JP4143585B2 - 板状物の貼合装置及び貼合方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状物の貼合装置及び貼合方法に関し、特に、ＤＶＤ、ＣＤ等の記録メディアの製造工程において、記録面と保護面を形成する２枚の基板を貼り合わせる際、または、半導体製造工程において、ガラスウエハを貼り合わせて積層する際等に用いられる板状物の貼合装置及び貼合方法に関する。

従来、半導体製造工程で半導体基板にダイシング用テープを貼り付ける際には、例えば、図１１に示すように、半導体基板台４１の上に半導体基板４２を載置し、表面にゴムが貼着されたローラー４４や、円筒状のブロック等でダイシング用テープ４３を上方から押圧して貼り付けていた。

また、特許文献１には、図１２に示すように、２つに分割された真空チャンバー５１、５２の一方の真空チャンバー５１側に、断熱材５３と、ヒーター５４と、弾性体５５と、熱圧着プレート５６を設け、もう一方の真空チャンバー５２側にも、断熱材６２と、ヒーター６１と、弾性体６０と、熱圧着プレート５９を設け、フィルム５７に仮付けした基板５８を搬入し、ラムシリンダ６４内のピストン６３を上昇させ、熱圧着プレート５６、５９により、基板５８にフィルム５７を熱圧着して貼り付けるフィルム貼付装置が開示されている。

さらに、特許文献２に記載のディスク貼合方法では、図１３に示すように、真空チャンバー７８内で、下面に接着剤を塗布した第１のディスク７３の内孔または外周部を第１のディスク７３の上側からチャック７１を介して定盤７２に固定し、プレート７６上に載置された第２のディスク７５を第１のディスク７３に対向して下側のピストン７７の上に真空吸着や重力により固定する。そして、第１のディスク７３を固定しているチャック７１を開放し、重力により第１のディスク７３を第２のディスク７５に落下させ、両ディスク７３、７５を貼り付け、ピストン７７を上昇させて圧着し、両ディスク７３、７５を貼り合わせている。

また、特許文献３には、図１４に示すように、上下の真空チャンバー８１、８５内の基板支持台８４上に半導体基板８３を載置し、フィルム８２を上下の真空チャンバー８１、８５で挟み、基板支持台８４をエアーシリンダ８６で上昇させ、フィルム８２の張力を用いて半導体基板８３に仮付けし、真空チャンバー８１、８５内の真空圧を大気圧に戻すことにより、フィルム８２を半導体基板８３に貼り付ける方法が開示されている。

特開２００３−０２５４４５号公報 特開２００２−１９７７３９号公報 特許第２８５６２１６号公報

上記従来技術は、特許文献２を除き、板状物にフィルムを貼着する技術に関するものであるが、ＤＶＤの記録面と保護面を形成する２枚の基板等を貼り合わせる場合のように、２枚の板状物を貼り合わせる際にも上記と同様の問題が発生し、２枚の板状物の間に気泡が入りやすく、気泡の存在によって両部材間に介在する接着層の厚さがばらついたり、所望の品質を確保することが困難になるという問題があった。

また、従来のピストンで押し付ける方法等で板状物同士を接着層を介して貼り合わせると、ピストンの平行度と、板状物の平行度によって、貼り合わせ時の平行度も決まってしまうため、板状物のロットや、形状が変わると、ピストンは変化に対応できず、貼り合わせ面の平行度、すなわち接着層の厚さの精度が悪化するという問題があった。

