JP2010091687A - Joining method, joined body and optical element - Google Patents

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Yasuhide Matsuo
泰秀 松尾
Kenji Otsuka
賢治 大塚
Takenori Sawai
丈徳 澤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a joining method for tightly joining two substrates to each other with high dimensional accuracy and reshaping a joined body to a predetermined shape while reducing residual stress produced at the joining interface after joining; a joined body obtained by tightly joining two substrates to each other with high dimensional accuracy by the joining method; and an optical element. <P>SOLUTION: The joining method includes: a step (first step) of preparing a first substrate 2 and a second substrate 4 having transmission for ultraviolet rays, and forming a joining film 3 by plasma polymerization on a surface of the first substrate 2; a step (second step) of applying energy to the joining film 3; a step (third step) of obtaining the joined body 5 by joining the first substrate 2 and the second substrate 4 through the joining film 3; a step (fourth step) of irradiating the joined body 5 with ultraviolet rays from the second substrate 4 side; and a step (fifth step) of reshaping the joined body 5 to a tabular shape by holding the joined body 5 in a state where it is pressed from the front and back sides by two surface plates 7. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、接合方法、接合体および光学素子に関するものである。   The present invention relates to a bonding method, a bonded body, and an optical element.

2つの部材(基板)同士を接合(接着)する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、部材の材質によらず、接着性を示すことができる。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
例えば、透過する光に位相差を生じさせる機能を有する光学素子として波長板が知られている。波長板は、水晶のような複屈折結晶の基板を2枚組み合わせたものであり、基板間は接着剤を用いて接着される。
Conventionally, when two members (substrates) are joined (adhered), a method of using an adhesive such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, or a silicone adhesive is often used.
The adhesive can exhibit adhesiveness regardless of the material of the member. For this reason, members composed of various materials can be bonded in various combinations.
For example, a wavelength plate is known as an optical element having a function of causing a phase difference in transmitted light. The wave plate is a combination of two birefringent crystal substrates such as quartz, and the substrates are bonded together using an adhesive.

このように接着剤を用いて基板同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して基板同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤が硬化して基板同士が接着される。
ところが、接着剤は硬化の際に体積収縮を伴うため、硬化後には接着剤が基板を引っ張るような応力が発生する。また、結晶軸の向きが異なる水晶基板同士や異種材料からなる基板同士を接合した場合には、基板同士の熱膨張率が異なるため、環境温度の変化に伴って熱膨張率差に起因した応力が生じることとなる。このようにして発生した応力(残留応力)は、波長板を変形させ、光学性能を低下させる原因となっていた。さらに、変形した波長板は修復することができず、不良品となるため、歩留まりの低下を招いていた。
In this way, when the substrates are bonded to each other using the adhesive, a liquid or paste adhesive is applied to the bonding surface, and the substrates are bonded to each other through the applied adhesive. Thereafter, the adhesive is cured by the action of heat or light to bond the substrates together.
However, since the adhesive is accompanied by volume shrinkage at the time of curing, a stress is generated such that the adhesive pulls the substrate after curing. In addition, when quartz substrates with different crystal axis orientations or substrates made of different materials are joined together, the thermal expansion coefficients of the substrates are different, so the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient with changes in environmental temperature. Will occur. The stress (residual stress) generated in this way has caused the wave plate to be deformed and deteriorates the optical performance. Further, the deformed wave plate cannot be repaired and becomes a defective product, resulting in a decrease in yield.

また、接着剤を所定の厚さで均一に塗布することは難しいため、基板間距離が不均一になることが避けられない。その結果、波長板には波面収差等の収差が生じ、意図しない位相のズレを招くことが問題となっていた。
さらに、接着剤は、前述したような樹脂材料で構成されるため、耐光性に乏しいことも問題とされていた。
In addition, since it is difficult to uniformly apply the adhesive with a predetermined thickness, it is inevitable that the distance between the substrates is not uniform. As a result, there has been a problem that an aberration such as wavefront aberration occurs in the wavelength plate, causing an unintended phase shift.
Furthermore, since the adhesive is composed of the resin material as described above, it has been a problem that the light resistance is poor.

また、接着剤の硬化時間が非常に長くなるため、接着に長時間を要するという問題もある。
一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である(例えば、特許文献1参照)。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。
Moreover, since the hardening time of an adhesive agent becomes very long, there also exists a problem that adhesion requires a long time.
On the other hand, there is a solid bonding method as a bonding method that does not use an adhesive.
Solid bonding is a method of directly bonding members without an intermediate layer such as an adhesive (see, for example, Patent Document 1).
According to such solid bonding, since an intermediate layer such as an adhesive is not used, a bonded body with high dimensional accuracy can be obtained.

しかしながら、固体接合では、部材の材質に制約があるという問題がある。具体的には、一般に固体接合は、同種材料同士の接合しか行うことができない。仮に異種材料からなる部材同士を接合したとしても、両部材の熱膨張率差が緩和されることなく接合界面に応力を発生させ、変形や剥離等の不具合を招くこととなる。しかも、一旦接合した界面は、接合を緩めたりすることができないため、接合後に発生した変形等を修復することは不可能である。また、接合可能な材料が、シリコン系材料や一部の金属材料等に限られるため、固体接合の応用範囲は極めて限定的である。
さらに、固体接合を行う雰囲気は減圧雰囲気に限られる上、高温(700〜800℃程度)の熱処理を必要とする等、接合プロセスにおける問題もある。
However, solid bonding has a problem that the material of the member is limited. Specifically, in general, solid bonding can only be performed between the same kind of materials. Even if members made of different materials are joined together, stress is generated at the joining interface without relieving the difference in thermal expansion coefficient between the two members, leading to problems such as deformation and peeling. In addition, since the interface once bonded cannot be loosened, it is impossible to repair the deformation or the like generated after the bonding. In addition, since the materials that can be bonded are limited to silicon-based materials, some metal materials, and the like, the application range of solid bonding is extremely limited.
Furthermore, the atmosphere for performing solid bonding is limited to a reduced-pressure atmosphere, and there are problems in the bonding process, such as requiring high-temperature (about 700 to 800 ° C.) heat treatment.

特開平5−82404号公報JP-A-5-82404

本発明の目的は、2つの基板同士を高い寸法精度で強固に接合可能であるとともに、接合後に、接合界面に生じた残留応力を低減しつつ接合体を所定の形状に矯正し得る接合方法、およびかかる接合方法により2つの基板同士を高い寸法精度で強固に接合してなる接合体および光学素子を提供することにある。   An object of the present invention is a bonding method that can firmly bond two substrates to each other with high dimensional accuracy, and can correct the bonded body to a predetermined shape while reducing the residual stress generated at the bonding interface after bonding, Another object of the present invention is to provide a bonded body and an optical element in which two substrates are firmly bonded with high dimensional accuracy by such a bonding method.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、少なくとも一方が紫外線に対して透過性を有する第1の基板および第2の基板を用意し、第1の基板の表面上に、プラズマ重合法により、シロキサン(Si−O)結合を含むランダムな原子構造を有するSi骨格と、該Si骨格に結合する脱離基とを含む接合膜を形成する第1の工程と、
前記接合膜にエネルギーを付与し、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Si骨格から脱離することにより、接着性を発現させる第2の工程と、
前記接合膜を介して前記第1の基板と前記第2の基板とを接合し、接合体を得る第3の工程と、
前記接合体に対して、前記第1の基板および前記第2の基板のうち、前記紫外線に対する透過性を有する基板側から紫外線を照射する第4の工程と、
前記紫外線を照射した接合体を加圧して、所定の形状に矯正する第5の工程とを有することを特徴とする。
これにより、2つの基板同士を高い寸法精度で強固に接合可能であるとともに、接合後に、接合界面に生じた残留応力を低減しつつ接合体を所定の形状に矯正することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
In the bonding method of the present invention, a first substrate and a second substrate, at least one of which is transparent to ultraviolet rays, are prepared, and siloxane (Si—O) is formed on the surface of the first substrate by plasma polymerization. A first step of forming a bonding film including a Si skeleton having a random atomic structure including a bond and a leaving group bonded to the Si skeleton;
A second step in which energy is imparted to the bonding film, and the leaving group present at least near the surface of the bonding film is released from the Si skeleton, thereby exhibiting adhesiveness;
A third step of bonding the first substrate and the second substrate via the bonding film to obtain a bonded body;
A fourth step of irradiating the bonded body with ultraviolet rays from the side of the first substrate and the second substrate having transparency to the ultraviolet rays, and
And pressurizing the bonded body irradiated with the ultraviolet rays to correct it to a predetermined shape.
Accordingly, the two substrates can be firmly bonded with high dimensional accuracy, and the bonded body can be corrected to a predetermined shape while reducing the residual stress generated at the bonded interface after bonding.

本発明の接合方法では、前記接合膜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、10〜90原子%であることが好ましい。
これにより、接合膜は、Si原子とO原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜は、第1の基板および第2の基板に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the total of the Si atom content and the O atom content is 10 to 90 atomic% among atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film. .
Thereby, in the bonding film, Si atoms and O atoms form a strong network, and the bonding film itself becomes strong. Further, such a bonding film exhibits a particularly high bonding strength with respect to the first substrate and the second substrate.

本発明の接合方法では、前記接合膜中のSi原子とO原子の存在比は、3:7〜7:3であることが好ましい。
これにより、接合膜の安定性が高くなり、第1の基板と第2の基板とをより強固に接合することができるようになる。
本発明の接合方法では、前記Si骨格の結晶化度は、45%以下であることが好ましい。
これにより、Si骨格は特にランダムな原子構造を含むものとなる。そして、寸法精度および接着性に優れた接合膜が得られる。
In the bonding method of the present invention, the abundance ratio of Si atoms and O atoms in the bonding film is preferably 3: 7 to 7: 3.
As a result, the stability of the bonding film is increased, and the first substrate and the second substrate can be bonded more firmly.
In the bonding method of the present invention, the crystallinity of the Si skeleton is preferably 45% or less.
As a result, the Si skeleton particularly includes a random atomic structure. And the joining film excellent in dimensional accuracy and adhesiveness is obtained.

本発明の接合方法では、前記接合膜は、Si−H結合を含んでいることが好ましい。
Si−H結合は、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骨格の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合法によれば、接合膜中にSi−H結合が含まれることにより、結晶化度の低いSi骨格を効率よく形成することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the bonding film includes a Si—H bond.
Si-H bonds are thought to inhibit the regular formation of siloxane bonds. For this reason, the siloxane bond is formed so as to avoid the Si—H bond, and the regularity of the Si skeleton is lowered. In this way, according to the plasma polymerization method, the Si skeleton having a low crystallinity can be efficiently formed by including the Si—H bond in the bonding film.

本発明の接合方法では、前記Si−H結合を含む接合膜について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強度を1としたとき、Si−H結合に帰属するピーク強度が0.001〜0.2であることが好ましい。
これにより、接合膜中の原子構造は、相対的に最もランダムなものとなる。このため、接合膜は、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。
In the bonding method of the present invention, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1 in the infrared absorption spectrum of the bonding film containing the Si—H bond, the peak intensity attributed to the Si—H bond is 0. It is preferable that it is 001-0.2.
As a result, the atomic structure in the bonding film becomes relatively random. For this reason, the bonding film is particularly excellent in bonding strength, chemical resistance and dimensional accuracy.

本発明の接合方法では、前記脱離基は、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が前記Si骨格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であることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合/脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
本発明の接合方法では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
これにより、耐候性および耐薬品性に優れた接合膜が得られる。
In the bonding method of the present invention, the leaving group includes an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or each of these atoms bonded to the Si skeleton. It is preferably composed of at least one selected from the group consisting of atomic groups arranged in such a manner.
These leaving groups are relatively excellent in binding / leaving selectivity by applying energy. For this reason, the leaving group which leaves | separates comparatively easily and uniformly by providing energy is obtained, and the adhesiveness of the bonding film can be further enhanced.
In the bonding method of the present invention, the leaving group is preferably an alkyl group.
Thereby, a bonding film excellent in weather resistance and chemical resistance can be obtained.

本発明の接合方法では、前記脱離基としてメチル基を含む接合膜について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強度を1としたとき、メチル基に帰属するピーク強度が0.05〜0.45であることが好ましい。
これにより、メチル基の含有率が最適化され、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、接合膜中に必要かつ十分な数の活性手が生じるため、接合膜に十分な接着性が生じる。また、接合膜には、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。
In the bonding method of the present invention, in the infrared absorption spectrum of the bonding film containing a methyl group as the leaving group, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the methyl group is 0. It is preferable that it is 05-0.45.
As a result, the content ratio of the methyl group is optimized, and a necessary and sufficient number of active hands are generated in the bonding film while preventing the methyl group from unnecessarily inhibiting the formation of the siloxane bond. Adhesiveness is sufficient. Further, the bonding film exhibits sufficient weather resistance and chemical resistance due to the methyl group.

本発明の接合方法では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Si骨格から脱離した後に、活性手を有することが好ましい。
これにより、接合膜は、第2の基板に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
本発明の接合方法では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第2の基板に対して、特に強固な接合が可能となる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the bonding film has an active hand after the leaving group existing at least near the surface thereof is released from the Si skeleton.
As a result, the bonding film can be strongly bonded to the second substrate based on chemical bonding.
In the bonding method of the present invention, the active hand is preferably a dangling bond or a hydroxyl group.
As a result, particularly strong bonding to the second substrate becomes possible.

本発明の接合方法では、前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、接着性により優れた接合膜が得られる。また、この接合膜は、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基板の接合に際して、有効に用いられるものとなる。
本発明の接合方法では、前記ポリオルガノシロキサンは、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であることが好ましい。
これにより、接着性に特に優れた接合膜が得られる。
In the bonding method of the present invention, the bonding film is preferably composed of polyorganosiloxane as a main material.
As a result, a bonding film superior in adhesiveness can be obtained. In addition, the bonding film has excellent weather resistance and chemical resistance, and is effectively used for bonding substrates that are exposed to chemicals or the like for a long time.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the polyorganosiloxane is mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane.
Thereby, a bonding film having particularly excellent adhesiveness can be obtained.

本発明の接合方法では、前記プラズマ重合法において、プラズマを発生させる際の高周波の出力密度は、0.01〜100W/cmであることが好ましい。
これにより、高周波の出力密度が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、ランダムな原子構造を有するSi骨格を確実に形成することができる。
In the bonding method of the present invention, in the plasma polymerization method, the high-frequency power density when generating plasma is preferably 0.01 to 100 W / cm 2 .
Accordingly, it is possible to reliably form a Si skeleton having a random atomic structure while preventing the plasma gas from being added to the source gas more than necessary due to the high frequency power density.

本発明の接合方法では、前記接合膜の平均厚さは、1〜1000nmであることが好ましい。
これにより、第1の基板と第2の基板とを接合した接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものであることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
本発明の接合方法では、前記接合膜の屈折率は、1.35〜1.6であることが好ましい。
このような接合膜は、その屈折率が水晶や石英ガラスの屈折率に比較的近いため、例えば、接合膜を貫通するような構造の光学部品を製造する際に好適に用いられる。
In the bonding method of the present invention, the average thickness of the bonding film is preferably 1 to 1000 nm.
Thereby, these can be joined more firmly, preventing the dimensional accuracy of the joined body which joined the 1st board | substrate and the 2nd board | substrate significantly falling.
In the bonding method of the present invention, the bonding film is preferably a solid having no fluidity.
Thereby, the dimensional accuracy of a joined body becomes remarkably high compared with the past. In addition, stronger bonding can be achieved in a shorter time than in the past.
In the bonding method of the present invention, the refractive index of the bonding film is preferably 1.35 to 1.6.
Since such a bonding film has a refractive index relatively close to that of quartz or quartz glass, it is preferably used, for example, when manufacturing an optical component having a structure that penetrates the bonding film.

本発明の接合方法では、前記第1の基板および前記第2の基板のうち、前記紫外線に対する透過性を有する基板は、石英ガラスまたは水晶により構成されていることが好ましい。
これにより、接合界面における屈折率差が小さくなり、例えば光透過性の高い積層光学部品に適した接合体が得られる。また、基板と接合膜との熱膨張率差が小さくなるため、接合後の変形を抑制することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the substrate having transparency to the ultraviolet light among the first substrate and the second substrate is made of quartz glass or quartz.
As a result, the refractive index difference at the bonding interface is reduced, and for example, a bonded body suitable for a laminated optical component having a high light transmittance can be obtained. Moreover, since the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the bonding film is reduced, deformation after bonding can be suppressed.

本発明の接合方法では、前記第4の工程において照射する紫外線の波長は、120〜200nmであることが好ましい。
このような波長の紫外線を用いることにより、接合膜中のSi−O結合をほとんど切断することなく、それより結合エネルギーの小さい化学結合を切断することができるので、接合膜に適度な柔軟性を付与することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the wavelength of the ultraviolet light irradiated in the fourth step is 120 to 200 nm.
By using ultraviolet rays of such a wavelength, it is possible to break chemical bonds having a lower binding energy without almost breaking the Si-O bond in the bonding film, so that the bonding film has an appropriate flexibility. Can be granted.

本発明の接合方法では、前記第4の工程において照射する紫外線は、前記接合膜中のSi−O結合を切断することなく、Si−O結合以外の化学結合を切断し得るエネルギーを有するものであることが好ましい。
これにより、紫外線を照射された接合膜は、内部にSi−O結合以外の化学結合(例えばSi−C結合)を多く残したものとなり、紫外線を照射した際に、十分な柔軟性を発現して残留応力を効果的に低減し得るものとなる。
本発明の接合方法では、前記第4の工程における紫外線の照射時間は、1秒〜10分間であることが好ましい。
これにより、接合膜の化学結合に柔軟性を付与するのに必要かつ十分なエネルギーが付与される。
本発明の接合方法では、前記第5の工程において、前記接合体を所定の形状に矯正した状態で保持する時間は、10秒以上であることが好ましい。
これにより、化学結合の再結合が完了して接合膜の化学結合の柔軟性が確実に低下し、残留応力の低減と接合体の形状の矯正を十分に行うことができる。
In the bonding method of the present invention, the ultraviolet rays irradiated in the fourth step have energy that can cut chemical bonds other than Si-O bonds without cutting Si-O bonds in the bonding film. Preferably there is.
As a result, the bonding film irradiated with ultraviolet rays leaves many chemical bonds (for example, Si—C bonds) other than Si—O bonds inside, and exhibits sufficient flexibility when irradiated with ultraviolet rays. Thus, the residual stress can be effectively reduced.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the ultraviolet irradiation time in the fourth step is 1 second to 10 minutes.
Thereby, energy necessary and sufficient for imparting flexibility to the chemical bond of the bonding film is imparted.
In the bonding method of the present invention, in the fifth step, it is preferable that the time for holding the bonded body in a state of being corrected to a predetermined shape is 10 seconds or more.
Thereby, the recombination of the chemical bond is completed and the flexibility of the chemical bond of the bonding film is surely lowered, and the residual stress can be sufficiently reduced and the shape of the bonded body can be sufficiently corrected.

本発明の接合方法では、前記接合体を所定の形状に矯正した状態で、前記接合体を加熱しつつ保持することが好ましい。
これにより、接合膜中の化学結合の再結合が促進されることとなり、より短時間で接合膜を硬化することができる。このため、残留応力の低減と接合体の形状の矯正をより短時間で行うことができる。
In the joining method of the present invention, it is preferable that the joined body is heated and held in a state where the joined body is corrected to a predetermined shape.
As a result, recombination of chemical bonds in the bonding film is promoted, and the bonding film can be cured in a shorter time. For this reason, it is possible to reduce the residual stress and correct the shape of the bonded body in a shorter time.

本発明の接合方法では、前記第5の工程における前記接合体の加圧は、前記接合体を包含する押圧面を有する治具を用い、前記押圧面を前記接合体に押圧することにより行われ、
前記接合体は、前記治具の押圧面に沿って変形させることにより矯正されることが好ましい。
これにより、接合体を均一に押圧してその形状を正確に矯正することが可能である。
In the bonding method of the present invention, the pressing of the bonded body in the fifth step is performed by pressing the pressing surface against the bonded body using a jig having a pressing surface including the bonded body. ,
It is preferable that the joined body is corrected by being deformed along the pressing surface of the jig.
Thereby, it is possible to press a joined body uniformly and to correct the shape correctly.

