(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上側にして固定する工程、前記定盤の前記平坦面に被覆用の薄板ガラスからなる薄板を置いて密着させる工程、前記薄板上に接着剤の液体を滴下し、滴下された接着剤の上に基板を重ねて置く工程、及び前記被塗布体固定台を回転させて前記接着剤の余剰の部分を除去する工程とを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。
【請求項２】
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に記載する基板の製造方法。
【請求項３】
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に記載する基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３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に記載の被覆用の薄板ガラスからなる薄板を密着させた定盤を複数個セット可能なローダー部と、搬送ロボットによりローダー部から一枚ずつ搬送し、接着剤の滴下と基板を重ねて置き、静置を行う貼合せステージ部と、基板と合せた定盤を被塗布体固定台へ搬送し、固定台を回転させる回転部、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、さらに、薄板で被覆され硬化後の基板を定盤に貼り付けたまま、ロボットで搬送し、順次、収納してゆくアンローダー部からなる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、従来技術では上側に設置しておいた薄板を下側に置き、但し、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、基板を重ね、前記の薄板の固定台を回転させ、接着剤の余剰の部分を除去し、また薄板、基板の供給から排出、収納する搬送をロボットで機械的に行うことにより、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上側にして固定する工程、前記定盤の前記平坦面に被覆用の薄板ガラスからなる薄板を置いて密着させる工程、前記薄板上に接着剤の液体を滴下し、滴下された接着剤の上に基板を重ねて置く工程、及び前記被塗布体固定台を回転させて前記接着剤の余剰の部分を除去する工程とを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。
【００１０】
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。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３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に記載の被覆用の薄板ガラスからなる薄板を密着させた定盤を複数個セット可能なローダー部と、搬送ロボットによりローダー部から一枚ずつ搬送し、接着剤の滴下と基板を重ねて置き、静置を行う貼合せステージ部と、基板と合せた定盤を被塗布体固定台へ搬送し、固定台を回転させる回転部、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、さらに、薄板で被覆され硬化後の基板を定盤に貼り付けたまま、ロボットで搬送し、順次、収納してゆくアンローダー部からなる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１上に定盤２を固定する。定盤２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２の表側の面、即ち、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２と被塗布体である薄板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２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２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、全体的に下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２の大きさは被塗布体である薄板３の大きさに匹敵するものである。
ただし、定盤２は、図２に示すように、被塗布体である薄板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２があまり小さいと、被塗布体である薄板３を密着させる能力が減るのと、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２の大きさは、被塗布体の６０〜９０％程度が好ましい。
また、定盤２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２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】
図２は、固定された定盤２の上に薄板３を置いて密着させた状態を示したものである。密着のために、薄板上から加圧することが望ましく、（１）重量のあるものを置く、（２）プレス手段を用いて面内の一部分をプレスする、または（３）エアブロウを適用する等の手段を行う。このうち、非接触で圧力をかける事ができる（３）のエアブロウによる方法が望ましい。あるいは、定盤と薄板の間に、異物を排除したキシレン等の溶剤や純水等の液体を適用して、容易に密着面を形成することもでき、このような液体の適用とエアブロウを併用してもよい。液体を使用した際には、貼り合わせが終了した後に乾燥や洗浄を行なって、液体を除去する必要がある。この密着により、定盤２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２により矯正され、薄板３の下面、即ち、定盤２に接している面が、定盤２のもつ平面性をもつようになる。従来は、真空チャック上にまず、厚い方の基板を固定している。この理由は、薄板で被覆される基板を下側にするのが自然でもあり、また、通常の真空チャックに薄板を載せる操作や続く真空吸引により、薄板が破損する恐れがあるからである。ここで、薄板が帯電していると密着を高めるので、チャックの確実性を高める意味のみからは好ましいが、却って塵挨の吸引や、電子部品の場合には帯電による悪影響の恐れもあり、そのような懸念がある場合には、事前に除電した方がよい。
【００１７】
図３は薄板の表面に、液状の接着剤４を滴下する等して、その上に貼り合わせせるべき基板５を置いた様子を示すものである。液状の接着剤４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。基板５の重量、接着剤４の吐出量にもよるが、基板の自重により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。
