JP4862762B2 - Bonded substrate and reaction apparatus using the same - Google Patents
Bonded substrate and reaction apparatus using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP4862762B2 JP4862762B2 JP2007165915A JP2007165915A JP4862762B2 JP 4862762 B2 JP4862762 B2 JP 4862762B2 JP 2007165915 A JP2007165915 A JP 2007165915A JP 2007165915 A JP2007165915 A JP 2007165915A JP 4862762 B2 JP4862762 B2 JP 4862762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- glass substrate
- metal thin
- thin film
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
本発明は、接合基板及びそれを用いた反応装置に関する。 The present invention relates to a bonded substrate and a reaction apparatus using the bonded substrate.
近年、マイクロリアクタと呼ばれる小型反応器が開発・実用化されている。マイクロリアクタは、反応器全体が小さいため、熱交換率が極めて高く温度制御が効率良く行えるという利点がある。そのため、精密な温度制御を必要とする反応や急激な加熱又は冷却を必要とする反応でも容易に行うことができる。
具体的に、マイクロリアクタには、化学物質を流動させるチャネル(流路)や化学物質同士を反応あるいは化学物質を分解させるリアクタ(反応槽)などが形成されている。特許文献1では、所定パターンの溝を形成したシリコン基板と耐熱性のガラス基板とを互いに貼り合わせた状態で陽極接合し、二枚の基板の間の密閉領域にチャネルを形成している。
In recent years, small reactors called microreactors have been developed and put into practical use. Since the entire reactor is small, the microreactor has an advantage that the heat exchange rate is extremely high and temperature control can be performed efficiently. Therefore, a reaction that requires precise temperature control or a reaction that requires rapid heating or cooling can be easily performed.
Specifically, the microreactor is formed with a channel (flow channel) for flowing chemical substances, a reactor (reaction tank) for reacting chemical substances or decomposing chemical substances, and the like. In Patent Document 1, a silicon substrate having a groove having a predetermined pattern and a heat-resistant glass substrate are anodically bonded together to form a channel in a sealed region between the two substrates.
ここで、陽極接合とは、高温環境下(例えば、300℃〜400℃)でガラス基板とシリコン基板とを接触させた状態で、シリコン基板に陽極を、ガラス基板に陰極を接触させて高電圧で印加することで、シリコン基板側の正電荷を帯びたSiと、ガラス基板側の負電荷を帯びた酸素原子とを界面で共有結合させる接合技術である。大気中でも基板の接合を行えることや、拡散接合やフリットガラス接合に比べて比較的低温で接合が行えるなどの特徴を持っていることから、基板の接合技術においては特に優れた技術とされている。
また、ガラス基板同士を接合する場合には、一方のガラス基板に金属薄膜を設け、金属薄膜が設けられたガラス基板に陽極を、他方のガラス基板に陰極を接触させて高電圧を印加することで、金属薄膜側の正電荷を帯びた金属と、ガラス基板側の負電荷を帯びた酸素原子とを界面で共有結合させ、接合を行うことができる(例えば、特許文献2参照)。
また、陽極接合に用いる金属薄膜としては、ガラス基板の酸素原子と結合する金属を用いることができ、例えば高融点金属であるTaを含む金属薄膜を用いることができる(例えば、特許文献3参照)。
When glass substrates are bonded to each other, a metal thin film is provided on one glass substrate, an anode is brought into contact with the glass substrate provided with the metal thin film, and a cathode is brought into contact with the other glass substrate to apply a high voltage. Thus, the metal having a positive charge on the metal thin film side and the oxygen atom having a negative charge on the glass substrate side can be covalently bonded at the interface to perform bonding (see, for example, Patent Document 2).
Moreover, as a metal thin film used for anodic bonding, a metal bonded to an oxygen atom of a glass substrate can be used. For example, a metal thin film containing Ta which is a refractory metal can be used (see, for example, Patent Document 3). .
