JP7488738B2 - 真空積層装置及び積層体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に、着脱可能な搬送板を備える真空積層装置及び積層体の製造方法に関する。

真空積層装置は、電子部品を構成する複数枚のワークを積層するものであり、アライメント手段と、積層手段とを備える。このアライメント手段は、積層手段によってワークが積層される前に、各ワークの位置合わせを行うことより、形成される積層体の各ワーク同士のずれを抑制している。また、積層手段は、ワークの積層動作を行う際、真空下において積層することにより、ワークの層間への空気の混入を防止している。このような真空下において、ワークを吸着固定させるために、例えば、帯電固定などの負圧吸引以外の手段が採用されている。

ここで、特許文献１には、真空積層装置であって、真空チャンバー内に、帯電手段と、アライメント手段と、を備え、一方のワークを帯電手段に帯電固定させるとともに、他方のワークをアライメント手段に載置し、真空下とした真空チャンバー内において、アライメント動作や積層動作を行うものが記載されている。

特開２０１３－１６７７１２号公報

しかしながら、特許文献１において、多数の部品から構成される帯電手段及びアライメント手段に対して、シール性や摺動性などを維持する真空対策を施すことにより、コストの増加が引き起こされるおそれがあった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、真空対策を施す必要がある部品を少なくし、アライメント動作及び積層動作を行うことができる真空積層装置及び積層体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の複数のワークを順次積層する真空積層装置であって、前記ワークを保持する搬送板と、前記搬送板を固定支持しつつ、前記搬送板に保持された前記ワークの位置合わせを行うアライメント手段と、真空下において、位置合せされた前記ワークを積層ステージ上に積層する積層手段と、前記アライメント手段と前記積層手段との間を移動し、前記ワークが前記搬送板に保持された状態において、前記搬送板を固定支持しつつ、前記アライメント手段から前記積層手段へと前記ワークを搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送板は、前記アライメント手段及び前記搬送手段のそれぞれと着脱可能であり、一側に前記ワークを帯電固定し、他側が前記搬送手段と磁気固定されるものである。

また、上記真空積層装置であって、前記搬送板は、磁性体で構成されるとともに、前記搬送板の一側には、絶縁体が設けられているものとしてもよい。

また、上記真空積層装置であって、前記搬送板は、粘着性を有する前記ワークの第１面とは反対側にする非粘着性の第２面を帯電固定するものとしてもよい。

また、上記真空積層装置であって、前記アライメント手段は、アライメントステージと、前記アライメントステージ上に設置ブロックとを備え、前記搬送板は、前記ワークと前記アライメントステージとが非接触状態となるように、前記設置ブロックに載置されるものとしてもよい。

また、上記真空積層装置であって、前記搬送手段を前記積層手段に当接させて、密閉空間を形成するとともに、真空下とした前記密閉空間内において、前記搬送手段により、前記搬送板を移動させて、前記ワークを積層するものとしてもよい。

また、上記真空積層装置であって、搬送板回収手段をさらに備え、前記搬送板回収手段は、前記搬送板に対して除電を行って前記ワークから前記搬送板を剥離可能とし、前記搬送板を回収するものとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の複数のワークを順次積層する積層体の製造方法であって、搬送板の一側に前記ワークを帯電固定するステップと、前記搬送板をアライメントステージに固定支持した状態で、前記搬送板に帯電固定された前記ワークの位置合わせを行うステップと、前記搬送板の一側に前記ワークを帯電固定した状態で、前記搬送板の他側を磁気固定し、前記アライメントステージから積層ステージへと、位置合せされた前記ワークを搬送するステップと、真空下において、前記積層ステージ上に位置合せされた前記ワークを積層するステップと、を備えるものである。

また、上記積層体の製造方法であって、前記ワークを搬送するステップは、上壁及び側壁を有する真空チャンバー内に、前記搬送板を磁気固定させるものであり、前記真空チャンバーを前記積層ステージに当接させることにより、密閉空間を形成するものとしてもよい。