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。
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。
【００１９】
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２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２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するとよい。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５を、上下を反転した状態で図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に示すように、被覆用の薄板を密着させた定盤を複数個セット可能なローダー部６と、搬送ロボット７によりローダー部６から一枚ずつ搬送し、接着剤の滴下と基板を重ねて置き、静置を行う貼合せステージ部８と、基板と合せた定盤を被塗布体固定台９へ搬送し、固定台９を回転させる回転部１０、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１１、さらに、薄板で被覆され硬化後の基板を定盤に貼り付けたまま、ロボット７で搬送し、順次、収納してゆくアンローダー部１２から構成されている。
【００２１】
すなわち、本製造装置は、図６の矢印の示した方向で、製造プロセスとして順に進めて行われる。製造装置の開始側にローダー部６が設置され、そのローダー部６には被覆用の薄板を密着させたを複数個設置可能な状態であり、薄板の密着した定盤がローダー部６から１個ずつ搬送ロボット７により搬送され、ステージ部８の被塗布体固定台９へ進み、薄板上に接着剤を滴下し、接着剤を介して薄板上にロボットを用いて基板を重ねて貼合わせ静置し、固定台９を回転部１０に設置して、被塗布体の複合基板が固定台毎回転し、接着剤が均一に積層される。回転が停止または低回転の時に、電離放射線照射部１１からの電離放射線により接着剤が硬化される。さらに、薄板で被覆された硬化後の複合基板を定盤に載せた状態で、ロボット７で搬送し、アンローダー部１２に順次、収納する。
【００２２】
上記の製造装置により実施した例を以下に示す。本装置においては、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。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、薄板ガラス（ＡＦ４５：ショット社製、熱膨張係数４５×１０-7／℃、厚さ１００μｍ、１５０ｍｍ□）を貼り付けた薄板側を上にして、平坦性を有する定盤（ＡＬ硝子：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）をエアチャックに固定する。接着剤は別の液送用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を吐出させて薄板上に滴下する。尚、液送タンク、及び、電磁弁のある接着剤吐出バルブは、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。
【００２３】
平担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洗浄度の高いクリーンベンチ内で行う。貼り付けは、平担性を有する面を上にして定盤を置き、その上に、薄板を何も介さずに載せる。この時、位置決めを行ったら端の一部を接触すると薄板と定盤との間で真空密着が行われる。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。
定盤とを貼合せた薄板、定盤との一体を、１０個、薄板側を上にしてローダ部へ収納する。装置起動と共に搬送ロボットが一枚ずつローダーから取り出し、貼合せステージヘセットする。貼合せステージでは、薄板側を上にして、ＵＶ硬化性の接着剤を数ｃｃ程度滴下する。その上に、機能性フィルムを貼り合せた複合基板をフィルム側が接着されるようにして積載する。
【００２４】
積載後は、スピンナー部へ搬送し、基板側が上になるように定盤側を真空吸引のできるエアチャックに固定する。固定したら高速回転することにより、遠心力で滴下された余剰接着剤を飛ばし、接着剤の膜厚が所望の膜厚となるまで回転する。回転終了後、搬送ロボットにより定盤、薄板、基板が一体のまま、ＵＶ照射部へ搬送する。そこで、接着剤の硬化に必要な積算ＵＶ量３Ｊ／ｃｍ2（オーク製作所社製、ＨａｎｄｙＵＶ８００）を照射する。ＵＶ照射部は、常時ＵＶランプが点灯しており、シャッターの開閉により照射時間を制御している。また、積算光量計をつけることで、ランプの照射強度が経時劣化した場合にも硬化に必要照射量が確保できるようになる。ＵＶ照射が終了すると、そのまま搬送ロボットにより、アンローダー部へと収納される。ローダー部とアンローダー部の収納数は同数となっている。
【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、請求項１〜３のいずれかの発明の効果に加え、搬送ロボット等の自動機械を使用しているため、以下に挙げるような効果が発揮できる。
（１）本製造装置は、ガラス基板上の機能性フィルムが多面化し、ガラス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。
（２）基板の重ね合せ後や接着剤滴下後に静置時間を設ける、さらには、塗布体固定台で回転中に、搬送ロボットによる他の工程作業が行え、タクトタイムの短縮が図れる。
（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）接着剤滴下後、基板重ね合せ時に基板と接着剤との間に気泡が混入し易いが、搬送ロボットの精密、且つ、スローな重ね合せが安定して行えることで、気泡の混入が無い。
（５）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。
（６）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】エアチャックに定盤を固定した状態を示す断面図である。
【図２】薄板を密着させた状態を示す断面図である。
【図３】接着剤を滴下し、基板を重ねた状態を示す断面図である。
【図４】薄板と基板を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    エアチャック
２    定盤
３    薄板
４    接着剤
５    基板
６    ローダー部
７    搬送ロボット
８    貼合せステージ部
９    被塗布体固定台
１０    回転部
１１    電子放射線照射部
１２    アンローダー部
【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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