さらに、従来、ピストンで貼り合わせた後、ＵＶ（紫外線）等を照射して接着層を硬化させているが、特にポリカーボネイト等の柔軟な樹脂系の材料については、加工上、必ず反りが発生し、反っている板状物を互いに平行になるように貼り合わせても、ピストンの押付力を解除すると、ポリカーボネイト等に元に戻ろうとする力が働き、接着層の硬化前に反りが戻ってしまうため、ＵＶ硬化が完了する前に反りが戻ってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、２枚の板状物同士を貼り合わせる際に、部材間に気泡が残るおそれがなく、貼り合わせ面の平行度を高精度に維持することができ、反りがある部材であっても接着層が硬化する前に反りが戻るようなことのない板状物の貼合装置及び貼合方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、２枚の板状物を接着層を介して貼り合わせる貼合装置であって、減圧可能な内部空間を有し、該内部空間の上部を覆う蓋を備えた筐体と、該筐体の内部空間において、第１の板状物を保持する第１の保持手段と、前記筐体の内部空間の前記第１の板状物の下方において、第２の板状物の下面全体を保持するとともに、該筐体の内部空間内で上下方向に移動可能な第２の保持手段と、該第２の保持手段の下面側と上面側の気圧差によって該第２の保持手段を前記筐体の内部空間を上下方向に移動させる移動手段と、該移動手段によって前記第２の保持手段及び前記第２の板状物が上昇し、該第２の板状物が前記第１の板状物と当接し、さらに前記第２の板状物が上昇することにより、前記第１の保持手段による前記第１の板状物の保持が解除され、さらに前記第２の板状物が上昇することにより、前記第１の板状物の上面が前記蓋の内面に押圧された後、前記第２の保持手段の上面に圧縮空気を入れて下降させるとともに、押圧された前記第１と前記第２の板状物の上面を圧縮空気により均一に押圧し、該状態で、両板状物の間に介在する接着層を硬化させる接着層硬化手段とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、両板状物の貼り合わせを減圧下で行うことができるため、筐体内の気体は減少し、たとえ筐体内に気体が僅かに残存していたとしても、両板状物の間に巻き込まれる気泡の内部には減圧された空気が存在するだけであるため、両板状物を減圧下から圧縮空気を入れた加圧下にした場合に、気圧差によって気泡が押し潰され、両板状物の間に気泡が残存することがない。また、２枚の板状物を加圧しながら両者間の接着層を硬化させることができるため、両板状物を互いに平行な状態を維持しながら貼り合わせを行うことができる。さらに、板状物の全面に圧縮空気による押圧力が加わるため、接着層は均一の厚さに押し潰される。また、空気圧の特性上、面内に同じ押圧力が加わるため、板状物に傾きや、反りが発生していても、矯正することができ、矯正した状態で接着層を硬化させることができる。

前記貼合装置において、前記接着層を紫外線硬化性樹脂で形成し、前記蓋を紫外線透過可能な材料で形成し、前記接着層硬化手段によって、前記蓋を介して前記接着層に紫外線を照射するようにしてもよい。

また、前記貼合装置において、前記接着層を熱硬化性樹脂で形成し、前記接着層硬化手段によって、前記第２の保持手段を介して前記接着層に熱を加えるようにしてもよい。

さらに、本発明は、板状物の貼合方法であって、下面に接着層を形成した第１の板状物と、該第１の板状物の下方で該第１の板状物と相対向して位置する第２の板状物とを減圧した筐体内で保持し、該第２の板状物を上昇させ、前記第１の板状物を該第２の板状物と前記筐体の内壁との間で押圧して該第１の板状物と前記第２の板状物とを貼り合わせ、前記第１の板状物の上面全面を空気を介して略々均一な圧力で押圧しながら前記接着層を硬化させることを特徴とする。これによって、上述のように、両板状物の間に気泡が残存することがなく、両板状物を互いに平行な状態を維持しながら貼り合わせることができ、接着層を均一の厚さに押し潰し、板状物の傾きや、反りを矯正した状態で接着層を硬化させることができる。

また、本発明は、板状物の貼合方法であって、上面に接着層を形成した第１の板状物と、該第１の板状物の上方で該第１の板状物と相対向して位置する第２の板状物とを減圧した筐体内で保持し、前記第１の板状物を上昇させ、前記第２の板状物を該第１の板状物と前記筐体の内壁との間で押圧して該第１の板状物と前記第２の板状物とを貼り合わせ、前記第２の板状物の上面全面を空気を介して略々均一な圧力で押圧しながら前記接着層を硬化させることを特徴とし、上記貼合方法と同様の作用効果を奏する。

本発明によれば、２枚の板状物同士を貼り合わせる際に、部材間に気泡が残るおそれがなく、貼り合わせ面の平行度を高精度に維持することができ、反りがある部材であっても接着層が硬化する前に反りが戻るようなことのない板状物の貼合装置及び貼合方法を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる板状物の貼合装置及び貼合方法を、半導体製造工程において、基板としてのガラスウエハにＵＶを照射して接着層を硬化させて貼り合わせる場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる板状物の貼合装置の第１の実施の形態を示す断面図であって、この板状物の貼合装置は、大別して、減圧可能な内部空間を有し、内部空間の上部を覆う蓋５を備えた筐体４と、筐体４の内部空間において、基板２を保持する保持部６と、筐体４の内部空間において、基板１の下面全体を保持するとともに、筐体４の内部空間を上下方向に移動可能なピストン３と、ピストン３の上面側または下面側に圧縮空気を供給したり、減圧したりするための上側空気流路１１及び下側空気流路１２とで構成される。

筺体４の内部空間は、上部が蓋５で囲繞され、十分に気密が確保され、真空室として機能する。筺体４の内部は、電磁１３Ａ、１３Ｂ、上側空気流路１１及び下側空気流路１２を介して、図２に示す真空ポンプ１４で減圧するとともに、圧縮空気によって加圧するため、これらの圧力に耐えうる材質で形成し、十分な厚さを有するものとする。

