成材料によらず、圧子４が変形するのを確実に防止することを可能にする。また、超硬合金は、粉末冶金技術を用いて所望の形状の圧子４を得ることを可能にする。このため、ある程度広くてかつ平滑性の高い押圧面４０を有する圧子４を得ることができ、この圧子４を用いることで、加圧領域３１０を効率よく均一に加圧することができる。その結果、加圧領域３１０における疎密差を抑制することができる。
なお、加圧領域３１０を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａ程度であるのが好ましく、２０〜２００ＭＰａ程度であるのがより好ましい。圧力を前記範囲内とすることにより、圧子４が有機金属膜３や第１の基材２１を損傷するのを防止しつつ、有機金属膜３を加圧して十分に緻密化することができる。
【００６６】
また、有機金属膜３は、有機金属材料で構成されているため、可塑性を有している。このため、加圧に伴って圧縮する。この圧縮の際の圧縮率は、５〜７０％程度であるのが好ましく、１０〜５０％程度であるのがより好ましい。有機金属膜３の圧縮率が前記範囲内であれば、有機金属膜３の加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間でも、十分なエッチング速度差が得られることとなる。これにより、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
【００６７】
［３］次に、図２（ｅ）に示すように、有機金属膜３を形成した第１の基材２１にエッチング処理を施す（有機金属膜エッチング工程）。
このようにして有機金属膜３の部分ごとに疎密差が形成されると、この疎密差に基づいて、加圧領域３１０と非加圧領域３１１との間でエッチング速度（エッチングレート）に差が生じる。これにより、図２（ｆ）に示すように、非加圧領域３１１が選択的にエッチングされる一方、加圧領域３１０がほとんどエッチングされない。その結果、一定時間経過すると、図２（ｇ）非加圧領域３１１のみが除去され、加圧領域３１０のみが残存する。このようにして有機金属膜３をパターニングすることができる。
【００６８】
なお、有機金属膜３の疎密差がエッチング速度差に反映されるメカニズムとしては、以下のようなものが考えられる。
有機金属膜３は、有機金属材料で構成されているため、前述したように、金属原子と有機成分とを含んでいる。これらの金属原子と有機成分とは有機金属膜３中で均一に分散しているため、有機金属膜３にエッチング処理を施したとき、金属原子がエッチングされる確率は、金属原子と有機成分との干渉度合いに依存している。すなわち、有機金属膜３の加圧領域３１０では、加圧に伴って金属原子と有機成分とが相対的に強く干渉しているため、金属原子が有機成分により保護されたような状態となっており、金属原子がエッチング処理に曝され難くなる。このため、加圧領域３１０では、エッチングの起点となるサイトが減少し、エッチング速度が相対的に低下する。一方、有機金属膜３の非加圧領域３１１では、金属原子と有機成分との干渉が相対的に弱いため、エッチングの起点となるサイトが多く、金属原子がエッチング処理に曝され易い。このため、非加圧領域３１１では、エッチング速度が相対的に増大する。
【００６９】
以上のようなメカニズムにより、有機金属膜３に生じさせた疎密差を、エッチング速度の際に反映させることができる。これにより、有機金属材料で構成された有機金属膜３を、単に加圧領域３１０を選択的に加圧するのみで容易にパターニングすることができ、所望の形状の有機金属膜３を効率よく安価に形成することができる。
また、本発明によれば、従来のように、パターニングに際してレジスト膜を形成する必要がなく、それに伴うレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の複数の工程が必要なくなるので、工程の簡素化を図ることができる。
【００７０】
さらに、有機金属膜３中の金属原子と炭素原子の存在比が前記範囲内であれば、金属原子と有機成分とのバランスが最適化され、有機金属膜３を加圧したときにはエッチングの起点となるサイトが確実に減少し、エッチング速度を確実に抑制する一方、有機金属膜３を加圧しない場合にはエッチングの起点となるサイトが十分に含まれているため、高いエッチング速度が確保される。したがって、有機金属膜３に生じさせた疎密差を緩和させることなく、有機金属膜３のエッチング速度差に確実に反映させ、十分なエッチング速度差を確保することができる。このため、輪郭がより明瞭になるように有機金属膜３をパターニングすることができる。
【００７１】
また、有機金属膜３に対するエッチング処理は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる。これらの方法によれば、有機金属膜３を確実にエッチングすることができる。さらにドライエッチング法によれば、寸法精度の高いパターニングを行うことができる。一方、ウェットエッチング法によれば、ドライエッチングのように真空雰囲気を用意する必要がないので、有機金属膜３に対して簡単にエッチング処理を施すことができる。
【００７２】
このうち、ドライエッチング法は、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカル等の活性種により、被処理物をエッチングする方法である。
具体的には、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチング等が挙げられるが、特にイオンビームエッチング等の物理エッチングが好ましく用いられる。物理エッチングによれば、有機金属膜３を構成する有機金属材料の組成によらず、有機金属膜３をエッチングすることが可能である。
一方、ウェットエッチング法としては、被処理物を腐食溶解する性質を有する薬液（エッチング液）を用いて被処理物をエッチングする方法である。
【００７３】
用いるエッチング液は、有機金属膜３を構成する有機金属材料に応じて適宜選択すればよいが、例えば、有機金属材料が有機銅を主成分とする場合、塩化第二鉄、塩化第二銅のような酸性エッチング液等が挙げられる。このようなエッチング液は、有機金属材料に対するエッチング特性が高い一方、非金属材料に対するエッチング特性は比較的低いので、第１の基材２１がエッチングされてしまうのを防止しつつ、有機金属膜３を確実にエッチングすることができる。
【００７４】
以上のようにして有機金属膜３をパターニングすることができる。このようにしてパターニングされた有機金属膜３は、導電性を有しているため、例えば配線や電極として利用することができる。また、本発明の有機金属膜のパターニング方法によれば、配線が複雑に組み合わされた回路であっても、簡単に作製することができる。
なお、有機金属膜３をパターニングした後、洗浄液により有機金属膜３を有する第１の基材２１を洗浄する。
【００７５】
この場合、洗浄液には、有機酸を含むものが好ましく用いられる。有機酸は、塩酸やフッ酸のような無機酸に比べて金属と反応し難い特徴を有する。このため、パターニングにより残存した加圧領域３１０に位置する有機金属膜３を侵すことなく、非加圧領域３１０の第１の基材２１に付着したエッチング後の残留物等の異物を洗浄し、除去することができる。
なお、有機酸としては、例えば、クエン酸、ギ酸、酢酸、乳酸、シュウ酸等が挙げられる。
【００７６】
≪接合方法≫
（第１実施形態）
次に、本発明の接合方法の第１実施形態について説明する。
［４］まず、前述した本発明の有機金属膜のパターニング方法により、第１の基材２１上に形成された有機金属膜３が所定の形状にパターニングされ、その結果、第１の基材２１とパターニングされた有機金属膜３とを有する有機金属膜付き基材１１を得る（第１の工程）。
また、この有機金属膜付き基材１１との接合に供される第２の基材２２（被着体）を用意する（図４（ａ）参照）。
【００７７】
第２の基材２２の構成材料は、特に限定されず、第１の基材２１と同様のものを用いることができる。
なお、第１の基材２１の構成材料と第２の基材２２の構成材料とは、それぞれ同じでも、異なっていてもよい。