しかしながら、ガラス基板上にTa膜を成膜した場合、陽極接合等のプロセス工程を経た後で剥離することがあり、この剥離は陽極接合における気密の信頼性の低下をもたらすことがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、剥離しにくいTa膜を成膜して、陽極接合における気密の信頼性の向上を図ることのできる接合基板及びそれを用いた反応装置を提供することを目的としている。
However, when a Ta film is formed on a glass substrate, the Ta film may be peeled off after a process step such as anodic bonding, and this peeling may cause a decrease in airtight reliability in anodic bonding.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a bonded substrate capable of improving the airtight reliability in anodic bonding by forming a Ta film that is difficult to peel off, and a reaction apparatus using the bonded substrate The purpose is to do.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、接合基板において、
一方の面に金属薄膜が形成された第1のガラス基板と、
前記金属薄膜によって陽極接合された第2のガラス基板と、を備え、
前記金属薄膜の少なくとも一部がTaで、正方晶系の結晶構造を有し、かつ、空間群がP42/mnmに属することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a bonding substrate,
A first glass substrate having a metal thin film formed on one surface;
A second glass substrate anodically bonded by the metal thin film,
At least a part of the metal thin film is Ta, has a tetragonal crystal structure, and the space group belongs to P4 2 / mnm.
請求項2の発明は、接合基板において、
一方の面に金属薄膜が形成された第1のガラス基板と、
前記金属薄膜によって陽極接合された第2のガラス基板と、を備え、
前記金属薄膜の少なくとも一部がTaで、正方晶系の結晶構造を有し、かつ、密度が16.7g/cm3であることを特徴とする。
The invention of claim 2 is a bonding substrate,
A first glass substrate having a metal thin film formed on one surface;
A second glass substrate anodically bonded by the metal thin film,
At least a part of the metal thin film is Ta, has a tetragonal crystal structure, and has a density of 16.7 g / cm 3 .
請求項3の発明は、反応装置において、
請求項1又は2に記載の接合基板を用いたことを特徴とする。
The invention of claim 3 is the reaction apparatus,
The bonding substrate according to claim 1 or 2 is used.
本発明によれば、剥離しにくいTa膜を成膜して、陽極接合における気密の信頼性の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the airtight reliability in anodic bonding by forming a Ta film that is difficult to peel off.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図1は、本発明が適用される反応装置10が用いられる発電装置100のブロック図である。
発電装置100は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
FIG. 1 is a block diagram of a
The
発電装置100は、燃料容器101と、気化器102と、反応装置10と、発電セル103と、DC/DCコンバータ104と、2次電池105と、制御部106と、を備える。燃料容器101は、メタノール、エタノール、ブタン等の燃料と水を別々に又は混合した状態で貯留し、図示しないマイクロポンプにより燃料及び水の混合液を気化器102を介して反応装置10に供給する。なお、以下の説明では燃料としてメタノールを使用する場合について説明するが、エタノール、ブタン等の燃料についても同様である。
