CN101500742A - 常温接合方法及常温接合装置 - Google Patents

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Abstract

一种常温接合方法，是将多个基板隔着中间件在常温下接合的方法，包括物理溅射多个靶从而在所述基板的被接合面上形成所述中间件的工序和将被接合面用离子束活性化的工序。这种情况下，优选是物理溅射由多种材料构成的靶。从基板的被接合面看，由于从沿各种方向配置的多个靶溅射中间件的材料，因而能够往所述被接合面上均匀地形成中间件。再有，由于以多种材料形成中间件，因此无需接合时的加热和过度压接而能够实现由单一种类材料形成中间件时很难接合的基板彼此的常温接合。

Description

常温接合方法及常温接合装置
技术领域
本发明涉及常温接合方法及常温接合装置。特别是涉及采用中间件将基板常温接合的方法及装置。
背景技术
利用表面活性法进行的常温接合方法的基本技术内容在特公昭62—22712(专利第1422397号)、专利第2791429号中有揭示。可是，也有一些利用该方法也很难常温接合的材料，关于那种情况的接合方法在以下各文献中进行了揭示。
例如，向被接合面照射Ar等离子和原子束，不仅去除被接合面的污染层，而且在将被接合面活性化后，还在被接合面上形成活性的超微粒子膜。此时，作为活性层的形成法，是对靶材进行溅射，在对方侧的被接合面形成活性的超微粒子膜。可是，由于超微粒子膜的密度低，从而，优选是加热以提高接合时的烧结性(特开平6—99317号公报)。
另外，通过采用活性的Ti和Cr等作为中间层，从而能够在各种材料上形成具有良好密接性的各种金属膜。利用它可以在采用表面活性法的直接接合中无法获得足够强度的类似SiO2这样的材料表面形成金属膜，从而也能够期待这些材料接合性的提升等。作为这些材料的例子可举出Si、SiO2、LiNbO3，作为中间层的材料还可举出Pt。(机械技术研究所报告189号、第8章、2000年12月)。
为了将现有的表面活性法中很难接合的由离子性结晶构成表面的基板彼此在低温下接合，揭示了一种方法是在真空中向各基板的被接合面照射惰性气体离子束或惰性气体中性原子束、金属离子束或金属中性原子束，在各基板的被接合面上形成膜厚1nm～100nm的金属薄膜。图6表示该例子。要接合的基板采用SiO2基板107、金属中性原子束采用铁原子106、惰性气体中性原子束采用氩原子105。所述各束从内部具有电极101、束源103、网眼104的束照射部102射出。具体说，所述铁原子106是通过在束源103的开口部设置由铁构成的网眼104，对电极101外加电压，由此从束源103产生的一部分氩原子束碰撞到网眼104，将其一部分溅射从而产生。离子性结晶揭示了石英、氧化硅、氮化硅、蓝宝石、LiNbO3等，金属的种类揭示了铁、钛、金。只要更换所述网眼就能够替换金属的种类。该方法的特征在于，同时进行基板被接合面的表面活性化和金属薄膜的堆积。从而，通过调整所述离子束或中性原子束的能量，从而控制是活性化作用占优势、还是金属薄膜堆积作用占优势。可是，为了提升接合强度，接合时必须进行150℃～500℃的加热及利用辊进行挤压。另外，为了变更金属薄膜的种类，必须再制作网眼，因此变更金属薄膜的种类并不容易(特开2004—337927号公报)。
为了以很难实现光洁的表面粗糙度的结晶体作为对象、将多晶体和单晶体接合，揭示了一种方法是在接合界面形成金属薄膜层或非晶质层来促进接合。在多晶体被接合面形成金属薄膜层，在单晶体被接合面形成含有构成该单晶的元素或含有所述金属元素的非晶质层，其后进行活性化、接合。多晶体揭示了烧结陶瓷，单晶体揭示了Si、SiGe、GaAs。所述金属揭示了Pt(铂)或Au(金)。金属薄膜的形成方法揭示了一种溅射成膜手法，是向靶照射等离子、利用以反兆粒子作为成膜粒子的离子束。该方法是基于通过金属和半导体的反应生成的非晶质层而获得接合的方法，其适用限定于半导体基板材料(特开2005—104810号公报)。
在常温接合中，为了将很难接合的基板彼此接合，如所述已知一种手法在被接合面夹杂其他物质，提高接合强度。可是，要想夹杂中间层进行实际地常温接合，存在的问题是由于常温下接合强度不足，因而如果不采用接合时必须加热、或挤压这些现有一直在运用的手法就无法获得足够的接合强度。另外，作为用来形成中间层的一种手法是利用离子束溅射，不过，没有揭示在整个基板表面均匀地形成中间层的具体方法及装置构成。因而，没有揭示在整个基板表面具有均等的接合强度的常温接合方法及装置。另外，没有揭示隔着以多种金属构成的中间件进行接合之际适当控制该中间件组成的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供在基板面均匀地形成中间件、接合时不用加热且在常温下接合也能够获得足够接合强度的方法及装置。特别是其目的在于提供由多种材料构成中间件时的常温接合方法及装置。
