(57)【要約】【課題】装置構造の複雑化、大型化を伴うことなく、３つのワークを所期の接合状態を得ながら効率よく貼り合わせることのできるワークの貼り合わせ方法および当該貼り合わせ方法において用いられる光照射装置を提供すること。【解決手段】第一のワークの両面の各々に第二のワークおよび第三のワークを貼り合わせる方法であって、第一のワークとして紫外線透過性材料よりなるものが用いられ、各ワークにおける貼り合わせ面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、各ワークを紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面が密着するように積層して接合する貼り合わせ工程とを有し、第一のワークに対する紫外線照射処理が、第一のワークにおける貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出された状態で、行われる。光照射装置は、第一のワークをその貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出された状態で保持する保持機構を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のワークの両面の各々に第二のワークおよび第三のワークを貼り合わせる方法であって、
第一のワークとして紫外線透過性材料よりなるものが用いられ、
当該第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークの各々における貼り合わせ面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、
当該第一のワーク、当該第二のワークおよび当該第三のワークを、紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面が密着するように、積層して接合する貼り合わせ工程と
を有し、
前記第一のワークに対する紫外線照射処理が、当該第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出するように当該第一のワークが保持された状態で、行われることを特徴とするワークの貼り合わせ方法。
【請求項２】
第一のワークの両面の各々に第二のワークおよび第三のワークを貼り合わせるワーク貼り合わせ用の光照射装置であって、
紫外線光源と、
紫外線透過性材料よりなる第一のワークを当該第一のワークにおけるいずれか一方の貼り合わせ面が当該紫外線光源と対向するように保持する第一ワーク保持機構と、
第二のワークを当該第二のワークにおける貼り合わせ面が当該紫外線光源と対向するように保持する第二ワーク保持機構と、
第三のワークを当該第三のワークにおける貼り合わせ面が当該紫外線光源と対向するように保持する第三ワーク保持機構と
を備えており、
前記第一ワーク保持機構は、前記第一のワークを当該第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出された状態で保持するものであることを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
前記紫外線光源が一方向に長尺な棒状の紫外線照射ランプにより構成されており、
前記第一ワーク保持機構、前記第二ワーク保持機構および前記第三ワーク保持機構が前記一方向に並ぶよう配置されており、
当該紫外線照射ランプからの紫外線が、当該第一ワーク保持機構、当該第二ワーク保持機構および当該第三ワーク保持機構の各々に保持された、第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークの各々に対して同時に照射されることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば３つのワークの貼り合わせ方法およびワーク貼り合わせ用の光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、２枚の平板状の基板（ワーク）を貼り合わせる方法として、各々の基板における貼り合わせ面に紫外線を照射して、両基板を紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面同士が密着するように積層して接合する方法が提案されている（例えば特許文献１〜特許文献５参照。）。このようなワークの貼り合わせ方法によって、例えばＰＤＭＳ基板とガラス基板の２つの基板を貼り合わせる際の接合メカニズムについて説明すると、図６（ａ）に示すように、ＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面（貼り合わせ面）は、オルガノシロキシ基が存在する表面（疎水性表面）となっている。大気中に保持されるＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面に、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を照射することにより、ＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面にて活性酸素が発生する。