JP4706095B2 - 貼り合せ方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持基板上に１層もしくは多層のフィルム部材を、数ミクロン以下の精度に位置合わせる貼り合せ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
支持基板上にフィルムを位置合わせを行う方法として、位置合わせマーカーもしくは雄雌接合部を用いた位置合わせ技術が一般に知られている。
【０００３】
しかし、雌雄接合部を用いた位置合わせ技術では、数十ミクロン以上の位置ずれが生じてしまい、数ミクロン以下の位置合わせ精度が必要な場合、使用できない問題がある。
【０００４】
また、位置合わせマーカーを用いた位置合わせ技術では、伸縮／屈曲する転写フィルム自体の位置精度が変化するため、位置合わせマーカーの位置精度も数ミクロン以下とはならない問題がある。
【０００５】
一方、転写媒体を、被転写媒体と熱膨張係数を合わせた仮支持体に保持させることで、転写媒体の伸縮／屈曲を抑えて貼り合せを行う技術がある（特開平１１−３３７７２３号公報、特開２０００−５６１２１号公報参照）。
【０００６】
これにより、転写媒体の位置精度が向上するが、依然として数ミクロン以下の位置合わせ精度は達成されていない。
【０００７】
また、コアとクラッドを有し、光信号を伝播する光配線フィルムの貼り合せなどの用途を考えた場合、高さ方向の位置精度も必要となるが、従来の位置合わせ技術では高さ方向の位置合わせが考慮されていない問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、フィルム部材の積層において、数ミクロン以下の高精度の位置合わせを可能とする貼り合せ装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記の課題を達成するために、まず請求項１の発明は、支持基板とフィルム部材を硬化型接着層によって貼り合せる貼り合せ装置であって、ｘｙｚ微動機構およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構を設けた支持基板を保持するテーブル部位を有する仮位置合わせ手段と、ｘｙｚ微動機構を設けたフィルム部位を保持するヘッド部位を有する精密位置合わせ手段と、仮部分固定手段と、完全部分固定手段と、全体固定手段と、を少なくとも具備する貼り合せ装置を用いた貼り合せ方法において、
（１）前記仮位置合わせ手段により、前記支持基板を動かすことで位置合わせを行い、該支持基板と前記フィルム部材に形成された少なくとも１の位置合わせパターンにより大まかな位置を合わせる仮位置合わせ工程、
（２）前記仮部分固定手段により、前記工程で仮位置合わせした位置合わせパターン近傍を仮部分固定する工程、
（３）前記精密位置合わせ手段により、前記フィルム部材位置を動かすことで再位置合わせを行い、前記支持基板と該フィルム部材に形成された他の位置合わせパターンのうち少なくとも１の位置合わせパターンにより精密に位置を合わせる精密位置合わせ工程、
（４）前記完全部分固定手段により、前記工程で精密位置合わせした位置合わせパターン近傍を完全部分固定する工程、
（５）前記工程（３）および（４）を繰り返すことで、全ての前記他の位置合わせパターンを完全部分固定する工程、
（６）前記全体固定手段により、前記硬化型接着剤層全体を硬化する全体固定工程、
により、支持基板とフィルム部材を硬化型接着層によって貼り合せることを特徴とする貼り合せ方法である。
請求項２の発明は、前記ｘｙｚ微動機構を設けたフィルム部位を保持するヘッド部位の該ｘｙｚ微動機構にピエゾ素子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の貼り合せ方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による貼り合せ装置を図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、位置合わせ手段が、大まかな位置を合わせる仮位置合わせ手段と、細かな位置を合わせる精密位置合わせ手段を含み（請求項３）、部分固定手段が、仮に位置を固定する仮部分固定手段と、完全に位置を固定する完全部分固定手段を含む形態（請求項４）が好ましいので、その形態を詳述するが、仮位置合わせなしで、精密位置合わせ及び部分硬化を直接行っても良いことは言うまでもない。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明による貼り合せ装置における大まかな位置を合わせる仮位置合わせ手段と、これにより仮に位置を固定される支持基板及びフィルム部材の関係を示す断面説明図である。
【００１２】
まず、貼り合せ装置で貼り合せる支持基板及びフィルム部材について説明する。
【００１３】
支持基板１０はフィルム部材４０を貼り合せる基板となる。支持基板１０には、目的に応じ任意の材料を使用することができる。具体的には、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板、電気プリント配線基板、更には積層したフィルム部材などが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
支持基板１０上の任意の位置に、位置合わせの基準となるパターン１１、１２を作成する事ができる。パターン１１、１２は、位置合わせの手法により、任意の形状を取る。具体的には、トンボマーク、円パターン、四角パターンなどが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
硬化型接着剤層２０には、一般に用いられている硬化型接着剤を用いることができる。具体的には、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、イミド系接着剤、ウレタン系接着剤などが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
硬化型接着剤層２０に高い断熱特性を有する材料を用いることで、支持基板１０とフィルム部材３０の熱伝導を遮断することができる。具体的には、ガラスウール、珪素土、石綿、コルク等を混合した樹脂および発泡性樹脂を用いることができるが、これに限定されるものではない。また、硬化型接着剤層中に中空フィラーなどの添加剤を混入することにより断熱特性を向上させることもできる。
