JP2011235556A - 励起エネルギー特定方法、励起エネルギー特定装置、接合方法および接合装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】接合膜に発現する接着性を制御するために、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを容易に特定することができる励起エネルギー特定方法および励起エネルギー特定装置、および接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定することにより、接合膜ごとの個体差を把握して、部材同士を最適な接着力で接合することができる接合方法および接合装置を提供すること。
【解決手段】励起エネルギー特定装置２００は、脱離基３０３の脱離により接着性を発現する接合膜３において、目的とする量の脱離基３０３を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する装置であり、試料載置部１１と、接合膜３にエネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する線源１２と、脱離した脱離基３０３の量を測定する測定部１３と、エネルギー量ごとに測定された脱離基の量から、最適な励起エネルギーを特定する解析部とを有する。
【選択図】図４
【解決手段】励起エネルギー特定装置２００は、脱離基３０３の脱離により接着性を発現する接合膜３において、目的とする量の脱離基３０３を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する装置であり、試料載置部１１と、接合膜３にエネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する線源１２と、脱離した脱離基３０３の量を測定する測定部１３と、エネルギー量ごとに測定された脱離基の量から、最適な励起エネルギーを特定する解析部とを有する。
【選択図】図４
Description
本発明は、励起エネルギー特定方法、励起エネルギー特定装置、接合方法および接合装置に関するものである。
特許文献１には、プラズマ重合法により形成された接合膜を用いて部材同士を接合する方法が提案されている。
この接合膜は、気相成膜法等により、一方または双方の部材の表面に成膜される。その後、接合膜にエネルギー線が照射されると、接合膜中の脱離基が脱離し、これにより接着性が発現する。特許文献１に記載の接合膜は、この接着性を利用して部材同士を接合している。
この接合膜は、気相成膜法等により、一方または双方の部材の表面に成膜される。その後、接合膜にエネルギー線が照射されると、接合膜中の脱離基が脱離し、これにより接着性が発現する。特許文献１に記載の接合膜は、この接着性を利用して部材同士を接合している。
接合膜の接着性は、接合膜に照射するエネルギー線の励起エネルギーに応じて変化するので、励起エネルギーを変えることによって接合膜の接着力の大きさや接合を完了するまでに要する時間を制御することが可能である。
ところが、接合膜の接着性と励起エネルギーとの間には、一定の相関関係が存在するものの、この相関関係は、接合に供される部材の種類や周囲の環境、接合膜の形成条件等に応じて変化する。すなわち、この相関関係には、接合膜ごとに個体差が存在している。この相関関係の個体差は、実際に接合してみて初めて把握できるものであり、したがって、接合前の段階で、目的とする接着力を発現させたり、あるいは短時間で効率よく接着性を発現させることのできる最適な励起エネルギーを非破壊で特定することは困難である。
ところが、接合膜の接着性と励起エネルギーとの間には、一定の相関関係が存在するものの、この相関関係は、接合に供される部材の種類や周囲の環境、接合膜の形成条件等に応じて変化する。すなわち、この相関関係には、接合膜ごとに個体差が存在している。この相関関係の個体差は、実際に接合してみて初めて把握できるものであり、したがって、接合前の段階で、目的とする接着力を発現させたり、あるいは短時間で効率よく接着性を発現させることのできる最適な励起エネルギーを非破壊で特定することは困難である。
本発明の目的は、接合膜に発現する接着性を制御するために、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを容易に特定することができる励起エネルギー特定方法および励起エネルギー特定装置、および接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定することにより、接合膜ごとの個体差を把握して、部材同士を最適な接着力で接合することができる接合方法および接合装置を提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の励起エネルギー特定方法は、任意の原子配列からなる骨格と、該骨格に結合した脱離基とを含んでおり、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜において、前記脱離基を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定方法であって、
前記接合膜に向けて、エネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射し、前記エネルギーを照射することにより脱離した前記脱離基の量を測定する第１の工程と、
エネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとする第２の工程と、を有することを特徴とする。
これにより、接合膜に発現する接着性を制御するために、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを容易に特定することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法は、任意の原子配列からなる骨格と、該骨格に結合した脱離基とを含んでおり、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜において、前記脱離基を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定方法であって、
前記接合膜に向けて、エネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射し、前記エネルギーを照射することにより脱離した前記脱離基の量を測定する第１の工程と、
エネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとする第２の工程と、を有することを特徴とする。
これにより、接合膜に発現する接着性を制御するために、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを容易に特定することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第１の工程において、所定の時間間隔でエネルギー量が変化するエネルギー線を照射し、
前記第２の工程において、前記所定の時間間隔ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応する時間帯を特定し、この時間帯に対応するエネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとすることが好ましい。
これにより、エネルギー線のエネルギー量が変化する時間間隔の情報を得なくても、エネルギー量と脱離基の量とを容易に対応させることができるので、最適な励起エネルギーを簡単に特定することができる。
前記第２の工程において、前記所定の時間間隔ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応する時間帯を特定し、この時間帯に対応するエネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとすることが好ましい。
これにより、エネルギー線のエネルギー量が変化する時間間隔の情報を得なくても、エネルギー量と脱離基の量とを容易に対応させることができるので、最適な励起エネルギーを簡単に特定することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記時間間隔は、２０ｎｓ以上１μｓ以下であることが好ましい。
これにより、測定に際して必要かつ十分な量の脱離基を脱離させることができ、脱離基の量を高い精度で測定することができる。また、接合膜の一部に必要以上のエネルギー量が付与されるのを防止することができるので、脱離基が全て脱離したり、接合膜が劣化してしまったりするのを防止することができる。
これにより、測定に際して必要かつ十分な量の脱離基を脱離させることができ、脱離基の量を高い精度で測定することができる。また、接合膜の一部に必要以上のエネルギー量が付与されるのを防止することができるので、脱離基が全て脱離したり、接合膜が劣化してしまったりするのを防止することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記エネルギー線は電磁波であり、前記第１の工程において、波長の異なる電磁波を時間的に独立して照射することが好ましい。
これにより、適度なエネルギー量が付与されることとなり、接合膜の劣化を防止しつつ、必要かつ十分な接着性を発現させることができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第２の工程において、前記脱離基の量を、前記脱離基の質量電荷比の大きさごとに個別に測定し、前記測定された脱離基の質量電荷比のそれぞれにおいて前記最適な励起エネルギーを求めることが好ましい。
これにより、脱離する脱離基の種類ごと、すなわち質量電荷比ごとに接合膜に発現する接着性が異なる場合であっても、質量電荷比ごとに最適な励起エネルギーを特定することができる。
これにより、適度なエネルギー量が付与されることとなり、接合膜の劣化を防止しつつ、必要かつ十分な接着性を発現させることができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第２の工程において、前記脱離基の量を、前記脱離基の質量電荷比の大きさごとに個別に測定し、前記測定された脱離基の質量電荷比のそれぞれにおいて前記最適な励起エネルギーを求めることが好ましい。
これにより、脱離する脱離基の種類ごと、すなわち質量電荷比ごとに接合膜に発現する接着性が異なる場合であっても、質量電荷比ごとに最適な励起エネルギーを特定することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第２の工程において、前記脱離基の量が最大となるエネルギー量を、前記最適な励起エネルギーとすることが好ましい。
これにより、できるだけ大きな接着性を必要とする場合の最適な励起エネルギーを、簡単な解析で算出することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第１の工程において、前記エネルギー量が増加するよう変化させることが好ましい。
これにより、接合膜に付与されるエネルギー量は、時間の経過とともに徐々に増加することになるため、照射開始直後に付与されるエネルギー量を抑えることができ、脱離基の状態が不安定化するのを避けることができる。その結果、接合膜から脱離する脱離基の量をより正確に測定することができる。
これにより、できるだけ大きな接着性を必要とする場合の最適な励起エネルギーを、簡単な解析で算出することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第１の工程において、前記エネルギー量が増加するよう変化させることが好ましい。
これにより、接合膜に付与されるエネルギー量は、時間の経過とともに徐々に増加することになるため、照射開始直後に付与されるエネルギー量を抑えることができ、脱離基の状態が不安定化するのを避けることができる。その結果、接合膜から脱離する脱離基の量をより正確に測定することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第１の工程において、前記エネルギー線の照射領域を、前記エネルギー線のエネルギー量を変化させるごとに異ならせることが好ましい。
これにより、同じ領域に高いエネルギー量が供給されて、脱離基の量の測定が不安定になったり、この領域が局所的に劣化してしまうのを防止することができる。
これにより、同じ領域に高いエネルギー量が供給されて、脱離基の量の測定が不安定になったり、この領域が局所的に劣化してしまうのを防止することができる。
本発明の励起エネルギー特定方法では、前記第１の工程において、継続的に排気された空間内に前記接合膜を配置し、かつ、前記空間より低圧の空間を介して前記脱離基の量を測定することが好ましい。
これにより、脱離基を含むガスの圧力が高過ぎて測定可能な圧力範囲を超えている場合でも、ガスの圧力を所定の圧力範囲まで減圧することを可能にする。その結果、より正確な測定が可能になる。
これにより、脱離基を含むガスの圧力が高過ぎて測定可能な圧力範囲を超えている場合でも、ガスの圧力を所定の圧力範囲まで減圧することを可能にする。その結果、より正確な測定が可能になる。
本発明の励起エネルギー特定装置は、任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含んでおり、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜において、前記脱離基を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定装置であって、
前記接合膜を載置可能な載置部と、
前記接合膜に向けてエネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する線源と、
前記接合膜から脱離した前記脱離基の量を測定する測定部と、
前記エネルギー線のエネルギー量と前記脱離基の量との関係を解析する解析部と、を有し、
前記解析部は、前記エネルギー線のエネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成されていることを特徴とする。
これにより、接合膜を発現する接着性を制御するために、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを容易に特定可能な励起エネルギー特定装置が得られる。
前記接合膜を載置可能な載置部と、
前記接合膜に向けてエネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する線源と、
前記接合膜から脱離した前記脱離基の量を測定する測定部と、
前記エネルギー線のエネルギー量と前記脱離基の量との関係を解析する解析部と、を有し、
前記解析部は、前記エネルギー線のエネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成されていることを特徴とする。
これにより、接合膜を発現する接着性を制御するために、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを容易に特定可能な励起エネルギー特定装置が得られる。