本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、前記接合膜に圧縮力を付与する方法、および前記接合膜をプラズマに曝す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、接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
In the bonding method of the present invention, the energy is applied by irradiating the bonding film with an energy ray, heating the bonding film, applying a compressive force to the bonding film, and applying the bonding film to plasma. It is preferably performed by at least one of the exposure methods.
Thereby, energy can be imparted to the bonding film relatively easily and efficiently.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the application of energy is performed in an air atmosphere.
Thereby, it is not necessary to spend time and cost to control the atmosphere, and energy can be applied more easily.

本発明の接合方法では、前記第1の工程において、前記第2の基板の表面上に、前記接合膜と同様の接合膜を形成し、
前記第2の工程において、前記各接合膜にエネルギーを付与した後、前記第3の工程において、前記各接合膜同士が密着するようにして、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合し、前記接合体を得ることが好ましい。
これにより、第1の基板と第2の基板とをより強固に接合することができる。
In the bonding method of the present invention, in the first step, a bonding film similar to the bonding film is formed on the surface of the second substrate,
In the second step, after applying energy to the bonding films, in the third step, the bonding films are brought into close contact with each other, and the first substrate and the second substrate are bonded. It is preferable to join to obtain the joined body.
Thereby, a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate can be joined more firmly.

本発明の接合体は、2つの基板を有し、これらが本発明の接合方法により接合されたものであり、
内部に残留応力を有していないことを特徴とする。
これにより、寸法精度の高い接合体が得られる。
本発明の光学素子は、本発明の接合体を備えることを特徴とする。
これにより、寸法精度が高く、光学性能の高い光学素子が得られる。
The joined body of the present invention has two substrates, which are joined by the joining method of the present invention,
It has no residual stress inside.
Thereby, a joined body with high dimensional accuracy is obtained.
The optical element of the present invention includes the joined body of the present invention.
Thereby, an optical element with high dimensional accuracy and high optical performance can be obtained.

以下、本発明の接合方法、接合体および光学素子を、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。
<接合方法>
本発明の接合方法は、2つの基板(第1の基板2および第2の基板4)を、接合膜3を介して接合する方法である。かかる方法によれば、2つの基板2、4を高い寸法精度で強固に接合することができる。また、接合膜3は、プラズマ重合法により形成されたものであり、シロキサン(Si−O)結合を含むランダムな原子構造を有する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、エネルギーを付与することにより、接合膜3の少なくとも表面付近に存在する脱離基がSi骨格から脱離するものである。そして、この接合膜3は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、他の被着体との接着性が発現するという特徴を有するものである。
Hereinafter, the bonding method, the bonded body, and the optical element of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Join method>
The bonding method of the present invention is a method of bonding two substrates (the first substrate 2 and the second substrate 4) via the bonding film 3. According to this method, the two substrates 2 and 4 can be firmly bonded with high dimensional accuracy. The bonding film 3 is formed by a plasma polymerization method, and includes a Si skeleton having a random atomic structure including a siloxane (Si—O) bond and a leaving group bonded to the Si skeleton. .
Such a bonding film 3 is one in which leaving groups present at least near the surface of the bonding film 3 are desorbed from the Si skeleton by applying energy. The bonding film 3 has a feature that adhesion to other adherends is exhibited in a region to which energy of the surface is imparted by elimination of the leaving group.

このような特徴を有する接合膜3は、2つの基板2、4間を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合可能なものである。そして、かかる接合膜3を用いることにより、2つの基板2、4間が強固に接合してなる信頼性の高い接合体5が得られる。
そして、このようにして得られた接合体5に対して、残留応力を低減させつつ形状を矯正する工程を行うことにより、寸法精度の高い接合体5が得られる。
The bonding film 3 having such characteristics is capable of bonding the two substrates 2 and 4 firmly with high dimensional accuracy and efficiently at low temperatures. By using the bonding film 3, a highly reliable bonded body 5 formed by firmly bonding the two substrates 2 and 4 is obtained.
And the bonded body 5 with high dimensional accuracy is obtained by performing the process which corrects a shape with respect to the bonded body 5 obtained in this way, reducing a residual stress.

≪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。
図1および図2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)である。なお、以下の説明では、図1および図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< First Embodiment >>
Next, a first embodiment of the bonding method of the present invention will be described.
1 and 2 are views (longitudinal sectional views) for explaining a first embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2および紫外線に対して透過性を有する第2の基板4を用意し、第1の基板2の表面上に、プラズマ重合法により接合膜3を成膜する工程(第1の工程)と、接合膜3にエネルギーを付与する工程(第2の工程)と、接合膜3を介して第1の基板2と第2の基板4とを接合し、接合体5を得る工程(第3の工程)と、接合体5に対して、第2の基板4側から紫外線を照射する工程(第4の工程)と、2つの定盤で接合体5を表裏から押圧した状態で保持することにより、接合体5の形状を平板状に矯正する工程(第5の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。   In the bonding method according to the present embodiment, a first substrate 2 and a second substrate 4 that is transparent to ultraviolet rays are prepared, and a bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2 by a plasma polymerization method. A process of forming a film (first process), a process of applying energy to the bonding film 3 (second process), and bonding the first substrate 2 and the second substrate 4 via the bonding film 3. The step of obtaining the joined body 5 (third step), the step of irradiating the joined body 5 with ultraviolet rays from the second substrate 4 side (fourth step), and the joined body 5 with two surface plates. Is held in a state of being pressed from the front and back, and the shape of the joined body 5 is corrected to a flat plate shape (fifth step). Hereinafter, each process will be described sequentially.

[1]まず、第1の基板2および第2の基板4を用意する。このような第1の基板2および第2の基板4は、少なくとも一方が紫外線に対して透過性を有する必要があるが、本実施形態では、第2の基板4が透過性を有するものとして説明する。
第1の基板2の構成材料は、それぞれ、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、V、Mo、Nb、Zr、Pr、Nd、Smのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、酸化インジウムスズ(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。
[1] First, the first substrate 2 and the second substrate 4 are prepared. At least one of the first substrate 2 and the second substrate 4 needs to be transparent to ultraviolet rays. In the present embodiment, the second substrate 4 is described as having transparency. To do.
The constituent materials of the first substrate 2 are polyolefins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), cyclic polyolefin, modified polyolefin, polyvinyl chloride, and polyvinylidene chloride, respectively. , Polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, polymethyl methacrylate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), acrylonitrile-styrene copolymer Polymer (AS resin), butadiene-styrene copolymer, polyoxymethylene, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PE ), Polyester such as polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT), polyether, polyether ketone (PEK), polyether ether ketone (PEEK), polyether imide, polyacetal (POM), Polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, aromatic polyester (liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluororesins, styrene, polyolefin, polychlorination Vinyl, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluoro rubber, chlorinated polyester Various thermoplastic elastomers such as len, epoxy resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, aramid resins, unsaturated polyesters, silicone resins, polyurethanes, etc., or copolymers, blends, polymer alloys mainly containing these Such as Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Al, W, Ti, V, Mo, Nb, Zr, Pr, Nd, Sm, etc. Metals or alloys containing these metals, carbon steel, stainless steel, indium tin oxide (ITO), metal materials such as gallium arsenide, silicon materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon , Silicate glass (quartz glass), alkali silicate glass, soda lime glass, potash lime glass, lead (alkali) glass, barium Glass, glass materials such as borosilicate glass, ceramic materials such as alumina, zirconia, ferrite, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, graphite Such a carbon-based material, or a composite material obtained by combining one or more of these materials.

一方、第2の基板4の構成材料は、第1の基板2の構成材料のうち、紫外線に対して透過性を有するものの中から適宜選択すればよい。
なお、第1の基板2の構成材料と第2の基板4の構成材料とは、同じでも互いに異なっていてもよい。
また、第1の基板2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。
On the other hand, the constituent material of the second substrate 4 may be appropriately selected from the constituent materials of the first substrate 2 that are transparent to ultraviolet rays.
Note that the constituent material of the first substrate 2 and the constituent material of the second substrate 4 may be the same or different from each other.
Further, the surface of the first substrate 2 may be subjected to a plating process such as Ni plating, a passivation process such as a chromate process, or a nitriding process.

なお、第1の基板2および第2の基板4の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ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。第1の基板2および第2の基板4の平均厚さをそれぞれ前記範囲内とすることにより、各基板2、4が撓み易くなり、互いの形状に沿って十分に変形可能なものとなるため、これらの密着性がより高くなる。このため、各基板2、4間の接合強度を高めることができる。
また、後述する工程において、第1の基板2と第2の基板4の接合体5の形状を矯正する際に、接合体5が撓み易いことから、その形状を容易かつ精密に矯正することが可能になる。
In addition, although the average thickness of the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 is not specifically limited, It is preferable that it is about 0.01-10 mm, respectively, and it is more preferable that it is about 0.1-3 mm. By setting the average thicknesses of the first substrate 2 and the second substrate 4 within the above ranges, the substrates 2 and 4 can be easily bent and sufficiently deformed along each other's shape. , These adhesiveness becomes higher. For this reason, the bonding strength between the substrates 2 and 4 can be increased.
Further, in the process described later, when the shape of the bonded body 5 of the first substrate 2 and the second substrate 4 is corrected, the bonded body 5 is easily bent, so that the shape can be corrected easily and accurately. It becomes possible.

次に、第1の基板2の表面上に接合膜3を形成する(第1の工程)。接合膜3は、第1の基板2と第2の基板4との間に位置し、これらの接合を担うものである。
かかる接合膜3は、図3、4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。
なお、接合膜3については、後に詳述する。
Next, the bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2 (first step). The bonding film 3 is located between the first substrate 2 and the second substrate 4 and bears the bonding therebetween.
As shown in FIGS. 3 and 4, the bonding film 3 includes a Si skeleton 301 including a siloxane (Si—O) bond 302 and a random atomic structure, and a leaving group 303 bonded to the Si skeleton 301. It is what you have.
The bonding film 3 will be described later in detail.

また、第1の基板2の少なくとも接合膜3を形成すべき領域には、第1の基板2の構成材料に応じて、接合膜3を形成する前に、あらかじめ、第1の基板2と接合膜3との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、第1の基板2の接合膜3を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、第1の基板2と接合膜3との接合強度を高めることができる。
In addition, at least in the region where the bonding film 3 is to be formed on the first substrate 2, the first substrate 2 is bonded to the first substrate 2 in advance before the bonding film 3 is formed according to the constituent material of the first substrate 2. It is preferable to perform a surface treatment for improving the adhesion with the film 3.
Examples of the surface treatment include physical surface treatment such as sputtering treatment and blast treatment, plasma treatment using oxygen plasma, nitrogen plasma, etc., corona discharge treatment, etching treatment, electron beam irradiation treatment, ultraviolet irradiation treatment, ozone Examples include chemical surface treatment such as exposure treatment, or a combination of these. By performing such treatment, the region where the bonding film 3 of the first substrate 2 is to be formed can be cleaned and the region can be activated. Thereby, the bonding strength between the first substrate 2 and the bonding film 3 can be increased.

また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜3を形成するために、第1の基板2の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す第1の基板2が、樹脂材料(高分子材料)で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、第1の基板2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、接合膜3の接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第1の基板2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。
In addition, by using plasma treatment among these surface treatments, the surface of the first substrate 2 can be particularly optimized in order to form the bonding film 3.
In addition, when the 1st board | substrate 2 which performs surface treatment is comprised with the resin material (polymer material), especially a corona discharge process, a nitrogen plasma process, etc. are used suitably.
Further, depending on the constituent material of the first substrate 2, there is a material in which the bonding strength of the bonding film 3 is sufficiently high without performing the surface treatment as described above. Examples of the constituent material of the first substrate 2 that can obtain such an effect include those mainly composed of various metal-based materials, various silicon-based materials, various glass-based materials and the like as described above.

このような材料で構成された第1の基板2は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第1の基板2を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、第1の基板2と接合膜3との密着強度を高めることができる。
なお、この場合、第1の基板2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、少なくとも接合膜3を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
The surface of the first substrate 2 made of such a material is covered with an oxide film, and a relatively active hydroxyl group is bonded to the surface of the oxide film. Therefore, when the first substrate 2 made of such a material is used, the adhesion strength between the first substrate 2 and the bonding film 3 can be increased without performing the surface treatment as described above.
In this case, the entire first substrate 2 may not be made of the above material, and at least the vicinity of the surface of the region where the bonding film 3 is to be formed is made of the above material. That's fine.

また、第2の基板4の場合、その構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第1の基板2と第2の基板4との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第2の基板4の構成材料には、前述した第1の基板2の構成材料と同様のもの、すなわち、各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を用いることができる。   In the case of the second substrate 4, depending on the constituent material, the bonding strength between the first substrate 2 and the second substrate 4 is sufficiently high without performing the surface treatment as described above. is there. The constituent material of the second substrate 4 that can obtain such an effect is the same as the constituent material of the first substrate 2 described above, that is, various metal-based materials, various silicon-based materials, various glass-based materials, and the like. Can be used.

さらに、第2の基板4の接合膜3に密着する領域に、以下の基や物質を有する場合には、上記のような表面処理を施さなくても、第1の基板2と第2の基板4との接合強度を十分に高くすることができる。
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官能基、ラジカル、開環分子、2重結合、3重結合のような不飽和結合、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つの基または物質が挙げられる。
Further, in the case where the following substrate or substance is included in the region that is in close contact with the bonding film 3 of the second substrate 4, the first substrate 2 and the second substrate can be obtained without performing the surface treatment as described above. The bonding strength with 4 can be sufficiently increased.
Examples of such groups and substances include functional groups such as hydroxyl groups, thiol groups, carboxyl groups, amino groups, nitro groups, and imidazole groups, radicals, ring-opened molecules, double bonds, and triple bonds. And at least one group or substance selected from the group consisting of a saturated bond, a halogen such as F, Cl, Br, and I, and a peroxide.

また、このようなものを有する表面が得られるように、上述したような各種表面処理を適宜選択して行うのが好ましい。
また、表面処理に代えて、第1の基板2の少なくとも接合膜3を形成すべき領域および第2の基板4の接合膜3に密着する領域には、あらかじめ、中間層を形成しておくのが好ましい。
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、接合膜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。このような中間層を用いることにより、信頼性の高い接合体を得ることができる。
Further, it is preferable to appropriately select and perform various surface treatments as described above so that a surface having such a material can be obtained.
Further, instead of the surface treatment, an intermediate layer is formed in advance in at least a region where the bonding film 3 is to be formed and a region in close contact with the bonding film 3 of the second substrate 4. Is preferred.
The intermediate layer may have any function. For example, a layer having a function of improving adhesion to the bonding film 3, a cushioning function (buffer function), a function of reducing stress concentration, and the like are preferable. By using such an intermediate layer, a highly reliable bonded body can be obtained.

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、接合体5の接合強度を特に高めることができる。
Examples of the constituent material of the intermediate layer include metal materials such as aluminum and titanium, metal oxides, oxide materials such as silicon oxide, metal nitrides, and nitride materials such as silicon nitride. Carbon materials such as graphite and diamond-like carbon, silane coupling agents, thiol compounds, metal alkoxides, self-assembled film materials such as metal-halogen compounds, resin adhesives, resin films, resin coating materials, Various rubber materials, resin materials such as various elastomers, and the like can be used, and one or more of these can be used in combination.
Further, among the intermediate layers formed of these materials, the bonding strength of the bonded body 5 can be particularly increased by the intermediate layer formed of the oxide-based material.

[2]次に、接合膜3の表面35に対してエネルギーを付与する(第2の工程)。
エネルギーが付与されると、接合膜3では、脱離基303がSi骨格301から脱離する。そして、脱離基303が脱離した後には、接合膜3の表面35および内部に活性手が生じる。これにより、接合膜3の表面35に、第2の基板4との接着性が発現する。その結果、接合膜3は、化学的結合に基づいて第2の基板4と強固に接合可能なものとなる。
[2] Next, energy is applied to the surface 35 of the bonding film 3 (second step).
When energy is applied, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301 in the bonding film 3. Then, after the leaving group 303 is released, active hands are generated on the surface 35 and inside of the bonding film 3. Thereby, the adhesiveness with the second substrate 4 is expressed on the surface 35 of the bonding film 3. As a result, the bonding film 3 can be firmly bonded to the second substrate 4 based on chemical bonding.

ここで、接合膜3に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよく、例えば、エネルギー線を照射する方法、接合膜3を加熱する方法、接合膜3に圧縮力(物理的エネルギー)を付与する方法、プラズマに曝す(プラズマエネルギーを付与する)方法、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。また、これらの方法のうち、任意の2以上の方法を適宜組み合わせてもよい。   Here, the energy applied to the bonding film 3 may be applied by any method, for example, a method of irradiating energy rays, a method of heating the bonding film 3, and a compressive force (physical energy) applied to the bonding film 3. Examples thereof include a method of applying, a method of exposing to plasma (applying plasma energy), a method of exposing to ozone gas (applying chemical energy), and the like. Of these methods, any two or more methods may be appropriately combined.

また、接合膜3にエネルギーを付与する方法として、特に接合膜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。これらの方法は、接合膜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、エネルギー付与方法として好適である。
このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザー光のような光、X線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等、またはこれらのエネルギー線を組み合わせたものが挙げられる。
In addition, as a method for applying energy to the bonding film 3, it is particularly preferable to use a method in which the bonding film 3 is irradiated with energy rays. Since these methods can apply energy to the bonding film 3 relatively easily and efficiently, they are suitable as energy applying methods.
Among these, examples of energy rays include light such as ultraviolet rays and laser light, X-rays, γ rays, electron beams, particle beams such as ion beams, and combinations of these energy rays.

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。かかる紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜3中のSi骨格301が必要以上に破壊されるのを防止しつつ、Si骨格301と脱離基303との間の結合を選択的に切断することができる。これにより、接合膜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、接合膜3に接着性を発現させることができる。   Among these energy rays, it is particularly preferable to use ultraviolet rays having a wavelength of about 126 to 300 nm. According to such ultraviolet rays, the amount of energy applied is optimized, so that the Si skeleton 301 in the bonding film 3 is prevented from being destroyed more than necessary, and between the Si skeleton 301 and the leaving group 303. Can be selectively cleaved. Thereby, adhesiveness can be expressed in the bonding film 3 while preventing the characteristics (mechanical characteristics, chemical characteristics, etc.) of the bonding film 3 from being deteriorated.

また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基303の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、UVランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、160〜200nm程度とされる。
また、UVランプを用いる場合、その出力は、接合膜3の面積に応じて異なるが、1mW/cm〜1W/cm程度であるのが好ましく、5mW/cm〜50mW/cm程度であるのがより好ましい。なお、この場合、UVランプと接合膜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。
In addition, since ultraviolet rays can be processed in a short time without unevenness, the leaving group 303 can be efficiently eliminated. Furthermore, ultraviolet rays also have the advantage that they can be generated with simple equipment such as UV lamps.
The wavelength of ultraviolet light is more preferably about 160 to 200 nm.
In the case of using the UV lamp, the output may vary depending on the area of the bonding film 3 is preferably from 1mW / cm 2 ~1W / cm 2 or so, at 5mW / cm 2 ~50mW / cm 2 of about More preferably. In this case, the distance between the UV lamp and the bonding film 3 is preferably about 3 to 3000 mm, more preferably about 10 to 1000 mm.

また、紫外線を照射する時間は、接合膜3の表面35付近の脱離基303を脱離し得る程度の時間、すなわち、接合膜3の内部の脱離基303を多量に脱離させない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、接合膜3の構成材料等に応じて若干異なるものの、0.5〜30分程度であるのが好ましく、1〜10分程度であるのがより好ましい。   Further, the time for irradiating the ultraviolet rays is such a time that the leaving group 303 in the vicinity of the surface 35 of the bonding film 3 can be released, that is, a time that the leaving group 303 inside the bonding film 3 is not released in a large amount. Is preferable. Specifically, it is preferably about 0.5 to 30 minutes, more preferably about 1 to 10 minutes, although it varies slightly depending on the amount of ultraviolet light, the constituent material of the bonding film 3 and the like.

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。
一方、レーザー光としては、例えば、エキシマレーザー(フェムト秒レーザー)、Nd−YAGレーザー、Arレーザー、COレーザー、He−Neレーザー等が挙げられる。
Moreover, although an ultraviolet-ray may be irradiated continuously in time, you may irradiate intermittently (pulse form).
On the other hand, examples of the laser light include an excimer laser (femtosecond laser), an Nd-YAG laser, an Ar laser, a CO 2 laser, and a He—Ne laser.