この活性酸素とＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面とが接触することにより、ＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面が酸化される。すなわち、図６（ｂ）に示すように、オルガノシロキシ基に係るメチル基が脱離され、当該メチル基が結合していたケイ素原子に活性酸素が結合された状態となる。大気中には水分が存在しているので、生成された活性酸素と水素とが結合し、図６（ｃ）に示すように、ＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面は、ケイ素原子にヒドロキシ基（ＯＨ基）が結合された状態となる。このような表面にガラス基板Ｗ２の親水性表面（貼り合わせ面）を重ね合わせて両表面を密着させることにより、図６（ｄ）に示すように、ＰＤＭＳ基板Ｗ１の表面とガラス基板Ｗ２の表面との界面において水素結合が形成され、両基板が接合される。
【０００３】
このような紫外線を利用したワークの貼り合わせ方法は、例えば、生化学分野において微量の試薬の分離、合成、抽出または分析などを行うために用いられるマイクロリアクタを製造する際に利用することが検討されている。このマイクロリアクタは、例えばシリコン、シリコーン樹脂またはガラスなどよりなる小さな基板上に、半導体微細加工技術によってマイクロスケールの分析用チャネルなどが形成されたマイクロチップよりなるものである。このようなマイクロチップは、典型的には一対の基板が対向して接着された構造を有し、少なくとも１つの基板の表面に微細な流路（例えば、幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度）が形成されている。基板の種類としては、例えばシクロオレフィンポリマー（Ｃｙｃｌｏ  Ｏｌｅｆｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＣＯＰ）等の樹脂基板やガラス基板等がある。
【０００４】
近年においては、マイクロチップを用いて多様な分析を行うため、従来２次元方向に設けられている流路を３次元方向に構築することが考えられている。
このような３次元方向に構築される流路を１枚のガラス基板に立体加工することは難しい。このため、２次元方向に構築された流路を有する基板を複数枚積層して、流路を３次元化することが望ましく、複数枚（例えば３枚）の基板を貼り合わせることが要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３７１４３３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８７７３０号公報
【特許文献３】特開２００８−１９３４８号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／０８７８００号
【特許文献５】特許５１５２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば図７に示す構造を有するマイクロチップを、従来における紫外線を利用したワークの貼り合わせ方法によって製造する場合について検討する。
【０００７】
このマイクロチップ８０は、第一の基板８１の両面の各々に第二の基板８３および第三の基板８６が積層されて一体化された構造を有し、流路が３次元方向に構築されたものである。
第一の基板８１には、流路Ｐｂを形成する厚み方向に貫通する長孔（以下、「貫通長孔」と称する。）８２が形成されている。
第二の基板８３には、第一の基板８１の上面に接合された下面に、流路Ｐａを形成する直線状に延びる溝８４が形成されている。この溝８４は、第一の基板８１における貫通長孔８２が延びる方向と直交する方向に延びるよう形成されており、一端部が貫通長孔８２の一端部に連続している。この溝８４の他端部には、上面に試薬等の試料が流入される流入口８５ａが開口する厚み方向に延びる貫通孔８５が形成されている。
また、第三の基板８６には、第一の基板８１の下面と接合される上面に、流路Ｐｃを形成する直線状に延びる溝８７が形成されている。この溝８７は、第一の基板８１における貫通長孔８２が延びる方向と直交する方向に延びるよう形成されており、他端部が貫通長孔８２の他端部に連続している。この溝８７の一端部には、上面に試薬等の試料が流出される流出口８８ａが開口する厚み方向に延びる貫通孔８８が形成されている。
このような構造のマイクロチップ８０においては、流入口８５ａより流入した試料は、流路Ｐａ、流路Ｐｂ、流路Ｐｃを通り、流出口８８ａから外部へ排出されるが、例えば、流路Ｐａを流れる試料に対する分析１、流路Ｐｃを流れる試料に対する分析２（分析１とは相違する）が成される。すなわち、１枚のマイクロチップで２種類の分析を実施することが可能となる。
【０００８】
３枚の基板８１，８３，８６の貼り合わせ方法としては、以下に示すような方法が考えられる。すなわち、先ず、図８（ａ）に示すように、第一の基板８１の一面における貼り合わせ面８１ａおよび第三の基板８６における貼り合わせ面８６ａに、紫外線光源９０から放出される紫外線を照射する。紫外線光源９０としては、例えば、波長１７２ｎｍに輝線を有するキセノンエキシマランプなどを用いることができる。