本発明の励起エネルギー特定装置では、前記線源は、所定の時間間隔でエネルギー量が変化するようにエネルギー線を照射するものであり、
前記解析部は、前記所定の時間間隔ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応する時間帯を特定し、前記時間帯に対応するエネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成されていることが好ましい。
これにより、エネルギー線のエネルギー量が変化する時間間隔の情報を得なくても、エネルギー量と脱離基の量とを容易に対応させることができるので、最適な励起エネルギーを簡単に特定することができる。
前記解析部は、前記所定の時間間隔ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応する時間帯を特定し、前記時間帯に対応するエネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成されていることが好ましい。
これにより、エネルギー線のエネルギー量が変化する時間間隔の情報を得なくても、エネルギー量と脱離基の量とを容易に対応させることができるので、最適な励起エネルギーを簡単に特定することができる。
本発明の励起エネルギー特定装置では、前記測定部は、前記脱離基の量を、前記脱離基の質量電荷比の大きさごとに個別に測定可能であることが好ましい。
これにより、脱離する脱離基の種類ごと、すなわち質量電荷比ごとに接合膜に発現する接着性が異なる場合であっても、質量電荷比ごとに最適な励起エネルギーを特定することができる。
これにより、脱離する脱離基の種類ごと、すなわち質量電荷比ごとに接合膜に発現する接着性が異なる場合であっても、質量電荷比ごとに最適な励起エネルギーを特定することができる。
本発明の励起エネルギー特定装置では、前記解析部は、前記脱離量の量が最大となるエネルギー量を、前記最適な励起エネルギーとするよう構成されていることが好ましい。
これにより、できるだけ大きな接着性を必要とする場合の最適な励起エネルギーを、簡単な解析で算出することができる。
本発明の励起エネルギー特定装置では、当該励起エネルギー特定装置は、さらに気密性を有する容器を有し、前記載置部は、継続的に排気された前記容器内に配置されており、
前記測定部は、前記容器よりさらに低圧の空間を介して配置されていることが好ましい。
これにより、脱離基を含むガスの圧力が高過ぎて測定可能な圧力範囲を超えている場合でも、ガスの圧力を所定の圧力範囲まで減圧することが可能になるので、より正確な測定が可能になる。
これにより、できるだけ大きな接着性を必要とする場合の最適な励起エネルギーを、簡単な解析で算出することができる。
本発明の励起エネルギー特定装置では、当該励起エネルギー特定装置は、さらに気密性を有する容器を有し、前記載置部は、継続的に排気された前記容器内に配置されており、
前記測定部は、前記容器よりさらに低圧の空間を介して配置されていることが好ましい。
これにより、脱離基を含むガスの圧力が高過ぎて測定可能な圧力範囲を超えている場合でも、ガスの圧力を所定の圧力範囲まで減圧することが可能になるので、より正確な測定が可能になる。
本発明の励起エネルギー特定装置では、前記線源と前記載置部との間に設けられ、前記エネルギー線が透過可能な窓材を有していることが好ましい。
これにより、接合膜を配置した空間を減圧していても、その減圧状態を維持しつつ、接合膜に対してエネルギー線を照射することができる。
本発明の接合方法は、基材と被着体とを、任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含み、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜を介して接合する接合方法であって、
前記基材と該基材の一方の面側に設けられた前記接合膜とを有する接合膜付き基材、および、前記被着体を用意する準備工程と、
本発明の励起エネルギー特定方法により、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定工程と、
前記最適な励起エネルギーのエネルギー線を照射することにより、前記接合膜から前記脱離基を脱離させ、これにより接着性を発現させる活性化工程と、
前記接合膜と前記被着体とが対向するように、前記接合膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせて、これらを接合する積層工程と、を有することを特徴とする。
これにより、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定することにより、接合膜ごとの個体差を把握して、部材同士を効率よく最適な接着力で接合することができる。
これにより、接合膜を配置した空間を減圧していても、その減圧状態を維持しつつ、接合膜に対してエネルギー線を照射することができる。
本発明の接合方法は、基材と被着体とを、任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含み、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜を介して接合する接合方法であって、
前記基材と該基材の一方の面側に設けられた前記接合膜とを有する接合膜付き基材、および、前記被着体を用意する準備工程と、
本発明の励起エネルギー特定方法により、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定工程と、
前記最適な励起エネルギーのエネルギー線を照射することにより、前記接合膜から前記脱離基を脱離させ、これにより接着性を発現させる活性化工程と、
前記接合膜と前記被着体とが対向するように、前記接合膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせて、これらを接合する積層工程と、を有することを特徴とする。
これにより、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定することにより、接合膜ごとの個体差を把握して、部材同士を効率よく最適な接着力で接合することができる。
本発明の接合装置は、基材と被着体とを、任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含み、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜を介して接合する接合装置であって、
前記基材と該基材の一方の面側に設けられた前記接合膜とを有する接合膜付き基材を載置可能な第１の載置部と、
前記第１の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜に向けて、エネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する第１の線源と、
前記第１の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜から脱離した前記脱離基の量を測定する測定部と、
前記エネルギー線のエネルギー量と前記脱離基の量との関係を解析し、前記エネルギー線のエネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成された解析部と、
前記第１の載置部に隣接して設けられ、前記接合膜付き基材を載置可能な第２の載置部と、
前記第２の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜に向けて、前記最適な励起エネルギーでエネルギー線を照射して、前記接合膜に接着性を発現させる第２の線源と、
接着性が発現した前記接合膜と前記被着体とが密着するように、前記接合膜付き基材と前記被着体とを積層し、これらを接合する積層手段と、を有することを特徴とする。
これにより、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定することにより、接合膜ごとの個体差を把握して、部材同士を効率よく最適な接着力で接合可能な接合装置が得られる。
前記基材と該基材の一方の面側に設けられた前記接合膜とを有する接合膜付き基材を載置可能な第１の載置部と、
前記第１の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜に向けて、エネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する第１の線源と、
前記第１の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜から脱離した前記脱離基の量を測定する測定部と、
前記エネルギー線のエネルギー量と前記脱離基の量との関係を解析し、前記エネルギー線のエネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成された解析部と、
前記第１の載置部に隣接して設けられ、前記接合膜付き基材を載置可能な第２の載置部と、
前記第２の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜に向けて、前記最適な励起エネルギーでエネルギー線を照射して、前記接合膜に接着性を発現させる第２の線源と、
接着性が発現した前記接合膜と前記被着体とが密着するように、前記接合膜付き基材と前記被着体とを積層し、これらを接合する積層手段と、を有することを特徴とする。
これにより、接合膜に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定することにより、接合膜ごとの個体差を把握して、部材同士を効率よく最適な接着力で接合可能な接合装置が得られる。
本発明の接合装置では、前記第１の線源および前記第２の線源は、同一の線源から発生したエネルギー線を２つに分岐したものであることが好ましい。
これにより、第１の線源と第２の線源で、照射されるエネルギー線の特性を全く同一にすることができる。これにより、第１の線源を利用して最適な励起エネルギーを特定したとき、この励起エネルギーを第２の線源において正確に再現することができるので、接合膜において目的とする接着性を正確に再現することができる。
これにより、第１の線源と第２の線源で、照射されるエネルギー線の特性を全く同一にすることができる。これにより、第１の線源を利用して最適な励起エネルギーを特定したとき、この励起エネルギーを第２の線源において正確に再現することができるので、接合膜において目的とする接着性を正確に再現することができる。
本発明の接合装置では、前記第１の載置部および前記第２の載置部は、それぞれ気密性を有する容器内に配置されており、
前記第１の載置部と前記第２の載置部とは、気密性を有する空間を介して接続されていることが好ましい。
これにより、第１の載置部と第２の載置部との間で、減圧状態を維持したまま、接合膜付き基材を搬送することができる。
前記第１の載置部と前記第２の載置部とは、気密性を有する空間を介して接続されていることが好ましい。
これにより、第１の載置部と第２の載置部との間で、減圧状態を維持したまま、接合膜付き基材を搬送することができる。
本発明の接合装置では、前記第１の載置部と前記第２の載置部との間で前記接合膜付き基材を自在に移送可能な搬送部を有していることが好ましい。
これにより、作業者による作業を介することなく接合膜付き基材を搬送することができるので、第１の載置部および第２の載置部が作業者によって汚染されるのを防止することができる。
これにより、作業者による作業を介することなく接合膜付き基材を搬送することができるので、第１の載置部および第２の載置部が作業者によって汚染されるのを防止することができる。
以下、本発明の励起エネルギー特定方法、励起エネルギー特定装置、接合方法および接合装置を、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。
図１は、本発明の接合方法を説明するための図（断面図）、図２は、本発明の接合方法において用いられる接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図３は、本発明の接合方法において用いられる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。なお、以下の説明では、図１ないし図３中の上側を「上」、下側を「下」という。
図１は、本発明の接合方法を説明するための図（断面図）、図２は、本発明の接合方法において用いられる接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図３は、本発明の接合方法において用いられる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。なお、以下の説明では、図１ないし図３中の上側を「上」、下側を「下」という。
（接合方法および励起エネルギー特定方法）
本発明の接合方法は、図１に示すように、基材２と被着体４とを接合膜３を介して接合し、接合体５を得る方法であって、基材２上に接合膜３が成膜されてなる接合膜付き基材１と、被着体４とを用意する準備工程と、後述する本発明の励起エネルギー特定方法により接合膜３に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定工程と、特定した励起エネルギーのエネルギー線を接合膜３に照射し、接合膜３を活性化させる活性化工程と、接合膜３と被着体４とが対向するように、接合膜付き基材１と被着体４とを重ね合わせ、これらを接合する積層工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
本発明の接合方法は、図１に示すように、基材２と被着体４とを接合膜３を介して接合し、接合体５を得る方法であって、基材２上に接合膜３が成膜されてなる接合膜付き基材１と、被着体４とを用意する準備工程と、後述する本発明の励起エネルギー特定方法により接合膜３に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定工程と、特定した励起エネルギーのエネルギー線を接合膜３に照射し、接合膜３を活性化させる活性化工程と、接合膜３と被着体４とが対向するように、接合膜付き基材１と被着体４とを重ね合わせ、これらを接合する積層工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
［１］準備工程
まず、接合膜付き基材１と被着体４とを用意する。
図１に示す接合膜付き基材１は、基材２と、基材２上に成膜された接合膜３とを有するものである。
基材２は、被着体４との接合に供されるものであって、その形状は特に限定されず、図１に示すシート状の他、ブロック状、棒状等とされる。
まず、接合膜付き基材１と被着体４とを用意する。
図１に示す接合膜付き基材１は、基材２と、基材２上に成膜された接合膜３とを有するものである。
基材２は、被着体４との接合に供されるものであって、その形状は特に限定されず、図１に示すシート状の他、ブロック状、棒状等とされる。
基材２の構成材料としては、例えば、各種樹脂系材料、各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料、各種セラミックス系材料、各種炭素系材料、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。