また、接合膜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、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。   The bonding film 3 may be irradiated with energy rays in any atmosphere. Specifically, the atmosphere, an oxidizing gas atmosphere such as oxygen, a reducing gas atmosphere such as hydrogen, nitrogen, An inert gas atmosphere such as argon, a reduced pressure (vacuum) atmosphere obtained by reducing these atmospheres, and the like can be given, and it is particularly preferable to perform in an air atmosphere. Thereby, it is not necessary to spend time and cost to control the atmosphere, and irradiation of energy rays can be performed more easily.

このように、エネルギー線を照射する方法によれば、接合膜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の基板2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、接合膜3から脱離する脱離基303の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基303の脱離量を調整することにより、第1の基板2と第2の基板4との間の接合強度を容易に制御することができる。
As described above, according to the method of irradiating the energy beam, it is easy to selectively apply energy to the bonding film 3. Can be prevented.
Moreover, according to the method of irradiating energy rays, the magnitude of energy to be applied can be easily adjusted with high accuracy. For this reason, it becomes possible to adjust the desorption amount of the leaving group 303 desorbed from the bonding film 3. In this way, by adjusting the amount of elimination of the leaving group 303, the bonding strength between the first substrate 2 and the second substrate 4 can be easily controlled.

すなわち、脱離基303の脱離量を多くすることにより、接合膜3の表面35および内部に、より多くの活性手が生じるため、接合膜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303の脱離量を少なくすることにより、接合膜3の表面および内部に生じる活性手を少なくし、接合膜3に発現する接着性を抑えることができる。
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。
That is, by increasing the amount of elimination of the leaving group 303, more active hands are generated on the surface 35 and inside of the bonding film 3, so that the adhesiveness expressed in the bonding film 3 can be further increased. On the other hand, by reducing the amount of elimination of the leaving group 303, the number of active hands generated on the surface and inside of the bonding film 3 can be reduced, and the adhesiveness expressed in the bonding film 3 can be suppressed.
Furthermore, according to the method of irradiating energy rays, a large amount of energy can be applied in a short time, so that the energy can be applied more efficiently.

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。具体的には、後述する工程では、接合体5に対して紫外線を照射するが、本工程で接合膜3に対して照射するエネルギー線は、接合膜3が破壊されないように、エネルギー線の照射条件を調整する。例えば、本工程で紫外線を照射する場合には、その照射時間を、後述する接合体5に対して照射する際の照射時間より短くするのが好ましい。また、後述する工程よりも、長波長または低出力の紫外線を用いるようにしてもよい。   In addition, in order to adjust the magnitude | size of the energy to provide, what is necessary is just to adjust conditions, such as the kind of energy beam, the output of an energy beam, the irradiation time of an energy beam. Specifically, in the process described later, the bonded body 5 is irradiated with ultraviolet rays, but the energy beam irradiated to the bonding film 3 in this process is irradiated with energy rays so that the bonding film 3 is not destroyed. Adjust the conditions. For example, when irradiating with ultraviolet rays in this step, the irradiation time is preferably shorter than the irradiation time when irradiating the bonded body 5 described later. Moreover, you may make it use the ultraviolet of a long wavelength or low output rather than the process mentioned later.

また、接合膜3にエネルギーを付与する方法として、プラズマに曝す方法も好ましく用いられる(図2(b)参照)。この方法によれば、接合膜3の表面に対して選択的にエネルギーを付与することができるため、接合膜3の表面に活性手を生成することができる。さらに、接合膜3の内部はプラズマと接しないので、エネルギー付与前の状態が維持される。この状態は、脱離基303を多く含んでおり、かつエネルギーを付与したときの化学結合の切断・再結合を容易に行い得る状態なので、後述する工程において、形状の矯正を確実に行い得る接合体5を得ることができる。換言すれば、このような接合膜3は、後述する工程において切断・再結合する余地のある化学結合を多く含んだものになるため、形状を著しく矯正することも可能になる。   Further, as a method of applying energy to the bonding film 3, a method of exposing to plasma is also preferably used (see FIG. 2B). According to this method, energy can be selectively applied to the surface of the bonding film 3, so that active hands can be generated on the surface of the bonding film 3. Furthermore, since the inside of the bonding film 3 is not in contact with plasma, the state before energy application is maintained. Since this state contains a large number of leaving groups 303 and can easily break and recombine chemical bonds when energy is applied, bonding that can reliably correct the shape in the process described later. The body 5 can be obtained. In other words, such a bonding film 3 includes many chemical bonds that have room for cutting and rebonding in a process described later, so that the shape can be remarkably corrected.

一方、エネルギー線により接合膜3に対して必要以上のエネルギーが付与されると、接合膜3の内部から脱離基303がほとんど脱離してしまい、後述する工程において切断・再結合可能な結合が著しく減少するおそれがある。このような状態になると、接合膜3の化学結合の柔軟性が失われるおそれがある。したがって、プラズマを曝す方法によるエネルギーの付与は、本発明において特に有用である。   On the other hand, when energy more than necessary is applied to the bonding film 3 by the energy rays, the leaving group 303 is almost eliminated from the inside of the bonding film 3, and a bond that can be cleaved / recombined in a process described later is formed. May decrease significantly. In such a state, the flexibility of the chemical bond of the bonding film 3 may be lost. Therefore, the application of energy by the method of exposing the plasma is particularly useful in the present invention.

接合膜3をプラズマに曝す(プラズマ処理)方法としては、大気圧プラズマを用いる方法が好ましい。大気圧プラズマによれば、減圧手段等の高価な設備を用いることなく、容易にプラズマ処理を行うことができる。また、このプラズマ処理には、接合膜3の近傍でプラズマを発生させるダイレクトプラズマ方式の他、被処理物とプラズマ発生部とが離間したリモートプラズマ方式またはダウンフロープラズマ方式による処理も好ましく用いられる。ダイレクトプラズマ方式によれば、接合膜3の近傍でプラズマを発生させるため、プラズマ処理を効率よくかつ均一に行うことができる。また、被処理物とプラズマ発生部とが離間している場合、被処理物とプラズマ発生部とが干渉しないため、被処理物をイオン損傷から避けることができる。   As a method for exposing the bonding film 3 to plasma (plasma treatment), a method using atmospheric pressure plasma is preferable. According to atmospheric pressure plasma, plasma treatment can be easily performed without using expensive equipment such as decompression means. In addition to the direct plasma method in which plasma is generated in the vicinity of the bonding film 3, a remote plasma method or a downflow plasma method in which the object to be processed and the plasma generation unit are separated is also preferably used for this plasma treatment. According to the direct plasma method, since plasma is generated in the vicinity of the bonding film 3, plasma processing can be performed efficiently and uniformly. Further, when the object to be processed and the plasma generating part are separated from each other, the object to be processed and the plasma generating part do not interfere with each other, so that the object to be processed can be avoided from ion damage.

なお、プラズマを発生させるガスとしては、Ar、He、H、N、O等が挙げられ、これらの2種以上を混合して用いることもできる。このうち、接合膜3の酸化等を考慮した場合には、Ar等の不活性ガスが好ましく用いられる。
また、プラズマ処理は、図5に示すプラズマ重合装置100を用いて行うこともできる。すなわち、図5に示すプラズマ重合装置100を用いて接合膜3を形成した後、これを装置から取り出すことなく、続けて本工程のプラズマ処理を施すことができるので、本発明の接合方法の簡略化を図ることができる。
In addition, examples of the gas that generates plasma include Ar, He, H 2 , N 2 , and O 2 , and a mixture of two or more of these may be used. Among these, in consideration of oxidation of the bonding film 3, an inert gas such as Ar is preferably used.
The plasma treatment can also be performed using a plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. That is, after forming the bonding film 3 using the plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. 5, the plasma treatment of this step can be continuously performed without taking it out from the apparatus, so that the bonding method of the present invention is simplified. Can be achieved.

ここで、エネルギーが付与される前の接合膜3は、図3に示すように、Si骨格301と脱離基303とを有している。かかる接合膜3にエネルギーが付与されると、脱離基303(本実施形態では、メチル基)がSi骨格301から脱離する。これにより、図4に示すように、接合膜3の表面35に活性手304が生じ、活性化される。その結果、接合膜3の表面に接着性が発現する。   Here, the bonding film 3 before energy is applied has a Si skeleton 301 and a leaving group 303 as shown in FIG. When energy is applied to the bonding film 3, the leaving group 303 (in this embodiment, a methyl group) is detached from the Si skeleton 301. As a result, as shown in FIG. 4, active hands 304 are generated on the surface 35 of the bonding film 3 and activated. As a result, adhesiveness develops on the surface of the bonding film 3.

ところで、接合膜3を「活性化させる」とは、接合膜3の表面35および内部の脱離基303が脱離して、Si骨格301において終端化されていない結合手(以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。)が生じた状態や、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。   By the way, “activating” the bonding film 3 means that the surface 35 of the bonding film 3 and the internal leaving group 303 are removed, and a bond that is not terminated in the Si skeleton 301 (hereinafter referred to as “unbonded bond”). "Or" dangling bond "), a state in which this dangling bond is terminated by a hydroxyl group (OH group), or a state in which these states are mixed.

したがって、活性手304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304によれば、第2の基板4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、接合膜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、容易に生成することができる。
Therefore, the active hand 304 means a dangling bond (dangling bond) or a dangling bond terminated by a hydroxyl group. According to such an active hand 304, particularly strong bonding to the second substrate 4 is possible.
The latter state (state in which the dangling bond is terminated by a hydroxyl group) is, for example, that the moisture in the atmosphere terminates the dangling bond by irradiating the bonding film 3 with energy rays in the atmosphere. Can be easily generated.

また、本実施形態では、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせる前に、あらかじめ接合膜3に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせる(重ね合わせる)際、または貼り合わせた(重ね合わせた)後に行われるようにしてもよい。このような場合については、後述する第2実施形態において説明する。   In the present embodiment, the case where energy is applied to the bonding film 3 in advance before bonding the first substrate 2 and the second substrate 4 is described. It may be performed when the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded (overlapped) or after being bonded (overlapped). Such a case will be described in a second embodiment to be described later.

[3]次に、図1(c)に示すように、活性化させた接合膜3と第2の基板4とが密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせる。これにより、図2(d)に示すような接合体5を得る(第3の工程)。
このようにして得られた接合体5では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて接合されている。このため、接合体5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。
[3] Next, as shown in FIG. 1C, the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded so that the activated bonding film 3 and the second substrate 4 are in close contact with each other. Match. Thereby, the joined body 5 as shown in FIG. 2D is obtained (third step).
The bonded body 5 thus obtained is not bonded mainly based on a physical bond such as an anchor effect, but a short time such as a covalent bond, unlike the adhesive used in the conventional bonding method. Bonding is based on strong chemical bonds that occur in For this reason, the joined body 5 can be formed in a short time, is extremely difficult to peel off, and is less likely to cause joining unevenness.

また、このような方法によれば、従来の固体接合のように、高温(例えば、700℃以上)での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第1の基板2および第2の基板4をも、接合に供することができる。
また、接合膜3を介して第1の基板2と第2の基板4とを接合しているため、第1の基板2や第2の基板4の構成材料に制約がないという利点もある。
In addition, according to such a method, unlike the conventional solid bonding, the heat treatment at a high temperature (for example, 700 ° C. or higher) is not required, so the first substrate 2 made of a material having low heat resistance. The second substrate 4 can also be used for bonding.
In addition, since the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded via the bonding film 3, there is an advantage that there are no restrictions on the constituent materials of the first substrate 2 and the second substrate 4.

以上のことから、本発明によれば、第1の基板2および第2の基板4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の基板2と第2の基板4との間の熱膨張率に大きな差がある場合、その差に基づく応力が接合界面に集中し易く、剥離等が生じるおそれがあったが、接合体(本発明の接合体)5では、接合膜3によって応力の集中が緩和され、剥離を防止することができる。
From the above, according to the present invention, the selection range of each constituent material of the first substrate 2 and the second substrate 4 can be expanded.
Further, since solid bonding does not involve a bonding layer, when there is a large difference in thermal expansion coefficient between the first substrate 2 and the second substrate 4, stress based on the difference is concentrated on the bonding interface. However, in the bonded body (bonded body of the present invention) 5, stress concentration is relaxed by the bonding film 3, and peeling can be prevented.

また、本実施形態では、接合に供される第1の基板2および第2の基板4のうち、一方のみ(本実施形態では、第1の基板2)に接合膜3が設けられている。第1の基板2上に接合膜3を形成する際に、接合膜3の形成方法によっては第1の基板2が比較的長時間にわたってプラズマに曝されることになるが、本実施形態では第2の基板4はプラズマに曝されることはない。したがって、例えば、第2の基板4のプラズマに対する耐久性が著しく低い場合であっても、本実施形態にかかる方法によれば、第1の基板2と第2の基板4とを強固に接合することができる。したがって、第2の基板4を構成する材料は、プラズマに対する耐久性をあまり考慮することなく、幅広い材料から選択することが可能になるという利点もある。   In the present embodiment, the bonding film 3 is provided on only one of the first substrate 2 and the second substrate 4 to be bonded (in the present embodiment, the first substrate 2). When forming the bonding film 3 on the first substrate 2, the first substrate 2 is exposed to plasma for a relatively long time depending on the method of forming the bonding film 3. The second substrate 4 is not exposed to plasma. Therefore, for example, even when the durability of the second substrate 4 against plasma is extremely low, according to the method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 are firmly bonded. be able to. Therefore, the material constituting the second substrate 4 has an advantage that it can be selected from a wide range of materials without much consideration of durability against plasma.

ここで、本工程において、第1の基板2と第2の基板4とが接合されるメカニズムについて説明する。
例えば、第2の基板4の接合面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、接合膜3の表面35と第2の基板4の接合面とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜3の表面35に存在する水酸基と、第2の基板4の接合面に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の基板2と第2の基板4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、第1の基板2と第2の基板4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、第1の基板2と第2の基板4とがより強固に接合されると推察される。
Here, the mechanism by which the first substrate 2 and the second substrate 4 are joined in this step will be described.
For example, in the case where a hydroxyl group is exposed on the bonding surface of the second substrate 4, in this step, the surface 35 of the bonding film 3 and the bonding surface of the second substrate 4 are in contact with each other. When these are bonded together, the hydroxyl group present on the surface 35 of the bonding film 3 and the hydroxyl group present on the bonding surface of the second substrate 4 are attracted to each other by hydrogen bonding, and an attractive force is generated between the hydroxyl groups. It is assumed that the first substrate 2 and the second substrate 4 are joined by this attractive force.
Further, the hydroxyl groups attracting each other by this hydrogen bond are dehydrated and condensed depending on the temperature condition or the like. As a result, at the contact interface between the first substrate 2 and the second substrate 4, the bonds in which the hydroxyl groups are bonded are bonded via oxygen atoms. Thereby, it is guessed that the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 are joined more firmly.

なお、前記工程[2]で活性化された接合膜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[2]の終了後、できるだけ早く本工程[3]を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程[2]の終了後、60分以内に本工程[3]を行うようにするのが好ましく、5分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜3の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第1の基板2と第2の基板4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。   Note that the active state of the surface of the bonding film 3 activated in the step [2] relaxes with time. For this reason, it is preferable to perform this process [3] as soon as possible after completion of the process [2]. Specifically, after the completion of the step [2], the step [3] is preferably performed within 60 minutes, and more preferably within 5 minutes. If it is within this time, the surface of the bonding film 3 is maintained in a sufficiently active state. Therefore, when the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded together in this step, there is a sufficient gap between them. Can obtain a high bonding strength.

換言すれば、活性化させる前の接合膜3は、Si骨格301を有する接合膜であるため、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、活性化させる前の接合膜3は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような接合膜3を備えた第1の基板2を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程[2]に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、接合体5の製造効率の観点から有効である。   In other words, since the bonding film 3 before activation is a bonding film having the Si skeleton 301, it is chemically relatively stable and has excellent weather resistance. For this reason, the bonding film 3 before being activated is suitable for long-term storage. Therefore, the first substrate 2 having such a bonding film 3 is manufactured or purchased in large quantities and stored, and just before the bonding in this step, only the necessary number is added to the step [2]. If the described energy application is performed, it is effective from the viewpoint of manufacturing efficiency of the bonded body 5.

以上のようにして、図2(d)に示す接合体(本発明の接合体)5を得ることができる。
なお、図2(d)では、接合膜3の全面を覆うように第2の基板4を重ね合わせているが、これらの相対的な位置は互いにずれていてもよい。すなわち、接合膜3から対向基板4がはみ出るようにしてもよい。
このようにして得られた接合体5は、第1の基板2と第2の基板4との間の接合強度が5MPa(50kgf/cm)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm)以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体5は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。
As described above, the joined body (joined body of the present invention) 5 shown in FIG. 2D can be obtained.
In FIG. 2D, the second substrate 4 is overlaid so as to cover the entire surface of the bonding film 3, but their relative positions may be shifted from each other. That is, the counter substrate 4 may protrude from the bonding film 3.
The bonded body 5 thus obtained preferably has a bonding strength between the first substrate 2 and the second substrate 4 of 5 MPa (50 kgf / cm 2 ) or more, preferably 10 MPa (100 kgf / cm 2). ) Or more. The bonded body 5 having such bonding strength can sufficiently prevent the peeling.

なお、従来のシリコン直接接合のような固体接合では、接合に供される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。
これに対し、本発明によれば、Si骨格301を有する接合膜3を用いて接合を行っているため、数分以上の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。したがって、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。
In the case of solid bonding such as conventional silicon direct bonding, even if the surface used for bonding is activated, the active state can be maintained for only a very short time of several seconds to several tens of seconds in the atmosphere. could not. For this reason, there has been a problem that it is not possible to sufficiently secure the time required for operations such as bonding the two substrates to be bonded after the surface activation.
On the other hand, according to the present invention, since the bonding is performed using the bonding film 3 having the Si skeleton 301, the active state can be maintained for a relatively long time of several minutes or more. Therefore, it is possible to sufficiently secure the time required for the bonding operation, and it is possible to increase the efficiency of the bonding operation.

ところで、このようにして作製された接合体5には、図2(d)に示すような反りや歪み等の変形が発生することが多い。この原因としては、第1の基板2と第2の基板4の間の熱膨張率差や、各基板2、4と接合膜3との熱膨張率差等に起因する内部応力(残留応力)が挙げられる。特に、水晶のように結晶軸の方向によって熱膨張率が異なる材料では、この残留応力に伴う変形が生じ易い。
こうした接合体5の変形は、接合体5の利用に際して以前から問題となっていた。例えば、本発明の接合方法により光学部品同士を接合してなる光学素子では、その変形に伴って波面収差等の各種収差が生じる。その結果、光学部品の光学性能の低下を招いていた。
By the way, the bonded body 5 manufactured in this way often undergoes deformation such as warpage and distortion as shown in FIG. This is because internal stress (residual stress) caused by a difference in thermal expansion coefficient between the first substrate 2 and the second substrate 4, a difference in thermal expansion coefficient between the substrates 2, 4 and the bonding film 3, etc. Is mentioned. In particular, a material having a different coefficient of thermal expansion depending on the direction of the crystal axis such as quartz is likely to be deformed due to the residual stress.
Such deformation of the joined body 5 has been a problem before the use of the joined body 5. For example, in an optical element in which optical components are bonded together by the bonding method of the present invention, various aberrations such as wavefront aberration are generated along with the deformation. As a result, the optical performance of the optical component is degraded.

そこで、本発明では、接合体5を得た後、接合体5中の残留応力を低減するべく、以下の[4]および[5]の工程を経ることとした。以下、この工程について説明する。
[4]図2(e)に示すように、接合体5の第2の基板4側から紫外線を照射する(第4の工程)。
この紫外線の照射により、接合膜3中の化学結合の一部が切断され、接合膜3の化学結合の柔軟性が向上する。
Therefore, in the present invention, after obtaining the joined body 5, the following steps [4] and [5] are performed in order to reduce the residual stress in the joined body 5. Hereinafter, this process will be described.
[4] As shown in FIG. 2E, ultraviolet rays are irradiated from the second substrate 4 side of the bonded body 5 (fourth step).
By this ultraviolet irradiation, a part of the chemical bond in the bonding film 3 is cut, and the flexibility of the chemical bond of the bonding film 3 is improved.