次に、図８（ｂ）に示すように、第一の基板８１と第三の基板８６を、紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面８１ａ，８６ａが密着するように積層して、必要に応じて適宜に、次のような接合処理がなされることにより、第一の基板８１と第三の基板８６を接合する。接合処理としては、例えば、（ａ）２枚の基板を積層した状態において所定時間の間厚み方向に加圧する処理、（ｂ）２枚の基板を積層した状態において所定時間の間加熱する処理、（ｃ）２枚の基板を積層した状態において所定時間の間厚み方向に加圧した後、所定時間の間加熱する処理、または（ｄ）２枚の基板を積層した状態において所定時間の間厚み方向に加圧しながら加圧する処理などが挙げられる。ここに、「所定時間」とは、接合が十分になされるまでの時間である。
そして、図８（ｃ）に示すように、第一の基板８１と第三の基板８６とによる積層基板Ｌにおける第一の基板８１の他面における貼り合わせ面８１ｂおよび第二の基板８３における貼り合わせ面８３ａに、紫外線を照射する。その後、図８（ｄ）に示すように、積層基板Ｌと第二の基板８３を、紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面８１ｂ，８３ａが密着するように積層して、上記の接合処理が必要に応じて適宜に行うことにより、３枚の基板８１，８３，８６を接合する。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、第一の基板８１と第三の基板８６との貼り合わせ工程と、２つの基板８１，８６による積層基板Ｌと第二の基板８３との貼り合わせ工程の２回の貼り合わせ工程が必要となるので、スループットが良好ではない。
【００１０】
また、３枚の基板８１，８３，８６の貼り合わせ方法としては、以下に示すような方法が考えられる。すなわち、先ず、図９（ａ）に示すように、第一の基板８１の一面における貼り合わせ面８１ａ、第二の基板８３における貼り合わせ面８３ａ、および第三の基板８６における貼り合わせ面８６ａに、第一の紫外線光源９０ａから放出される紫外線を照射する。また、第一の基板８１の他面における貼り合わせ面８１ｂに、第二の紫外線光源９０ｂから放出される紫外線を照射する。ここに、第一の紫外線光源９０ａから放出される紫外線の一部を適宜の光学系によって導光することにより、第一の基板８１の他面における貼り合わせ面８１ｂに紫外線を照射するようにしてもよい。
次に、図９（ｂ）に示すように、第一の基板８１、第二の基板８３および第三の基板８６を、紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面が密着するように積層して、上記の接合処理が必要に応じて適宜に行うことにより、３枚の基板８１、８３、８６を接合する。
【００１１】
このような方法では、複数の紫外線光源９０ａ，９０ｂが必要であったり、一の紫外線光源からの紫外線を導光するための光学系が必要であったりするため、貼り合わせ装置の構造が複雑になると共に、貼り合わせ装置自体が大掛かりのものとなる、という問題がある。
【００１２】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、装置構造の複雑化、大型化を伴うことなく、３つのワークを所期の接合状態を得ながら効率よく貼り合わせることのできるワークの貼り合わせ方法および当該貼り合わせ方法において用いられる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のワークの貼り合わせ方法は、第一のワークの両面の各々に第二のワークおよび第三のワークを貼り合わせる方法であって、
第一のワークとして紫外線透過性材料よりなるものが用いられ、
当該第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークの各々における貼り合わせ面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、
当該第一のワーク、当該第二のワークおよび当該第三のワークを、紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面が密着するように、積層して接合する貼り合わせ工程と
を有し、
前記第一のワークに対する紫外線照射処理が、当該第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出するように当該第一のワークが保持された状態で、行われることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光照射装置は、第一のワークの両面の各々に第二のワークおよび第三のワークを貼り合わせるワーク貼り合わせ用の光照射装置であって、
紫外線光源と、
紫外線透過性材料よりなる第一のワークを当該第一のワークにおけるいずれか一方の貼り合わせ面が当該紫外線光源と対向するように保持する第一ワーク保持機構と、
第二のワークを当該第二のワークにおける貼り合わせ面が当該紫外線光源と対向するように保持する第二ワーク保持機構と、
第三のワークを当該第三のワークにおける貼り合わせ面が当該紫外線光源と対向するように保持する第三ワーク保持機構と
を備えており、