このうち、基材２としては、可撓性を有するものが用いられる。これにより接合膜付き基材１は、被着体４と積層する際に、積層界面の密着性を高めることができる。これは、基材２が可撓性を有しているため、仮に被着体４の表面に凹凸があったとしても、基材２がその凹凸形状に沿って変形し得るようになるため、両者の密着性が向上するからである。したがって、基材２が可撓性を有することにより、接合体５において、接合膜付き基材１と被着体４との積層ムラを抑制することができる。
また、基材２のヤング率（引張弾性率）は、一般的な室温（２５℃）で１ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下程度であるのが好ましく、２ＧＰａ以上１２ＧＰａ以下程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、基材２は、十分な可撓性を有するものとなり、上述したような効果を確実に奏するものとなる。
このうち、基材２としては、可撓性を有するものが用いられる。これにより接合膜付き基材１は、被着体４と積層する際に、積層界面の密着性を高めることができる。これは、基材２が可撓性を有しているため、仮に被着体４の表面に凹凸があったとしても、基材２がその凹凸形状に沿って変形し得るようになるため、両者の密着性が向上するからである。したがって、基材２が可撓性を有することにより、接合体５において、接合膜付き基材１と被着体４との積層ムラを抑制することができる。
また、基材２のヤング率（引張弾性率）は、一般的な室温（２５℃）で１ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下程度であるのが好ましく、２ＧＰａ以上１２ＧＰａ以下程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、基材２は、十分な可撓性を有するものとなり、上述したような効果を確実に奏するものとなる。
接合膜３は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含む原子配列を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
このような接合膜３は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、接合膜３に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離し、エネルギーを付与した領域に接着性が発現するという特徴を有する。
このような接合膜３は、プラズマ重合、プラズマＣＶＤ等の気相成膜法により形成される。
図２、３には、一例として、シラン系の原料を用いて形成された接合膜３の構造を示す。
このような接合膜３は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、接合膜３に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離し、エネルギーを付与した領域に接着性が発現するという特徴を有する。
このような接合膜３は、プラズマ重合、プラズマＣＶＤ等の気相成膜法により形成される。
図２、３には、一例として、シラン系の原料を用いて形成された接合膜３の構造を示す。
接合膜３は、図２に示すように、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合３０２を含み、ランダムな原子配列（アモルファス構造）を有するＳｉ骨格３０１と、このＳｉ骨格３０１に結合する脱離基３０３とを有するものである。このような接合膜３は、シロキサン結合３０２を含みランダムな原子配列を有するＳｉ骨格３０１の影響によって、変形し難い強固な膜となる。これは、Ｓｉ骨格３０１の結晶性が低くなる（非晶質化する）ため、結晶粒界における転位やズレ等の欠陥が生じ難いためであると考えられる。このため、接合膜３自体が接合強度、耐薬品性、耐光性および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、接合強度、耐薬品性、耐光性および寸法精度が高いものが得られる。なお、Ｓｉ骨格３０１の原子配列は、特に限定されない。
このような接合膜３にエネルギーが付与されると、脱離基３０３がＳｉ骨格３０１から脱離し、図３に示すように、接合膜３の表面３５および内部に、活性手３０４が生じる。そして、これにより、接合膜３表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜３は、被着体４に対して強固に効率よく接合可能なものとなる。
このような接合膜３にエネルギーが付与されると、脱離基３０３がＳｉ骨格３０１から脱離し、図３に示すように、接合膜３の表面３５および内部に、活性手３０４が生じる。そして、これにより、接合膜３表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜３は、被着体４に対して強固に効率よく接合可能なものとなる。
なお、脱離基３０３とＳｉ骨格３０１との結合エネルギーは、Ｓｉ骨格３０１中のシロキサン結合３０２の結合エネルギーよりも小さい。このため、接合膜３は、エネルギーの付与により、Ｓｉ骨格３０１が破壊されるのを防止しつつ、脱離基３０３とＳｉ骨格３０１との結合を選択的に切断し、脱離基３０３を脱離させることができる。
また、このような接合膜３は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接着層（接合膜３）の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、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、短時間での接合が可能となる。
また、このような接合膜３は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接着層（接合膜３）の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、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、短時間での接合が可能となる。
なお、接合膜３においては、特に接合膜３を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０原子％以上９０原子％以下程度であるのが好ましく、２０原子％以上８０原子％以下程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜３はＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜３自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜３は、特に高い接合強度を示すものとなる。
また、接合膜３中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７以上７：３以下程度であるのが好ましく、４：６以上６：４以下程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ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、接合膜３の安定性が高くなり、より強固に接合することができるようになる。
また、接合膜３中のＳｉ骨格３０１の結晶化度は、４５％以下であるのが好ましく、４０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉ骨格３０１は十分にランダムな原子配列を含むものとなり、より非晶質的な特性を示す。このため、前述したＳｉ骨格３０１の特性が顕在化し、接合膜３の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
また、接合膜３中のＳｉ骨格３０１の結晶化度は、４５％以下であるのが好ましく、４０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉ骨格３０１は十分にランダムな原子配列を含むものとなり、より非晶質的な特性を示す。このため、前述したＳｉ骨格３０１の特性が顕在化し、接合膜３の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
なお、Ｓｉ骨格３０１の結晶化度は、一般的な結晶化度測定方法により測定することができ、具体的には、結晶部分における散乱Ｘ線の強度に基づいて測定する方法（Ｘ線法）、赤外線吸収の結晶化バンドの強度から求める方法（赤外線法）、核磁気共鳴吸収の微分曲線の下の面積に基づいて求める方法（核磁気共鳴吸収法）、結晶部分には化学試薬が浸透し難いことを利用した化学的方法等により測定することができる。
このうち、簡便性等の観点からＸ線法が好ましく用いられる。
このうち、簡便性等の観点からＸ線法が好ましく用いられる。
また、Ｓｉ骨格３０１の結晶化度を測定する際には、接合膜３に対して上述の測定方法を適用すればよいが、あらかじめ接合膜３に前処理を施しておくのが好ましい。この前処理としては、後述する接合膜３にエネルギーを付与する処理（例えば、紫外線照射処理等）が挙げられる。エネルギーの付与により、接合膜３中の脱離基が脱離し、Ｓｉ骨格３０１の結晶化度をより正確に測定することが可能になる。
また、接合膜３は、その構造中にＳｉ−Ｈ結合を含んでいるのが好ましい。このＳｉ−Ｈ結合は、プラズマ重合、プラズマＣＶＤによってシランが重合反応する際に重合物中に生じるものであるが、このとき、Ｓｉ−Ｈ結合がシロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。このため、シロキサン結合は、Ｓｉ−Ｈ結合を避けるように形成されることとなり、Ｓｉ骨格３０１の原子配列の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合、プラズマＣＶＤによれば、結晶化度の低いＳｉ骨格３０１を効率よく形成することができる。
一方、接合膜３中のＳｉ−Ｈ結合の含有率が多ければ多いほど結晶化度が低くなるわけではない。具体的には、接合膜３の赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピークの強度を１としたとき、Ｓｉ−Ｈ結合に帰属するピークの強度は、０．００１以上０．２以下程度であるのが好ましく、０．００２以上０．０５以下程度であるのがより好ましく、０．００５以上０．０２以下程度であるのがさらに好ましい。Ｓｉ−Ｈ結合のシロキサン結合に対する割合が前記範囲内であることにより、接合膜３中の原子配列は、相対的に最もランダムなものとなる。このため、Ｓｉ−Ｈ結合のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対して前記範囲内にある場合、接合膜３は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。
また、Ｓｉ骨格３０１に結合する脱離基３０３は、前述したように、Ｓｉ骨格３０１から脱離することによって、接合膜３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Ｓｉ骨格３０１に確実に結合しているものである必要がある。
なお、プラズマ重合、プラズマＣＶＤによる成膜の際には、原料ガスの成分が重合して、シロキサン結合を含むＳｉ骨格３０１と、それに結合した残基とを生成するが、例えばこの残基が脱離基３０３となり得る。
かかる観点から、脱離基３０３には、Ｈ原子、Ｂ原子、Ｃ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｐ原子、Ｓ原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含み、これらの各原子がＳｉ骨格３０１に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも１種で構成されたものが好ましく用いられる。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、接合膜３の接着性をより高度なものとすることができる。
かかる観点から、脱離基３０３には、Ｈ原子、Ｂ原子、Ｃ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｐ原子、Ｓ原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含み、これらの各原子がＳｉ骨格３０１に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも１種で構成されたものが好ましく用いられる。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、接合膜３の接着性をより高度なものとすることができる。
なお、上記のような各原子がＳｉ骨格３０１に結合するよう配置された原子団（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、ビニル基、アリル基のようなアルケニル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン化アルキル基、メルカプト基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられる。
これらの各基の中でも、脱離基３０３は、特に有機基であるのが好ましく、アルキル基であるのがより好ましい。有機基およびアルキル基は化学的な安定性が高いため、有機基およびアルキル基を含む接合膜３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
ここで、脱離基３０３が特にメチル基（−ＣＨ３）である場合、その好ましい含有率は、赤外光吸収スペクトルにおけるピーク強度から以下のように規定される。
ここで、脱離基３０３が特にメチル基（−ＣＨ３）である場合、その好ましい含有率は、赤外光吸収スペクトルにおけるピーク強度から以下のように規定される。
すなわち、接合膜３の赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピークの強度を１としたとき、メチル基に帰属するピークの強度は、０．０５以上０．４５以下程度であるのが好ましく、０．１以上０．４以下程度であるのがより好ましく、０．２以上０．３以下程度であるのがさらに好ましい。メチル基のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対する割合が前記範囲内であることにより、メチル基がシロキサン結合の生成を必要以上に阻害するのを防止しつつ、接合膜３中に必要かつ十分な数の活性手が生じるため、接合膜３に十分な接着性が生じる。また、接合膜３には、メチル基に起因する十分な耐候性および耐薬品性が発現する。
このような特徴を有する接合膜３の構成材料としては、例えば、ポリオルガノシロキサンのような、シロキサン結合とそれに結合した脱離基３０３となり得る有機基とを含む重合物等が挙げられる。
このような特徴を有する接合膜３の構成材料としては、例えば、ポリオルガノシロキサンのような、シロキサン結合とそれに結合した脱離基３０３となり得る有機基とを含む重合物等が挙げられる。
ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、基材２に対して特に強固に被着するとともに、被着体４に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、基材２と被着体４とを強固に接合することができる。
また、ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性（非接着性）を示すが、エネルギーを付与されることにより、容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化し、接着性を発現するが、この非接着性と接着性との制御を容易かつ確実に行えるという利点を有する。
なお、この撥水性（非接着性）は、主に、ポリオルガノシロキサン中に含まれた有機基（例えばアルキル基）による作用である。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、エネルギーを付与されることにより、表面に接着性が発現するとともに、表面以外の部分においては、前述した有機基による作用・効果が得られるという利点も有する。したがって、このような接合膜３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなり、例えば、薬品類等に長期にわたって曝されるような光学素子や液滴吐出ヘッドの組み立てに際して、有効に用いられるものとなる。
なお、この撥水性（非接着性）は、主に、ポリオルガノシロキサン中に含まれた有機基（例えばアルキル基）による作用である。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、エネルギーを付与されることにより、表面に接着性が発現するとともに、表面以外の部分においては、前述した有機基による作用・効果が得られるという利点も有する。したがって、このような接合膜３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなり、例えば、薬品類等に長期にわたって曝されるような光学素子や液滴吐出ヘッドの組み立てに際して、有効に用いられるものとなる。
また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜３は、接着性に特に優れるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
このような接合膜３の平均厚さは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、２ｎｍ以上８００ｎｍ以下程度であるのがより好ましい。接合膜３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、接合体５の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、基材２と被着体４とをより強固に接合することができる。
このような接合膜３は、前述したようにプラズマ重合やプラズマＣＶＤ法により作製することができるが、このうちプラズマ重合法によれば、緻密で均質な接合膜３を効率よく作製することができる。これにより、接合膜３は、被着体４に対して特に強固に接合し得るものとなる。さらに、プラズマ重合法で作製された接合膜３は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持される。このため、接合体５の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
このような接合膜３は、前述したようにプラズマ重合やプラズマＣＶＤ法により作製することができるが、このうちプラズマ重合法によれば、緻密で均質な接合膜３を効率よく作製することができる。これにより、接合膜３は、被着体４に対して特に強固に接合し得るものとなる。さらに、プラズマ重合法で作製された接合膜３は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持される。このため、接合体５の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
以下、接合膜３を作製する方法について説明する。ここでは、プラズマ重合法による作製方法を例に説明する。
接合膜３は、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合させ、重合物を基材２上に堆積させることにより得ることができる。
接合膜３は、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合させ、重合物を基材２上に堆積させることにより得ることができる。
原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサンのようなオルガノシロキサン等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわち接合膜３は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわち接合膜３は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。
プラズマ重合の際、プラズマ発生電極に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下程度であるのが好ましく、１０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下程度であるのがより好ましい。
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、０．０１Ｗ／ｃｍ２以上１００Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのが好ましく、０．１Ｗ／ｃｍ２以上５０Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのがより好ましく、１Ｗ／ｃｍ２以上４０Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのがさらに好ましい。
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、０．０１Ｗ／ｃｍ２以上１００Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのが好ましく、０．１Ｗ／ｃｍ２以上５０Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのがより好ましく、１Ｗ／ｃｍ２以上４０Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのがさらに好ましい。
また、成膜時の圧力は、１３３．３×１０−５Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下（１×１０−５Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下（１×１０−４Ｔｏｒｒ以上１Ｔｏｒｒ以下）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５ｓｃｃｍ以上２００ｓｃｃｍ以下程度であるのが好ましく、１ｓｃｃｍ以上１００ｓｃｃｍ以下程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、５ｓｃｃｍ以上７５０ｓｃｃｍ以下程度であるのが好ましく、１０ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５ｓｃｃｍ以上２００ｓｃｃｍ以下程度であるのが好ましく、１ｓｃｃｍ以上１００ｓｃｃｍ以下程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、５ｓｃｃｍ以上７５０ｓｃｃｍ以下程度であるのが好ましく、１０ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下程度であるのがより好ましい。
処理時間は、１分以上１０分以下程度であるのが好ましく、４分以上７分以下程度であるのがより好ましい。
また、基材２の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５℃以上１００℃以下程度であるのがより好ましい。
以上のようにして、接合膜３を得る。
なお、接合膜３の構成材料としては、上述した気相成膜法で形成されるシラン系材料の他、（ｉ）液相成膜法で形成されるシラン系材料、（ｉｉ）金属酸化物系材料、（ｉｉｉ）有機金属系材料等が挙げられる。
また、基材２の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５℃以上１００℃以下程度であるのがより好ましい。
以上のようにして、接合膜３を得る。
なお、接合膜３の構成材料としては、上述した気相成膜法で形成されるシラン系材料の他、（ｉ）液相成膜法で形成されるシラン系材料、（ｉｉ）金属酸化物系材料、（ｉｉｉ）有機金属系材料等が挙げられる。
（ｉ）
接合膜３は、上述した気相成膜法の他、液相成膜法により形成することもできる。
この場合、原材料としてシリコーン材料を用いることができる。
シリコーン材料とは、ポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物であり、通常、主骨格（主鎖）部分が主としてオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる化合物のことを言い、主鎖の一部から突出する分枝状の構造を有するものであってもよく、主鎖が環状をなす環状体であってもよく、主鎖の末端同士が連結しない直鎖状のものであってもよい。
例えば、ポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物において、オルガノシロキサン単位は、その末端部では下記一般式（１）で表わされる構造単位を有し、連結部では下記一般式（２）で表わされる構造単位を有し、また、分枝部では下記一般式（３）で表わされる構造単位を有している。
接合膜３は、上述した気相成膜法の他、液相成膜法により形成することもできる。
この場合、原材料としてシリコーン材料を用いることができる。
シリコーン材料とは、ポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物であり、通常、主骨格（主鎖）部分が主としてオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる化合物のことを言い、主鎖の一部から突出する分枝状の構造を有するものであってもよく、主鎖が環状をなす環状体であってもよく、主鎖の末端同士が連結しない直鎖状のものであってもよい。
例えば、ポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物において、オルガノシロキサン単位は、その末端部では下記一般式（１）で表わされる構造単位を有し、連結部では下記一般式（２）で表わされる構造単位を有し、また、分枝部では下記一般式（３）で表わされる構造単位を有している。
なお、シロキサン残基とは、酸素原子を介して隣接する構造単位が有するケイ素原子に結合しており、シロキサン結合を形成している置換基のことを表す。具体的には、−Ｏ−（Ｓｉ）構造（Ｓｉは隣接する構造単位が有するケイ素原子）となっている。
このようなシリコーン材料において、ポリオルガノシロキサン骨格は、直鎖状をなすもの、すなわち上記一般式（１）の構造単位および上記一般式（２）の構造単位で構成されるものであるのが好ましい。これにより、次工程において、液状材料中に含まれるシリコーン材料同士が絡まり合うようにして接合膜３が形成されることから、得られる接合膜３は膜強度に優れたものとなる。
具体的には、かかる構成のポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物としては、例えば、下記一般式（４）で表わされるものが挙げられる。
このようなシリコーン材料において、ポリオルガノシロキサン骨格は、直鎖状をなすもの、すなわち上記一般式（１）の構造単位および上記一般式（２）の構造単位で構成されるものであるのが好ましい。これにより、次工程において、液状材料中に含まれるシリコーン材料同士が絡まり合うようにして接合膜３が形成されることから、得られる接合膜３は膜強度に優れたものとなる。
具体的には、かかる構成のポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物としては、例えば、下記一般式（４）で表わされるものが挙げられる。
上記一般式（１）〜上記一般式（４）中、基Ｒ（置換または無置換の炭化水素基）としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、ビフェニリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられる。さらに、これらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部が、Ｉ）フッ素原子、塩素原子、臭素原子のようなハロゲン原子、II）グリシドキシ基のようなエポキシ基、III）メタクリル基のような（メタ）アクリロイル基、IV）カルボキシル基、スルフォニル基のようなアニオン性基等で置換された基等が挙げられる。
また、加水分解基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基等のケトオキシム基、アセトキシ基等のアシルオキシ基、イソプロペニルオキシ基、イソブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基等が挙げられる。
これらの基Ｒが、脱離基となり得る。
これらの基Ｒが、脱離基となり得る。
また、上記一般式（４）中、ｍおよびｎは、ポリオルガノシロキサンの重合度を表すものであるが、ｍおよびｎの合計（ｍ＋ｎ）が、５以上１００００以下程度の整数であるのが好ましく、５０以上１０００以下程度の整数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、原材料の粘度を後に示すような好適な範囲内に比較的容易に設定することができる。
このようなシリコーン材料を基材２上に塗布した後、得られた液状被膜を乾燥させる。これにより、接合膜３が形成され、接合膜付き基材１が得られる。
このようなシリコーン材料を基材２上に塗布した後、得られた液状被膜を乾燥させる。これにより、接合膜３が形成され、接合膜付き基材１が得られる。
（ｉｉ）
金属酸化物系材料で構成された接合膜３は、金属原子と、この金属原子に結合する酸素原子と、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含むものである。すなわち、接合膜３は、金属酸化物で構成される膜に脱離基を導入した膜である。
このような接合膜３は、エネルギーが付与されると、脱離基が金属原子および酸素原子の少なくとも一方から脱離し、接着性を発現するものである。
金属酸化物系材料で構成された接合膜３は、金属原子と、この金属原子に結合する酸素原子と、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含むものである。すなわち、接合膜３は、金属酸化物で構成される膜に脱離基を導入した膜である。