ピストン３は、筺体４の内部空間を上側と下側に分割し、この内部空間内をピストン３の上下の差圧によって上下動可能に構成される。ピストン３の上面には、基板１を載置し、下面側には、下側空気流路１２が設けられる。このピストン３には、高精度の平面度を備えたものを使用し、筺体４の上側と下側の気圧差によってスムーズに筺体４内を上下方向に移動することができるようにする。

上側空気流路１１は、ピストン３の上側の筺体４の内部空間を減圧、大気開放または加圧するために設けられ、真空ポンプ１４等に接続される。また、下側空気流路１２は、ピストン３の下側の筺体４の内部空間を減圧、大気開放または加圧するために設けられる。

蓋５は、ＵＶ透過率９５％程度の石英ガラス等で形成され、筺体４の気密を可能とする。蓋５の加工は、研磨によって平面度を高精度に保ち、上部からＵＶ照射部７によってＵＶ照射を行っても、ＵＶが筺体４の内部空間に位置する基板１、２まで透過し、基板１、２の間のＵＶ硬化性樹脂を硬化させることができるものを使用する。

保持部６は、図３に示すように、円周を４分割する位置に配置された弾性体によって基板２を保持することができる。

ＵＶ照射部７は、蓋５を介して筺体４の内部空間にＵＶ硬化性樹脂を硬化させるためのＵＶを照射する。尚、ＵＶ硬化性樹脂は、硬化時に収縮するため、ＵＶの照度のムラによって平行度がばらつくおそれがある。そのため、ＵＶ照射部７には照度ムラの少ないＵＶ照射機を選択する。

電磁弁１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、図２に示すように、上側空気流路１１及び下側空気流路１２を介してピストン３を境にした筺体４の上側、下側を減圧、大気開放、加圧の３つの状態に切り換えるために備えられる。

次に、上記構成を有する板状物の貼合装置の動作について、図１乃至図７を参照しながら説明する。尚、ピストン３の上側及び下側の圧力変化を図４に示す。

まず、予め最適量のＵＶ硬化性樹脂をスピンコート法等により均一に塗布した基板１を準備する。図２の電磁弁１３Ｂを動作させ、図１のピストン３の下側に下側空気流路１２を介して圧縮空気を導入し、ピストン３を上昇させ、上記基板１をピストン３の上面にセットし、もう１枚の基板２の外周面を保持部６によってクランプし、基板１と基板２との間の間隔を維持しながら、筐体４の蓋５を閉め、電磁弁１３Ａを動作させ、筐体４の内部空間を図２に示した真空ポンプ１４及び上側空気流路１１を介して減圧雰囲気にする。尚、筐体４の内部空間の気圧は、ＵＶ硬化性樹脂の脱泡が始まらない程度に設定する。

次に、電磁弁１３Ｂを動作させ、下側空気流路１２を介してピストン３の下側を大気に開放すると、図５に示すように、ピストン３の上側と下側との差圧により、ピストン３は上昇し、基板１を持ち上げ、図６に示すように、蓋５に２枚の基板１、２が重ね合わせられた状態で押し付けられ、基板１、２同士が貼り合わせられる。また、この際、ＵＶ硬化性樹脂は均一に伸ばされる。

２枚の基板１、２が貼り合わせられた後、電磁弁１３Ａを動作させ、図７に示すように、上側空気流路１１を介して圧縮空気を上側の内部空間に導入する。これによって、ピストン３は下降し、基板１、２の全面が圧縮空気により加圧される。ここで、基板１、２間に気泡が残存していたとしても、気泡中の雰囲気は減圧されたものであるため、気泡は圧縮空気によって押し潰される。また、基板１、２に予め反り等があっても、圧縮空気によって押圧され、基板１、２には互いに平行な状態となる。

次に、図８に示すように、基板１、２が加圧された状態のまま、蓋５の上面よりＵＶ照射部７によってＵＶを照射し、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させる。最後に、電磁弁１３Ａを動作させ、ピストン３の上側の圧縮空気を上側空気流路１１を介して抜き取り、筐体４の蓋５を開け、電磁弁１３Ｂを動作させ、ピストン３の下側に下側空気流路１２を介して圧縮空気を導入し、ピストン３を上昇させ、貼り合わせられた基板１、２を取り出して一連の工程が完了する。

