WO2018150864A1 - 接合構造体の製造方法および接合構造体 - Google Patents

接合構造体の製造方法および接合構造体 Download PDF

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manufacturing
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山田　剛
聡司 松澤
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a bonded structure in which a first bonding material and a second bonding material are bonded, and a bonded structure.
  • a method of bonding two or more substrates using an adhesive is known as a bonding method between the substrates.
  • contamination by the adhesive may occur.
  • contamination with adhesives adversely affects measurement, and the flow paths are blocked by adhesives, resulting in device performance.
  • the function is impaired.
  • Patent Document 1 in a method of joining one base material made of polydimethylsiloxane and the other base material made of glass or silicon, ultraviolet rays containing light having a wavelength of 172 nm are applied at an irradiation amount of 27 to 180 mW / A method is disclosed in which one substrate is irradiated under the condition of cm 2 ⁇ second, and the one substrate and the other substrate are overlapped and adhered.
  • the active surface state obtained by modifying the surface of the base material is maintained only for a short time. That is, when the active surface state disappears in the base materials, the base materials cannot be bonded to each other. For this reason, it is necessary to bond the substrates to each other within 1 minute from the irradiation of ultraviolet rays while the active surface state is maintained. There is a problem that a time restriction occurs in the bonding operation of the substrates.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a bonded structure in which an active surface state obtained by modifying the surface of the base material is maintained for a long time, and the base materials can be reliably bonded to each other. It is to provide a joint structure.
  • the method for manufacturing a bonded structure according to the present invention is a method for manufacturing a bonded structure from a first bonding material made of an organic compound containing Si on a surface to be a bonding surface, and a second bonding material, Step A for obtaining a bonding surface including SiO bonds by modifying a surface to be a bonding surface in the first bonding material; Step B for bonding the second bonding material to the bonding surface, After performing Step A, the first bonding material has a ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) of 1.3 or more at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface.
  • the step A is preferably performed by an ultraviolet irradiation process or an atmospheric pressure plasma process in which a vacuum ultraviolet ray having a wavelength of 200 nm or less is irradiated.
  • the surface which should become a joining surface in a said 1st joining material consists of organopolysiloxane.
  • the second bonding material is preferably made of organopolysiloxane, hydrocarbon resin, glass, sapphire, or metal.
  • the thickness of the surface layer part to be modified in the first bonding material is 50 nm or more and 3000 nm or less.
  • the first bonding material has a ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) of 1.8 or less at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface. It is preferable.
  • the said process B is performed by making the said 2nd joining material contact and pressurize the said joint surface of a said 1st joining material.
  • the pressure applied to the first bonding material and the second bonding material is 0.1 to 5.0 MPa.
  • the step B is preferably performed while heating the first bonding material and the second bonding material.
  • the heating temperature in the step B is preferably 40 to 150 ° C.
  • the step B is performed after the first bonding material is left for a time period of 5 seconds to 180 seconds after the step A is performed.
  • the bonding structure of the present invention includes a first bonding material made of an organic compound having a bonding surface including SiO bonds, and a second bonding material bonded to the bonding surface of the first bonding material.
  • a structure, The first bonding material is characterized in that a ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface is 1.3 or more.
  • the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface is preferably 1.8 or less.
  • the first bonding material is such that the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface is 1.3 or more.
  • the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at the position where the first bonding material is advanced by 50 nm from the bonding surface in the depth direction is 1.3 or more.
  • the bonding strength between the second bonding material and the second bonding material is high.
  • the method for manufacturing a bonded structure according to the present invention is a method for manufacturing a bonded structure from a first bonding material made of an organic compound containing Si on a surface to be a bonding surface and a second bonding material.
  • the surface A to be a bonding surface in the first bonding material is modified to obtain a bonding surface including SiO bonds, and the second bonding is performed on the bonding surface in the first bonding material.
  • a process B for bonding the materials is a method for manufacturing a bonded structure from a first bonding material made of an organic compound containing Si on a surface to be a bonding surface and a second bonding material.
  • the first bonding material is made of an organic compound containing Si on the surface to be the bonding surface.
  • organopolysiloxane such as polydimethylsiloxane (PDMS), silicone rubber, and silicone resin can be used.
  • the thickness of the first bonding material is, for example, 0.02 to 3 mm.
  • organopolysiloxane As a material constituting the second bonding material, organopolysiloxane, glass, silicon, hydrocarbon resin, metal or metal oxide can be used.