【００１７】
硬化型接着剤層２０は、硬化前適当な流動性を有し、接着剤層２０を硬化させた後この流動性を消滅させる。硬化方法としては熱硬化型、光硬化型などの材料が存在するが、これに限定されるものではない。
【００１８】
フィルム部材３０には、一般に用いられている高分子材料を使用することができる。具体的には、エポキシ系材料、アクリル系材料、イミド系材料、ポリカーボネート系材料、ポリエチレン系材料、シリコーン系材料などが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１９】
フィルム部材３０の任意の位置に、位置合わせの基準となるパターン３１、３２を作成する事ができる。パターン３１、３２は、位置合わせの手法により、任意の形状を取る。具体的には、トンボマーク、円パターン、四角パターンなどが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
次に、貼り合せ装置について説明する。
位置合わせ手段は、支持基板１０を保持するテーブル部位５００と、フィルム部材４０を保持するヘッド部位６００と、支持基板１０とフィルム部材に形成された少なくとも１つの位置合わせパターンを検出するセンサー（図示せず）を有する。
【００２１】
テーブル部位５００は、支持基板を保持する保持機構５１０を有する。この保持機構５１０の表面はできるだけ平坦であることが望ましい。具体的には、光学定盤を使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
支持基板１０の保持方法としては、エアチャック方法、静電圧着方法、クランクによる固定などがあげられるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
テーブル部位５００は、大まかな位置合わせを行るために、ｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０を有する（併せて仮位置合わせ手段という）。フィルム部材４０の大きさにもよるが、該フィルム部材面内全体での位置合わせ精度は、１０ミクロン前後が限界である。また、フィルム部材４０が大きくなると位置合わせ精度も悪化する。従って、後記する精密位置合わせ手段も併用することが好ましい。
【００２４】
フィルム部材４０はヘッド部位６００に保持される。ヘッド部位６００は、フィルム部材４０と同等の面積を有していることが望ましく、フィルム部材４０全体を保持することが望ましい。
【００２５】
また、ヘッド部位６００は、少なくとも保持機構６１０とアーム機構６２０により構成される。
【００２６】
保持機構６１０は、できるだけ平坦であることが望ましい。具体的には、光学定盤、シリコン単結晶基板、ガラス研磨基板などを使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００２７】
アーム機構６２０は、保持機構６１０を強固に保持する。このため、できるだけ堅牢で熱伸縮の少ない構造・材料であることがのぞましい。
【００２８】
フィルム部材４０の、ヘッド部位６００への保持方法としては、エアチャック方法、静電圧着方法、クランクによる固定などがあげられるが、これに限定されるものではない。
【００２９】
フィルム部材４０を支持基板１０上に仮位置合わせする際のｘｙ座標の位置合わせは、上面からの観察画像を利用して位置合わせを行う。具体的には、パターン１１とパターン３１を一致させるように位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
フィルム部材４０を支持基板１０上に仮位置合わせする際は、ｚ座標の位置合わせを行うことが好ましい。ｚ座標の位置合わせは、パターン１１とパターン３１の相対距離を合わせることで位置合わせを行う。具体的には、レーザー変位計によりパターン１１とパターン３１の距離を測定し、フィルム部材３０表面を押し引きする事で位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００３１】
フィルム部材４０を支持基板１０上に仮位置合わせする際には、支持基板１０を保持するテーブル部位５００に設けたｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０により、支持基板１０側を動かす事で位置合わせを行うことが望ましい。フィルムには伸縮があるので、この時点でフィルム部材４０全体を支持基板１０に数ミクロン以下の精度で位置合わせすることは技術的に困難であり、場所によっては１０ミクロン前後程度の位置合わせ精度となる。
【００３２】
また、フィルム部材４０を支持基板１０上に仮固定する際には、硬化型接着層２０の一部を硬化させる仮部分硬化手段を用いる（図示せず）。この仮部分硬化手段は硬化型接着層を十分な接着力を保持できる限り、できるだけ狭い範囲の硬化をさせることができる物であれば特に限定される物ではないが、ビーム状の光の発生が可能な照射装置やスポット状の熱源の発生が可能な加熱装置が挙げられる。
【００３３】
上記貼り合せ装置を用い、テーブル部位とヘッド部位を含む位置合わせ手段（仮位置合わせ手段）で、支持基板、硬化型接着層、フィルム部材を保持する。そして、支持基板とフィルム部材を位置合わせパターンを基準にして、テーブル部位及び／又はヘッド部位を動かし、位置合わせを行う。その後、仮部分硬化手段により位置合わせパターン近傍の硬化型接着層を部分硬化する。
【００３４】
図１（ｂ）は、本発明による貼り合せ装置における細かな位置を合わせる精密位置合わせ手段と、完全に位置を固定される支持基板及びフィルム部材の関係を示す断面説明図である。
【００３５】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に再位置合わせをする際には、フィルム部材４０はヘッド部位７００によって保持されることが望ましい。
【００３６】
ヘッド部位７００は、少なくとも保持機構７１０とｘｙｚ微動機構７２０とアーム機構７３０により構成される。
【００３７】
保持機構７１０は、できるだけ狭い面積でフィルム部材４０と接触・保持することが望ましい。具体的には、ストロー状の形状を有しエアチャック方法によりフィルム部材４０を保持する構造があげられるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に精密位置合わせする際には、仮位置合わせにより、すでに１０ミクロン程度の位置合わせ精度が得られている。この位置合わせ精度を数ミクロン以下にまで向上させることが再位置合わせの役割となる。