このような接合膜３は、エネルギーが付与されると、脱離基が金属原子および酸素原子の少なくとも一方から脱離し、接着性を発現するものである。
金属酸化物系材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および二酸化チタン（ＴｉＯ２）等が挙げられる。
金属酸化物系材料で構成された接合膜３は、例えば、Ａ：脱離基を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法（ＰＶＤ法）により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜する方法、Ｂ：金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜に脱離基を導入する方法等により形成することができる。
金属酸化物系材料で構成された接合膜３は、例えば、Ａ：脱離基を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法（ＰＶＤ法）により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜する方法、Ｂ：金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜に脱離基を導入する方法等により形成することができる。
ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等が挙げられる。
また、脱離基の導入には、脱離基をイオンビームとして照射可能なイオン源等を用いて行うことができる。脱離基としては、前述した各種の原子団が挙げられる。
また、脱離基の導入には、脱離基をイオンビームとして照射可能なイオン源等を用いて行うことができる。脱離基としては、前述した各種の原子団が挙げられる。
（ｉｉｉ）
有機金属系材料で構成された接合膜３は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含むものである。
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。
有機金属系材料で構成された接合膜３は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含むものである。
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。
一方、有機成分で構成される脱離基としては、例えば、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。より具体的には、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。
このような接合膜３は、エネルギーが付与されると、脱離基が脱離し、接着性を発現するものである。
このような接合膜３は、エネルギーが付与されると、脱離基が脱離し、接着性を発現するものである。
有機金属系材料で構成された接合膜３は、例えば、Ａ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）を含む有機物を付与（化学修飾）する方法、Ｂ：金属原子と脱離基（有機成分）を含む有機物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接合膜３を形成する方法、Ｃ：金属原子と脱離基を含む有機物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等を用いて成膜する方法等が挙げられる。
接合膜３としては、上記のような材料で構成されたものも用いることができる。
接合膜３としては、上記のような材料で構成されたものも用いることができる。
また、被着体４としては、前述した基材２と同様のものが用いられる。
なお、被着体４は、基材２と対向する面に、接合膜３と同様の接合膜を有するものであってもよい。この場合、接合膜同士の接合により、基材２と被着体４とが接合されるため、より強固な接合が可能になる。また、この場合には、両方の接合膜について接着性を発現させる必要があるため、両方の接合膜について最適な励起エネルギーを特定するようにすればよい。
なお、被着体４は、基材２と対向する面に、接合膜３と同様の接合膜を有するものであってもよい。この場合、接合膜同士の接合により、基材２と被着体４とが接合されるため、より強固な接合が可能になる。また、この場合には、両方の接合膜について接着性を発現させる必要があるため、両方の接合膜について最適な励起エネルギーを特定するようにすればよい。
［２］励起エネルギー特定工程
次に、本発明の励起エネルギー特定方法により、接合膜３に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギー（エネルギー量）を特定する。
ここで、基材２と被着体４との接合において、接合膜３に必要とされる接着性（接着力および接着に要する時間）は、接着の目的に応じて様々である。具体的には、基材２と被着体４とをできるだけ強固にまたはできるだけ短時間に接合する場合もあれば、基材２と被着体４とをやや弱い接着力でまたはやや長い時間をかけて接合する場合もある。
このような接着性の程度は、接合膜３に照射するエネルギー線の励起エネルギー（エネルギー量）によって制御することができる。
次に、本発明の励起エネルギー特定方法により、接合膜３に照射するエネルギー線の最適な励起エネルギー（エネルギー量）を特定する。
ここで、基材２と被着体４との接合において、接合膜３に必要とされる接着性（接着力および接着に要する時間）は、接着の目的に応じて様々である。具体的には、基材２と被着体４とをできるだけ強固にまたはできるだけ短時間に接合する場合もあれば、基材２と被着体４とをやや弱い接着力でまたはやや長い時間をかけて接合する場合もある。
このような接着性の程度は、接合膜３に照射するエネルギー線の励起エネルギー（エネルギー量）によって制御することができる。
しかしながら、この必要とされる接着性の大きさと励起エネルギーとの間には、ある相関関係が存在するものの、その相関関係は接合膜ごとに異なっている。このため、従来は、実際に接合してみるまで、相関関係を特定することができなかった。換言すれば、従来は、接合前の段階で、必要とされる接着性を発現させ得る最適な励起エネルギーを特定することができなかった。
そこで、本発明の励起エネルギー特定方法は、接合前の段階でも、必要とされる接着性を発現させ得る最適な励起エネルギーを特定することを目的とする。
ここで、接着性の大きさと励起エネルギーとの相関関係は、前述したように接合膜ごとに異なるものの、本発明者は、接着性の大きさと、エネルギー線の照射により脱離する脱離基の量との間には、一定の相関関係が存在することを見出した。そして、接合前の段階で、励起エネルギーと脱離基の量との相関関係を見出せば、最終的に上記目的を達成し得ることに想到し、本発明を完成するに至った。
本発明の励起エネルギーの特定方法は、接合膜３に向けて、エネルギー量を変化させつつエネルギー線を照射し、これにより脱離した脱離基の量を測定する第１の工程と、エネルギー量ごとに測定された脱離基の量から、目的とする脱離基の量に対応するエネルギーを特定する第２の工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
ここで、接着性の大きさと励起エネルギーとの相関関係は、前述したように接合膜ごとに異なるものの、本発明者は、接着性の大きさと、エネルギー線の照射により脱離する脱離基の量との間には、一定の相関関係が存在することを見出した。そして、接合前の段階で、励起エネルギーと脱離基の量との相関関係を見出せば、最終的に上記目的を達成し得ることに想到し、本発明を完成するに至った。
本発明の励起エネルギーの特定方法は、接合膜３に向けて、エネルギー量を変化させつつエネルギー線を照射し、これにより脱離した脱離基の量を測定する第１の工程と、エネルギー量ごとに測定された脱離基の量から、目的とする脱離基の量に対応するエネルギーを特定する第２の工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
［２−１］第１の工程
図４は、接合膜３にエネルギー線を照射する様子を模式的に示す正面図である。
まず、接合膜付き基材１を試料載置部１１上に載置する。また、接合膜付き基材１の上方には、エネルギー線を発生させる線源１２が配置されている。さらに、試料載置部１１の近傍には、脱離基の量を測定する測定部１３が配置されている。
図４は、接合膜３にエネルギー線を照射する様子を模式的に示す正面図である。
まず、接合膜付き基材１を試料載置部１１上に載置する。また、接合膜付き基材１の上方には、エネルギー線を発生させる線源１２が配置されている。さらに、試料載置部１１の近傍には、脱離基の量を測定する測定部１３が配置されている。
次いで、接合膜３に向けて、エネルギー量を変化させつつエネルギー線を照射する。これにより、接合膜３から脱離基３０３が脱離する。この脱離した脱離基３０３の量を測定部１３により測定する。なお、エネルギー量を変化させつつエネルギー線を照射するには、異なるエネルギー量のエネルギー線を時間的に重複することなく独立に照射すればよく、例えばエネルギー量を連続的に変化させながら照射してもよく、エネルギー量の変化が不連続的であってもよい。さらには、所定のエネルギー量のエネルギー線を照射した後、一定時間エネルギー線の照射を停止し、異なるエネルギー量で再びエネルギー線を照射するようにしてもよい。
［２−２］第２の工程
測定部１３により測定した脱離基３０３の量は、変化させたエネルギー量ごとに分割して集計する。そして、各エネルギー量ごとに集計された脱離基３０３の量のうち、目的とする脱離基の量に対応するエネルギー量を特定する。このエネルギー量が、必要とされる接着性を発現させ得る最適な励起エネルギーである。
測定部１３により測定した脱離基３０３の量は、変化させたエネルギー量ごとに分割して集計する。そして、各エネルギー量ごとに集計された脱離基３０３の量のうち、目的とする脱離基の量に対応するエネルギー量を特定する。このエネルギー量が、必要とされる接着性を発現させ得る最適な励起エネルギーである。
［３］活性化工程
次に、特定した最適な励起エネルギーのエネルギー線を、接合膜３に照射する。これにより、接合膜３には、必要とされる接着性が過不足なく発現することとなる。
［４］積層工程
次に、接着性が発現した接合膜３と被着体４とが密着するように、接合膜付き基材１と被着体４とを重ね合わせる。これにより、接合膜付き基材１と被着体４とを目的とする接着性でもって接合し、接合体５が得られる。
次に、特定した最適な励起エネルギーのエネルギー線を、接合膜３に照射する。これにより、接合膜３には、必要とされる接着性が過不足なく発現することとなる。
［４］積層工程
次に、接着性が発現した接合膜３と被着体４とが密着するように、接合膜付き基材１と被着体４とを重ね合わせる。これにより、接合膜付き基材１と被着体４とを目的とする接着性でもって接合し、接合体５が得られる。
（接合装置および励起エネルギー特定装置）
図５は、本発明の接合装置および本発明の励起エネルギー特定装置の実施形態を模式的に示すブロック図である。
図５に示す接合装置１００は、上述した接合方法および励起エネルギー特定方法に用いる接合装置であって、接合膜付き基材１を載置可能な第１の載置部１１１を備え、前述した励起エネルギー特定工程を行うための分析部１１０と、接合膜付き基材１を載置可能な第２の載置部１３１を有し、前述した活性化工程を行うための活性化部１３０と、分析部１１０と活性化部１３０との間に配置され、分析部１１０と活性化部１３０との間で接合膜付き基材１を自在に搬送可能な搬送部１２０と、活性化部１３０の搬送部１２０と反対側に設けられ、前述した積層工程を行うための積層部１４０と、分析部１１０に対してエネルギー線を供給可能な第１の線源１６４と、活性化部１３０に対してエネルギー線を供給可能な第２の線源１６５とを備える線源ユニット１６０とを有している。
図５は、本発明の接合装置および本発明の励起エネルギー特定装置の実施形態を模式的に示すブロック図である。
図５に示す接合装置１００は、上述した接合方法および励起エネルギー特定方法に用いる接合装置であって、接合膜付き基材１を載置可能な第１の載置部１１１を備え、前述した励起エネルギー特定工程を行うための分析部１１０と、接合膜付き基材１を載置可能な第２の載置部１３１を有し、前述した活性化工程を行うための活性化部１３０と、分析部１１０と活性化部１３０との間に配置され、分析部１１０と活性化部１３０との間で接合膜付き基材１を自在に搬送可能な搬送部１２０と、活性化部１３０の搬送部１２０と反対側に設けられ、前述した積層工程を行うための積層部１４０と、分析部１１０に対してエネルギー線を供給可能な第１の線源１６４と、活性化部１３０に対してエネルギー線を供給可能な第２の線源１６５とを備える線源ユニット１６０とを有している。
また、分析部１１０には、接合膜３から脱離した脱離基３０３の量を測定する測定部１５０が接続されている。
そして、接合装置１００は、測定部１５０で測定された脱離基３０３の量と、第１の線源１６４から供給されたエネルギー線のエネルギー量との関係を解析する解析部１７０を有している。
なお、分析部１１０と、第１の線源１６４と、測定部１５０と、解析部１７０とにより、励起エネルギー特定装置２００が構成されている。
以下、各部の構成について詳述する。
そして、接合装置１００は、測定部１５０で測定された脱離基３０３の量と、第１の線源１６４から供給されたエネルギー線のエネルギー量との関係を解析する解析部１７０を有している。
なお、分析部１１０と、第１の線源１６４と、測定部１５０と、解析部１７０とにより、励起エネルギー特定装置２００が構成されている。
以下、各部の構成について詳述する。
＜分析部＞
分析部１１０は、第１の載置部１１１と、気密性を有し、第１の載置部１１１を収納するチャンバー（容器）１１２と、チャンバー１１２内を排気可能な排気ポンプ１１３と、隣り合う搬送部１２０との間を開閉可能なゲートバルブ１１４とを有している。
第１の載置部１１１は、接合膜付き基材１を載置可能な試料ステージである。また、チャンバー１１２は、ステンレス鋼等の高強度材料で構成され、内外の圧力差に耐え得る構成となっている。排気ポンプ１１３としては、油回転ポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等が挙げられる。また、ゲートバルブ１１４は、搬送部１２０との間を開閉し、開状態のときには、チャンバー１１２の気密性を損なうことなく、搬送部１２０と接続可能になっている。このゲートバルブ１１４は、外部からの制御信号により開閉操作することも可能なものであれば、解析部１７０により、他のゲートバルブと協調制御することも可能になる。
分析部１１０は、第１の載置部１１１と、気密性を有し、第１の載置部１１１を収納するチャンバー（容器）１１２と、チャンバー１１２内を排気可能な排気ポンプ１１３と、隣り合う搬送部１２０との間を開閉可能なゲートバルブ１１４とを有している。