  • organopolysiloxane those exemplified as the material constituting the first bonding material can be used.
  • glass alkali-free glass, alkali glass, borosilicate glass, quartz glass, or the like can be used.
  • hydrocarbon resin a polymer obtained by appropriately polymerizing one or more monomers selected from cyclic olefin monomers, cyclic olefin derivatives, acyclic olefin monomers, acyclic olefin derivatives, and aromatic monomers can be used. .
  • acrylic polymers such as cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), and polymethyl methacrylate (PMMA).
  • COP cycloolefin polymer
  • COC cycloolefin copolymer
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Cu, Al, Ag, Ti, Cr, Zn, Zr, etc. can be used as the metal, and these oxides can be used as the metal oxide.
  • the thickness of the second bonding material is, for example, 0.02 to 3 mm.
  • Step A The reforming process in the step A is performed by an ultraviolet irradiation process that irradiates vacuum ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or an atmospheric pressure plasma process.
  • an excimer lamp such as a xenon excimer lamp (peak wavelength: 172 nm) can be used as the ultraviolet light source.
  • the illuminance of vacuum ultraviolet rays on the surface to be the bonding surface in the first bonding material is, for example, 5 to 300 mW / cm 2 .
  • the illuminance is preferably 40 to 300 mW / cm 2 in order to shorten the modification treatment time in step A.
  • a particularly preferable illuminance is 40 to 200 mW / cm 2 .
  • the exposure amount is, for example, 200 to 2000 mJ / cm 2 .
  • the gap between the lamp and the workpiece is preferably 1 to 10 mm.
  • the “gap” refers to a work (first bonding material and second bonding material) from the excimer lamp 11 when an ultraviolet irradiation device having no window member is used at the light exit opening of the lamp house 10. Any one or more of the bonding materials) means the distance G1 to W. As shown in FIG.
  • 12 is a cooling block for cooling the excimer lamp 11
  • 13 is a cooling medium flow pipe provided in the cooling block 12
  • 14 is for processing for supplying a processing gas to the workpiece W.
  • a gas supply pipe 16 is a gas supply pipe for supplying a purge gas into the lamp house 10
  • 17 is a gas discharge pipe for discharging the gas in the lamp house 10.
  • Such ultraviolet irradiation treatment is performed in an atmosphere in which active oxygen is generated by vacuum ultraviolet rays, such as in an atmosphere containing oxygen, such as in the air, or in an H 2 O atmosphere.
  • the gap is 1 to 10 mm, it is preferable to perform the ultraviolet irradiation treatment in a reduced oxygen atmosphere having an oxygen concentration of 0.1 to 21% in consideration of absorption of vacuum ultraviolet rays by oxygen.
  • the surface layer portion of the first bonding material is modified, and as a result, a bonding surface including SiO bonds is obtained.
  • organopolysiloxane is used as a material constituting the first bonding material will be described as an example.
  • the surface of the first bonding material before the modification treatment has organic groups such as methyl groups bonded to Si. To do.
  • an organic group such as a methyl group bonded to Si is oxidized, so that the surface of the first bonding material has a hydroxy group (—Si—OH) bonded to Si, Functional groups such as hydroxycarbonyl groups (—Si— (C ⁇ O) —OH) are generated.
  • the thickness of the surface layer portion modified by the modification treatment is 50 nm or more, the upper limit value of the thickness is preferably about 3000 nm from the viewpoint of productivity.
  • the thickness of the surface layer to be modified can be controlled by adjusting the exposure amount of vacuum ultraviolet rays.
  • the first bonding material has a ratio of O atoms to O atoms (O / Si) of 1.3 or more at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface, Preferably it is 1.3 or more and 1.8 or less.
  • this ratio (O / Si) is less than 1.3, it is difficult to obtain a bonded structure having high bonding strength between the first bonding material and the second bonding material.
  • the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) can be determined by an X-ray photoelectron spectrometer (XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectrometer
  • said ratio (O / Si) can be controlled by adjusting the exposure amount of a vacuum ultraviolet ray.
  • the surface modification treatment of the first bonding material is performed in the step A, but the surface modification treatment is performed on the second bonding material in the same manner as in the step A. May be.
  • the bonding process in the step B can be performed by superimposing the second bonding material on the bonding surface of the first bonding material.