【００３９】
１０ミクロン前後の距離を数ミクロン以下の精度で微動させるため、ｘｙｚ微動機構７２０には、ピエゾ素子を用いることが望ましい。
【００４０】
ピエゾ素子はその技術的構造上、小型・軽量の媒体をナノオーダーでコントロールする事ができるが、数十センチクラスの大型・重量のテーブル全体を高精度にコントロールする事は困難である。したがって、本発明においては、フィルム部材４０を保持するヘッド部位７００にピエゾ素子を設け、仮固定されたフィルム部材４０の任意の位置を保持した後、これを精密に位置合わせする。
【００４１】
アーム機構７３０は、保持機構７１０ならびにｘｙｚ微動機構７２０を強固に保持する。このため、できるだけ堅牢で熱伸縮の少ない構造・材料であることがのぞましい。
【００４２】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に再位置合わせする際のｘｙ座標の位置合わせは、上面からの観察画像を利用して位置合わせを行う。具体的には、パターン１２とパターン３２を一致させるように位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に再位置合わせする際のｚ座標の位置合わせは、パターン１２とパターン３２の相対距離を合わせることで位置合わせを行う。具体的には、レーザー変位計によりパターン１２とパターン３２の距離を測定し、ヘッド部位７００によりフィルム部材３０表面を押し引きする事で位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に部分固定する際には、硬化型接着層２０の一部を硬化させる。硬化させる範囲は、十分な接着力を保持できる限り、できるだけ狭い範囲であることが望ましい。
【００４５】
上記により、１の位置合わせパターンの位置合わせと部分固定が完了する。同様に、他の位置合わせパターンの位置合わせと部分固定を行う（請求項２）。すると、精度の必要な部位の精密な位置合わせ（硬化）が可能となる。
【００４６】
なお、仮位置合わせ後の仮部分固定手段と精密位置合わせ後の部分固定手段が同一の物であってもよい。
【００４７】
更に、全ての部分固定の後に、硬化型接着剤層全体を硬化する全体固定手段を用いて完全な硬化を行うことが好ましい（請求項５）。ここで、全体固定手段とは大面積の光照射、加熱により硬化型接着層を硬化可能な装置である。
【００４８】
【実施例】
以下に本発明を実施例をもって説明するが、本発明がそれらに限定解釈されるものではない。また、以下の記載では、フィルム部材の材質をポリイミドからなる光配線フィルムとして説明するが、必ずしも前記フィルムである必要はない。また、以下の記載では、支持基板の材質をシリコンとして説明するが、必ずしもシリコンである必要はない。
【００４９】
＜実施例１＞
まず図２（ａ）に示すように、フィルム部材７０（ポリイミド、膜厚５０μm ）上に、位置合わせの基準となるパターン７１、７２、７３を作成した。
【００５０】
次に図２（ｂ）に示すように、シリコン基板５０上に、位置合わせの基準となるパターン５１、５２、５３を作成した。
【００５１】
続いて、主材としてエピコート８２８（油化シェルエポキシ（株））を、硬化材としてトリエチレンテトラミン(TETA)（和光純薬工業( 株) ）を使用し、それらを重量比１０：１で混合することで硬化型接着剤を調製した。
【００５２】
図２（ｃ）に示すように、フィルム部材７０上に、硬化型接着剤を、ドクターブレードを用いて塗工し、硬化型接着剤層６０を作成した。このときの硬化型接着剤層６０の膜厚は２ミクロンである。
【００５３】
図２（ｄ）に示すように、シリコン基板５０を保持するテーブル部位に設けたｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０により、位置合わせパターン５１と、位置合わせパターン７１のｘｙｚ座標位置合わせとθｘθｙθｚ軸合わせを行い、シリコン基板５０上に、フィルム部材８０を積層した。
【００５４】
図２（ｅ）に示すように、位置合わせパターン５１、７１周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン５１、７１周辺の硬化型接着剤層６１を硬化させた。
【００５５】
位置合わせパターン５１、７１周辺では、フィルム部材７０がシリコン基板５０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で貼り合わされていることを確認した。このとき、位置合わせパターン５２、７２および５３、７３周辺でのｘｙｚ位置合わせ精度は３〜５ミクロンとなった。
【００５６】
図２（ｆ）に示すように、フィルム部材４０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン５２と、位置合わせパターン７２のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００５７】
図２（ｇ）に示すように、位置合わせパターン５２、７２周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン５２、７２周辺の硬化型接着剤層６２を硬化させた。
【００５８】
図２（ｈ）に示すように、フィルム部材４０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン５３と、位置合わせパターン７３のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００５９】
図２（ｉ）に示すように、位置合わせパターン５３、７３周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン５３、７３周辺の硬化型接着剤層６３を硬化させた。
【００６０】
基板全体を１００℃、１時間加熱し、硬化型接着剤層全体を硬化させ、基板９０を作成した。
【００６１】
位置合わせパターン５２、７２および５３、７３周辺では、フィルム部材７０がシリコン基板５０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で貼り合わされていることを確認した。
【００６２】