また、第１の基材２１の熱膨張率と第２の基材２２の熱膨張率は、ほぼ等しいのが好ましい。これらの熱膨張率がほぼ等しければ、第１の基材２１と第２の基材２２とを接合した際に、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１において、剥離を確実に防止することができる。
なお、後に詳述するが、第１の基材２１の熱膨張率と第２の基材２２の熱膨張率が互いに異なる場合でも、後述する工程において、第１の基材２１と第２の基材２２とを接合する際の条件を最適化することにより、これらを高い寸法精度で強固に接合することができる。
【００７８】
また、２つの基材２１、２２は、互いに剛性が異なるのが好ましい。これにより、２つの基材２１、２２をより強固に接合することができる。
また、２つの基材２１、２２のうち、少なくとも一方の構成材料は、樹脂材料であるのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、２つの基材２１、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１を得ることができる。
なお、上記のような観点から、２つの基材２１、２２のうちの少なくとも一方は、可撓性を有しているのが好ましい。これにより、接合体１の接合強度のさらなる向上を図ることができる。さらに、２つの基材２１、２２の双方が可撓性を有している場合には、全体として可撓性を有し、機能性の高い接合体１が得られる。
【００７９】
また、各基材２１、２２の形状は、それぞれ、有機金属膜３を支持する面を有するような形状であればよく、例えば、板状（層状）、塊状（ブロック状）、棒状等とされる。
なお、本実施形態では、図４に示すように、各基材２１、２２がそれぞれ板状をなしている。これにより、各基材２１、２２は撓み易くなり、２つの基材２１、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、２つの基材２１、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１における接合強度が高くなる。
また、各基材２１、２２が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和する作用が期待できる。
この場合、各基材２１、２２の平均厚さは、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。
【００８０】
また、第２の基材２２の下面２４にも、第１の基材２１と同様、有機金属膜３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
また、第２の基材２２の下面２４に、以下の基や物質を有する場合には、表面処理を施さなくても、第２の基材２２の下面２４と有機金属膜３との密着強度を高めることができる。
【００８１】
このような基や物質としては、例えば、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、イミダゾール基のような各種官能基、各種ラジカル、開環分子または、２重結合、３重結合のような不飽和結合を有する脱離性中間体分子、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのようなハロゲン、過酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの基や物質、または、これらの基が脱離してなる終端化されていない結合手（未結合手、ダングリングボンド）が挙げられる。
【００８２】
このうち、脱離性中間体分子は、開環分子または不飽和結合を有する炭化水素分子であるのが好ましい。このような炭化水素分子は、開環分子および不飽和結合の顕著な反応性に基づき、有機金属膜３に対して強固に作用する。したがって、このような炭化水素分子を有する下面２４は、有機金属膜３に対して特に強固に接合可能なものとなる。
また、下面２４が有する官能基は、特に水酸基が好ましい。これにより、下面２４は、有機金属膜３に対して特に容易かつ強固に接合可能なものとなる。特に有機金属膜３の表面に水酸基が露出している場合には、水酸基同士間に生じる水素結合に基づいて、下面２４と有機金属膜３との間を短時間で強固に接合することができる。
また、このような基や物質を有するように、下面２４に対して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、有機金属膜３に対して強固に接合可能な第２の基材２２が得られる。
【００８３】
このうち、第２の基材２２の下面２４には、水酸基が存在しているのが好ましい。このような下面２４には、水酸基が露出した有機金属膜３との間に、水素結合に基づく大きな引力が生じる。これにより、最終的に、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを特に強固に接合することができる。
また、表面処理に代えて、第１の基材２１と同様、第２の基材２２の下面２４に、あらかじめ中間層を形成しておいてもよい。
【００８４】
［５］次に、有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３に対してエネルギーを付与する（第２の工程）。
ここで、有機金属膜付き基材１１が有する有機金属膜３は、金属原子と有機成分とを含む有機金属材料で構成されているが、この有機成分は、エネルギーの付与に伴って脱離基として有機金属膜３から脱離する。そして、有機成分が脱離した後には、有機金属膜３の表面付近に活性手が生じる。これにより、有機金属膜３の表面に、第２の基材２２との接着性が発現する。
このような状態の有機金属膜付き基材１１は、第２の基材２２と、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【００８５】
ここで、有機金属膜３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、有機金属膜３にエネルギー線を照射する方法、有機金属膜３を加熱する方法、有機金属膜３に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、有機金属膜３をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、有機金属膜３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、有機金属膜３にエネルギーを付与する方法として、特に、有機金属膜３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、有機金属膜３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。
【００８６】
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線のような電磁波、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４（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、有機金属膜３中の骨格をなす分子結合が必要以上に破壊されるのを防止しつつ、有機金属膜３から脱離基を選択的に切断することができる。これにより、有機金属膜３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、有機金属膜３に接着性を確実に発現させることができる。
【００８７】
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、有機金属膜３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ランプと有機金属膜３との離間距離は、３〜３０００ｍｍ程度とするのが好ましく、１０〜１０００ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【００８８】