第１の載置部１１１は、接合膜付き基材１を載置可能な試料ステージである。また、チャンバー１１２は、ステンレス鋼等の高強度材料で構成され、内外の圧力差に耐え得る構成となっている。排気ポンプ１１３としては、油回転ポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等が挙げられる。また、ゲートバルブ１１４は、搬送部１２０との間を開閉し、開状態のときには、チャンバー１１２の気密性を損なうことなく、搬送部１２０と接続可能になっている。このゲートバルブ１１４は、外部からの制御信号により開閉操作することも可能なものであれば、解析部１７０により、他のゲートバルブと協調制御することも可能になる。
＜測定部＞
測定部１５０は、質量分析ユニット１５１と、チャンバー１１２内を差動排気する差動排気部１５２と、差動排気部１５２と分析部１１０との間を開閉可能なゲートバルブ１５３とを有している。
質量分析ユニット１５１は、チャンバー１１２内の気体成分（イオン）の定量分析を行う装置であり、磁場偏向型、四重極型等の方式のものが知られている。このうち、四重極型の質量分析ユニット１５１は、減圧雰囲気中に存在するイオンの種類とその分圧（体積分率）とを測定することができる。
測定部１５０は、質量分析ユニット１５１と、チャンバー１１２内を差動排気する差動排気部１５２と、差動排気部１５２と分析部１１０との間を開閉可能なゲートバルブ１５３とを有している。
質量分析ユニット１５１は、チャンバー１１２内の気体成分（イオン）の定量分析を行う装置であり、磁場偏向型、四重極型等の方式のものが知られている。このうち、四重極型の質量分析ユニット１５１は、減圧雰囲気中に存在するイオンの種類とその分圧（体積分率）とを測定することができる。
四重極型の質量分析ユニット１５１は、その内部に、図示しないイオン源部、四重極部およびイオン検出部を備えている。イオンの質量分析を行う際には、イオン源部のフィラメントで作成された熱電子により、気体成分をイオン化する。次に、種々のイオンの中から特定の質量電荷比を有するイオンのみを四重極部を通過させ、これをイオン検出部においてイオン電流として検出する。同様にして四重極部を通過させるイオンの種類を変えることにより、イオンの種類とその分圧とを測定する。
したがって、イオンの種類は、イオンの質量電荷比（質量数／電荷数）ごとに測定される。このため、質量分析ユニットによる測定結果は、イオンの質量電荷比ごとの分圧として出力されることとなる。
したがって、イオンの種類は、イオンの質量電荷比（質量数／電荷数）ごとに測定される。このため、質量分析ユニットによる測定結果は、イオンの質量電荷比ごとの分圧として出力されることとなる。
差動排気部１５２は、ゲートバルブ１５３を介してチャンバー１１２と質量分析ユニット１５１との間を接続する配管１５２１と、配管１５２１内を排気する排気ポンプ１５２２とを有している。質量分析ユニット１５１は、この差動排気部１５２を介して脱離基の量を測定することになるため、チャンバー１１２内の圧力が高過ぎて質量分析ユニット１５１で測定可能な圧力範囲を超えている場合でも、ガスの圧力を所定の圧力範囲まで減圧することを可能にする。よって、配管１５２１内の圧力は、チャンバー１１２内の圧力と同じかそれより低圧（高真空）になるよう減圧されている必要がある。
また、差動排気部１５２によりチャンバー１１２内のガスが速やかに配管１５２１に移動する。このため、接合膜３から脱離した脱離基３０３を速やかにかつ漏れなく質量分析ユニット１５１まで導くことができ、質量分析ユニット１５１ではより正確な測定が可能になる。
また、差動排気部１５２によりチャンバー１１２内のガスが速やかに配管１５２１に移動する。このため、接合膜３から脱離した脱離基３０３を速やかにかつ漏れなく質量分析ユニット１５１まで導くことができ、質量分析ユニット１５１ではより正確な測定が可能になる。
＜搬送部＞
搬送部１２０は、分析部１１０と活性化部１３０との間に配置されている。搬送部１２０は、接合膜付き基材１を把持し、自在に搬送可能な把持部１２１と、把持部１２１を収納するチャンバー１２２と、チャンバー１２２内を排気可能な排気ポンプ１２３と、チャンバー１２２に設けられ、外部からチャンバー１２２内に接合膜付き基材１を配置することができるように開閉可能なアクセスドア１２４と、隣り合う活性化部１３０との間を開閉可能なゲートバルブ１２５とを有している。
搬送部１２０は、分析部１１０と活性化部１３０との間に配置されている。搬送部１２０は、接合膜付き基材１を把持し、自在に搬送可能な把持部１２１と、把持部１２１を収納するチャンバー１２２と、チャンバー１２２内を排気可能な排気ポンプ１２３と、チャンバー１２２に設けられ、外部からチャンバー１２２内に接合膜付き基材１を配置することができるように開閉可能なアクセスドア１２４と、隣り合う活性化部１３０との間を開閉可能なゲートバルブ１２５とを有している。
把持部１２１は、アクセスドア１２４を介して外部から持ち込まれた接合膜付き基材１を把持するチャック手段と、チャック手段を分析部１１０から活性化部１３０を経て積層部１４０まで自在に搬送可能な搬送手段とで構成されており、分析部１１０内、活性化部１３０内、または積層部１４０内にそれぞれ接合膜付き基材１を搬送し、配置することができる。
なお、チャンバー１２２、排気ポンプ１２３およびゲートバルブ１２５の構成は、前述したチャンバー１１２、排気ポンプ１１３およびゲートバルブ１１４と同様である。また、後述する各部のチャンバー、排気ポンプおよびゲートバルブについても同様である。
なお、チャンバー１２２、排気ポンプ１２３およびゲートバルブ１２５の構成は、前述したチャンバー１１２、排気ポンプ１１３およびゲートバルブ１１４と同様である。また、後述する各部のチャンバー、排気ポンプおよびゲートバルブについても同様である。
＜活性化部＞
活性化部１３０は、第２の載置部１３１と、気密性を有し、第２の載置部１３１を収納するチャンバー１３２と、チャンバー１３２内を排気可能な排気ポンプ１３３と、隣り合う積層部１４０との間を開閉可能なゲートバルブ１３４とを有している。
第２の載置部１３１は、第１の載置部１１１と同様、接合膜付き基材１を載置可能な試料ステージである。
活性化部１３０は、第２の載置部１３１と、気密性を有し、第２の載置部１３１を収納するチャンバー１３２と、チャンバー１３２内を排気可能な排気ポンプ１３３と、隣り合う積層部１４０との間を開閉可能なゲートバルブ１３４とを有している。
第２の載置部１３１は、第１の載置部１１１と同様、接合膜付き基材１を載置可能な試料ステージである。
＜積層部＞
積層部１４０は、第３の載置部１４１と、気密性を有し、第３の載置部１４１を収納するチャンバー１４２と、チャンバー１４２内を排気可能な排気ポンプ１４３と、チャンバー１４２に設けられ、外部からチャンバー１４２内の接合体５を取り出せるように開閉可能なアクセスドア１４４とを有している。
積層部１４０は、第３の載置部１４１と、気密性を有し、第３の載置部１４１を収納するチャンバー１４２と、チャンバー１４２内を排気可能な排気ポンプ１４３と、チャンバー１４２に設けられ、外部からチャンバー１４２内の接合体５を取り出せるように開閉可能なアクセスドア１４４とを有している。
第３の載置部１４１も、第１の載置部１１１や第２の載置部１３１と同様、接合膜付き基材１を載置可能な試料ステージである。
また、チャンバー１４２内には、第３の載置部１４１上に載置された接合膜付き基材１に対して被着体４を重ね合わせる積層手段（図示せず）が設けられている。この積層手段により、接合膜付き基材１と被着体４とを接合してなる接合体５が得られる。
積層手段としては、被着体４を把持して自在に搬送可能なロボットアームや、上下方向に被着体４を移動可能なマニピュレーター等が挙げられる。
また、チャンバー１４２内には、第３の載置部１４１上に載置された接合膜付き基材１に対して被着体４を重ね合わせる積層手段（図示せず）が設けられている。この積層手段により、接合膜付き基材１と被着体４とを接合してなる接合体５が得られる。
積層手段としては、被着体４を把持して自在に搬送可能なロボットアームや、上下方向に被着体４を移動可能なマニピュレーター等が挙げられる。
＜線源ユニット＞
線源ユニット１６０は、線源１６１と、線源１６１を収納する筐体１６２とを有している。また、筐体１６２内には、線源１６１から発生したエネルギー線を伝送するとともに出口側を２つに分岐する導波路１６３が設けられており、導波路１６３の入口側は線源１６１に、出口側は分析部１１０および活性化部１３０に対応する位置に接続されている。分析部１１０に接続された一方の出口は、第１の線源１６４であり、活性化部１３０に接続された他方の出口は、第２の線源１６５である。このように同一の線源１６１から２つに分岐したものを第１の線源１６４および第２の線源１６５とすることにより、両者の線源でエネルギー線の特性を全く同一にすることができる。その結果、第１の線源１６４を利用して最適な励起エネルギーを特定し、この励起エネルギーのエネルギー線を第２の線源１６５から照射するようにすれば、脱離基の量の再現性を確保することができ、目的とする接着性を正確に発現させることができる。なお、第１の線源１６４と第２の線源１６５は、それぞれ個別の線源で構成されていてもよい。
線源ユニット１６０は、線源１６１と、線源１６１を収納する筐体１６２とを有している。また、筐体１６２内には、線源１６１から発生したエネルギー線を伝送するとともに出口側を２つに分岐する導波路１６３が設けられており、導波路１６３の入口側は線源１６１に、出口側は分析部１１０および活性化部１３０に対応する位置に接続されている。分析部１１０に接続された一方の出口は、第１の線源１６４であり、活性化部１３０に接続された他方の出口は、第２の線源１６５である。このように同一の線源１６１から２つに分岐したものを第１の線源１６４および第２の線源１６５とすることにより、両者の線源でエネルギー線の特性を全く同一にすることができる。その結果、第１の線源１６４を利用して最適な励起エネルギーを特定し、この励起エネルギーのエネルギー線を第２の線源１６５から照射するようにすれば、脱離基の量の再現性を確保することができ、目的とする接着性を正確に発現させることができる。なお、第１の線源１６４と第２の線源１６５は、それぞれ個別の線源で構成されていてもよい。
また、線源ユニット１６０は、第１の線源１６４と分析部１１０との間に設けられ、第１の線源１６４から照射されたエネルギー線を透過可能な窓材１６６と、第２の線源１６５と活性化部１３０との間に設けられ、第２の線源１６５から照射されたエネルギー線を透過可能な窓材１６７とを有している。これらの窓材１６６、１６７を用いることにより、チャンバー１１２内を減圧状態に維持しつつ、接合膜３に対してエネルギー線を照射することができる。
線源１６１としては、例えば、固体レーザー、気体レーザー、半導体レーザー等のレーザー光源、紫外線を照射するＵＶランプ、Ｘ線を照射するＸ線管、電子ビーム、イオンビーム等の粒子線、その他、各種電磁波を発生させる線源（レーザー誘導プラズマ光源）等が挙げられる。このうち、線源１６１としては特に、紫外線等の電磁波が好ましく用いられる。これにより、適度なエネルギー量が付与されることとなり、接合膜３の劣化を防止しつつ、必要かつ十分な接着性を発現させることができる。
この線源１６１は、エネルギー量（波長）を徐々に変化させつつ、エネルギー線を照射可能なものである。この機能により、測定部１５０では、エネルギー量ごとにイオンの量を測定することができ、その結果、目的とするイオン（脱離基）の量に応じた最適な励起エネルギーを特定することができる。
また、導波路１６３は、例えば光ファイバー、光導波路の他、ミラー、レンズ、プリズム、回折格子等の光学部品で構成される。この導波路１６３により、第１の線源１６４および第２の線源１６５の双方に同じエネルギー線を照射することもでき、いずれか一方にのみ照射するよう制御することもできる。
また、導波路１６３は、例えば光ファイバー、光導波路の他、ミラー、レンズ、プリズム、回折格子等の光学部品で構成される。この導波路１６３により、第１の線源１６４および第２の線源１６５の双方に同じエネルギー線を照射することもでき、いずれか一方にのみ照射するよう制御することもできる。
＜解析部＞
解析部１７０は、パーソナルコンピューター、各種ＩＣ、各種ＬＳＩ等で構成される。解析部１７０は、測定部１５０、光源ユニット１６０、各排気ポンプ、各ゲートバルブ、把持部１２１等に対して電気的に接続されており、各部の動作を制御する制御信号を送受し得るよう構成されている。
解析部１７０は、パーソナルコンピューター、各種ＩＣ、各種ＬＳＩ等で構成される。解析部１７０は、測定部１５０、光源ユニット１６０、各排気ポンプ、各ゲートバルブ、把持部１２１等に対して電気的に接続されており、各部の動作を制御する制御信号を送受し得るよう構成されている。
解析部１７０では、測定部１５０で取得されたイオンの種類およびその分圧の情報と、線源ユニット１６０からのエネルギー量の情報とを解析し、これらの関係に基づいて、接合膜３を活性化するのに最適な励起エネルギーを特定する。解析部１７０では、この特定した励起エネルギーの情報を基に、第２の線源１６５から照射されるエネルギー線のエネルギー量が設定される。このようにして解析部１７０では、接合膜３に目的とする接着性を発現させるための最適な励起エネルギーを算出することができる。
算出した最適な励起エネルギーの情報は、線源ユニット１６０に送信され、第２の線源１６５から照射されるエネルギー線のエネルギー量の設定に利用される。
算出した最適な励起エネルギーの情報は、線源ユニット１６０に送信され、第２の線源１６５から照射されるエネルギー線のエネルギー量の設定に利用される。
＜接合装置の動作＞
次に、本実施形態に係る接合装置１００の動作、すなわち、接合装置１００により接合膜付き基材１と被着体４とを接合し、接合体５を得る方法について説明する。
まず、アクセスドア１２４を介して接合膜付き基材１をチャンバー１２２内に収納し、把持部１２１のチャック手段により把持する。また、アクセスドア１４４を介して被着体４を積層手段に配置する。次いで、搬送部１２０のチャンバー１２２内を排気ポンプ１２３により排気して減圧する。減圧後のチャンバー１２２内の圧力は、特に限定されないが、好ましくは０．０１Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。
また、排気ポンプ１１３、１３３、１４３、１５２２についても同様に動作させ、チャンバー１１２、１３２、１４２および配管１５２１内を排気して減圧する。このとき、各チャンバー間の圧力は同じにするのが好ましく、配管１５２１の圧力はそれより低いことが好ましい。
次に、本実施形態に係る接合装置１００の動作、すなわち、接合装置１００により接合膜付き基材１と被着体４とを接合し、接合体５を得る方法について説明する。
まず、アクセスドア１２４を介して接合膜付き基材１をチャンバー１２２内に収納し、把持部１２１のチャック手段により把持する。また、アクセスドア１４４を介して被着体４を積層手段に配置する。次いで、搬送部１２０のチャンバー１２２内を排気ポンプ１２３により排気して減圧する。減圧後のチャンバー１２２内の圧力は、特に限定されないが、好ましくは０．０１Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。
また、排気ポンプ１１３、１３３、１４３、１５２２についても同様に動作させ、チャンバー１１２、１３２、１４２および配管１５２１内を排気して減圧する。このとき、各チャンバー間の圧力は同じにするのが好ましく、配管１５２１の圧力はそれより低いことが好ましい。
次いで、ゲートバルブ１１４を開状態とし、搬送手段により接合膜付き基材１を分析部１１０の第１の載置部１１１上に搬送して配置する。その後、ゲートバルブ１１４を閉状態とする。このように、各チャンバー内を減圧した後、搬送手段により接合膜付き基材１を搬送するようにすれば、作業者による作業を介することなく搬送することができるので、チャンバー１１２、１３２内が大気や作業者によって汚染されるのを防止することができる。その結果、接合膜付き基材１やチャンバー１１２、１３２内に水分や異物等が吸着するのを防止することができる。