＜実施例２＞
実施例１と同様の工程により、基板９０を作成した。
【００６３】
図３（ａ）に示すように、基板９０上に位置合わせの基準となるパターン９１、９２、９３を作成した。
【００６４】
実施例１と同様の工程により、フィルム部材１２０を作成した。
【００６５】
図３（ｂ）に示すように、基板９０を保持するテーブル部位５００に設けたｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０により、位置合わせパターン９１と、位置合わせパターン１１１のｘｙｚ座標位置合わせとθｘθｙθｚ軸合わせを行い、基板９０上に、フィルム部材１２０を積層した。
【００６６】
図３（ｃ）に示すように、位置合わせパターン９１、１１１周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン９１、１１１周辺の硬化型接着剤層１０１を硬化させた。
【００６７】
位置合わせパターン９１、１１１周辺では、フィルム部材１１０が基板９０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で貼り合わされていることを確認した。このとき、位置合わせパターン９２、１１２および９３、１１３周辺でのｘｙｚ位置合わせ精度は３〜５ミクロンとなった。
【００６８】
図３（ｄ）に示すように、フィルム部材１２０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン９２と、位置合わせパターン１１２のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００６９】
図３（ｅ）に示すように、位置合わせパターン９２、１１２周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン９２、１１２周辺の硬化型接着剤層１０２を硬化させた。
【００７０】
図３（ｆ）に示すように、フィルム部材１２０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン９３と、位置合わせパターン１１３のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００７１】
図３（ｇ）に示すように、位置合わせパターン９３、１１３周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン９３、１１３周辺の硬化型接着剤層１０３を硬化させた。
【００７２】
基板全体を１００℃、１時間加熱し、硬化型接着剤層全体を硬化させ、基板１３０を作成した。
【００７３】
位置合わせパターン９２、１１２および９３、１１３周辺では、フィルム部材１１０が光基板９０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で張り合わされていることを確認した。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果がある。
第１に、基板内の任意の位置において、フィルム部材の位置合わせ精度が１ミクロン以下となる効果がある。これにより、転写型カラーフィルタや高密度電気配線基板や光基板やＣＣＤ用光学レンズアレイ等の高精度基板の製造が可能となる。
【００７５】
第２に、フィルム部材や支持基板の大きさに制約が無くなる効果がある。技術上、フィルム部材の大きさに関わらず、任意の位置のアライメントが可能である。これにより、数十センチを越える超大型高精細基板の作成が可能となる。
【００７６】
第３に、フィルム部材を多層積層することが容易となる効果がある。ｘｙｚの３次元位置合わせ技術を用いることで、ｘｙ座標のみでなく、ｚ方向の位置精度も数ミクロン以下で積層できる。これにより、数十層の多層積層基板の作成が可能となる。
【００７７】
第４に、前記３点の効果を実現するために適切な装置構成を用いることで、製品の量産が可能となる。
【００７８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貼り合せ装置の断面説明図。
【図２】実施例１に係わる貼り合せ装置の断面説明図。
【図３】実施例２に係わる貼り合せ装置の断面説明図。
【符号の説明】
１０ 支持基板
１１ 位置合わせパターン
１２ 位置合わせパターン
２０ 硬化型接着剤層
３０ フィルム部材
３１ 位置合わせパターン
３２ 位置合わせパターン
４０ フィルム部材（接着層付き）
５０ シリコン基板
５１ 位置合わせパターン
５２ 位置合わせパターン
５３ 位置合わせパターン
６０ 硬化型接着剤層
６１ 硬化型接着剤層（硬化済み）
６２ 硬化型接着剤層（硬化済み）
６３ 硬化型接着剤層（硬化済み）
７０ フィルム部材
７１ 位置合わせパターン
７２ 位置合わせパターン
７３ 位置合わせパターン
８０ フィルム部材（接着層付き）
９０ 貼り合せ基板
９１ 位置合わせパターン
９２ 位置合わせパターン
９３ 位置合わせパターン
１００ 硬化型接着剤層
１０１ 硬化型接着剤層（硬化済み）
１０２ 硬化型接着剤層（硬化済み）
１０３ 硬化型接着剤層（硬化済み）
１１０ フィルム部材
１１１ 位置合わせパターン
１１２ 位置合わせパターン
１１３ 位置合わせパターン
１２０ フィルム部材（接着層付き）
１３０ 貼り合せ基板
５００ テーブル部位
５１０ 保持機構
５２０ ｘｙｚ微動機構
５３０ θｘθｙθｚ軸合わせ機構
６００ ヘッド部位
６１０ 保持機構
６２０ アーム機構
７００ ヘッド部位
７１０ 保持機構
７２０ ｘｙｚ微動機構
７３０ アーム機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持基板上に１層もしくは多層のフィルム部材を、数ミクロン以下の精度に位置合わせる貼り合せ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
支持基板上にフィルムを位置合わせを行う方法として、位置合わせマーカーもしくは雄雌接合部を用いた位置合わせ技術が一般に知られている。
【０００３】
しかし、雌雄接合部を用いた位置合わせ技術では、数十ミクロン以上の位置ずれが生じてしまい、数ミクロン以下の位置合わせ精度が必要な場合、使用できない問題がある。
【０００４】
また、位置合わせマーカーを用いた位置合わせ技術では、伸縮／屈曲する転写フィルム自体の位置精度が変化するため、位置合わせマーカーの位置精度も数ミクロン以下とはならない問題がある。