なお、例えば原料ガスとしてシラン系ガスを用いて成膜された接合膜3中には、Si−O結合、Si−C結合等の化学結合が含まれているが、このうち、Si−O結合は切断されず、Si−O結合よりも結合エネルギーの小さい化学結合(例えば、Si−C結合)が切断されるようなエネルギーの紫外線を照射される。このような紫外線を用いることにより、接合膜3中のSi骨格301が完全に破壊されるのを防止しつつ、接合膜3中の化学結合の一部のみを切断し、接合膜3の化学結合に適度な柔軟性を付与することができる。その結果、接合体5は、後述する工程を経ることにより、残留応力を確実に低減し得るものとなる。
ここで、紫外線は、接合膜3を透過するため、接合膜3の表面はもちろん、内部の化学結合も切断する。
For example, the bonding film 3 formed using a silane-based gas as a raw material gas contains chemical bonds such as Si—O bonds and Si—C bonds. Among these, Si—O bonds are included. Is not cut, but is irradiated with ultraviolet rays having such energy that a chemical bond (for example, Si—C bond) having a bond energy lower than that of the Si—O bond is cut. By using such ultraviolet rays, only a part of the chemical bond in the bonding film 3 is cut while preventing the Si skeleton 301 in the bonding film 3 from being completely destroyed, and the chemical bonding of the bonding film 3 is performed. Appropriate flexibility can be imparted. As a result, the bonded body 5 can reliably reduce the residual stress through a process described later.
Here, since the ultraviolet rays pass through the bonding film 3, not only the surface of the bonding film 3 but also the internal chemical bonds are cut.

ところで、前記工程[2]で接合膜3にエネルギーを付与する際、接合膜3をプラズマに曝す方法を用いることにより、接合膜3の表面近傍の化学結合を切断する一方、接合膜3の内部の化学結合を必要以上に切断することがない。このため、接合膜3は、内部にSi−O結合以外の化学結合(例えばSi−C結合)を多く残したものとなり、本工程において紫外線を照射した際に、十分な柔軟性を発現して残留応力を効果的に低減し得るものとなる。   By the way, when energy is applied to the bonding film 3 in the step [2], a chemical bond near the surface of the bonding film 3 is cut by using a method in which the bonding film 3 is exposed to plasma. The chemical bond is not broken more than necessary. For this reason, the bonding film 3 has many chemical bonds (for example, Si—C bonds) other than Si—O bonds left therein, and exhibits sufficient flexibility when irradiated with ultraviolet rays in this step. Residual stress can be effectively reduced.

本工程に用いる紫外線には、その波長が120〜200nm程度のものが好ましく用いられ、150〜200nm程度のものがより好ましく用いられる。このような波長の紫外線は、Si−O結合をほとんど切断することなく、それより結合エネルギーの小さい化学結合を選択的に切断することができるので、接合膜3の化学結合に適度な柔軟性を付与することが可能である。   For the ultraviolet rays used in this step, those having a wavelength of about 120 to 200 nm are preferably used, and those having a wavelength of about 150 to 200 nm are more preferably used. Ultraviolet light having such a wavelength can selectively cut a chemical bond having a lower binding energy without almost cutting the Si—O bond, and therefore has an appropriate flexibility for the chemical bond of the bonding film 3. It is possible to grant.

また、紫外線の照射時間は、好ましくは1秒〜10分間程度、より好ましくは10秒〜5分間程度とされる。この程度の照射時間であれば、接合膜3の化学結合に柔軟性を付与するのに必要かつ十分なエネルギーが付与される。
また、紫外線を照射する際の雰囲気は、特に限定されないが、好ましくは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とされ、より好ましくは水蒸気含有率の少ない乾燥した不活性ガス雰囲気とされる。このような雰囲気であれば、接合膜3の酸化による変質・劣化が防止され、接合膜3中の切断された化学結合に水酸基等が結合するのを防止することができる。
なお、本実施形態では、第2の基板4のみが紫外線に対して透過性を有するものであるが、第1の基板2も紫外線に対して透過性を有するものである場合には、接合体5の両面側から紫外線を照射するようにしてもよい。この場合、各面に照射する紫外線の照射条件(波長、照射時間等)は、同一でもよく、異なっていてもよい。
Further, the irradiation time of ultraviolet rays is preferably about 1 second to 10 minutes, more preferably about 10 seconds to 5 minutes. With such an irradiation time, energy necessary and sufficient for imparting flexibility to the chemical bond of the bonding film 3 is imparted.
Moreover, the atmosphere when irradiating with ultraviolet rays is not particularly limited, but is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, and more preferably a dry inert gas atmosphere having a low water vapor content. In such an atmosphere, deterioration / deterioration due to oxidation of the bonding film 3 can be prevented, and a hydroxyl group or the like can be prevented from being bonded to the cut chemical bond in the bonding film 3.
In the present embodiment, only the second substrate 4 is permeable to ultraviolet rays. However, when the first substrate 2 is also permeable to ultraviolet rays, the bonded body is used. 5 may be irradiated with ultraviolet rays from both sides. In this case, the irradiation conditions (wavelength, irradiation time, etc.) of the ultraviolet rays applied to each surface may be the same or different.

[5]次に、図2(f)に示すように荷重を加える(加圧する)ことにより、接合体5を所定の形状に矯正する。そして、この状態(形状矯正状態)で一定時間保持する(第5の工程)。これにより、接合膜3では、前記工程で一旦切断された化学結合が、形状矯正状態で保持されている間に再結合する。その結果、接合膜3は、形状矯正状態下でその化学結合の柔軟性が低下し、硬化することとなる。また、この接合膜3の化学結合が柔軟性を有することに伴い、接合体5中の残留応力が放出されて緩和される。これにより、本工程を経た接合体5は、残留応力の低減に伴って、目的とする形状に矯正される。その結果、接合体5の寸法精度の向上を図ることができる。また、得られた接合体5は残留応力を含んでいないので、矯正後の形状を長期にわたって保持することができる。   [5] Next, as shown in FIG. 2F, a load is applied (pressurized) to correct the bonded body 5 to a predetermined shape. And it hold | maintains for a fixed time in this state (shape correction state) (5th process). Thereby, in the bonding film 3, the chemical bond once cut in the above process is recombined while being held in the shape correction state. As a result, the bonding film 3 is hardened because its chemical bond is less flexible under a shape correction state. Further, as the chemical bond of the bonding film 3 has flexibility, the residual stress in the bonded body 5 is released and relaxed. Thereby, the joined body 5 which passed through this process is corrected to the target shape with the reduction of a residual stress. As a result, the dimensional accuracy of the joined body 5 can be improved. Moreover, since the obtained joined body 5 does not contain residual stress, the shape after correction can be maintained for a long time.

なお、接合体5を加圧する場合、接合体5が目的の形状に矯正されるよう、適当な治具等を用いて接合体5の厚さ方向に荷重を加えるようにすればよい。例えば、図2(d)に示すような反りが生じた接合体5を、各基板1、2の本来の形状である平板状に矯正する場合には、図2(f)に示すように、平滑面を有する2つの定盤(治具)7で接合体5を挟み込む。そして、2つの定盤7で接合体5を圧縮するように加圧すれば、各定盤7表面の高い平面度が接合体5の形状に反映されて、最終的に平面度(平行度)の高い接合体5を得ることができる。用いる定盤7は、それぞれ接合体5を包含する押圧面を有するものを用いることにより、接合体5を均一に押圧してその形状を正確に矯正することが可能である。
また、必要に応じて、所定の曲率の曲面を有する治具を用いることにより、湾曲した接合体5を得ることも可能である。
When the bonded body 5 is pressurized, a load may be applied in the thickness direction of the bonded body 5 using an appropriate jig or the like so that the bonded body 5 is corrected to a target shape. For example, when correcting the bonded body 5 in which the warp as shown in FIG. 2D has occurred to a flat plate shape that is the original shape of each of the substrates 1 and 2, as shown in FIG. The joined body 5 is sandwiched between two surface plates (jigs) 7 having a smooth surface. And if it pressurizes so that the joined body 5 may be compressed with the two surface plates 7, the high flatness of each surface plate 7 surface will be reflected in the shape of the joined body 5, and finally flatness (parallelism) Can be obtained. By using a platen 7 having a pressing surface that includes the joined body 5, it is possible to press the joined body 5 uniformly and correct its shape accurately.
Moreover, it is also possible to obtain the curved joined body 5 by using a jig having a curved surface with a predetermined curvature as required.

接合体5を形状矯正状態で保持する時間は、特に限定されないが、好ましくは10秒以上とされ、より好ましくは30秒以上とされる。このような保持時間であれば、化学結合の再結合が確実になされて接合膜3の化学結合の柔軟性が低下し、残留応力の低減と接合体5の形状の矯正を十分に行うことができる。
また、接合体5を形状矯正状態で保持する際には、接合体5を加熱しつつ行うのが好ましい。加熱によれば、接合膜3中の化学結合の再結合が促進されることとなり、より短時間で接合膜3を硬化することができる。このため、残留応力の低減と接合体5の形状の矯正をより短時間で行うことができる。
この場合、接合体5の加熱温度は、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。このような温度範囲であれば、接合体5が熱によって変質・劣化するのを防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
The time for holding the bonded body 5 in the shape correction state is not particularly limited, but is preferably 10 seconds or more, and more preferably 30 seconds or more. With such a holding time, recombination of the chemical bond is ensured, the flexibility of the chemical bond of the bonding film 3 is reduced, and the residual stress can be sufficiently reduced and the shape of the bonded body 5 can be sufficiently corrected. it can.
Further, when the bonded body 5 is held in a shape-corrected state, it is preferable to carry out while heating the bonded body 5. By heating, recombination of chemical bonds in the bonding film 3 is promoted, and the bonding film 3 can be cured in a shorter time. For this reason, it is possible to reduce the residual stress and correct the shape of the bonded body 5 in a shorter time.
In this case, the heating temperature of the joined body 5 is preferably about 25 to 100 ° C., more preferably about 50 to 100 ° C. Within such a temperature range, it is possible to reliably increase the bonding strength while preventing the bonded body 5 from being altered or deteriorated by heat.

また、このような温度制御をする場合、ヒータのような加熱手段またはペルチェ素子や熱交換器のような冷却手段等の温度可変手段を備える定盤7を用いることにより、接合体5の温度制御と加圧とを効率よく正確に行うことができる。
また、接合体5を加圧する際の圧力は、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。
Moreover, when performing such temperature control, the temperature control of the joined body 5 is performed by using the surface plate 7 provided with temperature changing means such as a heating means such as a heater or a cooling means such as a Peltier element or a heat exchanger. And pressurization can be performed efficiently and accurately.
Moreover, it is preferable that the pressure at the time of pressurizing the conjugate | zygote 5 is about 0.2-10 MPa, and it is more preferable that it is about 1-5 MPa.

さらに、接合体5を加圧する際の雰囲気は、特に限定されないが、好ましくは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とされ、より好ましくは水蒸気含有率の少ない乾燥した不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気とされる。このような雰囲気であれば、接合膜3の酸化による変質・劣化が防止され、接合膜3中の切断された化学結合に水酸基等が結合するのを防止することができる。
なお、本工程は、前記工程[4]の終了後、できるだけ時間間隔を置かずに行うのが好ましい。具体的には、10分以内に行うのが好ましく、5分以内に行うのがより好ましい。これにより、前述した作用・効果がより顕著に発揮される。
以上のようにして、寸法精度が高く、かつ残留応力のない接合体5(本発明の接合体)が得られる。
Further, the atmosphere when the bonded body 5 is pressurized is not particularly limited, but is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, and more preferably a dry inert gas atmosphere or a reduced pressure with a low water vapor content. The atmosphere. In such an atmosphere, deterioration / deterioration due to oxidation of the bonding film 3 can be prevented, and a hydroxyl group or the like can be prevented from being bonded to the cut chemical bond in the bonding film 3.
In addition, it is preferable to perform this process, without leaving | separating as much time interval as possible after completion | finish of said process [4]. Specifically, it is preferably performed within 10 minutes, more preferably within 5 minutes. As a result, the above-described functions and effects are more remarkably exhibited.
As described above, the bonded body 5 (the bonded body of the present invention) having high dimensional accuracy and no residual stress is obtained.

ここで、接合膜3について詳述する。
前述したように接合膜3は、プラズマ重合法により形成されたものであり、図3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構造を有する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、耐薬品性および寸法精度が高いものが得られる。
Here, the bonding film 3 will be described in detail.
As described above, the bonding film 3 is formed by a plasma polymerization method. As shown in FIG. 3, the Si skeleton 301 including a siloxane (Si—O) bond 302 and having a random atomic structure, It has a leaving group 303 bonded to the Si skeleton 301. Such a bonding film 3 becomes a strong film that is difficult to be deformed due to the influence of the Si skeleton 301 including the siloxane bond 302 and having a random atomic structure. This is presumably because the crystallinity of the Si skeleton 301 becomes low, so that defects such as dislocations and misalignments at the grain boundaries are difficult to occur. For this reason, the bonding film 3 itself has high bonding strength, chemical resistance, and dimensional accuracy, and the finally obtained bonded body 5 also has high bonding strength, chemical resistance, and dimensional accuracy.

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303がSi骨格301から脱離し、図4に示すように、接合膜3の表面35および内部に、活性手304が生じるものである。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、第2の基板4に対して高い寸法精度で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。
In such a bonding film 3, when energy is applied, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301, and as shown in FIG. 4, active hands 304 are generated on the surface 35 and inside of the bonding film 3. It is. As a result, adhesiveness is developed on the surface of the bonding film 3. When such adhesiveness is developed, the bonding film 3 can be firmly and efficiently bonded to the second substrate 4 with high dimensional accuracy.
Note that the bond energy between the leaving group 303 and the Si skeleton 301 is smaller than the bond energy of the siloxane bond 302 in the Si skeleton 301. For this reason, the bonding film 3 selectively breaks the bond between the leaving group 303 and the Si skeleton 301 and prevents the leaving group 303 from being removed while preventing the Si skeleton 301 from being destroyed by the application of energy. Can be separated.

また、接合膜3中のSi骨格301がランダムな原子構造を有しているため、紫外線を照射して接合膜3の化学結合が柔軟化した後、その形状が矯正された場合、新たな応力の発生を招くことなく矯正することができる。これは、プラズマ重合法により成膜された接合膜3は、結晶性の高い膜に比べて原子配置の自由度が高いため、いかなる形状に矯正されたとしても、化学結合の再結合が無理なく行われるためであると推察される。   Further, since the Si skeleton 301 in the bonding film 3 has a random atomic structure, when the shape is corrected after the chemical bond of the bonding film 3 is softened by irradiating ultraviolet rays, a new stress is applied. Can be corrected without incurring the occurrence of This is because the bonding film 3 formed by the plasma polymerization method has a higher degree of freedom in atomic arrangement than a film having high crystallinity. It is guessed that this is done.

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、短時間で強固な接合が可能となる。   Further, such a bonding film 3 is a solid having no fluidity. For this reason, conventionally, the thickness and shape of the adhesive layer (bonding film 3) hardly change compared to a liquid or viscous liquid adhesive. Thereby, the dimensional accuracy of the joined body 5 becomes remarkably higher than the conventional one. Furthermore, since the time required for curing the adhesive is not required, strong bonding can be achieved in a short time.

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、10〜90原子%程度であるのが好ましく、20〜80原子%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、第1の基板2および第2の基板4に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。   Note that, in the bonding film 3, among the atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film 3, the total of the Si atom content and the O atom content is about 10 to 90 atomic%. Is preferable, and it is more preferable that it is about 20-80 atomic%. If Si atoms and O atoms are contained in the above-mentioned range, the bonding film 3 forms a strong network of Si atoms and O atoms, and the bonding film 3 itself becomes strong. In addition, the bonding film 3 exhibits particularly high bonding strength with respect to the first substrate 2 and the second substrate 4.

また、接合膜3中のSi原子とO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。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、第1の基板2と第2の基板4とを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構造を含むものとなる。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。
The abundance ratio of Si atoms and O atoms in the bonding film 3 is preferably about 3: 7 to 7: 3, and more preferably about 4: 6 to 6: 4. By setting the abundance ratio of Si atoms and O atoms to be within the above range, the stability of the bonding film 3 is increased, and the first substrate 2 and the second substrate 4 can be bonded more firmly. become able to.
The crystallinity of the Si skeleton 301 in the bonding film 3 is preferably 45% or less, and more preferably 40% or less. As a result, the Si skeleton 301 includes a sufficiently random atomic structure. For this reason, the characteristics of the Si skeleton 301 described above become obvious, and the dimensional accuracy and adhesiveness of the bonding film 3 become more excellent.

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。   Note that the crystallinity of the Si skeleton 301 can be measured by a general crystallinity measurement method, and specifically, a method of measuring based on the intensity of scattered X-rays in a crystal portion (X-ray method). , The method of obtaining from the intensity of the crystallization band of infrared absorption (infrared method), the method of obtaining based on the area under the differential curve of nuclear magnetic resonance absorption (nuclear magnetic resonance absorption method), It can be measured by a chemical method utilizing the difficulty.

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、プラズマ重合法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の原子構造の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合法によれば、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。   The bonding film 3 preferably contains Si—H bonds in the structure. This Si-H bond is generated in the polymer when the silane undergoes a polymerization reaction by the plasma polymerization method. At this time, if the Si-H bond inhibits the regular formation of the siloxane bond, Conceivable. For this reason, the siloxane bond is formed so as to avoid the Si—H bond, and the regularity of the atomic structure of the Si skeleton 301 is lowered. Thus, according to the plasma polymerization method, the Si skeleton 301 having a low crystallinity can be efficiently formed.

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、0.001〜0.2程度であるのが好ましく、0.002〜0.05程度であるのがより好ましく、0.005〜0.02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中の原子構造は、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。   On the other hand, the greater the Si—H bond content in the bonding film 3, the lower the crystallinity. Specifically, in the infrared absorption spectrum of the bonding film 3, when the intensity of the peak attributed to the siloxane bond is 1, the intensity of the peak attributed to the Si—H bond is about 0.001 to 0.2. It is preferable that it is about 0.002-0.05, and it is further more preferable that it is about 0.005-0.02. When the ratio of the Si—H bond to the siloxane bond is within the above range, the atomic structure in the bonding film 3 is relatively random. For this reason, when the peak intensity of the Si—H bond is within the above range with respect to the peak intensity of the siloxane bond, the bonding film 3 is particularly excellent in bonding strength, chemical resistance, and dimensional accuracy.

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、プラズマ重合法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。
Further, as described above, the leaving group 303 bonded to the Si skeleton 301 acts to generate an active hand in the bonding film 3 by detaching from the Si skeleton 301. Therefore, although the leaving group 303 is relatively easily and uniformly desorbed by being given energy, it is securely bonded to the Si skeleton 301 so as not to be desorbed when no energy is given. It needs to be a thing.
In the film formation by the plasma polymerization method, the component of the source gas is polymerized to generate a Si skeleton 301 containing a siloxane bond and a residue bonded thereto. For example, this residue is a leaving group. 303.

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。   From this point of view, the leaving group 303 includes an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or each of these atoms. What consists of at least 1 sort (s) selected from the group which consists of an atomic group arrange | positioned so that it may couple | bond with frame | skeleton 301 is used preferably. Such a leaving group 303 is relatively excellent in bond / elimination selectivity by energy application. For this reason, such a leaving group 303 can sufficiently satisfy the above-described necessity, and the adhesiveness of the bonding film 3 can be made higher.

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、特にアルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、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。
Examples of the atomic group (group) arranged so that each atom as described above is bonded to the Si skeleton 301 include, for example, an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, and an alkenyl group such as a vinyl group and an allyl group. Aldehyde group, ketone group, carboxyl group, amino group, amide group, nitro group, halogenated alkyl group, mercapto group, sulfonic acid group, cyano group, isocyanate group and the like.
Among these groups, the leaving group 303 is particularly preferably an alkyl group. Since the alkyl group has high chemical stability, the bonding film 3 containing the alkyl group is excellent in weather resistance and chemical resistance.

ここで、脱離基303がメチル基(−CH)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、0.05〜0.45程度であるのが好ましく、0.1〜0.4程度であるのがより好ましく、0.2〜0.3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。
Here, when the leaving group 303 is a methyl group (—CH 3 ), the preferred content is defined as follows from the peak intensity in the infrared light absorption spectrum.
That is, in the infrared absorption spectrum of the bonding film 3, when the intensity of the peak attributed to the siloxane bond is 1, the intensity of the peak attributed to the methyl group is preferably about 0.05 to 0.45. More preferably, it is about 0.1 to 0.4, and more preferably about 0.2 to 0.3. Since the ratio of the peak intensity of the methyl group to the peak intensity of the siloxane bond is within the above range, it is necessary and sufficient in the bonding film 3 while preventing the methyl group from inhibiting the generation of the siloxane bond more than necessary. Since a number of active hands are generated, sufficient adhesiveness is generated in the bonding film 3. Further, the bonding film 3 exhibits sufficient weather resistance and chemical resistance due to the methyl group.
Examples of the constituent material of the bonding film 3 having such characteristics include a polymer containing a siloxane bond such as polyorganosiloxane and an organic group capable of forming a leaving group 303 bonded thereto.