本发明涉及一种采用中间件将基板常温接合的方法及装置，通过向由多种材料构成的靶照射能量线，同时溅射该材料，从而形成所述中间件。本发明所说的靶，是指作为利用溅射在基板被接合面上形成的中间件的材料的物质。
第一发明的常温接合方法，是将多个基板隔着中间件在常温下接合的方法，包括物理溅射多个靶从而在所述基板的被接合面上形成所述中间件的工序和将被接合面用离子束活性化的工序。这种情况下，优选是物理溅射由多种材料构成的靶。从基板的被接合面看，由于从沿各种方向配置的多个靶溅射中间件的材料，因而能够往所述被接合面上均匀地形成中间件。再有，由于以多种材料形成中间件，因此无需接合时的加热和过度压接而能够实现由单一种类材料形成中间件时很难接合的基板彼此的常温接合。基板可举出硅基板、SiO2基板等。材料可举出金属、介电体等。物理溅射可举出利用离子束照射的、利用中性粒子束照射的(Fast AtomBeam、以下称为FAB)、利用等离子照射的、利用激光照射的等。束带正电时，为了避开在基板被接合面上充电，可以向该束照射电子枪，进行中性化。另外，形成中间件的工序和活性化工序的顺序无所谓。可以在形成中间件后活性化，可以同时进行中间件形成和活性化，还可以在活性化后形成中间件。再有，采用它们的组合也可以。例如，有时在只进行了活性化后，同时进行活性化和中间件形成。关于所述工序的顺序，由于中间件形成后被接合面的表面状态及活性化后被接合面的表面状态随着基板及中间件的材料和溅射及活性化的条件等而不同，因此必须适宜进行变更，因此其顺序的优劣不能一概决定。按照接合条件进行决定。不过，同时进行中间件形成和活性化能够减少工序数，因此更好一些。
另外，通过用合金形成所述靶，从而能够容易进行多种金属的溅射。并且，通过将该合金的组成比事先设定成中间件期望的组成比，从而能够将中间件控制成期望的组成。其结果是，通过对照基板的种类变化所述合金的组成比，从而获得要求的基板接合强度。可是，有时随着靶金属的种类不同，溅射的效果不同，因此那种情况下，也要累计其效率，通过确定合金的组成比，获得期望组成的中间件。
另外，所述靶通过将多种材料分别独立配置而构成，溅射该靶，从而也能够同时溅射多种材料。当很难将多种金属作成合金时，如果将所述金属分别独立配置，同时溅射它们，就能够形成由多种金属构成的中间件。
再有，按照中间件期望的组成比事先设定所述多种材料的每种材料上的能量线被照射面的面积比，从而能够将中间件控制成期望的组成。其结果是，通过按照基板的种类变化所述合金的组成比、或变化多种材料的每种材料上的被照射面的面积比，从而能够将中间件控制成期望的组成，因此获得期望的基板接合强度。这种情况下，也是随着靶的材料种类不同，有时溅射的效率不同，因此那种情况下，也要累计其效率，通过确定合金的组成比和多种材料的每种材料上的能量线被照射面的面积比等，获得期望组成的中间件。
第二发明的常温接合装置，具备真空容器、对所述真空容器进行真空排气的排气装置、在所述真空容器内对置配置的一组基板支座、与所述基板支座连接用来将配置在所述基板支座上的基板彼此接合的压接机构、物理溅射源，将照射从所述物理溅射源射出的能量线的靶与所述基板支座、所述压接机构及所述物理溅射源独立地配置所述真空容器内。
通过将所述靶与其他装置类独立地配置在所述真空容器内，从而能够在基板被接合面形成期望材料及期望组成比的中间件。也就是说，能够抑制以有可能从所述其他装置类溅射出来的任意金属构成中间件。从而能够抑制中间件所不需要的金属向基板接合面附着，能够选择适于要接合的基板材料的中间件形成中间件，因此能够将很难常温接合的基板以期望的接合强度接合。物理溅射源可举出离子束源、FAB源、等离子源及激光源等。能量线可举出离子束、中性原子束、等离子中存在的离子·中性粒子及激光等。
另外，通过将所述靶载置在靶基板上，从而容易将接合所必需的所述靶配置在所述真空容器内。往真空容器内固定靶更容易，当采用多种材料作为靶时将它们独立配置，与将各个靶分开配置在真空容器内相比，通过在靶基板上暂时载置并将它们配置在真空容器内，从而容易进行更换靶等处理。本发明所说的靶基板，用来保持所述靶，不是所述中间件的材料。