The
反応装置10は、高温反応部11と、低温反応部12とを有し、図示しない断熱容器に収納される。高温反応部11は改質器13、燃焼器15及び高温ヒータ17を有し、低温反応部12は一酸化炭素除去器14及び低温ヒータ16を有する。
The
燃料容器101から供給された燃料と水は、気化器102により気化され、改質器13に供給される。改質器13は、気化器102から供給された燃料と水の混合気を化学反応式(1)のように反応させ、主生成物である水素ガス、二酸化炭素ガス(及び後述の副生成物である一酸化炭素を含む)の混合気体を生成する。一酸化炭素除去器14は、化学反応式(1)についで逐次的に起こる化学反応式(2)のような式によって微量に副生される一酸化炭素を化学反応式(3)のように酸化させることで混合気体から除去する。以下、この一酸化炭素を除去した混合気体を改質ガスと言う。改質ガスは発電セル103の燃料極側に供給される。
The fuel and water supplied from the
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
H2+CO2→H2O+CO …(2)
2CO+O2→2CO2 …(3)
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
2CO + O 2 → 2CO 2 (3)
発電セル103の燃料極側には一酸化炭素除去器14から改質ガスが供給される。改質ガスのうちの水素ガスは電気化学反応式(4)に示すように、燃料極に設けられた触媒により水素イオンと電子とに分離される。水素イオンは電解質膜を通過して酸素極側へ移動し、電子は外部回路を経て酸素極に移動する。酸素極側では電気化学反応式(5)に示すように、電解質膜を通過した水素イオンと、外部回路を経て酸素極から供給される電子と、外気から供給される酸素ガスとの化学反応により水を生成する。この燃料極と酸素極の電極電位の差から電気エネルギーを取り出すことができる。
The reformed gas is supplied from the
H2→2H++2e- …(4)
2H++2e-+1/2O2→H2O …(5)
H 2 → 2H + + 2e − (4)
2H + + 2e − + 1 / 2O 2 → H 2 O (5)
なお、上記電気化学反応をせずに残った水素ガス(以下、オフガスと言う)を、燃焼器15に供給してもよい。
Note that hydrogen gas remaining without performing the electrochemical reaction (hereinafter referred to as off-gas) may be supplied to the
燃焼器15は、燃料容器101から供給された燃料、または、オフガスに、酸素を混在させて燃焼し高温反応部11を250℃以上、例えば約250〜400℃に加熱する。高温ヒータ17は起動時に燃焼器15の代わりに高温反応部11を加熱する。
低温ヒータ16は、起動時に低温反応部12を200℃未満、例えば約110〜190℃に加熱する。
The
The
DC/DCコンバータ104は、発電セル103により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器200に供給する機能の他に、発電セル103により生成された電気エネルギーを2次電池105に充電し、発電セル103側が運転されていない時に、電子機器200に2次電池側から電気エネルギーを供給する機能も果たせるようになっている。制御部106は気化器102、反応装置100、発電セル103を運転するために必要な図示しないポンプやバルブ類、そして、ヒータ類、DC/DCコンバータ104等を制御し、電子機器200に安定して電気エネルギーが供給されるような制御を行なう。
The DC /
次に、反応装置10の構造について説明する。図2は反応装置10の平面図であり、図3は図2の切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
反応装置10には、高温反応部11と低温反応部12との間に熱伝導を妨げるためのスリット50が設けられている。また、反応装置10の外周部には、気化器102から改質器13に燃料と水の混合気を供給する供給管51、発電セル103から排出されたオフガスを燃焼器15に供給する供給管52、燃焼器15から燃焼ガスを排出する排出管53、一酸化炭素除去器14に酸素を供給する供給管54、一酸化炭素除去器14から改質ガスを排出する排出管55が設けられている。
Next, the structure of the
The
反応装置10は、例えば図3に示すように、3枚のガラス基板20,30,40を貼り合わせて形成された接合基板を用いている。上部ガラス基板(第2のガラス基板)20と中央ガラス基板(第1のガラス基板)30の対向する面には、それぞれ対向配置されて改質器13を形成する溝21,31、対向配置されて一酸化炭素除去器14を形成する溝22,32が形成されている。
溝21,31内には、化学反応式(1)、(2)の改質反応の促進させる改質触媒23,33が設けられている。また、溝22,32内には、化学反応式(3)の一酸化炭素選択酸化反応を促進させる一酸化炭素選択酸化触媒24,34が設けられている。