本発明によれば、真空対策を施す必要がある部品を少なくし、アライメント動作及び積層動作を行うことができる真空積層装置及び積層体の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る真空積層装置を示す平面模式図である。 図１に示される真空積層装置をＸＺ平面において切断した断面模式図である。 ワークの積層工程における帯電動作からアライメント動作までを説明する断面模式図であり、（ａ）帯電動作、（ｂ）保護層の剥離及び反転ユニットによる反転動作、（ｃ）反転ユニットによる搬送動作、（ｄ）アライメント動作、をそれぞれ表す。 ワークの積層工程における搬送ユニットによる搬送動作を説明する断面模式図であり、（ａ）搬送準備状態、（ｂ）搬送板の磁気固定状態、（ｃ）アライメントステージからの離間状態、（ｄ）積層ステージへの当接状態、をそれぞれ表す。 ワークの積層工程における真空下の積層動作を説明する断面模式図であり、（ａ）真空引き状態、（ｂ）積層状態、（ｃ）引き剥がしピストンの伸張状態、（ｄ）搬送板の磁気固定解除状態、（ｅ）引き剥がしピストンの縮めた状態、をそれぞれ表す。 ワークの積層工程における搬送板の回収動作を説明する断面模式図（ａ）－（ｃ），（ｅ）、及び、平面模式図（ｄ）であり、（ａ）大気開放状態、（ｂ）搬送ユニットの積層ステージから離間状態、（ｃ），（ｄ）搬送板の回収動作、（ｅ）搬送板の回収動作終了状態、をそれぞれ表す。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、本発明を具体的に実現した形態を例示するものである。よって、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって、以下に説明される実施形態の構成は適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

＜用語について＞
本明細書および特許請求の範囲の記載において、各用語を以下のように定義する。「積層」とは、複数枚（２枚も含む）の貼り合わせを示す。「積層体」とは、複数枚（２枚も含む）のワークＷを貼り合わせたものを示す。「ＸＹθ軸への移動」とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への移動とθ方向への回動を示す。

図１は、本発明の実施形態に係る真空積層装置１００を示す平面模式図であり、図２は、図１に示される真空積層装置１００をＸＺ平面において切断した断面模式図である。ここで、Ｘ軸方向は、ワークＷに対する各処理工程が実施される際にワークＷが移動する方向を示すものであり、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と直交する方向を示すものである。また、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交し、かつ、ワークＷに対する各処理工程が実施される際にワークＷが面する方向を示すものである。

＜真空積層装置について＞
真空積層装置１００は、電子部品の薄化された各種基板である複数のワークＷを高精度かつ高速に積層するものである。この真空積層装置１００は、搬送板１と、反転ユニット（反転手段）１０と、帯電ユニット（帯電手段）２０と、アライメントユニット（アライメント手段）３０と、搬送ユニット（搬送手段）４０と、積層ユニット（積層手段）５０と、搬送板回収ユニット（搬送板回収手段）６０と、を備える。以下、それらを順に説明する。なお、真空積層装置１００は、反転ユニット１０、帯電ユニット２０、アライメントユニット３０、搬送ユニット４０、積層ユニット５０、及び、搬送板回収ユニット６０の駆動などを制御する制御手段（不図示）をさらに備える。

本実施形態において、ワークＷは、図３（ａ）に示すように、片面側（第１面）に粘着層ａ及びこの粘着層ａに埃等が付着することを防ぐ保護層ｐを設けるものを用いている。しかしながら、これに限らず、例えば、両面側に粘着層ａ及び保護層ｐを設けるものや、いずれの面にも粘着層ａ及び保護層ｐを設けないものなど、様々な様態のワークＷを用いることができる。

＜搬送板について＞
搬送板１は、Ｚ軸方向から見て、ワークＷがはみ出さないように載置可能とするように設定された略矩形形状を有し、鉄系及びＳＵＳ４４０などの磁性体から構成される。また、搬送板１の表面である一側１ａ（図３（ａ）参照）における、少なくともワークＷが載置される領域には、絶縁体（不図示）、例えば、シリコンゴム等のシリコン系材料が設けられる。この絶縁体を介して、搬送板１の一側１ａには、ワークＷが帯電固定される。一方、一側１ａとは反対側に位置する搬送板１の裏面である他側１ｂ（図３（ａ）参照）は、搬送板チャック４２（図４（ｂ）参照）によって磁気固定される。