将靶载置在靶基板上的方法，既可以利用夹具将块状形态的靶、例如板状的靶安装在靶基板上，也可以将箔形态的靶粘贴在靶基板上，还可以通过PVD、CVD、镀膜将靶膜形成在靶基板上。
另外，所述靶由多种金属构成，该多种金属以相当于所述中间件组成比的比例独立地配置在所述靶基板上，或是按照该比例以合金形式配置。通过将多种金属独立配置地构成靶，溅射该靶，从而也能够同时溅射多种金属。在很难将多种金属作成合金的情况下，如果将所述金属分别独立地配置、将它们同时溅射，就能够形成多种金属的中间件。并且，按照中间件的期望的组成比事先设定所述多种材料的能量线被照射面的面积比，从而能够将中间件控制成期望的组成。其结果是通过按照基板的种类变化所述合金的组成比、或变化多种材料的每种材料上的被照射面的面积比，从而获得期望的基板接合强度。可是，随着靶的材料种类不同，有时溅射的效率不同，因此那种情况下，也要累计其效率，通过确定合金的组成比和多种材料的每种材料上的能量线被照射面的面积比等，获得期望组成的中间件。
另外，通过用合金形成靶，从而能够容易进行多种金属的溅射。并且，通过按照中间件期望的组成比事先设定该合金的组成比，从而能够将中间件控制成期望的组成。其结果是，通过对照基板的种类变化所述合金的组成比，从而获得要求的基板接合强度。有时随着靶金属的种类不同，溅射的效果不同，因此那种情况下，也要累计其效率，通过确定合金的组成比，获得期望组成的中间件。
另外，所述靶的被照射面包围着所述基板大约半周配置多个、且沿相对于所述基板的被接合面垂直方向配置。所谓包围所述基板大约半周，是指为了使靶本身不会遮住从物理溅射源向所述照射面入射的能量线，而空开大约半周，意思是能够沿圆周方向适宜配置成不遮住该能量线的程度。以从圆周方向夹着基板被接合面的构成配置靶，从而金属也会入射到离靶更远的基板被接合面的部分，能够更均等地在被接合面上形成中间件。
另外，所述靶的被照射面形状具有曲面形状，以使从物理溅射源向所述被照射面入射的能量线的射线在所述靶上的各部分进行正反射时、反射的射线朝向所述基板的被接合面的位置且相互平行。例如，从离子束源射出的离子束扩散射出，因而若以那样的角度向靶入射，则被溅射的金属以由束的入射角决定的射出角方向为中心偏散释放。从而，入射到基板被接合面的金属保持分布，因此能够在形成的中间件的基板面方向的厚度上进行分布。于是，如果使靶的被照射面形状弯曲，以使射出线相对于扩散并入射的射线相互平行，就能够缓和基板面方向的中间件的厚度分布。还有，本发明所说的射线表示的是所述能量线的行进方向、或从所述靶溅射并射出的材料粒子的行进方向。特别是前者指入射线，后者指射出线。
另外，所述靶基板具有对所述靶的被照射面和所述基板的接合面的间隔进行调整的机构。通过调整靶的被照射面和基板的接合面的间隔，从而能够调整从靶溅射来的金属的量，因此能够使在基板的被接合面上形成的中间件的金属浓度在该面内均匀。在基板往基板支座上的交接中，靶或靶基板成为物理性障碍时，能够避开所述障碍在基板支座上设置基板，其后，在将靶或靶基板返回到规定位置后开始常温接合。
附图说明
图1是本发明的常温接合装置的正面剖视图。
图2是表示与本发明的实施例1有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的一例的立体图。
图3A是表示与本发明的实施例2有关、在靶基板上配置多种靶的结构的一例的俯视图。
图3B是表示与本发明的实施例2有关、在靶基板上配置多种靶的结构的一例的俯视图。
图4A是表示与本发明的实施例3有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的立体图。
图4B是表示与本发明的实施例3有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的侧视图。
图4C是表示与本发明的实施例3有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的俯视图。
图5A是表示与本发明的实施例4有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的立体图。
图5B是表示与本发明的实施例4有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的俯视图。
图6是表示通过溅射靶从而在基板上形成中间件的现有方法的剖视图。