【０００５】
一方、転写媒体を、被転写媒体と熱膨張係数を合わせた仮支持体に保持させることで、転写媒体の伸縮／屈曲を抑えて貼り合せを行う技術がある（特開平１１−３３７７２３号公報、特開２０００−５６１２１号公報参照）。
【０００６】
これにより、転写媒体の位置精度が向上するが、依然として数ミクロン以下の位置合わせ精度は達成されていない。
【０００７】
また、コアとクラッドを有し、光信号を伝播する光配線フィルムの貼り合せなどの用途を考えた場合、高さ方向の位置精度も必要となるが、従来の位置合わせ技術では高さ方向の位置合わせが考慮されていない問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、フィルム部材の積層において、数ミクロン以下の高精度の位置合わせを可能とする貼り合せ装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記の課題を達成するために、まず請求項１の発明は、支持基板とフィルム部材を硬化型接着層によって貼り合せる貼り合せ装置であって、ｘｙｚ微動機構およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構を設けた支持基板を保持するテーブル部位を有する仮位置合わせ手段と、ｘｙｚ微動機構を設けたフィルム部位を保持するヘッド部位を有する精密位置合わせ手段と、仮部分固定手段と、完全部分固定手段と、全体固定手段と、を少なくとも具備する貼り合せ装置を用いた貼り合せ方法において、
（１）前記仮位置合わせ手段により、前記支持基板を動かすことで位置合わせを行い、該支持基板と前記フィルム部材に形成された少なくとも１の位置合わせパターンにより大まかな位置を合わせる仮位置合わせ工程、
（２）前記仮部分固定手段により、前記工程で仮位置合わせした位置合わせパターン近傍を仮部分固定する工程、
（３）前記精密位置合わせ手段により、前記フィルム部材位置を動かすことで再位置合わせを行い、前記支持基板と該フィルム部材に形成された他の位置合わせパターンのうち少なくとも１の位置合わせパターンにより精密に位置を合わせる精密位置合わせ工程、
（４）前記完全部分固定手段により、前記工程で精密位置合わせした位置合わせパターン近傍を完全部分固定する工程、
（５）前記工程（３）および（４）を繰り返すことで、全ての前記他の位置合わせパターンを完全部分固定する工程、
（６）前記全体固定手段により、前記硬化型接着剤層全体を硬化する全体固定工程、
により、支持基板とフィルム部材を硬化型接着層によって貼り合せることを特徴とする貼り合せ方法である。
請求項２の発明は、前記ｘｙｚ微動機構を設けたフィルム部位を保持するヘッド部位の該ｘｙｚ微動機構にピエゾ素子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の貼り合せ方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による貼り合せ装置を図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、位置合わせ手段が、大まかな位置を合わせる仮位置合わせ手段と、細かな位置を合わせる精密位置合わせ手段を含み（請求項３）、部分固定手段が、仮に位置を固定する仮部分固定手段と、完全に位置を固定する完全部分固定手段を含む形態（請求項４）が好ましいので、その形態を詳述するが、仮位置合わせなしで、精密位置合わせ及び部分硬化を直接行っても良いことは言うまでもない。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明による貼り合せ装置における大まかな位置を合わせる仮位置合わせ手段と、これにより仮に位置を固定される支持基板及びフィルム部材の関係を示す断面説明図である。
【００１２】
まず、貼り合せ装置で貼り合せる支持基板及びフィルム部材について説明する。
【００１３】
支持基板１０はフィルム部材４０を貼り合せる基板となる。支持基板１０には、目的に応じ任意の材料を使用することができる。具体的には、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板、電気プリント配線基板、更には積層したフィルム部材などが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
支持基板１０上の任意の位置に、位置合わせの基準となるパターン１１、１２を作成する事ができる。パターン１１、１２は、位置合わせの手法により、任意の形状を取る。具体的には、トンボマーク、円パターン、四角パターンなどが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
硬化型接着剤層２０には、一般に用いられている硬化型接着剤を用いることができる。具体的には、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、イミド系接着剤、ウレタン系接着剤などが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
硬化型接着剤層２０に高い断熱特性を有する材料を用いることで、支持基板１０とフィルム部材３０の熱伝導を遮断することができる。具体的には、ガラスウール、珪素土、石綿、コルク等を混合した樹脂および発泡性樹脂を用いることができるが、これに限定されるものではない。また、硬化型接着剤層中に中空フィラーなどの添加剤を混入することにより断熱特性を向上させることもできる。
【００１７】
硬化型接着剤層２０は、硬化前適当な流動性を有し、接着剤層２０を硬化させた後この流動性を消滅させる。硬化方法としては熱硬化型、光硬化型などの材料が存在するが、これに限定されるものではない。
【００１８】
フィルム部材３０には、一般に用いられている高分子材料を使用することができる。具体的には、エポキシ系材料、アクリル系材料、イミド系材料、ポリカーボネート系材料、ポリエチレン系材料、シリコーン系材料などが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１９】
フィルム部材３０の任意の位置に、位置合わせの基準となるパターン３１、３２を作成する事ができる。パターン３１、３２は、位置合わせの手法により、任意の形状を取る。具体的には、トンボマーク、円パターン、四角パターンなどが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