本実施形態の搬送板１は、磁性体から構成され、一側１ａに、絶縁体が設けられることにより、同一の搬送板１に対して、異なる固定手段（搬送板１の一側１ａに帯電固定、及び、搬送板１の他側１ｂに磁気固定）を適用することができる。また、本実施形態において、搬送板１を、各ユニット（反転ユニット１０、アライメントユニット３０、搬送ユニット４０）に対して着脱可能とすることにより、ワークＷが、搬送板１を介して、各ユニットへと移動することができる。このように、各ユニットを物理的に分けることができるため、特許文献１のように、真空チャンバー内に、帯電ユニット及びアライメントユニットを配置するのではなく、ワークＷが帯電固定される搬送板１のみを配置することができる。これにより、真空対策を施す必要がある部材を少なくし、アライメント動作及び積層動作を行うことができる。

＜反転ユニットについて＞
反転ユニット１０は、反転ステージ１１と、反転ユニット１０のＸ軸方向（矢印ＩＩＩ方向：帯電・反転位置Ａ、アライメントステージ位置Ｂ）の移動、Ｚ軸方向（矢印ＩＶ方向）への移動、及び、Ｙ軸周り（矢印ＩＩ方向）への回転を行う反転ユニット駆動機構（不図示）と、を備える。反転ステージ１１は、反転ステージ１１上に搬送板１を載置した状態で固定する搬送板固定機構（不図示）を備える。この搬送板固定機構は、反転ステージ１１上に設ける複数の吸着ポートによる真空吸着、メカチャック及び磁力など、又は、これらの組み合わせから構成してもよい。なお、搬送板固定機構による保持力は、搬送板１を固定した反転ステージ１１が反転した際に、反転ステージ１１から搬送板１が落下しないような値に予め設定されている。

＜帯電ユニットについて＞
帯電ユニット２０は、荷電粒子ｃを照射する荷電粒子照射部２１と、帯電ユニット２０のＸ軸方向（矢印Ｉ方向）への移動を行う帯電ユニット駆動機構（不図示）と、を備え、反転ユニット１０のＺ軸方向の上方に配置されている。荷電粒子照射部２１は、荷電粒子ｃを鉛直方向下側に照射するものであり、例えば、陰イオンや陽イオンを照射するイオナイザであってもよい。この荷電粒子照射部２１は、図１に示すように、Ｙ軸方向において、反転ステージ１１を覆うように延在する。

＜アライメントユニットについて＞
アライメントユニット３０は、アライメントステージ３１と、アライメントステージ３１上に設けられる設置ブロック３２と、アライメントステージ３１のＸＹθ軸への移動を行うＸＹθ軸電動アクチュエータ３３と、を備える。さらに、アライメントユニット３０は、ワークＷの位置合わせ参照用のマークであるアライメントマークを下方より撮像するアライメント撮像ユニット３４を備える。以下、それらを順に説明する。

アライメントステージ３１は、アライメントステージ３１の各角部から中心部に向かって延在し、透明な部材からなる複数の窓部（不図示）と、を備える。

設置ブロック３２は、Ｚ軸方向からみて、アライメントステージ３１の中心に対して、点対称となるように、アライメントステージ３１上の外周縁に沿って、複数配置されている。また、設置ブロック３２は、上面に、搬送板１を真空吸着させる複数の吸着ポート（不図示）を備える。本実施形態における設置ブロック３２は、アライメントステージ３１の中心に対して、点対称となるように複数配置されるものであるが、これに限らず、アライメントステージ３１上の外周縁を全て囲むように設けてもよい。

ＸＹθ軸電動アクチュエータ３３は、ワークＷを基準位置へと位置合わせするために、ＸＹθ軸への移動、つまり、ＸＹ平面内における移動及び回動を行うことができる。

アライメント撮像ユニット３４は、アライメント用カメラ（不図示）及びアライメント用照明（不図示）を備えるものであり、複数の窓部を介して、アライメントステージ３１の下方からワークＷのアライメントマークを撮像する。

＜搬送ユニットについて＞
搬送ユニット４０は、真空チャンバー４１と、搬送板チャック４２と、搬送ユニット４０のＸ軸方向（矢印Ｖ方向：アライメントステージ位置Ｂ、待機位置Ｃ，積層ステージ位置Ｄ）及びＺ軸方向（矢印ＩＶ及びＶＩ方向）への移動を行う搬送ユニット駆動機構（不図示）と、を備える。以下、それらを順に説明する。