图7A是表示隔着中间件接合的基板的侧视图。
图7B是表示隔着中间件接合的基板的侧视图。
图8A是表示与本发明的实施例5有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的立体图。
图8B是表示与本发明的实施例5有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的立体图。
图9是表示与本发明的实施例3及4有关、通过溅射靶从而在基板上形成中间件的方法的俯视图。
具体实施方式
图1是本发明的常温接合装置的横截面图。真空容器1为不锈钢制，且为长方体状。在该真空容器1的侧面之一上安装用来进行该真空容器内排气的排气装置2。图1中以圆形描绘该排气装置2的排气口。从而，该排气装置的真空容器内的排气方向为纸面垂直方向。排气装置是双分子泵和回转泵的组合。再有，在真空容器1的侧面之一安装物理溅射源6。该物理溅射源6安装在与安装有排气装置2的侧面不同的侧面上。从物理溅射源6射出能量线的射出口16与设置在真空容器1侧面的开口一致。从而，该能量线在物理溅射源6中产生，通过该射出口16，向真空容器1中入射。如图1所示，是从图左侧向右侧照射。
在真空容器1中装入压接机构5、架台17、基板支座3a、3b。压接机构5、架台17、基板支座3a、3b分别为不锈钢制。在基板支座3a上不固定基板4，只是载置，3b利用静电吸紧方式固定基板4。在真空容器1的底面设置架台17。在该架台上，设置基板支座3a。架台17的中心位置和基板支座3a的中心位置一致。另外，贯通真空容器1的上表面设置压接机构5。压接机构5的下表面中心位置和架台17的上表面中心位置一致。
在压接机构5的下表面设置基板支座3b。压接机构5的底面中心位置和基板支座3b的中心位置一致。压接机构5具有其下表面能够沿该机构轴方向移动的机构。图1所示的压接机构5的设置基板支座3b的下表面位置如箭头18那样沿上下方向移动。移动的距离具有该下表面能够位于比设置在架台17上表面的基板支座3a的上表面尽可能靠下侧的跨度。压接机构5具有其下表面与架台17的上表面接触时，能够对架台17加载负载的机构。基板支座3a和3b的中心轴一致。
在基板支座3a的水平方向横向设置靶基板8a，在基板支座3b的水平方向横向设置靶基板8b。靶基板8a、8b为不锈钢。靶基板8a、8b具有能够沿着与表示压接机构5移动方向的箭头18相同方向移动的移动机构。具有至少能够移动到从物理溅射源6射出的射出线9与靶7的被照射面不相交位置的机构。还有，所述各构成品采用不锈钢制的理由，是因为使用其他材料不会成为中间件所不需要的材料的供给源。
在靶基板8a的上表面和靶基板8b的下表面载置靶7。靶7是由多种金属构成的合金，形成板状的块状形态。靶7螺钉紧固在靶基板8上。该螺钉也为例如不锈钢制以使其不会成为中间件的材料所不需要的供给源。
靶基板支座8a、8b的位置及朝向随着没有图示的机构不同而可变。8a和8b的间隔、与基板支座3a、3b的间隔、相对于物理溅射源6开口部的朝向、相对于基板4的朝向可变。变更从物理溅射源6射出的能量线的朝向(射线)机构就会变得很复杂，因此该朝向大体固定，通过变化靶基板支座8a、8b的位置及朝向，从而控制在基板面上形成的中间件的基板面方向厚度的均匀性及构成中间件的材料浓度的均匀性。
图2表示立体图。可以在图1的情况中设置靶基板8c。从物理溅射源6射出的能量线9向载置在靶基板8a、8b、8c的靶入射。从靶溅射并射出构成靶的金属，相对于基板4形成入射线(溅射粒子)10。
还有，图1、图2中，关于基板3a、3b的运入、运出没有图示。例如，在与真空容器1连通设置的集料固定室中具备机器手，利用它往基板支座3a、3b上设置基板4，加工后拆掉基板4，更换新的基板4即可。
表示利用如以上构成的装置常温接合的顺序。此外，靶基板8a、8b和靶7预先设置。接合的基板4通过没有图示的装置被运送到真空容器1中，载置在基板支座3a、3b的各上表面、下表面。基板4就那样不固定地放在基板支座3a上，基板4往3b上的固定利用静电吸紧进行。此时，压接机构5的下表面比架台的上表面在重力方向上处于靠上位置。载置所述基板后，将用于往真空容器1运入、或运出基板的开口部关闭，利用排气装置2开始真空容器1内的排气。达到规定的真空度后，起动物理溅射源6，像射线9那样射出离子束。离子束向靶7入射，射出构成靶7的元素。这种情况下，由于靶7为合金，因此构成该合金的多种元素通过溅射而射出。溅射出来、向沿着射出线10的方向射出的多种金属原子到达基板4，不断堆积在该基板面上。同时，没有入射到靶7的离子束向基板4的被接合面入射。此时，所述金属原子的堆积和被接合面基于溅射而带来的活性化同时进行。所述堆积和活性化的作用大小与靶7的配置、从物理溅射源6射出的能量线(射线9)的强弱及垂直于射线9的方向的能量密度分布有关，因此通过它们的设定进行调整。当然，产生过度堆积的溅射蚀刻作用的调整是不采用的。所谓溅射蚀刻是通过对某一对象物照射某种能量线，从而产生溅射，其结果是被照射的部分被物理性削薄。