For example, as shown in FIG. 3, the
In the
また、中央ガラス基板30には、溝31の裏側に高温ヒータ17が、溝32の裏側に低温ヒータ16が設けられている。また、高温ヒータ17は絶縁保護膜18により被覆されている。絶縁保護膜18は、例えばSiO2からなる。このような絶縁保護膜18は、スピンオンガラス(SOG)を高温ヒータ17に塗布し、中央ガラス基板30全体を400〜500℃で焼成することで形成される。SOGには、例えばメチルシロキサン等のSi、Oを含む有機化合物が含まれており、塗布したSOGを焼成することによりSiO2層が形成される。
なお、高温ヒータ17は後述するように燃焼器15内に配置されることになるが、絶縁保護膜18により被覆されているので、オフガスに含まれる水素の影響を受けることはない。
The
The high-
高温ヒータ17は、発熱抵抗層17aと、密着層兼拡散防止層17b,17cとからなり、低温ヒータ16は、発熱抵抗層16aと、密着層兼拡散防止層16bとからなる。
発熱抵抗層17a,16aは、抵抗率が低くかつ温度係数が大きい材料、例えばAuからなり、高温ヒータ17、低温ヒータ16の導電性を向上させる。
密着層兼拡散防止層17b,16bは発熱抵抗層17a,16aとガラス基板30との間の密着性を向上させる密着性に優れた材料、例えば、W等からなる。なお、密着層兼拡散防止層17b,16bは、ガラス基板30に形成した、後述する陽極接合用の金属薄膜36の上に設けてもよい。
密着層兼拡散防止層17cは、発熱抵抗層17aと絶縁保護膜18との間の密着性を向上させる密着性に優れた材料、例えば、W等からなる。(なお、高温ヒータ17、低温ヒータ16は温度計としても利用することができる。)
The
The heating resistance layers 17a and 16a are made of a material having a low resistivity and a large temperature coefficient, for example, Au, and improve the conductivity of the
The adhesion / diffusion prevention layers 17b and 16b are made of a material having excellent adhesion that improves the adhesion between the heating resistance layers 17a and 16a and the
The adhesion layer /
下部ガラス基板(第2のガラス基板)40には、中央ガラス基板30と対向する面に、燃焼器15となる溝41、低温ヒータ16を収納する溝42が設けられている。中央ガラス基板30と下部ガラス基板40を重ね合わせることで高温ヒータ17は溝41内に配置され、低温ヒータ16は溝42内に配置される。
溝41内には燃料を燃焼させる燃焼用触媒43が設けられている。この溝41内が中央ガラス基板30に蓋をされることで燃焼器15となる。
なお、低温反応部12側にも燃焼器を設けてもよい。
The lower glass substrate (second glass substrate) 40 is provided with a
A
A combustor may also be provided on the low
上記溝21,22、31,32,41,42は、ガラス基板20,30,40をサンドブラスト等により切削することで形成される。
The
また、中央ガラス基板30には、上部ガラス基板20との当接部に、陽極接合用の金属薄膜35が形成されている。同様に、下部ガラス基板40との当接部に、陽極接合用の金属薄膜36が形成されている。
Further, a metal
金属薄膜35,36に用いる金属としては、酸素と結合する金属を用いることができるもので、少なくともTaを含む金属薄膜を用いることができる。
一方、金属薄膜35,36の表面の金属は、上部ガラス基板20、下部ガラス基板40と陽極接合する際に、界面の酸素原子と結合するため、金属薄膜35,36は中央ガラス基板30の製造工程で酸化されないように耐酸化性が高いことが好ましい。
As the metal used for the metal
On the other hand, since the metal on the surface of the metal
ここで、中央ガラス基板30の製造工程について図4を参照しながら説明する。まず、ガラス基板の一方の面に、金属薄膜36となるTa含有層、密着層兼拡散防止層17b,16bとなるW層、発熱抵抗層17a,16aとなるAu層、密着層兼拡散防止層17cとなるW層を順に積層し、Ta/W/Au/Wの積層構造を形成する(ステップS1)。また、ガラス基板の他方の面に、金属薄膜36となる金属薄膜を形成する(ステップS2)。次に、Ta/W/Au/Wの積層構造をパターニングし、金属薄膜35,36,高温ヒータ17、低温ヒータ16を形成する(ステップS3)。
Here, the manufacturing process of the
