JP2005002274A

JP2005002274A - 有機膜の基板貼付け方法および貼付け装置

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Publication number: JP2005002274A
Application number: JP2003169521A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzudo; 剛鈴土
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP4471593B2

Abstract

【課題】有機膜を基板に貼付けた後の表面性（表面凹凸精度，均一性）を向上させることが可能で、かつ位置精度を向上させることが可能な有機膜の基板貼付け方法およびそのための装置を提供すること。
【解決手段】膜状の有機材料１２を固定ステージ１１上に固定する工程（ａ）と、膜状の有機材料１２の上に接着剤１３を回転塗布する工程（ａ）と、接着剤１３を塗布した面に基板１４を固定する工程（ｂ、ｃ）と、接着剤１３を硬化させる工程（ｄ）からなる。上記工程（ｂ，ｃ）は、膜状の有機材料の周辺部を固定ステージに吸着し、膜状の有機材料の周辺部分の一箇所において基板と接着剤を接触させ、その後、両者の接触面を徐々に広くする工程を含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜状の有機膜を基板上に形成するための有機膜の基板貼付け技術に関し、特に、基板上に有機膜を形成し、加工を行うことが可能な基板を形成するための有機膜の基板貼付け技術、また有機膜上にさらに光学素子を作製することが可能な有機膜の基板貼付け技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機材料は多種多様な用途で使用されており、一般的な光学系の部品としては、レンズ，波長板等をはじめ、ホログラム素子等にも使用されており、特に光ディスク用の光学的部品としても利用価値が高い。以下、有機材料を用いた光学素子の従来例を示す。
【０００３】
有機材料をホログラム素子に利用した従来例として、特開２０００−７５１３０号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この従来例では、延伸処理をした有機フィルム（１００μｍ程度）を使用しているため、一旦、有機フィルムを接着剤等を用いて基板材料に接着する必要がある。
【０００４】
有機フィルムを基板上へ貼付ける方法に関しては、従来は有効な方法がなく、開発が強く要望されている。ここでは、参考する従来技術として、２枚のディスクの貼り合せ方法を開示した２つの特許文献、特開２０００−２６８４１６号公報（特許文献２）、特開平１０−３３４５２１号公報（特許文献３）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７５１３０号公報（特許文献１）
【特許文献２】
特開２０００−２６８４１６号公報（特許文献２）
【特許文献３】
特開平１０−３３４５２１号公報（特許文献３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
基板上の形成した有機材料にフォトリソグラフィ工程やドライエッチング工程を用いて加工を行う場合、接着した有機フィルムの表面性（表面凹凸精度，表面均一性）が要求される。このため、ホログラム素子などの加工を伴う有機材料を用いた素子には、表面性に優れた貼り付け方法が必要不可欠になる。
【０００７】
また、その場合、有機フィルムを基板材料の所定の位置に精度良く貼り付けることも重要である。しかしながら、上記特許文献１には、上記の如き表面性や位置精度を向上させることについては何ら開示されていない。
【０００８】
特許文献２および３に開示された貼り合せ方法は、２枚のディスクを紫外線硬化接着剤で貼り合わせる場合、回転させながら紫外線を照射することによって、接着層の均一性や周辺はみ出し等を改良するようにしたものであるが、有機フィルムを基板上に形成する場合にこの方法をそのまま採用することはできない。
【０００９】
その理由として、フォトリソグラフィやドライエッチング工程を使用する際には、中心出し精度（位置精度）や表面性（表面凹凸精度，均一性）を良好にする必要があるが、表面有機フィルムを基板上に形成する場合は、特許文献２，３に開示された光ディスクの貼り合せ方法のように基板中心に穴があけることができないため、中心出し（位置精度）が取れないこと、また、貼り付けるものがフィルム状態の有機材料であるため、表面に凹凸が発生してしまい、接着層の均一性が悪くなることや、表面凹凸精度が良好なものが形成できないという問題点がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、膜状の有機材料を基板上に形成するための有機膜の基板貼付け技術において、特に有機膜を基板に貼付けた後の表面性（表面凹凸精度，均一性）を向上させることが可能で、かつ位置精度を向上させることが可能な有機膜の基板貼付け方法およびそのための装置を提供することを目的としている。