尚、図９に示すような保持部１５を使用すれば、上記と同様の要領で、ＤＶＤやＣＤ等、内側に穴が穿設された基板１６等の貼り合わせを行うことも可能である。

また、上記実施の形態においては、接着層としてＵＶ硬化性樹脂を使用しているが、熱硬化性樹脂を貼り合わせに使用することも可能である。その場合には、図１０に示すように、蓋１０を石英ガラスにする必要はなく、ピストン３にヒーター８を取り付け、本発明と同様に貼り合わせを行った後、圧縮空気で加圧しながらヒーター８を加熱して樹脂を硬化させることも可能である。

本発明にかかる板状物の貼合装置の第１の実施の形態を示す図であって、筐体の内部空間を減圧している状態を示す断面図である。 本発明にかかる貼合装置の配管図である。 本発明にかかる貼合装置の保持部を示す平面図である。 図１の貼合装置の動作のタイミングチャートである。 図１の貼合装置のピストンの上昇中の状態を示す断面図である。 図１の貼合装置で基板を貼り合わせている状態を示す断面図である。 図１の貼合装置の基板の筐体の内部空間を加圧している状態を示す断面図である。 図１の貼合装置のＵＶ硬化中の状態を示す断面図である。 貼り合わせられる板状物がＤＶＤ、ＣＤ等の場合の本発明にかかる保持部を示す平面図である。 本発明にかかる貼合装置の第２の実施の形態として、熱硬化性樹脂によって貼り合わせを行う場合の貼合装置を示す断面図である。 従来のテープ貼付方法の一例を示す概略図である。 従来のフィルム貼付装置の一例を示す断面図である。 従来のディスク貼合方法の一例を示す断面図である。 従来の半導体ウエハに粘着テープを接着する方法の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 基板
３ ピストン
４ 筺体
５ 蓋
６ 保持部
７ ＵＶ照射部
８ ヒーター
１０ 蓋
１１ 上側空気流路
１２ 下側空気流路
１３ 電磁弁
１４ 真空ポンプ
１５ 保持部
１６ 基板

Claims (5)

1. ２枚の板状物を接着層を介して貼り合わせる貼合装置であって、
   減圧可能な内部空間を有し、該内部空間の上部を覆う蓋を備えた筐体と、
   該筐体の内部空間において、第１の板状物を保持する第１の保持手段と、
   前記筐体の内部空間の前記第１の板状物の下方において、第２の板状物の下面全体を保持するとともに、該筐体の内部空間を上下方向に移動可能な第２の保持手段と、
   該第２の保持手段の下面側と上面側の気圧差によって該第２の保持手段を前記筐体の内部空間内で上下方向に移動させる移動手段と、
   該移動手段によって前記第２の保持手段及び前記第２の板状物が上昇し、該第２の板状物が前記第１の板状物と当接し、さらに前記第２の板状物が上昇することにより、前記第１の保持手段による前記第１の板状物の保持が解除され、さらに前記第２の板状物が上昇することにより、前記第１の板状物の上面が前記蓋の内面に押圧された後、前記第２の保持手段の上面に圧縮空気を入れて下降させるとともに、押圧された前記第１と前記第２の板状物の上面を圧縮空気により均一に押圧し、該状態で、両板状物の間に介在する接着層を硬化させる接着層硬化手段とを備えることを特徴とする板状物の貼合装置。
2. 前記接着層は、紫外線硬化性樹脂で形成され、前記蓋は、紫外線を透過可能な材料で形成され、前記接着層硬化手段は、前記蓋を介して前記接着層に紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の板状物の貼合装置。
3. 前記接着層は、熱硬化性樹脂で形成され、前記接着層硬化手段は、前記第２の保持手段を介して前記接着層に熱を加えることを特徴とする請求項１に記載の板状物の貼合装置。
4. 下面に接着層を形成した第１の板状物と、該第１の板状物の下方で該第１の板状物と相対向して位置する第２の板状物とを減圧した筐体内で保持し、
   該第２の板状物を上昇させ、前記第１の板状物を該第２の板状物と前記筐体の内壁との間で押圧して該第１の板状物と前記第２の板状物とを貼り合わせ、
   前記第１の板状物の上面全面を空気を介して略々均一な圧力で押圧しながら前記接着層を硬化させることを特徴とする板状物の貼合方法。
5. 上面に接着層を形成した第１の板状物と、該第１の板状物の上方で該第１の板状物と相対向して位置する第２の板状物とを減圧した筐体内で保持し、
   前記第１の板状物を上昇させ、前記第２の板状物を該第１の板状物と前記筐体の内壁との間で押圧して該第１の板状物と前記第２の板状物とを貼り合わせ、
   前記第２の板状物の上面全面を空気を介して略々均一な圧力で押圧しながら前記接着層を硬化させることを特徴とする板状物の貼合方法。
   
   

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