所述堆积及活性化结束后，停止物理溅射源6，停止离子束的射出。其后，驱动压接机构5，将压接机构5下表面靠近架台17的上表面。如果基板4的被接合面彼此接触了，就对压接机构5外加规定的负载，保持那样维持负载外加规定时间。经过规定时间后，将压接机构5向与所述移动方向相反方向驱动，使压接机构5的下表面脱离架台17上表面。在此之际，事先解除基板4和基板支座3b的固定。于是，在基板支座3a上留下隔着图7所示的中间件接合的基板4。图7A表示中间件形成层状，图7B表示形成岛状。利用所述机器人将其接合的基板4向所述集料固定室运出，其后取出到装置外。并且，往室中设置新的基板，利用相同方法进行常温接合。
若如以上那样常温接合，则将多种金属作为中间件的材料混杂到基板被接合面中，且均匀地形成，因此接合方法中不需要现有必需的加热及过度的挤压，不仅能够简化常温接合装置，而且也使难以接合的基板能够接合。
利用图2说明本发明的第1实施例。与他图相同的符号表示相同的结构。本例是在图1所示的装置构成上附加靶基板8c，其他构成相同。靶基板8c具有与靶基板8a、8b相同的结构。并且，靶基板8c从物理溅射源6看，是在将基板4夹在中间的相反侧，沿着相对于靶基板8a、8b垂直的方向设置。也是使靶基板8c的面与物理溅射源6开口部16平行的方向。而在2块基板4的面方向的延长线上，靶基板8c的配置是一体存在。靶为板状，是铁、铬、镍的合金。此外，也可以是从金(Au)、铝(Al)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、铱(Ir)、钯(Pd)、银(Ag)、铜(Cu)、钴(Co)、(Rh)、(Ru)等中选择的金属的合金。将这些元素载置在靶基板8上的方法，采用载置合金的块材、利用螺钉紧固进行固定、或挂在钩上进行固定等将靶7以不活动的程度固定在靶基板8上的方法为好。其他固定方法可以是利用粘接剂或软钎焊进行的固接、利用常温接合进行的接合、利用静电吸紧方式进行吸附等。还有，真空容器1和基板支座3a、3b可以是铝制。靶基板8a、8b、8c的材料可以是玻璃。
若采用如此配置的常温接合装置，则利用朝向靶基板8c的入射线9，从载置在该基板8c上的靶7溅射构成靶7的多种原子，沿着射出线10射出的金属原子到达基板4，堆积在其上，能够形成中间件。这种情况下，在基板4的面上夹着靶基板8a、8b距离物理溅射源6最远位置的中间件的形成中，只用靶基板8a、8b就能够形成中间件，从载置在靶基板8c上的靶7溅射的金属原子也堆积在基板被接合面上，因此能够在基板4的被接合面上形成更均匀的中间件。在所述最远的位置上，按照与一面扩散一面向靶7入射的能量线对应的角度及与相对于入射线9垂直的方向的能量线密度分布对应的射出量，从靶7溅射金属，因此中间件的形成速度比较慢。从而，中间件的厚度也变薄。从而，为了弥补所述最远位置上的中间件的堆积，而设置靶基板8c。
靶基板8c和基板4的间隔根据中间件的堆积状态适宜调整即可，所谓堆积状态是指中间件的厚度在被接合面内的分布。
上述例子中，例示了将3个靶基板8a、8b、8c全部利用的方法，不过，它们也可以不全部聚齐。例如，当没有必要在2块基板的基板被接合面的双方形成中间件时，可以不利用靶基板8a，而只利用8b和8c。进而，还可以省略靶基板8c，只利用8b。也就是说，关于利用的靶基板8a、8b、8c的配置，能够适宜决定它们的组合。这是因为利用靶基板8的个数考虑中间件的形成速度和均匀性等决定即可，以多种金属作为中间件的材料时靶基板8可以是1个。
还有，也可以在将中间件形成规定厚度后进行活性化。例如，通过在基板被接合面上堆积多种金属，从而达到规定的中间件厚度后，停止物理溅射源6，停止离子束的射出。其后，将靶基板8a、8b的位置移动到入射线9入射不到靶7的被照射面的位置。其后，再起动物理溅射源6，射出离子束，向基板4的被照射面、也就是被接合面入射。入射规定时间，从而将先形成了中间件的基板被接合面活性化。在此，中间件的厚度假定为数10nm，因此，过度进行所述活性化由此去除该中间件，就达不到本发明的目的。中间件形成后的活性化必须以不会完全去除该中间件的程度的离子束强度进行，或在调整离子束照射时间的前提下进行。