また、紫外線を照射する時間は、有機金属膜３の表面付近の脱離基を脱離し得る程度の時間、すなわち、有機金属膜３の表面付近に存在する脱離基を選択的に脱離し得る程度の時間とするのが好ましい。具体的には、紫外線の光量、有機金属膜３の構成材料等に応じて若干異なるものの、１秒〜３０分程度であるのが好ましく、１秒〜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。
【００８９】
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、有機金属膜３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有機金属膜３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、有機金属膜３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。
【００９０】
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有機金属膜３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。
【００９１】
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、有機金属膜３の骨格をなす分子結合が切断されてしまうのを防止しつつ、脱離基を有機金属膜３から確実に切断することができる。
【００９２】
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、有機金属膜３の骨格をなす分子結合が切断されてしまうのを防止しつつ、脱離基を有機金属膜３から確実に切断することができる。
【００９３】
また、有機金属膜３に照射するレーザ光は、その焦点を、有機金属膜３の表面に合わせた状態で、この表面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、表面付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、有機金属膜３の表面に存在する脱離基を選択的に脱離させることができる。
【００９４】
また、有機金属膜３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。
【００９５】
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、有機金属膜３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第１の基材２１の変質・劣化を防止することができる。
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、有機金属膜３から脱離する脱離基の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基の脱離量を調整することにより、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２との間の接合強度を容易に制御することができる。
すなわち、脱離基の脱離量を多くすることにより、有機金属膜３の表面および内部に、より多くの活性手が生じるため、有機金属膜３に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基の脱離量を少なくすることにより、有機金属膜３の表面および内部に生じる活性手を少なくし、有機金属膜３に発現する接着性を抑えることができる。
【００９６】
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。
ところで、エネルギーが付与される前の有機金属膜３は、その少なくとも表面付近に脱離基（有機成分）を有している。かかる有機金属膜３にエネルギーを付与すると、脱離基が有機金属膜３から脱離する。これにより、有機金属膜３の表面に活性手が生じ、活性化される。その結果、有機金属膜３の表面に接着性が発現する。
【００９７】
ここで、本明細書中において、有機金属膜３が「活性化された」状態とは、上述のように有機金属膜３の表面および内部の脱離基が脱離して、有機金属膜３中に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、有機金属膜３が「活性化された」状態と言うこととする。
【００９８】
したがって、活性手とは、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。このような活性手が存在するようにすれば、第２の基材２２に対して、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、有機金属膜３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。
【００９９】
［６］次に、有機金属膜３と第２の基材２２とが密着するように、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２（被着体）とを貼り合わせる（図４（ｃ）参照）。これにより、前記工程において、有機金属膜３に第２の基材２２に対する接着性が発現していることから、有機金属膜３と第２の基材２２とが化学的に結合する。その結果、有機金属膜３を介して第１の基材２１と第２の基材２２とが加圧領域３１０において部分的に接合され、図４（ｄ）に示す接合体１が得られる（第３の工程）。
【０１００】
このようにして得られた接合体１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、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、２つの基材２１、２２が接合されている。このため、接合体１は短時間で形成することができ、かつ、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
【０１０１】
また、このような接合方法によれば、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の基材２１および第２の基材２２をも、接合に供することができる。
また、有機金属膜３を介して第１の基材２１と第２の基材２２とを接合しているため、各基材２１、２２の構成材料に制約がないという利点もある。
【０１０２】
以上のことから、本発明によれば、第１の基材２１および第２の基材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、接合層を介していないため、第１の基材２１と第２の基材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）１では、有機金属膜３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。
【０１０３】
また、第１の基材２１の熱膨張率と第２の基材２２の熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
具体的には、第１の基材２１と第２の基材２２との熱膨張率の差にもよるが、第１の基材２１および第２の基材２２の温度が２５〜５０℃程度である状態下で、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを貼り合わせるのが好ましく、２５〜４０℃程度である状態下で貼り合わせるのがより好ましい。このような温度範囲であれば、第１の基材２１と第２の基材２２との熱膨張率の差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、接合体１における反りや剥離等の発生を確実に抑制または防止することができる。