次に、ガラス基板の金属薄膜36,高温ヒータ17、低温ヒータ16を形成した面に、SOGを塗布し、400〜500℃で仮焼成、本焼成し、SiO2層をスパッタ形成する(ステップS4〜ステップS7)。このとき、発熱抵抗層17a,16aのアニールが同時に行われる。
次に、SOGを焼成したSiO2層及びスッパッタにより形成したSiO2層をパターニングし(ステップS8)、絶縁保護膜18を形成する。その後、サンドブラストにより溝31,32を形成し(ステップS9)、切断(ダイシング)することで中央ガラス基板30が製造される(ステップS10)。
Next, SOG is applied to the surface of the glass substrate on which the metal
Then, by patterning the SiO 2 layer formed by SiO 2 layer and Suppatta firing the SOG (step S8), and an insulating
上記製造工程において、400〜500℃で焼成して絶縁保護膜18を形成した後、サンドブラストの工程や、ダイシング工程において、金属薄膜35,36の剥離が生じるおそれがある。ここで金属薄膜35,36は、密着層と陽極接合層とを兼用することから、膜厚は150nm〜200nm程度と厚くすることが好ましい。しかし、膜厚を厚くした場合には、より剥離が発生し易い傾向にある。そのため、金属薄膜35,36は剥離が発生しにくいように以下に示す構造であることが重要である。
In the above manufacturing process, after the insulating
すなわち、金属薄膜35,36は少なくともTaを含んでおり、このTa膜が正方晶系(tetragonal)(一般にβ−Taと記載される)の構造であることを要する。
通常、Ta膜には、バルクのTaが立方晶系の体心立方構造(一般にα−Taと記載される)を取る場合と、上述の正方晶系を取る場合の2種類が知られており(下記の非特許文献1参照)、特に、基板上にTa膜を作成した場合には、正方晶系を取る場合が多いとされている。非特許文献1には成膜したTa膜が立方晶系の体心立方構造を取る場合もあることが報告されているが、本発明者等の経験上、意図的に不純物を混入しない限り、成膜したTa膜において立方晶系の体心立方構造を有する膜は得られないことが認められている。
また、通常、立方晶系のα−Ta膜より正方晶系のβ−Ta膜の方が剥離しにくいとされている(下記の非特許文献2参照)ことから、本発明では正方晶系のβ−Ta膜とすることが重要である。
さらに、後述する実施例から明らかなように、正方晶系のβ−Ta膜であって、その空間群がP42/mnmであり、密度が16.7g/cm3のTa膜(後述のβa−Ta膜)とすることが必要である。
このようなβa−Ta膜を含む金属薄膜35,36とすることによって、剥離が発生しにくくなる。
That is, the metal
Usually, there are two known Ta films: a case where the bulk Ta has a cubic body-centered cubic structure (generally described as α-Ta) and a case where the above-mentioned tetragonal system is taken. (See Non-Patent Document 1 below) In particular, when a Ta film is formed on a substrate, the tetragonal system is often taken. Non-Patent Document 1 reports that the formed Ta film may have a cubic body-centered cubic structure, but the experience of the present inventors, unless impurities are intentionally mixed, It has been recognized that a film having a cubic body-centered cubic structure cannot be obtained in the formed Ta film.
In addition, since the tetragonal β-Ta film is usually more difficult to peel than the cubic α-Ta film (see Non-Patent Document 2 below), the present invention has a tetragonal β-Ta film. It is important to use a β-Ta film.
Further, as will be apparent from the examples described later, a tetragonal β-Ta film having a space group of P4 2 / mnm and a density of 16.7 g / cm 3 (βa described later) -Ta film).