前記第一ワーク保持機構は、前記第一のワークを当該第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出された状態で保持するものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光照射装置においては、前記紫外線光源が一方向に長尺な棒状の紫外線照射ランプにより構成されており、
前記第一ワーク保持機構、前記第二ワーク保持機構および前記第三ワーク保持機構が前記一方向に並ぶよう配置されており、
当該紫外線照射ランプからの紫外線が、当該第一ワーク保持機構、当該第二ワーク保持機構および当該第三ワーク保持機構の各々に保持された、第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークの各々に対して同時に照射される構成とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のワークの貼り合わせ方法においては、紫外線透過性材料よりなる第一のワークに対する紫外線照射処理が、第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出された状態で行われる。このため、第一のワークの両面における貼り合わせ面を、一の紫外線光源による一度の紫外線照射で同時に接合に適した状態とすることができ、貼り合わせ工程を一度に行うことができるようになる。従って、光照射装置の構造の複雑化、大型化を伴うことなく、３つのワークを所期の接合状態を得ながら効率よく貼り合わせることができる。
【００１７】
本発明の光照射装置によれば、第一ワーク保持機構によって、紫外線透過性材料よりなる第一のワークが、当該第一ワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出された状態おいて、保持されるので、上記のワークの貼り合わせ方法による紫外線照射工程を確実に行うことができる。
【００１８】
また、第一ワーク保持機構、第二ワーク保持機構および第三ワーク保持機構が、紫外線光源を構成する紫外線照射ランプの長手方向に並ぶよう配置されていることにより、共通の一の紫外線光源によって、３つすべてのワークにおける貼り合わせ面の処理を一括して同時に実施することができ、処理効率を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光照射装置の一例における構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１に示す光照射装置における第一ワーク保持機構の構成を示す拡大図である。
【図３】第一ワーク保持機構の他の例における構成を概略的に示す説明図である。
【図４】合成石英ガラスよりなる試験用基板の紫外線照射面および紫外線透過面における、紫外光照射時間に対する接触角の変化を示すグラフである。
【図５】実施例における貼り合わせ工程の一例を示す説明図である。（ａ）は、３枚の試験用基板が積層された積層基板の構成を示す説明図、（ｂ）は、積層基板の加圧処理を示す説明図、（ｃ）は、積層基板の加熱処理を示す説明図である。
【図６】ワークの貼り合わせ方法における接合メカニズムを示す模式図である。
【図７】マイクロチップの一例における構成を概略的に示す、（ａ）平面図、（ｂ）Ａ−Ａ線断面図である。
【図８】従来における紫外線を利用した３つのワークの貼り合わせ方法の一例を示す説明図である。
【図９】従来における紫外線を利用した３つのワークの貼り合わせ方法の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔ワーク〕
本発明のワークの貼り合わせ方法は、例えば板状の３つのワーク同士を貼り合わせる方法であって、第一のワークの両面の各々に第二のワークおよび第三のワークを貼り合わせる方法である。
第一のワークは、例えばガラスおよびサファイアなどの紫外線透過性材料よりなるものである。
第二のワークおよび第三のワークは、例えば合成樹脂、ガラス、シリコンウエハ、水晶およびサファイアよりなる群から選ばれる材料よりなるものである。
ワークを構成する合成樹脂としては、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン樹脂、シクロオレフィン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。
ワークを構成するガラスとしては、石英ガラス、サファイアガラス、アルカリガラス、硼珪酸ガラスなどを用いることができる。
【００２１】
〔工程〕
本発明のワークの貼り合わせ方法は、第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークの各々における貼り合わせ面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークを、紫外線が照射されたそれぞれの貼り合わせ面が密着するように積層して接合する貼り合わせ工程とを有する。
【００２２】
〔紫外線照射工程〕
紫外線照射工程においては、ワークにおける貼り合わせ面に、波長２００ｎｍ以下の紫外線を照射する。
紫外線光源としては、波長１７２ｎｍに輝線を有するキセノンエキシマランプ等のエキシマランプ、波長１８５ｎｍに輝線を有する低圧水銀ランプ、波長１２０〜２００ｎｍの範囲に輝線を有する重水素ランプを好適に用いることができる。