また、この場合、具体的な第１の基材２１と第２の基材２２との間の熱膨張係数の差が、５×１０−５／Ｋ以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが特に推奨される。
【０１０４】
また、本実施形態によれば、第１の基材２１と第２の基材２２とを接合する際に、これらの接合面（互いに対向する面）全体を接合するのではなく、一部の領域（加圧領域３１０）のみを選択的に接合する。この接合の際、有機金属膜３を形成する領域（加圧領域３１０）を制御することのみで、接合される領域を簡単に選択することができる。これにより、例えば、第１の基材２１と第２の基材２２との接合部の面積や形状を制御することができるので、接合体１の接合強度を容易に調整することができる。その結果、例えば、接合部を容易に分離可能な接合体１が得られる。
【０１０５】
すなわち、接合体１の接合強度を調整可能であると同時に、接合体１を分離する際の強度（割裂強度）を調整可能である。
かかる観点から、容易に分離可能な接合体１を作製する場合には、接合体１の接合強度は、人の手で容易に分離可能な程度の大きさであるのが好ましい。これにより、接合体１を分離する際、装置等を用いることなく、簡単に行うことができる。
また、第１の基材２１と第２の基材２２との接合部の面積や形状を制御することにより、接合部に生じる応力の局所集中を緩和することができる。これにより、例えば、第１の基材２１と第２の基材２２との間で熱膨張率差が大きい場合でも、各基材２１、２２を確実に接合することができる。
【０１０６】
さらに、本実施形態にかかる接合方法によれば、図４（ｄ）に示すように、接合される加圧領域３１０以外の領域では、第１の基材２１と第２の基材２２との間に、有機金属膜３の厚さに相当する距離（高さ）の空間３ｃが形成される。この空間３ｃを活かすため、加圧領域３１０の形状を適宜調整することにより、第１の基材２１と第２の基材２２との間に、閉空間や流路を形成することができる。
【０１０７】
ここで、本工程において、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを接合するメカニズムについて説明する。
例えば、第２の基材２２の下面２４に水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３と第２の基材２２の下面２４とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、有機金属膜３の表面に存在する水酸基と、第２の基材２２の下面２４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、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とが接合されると推察される。
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、脱水縮合する。その結果、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。これにより、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とがより強固に接合されると推察される。
【０１０８】
また、有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３の表面や内部、および、第２の基材２２の下面２４や内部に、それぞれ終端化されていない結合手すなわち未結合手（ダングリングボンド）が存在している場合、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを貼り合わせた時、これらの未結合手同士が再結合する。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ととなる。これにより、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とが特に強固に接合される。
【０１０９】
なお、前記工程［５］で活性化された有機金属膜３の表面は、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［５］の終了後、できるだけ早く本工程［６］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［５］の終了後、６０分以内に本工程［６］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、有機金属膜３の表面が十分な活性状態を維持しているので、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを貼り合わせたとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
【０１１０】
換言すれば、活性化させる前の有機金属膜３は、金属系の骨格に脱離基を導入した接合膜であるため、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、活性化させる前の有機金属膜３は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような有機金属膜３を備えた有機金属膜付き基材１１を多量に製造して保存しておき、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［５］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１の製造効率の観点から有効である。
【０１１１】
以上のようにして、図４（ｄ）に示す接合体（本発明の接合体）１を得ることができる。
なお、本実施形態では、第２の工程の後に第３の工程を行うが、これらの順序は逆であってもよい。すなわち、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを重ね合わせて仮接合体とした後、この仮接合体中の有機金属膜３に対してエネルギーを付与することにより、有機金属膜３に接着性が発現し、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２とを接合することができる。
この場合、仮接合体の状態では、有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２との間は接合されておらず、互いの位置をずらすことができる。したがって、仮接合体の状態で有機金属膜付き基材１１と第２の基材２２の位置を容易に微調整することができ、最終的に得られる接合体１の寸法精度を高めることができる。
【０１１２】
このようにして得られた接合体１は、第１の基材２１と第２の基材２２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１は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。
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。
【０１１３】
これに対し、本発明によれば、比較的長時間にわた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、接合体１を得た後に、この接合体１に対して、必要に応じ、以下の２つの工程（［７Ａ］および［７Ｂ］）のうちの少なくとも１つの工程（接合体１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１の接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１１４】
［７Ａ］得られた接合体１を、第１の基材２１と第２の基材２２とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第１の基材２１の表面および第２の基材２２の表面に、それぞれ有機金属膜３の表面がより近接し、接合体１における接合強度をより高めることができる。