真空チャンバー４１は、略矩形形状の上壁４１ｔと、上壁４１ｔの各外周縁を連続的に囲むように垂下する周壁４１ｓと、を備える。

真空チャンバー４１の上壁４１ｔには、昇降ピストン４３と、一対のガイドシャフト部４４と、一対の引き剥がしピストン４５とから構成され、真空チャンバー４１内における駆動をになう駆動機構が設けられる。まず、昇降ピストン４３は、下端が搬送板チャック４２に固定されており、Ｚ軸方向に縮んだ待機状態と、Ｚ軸方向（矢印ＶＩＩ方向）に伸張した伸張状態との間を伸縮することにより、搬送板チャック４２をＺ軸方向（矢印ＶＩＩ方向）に移動させる。また、一対のガイドシャフト部４４は、下端が搬送板チャック４２にそれぞれ固定されており、昇降ピストン４３がＺ軸方向に伸縮する際に、搬送板チャック４２の水平度を維持するために、昇降ピストン４３に同期して伸縮する。さらに、一対の引き剥がしピストン４５は、Ｚ軸方向に縮んだ待機状態と、搬送板チャック４２の貫通孔４２ｈを介して、Ｚ軸方向（矢印ＶＩＩＩ方向）に伸張した移動規制状態との間を伸縮する。なお、この一対の引き剥がしピストン４５が、Ｚ軸方向（矢印ＶＩＩＩ方向）に伸張した移動規制状態においては、引き剥がしピストン４５の下端が、搬送板チャック４２の下面と面一となるように設定されている（図５（ｃ）参照）。

本実施形態において、昇降ピストン４３及び一対の引き剥がしピストン４５は、例えば、エアシリンダや油圧シリンダなどにより伸縮自在に構成される。また、本実施形態の真空チャンバー４１内の駆動機構は、シール部材を介在させるガイドブロック構造を採用するものであり、これにより、真空チャンバー４１の内部空間と外部空間とが、駆動機構を介して流体連通することを防止している。なお、本実施形態における真空チャンバー４１内の駆動機構の配置や個数は、単なる例示にすぎず、最適な配置や個数を適宜選択することができる。

真空チャンバー４１の周壁４１ｓの下端には、Ｚ軸方向の下方から見て、閉じた領域を形成するようにシール部材（不図示）が連続して設けられる。この真空チャンバー４１のシール部材を、積層ステージ５１上に当接及び密着させることにより、真空チャンバー４１の内部空間を密閉状態に維持することができる（図４（ｄ）参照）。

搬送板チャック４２は、Ｚ軸方向から見て、搬送板１がはみ出さないように保持可能とするように設定された略矩形形状を有し、一対の貫通孔４２ｈと、複数の磁力部４２ｍと、を備える。この一対の貫通孔４２ｈは、引き剥がしピストン４５と対応する位置に配置され、引き剥がしピストン４５が非接触状態で挿通し得るように、貫通孔４２ｈの直径が、引き剥がしピストン４５の直径より大きく設定されている。また、複数の磁力部４２ｍは、搬送板１を搬送板チャック４２に磁気固定するためのものであり、永久磁石からなる。

本実施形態の搬送板チャック４２は、引き剥がしピストン４５のＺ軸方向の伸縮を許容するように、貫通孔４２ｈを有するものであるが、これに限らず、例えば、搬送板チャック４２の外周縁に連続する切り欠き部を設けてもよい。また、本実施形態の磁力部４２ｍは、永久磁石からなるが、これに限らず、例えば、制御手段からの指示により、ＯＮ・ＯＦＦ制御を行う電磁石を用いても良い。なお、本実施形態の搬送板チャック４２における貫通孔４２ｈ及び磁力部４２ｍの配置や個数は、単なる例示にすぎず、最適な配置や個数を適宜選択することができる。

搬送ユニット駆動機構は、搬送ユニット４０を、Ｘ軸方向（矢印Ｖ方向：アライメントステージ位置Ｂ、待機位置Ｃ，積層ステージ位置Ｄ）及びＺ軸方向（矢印ＩＶ及びＶＩ方向）へと移動させることができる。特に、搬送ユニット駆動機構が、搬送ユニット４０を、Ｚ軸方向（矢印ＩＶ及びＶＩ方向）へと移動させることにより、搬送板１の回収（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）や、真空引きに用いられる密閉空間の形成（図４（ｄ）参照）などを行うことができるが、詳細は後述する。