【００１１】
さらに詳細には、
ａ）請求項１から５に記載の発明では、有機膜を基板に貼付けた後の表面性の向上を目的とし、
ｂ）請求項６から８に記載の発明では、有機膜の基板貼付け時に生じる気泡巻き込みを防いで基板貼付け後の有機膜の表面性の向上を目的とし、
ｃ）請求項９では、上記有機膜の基板貼付け方法を実現するための有機膜の基板貼付け装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を有している。
以下、請求項毎の構成の特徴を記す。
【００１３】
ａ）請求項１記載の発明は、膜状の有機材料を基板材料上に貼り付ける有機膜の基板貼付け方法であって、膜状の有機材料を固定ステージ上に固定する工程と、前記膜状の有機材料の上に接着剤を回転塗布する工程と、前記接着剤を塗布した面に基板を固定する工程と、前記接着剤を硬化させる工程を有することを特徴としている。
【００１４】
ｂ）請求項２記載の発明は、請求項１記載の有機膜の基板貼付け方法において、膜状の有機材料を固定ステージ上に固定する工程を、真空吸着手段を用いて膜状の有機材料を固定ステージ上に吸着して固定する工程としたものである。
【００１５】
ｃ）請求項３記載の発明は、請求項２記載の有機膜の基板貼付け方法において、真空吸着手段が、膜状の有機材料の周辺部を固定ステージに吸着する真空吸着構造を具備するようにしたものである。
【００１６】
ｄ）請求項４記載の発明は、請求項２記載の有機膜の基板貼付け方法において、真空吸引手段が、固定ステージの有機膜に接する部分に設けられた多孔質材料により構成されるようにしたものである。
【００１７】
ｅ）請求項５記載の発明は、請求項４記載の有機膜の基板貼付け方法において、多孔質材料を有機材料としたものである。
【００１８】
ｆ）請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の有機膜の基板貼付け方法において、接着剤を塗布した面に基板を固定する工程が、膜状の有機材料の周辺部分の一箇所において基板と接着剤を接触させる工程と、その後、両者の接触面を徐々に広くする工程を含むようにしたものである。
【００１９】
ｇ）請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の有機膜の基板貼付け方法において、接着剤を塗布した面に基板を固定する工程が、膜状の有機材料の中央付近において基板と接着剤を接触させる工程と、その後、両者の接触面を徐々に広くする工程を含むようにしたものである。
【００２０】
ｈ）請求項８記載の発明は、請求項７記載の有機膜の基板貼付け方法において、膜状の有機材料の中央付近において前記基板と前記接着剤を接触させる工程が、基板の中央付近を接触面と反対側の面から、点状で圧力をかける工程を含むようにしたものである。
【００２１】
ｉ）請求項９記載の発明は、膜状の有機材料を固定する固定ステージと、膜状の有機材料の上に接着剤を回転塗布する手段と、接着剤を塗布した面に基板を固定する手段と、接着剤を硬化させる手段とを備え、膜状の有機材料を基板材料上に貼り付けるための有機膜の基板貼付け装置であって、固定ステージが膜状の有機材料を真空吸着する構造を具備し、接着剤を塗布した面に基板を固定する手段が膜状の有機材料の周辺部分の１箇所または中央付近において基板と接着剤を接触させ、両者の接触面を徐々に広くするものであることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
（第一実施例）
本発明に係る有機膜の基板貼付け方法の第一実施例を、図１を用いて詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、固定ステージ１１上に有機フィルム１２（厚み１００μｍの有機膜，以下、有機フィルムまたは有機膜という）を固定し、その上面に、ディスペンサ１５を用いてエポキシ系の紫外線硬化樹脂（以下、接着剤または接着層ともいう）１３を塗布し、固定ステージ１１を該固定ステージ１１に連結された回転軸（図示しない）を回転させることにより回転させる。回転軸は図の軸受筒Ｔ１１の内部にあり、図示しないモータによって回転駆動制御される。本実施例では、約５００ｒｐｍで回転させ、６００ｃｐの樹脂を使用しており、約５０μｍの膜厚となっている。
【００２４】
また、固定ステージ１１のサイズは、直径９０ｍｍの円形であり、有機フィルム１２も直径９０ｍｍの円形となっている。固定ステージ１１の有機フィルム２との接触面には、外周より内側１ｍｍの部分に幅０．５ｍｍの吸着溝が形成してあり、これによって有機フィルム１２を固定ステージ１１に固定している。
【００２５】
図２は、固定ステージ１１に真空吸着用溝１１１が設けられている様子を示す図である。真空吸着用溝１１１は、軸受筒Ｔ１１の内部に配したパイプを通して真空ポンプに繋がっている。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１４（直径１００ｍｍＢＫ７基板：厚み１ｍｍ）を傾け、まず円形の外周の一部分より接着剤層（紫外線硬化樹脂１３）に接触させ、徐々に接触面を広げていくように、有機フィルム１２上に基板１４を搭載する。