また、接合体１を加圧することにより、接合体１中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、接合体１における接合強度をさらに高めることができる。
【０１１５】
なお、この圧力は、第１の基材２１および第２の基材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の基材２１および第２の基材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１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の基材２１および第２の基材２２の各構成材料によっては、各基材２１、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１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。
【０１１６】
［７Ｂ］得られた接合体１を加熱する。
これにより、接合体１における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体１を加熱する際の温度は、室温より高く、接合体１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２５〜１００℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体１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。
【０１１７】
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。
また、前記工程［７Ａ］、［７Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、接合体１を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、接合体１の接合強度を特に高めることができる。
以上のような工程を行うことにより、接合体１における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１１８】
（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。
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、有機金属膜付き基材１１と貼り合わせる被着体として、有機金属膜付き基材１１と同様のものを用いる、すなわち、有機金属膜付き基材同士を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。
【０１１９】
本実施形態にかかる接合方法は、［４’］本発明の有機金属膜のパターニング方法により製造され、第１の基材２１とその表面上に形成された有機金属膜３とを有する第１の有機金属膜付き基材１１と、第２の基材２２とその表面上に形成された有機金属膜３’とを有する第２の有機金属膜付き基材１２とを用意する第１の工程と、［５’］有機金属膜３および有機金属膜３’にそれぞれエネルギーを付与することにより、有機金属膜３および有機金属膜３’に接着性を発現させる第２の工程と、［６’］有機金属膜３と有機金属膜３’とが密着するように、第１の有機金属膜付き基材１１と第２の有機金属膜付き基材１２とを重ね合わせることにより、これらを接合し、接合体１’を得る第３の工程とを有する。
【０１２０】
以下、各工程について順次説明する。
［４’］まず、前述した本発明の有機金属膜のパターニング方法により、第１の基材２１上に形成された有機金属膜３が所定の形状にパターニングされ、その結果、第１の基材２１とパターニングされた有機金属膜３とを有する第１の有機金属膜付き基材１１を得る。また、第１の有機金属膜付き基材１１と同様にして、第２の基材２２と、その表面上に設けられた有機金属膜３’とを有する第２の有機金属膜付き基材１２を用意する（第１の工程）。なお、第１の有機金属膜付き基材１１が有する有機金属膜３のパターンと、第２の有機金属膜付き基材１２が有する有機金属膜３’のパターンとは、同様である（図５（ａ）参照）。
［５’］次に、図５（ｂ）に示すように、第１の有機金属膜付き基材１１の有機金属膜３および第２の有機金属膜付き基材１２の有機金属膜３’に対してそれぞれエネルギー（図５（ｂ）では、紫外線）を付与する（第２の工程）。これにより、有機金属膜３の表面と有機金属膜３’の表面にそれぞれ接着性が発現する。
【０１２１】
［６’］次に、有機金属膜３と有機金属膜３’とが密着するように、第１の有機金属膜付き基材１１と第２の有機金属膜付き基材１２とを貼り合わせる（図５（ｃ）参照）。これにより、前記工程において、有機金属膜３および有機金属膜３’にそれぞれ接着性が発現していることから、有機金属膜３と有機金属膜３’とが化学的に結合する。その結果、有機金属膜３および有機金属膜３’を介して第１の有機金属膜付き基材１１と第２の有機金属膜付き基材１２とが部分的に接合され、図５（ｄ）に示す接合体１’が得られる（第３の工程）。
【０１２２】
以上のような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、第２実施形態によれば、有機金属膜同士の接合により第１の基材２１と第２の基材２２とを貼り合わせているので、前記第１実施形態に比べてより強固な接合が可能である。
なお、このような接合方法は、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。
【０１２３】
この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。
また、本発明の接合方法によれば、例えば、配線パターンが形成された基材同士を接合するとともに、配線パターン間を電気的に接続することができる。
【０１２４】
図６は、配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
図６に示す第１の配線基板１３は、絶縁性基板２１１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜２１２ａとにより構成されている。一方、図６に示す第２の配線基板１４は、絶縁性基板２２１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜２２２ａとにより構成されている。これらの第１の配線基板１３および第２の配線基板１４は、それぞれ本発明の有機金属膜のパターニング方法により導電膜（有機金属膜）をパターニングして作製されたものである。
【０１２５】
また、２つの導電膜２１２ａおよび２つの導電膜２２２ａはそれぞれが帯状をなしており、これらがストライプ状に配設されていることにより第１の配線パターン２１２および第２の配線パターン２２２が構成されている。なお、２つの導電膜２１２ａおよび２つの導電膜２２２ａは互いに離間して設けられており、互いに絶縁されている。
【０１２６】
また、これらの第１の配線パターン２１２および第２の配線パターン２２２は、その寸法およびピッチがほぼ同じであり、後述する工程を経ることにより、各導電膜２１２ａとその各々に対応する各導電膜２２２ａとが接合膜を介して電気的に接続される。
そして、第１の配線基板１３と第２の配線基板１４とを、本発明の接合方法により接合する。これにより、第１の配線基板１３と第２の配線基板１４とが接合されるとともに、第１の配線パターン２１２と第２の配線パターン２２２とが電気的に接続される。
以上のように、本発明の接合方法は、例えば、各種半導体装置や電子部品の回路基板への実装、回路基板同士や配線同士の接続等に適用することができる。これにより、高密度での実装や接続が簡単に実現できる。
【０１２７】
＜エッチング方法＞
次に、本発明のエッチング方法の実施形態について説明する。