  • the time for keeping the second bonding material in close contact with the bonding surface of the first bonding material is, for example, 1 to 300 seconds.
  • the applied pressure acting on the first bonding material and the second bonding material is, for example, 0.1 to 5.0 MPa.
  • the heating temperature is 40 to 150 ° C., for example.
  • the first bonding material is allowed to stand for 5 seconds or more and 180 seconds or less and then the process. It is preferable to execute B. In this way, a bonded structure is obtained in which the second bonding material is bonded to the bonding surface of the first bonding material.
  • the first bonding material is such that the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface is 1.3 or more.
  • the active surface state obtained by modifying the surface of the first bonding material is maintained for a long time by modifying the surface of the first bonding material, and the first bonding material and the second bonding material have high strength. Can be joined.
  • the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at a position where the first bonding material has advanced 50 nm in the depth direction from the bonding surface is 1.3 or more, The bonding strength between the first bonding material and the second bonding material is high.
  • Bonding material The following first bonding material and second bonding material were prepared.
  • Step A (reforming treatment): Under an air atmosphere, vacuum ultraviolet rays were irradiated to the surfaces serving as the bonding surfaces of the first bonding material and the second bonding material by a xenon excimer lamp (manufactured by Ushio Electric). As irradiation conditions, the illuminance of vacuum ultraviolet rays on the surfaces of the first bonding material and the second bonding material was 7 mW / cm 2 , the irradiation time was 30 seconds, and the exposure amount was 210 mJ / cm 2 . With respect to each of the first bonding material and the second bonding material, the contact angle of water on the bonding surface was measured after 1 minute from the completion of the ultraviolet irradiation treatment.
  • the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at a position advanced by 50 nm in the depth direction from the bonding surface is measured, and water contact at the bonding surface The corner was measured.
  • the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) was excavated by sputtering each bonding surface of the first bonding material and the second bonding material with argon ions using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS). Measured. The results are shown in Table 1.
  • Process B (bonding process): The bonding surface of the second bonding material that has been subjected to the ultraviolet irradiation treatment is overlapped with the bonding surface of the first bonding material that has been subjected to the ultraviolet irradiation treatment after the predetermined time shown in Table 1 has elapsed since the completion of the ultraviolet irradiation treatment.
  • the bonded structure was manufactured by maintaining the pressure applied to the first bonding material and the second bonding material at 0.1 MPa and the heating temperature at 80 ° C. for 300 seconds.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1 except that the irradiation time of the vacuum ultraviolet rays on the surfaces of the first bonding material and the second bonding material was changed to 60 seconds (exposure amount was 420 mJ / cm 2 ), While measuring the contact angle of water and the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at each bonding surface of the second bonding material, a bonded structure was manufactured, and a tensile test was performed on the obtained bonded structure It was. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 In the same manner as in Example 1 except that the irradiation time of the vacuum ultraviolet rays on the surfaces of the first bonding material and the second bonding material was changed to 120 seconds (the exposure amount was 840 mJ / cm 2 ), While measuring the contact angle of water and the ratio of O atoms to Si atoms (O / Si) at each bonding surface of the second bonding material, a bonded structure was manufactured, and a tensile test was performed on the obtained bonded structure It was. The results are shown in Table 1.