【００２７】
本実施例では、基板を真空吸着する基板固定ステージ１６を用いて、基板１４を吸着させて接着剤層１３の上に搭載する。この際、基板固定ステージ１６をホルダーＴ１６により傾斜させて、基板１４を円形の外周の一部分より接着剤層（紫外線硬化樹脂）１３に接触させ、徐々に接触面を広げていくように、有機フィルム１２上に基板１４を搭載する。これらの制御は、図示しないコンピュータによるプログラム制御によって行うこともできる。この際には、接着剤層１３に気泡が入り込まないように、接着剤と基板の接触領域の広がり速度を極力押さえて、搭載することが必要である（約１ｍｍ／ｓｅｃ）。
【００２８】
図１（ｂ）に示す工程を経ることで、図１（ｃ）に示すような形状に基板が搭載されるわけであるが、この状態で、図１（ｄ）に示すように、基板表面より紫外線１７を照射する。照射条件は、約２０ｍＷ／ｃｍ２で９０００ｍＪの光量照射すると、紫外線硬化樹脂が完全に硬化し、基板１４と有機フィルム１２の接着が終了する。
【００２９】
ここで、固定ステージ１１の真空吸着をはずすことで、有機フィルム１２の貼付けがなされた基板１４が完成する。
【００３０】
以上説明したように、第一実施例においては、有機フィルム１２を固定ステージ１１に固定し、有機フィルム１２上に接着剤１３を回転塗布し、基板１４をその上部に固定し、接着剤１３を硬化させることで、有機フィルム１２を基板１４上に形成している（請求項１）。このことにより、光ディスクのように中心に穴などがなくとも位置ずれのない、有機フィルムを貼付けた基板を形成することができる。
【００３１】
また、有機フィルム１２を固定ステージ１１に固定する方法が、真空吸着を用いており、その吸着を周辺で真空吸着する方法を採用している。これにより、平坦度の良好な表面性を確保することができる（請求項２，３）。
【００３２】
ここで、表面性の確保に関して、概略の説明をしておく。
本実施例では、フィルムの周辺を真空吸着で保持しているため、中心部分には引っ張り力等は大きくかからない。
【００３３】
通常フィルム材料に対して表面に引っ張り力がかかった状態で接着剤を硬化させると、ディンプルと呼ばれる数μｍ深さの凹部分が発生する。しかし、本実施例のように周辺部のみの接着を行うことによって、ディンプルが発生しない、良好な面が確保できている。
【００３４】
また、本実施例では、基板の搭載を、周辺部の一部分から気泡を巻き込まないように徐々に接触面を広げるようにすることによって、気泡発生がなく、良好な貼り付け後の平坦度を確保することができる（請求項６）。
【００３５】
（第二実施例）
次に、第二実施例の有機フィルム貼付け方法を、図３を用いて説明する。
まず、第一実施例と同様に、図３（ａ）に示すように、固定ステージ２１上に有機フィルム２２（厚み１００μｍの有機膜）を固定し、その上面に、ディスペンサ２５を用いてエポキシ系の紫外線硬化樹脂２３を塗布し、固定ステージ２１を該固定ステージ２１に連結された回転軸（図示しない）を回転させることにより回転させる。回転軸は図の軸受筒Ｔ２１の内部にあり、図示しないモータによって回転駆動制御される。本実施例では、約５００ｒｐｍで回転させ、６００ｃｐの樹脂を使用しており、約５０μｍの膜厚となっている。
【００３６】
また、固定ステージのサイズは、直径９０ｍｍの円形であり、有機フィルムも直径９０ｍｍの円形となっている。固定ステージ２１の有機フィルム２２との接触面には、有機材料による多孔質材料２１２が形成してあり、多孔質材料２１２を通して、真空吸着により有機フィルム２２を固定ステージ２１に固定している。
【００３７】
図４は、固定ステージ２１に真空吸着用穴２１１が設けられ、その上に有機材料による多孔質材料２１２が設けられている様子を示す図である。真空吸着用溝２１１は、軸受筒Ｔ２１の内部に配したパイプを通して真空ポンプに繋がっている。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板２４（直径１００ｍｍＢＫ７基板：厚み１ｍｍ）を、その中心を接着面の反対側より、外力によって押し出すように接着面に対して、凸の形状とし、円形の中心より接着剤層に接触するように、有機フィルム２２上に基板２４を搭載する。
【００３９】
本実施例では、基板を真空吸着する基板固定ステージ２６を用いて、基板２４を吸着させて接着剤層の上に搭載する。この際、基板固定ステージ２６の中心部には、突起量を制御できる加圧用針２８が設けられており、この加圧用針２８の突起量の制御と基板固定ステージ２６のホルダーＴ２６の上下制御によって、円形の中心から徐々に全体にわたって基板２４を徐々に接着剤層２３に接触させる。これらの制御は、図示しないコンピュータによるプログラム制御によって行うこともできる。
【００４０】
この際には、接着剤層２３に気泡が入り込まないように、接着剤層２３と基板２４の接触領域の広がり速度を極力押さえて、搭載することが必要である（約１ｍｍ／ｓｅｃ）。
【００４１】