＜積層ユニットについて＞
積層ユニット５０は、ワークＷが積層される積層ステージ５１を備える。この積層ステージ５１は、Ｚ軸方向から見て、搬送ユニット４０の真空チャンバー４１がはみ出さないように設置可能とするように設定された略矩形形状を有し、真空チャンバー４１の周壁４１ｓが積層ステージ５１上に着座することにより、密閉空間が形成される。また、積層ステージ５１は、真空チャンバー４１及び積層ステージ５１により形成される密閉空間を、真空引き及び大気開放するための排気ポート（不図示）及び開放ポート（不図示）を備える。さらに、積層ステージ５１は、積層ステージ５１上にワークＷを載置した状態で固定するワーク固定機構（不図示）を備える。

本実施形態における排気ポート及び開放ポートは、積層ステージ５１に設けられるものであるが、これに限らず、例えば、真空チャンバー４１に設けられても良い。また、本実施形態におけるワーク固定機構は、ワークＷが積層ステージ５１上に固定されていれば、どのような形態であってもよく、例えば、真空吸着や接着剤による貼り付け等を採用することができる。ここで、ワーク固定機構が真空吸着である場合には、ワークＷの真空吸着における真空度を、真空チャンバー４１内に形成される密閉空間の真空度に比べ、大きく設定する。

＜搬送板回収ユニットについて＞
搬送板回収ユニット６０は、把持手段６１と、除電手段６２と、搬送板回収ユニット６０のＸ軸方向（矢印ＩＸ方向）への移動を行う搬送板回収ユニット駆動機構（不図示）と、を備える。以下、それらを順に説明する。

把持手段６１は、搬送板１を上下方向より把持するともに、搬送板１を、ＸＹ平面内（ＸＹ軸方向及びθ方向）（図６（ｄ）参照）へと移動させることができる。この把持手段６１は、搬送板１を把持できれば、どのような形態であってもよく、例えば、電動アクチュエータやエアアクチュエータなどにより駆動されるメカハンドやプッシャーなどを採用してもよい。

除電手段６２は、電荷中和に必要な電荷を生成し、この電荷を除電エアｉとして、帯電物体（搬送板１の一側１ａに設けられる絶縁体）へと供給するイオナイザからなる。この除電手段６２が、図６（ｃ）に示すように、搬送板１の一側１ａに設けられる絶縁体に対して、除電エアｉを流し込むことにより、搬送板１と積層体Ｌの最上部との静電吸着力を積極的に低下させる。

本実施形態における除電手段６２は、イオナイザを採用するものであるが、これに加え、例えば、搬送板１の一側１ａに設けられる絶縁体を、ワークＷが載置される領域より広く形成し、この絶縁体の外周縁を導電性がある把持手段６１で直接把持するものを採用してもよい。これにより、絶縁体の外周縁及び把持手段６１を介して、絶縁体における電荷中和が行われるため、搬送板１と積層体Ｌの最上部との静電吸着力をより積極的に低下させることができる。

搬送板回収ユニット駆動機構は、把持手段６１を、搬送板１に近接させるとともに、除電手段６２を、積層ステージ５１に近接させるように、それぞれをＸ軸方向（矢印ＩＸ方向）へと移動させることができる。

＜ワークの積層工程について＞
図３乃至図６を用いて、具体的な真空積層装置１００におけるワークＷの積層工程を順に説明する。なお、各ユニット（反転ユニット１０、帯電ユニット２０、アライメントユニット３０、搬送ユニット４０、積層ユニット５０、及び、搬送板回収ユニット６０）の駆動は、制御手段を主体とし、制御手段からの指示により実行される。ここで、このワークの積層工程において、搬送板１は、常に、各ユニットの何れかに、固定されているため、ワークＷの位置合わせや搬送などを安定した状態で行うことができる。