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Abstract

本発明は、基材の表面を改質処理することによって得られる活性な表面状態が長時間にわたって維持され、短時間の貼り合せ処理で基材同士を確実に接着することができる接合構造体の製造方法および接合構造体を提供することを目的とする。　本発明の接合構造体の製造方法は、接合面となるべき表面においてＳｉを含む、有機化合物よりなる第１接合材と、第２接合材とから接合構造体を製造する方法であって、前記第１接合材における接合面となるべき表面を改質処理することによって、ＳｉＯ結合を含む接合面を得る工程Ａと、前記接合面に対して前記第２接合材を貼り合せ処理する工程Ｂとを有し、前記工程Ａを実行した後において、前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であることを特徴とする。

Description

接合構造体の製造方法および接合構造体
　本発明は、第１接合材と第２接合材とが接合されてなる接合構造体の製造方法および接合構造体に関する。
　２以上の基板を貼り合せた接合構造体が用いられる種々のデバイスにおいて、基板同士の接着方法としては、接着剤を用いて２以上の基板を接着する方法が知られている。しかしながら、接着剤を用いた接着方法においては、接着剤による汚染が生じる虞がある、という問題がある。特に、マイクロ化学や生化学のような微細流路を有するデバイスの用途では、接着剤による汚染が生じると、測定に悪影響を与えるほか、接着剤により流路が塞がれることにより、デバイスとしての機能が損なわれる、という問題がある。また、その他の用途に使用されるデバイスにおいても、汚染源となる接着剤の使用を回避することが望まれている。
　このような事情から、２つ以上の基材を接着剤を使用せずに接着する方法が提案されている。例えば特許文献１には、ポリジメチルシロキサンよりなる一方の基材と、ガラスまたはシリコンよりなる他方の基材とを接合する方法において、波長１７２ｎｍの光を含む紫外線を、照射量が２７～１８０ｍＷ／ｃｍ2 ・秒となる条件で、一方の基材に照射し、この一方の基材と他方の基材とを重ね合わせて密着させる方法が開示されている。
特許第４７６０３１５号公報
　しかしながら、上記の接合方法では、基材の表面を改質処理することによって得られる活性な表面状態が、短い時間しか維持されない。すなわち、基材において活性な表面状態が消失すると、基材同士を接着することができない。そのため、活性な表面状態が維持される間、具体的には紫外線を照射してから１分間以内に、基材同士を接着することが必要であり。基材の接合作業において時間的制約が生じる、という問題がある。
　そこで、本発明の目的は、基材の表面を改質処理することによって得られる活性な表面状態が長時間にわたって維持され、基材同士を確実に接着することができる接合構造体の製造方法および接合構造体を提供することにある。
　本発明の接合構造体の製造方法は、接合面となるべき表面においてＳｉを含む、有機化合物よりなる第１接合材と、第２接合材とから接合構造体を製造する方法であって、
　前記第１接合材における接合面となるべき表面を改質処理することによって、ＳｉＯ結合を含む接合面を得る工程Ａと、
　前記接合面に対して前記第２接合材を貼り合せ処理する工程Ｂとを有し、
　前記工程Ａを実行した後において、前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であることを特徴とする。
　本発明の接合構造体の製造方法においては、前記工程Ａは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を照射する紫外線照射処理または大気圧プラズマ処理によって行われることが好ましい。
　また、前記第１接合材における接合面となるべき表面が、オルガノポリシロキサンよりなることが好ましい。
　また、前記第２接合材が、オルガノポリシロキサン、炭化水素系樹脂、ガラス、サファイアまたは金属よりなることが好ましい。
　また、前記工程Ａにおいて、第１接合材における改質される表層部の厚みが５０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましい。
　また、前記工程Ａを実行した後において、前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．８以下であることが好ましい。
　また、本発明の接合構造体の製造方法においては、前記工程Ｂは、前記第１接合材の前記接合面に前記第２接合材を接触させて加圧することによって行われることが好ましい。　また、前記工程Ｂにおいて、前記第１接合材および前記第２接合材に作用する加圧力が０．１～５．０ＭＰａであることが好ましい。
　また、前記工程Ｂは、前記第１接合材および前記第２接合材を加熱しながら行われることが好ましい。
　また、前記工程Ｂにおける加熱温度が４０～１５０℃であることが好ましい。
　また、前記工程Ａを実行した後、前記第１接合材を５秒間以上１８０秒間以下の時間放置してから前記工程Ｂを実行することが好ましい。
　本発明の接合構造体は、ＳｉＯ結合を含む接合面を有する、有機化合物よりなる第１接合材と、前記第１接合材の前記接合面に接合された第２接合材とを備えてなる接合構造体であって、
　前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であることを特徴とする。
　また、前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．８以下であることが好ましい。