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、第1の基板2に対して特に強固に被着するとともに、第2の基板4に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、第1の基板2と第2の基板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。
The bonding film 3 made of polyorganosiloxane itself has excellent mechanical properties. In addition, it exhibits particularly excellent adhesion to many materials. Therefore, the bonding film 3 made of polyorganosiloxane adheres particularly firmly to the first substrate 2 and also exhibits a particularly strong adhesion force to the second substrate 4, and as a result, The first substrate 2 and the second substrate 4 can be firmly bonded.
Polyorganosiloxane usually exhibits water repellency (non-adhesiveness), but when given energy, it can easily desorb organic groups, changes to hydrophilicity, and exhibits adhesiveness. However, there is an advantage that the non-adhesiveness and the adhesiveness can be controlled easily and reliably.

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35に接着性が発現するとともに、表面35以外の部分においては、前述したアルキル基による作用・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。   This water repellency (non-adhesiveness) is mainly due to the action of alkyl groups contained in the polyorganosiloxane. Therefore, the bonding film 3 made of polyorganosiloxane exhibits adhesiveness on the surface 35 when energy is applied thereto, and at the portion other than the surface 35, the above-described action / effect by the alkyl group is obtained. Has the advantage of being Therefore, such a bonding film 3 has excellent weather resistance and chemical resistance, and is effectively used, for example, in assembling an optical element or a droplet discharge head that is exposed to chemicals for a long time. It will be a thing.

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。   Further, among polyorganosiloxanes, those mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane are preferred. The bonding film 3 mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane is particularly excellent in adhesiveness. Moreover, since the raw material which has octamethyltrisiloxane as a main component is liquid at normal temperature and has an appropriate viscosity, there is also an advantage that it is easy to handle.

このような接合膜3の平均厚さは、1〜1000nm程度であるのが好ましく、2〜800nm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、これらをより強固に接合することができる。
すなわち、接合膜3の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜3の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体5の寸法精度が低下するおそれがある。
The average thickness of the bonding film 3 is preferably about 1 to 1000 nm, and more preferably about 2 to 800 nm. By setting the average thickness of the bonding film 3 within the above range, it is possible to bond them more firmly while preventing the dimensional accuracy of the bonded body 5 from significantly decreasing.
That is, when the average thickness of the bonding film 3 is less than the lower limit, sufficient bonding strength may not be obtained. On the other hand, when the average thickness of the bonding film 3 exceeds the upper limit, the dimensional accuracy of the bonded body 5 may be reduced.

さらに、接合膜3の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜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の基板2の接合面(接合膜3に隣接する面)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接合膜3を被着させることができる。その結果、接合膜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、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせた際に、両者の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、接合膜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、接合膜3の厚さをできるだけ厚くすればよい。
Furthermore, if the average thickness of the bonding film 3 is within the above range, a certain degree of shape followability is ensured for the bonding film 3. For this reason, for example, even when unevenness is present on the bonding surface of the first substrate 2 (surface adjacent to the bonding film 3), it follows the shape of the unevenness depending on the height of the unevenness. The bonding film 3 can be deposited. As a result, the bonding film 3 can absorb the unevenness and reduce the height of the unevenness generated on the surface. And when the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 are bonded together, both adhesiveness can be improved.
Note that the degree of the shape followability as described above becomes more significant as the thickness of the bonding film 3 increases. Therefore, the thickness of the bonding film 3 should be as large as possible in order to sufficiently ensure the shape following ability.

以上、接合膜3について詳述したが、このような接合膜3は、プラズマ重合法により作製されたものである。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、第2の基板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。   The bonding film 3 has been described in detail above. Such a bonding film 3 is produced by a plasma polymerization method. According to the plasma polymerization method, the dense and homogeneous bonding film 3 can be efficiently produced. As a result, the bonding film 3 can be bonded particularly firmly to the second substrate 4. Furthermore, the bonding film 3 manufactured by the plasma polymerization method is maintained for a relatively long time in a state where energy is applied and activated. For this reason, the manufacturing process of the joined body 5 can be simplified and efficient.

以下、接合膜3を作製する方法について説明する。
まず、接合膜3の作製方法を説明するのに先立って、第1の基板2上にプラズマ重合法を行いて接合膜3を作製する際に用いるプラズマ重合装置について説明する。
図5は、本発明の接合方法に用いられるプラズマ重合装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, a method for producing the bonding film 3 will be described.
First, prior to explaining the method for producing the bonding film 3, a plasma polymerization apparatus used when the bonding film 3 is produced by performing plasma polymerization on the first substrate 2 will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma polymerization apparatus used in the bonding method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図5に示すプラズマ重合装置100は、チャンバー101と、第1の基板2を支持する第1の電極130と、第2の電極140と、各電極130、140間に高周波電圧を印加する電源回路180と、チャンバー101内にガスを供給するガス供給部190と、チャンバー101内のガスを排気する排気ポンプ170とを備えている。これらの各部のうち、第1の電極130および第2の電極140がチャンバー101内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。
チャンバー101は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧(真空)状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
A plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. 5 includes a chamber 101, a first electrode 130 that supports the first substrate 2, a second electrode 140, and a power supply circuit that applies a high-frequency voltage between the electrodes 130 and 140. 180, a gas supply unit 190 that supplies gas into the chamber 101, and an exhaust pump 170 that exhausts the gas in the chamber 101. Among these parts, the first electrode 130 and the second electrode 140 are provided in the chamber 101. Hereinafter, each part will be described in detail.
The chamber 101 is a container that can keep the inside airtight, and is used with the inside being in a reduced pressure (vacuum) state. Therefore, the chamber 101 has pressure resistance that can withstand a pressure difference between the inside and the outside.

図5に示すチャンバー101は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体と、チャンバー本体の左側開口部を封止する円形の側壁と、右側開口部を封止する円形の側壁とで構成されている。
チャンバー101の上方には供給口103が、下方には排気口104が、それぞれ設けられている。そして、供給口103にはガス供給部190が接続され、排気口104には排気ポンプ170が接続されている。
なお、本実施形態では、チャンバー101は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線102を介して電気的に接地されている。
The chamber 101 shown in FIG. 5 has a substantially cylindrical chamber body whose axis is arranged along the horizontal direction, a circular side wall that seals the left opening of the chamber body, and a circle that seals the right opening. And side walls.
A supply port 103 is provided above the chamber 101, and an exhaust port 104 is provided below the chamber 101. A gas supply unit 190 is connected to the supply port 103, and an exhaust pump 170 is connected to the exhaust port 104.
In this embodiment, the chamber 101 is made of a highly conductive metal material and is electrically grounded via the ground wire 102.

第1の電極130は板状をなしており、第1の基板2を支持している。
この第1の電極130は、チャンバー101の側壁の内壁面に、鉛直方向に沿って設けられており、これにより、第1の電極130は、チャンバー101を介して電気的に接地されている。なお、第1の電極130は、図5に示すように、チャンバー本体と同心状に設けられている。
The first electrode 130 has a plate shape and supports the first substrate 2.
The first electrode 130 is provided on the inner wall surface of the side wall of the chamber 101 along the vertical direction, whereby the first electrode 130 is electrically grounded via the chamber 101. As shown in FIG. 5, the first electrode 130 is provided concentrically with the chamber body.

第1の電極130の第1の基板2を支持する面には、静電チャック(吸着機構)139が設けられている。
この静電チャック139により、図5に示すように、第1の基板2を鉛直方向に沿って支持することができる。また、第1の基板2に多少の反りがあっても、静電チャック139に吸着させることにより、その反りを矯正した状態で第1の基板2をプラズマ処理に供することができる。
An electrostatic chuck (suction mechanism) 139 is provided on the surface of the first electrode 130 that supports the first substrate 2.
With this electrostatic chuck 139, the first substrate 2 can be supported along the vertical direction as shown in FIG. Further, even if the first substrate 2 has a slight warp, the first substrate 2 can be subjected to a plasma treatment in a state where the warp is corrected by being attracted to the electrostatic chuck 139.

第2の電極140は、第1の基板2を介して、第1の電極130と対向して設けられている。なお、第2の電極140は、チャンバー101の側壁の内壁面から離間した(絶縁された)状態で設けられている。
この第2の電極140には、配線184を介して高周波電源182が接続されている。また、配線184の途中には、マッチングボックス(整合器)183が設けられている。これらの配線184、高周波電源182およびマッチングボックス183により、電源回路180が構成されている。
このような電源回路180によれば、第1の電極130は接地されているので、第1の電極130と第2の電極140との間に高周波電圧が印加される。これにより、第1の電極130と第2の電極140との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
The second electrode 140 is provided to face the first electrode 130 with the first substrate 2 interposed therebetween. Note that the second electrode 140 is provided in a state of being separated (insulated) from the inner wall surface of the side wall of the chamber 101.
A high frequency power source 182 is connected to the second electrode 140 via a wiring 184. A matching box (matching unit) 183 is provided in the middle of the wiring 184. The wiring 184, the high-frequency power source 182 and the matching box 183 constitute a power circuit 180.
According to such a power supply circuit 180, since the first electrode 130 is grounded, a high frequency voltage is applied between the first electrode 130 and the second electrode 140. As a result, an electric field whose direction is reversed at a high frequency is induced in the gap between the first electrode 130 and the second electrode 140.

ガス供給部190は、チャンバー101内に所定のガスを供給するものである。
図5に示すガス供給部190は、液状の膜材料(原料液)を貯留する貯液部191と、液状の膜材料を気化してガス状に変化させる気化装置192と、キャリアガスを貯留するガスボンベ193とを有している。また、これらの各部とチャンバー101の供給口103とが、それぞれ配管194で接続されており、ガス状の膜材料(原料ガス)とキャリアガスとの混合ガスを、供給口103からチャンバー101内に供給するように構成されている。
The gas supply unit 190 supplies a predetermined gas into the chamber 101.
A gas supply unit 190 shown in FIG. 5 stores a liquid storage unit 191 that stores a liquid film material (raw material liquid), a vaporizer 192 that vaporizes the liquid film material to change it into a gaseous state, and stores a carrier gas. And a gas cylinder 193. Each of these parts and the supply port 103 of the chamber 101 are connected by a pipe 194, and a mixed gas of a gaseous film material (raw material gas) and a carrier gas is supplied from the supply port 103 into the chamber 101. It is configured to supply.

貯液部191に貯留される液状の膜材料は、プラズマ重合装置100により、重合して第1の基板2の表面に重合膜を形成する原材料となるものである。
このような液状の膜材料は、気化装置192により気化され、ガス状の膜材料(原料ガス)となってチャンバー101内に供給される。なお、原料ガスについては、後に詳述する。
The liquid film material stored in the liquid storage unit 191 is a raw material that is polymerized by the plasma polymerization apparatus 100 to form a polymer film on the surface of the first substrate 2.
Such a liquid film material is vaporized by the vaporizer 192 and is supplied into the chamber 101 as a gaseous film material (raw material gas). The source gas will be described in detail later.

ガスボンベ193に貯留されるキャリアガスは、電界の作用により放電し、およびこの放電を維持するために導入するガスである。このようなキャリアガスとしては、例えば、Arガス、Heガス等が挙げられる。
また、チャンバー101内の供給口103の近傍には、拡散板195が設けられている。
拡散板195は、チャンバー101内に供給される混合ガスの拡散を促進する機能を有する。これにより、混合ガスは、チャンバー101内に、ほぼ均一の濃度で分散することができる。
The carrier gas stored in the gas cylinder 193 is a gas that is discharged due to the action of an electric field and introduced to maintain this discharge. Examples of such a carrier gas include Ar gas and He gas.
A diffusion plate 195 is provided near the supply port 103 in the chamber 101.
The diffusion plate 195 has a function of promoting the diffusion of the mixed gas supplied into the chamber 101. Thereby, the mixed gas can be dispersed in the chamber 101 with a substantially uniform concentration.

排気ポンプ170は、チャンバー101内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー101内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による第1の基板2の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー101内から効果的に除去することができる。
また、排気口104には、チャンバー101内の圧力を調整する圧力制御機構171が設けられている。これにより、チャンバー101内の圧力が、ガス供給部190の動作状況に応じて、適宜設定される。
The exhaust pump 170 exhausts the inside of the chamber 101, and includes, for example, an oil rotary pump, a turbo molecular pump, or the like. Thus, by exhausting the chamber 101 and reducing the pressure, the gas can be easily converted into plasma. Further, contamination and oxidation of the first substrate 2 due to contact with the air atmosphere can be prevented, and reaction products resulting from the plasma treatment can be effectively removed from the chamber 101.
The exhaust port 104 is provided with a pressure control mechanism 171 that adjusts the pressure in the chamber 101. Thereby, the pressure in the chamber 101 is appropriately set according to the operation state of the gas supply unit 190.

次に、上記のプラズマ重合装置100を用いて、第1の基板2上に接合膜3を作製する方法について説明する。
図6は、第1の基板2上に接合膜3を作製する方法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6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
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、重合物を第1の基板2上に堆積させることにより得ることができる。以下、詳細に説明する。
Next, a method for producing the bonding film 3 on the first substrate 2 using the plasma polymerization apparatus 100 will be described.
FIG. 6 is a diagram (longitudinal sectional view) for explaining a method of producing the bonding film 3 on the first substrate 2. In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The bonding film 3 is obtained by supplying a mixed gas of a source gas and a carrier gas in a strong electric field, thereby polymerizing molecules in the source gas and depositing a polymer on the first substrate 2. Can do. Details will be described below.

まず、第1の基板2を用意し、必要に応じて、第1の基板2の上面25に前述したような表面処理を施す。
次に、第1の基板2をプラズマ重合装置100のチャンバー101内に収納して封止状態とした後、排気ポンプ170の作動により、チャンバー101内を減圧状態とする。
次に、ガス供給部190を作動させ、チャンバー101内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、チャンバー101内に充填される(図6(a)参照)。
First, the first substrate 2 is prepared, and the surface treatment as described above is performed on the upper surface 25 of the first substrate 2 as necessary.
Next, after the first substrate 2 is housed in the chamber 101 of the plasma polymerization apparatus 100 and sealed, the chamber 101 is depressurized by the operation of the exhaust pump 170.
Next, the gas supply unit 190 is operated to supply a mixed gas of the source gas and the carrier gas into the chamber 101. The supplied mixed gas is filled in the chamber 101 (see FIG. 6A).

ここで、混合ガス中における原料ガスの占める割合(混合比)は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合を20〜70%程度に設定するのが好ましく、30〜60%程度に設定するのがより好ましい。これにより、重合膜の形成(成膜)の条件の最適化を図ることができる。
また、供給するガスの流量は、ガスの種類や目的とする成膜速度、膜厚等によって適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、原料ガスおよびキャリアガスの流量を、それぞれ、1〜100ccm程度に設定するのが好ましく、10〜60ccm程度に設定するのがより好ましい。
Here, the ratio (mixing ratio) of the source gas in the mixed gas is slightly different depending on the type of the source gas and the carrier gas, the target film forming speed, and the like. For example, the ratio of the source gas in the mixed gas is 20 It is preferable to set to about -70%, and it is more preferable to set to about 30-60%. As a result, it is possible to optimize the conditions for formation (film formation) of the polymer film.
Further, the flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined depending on the type of gas, the target film formation rate, the film thickness, etc., and is not particularly limited, but usually the flow rates of the source gas and the carrier gas are respectively , Preferably about 1 to 100 ccm, more preferably about 10 to 60 ccm.

次いで、電源回路180を作動させ、一対の電極130、140間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極130、140間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図6(b)に示すように、重合物が第1の基板2に付着・堆積する。これにより、第1の基板2上にプラズマ重合膜で構成された接合膜3が形成される(図6(c)参照)。
また、プラズマの作用により、第1の基板2の表面が活性化・清浄化される。このため、原料ガスの重合物が第1の基板2の表面に堆積し易くなり、接合膜3の安定した成膜が可能になる。このようにプラズマ重合法によれば、第1の基板2の構成材料によらず、第1の基板2と接合膜3との密着強度をより高めることができる。
Next, the power supply circuit 180 is activated, and a high frequency voltage is applied between the pair of electrodes 130 and 140. As a result, gas molecules existing between the pair of electrodes 130 and 140 are ionized to generate plasma. The molecules in the source gas are polymerized by the energy of the plasma, and the polymer is adhered and deposited on the first substrate 2 as shown in FIG. As a result, a bonding film 3 made of a plasma polymerization film is formed on the first substrate 2 (see FIG. 6C).
Further, the surface of the first substrate 2 is activated and cleaned by the action of plasma. For this reason, the polymer of the source gas is easily deposited on the surface of the first substrate 2, and the bonding film 3 can be stably formed. As described above, according to the plasma polymerization method, the adhesion strength between the first substrate 2 and the bonding film 3 can be further increased regardless of the constituent material of the first substrate 2.

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。
Examples of the source gas include organosiloxanes such as methylsiloxane, octamethyltrisiloxane, decamethyltetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, and methylphenylsiloxane.
The plasma polymerized film obtained by using such a raw material gas, that is, the bonding film 3 is composed of a polymer obtained by polymerizing these raw materials, that is, a polyorganosiloxane.

プラズマ重合の際、一対の電極130、140間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、1kHz〜100MHz程度であるのが好ましく、10〜60MHz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、0.01〜100W/cm程度であるのが好ましく、0.1〜50W/cm程度であるのがより好ましく、1〜40W/cm程度であるのがさらに好ましい。高周波の出力密度を前記範囲内とすることにより、高周波の出力密度が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、ランダムな原子構造を有するSi骨格301を確実に形成することができる。すなわち、高周波の出力密度が前記下限値を下回った場合、原料ガス中の分子に重合反応を生じさせることができず、接合膜3を形成することができないおそれがある。一方、高周波の出力密度が前記上限値を上回った場合、原料ガスが分解する等して、脱離基303となり得る構造がSi骨格301から分離してしまい、得られる接合膜3において脱離基303の含有率が低くなったり、Si骨格301のランダム性が低下する(規則性が高くなる)おそれがある。
In the plasma polymerization, the frequency of the high frequency applied between the pair of electrodes 130 and 140 is not particularly limited, but is preferably about 1 kHz to 100 MHz, and more preferably about 10 to 60 MHz.
Further, the power density of the high frequency is not particularly limited, and is preferably about 0.01~100W / cm 2, more preferably about 0.1~50W / cm 2, 1~40W / cm 2 More preferably, it is about. By setting the high-frequency power density within the above range, the Si skeleton 301 having a random atomic structure can be reliably secured while preventing the plasma gas from being added to the source gas more than necessary because the high-frequency power density is too high. Can be formed. That is, when the high-frequency output density is lower than the lower limit value, the molecules in the raw material gas cannot cause a polymerization reaction, and the bonding film 3 may not be formed. On the other hand, when the power density of the high frequency exceeds the upper limit, the structure that can be the leaving group 303 is separated from the Si skeleton 301 due to decomposition of the source gas or the like, and the leaving group in the resulting bonding film 3 is separated. There is a possibility that the content of 303 is lowered or the randomness of the Si skeleton 301 is lowered (regularity is increased).

また、成膜時のチャンバー101内の圧力は、133.3×10−5〜1333Pa(1×10−5〜10Torr)程度であるのが好ましく、133.3×10−4〜133.3Pa(1×10−4〜1Torr)程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、0.5〜200sccm程度であるのが好ましく、1〜100sccm程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、5〜750sccm程度であるのが好ましく、10〜500sccm程度であるのがより好ましい。
Further, the pressure in the chamber 101 during film formation is preferably about 133.3 × 10 −5 to 1333 Pa (1 × 10 −5 to 10 Torr), and 133.3 × 10 −4 to 133.3 Pa ( More preferably, it is about 1 × 10 −4 to 1 Torr).
The raw material gas flow rate is preferably about 0.5 to 200 sccm, and more preferably about 1 to 100 sccm. On the other hand, the carrier gas flow rate is preferably about 5 to 750 sccm, and more preferably about 10 to 500 sccm.

処理時間は、1〜10分程度であるのが好ましく、4〜7分程度であるのがより好ましい。
また、基板2の温度は、25℃以上であるのが好ましく、25〜100℃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。
The treatment time is preferably about 1 to 10 minutes, more preferably about 4 to 7 minutes.
Moreover, it is preferable that the temperature of the board | substrate 2 is 25 degreeC or more, and it is more preferable that it is about 25-100 degreeC.
The bonding film 3 is obtained as described above.