另外，关于基板往真空容器1中的运入、运出，可以利用以下结构，其设置经由门阀与真空容器1连通的集料固定室，在真空容器1和集料固定室的连通部分设置用来交接基板的机器人。
图3A、图3B说明本发明的第2实施例。图3A表示在靶基板8a、8b、8c上以与前面合金不同的方式载置靶的例子。符号11～15分别表示由不同种类元素构成的靶。实施例1中采用了合金，而本例中是每种元素分开设置在靶基板上。靶11～15为板状。另外，随着靶11～15的不同设置的面积也不同，不过，通过设定不同面积而控制中间件的组成。
靶7也可以是板状以外的形状。可以采用的方法是往靶基板8上涂布靶7的材料、将靶7的材料作成箔状粘贴在靶基板8上、或利用PVD(Physical Vapor Deposition：物理气相成膜)、CVD(Chemical VaporDeposition：化学气相成膜)、镀膜等在靶基板8上形成靶7的材料的膜。
可以用构成中间件的多种材料30构成靶基板8本身。靶基板8承担着构成中间件的一部分材料种类的供给，靶7承担着另一部分的供给。以靶基板8作为供给源、不想让与中间件的组成无关的材料混入中间件中时，如果用构成中间件的多种材料30构成靶基板8本身，就能够抑制杂质往中间件中的混入(图3B)。
通过适用本实施例，从而当金属材料很难作成实施例1所示目的的合金时，能够容易利用多种金属。另外，试用几个多种金属的组成比时、或根据接合的基板的种类频繁地变更其组成比时，无须每次都作成期望的合金，因此能够用多种金属简便地形成中间件。
利用图4A、图4B、图4C说明本发明的第3实施例。本实施例除了以下几点以外与实施例1具有同样的构成。不同点为3点，即分别设置多块靶基板8a、8b、8c(图4A)、靶基板8a、8b弯曲(图4B)、靶基板8c包围着基板4的周方向配置(图4C)。另外，靶7的构成可以是实施例1及实施例2所述结构的任意一个。另外，靶基板8c也可以具有弯曲的形状。
如图4A所示，分别设置例如3块、3块、7块靶基板8a、8b、8c，从而，溅射的靶7的范围比1块变宽，因此，能够充分覆盖基板4的被接合面的区域来向被接合面入射金属。从而，能够在基板4的被接合面上更加均等地形成中间件。另外，由于用靶基板物理性包围接合的基板周围，从而能够抑制从真空容器1内面等其他部分混入中间件不需要的材料。
另外，如图4B所示，靶基板8a、8b的被照射面形状具有曲面形状，以使从物理溅射源向所述被照射面入射的能量线的射线在靶7上的各部分进行正反射时、反射的射线朝向基板4的被接合面且相互平行。例如，从作为物理溅射源6一例的离子束源射出的离子束扩散射出，因而若以那样的角度向靶7入射，则被溅射的金属以沿着入射角的射出角射出。从而，入射到基板4被接合面的金属保持分布，因此形成的中间件的厚度能够在基板4的面方向上分布。于是，如果使靶的被照射面的形状弯曲成相对于扩散的同时入射的射线的射出线相互平行，就能够缓和基板4面方向的中间件的厚度分布。
在此，关于靶基板8c的配置想法参照图9进行说明。靶基板8b～8f是相对于所述8c分别赋予符号的部件。例如，靶基板8d配置在比其他靶基板靠近物理溅射源6、距基板4远的地方。靶基板8f配置在比其他靶基板距物理溅射源6远、靠近基板4的地方。还有，图9中，靶基板8d～8f的配置只图示了基板4的半周(图9中例示上半部)，而对于剩下的半周也进行所述配置(图9中下半部的位置)。靶基板8d～8f共通的是设定该各基板方向时使从该各基板射出的射出线(溅射粒子)10汇聚在基板4的中心位置。
靶基板8d的情况是靠近物理溅射源6，从该源6射出的离子束扩散很小地向靶基板8d照射，从而，从该基板8d射出的金属粒子的密度(垂直于射出线方向的面内的金属粒子密度)大。可是，从该基板8d到基板4的距离远，因此随着射出的金属粒子不断扩散，所述密度降低，到达基板4时金属粒子密度变小。另一方面，靶基板8f的情况是距物理溅射源6远，从该源6射出的离子束其扩散变大后向靶基板8f照射，从而，从该基板8f射出的金属粒子的密度(垂直于射出线方向的面内的金属粒子密度)小。可是，从该基板8f到基板4的距离近，因此射出的金属粒子到达基板4时金属粒子密度不会很大程度降低。结果是，从靶基板8d～8f分别射出的射出线(溅射粒子)10在基板4的被接合面上重叠，若从该被接合面的整个面来看，中间件均匀形成。