次いで、第１の線源１６４からエネルギー線を発生させ、接合膜付き基材１の接合膜３に照射する。第１の線源１６４からは、所定の時間間隔でエネルギー量を上昇させつつエネルギー線を照射する。エネルギー線の照射により、接合膜３は、エネルギー量に応じた量の脱離基が脱離する。この脱離基は、測定部１５０の差動排気部１５２により吸引され、質量分析ユニット１５１に到達する。そして、質量分析ユニット１５１により脱離基の質量電荷比の大きさごとに、エネルギー量ごとの脱離基の量が測定される。このようにして測定された脱離基の量の情報と、第１の線源１６４から照射されるエネルギー量の情報とが、解析部１７０に送られる。そして、解析部１７０で解析されることにより、目的とする脱離基の量に対応する最適な励起エネルギーが算出され、特定される。
なお、解析部１７０では、第１の線源１６４からのエネルギー量の変化パターンを取得し、一方、測定部１５０で取得された脱離基の量の変化パターンを取得し、これらを対応させることで最適な励起エネルギーを算出する。なお、最適な励起エネルギーは、発現させようとする接着性に応じて異なり、例えばできるだけ大きな接着性（接着力ができるだけ大きいまたは接着に要する時間ができるだけ短い）を必要とする場合は、脱離基の量が最も大きくなるエネルギー量が最適な励起エネルギーに対応する。この場合、取得された脱離基の量の最大値を求めればよいので、簡単な解析で最適な励起エネルギーを算出することができる。
一方、例えば接着性を半分程度に抑える場合には、脱離基の量が最大時の半分程度となるエネルギー量が、最適な励起エネルギーに対応する。
このような脱離基の量とエネルギー量との相関関係は、接合膜３ごとに異なるため、接合体５の製造に先立ち、個々の接合膜３に対して固有の相関関係が特定すればよい。そして、この結果に基づき、活性化工程において、目的とする接着性を発現させることができる。なお、活性化工程において十分な接着性を発現させるためには、その準備段階である励起エネルギー特定工程では、照射されるエネルギー線の積算エネルギー量を、活性化工程における積算エネルギー量よりも少なくするのが好ましい。
このような脱離基の量とエネルギー量との相関関係は、接合膜３ごとに異なるため、接合体５の製造に先立ち、個々の接合膜３に対して固有の相関関係が特定すればよい。そして、この結果に基づき、活性化工程において、目的とする接着性を発現させることができる。なお、活性化工程において十分な接着性を発現させるためには、その準備段階である励起エネルギー特定工程では、照射されるエネルギー線の積算エネルギー量を、活性化工程における積算エネルギー量よりも少なくするのが好ましい。
また、解析部１７０は、上述したように各変化パターンを取得するものでもよいが、第１の線源１６４が所定の時間間隔でエネルギー量を変化させるものである場合、測定部１５０において測定された脱離基の量を、解析部１７０において、この所定の時間間隔で分割することにより、エネルギー量と脱離基の量とを容易に対応させることが可能になる。これにより、第１の線源１６４からのエネルギー量の変化パターンを取得しなくても、最適な励起エネルギーを簡単に特定することができる。
なお、解析部１７０において、例えば横軸をエネルギー量、縦軸を脱離基の量とした相関グラフを出力するようにすれば、最適な励起エネルギーを視覚的に理解することも容易になる。
また、測定部１５０が有する質量分析ユニット１５１では、脱離基の質量電荷比の大きさごとに、エネルギー量ごとの脱離基の量が測定されるため、最適な励起エネルギーは、脱離基の質量電荷比ごとに特定されることとなる。したがって、励起エネルギー特定装置２００では、仮に脱離する脱離基の種類ごと、すなわち質量電荷比ごとに接合膜３に発現する接着性が異なる場合であっても、脱離基の種類ごとに最適な励起エネルギーを特定することができる。このため、接着性の発現に大きく寄与する脱離基についての最適な励起エネルギーはもちろん、あまり寄与しない脱離基についての最適な励起エネルギー、さらには接着性を阻害する脱離基についての最適な励起エネルギー等を、それぞれ独立して特定することができる。その結果、最終的には、接合膜３において目的とする接着性を確実に発現させることができる。
また、測定部１５０が有する質量分析ユニット１５１では、脱離基の質量電荷比の大きさごとに、エネルギー量ごとの脱離基の量が測定されるため、最適な励起エネルギーは、脱離基の質量電荷比ごとに特定されることとなる。したがって、励起エネルギー特定装置２００では、仮に脱離する脱離基の種類ごと、すなわち質量電荷比ごとに接合膜３に発現する接着性が異なる場合であっても、脱離基の種類ごとに最適な励起エネルギーを特定することができる。このため、接着性の発現に大きく寄与する脱離基についての最適な励起エネルギーはもちろん、あまり寄与しない脱離基についての最適な励起エネルギー、さらには接着性を阻害する脱離基についての最適な励起エネルギー等を、それぞれ独立して特定することができる。その結果、最終的には、接合膜３において目的とする接着性を確実に発現させることができる。
ここで、接合膜３の接着性の発現に関わる脱離基は、いかなる質量電荷比を有するものであってもよいが、質量電荷比の好ましい範囲を有している。
例えば、接合膜３がシラン系材料で構成されたものである場合、接着性の発現に関わる脱離基としては、特に、質量電荷比が１４または１５のものが挙げられる。これらは、メチル基かまたはそれに近い構造の脱離基であると考えられる。したがって、この接合膜３の場合には、質量電荷比が１４または１５である脱離基について、最適な励起エネルギーを特定することが好ましい。
例えば、接合膜３がシラン系材料で構成されたものである場合、接着性の発現に関わる脱離基としては、特に、質量電荷比が１４または１５のものが挙げられる。これらは、メチル基かまたはそれに近い構造の脱離基であると考えられる。したがって、この接合膜３の場合には、質量電荷比が１４または１５である脱離基について、最適な励起エネルギーを特定することが好ましい。
メチル基は、その他の材料で構成された接合膜３についても、接着性の発現に関わる脱離基となる傾向が高い。したがって、そのような接合膜３における最適な励起エネルギーについても、メチル基かまたはそれに近い構造の脱離基に着目して特定されるのが好ましい。なお、メチル基かそれに近い構造の脱離基は、構造によって質量電荷比の大きさが若干異なり、おおよそ１３以上１７以下程度の幅を含んでいる。
また、第１の線源１６４が所定の時間間隔（パルス幅）でエネルギー量を変化させる場合、この時間間隔は、２０ｎｓ以上１μｓ以下であるのが好ましく、５０ｎｓ以上５００ｎｓ以下であるのがより好ましい。時間間隔を前記範囲内にすれば、測定に際して必要かつ十分な量の脱離基を脱離させることができ、かつ、接合膜３の一部に必要以上のエネルギー量が付与されるのを防止することができる。その結果、接合膜３の脱離基が全て脱離してしまったり、接合膜３が劣化してしまうのを防止しつつ、脱離基の量を高い精度で測定することができる。
また、第１の線源１６４が照射するエネルギー線のエネルギー量を変化させる場合、エネルギー量が徐々に増加するよう変化させるのが好ましい。仮にエネルギー量が徐々に減少するよう変化させる場合、照射開始時には最大のエネルギー量が付与されることになるため、脱離基の脱離量が多くなり、接合膜３中の脱離基の状態が不安定になるおそれがあるためである。すなわち、エネルギー量が徐々に増加するよう変化させることにより、脱離基の不安定化を避けつつ、接合膜３から脱離する脱離基の量をより正確に測定することができる。
また、接合膜３に照射するエネルギー線の照射領域は、エネルギー線のエネルギー量を変化させるごとに異なる位置に移動させるのが好ましい。このようにすれば、同じ領域に高いエネルギー量が供給されて、脱離基の量の測定が不安定になったり、この領域が局所的に劣化してしまうのを防止することができる。
照射領域の移動は、固定した接合膜付き基材１に対して第１の線源１６４を移動させるようにしてもよく、反対に、固定した第１の線源１６４に対して接合膜付き基材１を移動させるようにしてもよい。
照射領域の移動は、固定した接合膜付き基材１に対して第１の線源１６４を移動させるようにしてもよく、反対に、固定した第１の線源１６４に対して接合膜付き基材１を移動させるようにしてもよい。
前者の場合、エネルギー線の照射方向は、光学部品等の駆動機構、例えば首振り機構等により比較的簡単に行うことができる。一方、後者の場合、第１の載置部１１１にＸ−Ｙステージを組み込んでおけば、エネルギー線の照射領域を高精度に制御することができる。
以上のようにして、接合膜３に目的とする接着性を発現させるための最適な励起エネルギーを特定する。なお、上記方法によれば、前記励起エネルギーを非破壊で測定することができるので、接合膜３と同条件で製造された接合膜のサンプルではなく、被着体４との接合に供される接合膜３そのものに関して励起エネルギーを特定することができる点で有用である。
以上のようにして、接合膜３に目的とする接着性を発現させるための最適な励起エネルギーを特定する。なお、上記方法によれば、前記励起エネルギーを非破壊で測定することができるので、接合膜３と同条件で製造された接合膜のサンプルではなく、被着体４との接合に供される接合膜３そのものに関して励起エネルギーを特定することができる点で有用である。
次に、ゲートバルブ１１３、１２５を開状態とする。そして把持部１２１により、接合膜付き基材１を活性化部１３０内の第２の載置部１３１に搬送し、載置する。その後、ゲートバルブ１１３、１２５を閉状態とする。
次いで、第２の線源１６５から、分析部１１０で特定した最適な励起エネルギーでエネルギー線を発生させ、接合膜３に照射する。これにより、接合膜３に目的とする接着性が発現する。なお、第２の線源１６５の励起エネルギーの設定は、解析部１７０の制御により自動的に行うようにしてもよく、手動で行うようにしてもよい。
次いで、第２の線源１６５から、分析部１１０で特定した最適な励起エネルギーでエネルギー線を発生させ、接合膜３に照射する。これにより、接合膜３に目的とする接着性が発現する。なお、第２の線源１６５の励起エネルギーの設定は、解析部１７０の制御により自動的に行うようにしてもよく、手動で行うようにしてもよい。
接合膜３の接着性をできるだけ高めるという観点では、エネルギー線の波長は１２６ｎｍ以上３００ｎｍ以下程度であるのが好ましい。
また、接合膜３に照射されるエネルギー線の出力は、１ｍＷ／ｃｍ２以上１Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２以上５０ｍＷ／ｃｍ２以下程度であるのがより好ましい。
また、接合膜３に照射されるエネルギー線の出力は、１ｍＷ／ｃｍ２以上１Ｗ／ｃｍ２以下程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２以上５０ｍＷ／ｃｍ２以下程度であるのがより好ましい。
次に、ゲートバルブ１３４を開状態とする。そして把持部１２１により、接合膜付き基材１を積層部１４０内の第３の載置部１４１に搬送し、載置する。その後、ゲートバルブ１３４を閉状態とする。
次いで、接合膜３と被着体４とが対向するように、接合膜付き基材１と被着体４とを重ね合わせる。これにより両者を接合して接合体５が得られる。得られた接合体５は、アクセスドア１４４を介して外部に取り出すことができる。
以上のようにして接合体５が得られる。
以上のような接合方法は、種々の部材同士を接合するのに用いられる。
次いで、接合膜３と被着体４とが対向するように、接合膜付き基材１と被着体４とを重ね合わせる。これにより両者を接合して接合体５が得られる。得られた接合体５は、アクセスドア１４４を介して外部に取り出すことができる。
以上のようにして接合体５が得られる。
以上のような接合方法は、種々の部材同士を接合するのに用いられる。
具体的には、トランジスター、ダイオード、メモリー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、マイクロリアクター、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサー、加速度センサーのようなセンサー部品、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、燃料電池用部品等の接合に際して、本発明の接合方法が適用可能である。
以上、本発明の励起エネルギー特定方法、励起エネルギー特定装置、接合方法および接合装置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く、例えば励起エネルギー特定装置や接合装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
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、基材として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍのシリコン基板を用意した。また、基材と接合する被着体として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼基板を用意した。
次いで、各基板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施した面に、平均厚さ１５０ｎｍのプラズマ重合膜を成膜した。成膜条件は、以下の示す通りである。
１．接合体の製造
（実施例１）
まず、基材として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍのシリコン基板を用意した。また、基材と接合する被着体として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼基板を用意した。
次いで、各基板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施した面に、平均厚さ１５０ｎｍのプラズマ重合膜を成膜した。成膜条件は、以下の示す通りである。
＜成膜条件＞
・原料ガスの組成 ：オクタメチルトリシロキサン
・原料ガスの流量 ：５０ｓｃｃｍ
・キャリアガスの組成：アルゴン
・キャリアガスの流量：１００ｓｃｃｍ
・高周波電力の出力 ：１００Ｗ
・高周波出力密度 ：２５Ｗ／ｃｍ２
・チャンバー内圧力 ：１Ｐａ（低真空）
・処理時間 ：１５分
・基板温度 ：２０℃
これにより、シリコン基板（基材）上にプラズマ重合膜（接合膜）を成膜してなる接合膜付き基材を得た。
・原料ガスの組成 ：オクタメチルトリシロキサン
・原料ガスの流量 ：５０ｓｃｃｍ
・キャリアガスの組成：アルゴン
・キャリアガスの流量：１００ｓｃｃｍ
・高周波電力の出力 ：１００Ｗ
・高周波出力密度 ：２５Ｗ／ｃｍ２
・チャンバー内圧力 ：１Ｐａ（低真空）
・処理時間 ：１５分
・基板温度 ：２０℃
これにより、シリコン基板（基材）上にプラズマ重合膜（接合膜）を成膜してなる接合膜付き基材を得た。
次いで、得られた接合膜付き基材を、図５に示す接合装置の搬送部内に、ステンレス鋼基板を、活性化部内にそれぞれ配置した。そして、搬送部のチャンバー内を１Ｐａまで減圧した。