　上記の接合構造体の製造方法によれば、接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上となるように、第１接合材の表面を改質処理することにより、第１接合材の表面を改質処理することによって得られる活性な表面状態が長時間にわたって維持され、短時間の貼り合せ処理で第１接合材と第２接合材とを高い強度で接合することができる。
　本発明の接合構造体は、第１接合材がその接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であり、第１接合材と第２接合材との接合強度が高いものである。
工程Ａにおいて用いられる紫外線照射装置の一例における構成を示す説明用断面図である。 工程Ａにおいて用いられる紫外線照射装置の一例における構成を示す説明用断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　本発明の接合構造体の製造方法は、接合面となるべき表面においてＳｉを含む、有機化合物よりなる第１接合材と、第２接合材とから接合構造体を製造する方法である。この製造方法は、第１接合材における接合面となるべき表面を改質処理することによって、ＳｉＯ結合を含む接合面を得る工程Ａと、この第１接合材における接合面に対して第２接合材を貼り合せる工程Ｂとを有する。
［第１接合材］
　第１接合材は、接合面となるべき表面においてＳｉを含む、有機化合物よりなるものである。このような第１接合材を構成する材料としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等のオルガノポリシロキサンを用いることができる。
　第１接合材の厚みは、例えば０．０２～３ｍｍである。
［第２接合材］
　第２接合材を構成する材料としては、オルガノポリシロキサン、ガラス、シリコン、炭化水素系樹脂、金属または金属酸化物を用いることができる。
　オルガノポリシロキサンとしては、第１接合材を構成する材料として例示したものを用いることができる。
　ガラスとしては、無アルカリガラス、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどを用いることができる。
　炭化水素系樹脂としては、環状オレフィンモノマー、環状オレフィン誘導体、非環状オレフィンモノマー、非環状オレフィン誘導体、および芳香族モノマーから選択される一種以上のモノマーを適宜重合して得られるポリマーを用いることができる。その具体例としては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系ポリマーが挙げられる。
　金属としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒなどを用いることができ、金属酸化物としてはこれらの酸化物を用いることができる。
　第２接合材の厚みは、例えば　０．０２～３ｍｍである。
［工程Ａ］
　工程Ａにおける改質処理は、波長２００ｎｍの真空紫外線を照射する紫外線照射処理、または大気圧プラズマ処理によって行われる。
　工程Ａを紫外線照射処理によって行う場合には、紫外線光源として、キセノンエキシマランプ（ピーク波長１７２ｎｍ）などのエキシマランプを用いることができる。
　また、第１接合材における接合面となるべき表面に対する真空紫外線の照度は、例えば５～３００ｍＷ／ｃｍ2 である。照度は、工程Ａにおける改質処理時間を短縮するため、４０～３００ｍＷ／ｃｍ2 であることが好ましい。特に好ましい照度は、４０～２００ｍＷ／ｃｍ2 である。
　また、露光量は、例えば２００～２０００ｍＪ／ｃｍ2 である。
　また、ランプとワークとの間のギャップは、１～１０ｍｍであることが好ましい。ここで、「ギャップ」とは、図１に示すように、ランプハウス１０の光出射開口に窓部材がない紫外線照射装置を用いる場合には、エキシマランプ１１からワーク（第１接合材および第２接合材のいずれか一以上）Ｗまでの距離Ｇ１をいう。図２に示すように、ランプハウス１０の光出射開口に窓部材１５が設けられている紫外線照射装置を用いる場合には、窓部材１５からワークＷまでの距離Ｇ２をいう。図１および図２において、１２は、エキシマランプ１１を冷却する冷却ブロック、１３は、冷却ブロック１２に設けられた冷却媒体流通管、１４は、ワークＷに処理用ガスを供給するための処理用ガス供給管、１６は、ランプハウス１０内にパージガスを供給するガス供給管、１７は、ランプハウス１０内のガスを排出するガス排出管である。
　このような紫外線照射処理は、大気中等の酸素を含む雰囲気下やＨ2 Ｏ雰囲気下などの、真空紫外線によって活性酸素が生じる雰囲気下で行われる。特に、ギャップが１～１０ｍｍである場合には、酸素による真空紫外線の吸収を考慮して、酸素濃度が、０．１～２１％の減酸素雰囲気で紫外線照射処理を行うことが好ましい。
　このような改質処理を行うことにより、第１接合材の表層部が改質され、その結果、ＳｉＯ結合を含む接合面が得られる。
　第１接合材を構成する材料としてオルガノポリシロキサンを用いる場合を例に挙げて説明すると、改質処理前における第１接合材の表面には、Ｓｉに結合されたメチル基等の有機基が存在する。そして、上記の改質処理によって、Ｓｉに結合されたメチル基等の有機基が酸化されることにより、第１接合材の表面には、Ｓｉに結合されたヒドロキシ基（－Ｓｉ－ＯＨ）やヒドロキシカルボニル基（－Ｓｉ－（Ｃ＝Ｏ）－ＯＨ）などの官能基が生成される。酸化反応は表面から進行していくため、表面に近いほど多くの官能基が生成し、この官能基が第２接合材との接合に寄与すると推測される。
　改質処理によって改質される表層部の厚みは５０ｎｍ以上とされるが、その厚みの上限値は、生産性の観点から、３０００ｎｍ程度であることが好ましい。
　改質される表層部の厚みは、真空紫外線の露光量を調整することによって制御することができる。