By using the metal
非特許文献1 D. A. McLean: J. Electrochem. Soc. Japan 34(1996)1-11]
非特許文献2 日刊工業新聞社 “薄膜作成の基礎” 麻蒔 立男 p229
Non-Patent Document 1 DA McLean: J. Electrochem. Soc. Japan 34 (1996) 1-11]
Non-Patent Document 2 Nikkan Kogyo Shimbun “Basics of Thin Film Creation” Tatsuo Maya p229
このような構造の金属薄膜35,36は、Taを主組成としたターゲット材料を用いてスパッタリングを行うことにより形成することができる。成膜条件としては、後述するように表1の(2)βa−Ta膜の欄に示した通りである。
The metal
次に、上部ガラス基板20、中央ガラス基板30、下部ガラス基板40を陽極接合により貼り合わせる手順について説明する。
まず、上部ガラス基板20及び中央ガラス基板30を高温雰囲気に曝露することによりこれらを加熱する。そして金属薄膜35と上部ガラス基板20とを接触させた状態で、金属薄膜35側に陽極を接触させるとともに上部ガラス基板20の上面(中央ガラス基板30との接合面と反対側の面)に陰極を接触させ、金属薄膜35と上部ガラス基板20との間に高電圧を印加する。すると、金属薄膜35側の正電荷を帯びた金属元素と、上部ガラス基板20側のSiO2の負電荷を帯びた酸素原子とが共有結合する。以上により、上部ガラス基板20と中央ガラス基板30とが接合される。
Next, a procedure for bonding the
First, the
同様に、接合した上部ガラス基板20及び中央ガラス基板30と、下部ガラス基板40とを高温雰囲気に曝露することによりこれらを加熱する。そして金属薄膜36と下部ガラス基板40とを接触させた状態で、金属薄膜36側に陽極を接触させるとともに下部ガラス基板40の下面(中央ガラス基板30との接合面と反対側の面)に陰極を接触させ、金属薄膜36と下部ガラス基板40との間に高電圧を印加することで、中央ガラス基板30と下部ガラス基板40とが接合される。
なお、中央ガラス基板30と下部ガラス基板40との接合を先に行い、その後、中央ガラス基板30と上部ガラス基板20との接合を行ってもよい。
Similarly, the bonded
Note that the
本実施形態における反応装置10は、3枚のガラス基板20,30,40を備え、中央ガラス基板30の一方の面及び他方の面に形成された金属薄膜35,36がTaを含み、正方晶系の結晶構造を有し、かつ、空間群がP42/mnmに属し、また、密度が16.7g/cm3であるので、上部ガラス基板20及び下部ガラス基板40との陽極接合において、金属薄膜35,36を剥離しにくい膜とすることができる。その結果、陽極接合における気密の信頼性の向上を図ることができる。
The
ここで、上述した金属薄膜35,36であるβ−Ta膜について、以下の二つの条件下で二種類のβ−Ta膜(βb−Ta膜、βa−Ta膜)を成膜して、剥離の頻度についての実験を行い、上述したように本発明では金属薄膜35,36としてβa−Ta膜を使用することが好ましいことを確認した。
(1)βb−Ta膜
下記表1に示す成膜条件でガラス基板上にTa膜を作成した。そして、作成したTa膜についてX線回折の測定と解析を行った。その結果、図5に示すように、下記非特許文献3に記載のTa膜として指数付けすることができた。よって、作成したTa膜(以下、βb−Ta膜と言う)は、非特許文献3のβ−Ta膜と同一の結晶構造を持つことが認められた。
(2)βa−Ta膜
下記表1に示す成膜条件でガラス基板上にTa膜を作成した。そして、作成したTa膜(以下、βa−Ta膜と言う)についてX線回折の測定と解析を行った。その結果、図6に示すように、下記非特許文献4に記載のTa膜として指数付けすることができた。また、下記非特許文献5によれば、βa−Ta膜の空間群はP42/mnmとされている。
(1) βb-Ta film A Ta film was formed on a glass substrate under the film forming conditions shown in Table 1 below. And the measurement and analysis of the X-ray diffraction were performed about the produced Ta film | membrane. As a result, as shown in FIG. 5, the Ta film described in Non-Patent Document 3 below could be indexed. Therefore, it was confirmed that the produced Ta film (hereinafter referred to as βb-Ta film) has the same crystal structure as the β-Ta film of Non-Patent Document 3.
(2) βa-Ta film A Ta film was formed on a glass substrate under the film forming conditions shown in Table 1 below. And the measurement and analysis of the X-ray diffraction were performed about the produced Ta film | membrane (henceforth a beta-Ta film | membrane). As a result, as shown in FIG. 6, the Ta film described in Non-Patent Document 4 below could be indexed. Further, according to the following non-patent document 5, the space group of the βa-Ta film is P4 2 / mnm.