ワークの貼り合わせ面に照射される真空紫外線の照度は、例えば１０〜１００ｍＷ／ｃｍ2 である。
また、ワークの貼り合わせ面に対する紫外線の照射時間は、ワークを構成する材料に応じて適宜設定されるが、後述する実験例の結果に示されるように、例えば３０秒間以上であることが好ましく、より好ましくは４０〜９０秒間である。
【００２３】
第一のワークに対する紫外線照射処理は、第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出するように第一のワークを保持した状態で、行う。
上述したように、第一のワークは紫外線透過性材料よりなるため、第一のワークにおける一方の貼り合わせ面に照射された紫外線は、当該第一のワークを透過する。従って、第一のワークの両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出していることにより、第一のワークの両面における貼り合わせ面にて活性酸素が発生し、当該活性酸素の作用により、接合に適した状態となる。すなわち、表面末端がヒドロキシ基（ＯＨ基）で置換された状態となる。
また、第二のワークに対する紫外線照射処理および第三のワークに対する紫外線照射処理は、第二のワークにおける貼り合わせ面および第三のワークにおける貼り合わせ面が酸素含有雰囲気に露出するようにワークを保持した状態で、行う。
このようにしてワークに対する紫外線照射処理を行うことにより、各ワークにおける貼り合わせ面は、接合に適した状態、末端がヒドロキシ基（ＯＨ基）で置換された状態となる。
【００２４】
〔貼り合わせ工程〕
貼り合わせ工程においては、各々紫外線が照射された、第一のワークにおける一方の貼り合わせ面および第二のワークにおける貼り合わせ面が密着し、かつ、各々紫外線が照射された、第一のワークにおける他方の貼り合わせ面および第三のワークにおける貼り合わせ面が密着する状態で積層して第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークを接合する。また、第一のワーク、第二のワークおよび第三のワークを積層した状態で、次のような接合処理が必要に応じて適宜に行われる。
ワーク同士を接合するための具体的な接合処理としては、（ａ）３つのワークを積層した状態において所定時間の間厚み方向に加圧する処理、（ｂ）３つのワークを積層した状態において所定時間の間加熱する処理、（ｃ）３つのワークを積層した状態において所定時間の間厚み方向に加圧した後、所定時間の間加熱する処理、または（ｄ）３つのワークを積層した状態において所定時間の間厚み方向に加圧しながら加圧する処理などが挙げられる。ここに、「所定時間」とは、接合が十分になされるまでの時間である。
【００２５】
接合処理における具体的な条件は、ワークを構成する材料に応じて、当該ワークに変形が生じない範囲内において適宜設定される。
具体的な加熱条件を挙げると、第二のワークおよび第三のワークが合成樹脂よりなるものであるときには、加熱温度が５０〜１１０℃である。また、３つのワークのすべてがガラスまたはサファイアよりなるものであるときには、加熱温度が１００〜３００℃である。加熱時間は例えば１〜１０分間である。
また、具体的な加圧条件を挙げると、第二のワークおよび第三のワークが合成樹脂よりなるものであるときには、加圧力が０．２〜１０ＭＰａである。また、３つのワークのすべてがガラスまたはサファイアよりなるものであるときには、加圧力が０．１〜２ＭＰａである。加圧時間は例えば６０〜３００秒間である。
【００２６】
〔光照射装置〕
以下、このようなワークの貼り合わせ方法による紫外線照射処理を実行するための光照射装置について説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成を概略的に示す説明図である。図２は、図１に示す光照射装置における第一ワーク保持機構の構成を示す拡大図である。
この光照射装置は、紫外線光源４０と、紫外線光源４０と対向する位置に配置された処理ステージ５０とを備えている。
【００２７】
紫外線光源４０は、例えば一方向に長尺な棒状の紫外線照射ランプ（例えばキセノンエキシマランプ）４１により構成されている。紫外線照射ランプ４１は、ランプ中心軸が水平方向に延びるよう、下方が開口するランプハウス４５内に収容されて配置されている。ランプハウス４５の開口部は、例えば合成石英ガラスからなる窓板部材４６により塞がれており、これにより光透過窓部が形成されている。ランプハウス４５の内部空間は、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。
【００２８】
処理ステージ５０には、紫外線照射ランプ４１の長手方向における略中央位置に凹所５１が形成されており、第二ワーク保持機構５２を構成する第二ワーク保持ステージ５３を凹所５１の一側に有すると共に第三ワーク保持機構５５を構成する第三ワーク保持ステージ５６を凹所５１の他側に有する。第二ワーク保持ステージ５３および第三ワーク保持ステージ５６は、それぞれ平坦なワーク保持面５３ａ，５６ａを有する。
【００２９】
第二ワーク保持ステージ５３は、平板状の第二のワーク２０の一面における貼り合わせ面２０ａが酸素含有雰囲気に露出された状態において紫外線照射ランプ４１と対向して水平に延びる姿勢で、保持する。
第三ワーク保持ステージ５６は、平板状の第三のワーク３０の一面における貼り合わせ面３０ａが酸素含有雰囲気に露出された状態において紫外線照射ランプ４１と対向して水平に延びる姿勢で、保持する。
【００３０】
処理ステージ５０における凹所５１には、第一ワーク保持機構６０が配置されており、従って、この例では、第一ワーク保持機構６０、第二ワーク保持機構５２および第三ワーク保持機構５５が、紫外線照射ランプ４１の長手方向（一方向）に並ぶよう配置されている。
上述したように、貼り合わせ面を両面に有する第一のワーク１０においては、貼り合わせ面の各々を接合に適した面とするために、第一のワーク１０が第一ワーク保持機構６０によって保持された状態において、一面が紫外線光源４０と対向する第一のワーク１０の他面側においても、空気（酸素）が十分に存在した状態とされていることが必要とされる。
【００３１】
この例における第一ワーク保持機構６０は、一面が紫外線照射ランプ４１と対向する第一のワーク１０の他面を各々実質的に点接触で保持する複数の針状保持部材６１により構成されている。この第一ワーク保持機構６０においては、平板状の第一のワーク１０が、一面側貼り合わせ面１０ａが酸素含有雰囲気に露出された状態において紫外線照射ランプ４１と対向して水平に延びる姿勢で、保持される。そして、針状保持部材６１の先端部の、第一のワーク１０に対する接触面積は無視できる程小さいので、第一のワーク１０の他面側貼り合わせ面１０ｂの実質的に全面が酸素含有雰囲気に露出された状態となる。
第一ワーク保持機構６０を構成する針状保持部材６１の数は、特に限定されるものではないが、少なくとも３つ以上であれば、第一のワーク１０を適正な姿勢で保持することができる。
【００３２】
以上において、光透過窓部を構成する窓板部材４６の光出射面と、紫外線が照射される各ワーク１０，２０，３０の一面における貼り合わせ面１０ａ，２０ａ，３０ａとの間の離間距離の大きさＤは、ほぼ一定の大きさとされている。当該離間距離の大きさＤは、例えば１〜４ｍｍであることが好ましい。これにより、各ワーク１０，２０，３０における貼り合わせ面１０ａ，２０ａ，３０ａに到達する紫外線を十分な大きさの強度（光量）とすることができると共に第一のワーク１０における他面側貼り合わせ面１０ｂに到達する紫外線を十分な大きさの強度（光量）とすることができる。従って、各ワーク１０，２０，３０における貼り合わせ面を確実に接合に適した状態とすることができると共に、各ワーク１０，２０，３０に対する紫外線照射処理を均一に行うことができる。
【００３３】
而して、上記のワークの貼り合わせ方法においては、紫外線透過性材料よりなる第一のワーク１０に対する紫外線照射処理が、第一のワーク１０における一面側貼り合わせ面１０ａおよび他面側貼り合わせ面１０ｂの各々が酸素含有雰囲気に露出された状態で行われる。このため、第一のワーク１０の一面に対して照射された紫外線が第一のワーク１０を透過することによって、第一のワーク１０における一面側貼り合わせ面１０ａだけでなく、他面側貼り合わせ面１０ｂにおいても、十分な活性酸素が生成される。これにより、第一のワーク１０における一面側貼り合わせ面１０ａおよび他面側貼り合わせ面１０ｂを、一の紫外線光源４０による一度の紫外線照射処理で同時に接合に適した状態とすることができる。その結果、第二のワーク２０および第三のワーク３０を第一のワーク１０の両面に各々積層して接合する貼り合わせ工程を一度に行うことができるようになる。従って、光照射装置の構造の複雑化、大型化を伴うことなく、３つのワーク１０，２０，３０を、所期の接合状態を得ながら、効率よく貼り合わせることができる。
また、第一ワーク保持機構６０、第二ワーク保持機構５２および第三ワーク保持機構５５が、紫外線光源４０を構成する紫外線照射ランプ４１の長手方向に並ぶよう配置されていることにより、共通の一の紫外線照射ランプ４１によって、３つのワーク１０，２０，３０における貼り合わせ面１０ａ，１０ｂ，２０ａ，３０ａの処理を一括して同時に実施することができ、処理効率（スループット）を一層向上させることができる。
【００３４】
そして、上記構成の光照射装置においては、一面が紫外線照射ランプ４１と対向する紫外線透過性材料よりなる第一のワーク１０の他面に各々実質的に点接触する複数の針状保持部材６１により構成された第一ワーク保持機構６０によって、第一のワーク１０が保持される。これにより、第一のワーク１０の一面側貼り合わせ面１０ａおよび他面側貼り合わせ面１０ｂの各々が酸素含有雰囲気に露出された状態とされる。従って、紫外線光源４０を複数設けたり、紫外線光源４０からの紫外線を第一のワーク１０の他面側貼り合わせ面１０ｂに導光するための光学系を設けたりすることなく、第一のワーク１０における一面側貼り合わせ面１０ａおよび他面側貼り合わせ面１０ｂの各々に対する紫外線照射処理を同時に行うことができ、装置の構造の複雑化、大型化を回避することができる。
また、一の紫外線照射ランプ４１によって３つのワーク１０，２０，３０における貼り合わせ面１０ａ，１０ｂ，２０ａ，３０ａの紫外線照射処理を一括して同時に実施することができるので、３つのワーク１０，２０，３０の紫外線照射処理工程のタイムラグに起因する接合不良が生ずることを回避することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、第一ワーク保持機構は、第一のワークをその両面における貼り合わせ面の各々が酸素含有雰囲気に露出される状態で保持することのできる構成とされていればよい。
【００３６】
例えば、図３（ａ）に示すように、第一ワーク保持機構６０は、第一のワーク１０の他面における周縁部を下方から支持する枠状の空洞ステージ６３により構成されていてもよい。このような構成においては、空洞ステージ６３のワーク保持面６３ａに接触する第一のワーク１０の周縁部の領域をできるだけ小さくすることにより、針状保持部材６１によるものと同様の効果を得ることができる。また、空洞ステージ６３のワーク保持面６３ａに接触する第一のワーク１０の領域を他のワーク（例えば第二のワーク２０）と接合される貼り合わせ面１０ｂ以外の領域（接合に寄与しない領域）に設定することによっても、針状保持部材６１によるものと同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、図３（ｂ）に示すように、第一ワーク保持機構６０は、いわゆるエア浮上型の保持ステージ６５により構成されていてもよい。このエア浮上型の保持ステージ６５は、エアを第一のワーク１０の他面にエア（図３（ｂ）において斜線を付した矢印で示す。）を吹き付けることにより、第一のワーク１０を空中に浮かせた状態で支持するものである。このような構成のものにおいても、針状保持部材６１によるものと同様の効果を得ることができる。
【００３８】
さらにまた、図３（ｃ）に示すように、第一ワーク保持機構６０は、第一のワーク１０の周側面を挟圧して保持する保持部６８ａ，６８ｂを備えた保持ステージ６７により構成されていてもよい。この保持ステージ６７においては、一対の保持部６８ａ，６８ｂが水平方向に移動可能に設けられており、例えば平面形状が多角形（例えば四角形）である第一のワーク１０における互いに対向する一対の周側面を所定の保持圧力（図３（ｃ）において斜線を付した矢印で示す。）によって狭圧して第一のワーク１０を保持する。なお、第一のワーク１０が保持された状態においては、第一のワーク１０の一面側および他面側において、一対の保持部６８ａ，６８ｂ間には酸素含有雰囲気とされる空間部６９が形成された状態とされる。このような構成のものにおいても、針状保持部材６１によるものと同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明のワークの貼り合わせ方法の具体的な実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
〔予備実験〕
各々合成石英ガラスよりなり、厚みが１．６ｍｍである２枚の試験用基板を用い、適正な紫外線照射時間を設定するための予備実験を行った。
先ず、図１に示す光照射装置を用い、大気雰囲気下において、各々の試験用基板を第一ワーク保持機構によって保持させ、紫外線照射時間を適宜変更しながら、各々の試験用基板に紫外線を照射した。紫外線照射条件は次に示す通りである。
光透過窓部を構成する窓板部材の光出射面と試験用基板の表面との間の離間距離の大きさＤを４ｍｍとした。紫外線光源として、波長１７２ｎｍに輝線を有するキセノンエキシマランプを用い、窓板部材の光出射面における真空紫外光の照度が４０ｍＷ／ｃｍ２となる条件でランプを点灯させた。
次いで、各々の試験用基板の、紫外線光源と対向する一面（紫外線照射面）および他面（紫外線透過面）における純水の接触角を測定した。結果を図４に示す。図４において、丸印（○）で示すプロットによる曲線は、一方の試験用基板の紫外線照射面についての結果であり、四角（□）印で示すプロットによる曲線は、一方の試験用基板の紫外線透過面についての結果である。また、三角印（△）で示すプロットによる曲線は、他方の試験用基板の紫外線照射面についての結果であり、バツ（×）印で示すプロットによる曲線は、他方の試験用基板の紫外線透過面についての結果である。
【００４１】
以上の結果より、いずれの試験用基板の紫外線照射面および紫外線透過面についても、最終的な接触角は５°以下の大きさで一定に安定しており、接触角の大きさが安定するまでに要する紫外線照射時間は、３０秒間程度であることが確認された。すなわち、試験用基板の表面状態に拘わらず、紫外線を３０秒間以上照射することにより、純水の接触角が一定に安定することが確認された。
ここで、２つの試験用基板で、初期時の接触角（紫外線照射前の接触角）の大きさが相違するのは、試験用基板の表面状態（例えば、不純物の付着状態など）が互いに相違するためである。また、試験用基板の紫外線照射面および紫外線透過面における接触角が紫外線照射により変化するのは、紫外線による光洗浄が行われているためである。
【００４２】
［ワークの作製］
下記のワークＷａ、ワークＷｂおよびワークＷｃを作製した。
ワークＷａは、合成石英ガラスよりなり、寸法が２５ｍｍ×４５ｍｍ×１．６ｍｍの矩形の板状のものである。
ワークＷｂは、合成石英ガラスよりなり、寸法が２５ｍｍ×４５ｍｍ×１．６ｍｍの矩形の板状のものである。
ワークＷｃは、合成石英ガラスよりなり、寸法が２５ｍｍ×４５ｍｍ×１．６ｍｍの矩形の板状のものである。
【００４３】
＜実施例１＞
これらのワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃについて、下記の紫外線照射工程および貼り合わせ工程を行い、第一のワーク（１０）としてワークＷｂを用い、ワークＷｂの両面に各々第二のワーク（２０）としてのワークＷａおよび第三のワーク（３０）としてのワークＷｃを貼り合わせた。
【００４４】
［紫外線照射工程］
図１に示す光照射装置を用い、大気雰囲気下において、３つのワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃの各々の一面（貼り合わせ面）に紫外線を照射した。紫外線照射条件は次に示す通りである。
光透過窓部を構成する窓板部材の光出射面と各ワークの一面との間の離間距離の大きさＤを４ｍｍとした。紫外線光源として、波長１７２ｎｍに輝線を有するキセノンエキシマランプを用い、窓板部材の光出射面における真空紫外線の照度が４０ｍＷ／ｃｍ２となる条件でランプを点灯させた。また、紫外線照射時間は３０秒間とした。
［貼り合わせ工程］
図５（ａ）に示すように、３つのワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃを、ワークＷａの一面における貼り合わせ面（２０ａ）とワークＷｂの一面側貼り合わせ面（１０ａ）が密着し、かつ、ワークＷｂの他面側貼り合わせ面（１０ｂ）とワークＷｃの一面における貼り合わせ面（３０ａ）が密着する状態で、積層した。
次いで、図５（ｂ）に示すように、３つのワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃによる積層基板Ｌｓを、プレス機（７０）によって、ワークの積層方向（厚み方向）に加圧し、その後、図５（ｃ）に示すように、当該積層基板Ｌｓを恒温槽（７５）内で加熱することにより、３つのワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃを接合した。加圧処理条件は、加圧圧力が１．５ＭＰａ、加圧時間が３００秒間である。また、加熱処理条件は、加熱温度（ポストベーク温度）が３００℃、加熱時間（ベーク時間）が１２０分間である。
【００４５】
得られた接合体について、ＪＩＳ  Ｋ６８４９に相当する引張接着強さ試験により、接合状況の評価を行った。ワークＷａおよびワークＷｃが剥がれなかった場合を「○」、ワークＷａおよびワークＷｂのいずれか一方が剥がれてしまった場合を「×」として評価した。結果を下記表１に示す。
【００４６】
＜実施例２＞
貼り合わせ工程における加圧圧力を１ＭＰａに変更した以外は実施例１と同様にして、３つのワークの貼り合わせを行った。得られた接合体について、実施例１と同様の方法により、接合状況の評価を行った。結果を表１に示す。
【００４７】
＜実施例３＞
紫外線照射工程における紫外線照射時間を６０秒間とし、貼り合わせ工程における加圧圧力を１ＭＰａに変更した以外は実施例１と同様にして、３つのワークの貼り合わせを行った。得られた接合体について、実施例１と同様の方法により、接合状況の評価を行った。結果を表１に示す。
【００４８】
＜実施例４＞
紫外線照射工程における紫外線照射時間を６０秒間とし、貼り合わせ工程における加圧圧力を２ＭＰａに変更した以外は実施例１と同様にして、３つのワークの貼り合わせを行った。得られた接合体について、実施例１と同様の方法により、接合状況の評価を行った。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2016215492.tif 000003
【００５０】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜４に係る貼り合わせ方法によれば、得られる接合体において高い強度の接合状態を達成することができることが確認された。
【符号の説明】
【００５１】
１０  第一のワーク
１０ａ  一面側貼り合わせ面
１０ｂ  他面側貼り合わせ面
２０  第二のワーク
２０ａ  貼り合わせ面
３０  第三のワーク
３０ａ  貼り合わせ面
４０  紫外線光源
４１  紫外線照射ランプ
４５  ランプハウス
４６  窓板部材
５０  処理ステージ
５１  凹所
５２  第二ワーク保持機構
５３  第二ワーク保持ステージ
５３ａ  ワーク保持面
５５  第三ワーク保持機構
５６  第三ワーク保持ステージ
５６ａ  ワーク保持面
６０  第一ワーク保持機構
６１  針状保持部材
６３  空洞ステージ
６３ａ  ワーク保持面
６５  保持ステージ
６７  保持ステージ
６８ａ，６８ｂ  保持部
６９  空間部
７０  プレス機
７５  恒温槽
８０  マイクロチップ
８１  第一の基板
８１ａ，８１ｂ  貼り合わせ面
８２  貫通長孔
８３  第二の基板
８３ａ  貼り合わせ面
８４  溝
８５  貫通孔
８５ａ  流入口
８６  第三の基板
８６ａ  貼り合わせ面
８７  溝
８８  貫通孔
８８ａ  流出口
９０  紫外線光源
９０ａ  第一の紫外線光源
９０ｂ  第二の紫外線光源
Ｌ，Ｌｓ  積層基板
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ  流路
Ｗ１  ＰＤＭＳ基板
Ｗ２  ガラス基板
Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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