　このような工程Ａを実行した後において、第１接合材は、その接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上とされ、好ましくは１．３以上１．８以下とされる。この比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３未満である場合には、第１接合材と第２接合材との接合強度が高い接合構造体を得ることが困難となる。
　ここで、Ｓｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）は、Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）によって求めることができる。
　また、上記の比率（Ｏ／Ｓｉ）は、真空紫外線の露光量を調整することによって制御することができる。
　本発明の製造方法においては、上記工程Ａによって第１接合材の表面の改質処理が施されるが、第２接合材についても、上記工程Ａと同様にして表面の改質処理が施されてもよい。
［工程Ｂ］
　工程Ｂにおける貼り合せ処理は、第１接合材の接合面に第２接合材を重ね合わせて密着させることによって行うことができる。第１接合材の接合面に第２接合材を密着させて保持する時間、すなわち貼り合せ処理時間は、例えば１～３００秒間である。
　また、工程Ｂにおける貼り合せ処理は、第１接合材の接合面に第２接合材を接触させて加圧することによって行ってもよい。この場合において、第１接合材および第２接合材に作用する加圧力は、例えば０．１～５．０ＭＰａである。
　また、工程Ｂにおける貼り合せ処理は、第１接合材の接合面に第２接合材を接触させて加熱しながら加圧することによって行ってもよい。この場合において、加熱温度は、例えば４０～１５０℃である。
　また、工程Ａを実行した後（具体的には第１接合材の紫外線照射処理または大気圧プラズマ処理が完了した後）、第１接合材を５秒間以上１８０秒間以下の時間放置してから工程Ｂを実行することが好ましい。
　このようにして、第１接合材の接合面に第２接合材が接合されてなる接合構造体が得られる。
　上記の接合構造体の製造方法によれば、接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上となるように、第１接合材の表面を改質処理することにより、第１接合材の表面を改質処理することによって得られる活性な表面状態が長時間にわたって維持され、第１接合材と第２接合材とを高い強度で接合することができる。
　このような方法によって得られる接合構造体は、第１接合材がその接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であり、第１接合材と第２接合材との接合強度が高いものである。
　以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〈実施例１〉
　接合材：
　下記の第１接合材および第２接合材を用意した。
　第１接合材：材質＝ポリジメチルシロキサン（信越化学製の「ＳＩＭ－２６０」），厚み＝２．０ｍｍ
　第２接合材：材質＝ポリジメチルシロキサン（信越化学製の「ＳＩＭ－２６０」），厚み＝２．０ｍｍ
　工程Ａ（改質処理）：
　大気雰囲気下において、第１接合材および第２接合材の各々における接合面となる表面に対して、キセノンエキシマランプ（ウシオ電機製）によって真空紫外線を照射した。照射条件としては、第１接合材および第２接合材の各々の表面に対する真空紫外線の照度は７ｍＷ／ｃｍ2 、照射時間は３０秒間、露光量は２１０ｍＪ／ｃｍ2 であった。
　第１接合材および第２接合材の各々について、紫外線照射処理が完了してから１分間経過後に、接合面における水の接触角を測定した。
　また、第１接合材および第２接合材の各々について、接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）を測定すると共に、接合面における水の接触角を測定した。Ｓｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）は、Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）を用い、第１接合材および第２接合材の各々の接合面を、アルゴンイオンによってスパッタリングすることにより掘削して測定した。
　以上、結果を表１に示す。
　工程Ｂ（貼り合せ処理）：
　紫外線照射処理された第１接合材の接合面に紫外線照射処理された第２接合材の接合面を、紫外線照射処理が完了してから下記表１に示す所定の時間が経過した後に重ね合わせて密着させ、第１接合材および前記第２接合材に作用する加圧力が０．１ＭＰａ、加熱温度が８０℃で３００秒間保持することにより、接合構造体を製造した。
　接合構造体の評価：
　得られた接合構造体について下記の引張試験を行い、第１接合材が材料破壊によって第２接合材から剥離した場合を〇、第１接合材が界面破壊によって第２接合材から剥離した場合を×として評価した。以上、結果を表１に示す。
［引張試験］
　接合構造体における第１接合材および第２接合材の間の界面を手で剥がした。
〈実施例２〉
　第１接合材および第２接合材の各々の表面に対する真空紫外線の照射時間を６０秒間（露光量は４２０ｍＪ／ｃｍ2 ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、第１接合材および第２接合材の各々の接合面における水の接触角およびＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）を測定すると共に、接合構造体を製造し、得られた接合構造体について引張試験を行った。以上、結果を表１に示す。
〈実施例３〉