図３（ｂ）に示す工程を経ることで、図３（ｃ）に示すような形状に基板２４が搭載されるわけであるが、この状態で、図３（ｄ）に示すように、基板表面より紫外線２７を照射する。照射条件は、約２０ｍＷ／ｃｍ２で９０００ｍＪの光量照射すると、紫外線硬化樹脂２３が完全に硬化し、基板２４と有機フィルム２２の接着が終了する。ここで、固定ステージ２１の真空吸着をはずすことで、有機フィルム２２の貼付けがなされた基板２４が完成する。
【００４２】
以上説明したように、第二実施例においては、有機フィルム２２を固定ステージ１に固定し、接着剤（紫外線硬化樹脂）を回転塗布し、基板２４をその上部に固定し、接着剤を硬化させることで、有機フィルム２２を基板２４上に形成している（請求項１）。このことにより、光ディスクのように中心に穴などがなくとも位置ずれのない基板を形成することができる。
【００４３】
また、有機フィルム２２を固定ステージ２１に固定する方法が、真空吸着を用いており、その吸着を有機の多孔質材料を介して固定する方法を採用している。これにより、平坦度の良好な表面性を確保することができる（請求項２，４、５）。
【００４４】
ここで、表面性の確保に関して、概略の説明をしておく。
本実施例では、有機フィルム全体を多孔質材料で均一に真空吸着するようにしている。また、吸着穴に対応する部分が小さな領域（１ｍｍ以下）となり、細かなピッチで有機フィルムに対しての固定力が働くことになる。
【００４５】
通常、フィルム材料に対して表面に引っ張り力がかかった状態で接着剤を硬化させると、ディンプルと呼ばれる数μｍ深さの凹部分が発生する。しかし、本実施例のように均一固定力を働かせ、接着を行うことによって、ディンプルが発生しない、良好な面が確保できている。
【００４６】
また、本実施例では、基板の搭載を、中心より周辺部に向かって気泡を巻き込まないように徐々に接触させるようにすることによって、気泡発生がなく、良好な貼り付け後の平坦度を確保することができる（請求項７、８）。
【００４７】
また、上述した第一実施例と第二実施例は、上記に示す動作を実現する装置を使用することによって、位置精度、平坦度ともに良好な有機フィルムを貼りつけた基板を作成できる。
【００４８】
【発明の効果】
以下、本発明の効果を請求項毎に述べる。
ａ）請求項１記載の発明によれば、膜状の有機材料を固定ステージ上に固定する工程と、膜状の有機材料の上に接着剤を回転塗布する工程と、接着剤を塗布した面に基板を固定する工程と、接着剤を硬化させる工程を有しており、位置精度が基板の設置精度に依存し、接着層の膜厚の制御も塗布回転数に依存するので、位置精度、平坦度ともに良好な、有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００４９】
ｂ）請求項２記載の発明によれば、真空吸着を用いているので、有機フィルム材料を固定ステージに正確に固定できるだけでなく、固定ステージの平坦度に沿うように、平坦度が決定できるため、平坦度の良好な有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００５０】
ｃ）請求項３記載の発明によれば、真空吸着を用いて、かつ膜状の有機材料の周辺を吸着するようにしているので、有機フィルム材料を固定ステージに正確に固定できるだけでなく、固定ステージの吸着穴による平坦度の劣化を防ぐことができる。さらに、接着材料の収縮等によるフィルム表面のくぼみ等の発生も押さえることができるため、平坦度の良好な、有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００５１】
ｄ）請求項４記載の発明によれば、真空吸着を用いて、かつそのその固定ステージの有機膜に接している部分が多孔質材料であることによって、有機フィルム材料を固定ステージに正確に固定できるだけでなく、比較的ない小さな凹凸によって、固定ステージの吸着穴による、比較的大きな平坦度の劣化を防ぐことができる。さらに、接着材料の収縮等によるフィルム表面の大きなくぼみ等の発生も押さえることができるため、平坦度の良好な、有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００５２】
ｅ）請求項５記載の発明によれば、有機材料からなる多孔質材料を用いているので、交換頻度を上げることができ、ごみや接着剤による多孔質材料の目詰まりによる品質劣化を防ぐことができるようになる。
【００５３】
ｆ）請求項６記載の発明によれば、周辺部の一部から全体にわたって徐々に接触面を広げるようにしているので、接着時広がり時に気泡を巻き込むことが防げる。このため、気泡による表面凹凸等の影響がなく、平坦度の良好な、有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００５４】
ｇ）請求項７記載の発明によれば、中央部から周辺部に徐々に接触面を広げるようにしているので、接着時広がり時に気泡を巻き込むことが防げる。このため、気泡による表面凹凸等の影響がなく、平坦度の良好な、有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００５５】
ｈ）請求項８記載の発明によれば、基板の中央付近を接触面の反対側から点状で圧力をかけ、中央部から徐々に接触面を広げるようにしているので、接着時広がり時に気泡を巻き込むことが防げる。このため、気泡による表面凹凸等の影響がなく、平坦度の良好な、有機フィルムの貼りつけられた基板が形成できる。