图9的例示中以8d～8f的3块的例子说明了靶基板(包括与图9下半部对应的3块靶基板在内是6块)，不过并不限定于3块(6块)，也可以是其他块数。靶基板8d～8f中例示的该基板彼此的间隔适宜即可。另外，图9中，靶基板8d～8f的被照射面为垂直于基板4的被接合面的方向，不过并不限定于此。所述被照射面能够选择从基板4的被接合面看全角方向的适宜方向。再有，所述被照射面例示了平面，不过也可以是图4B所例示的曲面。
另外，图4C所示，靶基板8c的被照射面包围着基板4的半周配置多个、且沿相对于基板4的被接合面垂直的方向配置。以从周方向夹着基板被接合面的构成配置靶，从而金属也会入射到距靶基板8a、8b上的靶7最远的基板被接合面的区域，能够更均等地在被接合面上形成中间件。特别是，最好是配置在与物理溅射源6开口部16对置位置的靶基板8c和基板4的距离a，比配置在偏离与物理溅射源6开口部16对置位置的位置上的靶基板8c和基板4的距离b设定得大。这是因为从物理溅射源6射出的离子束具有相对于行进方向垂直的方向的面内中心位置的密度高、周边位置的密度低的密度分布，因而，通过使照射所述中心位置的束的靶7远离接合的基板4的被接合面，使照射所述周边位置的束的靶7靠近接合的基板4的被接合面，从而能够将在被接合面上形成的中间件的厚度均匀化。
该例中，是将靶基板8a、8b、8c的块数分别设定为3块、3块、7块，不过，并不限定于该块数。根据基板的大小和形状等适宜决定1个靶基板的大小和块数即可。
利用图5说明本发明的第4实施例。本实施例中，与实施例3的相同点是利用多块靶基板8a、8b、8c，不过，其配置进行了如下变更。用9块靶基板8c包围基板4的周方向的半部，用各6块的靶基板8a及8b包围周方向的剩下半部。图5A表示立体图，图5B表示俯视图。这样一来，由靶7溅射的金属更多地向基板的被接合面入射，同时抑制了以真空容器1内壁和设置在真空容器1内部的构成部件作为供给源向中间件混入粒子。
不过，如果就这样配置，则不能进行基板4的运入运出，因此，具备驱动机构，能够使靶基板8a、8b沿箭头22方向移动、使靶基板8c沿箭头23方向移动(没有图示)。该驱动机构是平行移动，不过，靶基板8c也可以在与基板4平行方向上变化90°方向来移动。以靶基板8c的上边或下边为轴旋转，变化上述90°方向。通过像这样变化靶基板8c的朝向，基板4的周方向的半部空间被开放，因此能够通过该部分进行基板4的运入运出。
该例中，是将靶基板8a、8b、8c的块数分别设定为6块、6块、9块，不过，并不限定于该块数。根据基板的大小和形状等适宜决定1个靶基板的大小和块数即可。
利用图8A说明本发明的第5实施例。本实施例中，除了将实施例1中使用的靶基板8a、8b作成柔性基板24、靶7不采用块材料而形成箔状以外，与实施例1相同。所述柔性基板24为不锈钢薄板、树脂薄膜等。在该柔性基板24上以箔状形成靶材料。靶材料可以在柔性基板24上整面形成，也可以局部性形成。另外，也可以依照图3B，局部性形成多种材料，将其图形化，以该图形形式在柔性基板24上重复形成。以箔状形成的方法可以采用涂布、溅射、CVD等。将这种形成箔状靶7的柔性基板24送出，缠在滚筒26上，形成滚筒状靶基板25，设置在真空容器1内。柔性基板24的一端事先固定在另一个缠绕滚筒27上，缠绕该缠绕滚筒27，由此将靶7的被照射面向滚筒状靶基板的输送方向28输送。当靶7损耗时，旋转缠绕滚筒27，输送靶7的新的被照射面即可。
本实施例中，是将上下配置在真空容器1内的输送滚筒26、缠绕滚筒27上的滚筒状靶基板的输送方向28设定成相反方向，不过也可以是相同方向。
另外，是将靶基板7的被照射面设定成水平方向，不过，也可以设定成垂直方向、或其他倾斜。
再有，是将靶基板7的被照射面设定成平面，不过，也可以如图8B所示设定成曲面状。那种情况下，在多个滚筒29间配置多个滚筒29，以使所述柔性基板24基于该滚筒29而具有张力。
本实施例中，当然也可以不配置相当于图2、图4及图5所述8c的靶基板而配置代替它的滚筒上靶基板25。另外，也可以将实施例4以前所述的平板上的靶基板8a、8b或8c、或者它们的组合与本实施例中所示任意一个滚筒上靶基板25进行组合，配置在真空容器1内。
工业上的可利用性
本发明的常温接合方法及常温接合装置能够利用于微小结构体的制造。特别是能够利用于将利用常温接合在基板上作成的MEMS、光学部件等多个微小结构体通过切割该基板而个个分开的情况。