上述のようにして作成したβb−Ta膜及びβa−Ta膜の2種類の膜について、それぞれ上述した図4に示す製造工程を経た後でそのX線回折を測定したが、成膜直後と製造工程後の両者の回折パターンに有意差は認められなかった。
また、βb−Ta膜(24チップ中)及びβa−Ta膜(48チップ中)の2種類の膜について、剥離の頻度を表2に示した。Ta膜の剥離は、ダイシング後のチップを目視することにより確認した。すなわち、1チップ内に少しでも剥離が認められた場合を剥離のあるチップと見なし、評価対象チップ中の割合により判断した。この結果から明らかなように、βa−Ta膜の方がβb−Ta膜よりも剥離しにくいことがわかる。
Table 2 shows the frequency of peeling for two types of films, a βb-Ta film (in 24 chips) and a βa-Ta film (in 48 chips). The peeling of the Ta film was confirmed by visually observing the chip after dicing. That is, the case where even a slight peeling was observed in one chip was regarded as a chip with peeling, and the determination was made based on the ratio in the evaluation target chip. As is clear from this result, it can be seen that the βa-Ta film is more difficult to peel than the βb-Ta film.
非特許文献3 M. H.Read and Carl Altman: Applied Physics letters 7(1965)51-52
非特許文献4 P.T.Moseley and C.J.Seabrook : Acta Cryst. B29(1973)1170-1171
非特許文献5 JCPDSカードのpdf番号00-025-1280
Non-Patent Document 3 MHRead and Carl Altman: Applied Physics letters 7 (1965) 51-52
Non-Patent Document 4 PTMoseley and CJSeabrook: Acta Cryst. B29 (1973) 1170-1171
Non-Patent Document 5 JCPDS card pdf number 00-025-1280
また、バルクTa、α−Ta膜、βb−Ta膜、βa−Ta膜について、非特許文献1及び4に記載されている密度を、格子定数、及び結晶系又は結晶構造と共に表3に示した。これらの膜は、密度の高い順に、バルクTa>βa−Ta膜>βb−Ta膜>α−Ta膜となる。膜の剥離のしやすさとしては、上記非特許文献2と表2及び表3の結果より、α−Ta膜>βb−Ta膜>βa−Ta膜となる。したがって、密度とTa膜の剥離との関係は密度が高いほど剥離しにくいことが認められる。
なお、表4にラザフォード後方散乱(RBS)と膜厚から求められたβb−Ta膜とβa−Ta膜の密度を示した。
表4の密度は、表3と密度決定の方法が異なるために、表3のβb−Ta膜とβa−Ta膜の密度は、表4のβb−Ta膜とβa−Ta膜の密度より高い。しかしながら、密度の大小関係はβa−Ta膜>βb−Ta膜となり、表3の大小関係と同様である。
以上より、剥離しにくい膜であるためには、Ta膜の密度は高いことが望ましく、上述のTa膜のうち、βa−Ta膜(密度16.7g/cm3、空間群P42/mnm)が最も好ましいことが認められる。
Since the density determination method in Table 4 is different from that in Table 3, the density of βb-Ta film and βa-Ta film in Table 3 is higher than the density of βb-Ta film and βa-Ta film in Table 4. . However, the magnitude relationship of density is βa-Ta film> βb-Ta film, which is the same as that of Table 3.
From the above, it is desirable that the Ta film has a high density in order to be a film that does not easily peel off. Of the Ta films described above, a βa-Ta film (density 16.7 g / cm 3 , space group P4 2 / mnm) Is most preferred.
10 反応装置(接合基板)
20 上部ガラス基板(第2のガラス基板)
30 中央ガラス基板(第1のガラス基板)
40 下部ガラス基板(第2のガラス基板)
35,36 金属薄膜
10 Reactor (bonded substrate)
20 Upper glass substrate (second glass substrate)
30 Central glass substrate (first glass substrate)
40 Lower glass substrate (second glass substrate)
35, 36 Metal thin film
Claims (3)
前記金属薄膜によって陽極接合された第2のガラス基板と、を備え、
前記金属薄膜の少なくとも一部がTaで、正方晶系の結晶構造を有し、かつ、空間群がP42/mnmに属することを特徴とする接合基板。 A first glass substrate having a metal thin film formed on one surface;
A second glass substrate anodically bonded by the metal thin film,
A bonded substrate, wherein at least a part of the metal thin film is Ta, has a tetragonal crystal structure, and the space group belongs to P4 2 / mnm.