【００５６】
ｉ）請求項９記載の発明によれば、上記の如き構成を装置化したものであるため、貼付け位置精度が良好で、平坦度の良好な、有機膜が貼りつけられた基板を形成できる基板貼付け装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機膜の基板貼付け方法の第一実施例を説明するための図である。
【図２】本発明に係る有機膜の基板貼付け方法の第一実施例に用いられる固定ステージの構成例を説明するための図である。
【図３】本発明に係る有機膜の基板貼付け方法の第一実施例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る有機膜の基板貼付け方法の第二実施例に用いられる固定ステージおよび多孔質材料の構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１，２１：固定ステージ
１１１，１６１，２６１：真空吸着用溝
１２，２２：有機フィルム（有機膜）
１３，２３：紫外線硬化樹脂（接着剤または接着剤層）
１４，２４：基板
１５，２５：ディスペンサ
１６，２６：基板固定ステージ
１７，２７：紫外線
２１１：真空吸着用穴
２１２：多孔質材料（有機材料）
２８：加圧用針
Ｔ１１，Ｔ２１：軸受筒
Ｔ１６，Ｔ２６：ホルダー

Claims

膜状の有機材料を基板材料上に貼り付ける有機膜の基板貼付け方法であって、
膜状の有機材料を固定ステージ上に固定する工程と、前記膜状の有機材料の上に接着剤を回転塗布する工程と、前記接着剤を塗布した面に基板を固定する工程と、前記接着剤を硬化させる工程
を有することを特徴とする膜状の有機材料を基板上に貼り付ける有機膜の基板貼付け方法。
請求項１記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記膜状の有機材料を固定ステージ上に固定する工程は、真空吸着手段を用いて膜状の有機材料を固定ステージ上に吸着して固定する工程であることを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
請求項２記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記真空吸着手段は、前記膜状の有機材料の周辺部を前記固定ステージに吸着する真空吸着構造を具備することを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
請求項２記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記真空吸引手段は、前記固定ステージの前記有機膜に接する部分に設けられた多孔質材料により構成されたものであることを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
請求項４記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記多孔質材料が有機材料であることを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
請求項１から５のいずれか１項に記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記接着剤を塗布した面に基板を固定する工程は、前記膜状の有機材料の周辺部分の一箇所において前記基板と前記接着剤を接触させる工程と、その後、両者の接触面を徐々に広くする工程を含むことを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
請求項１から５のいずれか１項に記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記接着剤を塗布した面に基板を固定する工程は、前記膜状の有機材料の中央付近において前記基板と前記接着剤を接触させる工程と、その後、両者の接触面を徐々に広くする工程を含むことを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
請求項７記載の有機膜の基板貼付け方法において、
前記膜状の有機材料の中央付近において前記基板と前記接着剤を接触させる工程は、前記基板の中央付近を接触面と反対側の面から、点状で圧力をかける工程を含むことを特徴とする有機膜の基板貼付け方法。
膜状の有機材料を固定する固定ステージと、前記膜状の有機材料の上に接着剤を回転塗布する手段と、前記接着剤を塗布した面に基板を固定する手段と、前記接着剤を硬化させる手段とを備え、膜状の有機材料を基板材料上に貼り付けるための有機膜の基板貼付け装置であって、前記固定ステージは、前記膜状の有機材料を真空吸着する構造を具備し、前記接着剤を塗布した面に基板を固定する手段は、前記膜状の有機材料の周辺部分の１箇所または中央付近において前記基板と前記接着剤を接触させ、両者の接触面を徐々に広くするものであることを特徴とする有機膜の基板貼付け装置。