図７は、本発明のエッチング方法の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中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態にかかるエッチング方法は、エッチング対象物として第１の基材２１を用いる場合であり、［ａ］本発明の有機金属膜のパターニング方法により製造され、第１の基材２１と、その表面上に形成されたマスクとしての有機金属膜３とを有するマスク付き基材１５を得る成膜工程と、［ｂ］マスク付き基材１５に対してエッチング処理を施すことにより、マスクで覆われていない領域の第１の基材２１を選択的にエッチングする基材エッチング工程とを有する。
【０１２８】
以下、各工程について順次説明する。
［ａ］まず、前述した本発明の有機金属膜のパターニング方法により、第１の基材２１上に形成された有機金属膜３が所定の形状にパターニングされ、その結果、図７（ａ）に示すように、第１の基材２１とパターニングされた有機金属膜３とを有するマスク付き基材１５を得る（成膜工程）。
【０１２９】
本実施形態では、パターニングにより、非加圧領域３１１に位置する有機金属膜３が除去され、この領域に開口部３１２が形成される。この開口部３１２からは第１の基材２１の上面２３が露出することとなる。この第１の基材２１の露出部が後述する基材エッチング工程においてエッチングされることになる。したがって、第１の基材２１のエッチングすべき領域に応じて、有機金属膜３の加圧領域３１１をあらかじめ設定すればよい。
以上のような方法によれば、従来のようにレジスト等を用いてマスクを形成する必要がなく、単に加圧領域３１１を設定してその領域を加圧するのみで所望の形状のマスクを得ることができるので、第１の基材２１を短時間で簡単に、所望の形状にエッチングすることが可能である。
【０１３０】
［ｂ］次に、マスク付き基材１５に対して、第１の基材２１をエッチング可能なエッチング処理を施す（図７（ｂ）参照）。これにより、図７（ｃ）に示すように、マスクの開口部３１２に対応する位置の第１の基材２１を選択的にエッチングすることができ、第１の基材２１に貫通孔２５を形成することができる（基材エッチング工程）。
第１の基材２１に対するエッチング処理は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる。ドライエッチング法によれば、寸法精度の高いパターニングを行うことができる。一方、ウェットエッチング法によれば、ドライエッチングのように真空雰囲気を用意する必要がないので、第１の基材２１に対して簡単にエッチング処理を施すことができる。
また、ドライエッチング法およびウェットエッチング法としては、前述した有機金属膜３に対するエッチング法と同様の方法を用いることができる。
【０１３１】
なお、第１の基材２１がアルカリエッチング液でエッチング可能なものであれば、アルカリ性を示すエッチング液を用いて第１の基材２１をウェットエッチング処理するのが好ましい。アルカリ性のエッチング液を用いることにより、マスクである有機金属膜３を侵すことなく、第１の基材２１を選択的にエッチングすることができる。このため、第１の基材２１に対して寸法精度の高いエッチング加工を施すことができる。このように、第１の基材２１をエッチングする際には、有機金属膜３が侵されないようなエッチング方法（エッチング液）を用いるのが好ましい。
【０１３２】
その後、必要に応じて、図７（ｄ）に示すように有機金属膜３を除去する。なお、有機金属膜３は、前述したような各種エッチング法により除去することができる。
以上のようなエッチング方法は、各種エッチング工程に適用することができ、具体的には、半導体製造プロセス、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)製造プロセス、インクジェット式記録ヘッド製造プロセス等に適用することができる。
【０１３３】
以上、本発明の有機金属膜のパターニング方法、接合方法、接合体およびエッチング方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の有機金属膜のパターニング方法、接合方法およびエッチング方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の有機金属膜のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明の有機金属膜のパターニング方法においてパターニングされる有機金属膜を製造する成膜装置を示す図である。
【図４】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５】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６】配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
【図７】本発明のエッチング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【０１３５】
１、１’……接合体 １１……有機金属膜付き基材（第１の有機金属膜付き基材） １２……第２の有機金属膜付き基材 １３……第１の配線基板 １４……第２の配線基板 １５……マスク付き基材 ２１……第１の基材 ２１１……絶縁性基板 ２１２……第１の配線パターン ２１２ａ……導電膜 ２２……第２の基材 ２２１……絶縁性基板 ２２２……第２の配線パターン ２２２ａ……導電膜 ２３……上面 ２４……下面 ２５……貫通孔 ３、３’……有機金属膜 ３ｃ……空間 ３１０……加圧領域 ３１１……非加圧領域 ３１２……開口部 ４……圧子 ４０……押圧面 ５００……成膜装置 ５１１……チャンバー ５１２……基板ホルダー ５２１……シャッター ５３０……排気手段 ５３１……排気ライン ５３２……ポンプ ５３３……バルブ ５６０……有機金属材料供給手段 ５６１……ガス供給ライン ５６２……貯留槽 ５６３……バルブ ５６４……ポンプ ５６５……ガスボンベ ５７０……ガス供給手段 ５７１……ガス供給ライン ５７３……バルブ ５７４……ポンプ ５７５……ガスボンベ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、有機金属材料で構成された有機金属膜を形成する有機金属膜形成工程と、
前記有機金属膜の一部を膜厚方向に加圧する加圧工程と、
前記有機金属膜に対してエッチング処理を施す有機金属膜エッチング工程とを有し、
前記有機金属膜エッチング工程において、前記有機金属膜の加圧されていない非加圧領域におけるエッチング速度が、前記有機金属膜の加圧された加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去することを特徴とする有機金属膜のパターニング方法。
【請求項２】
前記有機金属材料は、金属錯体である請求項１に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項３】
前記有機金属材料は、金属原子と有機成分とを含んでおり、
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種である請求項１または２に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項４】
前記有機成分は、アルキル基である請求項１ないし３のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項５】
前記有機金属膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３である請求項１ないし４のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項６】
前記加圧工程前の前記有機金属膜は、非晶質の有機金属材料で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項７】