なお、接合膜3は、光を透過させることができる。また、接合膜3の形成条件(プラズマ重合の際の条件や原料ガスの組成等)を適宜設定することにより、接合膜3の屈折率を調整することができる。具体的には、プラズマ重合の際の高周波の出力密度を高めることにより、接合膜3の屈折率を高めることができ、反対に、プラズマ重合の際の高周波の出力密度を低くすることにより、接合膜3の屈折率を低くすることができる。   Note that the bonding film 3 can transmit light. Further, the refractive index of the bonding film 3 can be adjusted by appropriately setting the formation conditions of the bonding film 3 (conditions during plasma polymerization, composition of raw material gas, etc.). Specifically, the refractive index of the bonding film 3 can be increased by increasing the high frequency power density during plasma polymerization, and conversely, the bonding can be achieved by decreasing the high frequency power density during plasma polymerization. The refractive index of the film 3 can be lowered.

具体的には、プラズマ重合法によれば、屈折率の範囲が1.35〜1.6程度の接合膜3が得られる。このような接合膜3は、その屈折率が、水晶や石英ガラスの屈折率に近いため、例えば接合膜3を光路が貫通するような構造の光学部品を製造する際に好適に用いられる。また、接合膜3の屈折率を調整することができるので、所望の屈折率の接合膜3を作製することができる。   Specifically, according to the plasma polymerization method, the bonding film 3 having a refractive index range of about 1.35 to 1.6 is obtained. Since the refractive index of such a bonding film 3 is close to that of quartz or quartz glass, for example, it is suitably used when manufacturing an optical component having a structure in which the optical path penetrates the bonding film 3. Further, since the refractive index of the bonding film 3 can be adjusted, the bonding film 3 having a desired refractive index can be manufactured.

また、かかる観点から、上記範囲の屈折率を有する接合膜3を介して水晶または石英ガラスからなる光学部品同士を接合した場合、接合界面における屈折率差が小さくなり、光透過性の高い積層光学部品を得ることができる。
また、接合膜3は、水晶や石英ガラスの熱膨張率に近いため、これらの熱膨張率差が小さくなり、接合後の変形を抑制することができる。
From this point of view, when optical components made of quartz or quartz glass are bonded to each other through the bonding film 3 having the refractive index in the above range, the difference in refractive index at the bonding interface is reduced, and the laminated optical system having high light transmittance. Parts can be obtained.
Further, since the bonding film 3 is close to the thermal expansion coefficient of quartz or quartz glass, the difference between these thermal expansion coefficients becomes small, and deformation after bonding can be suppressed.

≪第2実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の接合方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
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。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the joining method of the present invention will be described.
FIG. 7 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a second embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the bonding method according to the second embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.

本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2と第2の基板4とを重ね合わせた後に、接合膜3にエネルギーを付与するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2と紫外線に対する透過性を有する第2の基板4とを用意し、第1の基板2の表面上に接合膜3を成膜する工程と、接合膜3と第2の基板4とが密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを重ね合わせて仮接合体を得る工程と、仮接合体中の接合膜3に対してエネルギーを付与して、第1の基板2と第2の基板4とを接合してなる接合体5を得る工程と、接合体5に対して、第2の基板4側から紫外線を照射する工程と、2つの定盤7で接合体5を表裏から押圧した状態で保持することにより、接合体5の形状を平板状に矯正する工程とを有する。以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
The bonding method according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that energy is applied to the bonding film 3 after the first substrate 2 and the second substrate 4 are overlaid. .
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 having transparency to ultraviolet light are prepared, and the bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2. And a step of superimposing the first substrate 2 and the second substrate 4 so that the bonding film 3 and the second substrate 4 are in close contact with each other to obtain a temporary bonded body, and the bonding film 3 in the temporary bonded body Energy is applied to the first substrate 2 and the second substrate 4 to obtain a bonded body 5, and ultraviolet light is applied to the bonded body 5 from the second substrate 4 side. There are a step of irradiating and a step of correcting the shape of the bonded body 5 to a flat plate shape by holding the bonded body 5 in a state of being pressed from the front and back by the two surface plates 7. Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.

[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の基板2および第2の基板4を用意し、第1の基板2の表面上に、プラズマ重合法により接合膜3を成膜する(図7(a)参照)。
[2]次に、図7(b)に示すように、接合膜3の表面35と第2の基板4とが密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを重ね合わせ、仮接合体を得る。なお、この仮接合体の状態では、第1の基板2と第2の基板4との間は接合されていないので、第1の基板2の第2の基板4に対する相対位置を調整することができる。すなわち、仮接合体において互いの位置をずらすことによって、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、接合体5の位置精度を高めることができる。
[1] First, as in the first embodiment, a first substrate 2 and a second substrate 4 are prepared, and a bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2 by a plasma polymerization method. (See FIG. 7A).
[2] Next, as shown in FIG. 7B, the first substrate 2 and the second substrate 4 are overlapped so that the surface 35 of the bonding film 3 and the second substrate 4 are in close contact with each other. A temporary joined body is obtained. In addition, in the state of this temporary joined body, since the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 are not joined, it is possible to adjust the relative position with respect to the 2nd board | substrate 4 of the 1st board | substrate 2. it can. That is, these positions can be easily finely adjusted by shifting the positions of the temporary joined bodies. As a result, the positional accuracy of the joined body 5 can be increased.

[3]次に、仮接合体中の接合膜3に対してエネルギーを付与する。接合膜3にエネルギーが付与されると、接合膜3に第2の基板4との接着性が発現する。これにより、第1の基板2と第2の基板4とが接合され、図7(d)に示す接合体5が得られる。
ここで、接合膜3に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、接合膜3にエネルギー線を照射する方法、接合膜3を加熱する方法、接合膜3に圧縮力(物理的エネルギー)を付与する方法のうちの少なくとも1つの方法を用いるのが好ましい。これらの方法は、仮接合体中の接合膜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、エネルギー付与方法として好適である。
[3] Next, energy is applied to the bonding film 3 in the temporary bonded body. When energy is applied to the bonding film 3, the bonding film 3 exhibits adhesiveness with the second substrate 4. Thereby, the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 are joined, and the conjugate | zygote 5 shown in FIG.7 (d) is obtained.
Here, the energy applied to the bonding film 3 may be applied by any method. For example, a method of irradiating the bonding film 3 with energy rays, a method of heating the bonding film 3, a compressive force ( It is preferable to use at least one method of imparting physical energy). Since these methods can apply energy relatively easily and efficiently to the bonding film 3 in the temporary bonded body, they are suitable as energy applying methods.

このうち、接合膜3にエネルギー線を照射する方法としては、前記第1実施形態と同様の方法を用いることができる。
なお、この場合、エネルギー線は、第1の基板2または第2の基板4を透過して接合膜3に照射されることとなる。
一方、図7(c)に示すように、接合膜3を加熱することにより接合膜3に対してエネルギーを付与する場合には、加熱温度を25〜100℃程度に設定するのが好ましく、50〜100℃程度に設定するのがより好ましい。かかる範囲の温度で加熱すれば、各基板2、4が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜3を確実に活性化させることができる。
Among these, as a method of irradiating the bonding film 3 with energy rays, the same method as in the first embodiment can be used.
In this case, the energy rays pass through the first substrate 2 or the second substrate 4 and are irradiated to the bonding film 3.
On the other hand, as shown in FIG. 7C, in the case where energy is applied to the bonding film 3 by heating the bonding film 3, the heating temperature is preferably set to about 25 to 100 ° C. It is more preferable to set the temperature to about 100 ° C. By heating at a temperature in such a range, it is possible to reliably activate the bonding film 3 while reliably preventing the substrates 2 and 4 from being altered or deteriorated by heat.

また、加熱時間は、接合膜3の脱離基303を脱離し得る程度の時間とすればよく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、1〜30分程度であるのが好ましい。
また、接合膜3は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、第1の基板2または第2の基板4は、光吸収性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された第1の基板2または第2の基板4は、効率よく発熱する。その結果、接合膜3を効率よく加熱することができる。
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、第1の基板2または第2の基板4は、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、第1の基板2または第2の基板4を介して、接合膜3に対して効率よく熱を伝えることができ、接合膜3を効率よく加熱することができる。
Further, the heating time may be a time that allows the leaving group 303 of the bonding film 3 to be removed. Specifically, if the heating temperature is within the above range, the heating time is about 1 to 30 minutes. preferable.
The bonding film 3 may be heated by any method, and can be heated by various methods such as a method using a heater, a method of irradiating infrared rays, and a method of contacting with a flame.
In addition, when using the method of irradiating infrared rays, it is preferable that the 1st board | substrate 2 or the 2nd board | substrate 4 is comprised with the material which has a light absorptivity. Thereby, the 1st board | substrate 2 or the 2nd board | substrate 4 irradiated with infrared rays generate | occur | produces heat | fever efficiently. As a result, the bonding film 3 can be efficiently heated.
Moreover, when using the method using a heater or the method of making it contact with a flame, it is preferable that the 1st board | substrate 2 or the 2nd board | substrate 4 is comprised with the material excellent in thermal conductivity. Thereby, heat can be efficiently transmitted to the bonding film 3 via the first substrate 2 or the second substrate 4, and the bonding film 3 can be efficiently heated.

また、接合膜3に圧縮力を付与する場合には、第1の基板2と第2の基板4とが互いに近づく方向に、0.2〜10MPa程度の圧力で圧縮するのが好ましく、1〜5MPa程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、接合膜3に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、接合膜3に、第2の基板4との十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第1の基板2と第2の基板4の各構成材料によっては、損傷等が生じるおそれがある。
また、圧縮力を付与する時間は、特に限定されないが、10秒〜30分程度であるのが好ましい。なお、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
以上のようにして接合体5を得ることができる。
その後、接合体5に対して前記第1実施形態における工程[4]、[5]を行うことにより、寸法精度が高く、かつ残留応力のない接合体5(本発明の接合体)が得られる。
Further, when a compressive force is applied to the bonding film 3, it is preferable to compress the first substrate 2 and the second substrate 4 with a pressure of about 0.2 to 10 MPa in a direction in which the first substrate 2 and the second substrate 4 approach each other. It is more preferable to compress at a pressure of about 5 MPa. Accordingly, it is possible to easily apply appropriate energy to the bonding film 3 simply by compressing, and the bonding film 3 exhibits sufficient adhesiveness with the second substrate 4. Although this pressure may exceed the upper limit, damage or the like may occur depending on the constituent materials of the first substrate 2 and the second substrate 4.
The time for applying the compressive force is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to 30 minutes. In addition, what is necessary is just to change suitably the time which provides compression force according to the magnitude | size of compression force. Specifically, the time for applying the compressive force can be shortened as the compressive force increases.
The bonded body 5 can be obtained as described above.
Thereafter, by performing the steps [4] and [5] in the first embodiment on the bonded body 5, the bonded body 5 (bonded body of the present invention) having high dimensional accuracy and no residual stress is obtained. .

≪第3実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第3実施形態について説明する。
図8は、本発明の接合方法の第3実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図8中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第3実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第1実施形態および前記第2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。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment of the joining method of the present invention will be described.
FIG. 8 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a third embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 8 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the bonding method according to the third embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment and the second embodiment, and description of similar matters will be omitted.

本実施形態にかかる接合方法は、各基板2、4の表面にそれぞれ接合膜を形成し、この接合膜同士が密着するようにして各基板2、4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。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2と紫外線に対する透過性を有する第2の基板4とを用意し、第1の基板2の表面上に接合膜31を成膜するとともに、第2の基板4の表面上に接合膜32を成膜する工程と、各接合膜31、32に対してそれぞれエネルギーを付与して、各接合膜31、32を活性化させる工程と、各接合膜31、32同士が密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせ、接合体5aを得る工程と、接合体5aに対して、第2の基板4側から紫外線を照射する工程と、2つの定盤で接合体5aを表裏から押圧した状態で保持することにより、接合体5aの形状を平板状に矯正する工程とを有する。以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
The bonding method according to the present embodiment is the same as that described above except that bonding films are formed on the surfaces of the substrates 2 and 4 and the substrates 2 and 4 are bonded together so that the bonding films are in close contact with each other. This is the same as in the first embodiment.
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 having transparency to ultraviolet rays are prepared, and the bonding film 31 is formed on the surface of the first substrate 2. , Forming a bonding film 32 on the surface of the second substrate 4, applying energy to each bonding film 31, 32 to activate each bonding film 31, 32, The step of bonding the first substrate 2 and the second substrate 4 so that the bonding films 31 and 32 are in close contact with each other to obtain the bonded body 5a, and the bonded body 5a from the second substrate 4 side. There are a step of irradiating ultraviolet rays and a step of correcting the shape of the bonded body 5a to a flat plate shape by holding the bonded body 5a pressed from the front and back surfaces with two surface plates. Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.

[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の基板2および第2の基板4を用意し、各基板2、4の表面上にそれぞれプラズマ重合法により接合膜31、32を成膜する(図8(a)参照)。
[2]次に、図8(b)に示すように、各接合膜31、32に対してそれぞれエネルギーを付与する。各接合膜31、32にエネルギーが付与されると、各接合膜31、32にそれぞれ接着性が発現する。
なお、エネルギー付与方法としては、前記第1実施形態と同様の方法を用いることができる。
[1] First, as in the first embodiment, a first substrate 2 and a second substrate 4 are prepared, and bonding films 31 and 32 are respectively formed on the surfaces of the substrates 2 and 4 by plasma polymerization. A film is formed (see FIG. 8A).
[2] Next, as shown in FIG. 8B, energy is applied to the bonding films 31 and 32, respectively. When energy is applied to each bonding film 31, 32, adhesiveness develops in each bonding film 31, 32.
In addition, as an energy provision method, the method similar to the said 1st Embodiment can be used.

ここで、各接合膜31、32を「活性化させる」とは、前述したように、各接合膜31、32の表面351、352および内部の脱離基303が脱離して、Si骨格301に終端化されていない結合手(未結合手)が生じた状態や、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。
したがって、活性手304とは、未結合手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。
Here, “activating” the bonding films 31 and 32 means that, as described above, the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 and the internal leaving groups 303 are released to form the Si skeleton 301. It means a state in which unterminated bonds (unbonded hands) are generated, a state in which these unbonded hands are terminated by a hydroxyl group (OH group), or a state in which these states are mixed.
Therefore, the active hand 304 refers to a dangling bond or a dangling bond terminated with a hydroxyl group.

[3]次に、図8(c)に示すように、接着性が発現した各接合膜31、32同士が密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせ、接合体5aを得る。
ここで、本工程において、各接合膜31、32同士を接合するが、この接合は、以下のような2つのメカニズム(i)、(ii)の双方または一方に基づくものであると推察される。
[3] Next, as shown in FIG. 8 (c), the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded together so that the bonding films 31 and 32 exhibiting adhesiveness are in close contact with each other. The joined body 5a is obtained.
Here, in this step, the bonding films 31 and 32 are bonded to each other, and this bonding is assumed to be based on both or one of the following two mechanisms (i) and (ii). .

(i)例えば、各接合膜31、32の表面351、352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、各接合膜31、32同士が密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせたとき、各接合膜31、32の表面351、352に存在する水酸基同士が、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の基板2と第2の基板4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、各接合膜31、32の間では、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、第1の基板2と第2の基板4とがより強固に接合されると推察される。
(I) For example, the case where hydroxyl groups are exposed on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 will be described as an example. In this step, the first films 31 and 32 may be in close contact with each other. When the substrate 2 and the second substrate 4 are bonded together, the hydroxyl groups present on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 attract each other by hydrogen bonding, and an attractive force is generated between the hydroxyl groups. It is assumed that the first substrate 2 and the second substrate 4 are joined by this attractive force.
Further, the hydroxyl groups attracting each other by this hydrogen bond are dehydrated and condensed depending on the temperature condition or the like. As a result, between the bonding films 31 and 32, the bonds in which the hydroxyl groups are bonded are bonded via oxygen atoms. Thereby, it is guessed that the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 are joined more firmly.

(ii)各接合膜31、32同士が密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせると、各接合膜31、32の表面351、352や内部に生じた終端化されていない結合手(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。これにより、各接合膜31、32を構成するそれぞれの母材(Si骨格301)同士が直接接合して、各接合膜31、32同士が一体化する。   (Ii) When the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded together so that the bonding films 31 and 32 are in close contact with each other, the terminations generated on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 and inside thereof. Bonds that have not been converted (unbonded hands) are recombined. Since this recombination occurs in a complicated manner so as to overlap (entangle) with each other, a network-like bond is formed at the bonding interface. As a result, the respective base materials (Si skeleton 301) constituting the bonding films 31 and 32 are directly bonded to each other, and the bonding films 31 and 32 are integrated with each other.

以上のような(i)または(ii)のメカニズムにより、図8(d)に示すような接合体5aが得られる。
その後、接合体5aに対して前記第1実施形態における工程[4]、[5]を行うことにより、寸法精度が高く、かつ残留応力のない接合体5a(本発明の接合体)が得られる。
By the mechanism (i) or (ii) as described above, a joined body 5a as shown in FIG. 8D is obtained.
Thereafter, by performing the steps [4] and [5] in the first embodiment on the bonded body 5a, the bonded body 5a (bonded body of the present invention) having high dimensional accuracy and no residual stress is obtained. .

≪第4実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第4実施形態について説明する。
図9は、本発明の接合方法の第4実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図9中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第4実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment of the joining method of the present invention will be described.
FIG. 9 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a fourth embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 9 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the bonding method according to the fourth embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment to the third embodiment, and description of similar matters will be omitted.

本実施形態にかかる接合方法は、接合膜3の一部の所定領域350のみを選択的に活性化させることにより、第1の基板2と第2の基板4とを所定領域350において部分的に接合するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2と紫外線に対する透過性を有する第2の基板4とを用意し、第1の基板2の表面上に接合膜3を成膜する工程と、接合膜3の一部の所定領域350に対して選択的にエネルギーを付与する工程と、接合膜3を介して第1の基板2と第2の基板4とを接合し、接合体5を得る工程と、接合体5に対して、第2の基板4側から紫外線を照射する工程と、2つの定盤で接合体5を表裏から押圧した状態で保持することにより、接合体5の形状を平板状に矯正する工程とを有する。以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
In the bonding method according to the present embodiment, only the predetermined region 350 of the bonding film 3 is selectively activated to partially connect the first substrate 2 and the second substrate 4 in the predetermined region 350. Except for joining, it is the same as in the first embodiment.
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 having transparency to ultraviolet light are prepared, and the bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2. A step of selectively applying energy to a predetermined region 350 of a part of the bonding film 3, the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded via the bonding film 3, and the bonded body 5. The step of irradiating the bonded body 5 with ultraviolet rays from the second substrate 4 side, and holding the bonded body 5 pressed from the front and back with two surface plates, And a step of correcting the shape into a flat plate shape. Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.

[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の基板2および第2の基板4を用意し、第1の基板2の表面上に、プラズマ重合法により接合膜3を成膜する(図9(a)参照)。
[2]次に、図9(b)に示すように、接合膜3の表面35のうち、一部の所定領域350に対して選択的にエネルギーを付与する。
エネルギーが付与されると、接合膜3では所定領域350において、脱離基303がSi骨格301から脱離する(図3参照)。そして、脱離基303が脱離した後には、接合膜3の表面35および内部に活性手304が生じる(図4参照)。これにより、接合膜3の所定領域350に第2の基板4との接着性が発現する。一方、接合膜3の所定領域350以外の領域には、接着性はほとんど発現しない。
[1] First, as in the first embodiment, a first substrate 2 and a second substrate 4 are prepared, and a bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2 by a plasma polymerization method. (See FIG. 9A).
[2] Next, as shown in FIG. 9B, energy is selectively applied to a part of the predetermined region 350 in the surface 35 of the bonding film 3.
When energy is applied, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301 in the predetermined region 350 in the bonding film 3 (see FIG. 3). Then, after the leaving group 303 is released, active hands 304 are generated on the surface 35 and inside of the bonding film 3 (see FIG. 4). As a result, adhesiveness with the second substrate 4 appears in the predetermined region 350 of the bonding film 3. On the other hand, adhesiveness is hardly expressed in regions other than the predetermined region 350 of the bonding film 3.