前記金属薄膜によって陽極接合された第2のガラス基板と、を備え、
前記金属薄膜の少なくとも一部がTaで、正方晶系の結晶構造を有し、かつ、密度が16.7g/cm3であることを特徴とする接合基板。 A first glass substrate having a metal thin film formed on one surface;
A second glass substrate anodically bonded by the metal thin film,
At least a part of the metal thin film is Ta, has a tetragonal crystal structure, and has a density of 16.7 g / cm 3 .
A reaction apparatus using the bonding substrate according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007165915A JP4862762B2 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Bonded substrate and reaction apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007165915A JP4862762B2 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Bonded substrate and reaction apparatus using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009001464A JP2009001464A (en) | 2009-01-08 |
JP4862762B2 true JP4862762B2 (en) | 2012-01-25 |
Family
ID=40318285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007165915A Expired - Fee Related JP4862762B2 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Bonded substrate and reaction apparatus using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4862762B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3285601B2 (en) * | 1991-11-27 | 2002-05-27 | キヤノン株式会社 | Liquid jet recording head and method of manufacturing the same |
US6926390B2 (en) * | 2003-02-05 | 2005-08-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming mixed-phase compressive tantalum thin films using nitrogen residual gas, thin films and fluid ejection devices including same |
JP4492500B2 (en) * | 2005-09-08 | 2010-06-30 | カシオ計算機株式会社 | Microreactor and manufacturing method of microreactor |
-
2007
- 2007-06-25 JP JP2007165915A patent/JP4862762B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009001464A (en) | 2009-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3941632B2 (en) | Reformer, reformer manufacturing method and power generation system | |
JP4254823B2 (en) | Reaction apparatus and electronic equipment | |
US8133338B2 (en) | Stack structure and method of manufacturing the same | |
JP2004066113A (en) | Small-sized chemical reaction apparatus | |
US8486163B2 (en) | Micro reforming reactor for fuel cell and method of preparing the same | |
JP2004057919A (en) | Small-sized chemical reactor and manufacturing method thereof | |
JP2003301295A (en) | Microreactor furnace constituent and its production method | |
TWI338406B (en) | Reactor and power supply system | |
JP4862762B2 (en) | Bonded substrate and reaction apparatus using the same | |
JP2009087672A (en) | Fuel cell device and electronic device | |
JP2004066008A (en) | Chemical reaction apparatus | |
JP4449926B2 (en) | Bonding substrate and bonding method | |
JP2005238099A (en) | Reactor and channel structure | |
JP2004063131A (en) | Chemical reaction apparatus, fuel cell system and manufacturing method for them | |
JP4978216B2 (en) | Reactor heating device, reactor, fuel cell device and electronic equipment | |
JP2004057920A (en) | Small-sized chemical reactor | |
JP4258554B2 (en) | Sealing method for reformer | |
JP4617947B2 (en) | Stack structure and stack structure manufacturing method | |
JP5233626B2 (en) | Insulating film manufacturing method, reaction apparatus, power generation apparatus, and electronic apparatus | |
JP2003306351A (en) | Structure of anode junction and method for anode junction | |
JP2007203246A (en) | Reactor and its manufacturing method | |
JP2009211878A (en) | Power generation system | |
JP2004241356A (en) | Heat treating apparatus | |
Hertz | Microfabrication methods to improve the kinetics of the yttria stabilized zirconia--platinum--oxygen electrode | |
JP2010044936A (en) | Thermister-cum-electric heater, processing device, and method for manufacturing thermistor-cum-electric heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100616 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110912 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111011 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111024 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |