(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転塗布機の被塗布体固定用チャック上部に平面性を高めた平坦面を有する定盤を前記平坦面側を下側にして固定する工程、前記定盤の平坦面側に被覆用の薄板を密着させる工程、被塗布体固定用チャック下部に基板を置く工程、前記基板上に接着剤の液体を滴下する工程、及び接着剤と薄板が接触するまで、前記被塗布体固定台の上部を下ろし、下部との距離を縮める工程、上部と下部とを一軸で回転させ上部チャックにより接着剤層を加圧しながら、接着剤の余剰の部分を除去する工程とをこの記載順に行うことを特徴とする、薄板で被覆された基板の製造方法。
【請求項２】
前記の接着剤が硬化性であり、被塗布体固定用チャックを回転させて、接着剤の余剰部分を除去する工程を行った後、接着剤の硬化工程を行うことを特徴とする請求項１に記載する薄板で被覆された基板の製造方法。
【請求項３】
前記の接着剤が電離放射線硬化性であり、硬化工程を電離放射線照射によって行うことを特徴とする請求項２に記載する薄板で被覆された基板の製造方法。
【請求項４】
前記の被塗布体固定用チャック上部をチャック下部とは別の軸により、２軸により同期させて回転することによって接着剤の余剰の部分を除去することを特徴とする請求項１に記載する薄板で被覆された基板の製造方法。
【請求項５】
接着剤の層の厚みを計測するための非接触式光センサによって所望膜厚になるように、被転写体固定用チャックの回転数と、及びチャック上部、チャック下部間の距離を調整することを特徴する請求項１に記載する薄板で被覆された基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載する製造方法を用いた製造装置において、請求項１に記載の被塗布体固定用チャック上部に、定盤と被覆用の薄板を密着、固定させ、被塗布体固定用チャック下部に基板を静置し、前記基板上に接着剤の液体を滴下する、貼り合わせステージ部と、接着剤と薄板が接触するまで、前記被塗布体固定台の上部を下ろし、下部との距離を縮める下降部と、チャック上部と下部とを軸で回転させる回転部と、回転終了後、貼合せた基板と薄板間の接着剤の硬化工程を行うための電離放射線照射部とを設けたことを特徴とする薄板で被覆された基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルム等を貼り合せた基板に接着剤を介して薄いガラス等の別の基板やフィルムを貼合せ、薄板で被覆された基板を製造する製造方法及びその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
電子部品や光学部品の製造において、種々の機能を付与した基板の表面に薄板ガラスを被覆したものを使用している。従来、薄板で被覆された基板を製造するには、例えば、基板と薄板とを接着剤を介して重ねた後、平面性の高い一対の板で挟み、接着剤層の厚みが所定の厚みになるまで加圧し、その後、接着剤を硬化させていた。しかし、この方法では、重ねた基板と薄板との間からはみ出した接着剤が基板や薄板の接着とは関係のない面に回り込むため、加圧に使用する平面性の高い板を再利用するのに支障を生じるだけでなく、接着剤層の厚みの制御の精度が不十分であり、部品が大型になるほど、各部分の加圧を一定圧に保つことも難しかった。さらに、加圧板により加圧されているため、密着度が高まっていて加圧板と複合基板との剥離も容易ではない等の不利があった。
【０００３】
それに対し、基板をスピンナーの真空チャック上に装着し、液状の接着剤を滴下し、その上に薄板ガラスを重ねてエアー吹き付けにより加圧して接着剤を全面に行き渡らせ、その後、スピンナーを回転させて余剰の接着剤を飛散させて、両者を密着させ、真空チャックより取り外す方法が考えられた。（特開昭５５−６８０４０号公報）
【０００４】
この方法は、それまでの技術の欠点をかなり解消はしたが、この方法で製造する複合基板は欠陥を内蔵していることが分かった。それは、薄板ガラスで被覆した表面の平面性が悪い点である。
その理由は、基板が研磨したものでない限り、肉厚のばらつきがあって平面性が不十分であり、この上に、あるいはこの上に加工されてできた他の層上に薄板ガラス等を貼り合わせると、下の基板の厚みムラが、ほぼそのままに最表面である薄板の表面の凹凸となるためである。
【０００５】
また、上記の方法では、基板上に接着剤を滴下後、薄板ガラスを重ね合わせ時に、薄板ガラスや基板と接着剤との間に気泡が混入しやすく、その気泡による厚みムラが、最表面の薄板の表面の凹凸を生じたりして、高精度の部品が得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明における課題は、厚みのムラが避けられない基板に薄板を貼り合わせる際の製品に生じる、薄板表面の凹凸を可能な限り解消した、薄板で被覆された基板の製造方法及びその製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、薄板を直接エアチャックで固定すると撓んだり、破損したりするため、平面性を高めた定盤をまずエアチャック等で固定し、この定盤上に薄板を密着させることにより、定盤に接触した側の薄板の平面性を確保しておき、薄板の反対側には接着剤を介して、基板を置き、前記の薄板を上部のチャックを下に下ろして、接着剤層を加圧しながら、チャック上部と下部とを１軸で回転させ、接着剤の余剰の部分を除去することにより、従来行われている方法の致命的な欠陥を解消したものである。
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、回転塗布機の被塗布体固定用チャック上部に平面性を高めた平坦面を有する定盤を前記平坦面側を下側にして固定する工程、前記定盤の平坦面側に被覆用の薄板を密着させる工程、被塗布体固定用チャック下部に基板を置く工程、前記基板上に接着剤の液体を滴下する工程、及び接着剤と薄板が接触するまで、前記被塗布体固定台の上部を下ろし、下部との距離を縮める工程、上部と下部とを一軸で回転させ、上部チャックにより接着剤層を加圧しながら、接着剤の余剰の部分を除去する工程とをこの記載順に行うことを特徴とする、この記載する順に行うことを特徴とする、薄板で被覆された基板の製造方法に関するものである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１において、接着剤が硬化性であり、被塗布体固定用チャックを回転させて接着剤の余剰部分を除去する工程を行った後、接着剤の硬化工程を行う基板の製造方法に関するものである。
請求項３の発明は、請求項２において、接着剤が電離放射線硬化性であり、硬化工程を電離放射線照射によって行う基板の製造方法に関するものである。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１において、前記の被塗布体固定用チャック上部をチャック下部とは別の軸により、２軸により同期させて回転することによって接着剤の余剰の部分を除去する基板の製造方法に関するものである。
さらに、請求項５の発明は、請求項１において、接着剤の層の厚みを計測するための非接触式光センサによって所望膜厚になるように、被転写体固定用チャックの回転数と、及びチャック上部、チャック下部間の距離を調整する基板の製造方法に関するものである。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載する製造方法を用いた製造装置において、請求項１に記載の被塗布体固定用チャック上部に、定盤と被覆用の薄板を密着、固定させ、被塗布体固定用チャック下部に基板を静置して、前記基板上に接着剤の液体を滴下する、貼り合わせステージ部と、接着剤と薄板が接触するまで、前記被塗布体固定台の上部を下ろし、下部との距離を縮める下降部と、チャック上部と下部とを軸で回転させる回転部と、回転終了後、貼合せた基板と薄板間の接着剤の硬化工程を行うための電離放射線照射部とを設けたことを特徴とする、薄板で被覆された基板の製造装置に関するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施の形態を挙げて更に詳細に説明する。
図1〜図５は、本発明の薄板で被覆された基板の製造方法及び製造装置を説明するための要部の断面図である。
本発明では、接着剤の塗布に、スピンナーと通称する回転塗布機を使用することが好ましい。スピンナーは回転軸の一端に真空吸引のできるエアチャックを有していて、被塗布体を固定しておく。塗布液は、別の加圧タンクに溜めておき、電磁弁の開閉時間の調整により一定量の塗料を吐出させて被塗布体上に滴下し、滴下後、回転軸を高速回転することにより、遠心力で滴下された塗料を被塗布体表面に広げるもので、比較的電子部品等の製造においてレジストの塗布等によく使用されているものである。
本発明においては、このようなスピンナーを単に接着剤の塗布のみに利用するものではなく、薄板の貼り合わせ及び接着剤の厚みの制御（厚みの制御は後記するが、チャック上部と下部との距離を調整することでも行う。）にも使用する。
【００１３】
まず、図１に示すように、回転塗布機に設置されている、被塗布体固定用のアルミニウム製等のエアチャック上部５に定盤４を固定する。定盤４の固定は、機械的に行なう等、真空吸引以外の手段で固定しても構わない。定盤４の表側の面すなわち、エアチャックで固定したのとは反対側の面は、平面性を高めた平坦面である事が望ましく、フラットネスが０．５μm以下のもので、材質は例えば、石英ガラスのものを使用する。このように平面性を高めると、次に説明する薄板３の密着工程で、定盤４と薄板３が隙間無しに接するので、真空吸引を続けるような操作を伴なうこと無く、密着が保たれる。
【００１４】
つまり、定盤４の平面性は、貼り合わせ後の製品の表面の平面性を作りだす事と、密着により薄板を固定することで、薄板が定盤４以外に何も接触することがないため、回転時に薄板へ余計な応力がかからず、安定した回転が得られるという２つの役割を果たす。従来のエアチャックも平面性を全く考慮していない訳ではないが、真空吸引のための開口部があるため、その部分で被塗布体が開口部内に吸引され、全体的に上側に凸の変形があり得る。本発明では、この点、エアチャックで剛性の高い定盤を固定し、真空吸引のための開口のない定盤の表面を利用する。
【００１５】
定盤４の大きさは薄板３の大きさに匹敵するものであるが、定盤４は、図１に示すように、薄板３よりもひとまわり小さい方が、滴下された接着剤が、回転塗布機の回転により振り切られて飛び散り、薄板の周囲の裏面の定盤側に回り込み定盤に付着して、洗浄の必要を生じる等の煩雑さが生じないので、好ましい。逆に、定盤４があまり小さいと、薄板３を密着させる能力が減り、定盤からはみ出した部分の薄板３は、規制するものがないため、カールを生じたりすることで、基板と薄板が部分的に貼り付いてしまい、平面性が低下する恐れがあるからである。その意味で、定盤４の大きさは、被塗布体の基板の６０〜９０％程度が好ましい。また、定盤４は、エアチャック等の固定手段により撓むことがないよう、十分厚い方がよい。一例として、６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚み１００μmの薄板ガラスを置くための定盤４は、５３ｍｍ×５３ｍｍ、厚み６ｍｍである。因みに、基板の大きさは、６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚み１．１ｍｍである。
【００１６】
上記の固定された定盤４に薄板３を接触させて密着する際には、エアブロウを適用する等の手段を行う。この密着により、定盤４の表面は高度の平面性が保たれているために、ここに密着した薄板３は、薄板３自身に多少の撓みがあっても定盤４により矯正され、薄板３の上面（図示）、即ち、定盤４に接している面が、定盤４のもつ平面性をもつようになる。
【００１７】
図２はエアチャック下部２に基板１を置き、その置かれた基板１の上に接着剤６を滴下した様子を示すものである。液状の接着剤６をディスペンサー等を使用して滴下する際、貼り合わせに十分かつ過剰でない量になるよう、吐出条件を設定しておき、気泡が混入しないよう注意して行う。
図３は、上記の図１に示したエアチャック上部５に定盤４を固定し、該定盤４に被覆用の薄板が密着されたものが、図２に示すエアチャック下部２に置かれた基板１の上に滴下された接着剤６と、薄板３とを重ねて置いた様子を示すものである。重ねる定盤４とエアチャック上部５の重量や、接着剤６の吐出量にもよるが、接着剤が多少広がって、図３に示すような状態になる。
【００１８】
続いて、スピンナーを高速回転させると、接着剤が薄板と基板の間の周囲まで行き渡り、それに伴って接着剤の厚みが減少し、余った接着剤が周囲よりはみ出すので、余剰の接着剤を遠心力により振り切る。このとき、接着剤の粘度、経過時間に対する回転数（＝回転数／分）、および回転時間を調整する事により、接着剤の厚みの制御を行なうことができる。また、エアチャック上部５を下降させて、エアチャック上部５とエアチャック下部２との間の距離を調整することで、接着剤層６の厚さを制御する。
以上の工程により、薄板と基板が接着剤により積層される。図４は、積層された状態を示す。
【００１９】
接着剤の種類によっては、その後、回転を停止させるか、あるいは所定の時間内、高速回転させた後に、回転数を落として低回転数で回転させたまま、接着剤が熱硬化性のものであれば、ヒーターまたは温風等で加熱し、接着剤が電離放射線硬化性のものであれば、電離放射線（例えば、電子線や紫外線）を照射して、接着剤を硬化させる。この後の工程で、基板と薄板が一体になったものを定盤から剥がす必要があるため、接着剤としては電離放射線硬化性のものを使用し、電離放射線照射により十分硬化させておく事が望ましい。
硬化の後、貼り合わせた製品をエアブロウまたはプラスチック製のへラのようなセパレーターを用いて定盤４と薄板面とを剥離する。エアブロウやセパレーターによる剥離を容易にする意味で、定盤４の上の面の周囲を面取り部を形成して幅の狭い斜面を周囲に形成しておくと、剥離するための応力がかかりやすくて良い。このようにして剥離して得られた、薄板３で被覆された基板１の積層状態を図５に示す。
【００２０】
次に、本発明の薄板で被覆された基板の製造装置は、図６（ａ）に示すように被塗布体固定用チャック上部５に、定盤４と被覆用の薄板３を密着、固定させ、被塗布体固定用チャック下部２に基板１を静置し、前記基板１上に接着剤６の液体を滴下する、貼り合わせステージ部７を有する。また、接着剤６と薄板３が接触するまで、前記被塗布体固定台の上部５を下ろし、下部２との距離を縮める下降部８と、チャック上部５と下部２とを軸１２で回転させる回転部９を有する。また、図６（ｂ）に示すように回転終了後、貼合せた基板１と薄板３間の接着剤６の硬化工程を行うための電離放射線照射部１０とを設けた構成となっている。
【００２１】
また、接着剤の層の厚みを計測するために、非接触式光センサ１５をエアチャック上部５の一部の開口部よりセンシングして、接着剤層６が所望膜厚になるように、被転写体固定用チャックの回転数と、及びチャック上部、チャック下部間の距離を調整することが好ましい。
また、エアチャック上部５と下部２を１軸１２で回転させるだけではなく、上部５の回転は軸１２により、また下部２の回転は軸１３により各軸を中心に別々の軸で互いに同期させて回転させることが接着剤層のより精度の高い膜厚の制御を行うことができる。
【００２２】
本発明の製造方法により実施した例を以下に示す。本方法においては、接着剤の塗布に、スピンナーと通称する図６（ａ）に示すような上部チャック５が上下し、上部及び下部間の距離が可変する一体で回転する回転塗布機を使用する。スピンナーの上部チャック５は回転軸の一端に真空吸引のできるエアチャックを有する。薄板ガラス（ＡＦ４５：ショット社製、熱膨張係数４５×１０-7／℃、厚さ１００μｍ１４０ｍｍ□）を平坦性をする定盤（ＡＬ硝子の研磨処理品：旭硝子社製、熱膨張係数３７×１０-7／℃、厚さ６．３５ｍｍ、１４０ｍｍ□、平坦性０．５μｍ以下）に何も介さずに真空密着状態で貼り付け、薄板側を下にして、それをエアチャック５に固定する。平坦性を有する定盤への密着は双方共、洗浄済のものを使用し、貼付け時に、異物等の混入を防ぐためクリーンルーム内の清浄度の高いクリーンベンチ内で行う。貼り付きが悪い場合には揮発性の有機溶媒を適量、介しても良い。この定盤は薄板ガラスの反りを防止するため薄板硝子よりも面積をほぼ同じにするのが良い。
【００２３】
次に、チャック下部２の上に機能性フィルム層を上にして基板１を載せる。この時、回転時に飛ばないよう基板は端面を支持ピン１４で支持されている。或いは、真空吸引で吸着しても良いが、基板が薄い場合は変形する可能性があり。応力がかからない状態で載せるのが望ましい。
接着剤を基板１の上に気泡を混入させないように注意しながらスポイトやディスペンサー等を用いて一定量滴下する。接着剤は温調管理されているため接着剤の粘度を一定に保つことができる。
滴下後は、接着剤と薄板硝子の表面とが触れるまで、上下チャック間距離を狭め、と同時に回転させながら、さらにチヤツク間距離を狭めることにより、加圧に加えて基板と薄板ガラス間から不要な接着剤を飛ばす。接着剤層の厚みは上下チャック間距離、チャックの回転数、回転時間等を変えることで制御することができる。また、上部チャック５の一部に開口部を設け、そこから定盤を通して非接触のレーザ変位センサ（キーエンス製ＬＴ８１００）１５にて接着剤層の厚みを計測し、所望膜厚になった時点で回転を終了することも可能である。
【００２４】
単に、基板と薄板を積層した場合には、ガラス基板と薄板からはみ出た接着剤が裏回りし、定盤に付着したりするが、はみ出た接着剤をスピンで飛ばしてしまうため、裏回りがなく仕上がりが綺麗となるのみならず、定盤の再利用が可能である。
所望の膜厚となったら、硝子間のＵＶ接着剤が未だ硬化していないため、基板等に蝕れずに、続けてＵＶ照射（１００ｍＷ／ｃｍ2）を行う。ＵＶ照射装置１０により、照射は、低速でチャックを定回転させながらガラス端面から行う。或いは、上部の材質を平面性をもつ透明なもので作製することで、上方から照射することも可能である。
ＵＶ照射により接着剤を硬化後は、定盤と貼り合わせた基板とを、エアブロウや、セパレータなどの道具を用いて容易に引き離すことができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、定盤の平面性が薄板の平面性を矯正するため、表面の平面性が高い薄板で被覆された基板が製造できる。
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、接着剤が硬化されているので、貼り合わせによって表面に形成された平面性が安定に維持できる。
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、接着剤が電離放射線の照射によりごく短時間で硬化するため、薄板の平面性の矯正により、応力が生じたとしても、硬化が完了しているために、元に戻ることがない。
【００２６】
請求項４の発明によれば、被転写体固定用チャック上部と下部を別の軸で互いに同期させて回転させることが接着剤層のより精度の高い膜厚の制御を行うことができる。
請求項５の発明によれば、非接触式光センサを用いて接着剤層の厚みを非常に正確に計測でき、また被転写体固定用チャックの回転数と、及びチャック上部、チャック下部間の距離を調整することで、均一で平滑な接着剤層、それはすなわち、表面の平面性が高い薄板で被覆された基板が得られることである。
【００２７】
請求項６発明によれば、請求項１〜５のいずれかの発明の効果に加え、以下に挙げるような効果が発揮できる。
（１）基板と薄板を貼り合わせる際に、余剰の接着剤をチャック台を回転させることで、チャック周辺部に飛ばすことができ、基板や定盤等を余剰の接着剤で汚すことがない。
（２）ガラス基板上の機能性フィルムが多面化等で、基板が大版化した場合でも実現が容易で装置がさほど大きくならない。
（３）本製造装置は、接着剤温度を一定とする加熱冷却装置により接着剤の粘性を一定管理することができ、接着剤滴下時に滴下量を吐出時間により制御することで滴下時に混入し易い気泡の発生がなく安定した滴下が実現できる。
（４）チャック回転中に接着剤層の膜厚測定が可能であるため、所望の膜厚を再現良く確保することができる。
（５）上下のチャックの平行度が得られているため、再現性良く、貼り合わせた基板と薄板ガラスの平行度が得られる。
（６）本製造装置は、クリーンルーム等で使用する場合、装置の上方にはヘパフィルタを取り付けてあるため、人手による製造に比ベ、製造中、製品への異物混入が軽減する。
（７）接着剤硬化時に、ＵＶ照射量を積算光量でモニタすることで、ＵＶランプの劣化の影響なく製品への安定した照射量が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアチャック上部に定盤と薄板を固定した状態を示す断面図である。
【図２】エアチャック下部に基板を置き、基板上に接着剤を滴下した状態を示す断面図である。
【図３】エアチャック上部に固定された定盤と薄板が、エアチャック下部に置かれた基板上の滴下された接着剤と、重ねて、接着剤が多少広がった状態を示す断面図である。
【図４】エアチャック上下で挟み込んで加圧し、さらにチャックとともに回転し、薄板と基板が積層した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の製造方法によって得られる製品の断面図である。
【図６】本発明の製造装置の概略を説明する図である。
【符号の説明】
１    基板
２    チャック下部
３    薄板
４    定盤
５    チャック上部
６    接着剤（層）
７    貼合せステージ部
８    下降部
９    回転部
１０    電離放射線照射部
１１    上部下部チャック位置合わせ用の軸
１２、１３    軸
１４    支持ピン
１５    非接触式光センサ
【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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