前記加圧工程前の前記有機金属膜は、多孔質状をなしている請求項１ないし６のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項８】
前記有機金属膜の平均厚さは、１〜５０００ｎｍである請求項１ないし７のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項９】
前記有機金属膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成膜法を用いて成膜されたものである請求項１ないし８のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１０】
前記有機金属膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものである請求項９に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１１】
前記有機金属膜は、金属アルコキシドを原材料として、ゾル・ゲル法により成膜されたものである請求項１ないし８のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１２】
前記加圧工程において、前記加圧領域を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａである請求項１ないし１１のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１３】
前記加圧工程において、前記有機金属膜は、加圧に伴って圧縮するものであり、その圧縮の際の圧縮率は、５〜７０％である請求項１ないし１２のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１４】
前記加圧工程において、前記基材よりも硬度の高い材料で構成された圧子を用いて、前記加圧領域を加圧する請求項１ないし１３のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１５】
前記圧子は、その押圧面の面積が、前記加工領域の面積より小さいものであり、
前記加圧工程において、前記圧子を前記加圧領域に対して押圧しつつ走査する請求項１４に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１６】
前記エッチング処理は、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる請求項１ないし１５のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１７】
前記有機金属材料は、有機銅を主成分とするものであり、
前記ウェットエッチング法に用いるエッチング液は、塩化第二銅または塩化第二鉄を主成分とするものである請求項１６に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１８】
前記有機金属膜エッチング工程の後、有機酸を含む洗浄液により前記基材を洗浄する請求項１ないし１７のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１９】
前記有機金属膜は、エネルギーを付与することにより、その表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分が前記有機金属膜から脱離することにより、被着体との接着性が発現するものである請求項１ないし１８のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項２０】
基材と、該基材上に設けられ、請求項１９に記載の有機金属膜のパターニング方法により形成された前記有機金属膜とを有する有機金属膜付き基材と、該有機金属膜付き基材との接合に供される被着体とを用意する第１の工程と、
前記有機金属膜付き基材の前記有機金属膜にエネルギーを付与することにより、前記有機金属膜の表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分を前記有機金属膜から脱離させることにより、前記有機金属膜に接着性を発現させる第２の工程と、
前記有機金属膜と前記被着体とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせることにより、これらを接合した接合体を得る第３の工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項２１】
前記有機金属膜は、導電性を有する請求項２０に記載の接合方法。
【請求項２２】
前記被着体は、基材と、該基材上に設けられた前記有機金属膜と同様の有機金属膜とを有するものであり、
前記第２の工程において、前記被着体が有する前記有機金属膜にエネルギーを付与し、
前記第３の工程において、前記有機金属膜付き基材が有する前記有機金属膜と、前記被着体が有する前記有機金属膜とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせる請求項２０または２１に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記有機金属膜付き基材および前記被着体が有する有機金属膜は、それぞれ配線を構成している請求項２２に記載の接合方法。
【請求項２４】
前記エネルギーの付与は、前記有機金属膜にエネルギー線を照射する方法、前記有機金属膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われる請求項２０ないし２３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２５】
２つの基材が、請求項２０ないし２４のいずれかに記載の接合方法により部分的に接合されてなることを特徴とする接合体。
【請求項２６】
基材上に、請求項１ないし１９のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法によりパターニングされた有機金属膜を形成する成膜工程と、
前記有機金属膜をマスクとして前記基材に対してエッチング処理を施すことにより、前記マスクで覆われていない領域の前記基材を選択的にエッチングする基材エッチング工程とを有することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２７】
前記基材は、酸化ケイ素を主材料とするものであり、
前記基材エッチング工程におけるエッチング処理は、アルカリ性を示すエッチング液を用いて行われる請求項２６に記載のエッチング方法。
【請求項１】
基材上に、有機金属材料で構成された有機金属膜を形成する有機金属膜形成工程と、
前記有機金属膜の一部を膜厚方向に加圧する加圧工程と、
前記有機金属膜に対してエッチング処理を施す有機金属膜エッチング工程とを有し、
前記有機金属膜エッチング工程において、前記有機金属膜の加圧されていない非加圧領域におけるエッチング速度が、前記有機金属膜の加圧された加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去することを特徴とする有機金属膜のパターニング方法。
【請求項２】
前記有機金属材料は、金属錯体である請求項１に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項３】
前記有機金属材料は、金属原子と有機成分とを含んでおり、
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種である請求項１または２に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項４】
前記有機成分は、アルキル基である請求項１ないし３のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項５】