本发明，能够在所谓常温接合中溅射多个靶，因此在接合的基板的被接合面上均匀地形成中间件。再有，在接合的基板的被接合面上形成由多种材料构成的中间件，因此不需要现有用来确保足够接合强度所必须的接合时的加热，在要接合的基板材料的选择上没有限制。另外，只要在常温接合的真空容器内与其他装置独立地配置靶，就能够进行所述接合，因此不需要加热装置和用来形成多个中间层的装置等，能够构筑一种只在现有常温接合装置配置靶这样简便的常温接合装置。

Claims (17)

1.一种常温接合方法，是将多个基板隔着中间件在常温下接合的方法，其特征在于，包括：
物理溅射多个靶从而在所述基板的被接合面上形成所述中间件的工序；和
利用物理溅射将所述基板的被接合面活性化的工序。
2.一种常温接合方法，是将多个基板隔着中间件在常温下接合的方法，其特征在于，包括：
物理溅射由多种材料构成的靶从而在所述基板的被接合面上形成所述中间件的工序；和
利用物理溅射将所述基板的被接合面活性化的工序。
3.根据权利要求1或2所述的常温接合方法，其特征在于，
在所述基板的被接合面上形成所述中间件的工序和利用物理溅射将所述基板的被接合面活性化的工序同时进行。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的常温接合方法，其特征在于，
所述靶由多种金属构成。
5.根据权利要求4所述的常温接合方法，其特征在于，
通过设定多种金属的构成比，控制所述中间件的组成比。
6.根据权利要求1或2所述的常温接合方法，其特征在于，
所述靶通过将多种材料分别独立配置而构成，并将该多种材料同时溅射。
7.根据权利要求6所述的常温接合方法，其特征在于，
在将所述多种材料配置在靶基板上时，通过设定所述多种材料配置的面积比，控制所述中间件的组成比。
8.一种常温接合装置，具备真空容器、对所述真空容器进行真空排气的排气装置、在所述真空容器内对置配置的一组基板支座、为了将载置在所述基板支座上的基板彼此接合而与所述基板支座连接的压接机构、物理溅射源，所述常温接合装置的特征在于，
照射从所述物理溅射源射出的能量线的靶与所述基板支座、所述压接机构及所述物理溅射源独立地配置在所述真空容器内。
9.根据权利要求8所述的常温接合装置，其特征在于，
所述靶载置在单个或多个靶基板上。
10.根据权利要求9所述的常温接合装置，其特征在于，
所述靶由多种材料构成，该多种材料分别独立地配置在所述靶基板上或以合金方式配置在所述靶基板上。
11.根据权利要求8～10任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
所述靶的被照射面以包围所述基板的方式配置多个，且沿着相对于所述基板的被接合面垂直的方向配置。
12.根据权利要求8～10任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
所述靶的被照射面的形状具有曲面形状，以使从物理溅射源向所述被照射面入射的能量线的射线在所述靶上的各部分进行正反射时反射的射线相互平行。
13.根据权利要求8～10任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
所述靶的被照射面的形状具有曲面形状，以使从物理溅射源向所述被照射面入射的能量线的射线在所述靶上的各部分进行正反射时，反射的射线朝向被接合面的中心位置。
14.根据权利要求8～13任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
具有对所述靶的被照射面和所述基板的被接合面的间隔进行调整的机构。
15.根据权利要求8～13任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
具有对所述靶的被照射面和所述基板的被接合面所成的角度进行调整的机构。
16.根据权利要求14或15所述的常温接合装置，其特征在于，
具有：根据相对于向所述靶的被照射面照射的所述能量线的射线方向垂直的方向的该能量线的能量面密度分布，调整所述靶的被照射面和所述基板的被接合面的间隔的机构。
17.根据权利要求14或15所述的常温接合装置，其特征在于，
具有：根据相对于向所述靶的被照射面照射的所述能量线的射线方向垂直的方向的该能量线的能量面密度分布，调整所述靶的被照射面相对于所述射线方向的角度的机构。
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