　第１接合材および第２接合材の各々の表面に対する真空紫外線の照射時間を１２０秒間（露光量は８４０ｍＪ／ｃｍ2 ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、第１接合材および第２接合材の各々の接合面における水の接触角およびＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）を測定すると共に、接合構造体を製造し、得られた接合構造体について引張試験を行った。以上、結果を表１に示す。
〈比較例１〉
　第１接合材および第２接合材の各々の表面に対する真空紫外線の照射を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、第１接合材および第２接合材の各々の接合面における水の接触角およびＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）を測定すると共に、接合構造体を製造し、得られた接合構造体について引張試験を行った。以上、結果を表１に示す。　　　
〈比較例２〉
　第１接合材および第２接合材の各々の表面に対する真空紫外線の照射時間を１５秒間（露光量は１０５ｍＪ／ｃｍ2 ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、第１接合材および第２接合材の各々の接合面における水の接触角およびＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）を測定すると共に、接合構造体を製造し、得られた接合構造体について引張試験を行った。以上、結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果から明らかなように、実施例１～３によれば、接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であるため、第１接合材および第２接合材が高い強度で接合された接合構造体が得られることが確認された。
　１０　ランプハウス
　１１　エキシマランプ
　１２　冷却ブロック
　１３　冷却媒体流通管
　１４　処理用ガス供給管
　１５　窓部材
　１６　ガス供給管
　１７　ガス排出管

Claims (13)

  1. 　接合面となるべき表面においてＳｉを含む、有機化合物よりなる第１接合材と、第２接合材とから接合構造体を製造する方法であって、
    　前記第１接合材における接合面となるべき表面を改質処理することによって、ＳｉＯ結合を含む接合面を得る工程Ａと、
    　前記接合面に対して前記第２接合材を貼り合せ処理する工程Ｂとを有し、
    　前記工程Ａを実行した後において、前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であることを特徴とする接合構造体の製造方法。
  2. 　前記工程Ａが、波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を照射する紫外線照射処理または大気圧プラズマ処理によって行われることを特徴とする請求項１に記載の接合構造体の製造方法。
  3. 　前記第１接合材における接合面となるべき表面が、オルガノポリシロキサンよりなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合構造体の製造方法。
  4. 　前記第２接合材が、オルガノポリシロキサン、炭化水素系樹脂、ガラス、サファイアまたは金属よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
  5. 　前記工程Ａにおいて、第１接合材における改質される表層部の厚みが５０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
  6. 　前記工程Ａを実行した後において、前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．８以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
  7. 　前記工程Ｂは、前記第１接合材の前記接合面に前記第２接合材を接触させて加圧することによって行われることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
  8. 　前記工程Ｂにおいて、前記第１接合材および前記第２接合材に作用する加圧力が０．１～５．０ＭＰａであることを特徴とする請求項７に記載の接合構造体の製造方法。
  9. 　前記工程Ｂは、前記第１接合材および前記第２接合材を加熱しながら行われることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の接合構造体の製造方法。
  10. 　前記工程Ｂにおける加熱温度が４０～１５０℃であることを特徴とする請求項９に記載の接合構造体の製造方法。
  11. 　前記工程Ａを実行した後、前記第１接合材を５秒間以上１８０秒間以下の時間放置してから前記工程Ｂを実行することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
  12. 　ＳｉＯ結合を含む接合面を有する、有機化合物よりなる第１接合材と、前記第１接合材の前記接合面に接合された第２接合材とを備えてなる接合構造体であって、
    　前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．３以上であることを特徴とする接合構造体。
  13. 　前記第１接合材は、前記接合面から深さ方向に５０ｎｍ進んだ位置におけるＳｉ原子に対するＯ原子の比率（Ｏ／Ｓｉ）が１．８　以下であることを特徴とする請求項１２に記載の接合構造体。
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