前記有機金属膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３である請求項１ないし４のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項６】
前記加圧工程前の前記有機金属膜は、非晶質の有機金属材料で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項７】
前記加圧工程前の前記有機金属膜は、多孔質状をなしている請求項１ないし６のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項８】
前記有機金属膜の平均厚さは、１〜５０００ｎｍである請求項１ないし７のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項９】
前記有機金属膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成膜法を用いて成膜されたものである請求項１ないし８のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１０】
前記有機金属膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものである請求項９に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１１】
前記有機金属膜は、金属アルコキシドを原材料として、ゾル・ゲル法により成膜されたものである請求項１ないし８のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１２】
前記加圧工程において、前記加圧領域を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａである請求項１ないし１１のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１３】
前記加圧工程において、前記有機金属膜は、加圧に伴って圧縮するものであり、その圧縮の際の圧縮率は、５〜７０％である請求項１ないし１２のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１４】
前記加圧工程において、前記基材よりも硬度の高い材料で構成された圧子を用いて、前記加圧領域を加圧する請求項１ないし１３のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１５】
前記圧子は、その押圧面の面積が、前記加工領域の面積より小さいものであり、
前記加圧工程において、前記圧子を前記加圧領域に対して押圧しつつ走査する請求項１４に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１６】
前記エッチング処理は、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる請求項１ないし１５のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１７】
前記有機金属材料は、有機銅を主成分とするものであり、
前記ウェットエッチング法に用いるエッチング液は、塩化第二銅または塩化第二鉄を主成分とするものである請求項１６に記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１８】
前記有機金属膜エッチング工程の後、有機酸を含む洗浄液により前記基材を洗浄する請求項１ないし１７のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項１９】
前記有機金属膜は、エネルギーを付与することにより、その表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分が前記有機金属膜から脱離することにより、被着体との接着性が発現するものである請求項１ないし１８のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法。
【請求項２０】
基材と、該基材上に設けられ、請求項１９に記載の有機金属膜のパターニング方法により形成された前記有機金属膜とを有する有機金属膜付き基材と、該有機金属膜付き基材との接合に供される被着体とを用意する第１の工程と、
前記有機金属膜付き基材の前記有機金属膜にエネルギーを付与することにより、前記有機金属膜の表面付近に存在する前記有機金属材料中の有機成分を前記有機金属膜から脱離させることにより、前記有機金属膜に接着性を発現させる第２の工程と、
前記有機金属膜と前記被着体とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせることにより、これらを接合した接合体を得る第３の工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項２１】
前記有機金属膜は、導電性を有する請求項２０に記載の接合方法。
【請求項２２】
前記被着体は、基材と、該基材上に設けられた前記有機金属膜と同様の有機金属膜とを有するものであり、
前記第２の工程において、前記被着体が有する前記有機金属膜にエネルギーを付与し、
前記第３の工程において、前記有機金属膜付き基材が有する前記有機金属膜と、前記被着体が有する前記有機金属膜とが密着するように、前記有機金属膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせる請求項２０または２１に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記有機金属膜付き基材および前記被着体が有する有機金属膜は、それぞれ配線を構成している請求項２２に記載の接合方法。
【請求項２４】
前記エネルギーの付与は、前記有機金属膜にエネルギー線を照射する方法、前記有機金属膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われる請求項２０ないし２３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２５】
２つの基材が、請求項２０ないし２４のいずれかに記載の接合方法により部分的に接合されてなることを特徴とする接合体。
【請求項２６】
基材上に、請求項１ないし１９のいずれかに記載の有機金属膜のパターニング方法によりパターニングされた有機金属膜を形成する成膜工程と、
前記有機金属膜をマスクとして前記基材に対してエッチング処理を施すことにより、前記マスクで覆われていない領域の前記基材を選択的にエッチングする基材エッチング工程とを有することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２７】
前記基材は、酸化ケイ素を主材料とするものであり、
前記基材エッチング工程におけるエッチング処理は、アルカリ性を示すエッチング液を用いて行われる請求項２６に記載のエッチング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６０１４（Ｐ２０１０−１６０１４Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７１８５０（Ｐ２００８−１７１８５０）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【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１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【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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