次に、貼り合せ装置について説明する。
位置合わせ手段は、支持基板１０を保持するテーブル部位５００と、フィルム部材４０を保持するヘッド部位６００と、支持基板１０とフィルム部材に形成された少なくとも１つの位置合わせパターンを検出するセンサー（図示せず）を有する。
【００２１】
テーブル部位５００は、支持基板を保持する保持機構５１０を有する。この保持機構５１０の表面はできるだけ平坦であることが望ましい。具体的には、光学定盤を使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
支持基板１０の保持方法としては、エアチャック方法、静電圧着方法、クランクによる固定などがあげられるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
テーブル部位５００は、大まかな位置合わせを行るために、ｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０を有する（併せて仮位置合わせ手段という）。フィルム部材４０の大きさにもよるが、該フィルム部材面内全体での位置合わせ精度は、１０ミクロン前後が限界である。また、フィルム部材４０が大きくなると位置合わせ精度も悪化する。従って、後記する精密位置合わせ手段も併用することが好ましい。
【００２４】
フィルム部材４０はヘッド部位６００に保持される。ヘッド部位６００は、フィルム部材４０と同等の面積を有していることが望ましく、フィルム部材４０全体を保持することが望ましい。
【００２５】
また、ヘッド部位６００は、少なくとも保持機構６１０とアーム機構６２０により構成される。
【００２６】
保持機構６１０は、できるだけ平坦であることが望ましい。具体的には、光学定盤、シリコン単結晶基板、ガラス研磨基板などを使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００２７】
アーム機構６２０は、保持機構６１０を強固に保持する。このため、できるだけ堅牢で熱伸縮の少ない構造・材料であることがのぞましい。
【００２８】
フィルム部材４０の、ヘッド部位６００への保持方法としては、エアチャック方法、静電圧着方法、クランクによる固定などがあげられるが、これに限定されるものではない。
【００２９】
フィルム部材４０を支持基板１０上に仮位置合わせする際のｘｙ座標の位置合わせは、上面からの観察画像を利用して位置合わせを行う。具体的には、パターン１１とパターン３１を一致させるように位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
フィルム部材４０を支持基板１０上に仮位置合わせする際は、ｚ座標の位置合わせを行うことが好ましい。ｚ座標の位置合わせは、パターン１１とパターン３１の相対距離を合わせることで位置合わせを行う。具体的には、レーザー変位計によりパターン１１とパターン３１の距離を測定し、フィルム部材３０表面を押し引きする事で位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００３１】
フィルム部材４０を支持基板１０上に仮位置合わせする際には、支持基板１０を保持するテーブル部位５００に設けたｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０により、支持基板１０側を動かす事で位置合わせを行うことが望ましい。フィルムには伸縮があるので、この時点でフィルム部材４０全体を支持基板１０に数ミクロン以下の精度で位置合わせすることは技術的に困難であり、場所によっては１０ミクロン前後程度の位置合わせ精度となる。
【００３２】
また、フィルム部材４０を支持基板１０上に仮固定する際には、硬化型接着層２０の一部を硬化させる仮部分硬化手段を用いる（図示せず）。この仮部分硬化手段は硬化型接着層を十分な接着力を保持できる限り、できるだけ狭い範囲の硬化をさせることができる物であれば特に限定される物ではないが、ビーム状の光の発生が可能な照射装置やスポット状の熱源の発生が可能な加熱装置が挙げられる。
【００３３】
上記貼り合せ装置を用い、テーブル部位とヘッド部位を含む位置合わせ手段（仮位置合わせ手段）で、支持基板、硬化型接着層、フィルム部材を保持する。そして、支持基板とフィルム部材を位置合わせパターンを基準にして、テーブル部位及び／又はヘッド部位を動かし、位置合わせを行う。その後、仮部分硬化手段により位置合わせパターン近傍の硬化型接着層を部分硬化する。
【００３４】
図１（ｂ）は、本発明による貼り合せ装置における細かな位置を合わせる精密位置合わせ手段と、完全に位置を固定される支持基板及びフィルム部材の関係を示す断面説明図である。
【００３５】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に再位置合わせをする際には、フィルム部材４０はヘッド部位７００によって保持されることが望ましい。
【００３６】
ヘッド部位７００は、少なくとも保持機構７１０とｘｙｚ微動機構７２０とアーム機構７３０により構成される。
【００３７】
保持機構７１０は、できるだけ狭い面積でフィルム部材４０と接触・保持することが望ましい。具体的には、ストロー状の形状を有しエアチャック方法によりフィルム部材４０を保持する構造があげられるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に精密位置合わせする際には、仮位置合わせにより、すでに１０ミクロン程度の位置合わせ精度が得られている。この位置合わせ精度を数ミクロン以下にまで向上させることが再位置合わせの役割となる。
【００３９】
１０ミクロン前後の距離を数ミクロン以下の精度で微動させるため、ｘｙｚ微動機構７２０には、ピエゾ素子を用いることが望ましい。
【００４０】
ピエゾ素子はその技術的構造上、小型・軽量の媒体をナノオーダーでコントロールする事ができるが、数十センチクラスの大型・重量のテーブル全体を高精度にコントロールする事は困難である。したがって、本発明においては、フィルム部材４０を保持するヘッド部位７００にピエゾ素子を設け、仮固定されたフィルム部材４０の任意の位置を保持した後、これを精密に位置合わせする。
【００４１】
アーム機構７３０は、保持機構７１０ならびにｘｙｚ微動機構７２０を強固に保持する。このため、できるだけ堅牢で熱伸縮の少ない構造・材料であることがのぞましい。