次いで、接合膜付き基材を分析部内に搬送し、分析部において接合膜に紫外線を照射した。線源にはレーザー誘導プラズマ光源を用い、波長を３００ｎｍから１００ｎｍまで、６０ｎｓごとに１ｎｍずつ短くするという変化パターンで変化させつつ照射した。
次いで、接合膜付き基材を分析部内に搬送し、分析部において接合膜に紫外線を照射した。線源にはレーザー誘導プラズマ光源を用い、波長を３００ｎｍから１００ｎｍまで、６０ｎｓごとに１ｎｍずつ短くするという変化パターンで変化させつつ照射した。
紫外線の照射中、質量分析ユニットにより、脱離基の質量電荷比ごとの脱離基の量（イオンの分圧）を測定した。
図６には、本実施例の接合膜について、横軸に紫外線の波長、縦軸に脱離基の量に対応した強度をとったスペクトルを示す。
図６から明らかなように、質量電荷比（Ｍ／ｚ）が１４〜１６、２９のスペクトルにおいて、波長１４０ｎｍ付近に顕著な極大が認められる。このことから、できるだけ強固に接着する場合や、できるだけ短時間で接着する場合には、波長１４０ｎｍ付近の紫外線を用いることにより、目的とする接着性を発現させ得ることが特定された。
ここでは、できるだけ強固に接着することを目的に、波長１４０ｎｍを最適な励起エネルギーとした。
図６には、本実施例の接合膜について、横軸に紫外線の波長、縦軸に脱離基の量に対応した強度をとったスペクトルを示す。
図６から明らかなように、質量電荷比（Ｍ／ｚ）が１４〜１６、２９のスペクトルにおいて、波長１４０ｎｍ付近に顕著な極大が認められる。このことから、できるだけ強固に接着する場合や、できるだけ短時間で接着する場合には、波長１４０ｎｍ付近の紫外線を用いることにより、目的とする接着性を発現させ得ることが特定された。
ここでは、できるだけ強固に接着することを目的に、波長１４０ｎｍを最適な励起エネルギーとした。
次いで、接合膜付き基材を活性化部に搬送した。そして、接合膜に向けてレーザー誘導プラズマ光源から波長１４０ｎｍの紫外線を照射し、接合膜を活性化させた。
次いで、接合膜付き基材を積層部に搬送し、接合膜とステンレス鋼基板とが対向するように、接合膜付き基材とステンレス鋼基板とを重ね合わせた。これにより、シリコン基板とステンレス鋼基板とを接合してなる接合体を得た。
次いで、接合膜付き基材を積層部に搬送し、接合膜とステンレス鋼基板とが対向するように、接合膜付き基材とステンレス鋼基板とを重ね合わせた。これにより、シリコン基板とステンレス鋼基板とを接合してなる接合体を得た。
（実施例２）
接合膜を以下のようにして成膜した以外は、実施例１と同様にして接合膜付き基材を得た。
まず、シリコーン材料として、信越化学工業（株）製、「ＫＲ−２５１」を用意した。このシリコーン材料は、ポリジメチルシロキサン骨格を有するものであり、溶媒（トルエンおよびイソブタノール）で希釈した。
接合膜を以下のようにして成膜した以外は、実施例１と同様にして接合膜付き基材を得た。
まず、シリコーン材料として、信越化学工業（株）製、「ＫＲ−２５１」を用意した。このシリコーン材料は、ポリジメチルシロキサン骨格を有するものであり、溶媒（トルエンおよびイソブタノール）で希釈した。
次いで、シリコン基板上にシリコーン材料を塗布し、得られた液状被膜を常温（２５℃）で２４時間乾燥させた。これにより、接合膜付き基材を得た。
次いで、得られた接合膜付き基材について、実施例１と同様にして最適な励起エネルギーを特定した。
図７には、本実施例の接合膜について、横軸に紫外線の波長、縦軸に脱離基の量に対応した強度をとったスペクトルを示す。
次いで、得られた接合膜付き基材について、実施例１と同様にして最適な励起エネルギーを特定した。
図７には、本実施例の接合膜について、横軸に紫外線の波長、縦軸に脱離基の量に対応した強度をとったスペクトルを示す。
図７から明らかなように、質量電荷比（Ｍ／ｚ）が１５および１６のスペクトルにおいて、波長１６０ｎｍ付近に顕著な極大が認められる。このことから、できるだけ強固に接着する場合や、できるだけ短時間で接着する場合には、波長１６０ｎｍ付近の紫外線を用いることにより、目的とする接着性を発現させ得ることが特定された。
ここでは、できるだけ強固に接着することを目的に、波長１６０ｎｍを最適な励起エネルギーとした。
ここでは、できるだけ強固に接着することを目的に、波長１６０ｎｍを最適な励起エネルギーとした。
以下、実施例１と同様にして接合体を得た。
（比較例１）
活性化部内に配置した接合膜付き基材に対して、波長２２０ｎｍの紫外線を照射するようにした以外は、実施例１と同様にして接合体を得た。
（比較例２）
活性化部内に配置した接合膜付き基材に対して、波長２２０ｎｍの紫外線を照射するようにした以外は、実施例２と同様にして接合体を得た。
（比較例１）
活性化部内に配置した接合膜付き基材に対して、波長２２０ｎｍの紫外線を照射するようにした以外は、実施例１と同様にして接合体を得た。
（比較例２）
活性化部内に配置した接合膜付き基材に対して、波長２２０ｎｍの紫外線を照射するようにした以外は、実施例２と同様にして接合体を得た。
２．接合体の評価
各実施例および各比較例で得られた接合体について、それぞれの接合強度を評価した。なお、接合強度の測定は、各接合体の接合界面を引き剥がすのに必要な荷重を測定することにより行った。
その結果、実施例１で得られた接合体は、比較例１で得られた接合体に対して、実施例２で得られた接合体は、比較例２で得られた接合体に対して、それぞれ接合強度が高いことが認められた。
各実施例および各比較例で得られた接合体について、それぞれの接合強度を評価した。なお、接合強度の測定は、各接合体の接合界面を引き剥がすのに必要な荷重を測定することにより行った。
その結果、実施例１で得られた接合体は、比較例１で得られた接合体に対して、実施例２で得られた接合体は、比較例２で得られた接合体に対して、それぞれ接合強度が高いことが認められた。
１……接合膜付き基材 ２……基材 ３……接合膜 ３０１……Ｓｉ骨格 ３０２……シロキサン結合 ３０３……脱離基 ３０４……活性手 ４……被着体 ５……接合体 １１……試料載置部 １２……線源 １３……測定部 １００……接合装置 １１０……分析部 １１１……第１の載置部 １１２……チャンバー １１３……排気ポンプ １１４……ゲートバルブ １２０……搬送部 １２１……把持部 １２２……チャンバー １２３……排気ポンプ １２４……アクセスドア １２５……ゲートバルブ １３０……活性化部 １３１……第２の載置部 １３２……チャンバー １３３……排気ポンプ １３４……ゲートバルブ １４０……積層部 １４１……第３の載置部 １４２……チャンバー １４３……排気ポンプ １４４……アクセスドア １５０……測定部 １５１……質量分析ユニット １５２……差動排気部 １５２１……配管 １５２２……排気ポンプ １５３……ゲートバルブ １６０……線源ユニット １６１……線源 １６２……筐体 １６３……導波路 １６４……第１の線源 １６５……第２の線源 １６６、１６７……窓材 １７０……解析部 ２００……励起エネルギー特定装置
Claims (20)
- 任意の原子配列からなる骨格と、該骨格に結合した脱離基とを含んでおり、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜において、前記脱離基を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定方法であって、
前記接合膜に向けて、エネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射し、前記エネルギーを照射することにより脱離した前記脱離基の量を測定する第１の工程と、
エネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとする第２の工程と、を有することを特徴とする励起エネルギー特定方法。 - 前記第１の工程において、所定の時間間隔でエネルギー量が変化するエネルギー線を照射し、
前記第２の工程において、前記所定の時間間隔ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応する時間帯を特定し、この時間帯に対応するエネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとする請求項１に記載の励起エネルギー特定方法。 - 前記時間間隔は、２０ｎｓ以上１μｓ以下である請求項２に記載の励起エネルギー特定方法。
- 前記エネルギー線は電磁波であり、前記第１の工程において、波長の異なる電磁波を時間的に独立して照射する請求項１ないし３のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法。
- 前記第２の工程において、前記脱離基の量を、前記脱離基の質量電荷比の大きさごとに個別に測定し、前記測定された脱離基の質量電荷比のそれぞれにおいて前記最適な励起エネルギーを求める請求項１ないし４のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法。
- 前記第２の工程において、前記脱離基の量が最大となるエネルギー量を、前記最適な励起エネルギーとする請求項１ないし５のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法。
- 前記第１の工程において、前記エネルギー量が増加するよう変化させる請求項１ないし６のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法。
- 前記第１の工程において、前記エネルギー線の照射領域を、前記エネルギー線のエネルギー量を変化させるごとに異ならせる請求項１ないし７のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法。
- 前記第１の工程において、継続的に排気された空間内に前記接合膜を配置し、かつ、前記空間より低圧の空間を介して前記脱離基の量を測定する請求項１ないし８のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法。
- 任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含んでおり、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜において、前記脱離基を脱離させるのに最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定装置であって、
前記接合膜を載置可能な載置部と、
前記接合膜に向けてエネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する線源と、
前記接合膜から脱離した前記脱離基の量を測定する測定部と、
前記エネルギー線のエネルギー量と前記脱離基の量との関係を解析する解析部と、を有し、
前記解析部は、前記エネルギー線のエネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成されていることを特徴とする励起エネルギー特定装置。 - 前記線源は、所定の時間間隔でエネルギー量が変化するようにエネルギー線を照射するものであり、
前記解析部は、前記所定の時間間隔ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応する時間帯を特定し、前記時間帯に対応するエネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成されている請求項１０に記載の励起エネルギー特定装置。 - 前記測定部は、前記脱離基の量を、前記脱離基の質量電荷比の大きさごとに個別に測定可能である請求項１０または１１に記載の励起エネルギー特定装置。
- 前記解析部は、前記脱離量の量が最大となるエネルギー量を、前記最適な励起エネルギーとするよう構成されている請求項１０ないし１２のいずれかに記載の励起エネルギー特定装置。
- 当該励起エネルギー特定装置は、さらに気密性を有する容器を有し、前記載置部は、継続的に排気された前記容器内に配置されており、
前記測定部は、前記容器よりさらに低圧の空間を介して配置されている請求項１０ないし１３のいずれかに記載の励起エネルギー特定装置。 - 前記線源と前記載置部との間に設けられ、前記エネルギー線が透過可能な窓材を有している請求項１０ないし１４のいずれかに記載の励起エネルギー特定装置。
- 基材と被着体とを、任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含み、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜を介して接合する接合方法であって、
前記基材と該基材の一方の面側に設けられた前記接合膜とを有する接合膜付き基材、および、前記被着体を用意する準備工程と、
請求項１ないし９のいずれかに記載の励起エネルギー特定方法により、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーを特定する励起エネルギー特定工程と、
前記最適な励起エネルギーのエネルギー線を照射することにより、前記接合膜から前記脱離基を脱離させ、これにより接着性を発現させる活性化工程と、
前記接合膜と前記被着体とが対向するように、前記接合膜付き基材と前記被着体とを重ね合わせて、これらを接合する積層工程と、を有することを特徴とする接合方法。 - 基材と被着体とを、任意の原子配列からなる骨格と該骨格に結合した脱離基とを含み、エネルギーが付与されることにより前記脱離基が脱離し、これにより接着性を発現する接合膜を介して接合する接合装置であって、
前記基材と該基材の一方の面側に設けられた前記接合膜とを有する接合膜付き基材を載置可能な第１の載置部と、
前記第１の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜に向けて、エネルギー量の異なるエネルギー線を時間的に独立して照射する第１の線源と、
前記第１の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜から脱離した前記脱離基の量を測定する測定部と、
前記エネルギー線のエネルギー量と前記脱離基の量との関係を解析し、前記エネルギー線のエネルギー量ごとに測定された前記脱離基の量から、目的とする前記脱離基の量に対応するエネルギー量を特定し、前記エネルギー量を、前記接合膜に付与する最適な励起エネルギーとするよう構成された解析部と、
前記第１の載置部に隣接して設けられ、前記接合膜付き基材を載置可能な第２の載置部と、
前記第２の載置部に載置された接合膜付き基材の前記接合膜に向けて、前記最適な励起エネルギーでエネルギー線を照射して、前記接合膜に接着性を発現させる第２の線源と、
接着性が発現した前記接合膜と前記被着体とが密着するように、前記接合膜付き基材と前記被着体とを積層し、これらを接合する積層手段と、を有することを特徴とする接合装置。 - 前記第１の線源および前記第２の線源は、同一の線源から発生したエネルギー線を２つに分岐したものである請求項１７に記載の接合装置。
- 前記第１の載置部および前記第２の載置部は、それぞれ気密性を有する容器内に配置されており、
前記第１の載置部と前記第２の載置部とは、気密性を有する空間を介して接続されている請求項１７または１８に記載の接合装置。 - 前記第１の載置部と前記第２の載置部との間で前記接合膜付き基材を自在に移送可能な搬送部を有している請求項１７ないし１９のいずれかに記載の接合装置。
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