このような状態の接合膜3は、所定領域350において、第2の基板4と部分的に接着可能なものとなる。
なお、所定領域350に選択的にエネルギーを付与するためには、図9(b)に示すように、所定領域350に対応する窓部61を備えるマスク6を用い、このマスク6を介して接合膜3にエネルギーを付与するようにすればよい。
The bonding film 3 in such a state can be partially bonded to the second substrate 4 in the predetermined region 350.
In order to selectively apply energy to the predetermined region 350, as shown in FIG. 9B, a mask 6 having a window 61 corresponding to the predetermined region 350 is used, and bonding is performed via the mask 6. It suffices to apply energy to the film 3.

[3]次に、図9(c)に示すように、所定領域350に接着性を発現させた接合膜3と第2の基板4とが密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせる。これにより、図9(d)に示す接合体5bを得る。
このようにして得られた接合体5bは、第1の基板2と第2の基板4の対向面全体を接合するのではなく、一部の領域(所定領域350)のみを部分的に接合してなるものである。そして、この接合の際、接合膜3に対してエネルギーを付与する領域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、所定領域350の面積を制御することにより、接合体5b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、接合した箇所を容易に分離することができる接合体5bが得られる。
[3] Next, as shown in FIG. 9C, the first substrate 2 and the second substrate 2 are adhered so that the bonding film 3 that exhibits adhesiveness in the predetermined region 350 and the second substrate 4 are in close contact with each other. The substrate 4 is bonded together. Thereby, the joined body 5b shown in FIG.
The bonded body 5b thus obtained does not bond the entire opposing surfaces of the first substrate 2 and the second substrate 4, but partially bonds only a part of the region (predetermined region 350). It will be. At the time of bonding, the region to be bonded can be easily selected only by controlling the region to which energy is applied to the bonding film 3. Thereby, by controlling the area of the predetermined region 350, the bonding strength of the bonded body 5b can be easily adjusted. As a result, for example, a joined body 5b that can easily separate the joined portions is obtained.

また、図9(d)に示す第1の基板2と第2の基板4との接合部(所定領域350)の面積や形状を適宜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、第1の基板2と第2の基板4との間で熱膨張率差が大きい場合でも、これらを確実に接合することができる。
さらに、接合体5bでは、接合膜3と第2の基板4との間隙のうち、接合している所定領域350以外の領域では、わずかな間隙が生じている(残存している)。したがって、この所定領域350の形状を適宜調整することにより、接合膜3と第2の基板4との間に閉空間や流路等を容易に形成することができる。
以上のようにして接合体5bを得ることができる。
その後、接合体5bに対して前記第1実施形態における工程[4]、[5]を行うことにより、寸法精度が高く、かつ残留応力のない接合体5b(本発明の接合体)が得られる。
Further, by appropriately controlling the area and shape of the joint portion (predetermined region 350) between the first substrate 2 and the second substrate 4 shown in FIG. 9D, local concentration of stress generated in the joint portion is alleviated. can do. Thereby, even when the thermal expansion coefficient difference between the first substrate 2 and the second substrate 4 is large, these can be reliably bonded.
Further, in the bonded body 5 b, a slight gap is generated (remains) in a region other than the predetermined region 350 to be bonded in the gap between the bonding film 3 and the second substrate 4. Therefore, by appropriately adjusting the shape of the predetermined region 350, a closed space, a flow path, and the like can be easily formed between the bonding film 3 and the second substrate 4.
The bonded body 5b can be obtained as described above.
Thereafter, by performing the steps [4] and [5] in the first embodiment on the bonded body 5b, the bonded body 5b (bonded body of the present invention) with high dimensional accuracy and no residual stress is obtained. .

≪第5実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第5実施形態について説明する。
図10は、本発明の接合方法の第5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10中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第5実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第4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。
«Fifth embodiment»
Next, a fifth embodiment of the joining method of the present invention will be described.
FIG. 10 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a fifth embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 10 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the bonding method according to the fifth embodiment will be described. The description will focus on differences from the first to fourth embodiments, and the description of the same matters will be omitted.

本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2の上面25のうち、一部の所定領域350のみに接合膜3aを形成することにより、第1の基板2と第2の基板4とを、前記所定領域350において部分的に接合するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2と紫外線に対する透過性を有する第2の基板4とを用意し、第1の基板2の上面25のうち、一部の所定領域350のみに接合膜3aを形成する工程と、接合膜3aを介して第1の基板2と第2の基板4とを接合し、接合体5cを得る工程と、接合体5に対して、第2の基板4側から紫外線を照射する工程と、2つの定盤で接合体5cを表裏から押圧した状態で保持することにより、接合体5cの形状を平板状に矯正する工程とを有する。以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
In the bonding method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded to each other by forming the bonding film 3a only on a part of the predetermined region 350 in the upper surface 25 of the first substrate 2. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the predetermined region 350 is partially joined.
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 that is transmissive to ultraviolet light are prepared, and a part of the predetermined region 350 on the upper surface 25 of the first substrate 2. Only the step of forming the bonding film 3a only, the step of bonding the first substrate 2 and the second substrate 4 via the bonding film 3a to obtain the bonded body 5c, The step of irradiating ultraviolet rays from the side of the substrate 4 and the step of correcting the shape of the joined body 5c into a flat plate shape by holding the joined body 5c pressed from the front and back with two surface plates. Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.

[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の基板2および第2の基板4を用意し、第1の基板2の上面25のうち、一部の所定領域350のみに接合膜3aを成膜する(図10(a)参照)。
所定領域350に選択的に接合膜3aを成膜するためには、図10(a)に示すように、所定領域350に対応する窓部61を備えるマスク6を用い、このマスク6を介してプラズマ重合法によりプラズマ重合膜を成膜するようにすればよい。
[1] First, in the same manner as in the first embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 are prepared and bonded to only a part of the predetermined region 350 on the upper surface 25 of the first substrate 2. A film 3a is formed (see FIG. 10A).
In order to selectively form the bonding film 3a in the predetermined region 350, as shown in FIG. 10A, a mask 6 having a window portion 61 corresponding to the predetermined region 350 is used. A plasma polymerization film may be formed by a plasma polymerization method.

[2]次に、図10(b)に示すように、接合膜3aにエネルギーを付与する。エネルギーが付与されると、接合膜3aに接着性が発現する。
[3]次に、図10(c)に示すように、接着性が発現した接合膜3aと第2の基板4とが密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせ、図10(d)に示す接合体5cを得る。
[2] Next, as shown in FIG. 10B, energy is applied to the bonding film 3a. When energy is applied, adhesiveness develops in the bonding film 3a.
[3] Next, as shown in FIG. 10C, the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded so that the bonding film 3a exhibiting adhesiveness and the second substrate 4 are in close contact with each other. The bonded body 5c shown in FIG.

このようにして得られた接合体5cは、第1の基板2と第2の基板4の対向面全体を接合するのではなく、一部の領域(所定領域350)のみを部分的に接合してなるものである。そして、接合膜3aを形成する際、形成領域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、接合膜3aを形成する領域(所定領域350)の面積を制御することにより、接合体5c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、接合した箇所を容易に分離することができる接合体5cが得られる。   The bonded body 5c thus obtained does not bond the entire opposing surfaces of the first substrate 2 and the second substrate 4 but partially bonds only a part of the region (predetermined region 350). It will be. When forming the bonding film 3a, the region to be bonded can be easily selected only by controlling the formation region. Thereby, for example, the bonding strength of the bonded body 5c can be easily adjusted by controlling the area of the region (predetermined region 350) where the bonding film 3a is formed. As a result, for example, a joined body 5c that can easily separate the joined portions is obtained.

また、図10(d)に示す第1の基板2と第2の基板4との接合部(所定領域350)の面積や形状を適宜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の基板2と第2の基板4との間で熱膨張率差が大きい場合でも、第1の基板2と第2の基板4とを確実に接合することができる。
さらに、接合体5cの第1の基板2と第2の基板4との間には、所定領域350以外の領域に、接合膜3aの厚さに相当する離間距離の間隙3cが形成されている(図10(d)参照)。したがって、所定領域350の形状や接合膜3aの厚さを適宜調整することにより、第1の基板2と第2の基板4との間に、所望の形状の閉空間や流路等を容易に形成することができる。
以上のようにして接合体5cを得ることができる。
その後、接合体5cに対して前記第1実施形態における工程[4]、[5]を行うことにより、寸法精度が高く、かつ残留応力のない接合体5c(本発明の接合体)が得られる。
Further, by appropriately controlling the area and shape of the joint (predetermined region 350) between the first substrate 2 and the second substrate 4 shown in FIG. 10D, local concentration of stress generated in the joint is alleviated. can do. Thereby, for example, even when the difference in coefficient of thermal expansion between the first substrate 2 and the second substrate 4 is large, the first substrate 2 and the second substrate 4 can be reliably bonded.
Further, a gap 3 c having a separation distance corresponding to the thickness of the bonding film 3 a is formed in a region other than the predetermined region 350 between the first substrate 2 and the second substrate 4 of the bonded body 5 c. (See FIG. 10D). Accordingly, by appropriately adjusting the shape of the predetermined region 350 and the thickness of the bonding film 3a, a closed space, a flow path, or the like having a desired shape can be easily formed between the first substrate 2 and the second substrate 4. Can be formed.
The bonded body 5c can be obtained as described above.
Thereafter, by performing the steps [4] and [5] in the first embodiment on the bonded body 5c, the bonded body 5c (bonded body of the present invention) with high dimensional accuracy and no residual stress is obtained. .

≪第6実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第6実施形態について説明する。
図11は、本発明の接合方法の第6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11中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第6実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第5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。
<< Sixth Embodiment >>
Next, a sixth embodiment of the joining method of the present invention will be described.
FIG. 11 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a sixth embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 11 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the bonding method according to the sixth embodiment will be described. The description will focus on the differences from the first to fifth embodiments, and the description of the same matters will be omitted.

本実施形態にかかる接合方法は、第4の工程において、接合体5の一部の所定領域350のみに紫外線を照射するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基板2と紫外線に対する透過性を有する第2の基板4とを用意し、第1の基板2の表面上に接合膜3を成膜する工程と、接合膜3を介して第1の基板2と第2の基板4とを接合し、接合体5を得る工程と、接合体5のうち、一部の所定領域350のみに、第2の基板4側から紫外線を照射する工程と、2つの定盤で接合体5cを表裏から押圧した状態で保持することにより、接合体5の形状を平板状に矯正する工程とを有する。以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
The bonding method according to this embodiment is the same as that of the first embodiment except that, in the fourth step, only a predetermined region 350 of the bonded body 5 is irradiated with ultraviolet rays.
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 4 having transparency to ultraviolet light are prepared, and the bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2. And bonding the first substrate 2 and the second substrate 4 via the bonding film 3 to obtain the bonded body 5, the second portion of the bonded body 5 only in a predetermined region 350. There are a step of irradiating ultraviolet rays from the substrate 4 side, and a step of correcting the shape of the bonded body 5 to a flat plate shape by holding the bonded body 5c pressed from the front and back with two surface plates. Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.

[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の基板2および第2の基板4を用意し、第1の基板2の表面上に、プラズマ重合法により接合膜3を成膜する。
[2]次に、接合膜3にエネルギーを付与する。エネルギーが付与されると、接合膜3に接着性が発現する。
[3]次に、接着性が発現した接合膜3と第2の基板4とが密着するように、第1の基板2と第2の基板4とを貼り合わせ、図11(a)に示す接合体5を得る。
[1] First, as in the first embodiment, a first substrate 2 and a second substrate 4 are prepared, and a bonding film 3 is formed on the surface of the first substrate 2 by a plasma polymerization method. To do.
[2] Next, energy is applied to the bonding film 3. When energy is applied, the bonding film 3 exhibits adhesiveness.
[3] Next, the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded together so that the bonding film 3 exhibiting adhesiveness and the second substrate 4 are in close contact with each other, as shown in FIG. A joined body 5 is obtained.

[4]次に、図11(b)に示すように、接合体5のうち、一部の所定領域350のみに、第2の基板4側から紫外線を照射する。これにより、接合膜3のうち、所定領域350の一部の化学結合が選択的に切断され、所定領域350の化学結合の柔軟性が向上する。その結果、接合体5中の残留応力が放出される。
なお、所定領域350に選択的に紫外線を照射するためには、図11(b)に示すように、所定領域350に対応する窓部61を備えるマスク6を用い、このマスク6を介して接合膜3に紫外線を照射するようにすればよい。
[4] Next, as shown in FIG. 11B, only a part of the predetermined region 350 in the joined body 5 is irradiated with ultraviolet rays from the second substrate 4 side. Thereby, a part of the chemical bond in the predetermined region 350 in the bonding film 3 is selectively cut, and the flexibility of the chemical bond in the predetermined region 350 is improved. As a result, the residual stress in the bonded body 5 is released.
In order to selectively irradiate the predetermined region 350 with ultraviolet rays, as shown in FIG. 11B, a mask 6 having a window portion 61 corresponding to the predetermined region 350 is used, and bonding is performed via the mask 6. The film 3 may be irradiated with ultraviolet rays.

[5]次に、図11(c)に示すように、2つの定盤7で接合体5を圧縮する。これにより、各定盤7表面の高い平面度が接合体5の形状に反映されて、最終的に平面度(平行度)の高い接合体5を得ることができる。
このような方法では、接合体5のうち、所定領域350の一部の化学結合が選択的に切断されることとなる。その結果、この部分のみ、接合膜3の化学結合の柔軟性が向上し、これによりこの部分の残留応力が放出される。したがって、本実施形態によれば、特定の部分の残留応力を選択的に低減することができるので、紫外線の照射領域を最低限に抑えることができる。その結果、紫外線照射による各基板2、4の変質・劣化を抑制することができる。
[5] Next, as shown in FIG. 11 (c), the joined body 5 is compressed by the two surface plates 7. Thereby, the high flatness of each surface plate 7 surface is reflected in the shape of the joined body 5, and finally the joined body 5 with high flatness (parallelism) can be obtained.
In such a method, some of the chemical bonds in the predetermined region 350 in the bonded body 5 are selectively cut. As a result, only in this portion, the flexibility of the chemical bond of the bonding film 3 is improved, thereby releasing the residual stress in this portion. Therefore, according to the present embodiment, the residual stress in a specific portion can be selectively reduced, so that the ultraviolet irradiation region can be minimized. As a result, it is possible to suppress deterioration and deterioration of the substrates 2 and 4 due to ultraviolet irradiation.

以上のような前記各実施形態にかかる接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いることができる。
このような接合に供される部材としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機EL素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
The joining method according to each of the embodiments as described above can be used to join various members.
Examples of members used for such bonding include semiconductor elements such as transistors, diodes, and memories, piezoelectric elements such as crystal oscillators, optical elements such as reflectors, optical lenses, diffraction gratings, and optical filters. , Photoelectric conversion elements such as solar cells, semiconductor substrates and semiconductor elements mounted thereon, insulating substrates and wiring or electrodes, inkjet recording heads, microreactors, microelectromechanical system (MEMS) components such as micromirrors, pressure Sensor parts such as sensors, acceleration sensors, package parts for semiconductor elements and electronic parts, magnetic recording media, magneto-optical recording media, recording media such as optical recording media, liquid crystal display elements, organic EL elements, electrophoretic display elements Such display element parts, fuel cell parts, and the like.

<光学素子>
ここでは、本発明の接合体を光学素子に適用した場合の実施形態について説明する。
図12は、本発明の接合体を適用して得られた波長板(光学素子)を示す斜視図である。
図12に示す波長板9は、透過する光に1/2波長分の位相差を与える「1/2波長板」であって、2枚の複屈折性を有する結晶板91、92を、それぞれの光学軸が直交するように接着してなるものである。複屈折性を有する材料としては、例えば、水晶、方解石、MgF、YVO、TiO、LiNbO等の無機材料や、ポリカーボネート等の有機材料が挙げられる。
<Optical element>
Here, an embodiment when the joined body of the present invention is applied to an optical element will be described.
FIG. 12 is a perspective view showing a wave plate (optical element) obtained by applying the joined body of the present invention.
The wave plate 9 shown in FIG. 12 is a “½ wave plate” that gives a phase difference of ½ wavelength to transmitted light, and two crystal plates 91 and 92 having birefringence are respectively provided. Are bonded so that their optical axes are orthogonal to each other. Examples of the material having birefringence include inorganic materials such as quartz, calcite, MgF 2 , YVO 4 , TiO 2 , and LiNbO 3 , and organic materials such as polycarbonate.

このような波長板9を光が透過するとき、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分とに光が分離される。そして、分離された光は、各結晶板91、92の複屈折性に伴う屈折率差に基づいて一方に遅延が生じ、前述した位相差が生じることとなる。
ところで、波長板9によって透過光に与えられる位相差の精度や波長板9の透過率は、各結晶板91、92の板厚の精度に依存しているため、各結晶板91、92の板厚は高精度に制御されている必要がある。
それに加え、結晶板91と結晶板92との間隙も透過光の位相に影響を及ぼすため、結晶板91と結晶板92との間隙は、離間距離が厳密に制御されており、かつ離間距離が変化しないように強固に接着されている必要がある。
When light passes through such a wave plate 9, the light is separated into a polarization component parallel to the optical axis and a polarization component perpendicular to the optical axis. The separated light is delayed on one side based on the refractive index difference associated with the birefringence of the crystal plates 91 and 92, and the phase difference described above is generated.
By the way, since the accuracy of the phase difference given to the transmitted light by the wave plate 9 and the transmittance of the wave plate 9 depend on the accuracy of the plate thickness of each crystal plate 91, 92, the plate of each crystal plate 91, 92. The thickness needs to be controlled with high accuracy.
In addition, since the gap between the crystal plate 91 and the crystal plate 92 also affects the phase of transmitted light, the gap between the crystal plate 91 and the crystal plate 92 is strictly controlled, and the gap is It must be firmly bonded so that it does not change.

そこで、本発明では、波長板9に本発明の接合体を適用することとした。これにより、接合膜を介して結晶板91と結晶板92とが強固に接合された波長板9を容易に得ることができる。この接合膜は、非常に薄いものであるため、波長板9を透過する光に及ぼす影響を抑えることができる。また、この接合膜の屈折率は、各結晶板91、92の構成材料として一般的に多用される水晶に近いため、接合界面での光損失を低減し、波長板9の透過率低下を抑制することができる。   Therefore, in the present invention, the joined body of the present invention is applied to the wave plate 9. Thereby, the wave plate 9 in which the crystal plate 91 and the crystal plate 92 are firmly bonded via the bonding film can be easily obtained. Since this bonding film is very thin, the influence on the light transmitted through the wave plate 9 can be suppressed. In addition, since the refractive index of the bonding film is close to that of quartz generally used as a constituent material of each of the crystal plates 91 and 92, light loss at the bonding interface is reduced, and a decrease in transmittance of the wave plate 9 is suppressed. can do.

また、波長板9の製造時には、前述した本発明の接合方法により、結晶板91と結晶板92とを貼り合わせて積層体(接合体)を得るが、その際、積層体には、各結晶板91、92と接合膜との熱膨張率差に伴って、残留応力やそれに伴う反り等の変形が発生する。本発明の接合方法によれば、発生した残留応力を低減しつつ形状を矯正することができるので、最終的に寸法精度の高い波長板9が得られる。このような波長板9は、透過光に与える位相差の精度が高く、かつ透過率の高いものとなる。
なお、波長板9は、1/2波長板の他に、1/4波長板、1/8波長板等であってもよい。
また、光学素子としては、波長板の他に、偏光フィルタのような光学フィルタ、光ピックアップのような複合レンズ、プリズム、回折格子等が挙げられる。
Further, when the wave plate 9 is manufactured, the crystal plate 91 and the crystal plate 92 are bonded to each other by the above-described bonding method of the present invention to obtain a laminated body (joined body). Along with the difference in coefficient of thermal expansion between the plates 91 and 92 and the bonding film, deformation such as residual stress and warpage accompanying it occurs. According to the bonding method of the present invention, since the shape can be corrected while reducing the generated residual stress, the wave plate 9 having high dimensional accuracy can be finally obtained. Such a wave plate 9 has high accuracy of the phase difference given to the transmitted light and high transmittance.
The wave plate 9 may be a quarter wave plate, a 1/8 wave plate or the like in addition to the half wave plate.
Examples of the optical element include an optical filter such as a polarizing filter, a compound lens such as an optical pickup, a prism, a diffraction grating, and the like in addition to the wave plate.