【００４２】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に再位置合わせする際のｘｙ座標の位置合わせは、上面からの観察画像を利用して位置合わせを行う。具体的には、パターン１２とパターン３２を一致させるように位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に再位置合わせする際のｚ座標の位置合わせは、パターン１２とパターン３２の相対距離を合わせることで位置合わせを行う。具体的には、レーザー変位計によりパターン１２とパターン３２の距離を測定し、ヘッド部位７００によりフィルム部材３０表面を押し引きする事で位置合わせを行う手法があげられるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
フィルム部材４０の任意の位置を支持基板１０上に部分固定する際には、硬化型接着層２０の一部を硬化させる。硬化させる範囲は、十分な接着力を保持できる限り、できるだけ狭い範囲であることが望ましい。
【００４５】
上記により、１の位置合わせパターンの位置合わせと部分固定が完了する。同様に、他の位置合わせパターンの位置合わせと部分固定を行う（請求項２）。すると、精度の必要な部位の精密な位置合わせ（硬化）が可能となる。
【００４６】
なお、仮位置合わせ後の仮部分固定手段と精密位置合わせ後の部分固定手段が同一の物であってもよい。
【００４７】
更に、全ての部分固定の後に、硬化型接着剤層全体を硬化する全体固定手段を用いて完全な硬化を行うことが好ましい（請求項５）。ここで、全体固定手段とは大面積の光照射、加熱により硬化型接着層を硬化可能な装置である。
【００４８】
【実施例】
以下に本発明を実施例をもって説明するが、本発明がそれらに限定解釈されるものではない。また、以下の記載では、フィルム部材の材質をポリイミドからなる光配線フィルムとして説明するが、必ずしも前記フィルムである必要はない。また、以下の記載では、支持基板の材質をシリコンとして説明するが、必ずしもシリコンである必要はない。
【００４９】
＜実施例１＞
まず図２（ａ）に示すように、フィルム部材７０（ポリイミド、膜厚５０μm ）上に、位置合わせの基準となるパターン７１、７２、７３を作成した。
【００５０】
次に図２（ｂ）に示すように、シリコン基板５０上に、位置合わせの基準となるパターン５１、５２、５３を作成した。
【００５１】
続いて、主材としてエピコート８２８（油化シェルエポキシ（株））を、硬化材としてトリエチレンテトラミン(TETA)（和光純薬工業( 株) ）を使用し、それらを重量比１０：１で混合することで硬化型接着剤を調製した。
【００５２】
図２（ｃ）に示すように、フィルム部材７０上に、硬化型接着剤を、ドクターブレードを用いて塗工し、硬化型接着剤層６０を作成した。このときの硬化型接着剤層６０の膜厚は２ミクロンである。
【００５３】
図２（ｄ）に示すように、シリコン基板５０を保持するテーブル部位に設けたｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０により、位置合わせパターン５１と、位置合わせパターン７１のｘｙｚ座標位置合わせとθｘθｙθｚ軸合わせを行い、シリコン基板５０上に、フィルム部材８０を積層した。
【００５４】
図２（ｅ）に示すように、位置合わせパターン５１、７１周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン５１、７１周辺の硬化型接着剤層６１を硬化させた。
【００５５】
位置合わせパターン５１、７１周辺では、フィルム部材７０がシリコン基板５０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で貼り合わされていることを確認した。このとき、位置合わせパターン５２、７２および５３、７３周辺でのｘｙｚ位置合わせ精度は３〜５ミクロンとなった。
【００５６】
図２（ｆ）に示すように、フィルム部材４０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン５２と、位置合わせパターン７２のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００５７】
図２（ｇ）に示すように、位置合わせパターン５２、７２周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン５２、７２周辺の硬化型接着剤層６２を硬化させた。
【００５８】
図２（ｈ）に示すように、フィルム部材４０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン５３と、位置合わせパターン７３のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００５９】
図２（ｉ）に示すように、位置合わせパターン５３、７３周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン５３、７３周辺の硬化型接着剤層６３を硬化させた。
【００６０】
基板全体を１００℃、１時間加熱し、硬化型接着剤層全体を硬化させ、基板９０を作成した。
【００６１】
位置合わせパターン５２、７２および５３、７３周辺では、フィルム部材７０がシリコン基板５０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で貼り合わされていることを確認した。
【００６２】
＜実施例２＞
実施例１と同様の工程により、基板９０を作成した。
【００６３】
図３（ａ）に示すように、基板９０上に位置合わせの基準となるパターン９１、９２、９３を作成した。
【００６４】
実施例１と同様の工程により、フィルム部材１２０を作成した。
【００６５】
図３（ｂ）に示すように、基板９０を保持するテーブル部位５００に設けたｘｙｚ微動機構５２０およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構５３０により、位置合わせパターン９１と、位置合わせパターン１１１のｘｙｚ座標位置合わせとθｘθｙθｚ軸合わせを行い、基板９０上に、フィルム部材１２０を積層した。
【００６６】
図３（ｃ）に示すように、位置合わせパターン９１、１１１周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン９１、１１１周辺の硬化型接着剤層１０１を硬化させた。
【００６７】
位置合わせパターン９１、１１１周辺では、フィルム部材１１０が基板９０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で貼り合わされていることを確認した。このとき、位置合わせパターン９２、１１２および９３、１１３周辺でのｘｙｚ位置合わせ精度は３〜５ミクロンとなった。
【００６８】
図３（ｄ）に示すように、フィルム部材１２０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン９２と、位置合わせパターン１１２のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００６９】
図３（ｅ）に示すように、位置合わせパターン９２、１１２周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン９２、１１２周辺の硬化型接着剤層１０２を硬化させた。
【００７０】
図３（ｆ）に示すように、フィルム部材１２０を保持するヘッド部位７００に設けられたｘｙｚ微動機構７２０により、位置合わせパターン９３と、位置合わせパターン１１３のｘｙｚ座標位置合わせを行った。
【００７１】
図３（ｇ）に示すように、位置合わせパターン９３、１１３周辺をヒーターで加熱し、位置合わせパターン９３、１１３周辺の硬化型接着剤層１０３を硬化させた。
【００７２】
基板全体を１００℃、１時間加熱し、硬化型接着剤層全体を硬化させ、基板１３０を作成した。
【００７３】
位置合わせパターン９２、１１２および９３、１１３周辺では、フィルム部材１１０が光基板９０に１ミクロン以下のｘｙｚ位置精度で張り合わされていることを確認した。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果がある。
第１に、基板内の任意の位置において、フィルム部材の位置合わせ精度が１ミクロン以下となる効果がある。これにより、転写型カラーフィルタや高密度電気配線基板や光基板やＣＣＤ用光学レンズアレイ等の高精度基板の製造が可能となる。
【００７５】
第２に、フィルム部材や支持基板の大きさに制約が無くなる効果がある。技術上、フィルム部材の大きさに関わらず、任意の位置のアライメントが可能である。これにより、数十センチを越える超大型高精細基板の作成が可能となる。
【００７６】
第３に、フィルム部材を多層積層することが容易となる効果がある。ｘｙｚの３次元位置合わせ技術を用いることで、ｘｙ座標のみでなく、ｚ方向の位置精度も数ミクロン以下で積層できる。これにより、数十層の多層積層基板の作成が可能となる。
【００７７】
第４に、前記３点の効果を実現するために適切な装置構成を用いることで、製品の量産が可能となる。
【００７８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貼り合せ装置の断面説明図。
【図２】実施例１に係わる貼り合せ装置の断面説明図。
【図３】実施例２に係わる貼り合せ装置の断面説明図。
【符号の説明】
１０ 支持基板
１１ 位置合わせパターン
１２ 位置合わせパターン
２０ 硬化型接着剤層
３０ フィルム部材
３１ 位置合わせパターン
３２ 位置合わせパターン
４０ フィルム部材（接着層付き）
５０ シリコン基板
５１ 位置合わせパターン
５２ 位置合わせパターン
５３ 位置合わせパターン
６０ 硬化型接着剤層
６１ 硬化型接着剤層（硬化済み）
６２ 硬化型接着剤層（硬化済み）
６３ 硬化型接着剤層（硬化済み）
７０ フィルム部材
７１ 位置合わせパターン
７２ 位置合わせパターン
７３ 位置合わせパターン
８０ フィルム部材（接着層付き）
９０ 貼り合せ基板
９１ 位置合わせパターン
９２ 位置合わせパターン
９３ 位置合わせパターン
１００ 硬化型接着剤層
１０１ 硬化型接着剤層（硬化済み）
１０２ 硬化型接着剤層（硬化済み）
１０３ 硬化型接着剤層（硬化済み）
１１０ フィルム部材
１１１ 位置合わせパターン
１１２ 位置合わせパターン
１１３ 位置合わせパターン
１２０ フィルム部材（接着層付き）
１３０ 貼り合せ基板
５００ テーブル部位
５１０ 保持機構
５２０ ｘｙｚ微動機構
５３０ θｘθｙθｚ軸合わせ機構
６００ ヘッド部位
６１０ 保持機構
６２０ アーム機構
７００ ヘッド部位
７１０ 保持機構
７２０ ｘｙｚ微動機構
７３０ アーム機構
Claims (2)
- 支持基板とフィルム部材を硬化型接着層によって貼り合せる貼り合せ装置であって、ｘｙｚ微動機構およびθｘθｙθｚ軸合わせ機構を設けた支持基板を保持するテーブル部位を有する仮位置合わせ手段と、ｘｙｚ微動機構を設けたフィルム部位を保持するヘッド部位を有する精密位置合わせ手段と、仮部分固定手段と、完全部分固定手段と、全体固定手段と、を少なくとも具備する貼り合せ装置を用いた貼り合せ方法において、
（１）前記仮位置合わせ手段により、前記支持基板を動かすことで位置合わせを行い、該支持基板と前記フィルム部材に形成された少なくとも１の位置合わせパターンにより大まかな位置を合わせる仮位置合わせ工程、
（２）前記仮部分固定手段により、前記工程で仮位置合わせした位置合わせパターン近傍を仮部分固定する工程、
（３）前記精密位置合わせ手段により、前記フィルム部材位置を動かすことで再位置合わせを行い、前記支持基板と該フィルム部材に形成された他の位置合わせパターンのうち少なくとも１の位置合わせパターンにより精密に位置を合わせる精密位置合わせ工程、
（４）前記完全部分固定手段により、前記工程で精密位置合わせした位置合わせパターン近傍を完全部分固定する工程、
（５）前記工程（３）および（４）を繰り返すことで、全ての前記他の位置合わせパターンを完全部分固定する工程、
（６）前記全体固定手段により、前記硬化型接着剤層全体を硬化する全体固定工程、
により、支持基板とフィルム部材を硬化型接着層によって貼り合せることを特徴とする貼り合せ方法。 - 前記ｘｙｚ微動機構を設けたフィルム部位を保持するヘッド部位の該ｘｙｚ微動機構にピエゾ素子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の貼り合せ方法。
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