以上、本発明の接合方法、接合体および光学素子を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の接合方法は、前記各実施形態のうち、任意の1つまたは2つ以上を組み合わせたものであってもよい。
また、本発明の接合方法では、必要に応じて、1以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、前記各実施形態では、基板と対向基板の2枚の基材を接合する方法について説明しているが、3枚以上の基材を接合する場合に、本発明の接合方法を用いるようにしてもよい。
As described above, the bonding method, the bonded body, and the optical element of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto.
For example, the joining method of the present invention may be any one or a combination of two or more of the above embodiments.
Moreover, in the joining method of this invention, you may add the process of 1 or more arbitrary objectives as needed.
In each of the above embodiments, the method of bonding two substrates, that is, the substrate and the counter substrate, is described. However, when three or more substrates are bonded, the bonding method of the present invention is used. May be.

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
以下では、実施例、参考例および比較例において、それぞれ接合体を複数個ずつ製造した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Manufacture of joined body In the following, in the examples, reference examples, and comparative examples, a plurality of joined bodies were manufactured.

(実施例1)
まず、第1の基板として、縦20mm×横20mm×平均厚さ2mmの水晶基板を用意し、また第2の基板として、縦20mm×横20mm×平均厚さ1mmの水晶基板を用意した。なお、これらの水晶基板は、いずれも光学研磨を施したものである。
次いで、各基板を図5に示すプラズマ重合装置100のチャンバー101内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、平均厚さ200nmのプラズマ重合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
Example 1
First, a quartz substrate having a length of 20 mm × width 20 mm × an average thickness of 2 mm was prepared as a first substrate, and a quartz substrate having a length of 20 mm × width 20 mm × an average thickness of 1 mm was prepared as a second substrate. Note that these quartz substrates are all subjected to optical polishing.
Next, each substrate was accommodated in the chamber 101 of the plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. 5, and surface treatment with oxygen plasma was performed.
Next, a plasma polymerization film having an average thickness of 200 nm was formed on the surface subjected to the surface treatment. The film forming conditions are as shown below.

<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/cm
・チャンバー内圧力 :1Pa(低真空)
・処理時間 :15分
・基板温度 :20℃
<Film formation conditions>
-Source gas composition: Octamethyltrisiloxane-Source gas flow rate: 50 sccm
Carrier gas composition: Argon Carrier gas flow rate: 100 sccm
・ High frequency power output: 100W
・ High frequency output density: 25 W / cm 2
-Chamber pressure: 1 Pa (low vacuum)
・ Processing time: 15 minutes ・ Substrate temperature: 20 ° C.

これにより、各基板上にプラズマ重合膜を成膜した。
このようにして成膜されたプラズマ重合膜は、オクタメチルトリシロキサン(原料ガス)の重合物で構成されており、シロキサン結合を含み、ランダムな原子構造を有するSi骨格と、アルキル基(脱離基)とを含むものである。また、プラズマ重合膜の結晶化度を赤外線吸収法により測定した。その結果、プラズマ重合膜の結晶化度は、測定箇所によって若干バラツキがあるものの、5〜30%の範囲であった。
Thereby, a plasma polymerization film was formed on each substrate.
The plasma polymerized film thus formed is composed of a polymer of octamethyltrisiloxane (raw material gas), and includes a Si skeleton including a siloxane bond and a random atomic structure, and an alkyl group (desorbed). Group). Further, the crystallinity of the plasma polymerized film was measured by an infrared absorption method. As a result, the degree of crystallinity of the plasma polymerized film was in the range of 5 to 30% although there was some variation depending on the measurement location.

次に、得られた各プラズマ重合膜に、それぞれ大気圧下でプラズマ処理を施した。なお、プラズマ処理の際の処理ガスには、アルゴンガスを用いた。
次に、プラズマ処理を施してから1分後に、プラズマ重合膜同士が接触するように、各基板同士を重ね合わせた。これにより、接合体を得た。
次に、得られた接合体に、第2の基板側から以下に示す条件で紫外線を照射した。
Next, each plasma polymerization film obtained was subjected to plasma treatment under atmospheric pressure. Note that argon gas was used as a processing gas in the plasma processing.
Next, one minute after applying the plasma treatment, the respective substrates were overlapped so that the plasma polymerization films were in contact with each other. Thereby, the joined body was obtained.
Next, the obtained bonded body was irradiated with ultraviolet rays under the following conditions from the second substrate side.

<紫外線照射条件>
・雰囲気ガスの組成 :大気(空気)
・雰囲気ガスの温度 :20℃
・雰囲気ガスの圧力 :大気圧(100kPa)
・紫外線の波長 :172nm
・紫外線の照射時間 :120秒
<Ultraviolet irradiation conditions>
-Atmospheric gas composition: Air (air)
・ Atmospheric gas temperature: 20 ℃
・ Atmospheric gas pressure: Atmospheric pressure (100 kPa)
UV wavelength: 172 nm
・ UV irradiation time: 120 seconds

次に、紫外線を照射してから1分後に、接合体を2つの定盤で挟み込んだ状態で接合体を押圧し、この状態で50℃の温度で60秒間保持した。なお、用いた定盤は、前述した水晶基板の表面と同程度の研磨を表面に施したもので、JIS B 7513に規定の平面度を有するものである。
以上のようにして接合体中の残留応力の低減と、接合体の形状の矯正を図った。
Next, one minute after irradiation with ultraviolet rays, the joined body was pressed in a state where the joined body was sandwiched between two surface plates, and kept in this state at a temperature of 50 ° C. for 60 seconds. The surface plate used is one having the surface polished to the same degree as the surface of the quartz substrate described above, and has a flatness prescribed in JIS B 7513.
As described above, the residual stress in the joined body was reduced and the shape of the joined body was corrected.

(実施例2)
接合体の両面側からそれぞれ紫外線を照射するようにした以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。なお、接合体を押圧する際の条件は、室温で60秒間とした。
(参考例)
紫外線の照射および接合体への加重を省略した以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(比較例)
第1の基板と第2の基板とを、エポキシ系光学接着剤を用いて接着した以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(Example 2)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that ultraviolet rays were irradiated from both sides of the joined body. The condition for pressing the joined body was 60 seconds at room temperature.
(Reference example)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that ultraviolet irradiation and weighting on the joined body were omitted.
(Comparative example)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first substrate and the second substrate were bonded using an epoxy optical adhesive.

2.接合体の評価
2.1 接合強度(割裂強度)の評価
各実施例、参考例および比較例で得られた接合体について、それぞれ接合強度を測定した。
接合強度の測定は、各基板を引き剥がしたとき、剥がれる直前の強度を測定することにより行った。また、接合強度の測定は、接合直後と、接合後に−40℃〜125℃の温度サイクルを100回繰り返した後のそれぞれにおいて行った。
その結果、各実施例および参考例で得られた接合体は、接合直後と温度サイクル後のいずれも、十分な接合強度を有していた。
一方、比較例で得られた接合体は、接合直後は十分な接合強度を有していたものの、温度サイクル後には接合強度が低下した。
2. 2. Evaluation of Bonded Body 2.1 Evaluation of Bonding Strength (Split Strength) The bonding strength was measured for each of the bonded bodies obtained in each Example, Reference Example, and Comparative Example.
The bonding strength was measured by measuring the strength immediately before peeling off each substrate. Further, the measurement of the bonding strength was performed immediately after bonding and after repeating the temperature cycle of −40 ° C. to 125 ° C. 100 times after bonding.
As a result, the joined bodies obtained in each Example and Reference Example had sufficient joint strength both immediately after joining and after temperature cycling.
On the other hand, the bonded body obtained in the comparative example had sufficient bonding strength immediately after bonding, but the bonding strength decreased after the temperature cycle.

2.2 寸法精度の評価
各実施例、参考例および比較例で得られた接合体について、それぞれ厚さ方向の寸法精度(平行度)を測定した。
具体的には、接合体の四隅の厚さをマイクロゲージで測定した。そして、四隅の厚さの差に基づいて、接合体の両面の相対的な傾きを算出した。
その結果、各実施例で得られた接合体は、平行度が±1秒以下であり、しかも複数の接合体で平行度のバラツキが小さかった。
これに対し、参考例および比較例で得られた接合体は、平行度が±1秒以上あり、かつ複数の接合体で平行度のバラツキが大きかった。
2.2 Evaluation of dimensional accuracy The dimensional accuracy (parallelism) in the thickness direction was measured for each of the joined bodies obtained in each of the examples, reference examples, and comparative examples.
Specifically, the thickness of the four corners of the joined body was measured with a micro gauge. And the relative inclination of both surfaces of a joined body was computed based on the difference of the thickness of four corners.
As a result, the joined bodies obtained in each Example had a parallelism of ± 1 second or less, and the variation in parallelism was small among a plurality of joined bodies.
On the other hand, the joined bodies obtained in the reference example and the comparative example had a parallelism of ± 1 second or more, and there was a large variation in parallelism between the joined bodies.

2.3 光透過率の評価
各実施例、参考例および比較例で得られた接合体について、それぞれ厚さ方向の光透過率(波長405nm)を測定した。
その結果、いずれの接合体もほぼ同等の光透過性(99.5%以上)であった。
また、波長405nm、出力100mWの光を70℃環境で連続して1000時間照射した後に、上記のようにして再び光透過性を測定したところ、各実施例および参考例で得られた接合体は99.5%以上の優れた光透過性を示した一方、比較例で得られた接合体では光透過性が90%以下に低下していた。
2.3 Evaluation of Light Transmittance The light transmittance (wavelength 405 nm) in the thickness direction was measured for each of the joined bodies obtained in each Example, Reference Example, and Comparative Example.
As a result, all the joined bodies had almost the same light transmittance (99.5% or more).
Moreover, after continuously irradiating light with a wavelength of 405 nm and an output of 100 mW in a 70 ° C. environment for 1000 hours, and measuring the light transmittance again as described above, the joined bodies obtained in each Example and Reference Example are as follows. While excellent light transmittance of 99.5% or more was exhibited, the light transmittance of the joined body obtained in the comparative example was reduced to 90% or less.

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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 1st Embodiment of the joining method of this invention. 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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 1st Embodiment of the joining method of this invention. 本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。In the joining method of this invention, it is the elements on larger scale which show the state before energy provision of a joining film | membrane. 本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。In the joining method of this invention, it is the elements on larger scale which show the state after the energy provision of a joining film | membrane. 本発明の接合方法に用いられるプラズマ重合装置を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the plasma polymerization apparatus used for the joining method of this invention. 第1の基板上に接合膜を作製する方法を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating the method of producing a bonding film on the 1st substrate. 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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 2nd Embodiment of the joining method of this invention. 本発明の接合方法の第3実施形態を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal section) for explaining a 3rd embodiment of the joining method of the present invention. 本発明の接合方法の第4実施形態を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 4th Embodiment of the joining method of this invention. 本発明の接合方法の第5実施形態を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 5th Embodiment of the joining method of this invention. 本発明の接合方法の第6実施形態を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 6th Embodiment of the joining method of this invention. 本発明の接合体を適用して得られた波長板(光学素子)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wavelength plate (optical element) obtained by applying the conjugate | zygote of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2……第1の基板 25……上面 3、3a、31、32……接合膜 301……Si骨格 302……シロキサン結合 303……脱離基 304……活性手 3c……間隙 35、351、352……表面 350……所定領域 4……第2の基板 5、5a、5b、5c……接合体 6……マスク 61……窓部 7……定盤 100……プラズマ重合装置 101……チャンバー 102……接地線 103……供給口 104……排気口 130……第1の電極 140……第2の電極 139……静電チャック 170……ポンプ 171……圧力制御機構 180……電源回路 182……高周波電源 183……マッチングボックス 184……配線 190……ガス供給部 191……貯液部 192……気化装置 193……ガスボンベ 194……配管 195……拡散板 9……波長板 91、92……結晶板   2... First substrate 25... Upper surface 3, 3 a, 31, 32... Bonding film 301... Si skeleton 302. , 352 ... surface 350 ... predetermined region 4 ... second substrate 5, 5a, 5b, 5c ... joined body 6 ... mask 61 ... window part 7 ... surface plate 100 ... plasma polymerization apparatus 101 ... ... Chamber 102 ... Grounding wire 103 ... Supply port 104 ... Exhaust port 130 ... First electrode 140 ... Second electrode 139 ... Electrostatic chuck 170 ... Pump 171 ... Pressure control mechanism 180 ... Power supply circuit 182 ... High frequency power supply 183 ... Matching box 184 ... Wiring 190 ... Gas supply part 191 ... Liquid storage part 192 ... Vaporizer 193 ... Gas cylinder 19 ...... pipe 195 ...... diffusion plate 9 ...... wavelength plates 91 and 92 ...... crystal plate

Claims (29)

少なくとも一方が紫外線に対して透過性を有する第1の基板および第2の基板を用意し、第1の基板の表面上に、プラズマ重合法により、シロキサン(Si−O)結合を含むランダムな原子構造を有するSi骨格と、該Si骨格に結合する脱離基とを含む接合膜を形成する第1の工程と、
前記接合膜にエネルギーを付与し、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Si骨格から脱離することにより、接着性を発現させる第2の工程と、
前記接合膜を介して前記第1の基板と前記第2の基板とを接合し、接合体を得る第3の工程と、
前記接合体に対して、前記第1の基板および前記第2の基板のうち、前記紫外線に対する透過性を有する基板側から紫外線を照射する第4の工程と、
前記紫外線を照射した接合体を加圧して、所定の形状に矯正する第5の工程とを有することを特徴とする接合方法。
First and second substrates, at least one of which is transparent to ultraviolet rays, are prepared, and random atoms including siloxane (Si—O) bonds are formed on the surface of the first substrate by plasma polymerization. A first step of forming a bonding film including a Si skeleton having a structure and a leaving group bonded to the Si skeleton;
A second step in which energy is imparted to the bonding film, and the leaving group present at least near the surface of the bonding film is released from the Si skeleton, thereby exhibiting adhesiveness;
A third step of bonding the first substrate and the second substrate via the bonding film to obtain a bonded body;
A fourth step of irradiating the bonded body with ultraviolet rays from the side of the first substrate and the second substrate having transparency to the ultraviolet rays, and
And a fifth step of pressurizing the bonded body irradiated with the ultraviolet rays to correct it into a predetermined shape.
前記接合膜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、10〜90原子%である請求項1に記載の接合方法。   2. The bonding method according to claim 1, wherein a sum of a content ratio of Si atoms and a content ratio of O atoms among atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film is 10 to 90 atomic%. 前記接合膜中のSi原子とO原子の存在比は、3:7〜7:3である請求項1または2に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1 or 2, wherein the abundance ratio of Si atoms to O atoms in the bonding film is 3: 7 to 7: 3. 前記Si骨格の結晶化度は、45%以下である請求項1ないし3のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the crystallinity of the Si skeleton is 45% or less. 前記接合膜は、Si−H結合を含んでいる請求項1ないし4のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the bonding film includes a Si—H bond. 前記Si−H結合を含む接合膜について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強度を1としたとき、Si−H結合に帰属するピーク強度が0.001〜0.2である請求項5に記載の接合方法。   In the infrared light absorption spectrum of the bonding film including the Si—H bond, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the Si—H bond is 0.001 to 0.2. The joining method according to claim 5. 前記脱離基は、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が前記Si骨格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である請求項1ないし6のいずれかに記載の接合方法。   The leaving group includes an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or an atomic group arranged so that each of these atoms is bonded to the Si skeleton. The joining method according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of: 前記脱離基は、アルキル基である請求項7に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 7, wherein the leaving group is an alkyl group. 前記脱離基としてメチル基を含む接合膜について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強度を1としたとき、メチル基に帰属するピーク強度が0.05〜0.45である請求項8に記載の接合方法。   In the infrared light absorption spectrum of the bonding film containing a methyl group as the leaving group, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the methyl group is 0.05 to 0.45. The joining method according to claim 8. 前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Si骨格から脱離した後に、活性手を有する請求項1ないし9のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the bonding film has an active hand after the leaving group existing at least near the surface thereof is released from the Si skeleton. 前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項10に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 10, wherein the active hand is a dangling hand or a hydroxyl group. 前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されている請求項1ないし11のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the bonding film is made of polyorganosiloxane as a main material. 前記ポリオルガノシロキサンは、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である請求項12に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 12, wherein the polyorganosiloxane is mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane. 前記プラズマ重合法において、プラズマを発生させる際の高周波の出力密度は、0.01〜100W/cmである請求項1ないし13のいずれかに記載の接合方法。 The bonding method according to claim 1, wherein, in the plasma polymerization method, a high-frequency power density when generating plasma is 0.01 to 100 W / cm 2 . 前記接合膜の平均厚さは、1〜1000nmである請求項1ないし14のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein an average thickness of the bonding film is 1-1000 nm. 前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものである請求項1ないし15のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the bonding film is a solid having no fluidity. 前記接合膜の屈折率は、1.35〜1.6である請求項1ないし16のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein a refractive index of the bonding film is 1.35 to 1.6. 前記第1の基板および前記第2の基板のうち、前記紫外線に対する透過性を有する基板は、石英ガラスまたは水晶により構成されている請求項1ないし17のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to any one of claims 1 to 17, wherein a substrate having transparency to ultraviolet rays among the first substrate and the second substrate is made of quartz glass or quartz. 前記第4の工程において照射する紫外線の波長は、120〜200nmである請求項1ないし18のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the wavelength of the ultraviolet light irradiated in the fourth step is 120 to 200 nm. 前記第4の工程において照射する紫外線は、前記接合膜中のSi−O結合を切断することなく、Si−O結合以外の化学結合を切断し得るエネルギーを有するものである請求項1ないし19のいずれかに記載の接合方法。   The ultraviolet ray irradiated in the fourth step has energy capable of cutting a chemical bond other than a Si-O bond without cutting a Si-O bond in the bonding film. The joining method according to any one of the above. 前記第4の工程における紫外線の照射時間は、1秒〜10分間である請求項1ないし20のいずれかに記載の接合方法。   21. The bonding method according to claim 1, wherein the irradiation time of the ultraviolet ray in the fourth step is 1 second to 10 minutes. 前記第5の工程において、前記接合体を所定の形状に矯正した状態で保持する時間は、10秒以上である請求項1ないし21のいずれかに記載の接合方法。   The joining method according to any one of claims 1 to 21, wherein in the fifth step, the time for holding the joined body in a state of being corrected to a predetermined shape is 10 seconds or more. 前記接合体を所定の形状に矯正した状態で、前記接合体を加熱しつつ保持する請求項1ないし22のいずれかに記載の接合方法。   The joining method according to any one of claims 1 to 22, wherein the joined body is heated and held in a state where the joined body is corrected to a predetermined shape. 前記第5の工程における前記接合体の加圧は、前記接合体を包含する押圧面を有する治具を用い、前記押圧面を前記接合体に押圧することにより行われ、
前記接合体は、前記治具の押圧面に沿って変形させることにより矯正される請求項1ないし23のいずれかに記載の接合方法。
The pressing of the joined body in the fifth step is performed by pressing the pressing surface against the joined body using a jig having a pressing surface that includes the joined body.
The joining method according to claim 1, wherein the joined body is corrected by being deformed along a pressing surface of the jig.
前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、前記接合膜に圧縮力を付与する方法、および前記接合膜をプラズマに曝す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1ないし24のいずれかに記載の接合方法。   The application of energy is at least one of a method of irradiating the bonding film with energy rays, a method of heating the bonding film, a method of applying a compressive force to the bonding film, and a method of exposing the bonding film to plasma. The joining method according to claim 1, wherein the joining method is performed by two methods. 前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われる請求項1ないし25のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the energy is applied in an air atmosphere. 前記第1の工程において、前記第2の基板の表面上に、前記接合膜と同様の接合膜を形成し、
前記第2の工程において、前記各接合膜にエネルギーを付与した後、前記第3の工程において、前記各接合膜同士が密着するようにして、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合し、前記接合体を得る請求項1ないし26のいずれかに記載の接合方法。
In the first step, a bonding film similar to the bonding film is formed on the surface of the second substrate,
In the second step, after applying energy to the bonding films, in the third step, the bonding films are brought into close contact with each other so that the first substrate and the second substrate are bonded. The joining method according to any one of claims 1 to 26, wherein the joined body is obtained by joining.
2つの基板を有し、これらが請求項1ないし27のいずれかに記載の接合方法により接合されたものであり、
内部に残留応力を有していないことを特徴とする接合体。
It has two substrates, these are joined by the joining method according to any one of claims 1 to 27,
A joined body characterized by having no residual stress inside.
請求項28に記載の接合体を備えることを特徴とする光学素子。   An optical element comprising the joined body according to claim 28.
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