＜帯電動作について＞
まず、図３（ａ）に示すように、帯電・反転位置Ａに配置された反転ステージ１１上に、搬送板供給ユニット（不図示）により、搬送板１の他側１ｂが接触するように載置されるとともに、搬送板１が、搬送板固定機構により、反転ステージ１１に固定される。次に、搬送板１の一側１ａに設けられる絶縁体上に、ワーク供給ユニット（不図示）により、粘着層ａ及び保護層ｐが設けられていないワークＷの面（第２面）が接触するように載置される。さらに、反転ステージ１１の上方を横切るように、帯電ユニット駆動機構により、帯電ユニット２０が、Ｘ軸方向（矢印Ｉ（１）方向）に移動される。この際、荷電粒子ｃが、荷電粒子照射部２１から下方に向けて照射されることにより、搬送板１の一側１ａに設けられる絶縁体が、面的に帯電され、この絶縁体を介して、ワークＷが搬送板１の一側１ａに帯電固定される。ここで、図１に示すように、ワークＷが載置された搬送板１の一側１ａを、Ｚ軸方向から見ると、ワークＷが載置されていない領域がワークＷを囲むように、形成されている。

本実施形態における帯電動作は、反転ステージ１１に固定された搬送板１上にワークＷを載置した後に、帯電ユニット２０により、ワークＷを絶縁体に帯電固定させるものとしたが、これに限らない。例えば、反転ステージ１１に固定された搬送板１上にワークＷを載置する前に、帯電ユニット２０により、搬送板１の絶縁体を帯電させて、その後、ワークＷを絶縁体に帯電固定させてもよい。なお、本実施形態の帯電動作のように、反転ステージ１１に固定された搬送板１上にワークＷを載置した後に、ワークＷを絶縁体に帯電固定させることにより、搬送板１におけるワークＷの位置ずれや、シワの発生などを抑制できるとともに、絶縁体からの放電の危険性や、絶縁体にコンタミメーションが発生することなどを抑制することができる。

＜反転ユニットによる反転及び搬送動作について＞
まず、図３（ｂ）に示すように、搬送板１に帯電固定されたワークＷに設けられる保護層ｐが、剥離ユニット（不図示）により、剥離される。これにより、搬送板１上に帯電固定されたワークＷは、粘着性を有する粘着層ａを片面側のみに設けたワークＷ（以下、「粘着剤付きワークＷａ」という）となる。その後、反転ユニット１０が、反転ユニット駆動機構により、Ｙ軸周り（矢印ＩＩ（２）方向）に１８０°回転されるとともに、粘着剤付きワークＷａの粘着層ａが、下方を向くように配置される。ここで、搬送板固定機構による反転ステージ１１に対する搬送板１の他側１ｂの固定保持力、及び、帯電固定による搬送板１の一側１ａに対する粘着剤付きワークＷａの静電吸着力は、反転ステージ１１が反転した際に、搬送板１及び粘着剤付きワークＷａが反転ステージ１１から落下しないような値に、予め設定されている。

本実施形態においては、搬送板１上に帯電固定されるワークＷとして、粘着層ａ及び保護層ｐを片面側のみに設けるワークＷを採用するものであるが、これに限らず、例えば、粘着層ａ及び保護層ｐを両面側に設けるワークＷや、粘着層ａ及び保護層ｐを両面側に設けないワークＷを採用してもよい。なお、搬送板１上に帯電固定されるワークＷとして、粘着層ａ及び保護層ｐを両面側に設けるワークＷを採用する場合には、ワークＷの何れかの面の保護層ｐが、搬送板１の一側１ａの絶縁体上に直接載置される。

次に、図３（ｃ）に示すように、反転ユニット１０が、反転ユニット駆動機構により、帯電・反転位置Ａからアライメントステージ位置Ｂへと、Ｘ軸方向（矢印ＩＩＩ（３）方向）に移動された後、Ｚ軸方向の下方（矢印ＩＶ（４）方向）へと移動される。これにより、搬送板１の一側１ａのワークＷａが載置されていない領域を、アライメントユニット３０の設置ブロック３２の上面に当接させる。そして、搬送板１を設置ブロック３２の上面に吸着固定させた後、搬送板固定機構による反転ステージ１１に対する搬送板１の他側１ｂへの固定を解除する。その後、図３（ｄ）に示すように、反転ユニット１０が、反転ユニット駆動機構により、Ｚ軸方向の上方（矢印ＩＶ（５）方向）に移動された後、アライメントステージ位置Ｂから帯電・反転位置Ａへと、Ｘ軸方向（矢印ＩＩＩ（６）方向）に移動される。

＜アライメント動作について＞
図３（ｄ）に示すように、アライメント撮像ユニット３４が、粘着剤付きワークＷａに設けられた一対のアライメントマークを下方より撮像する。この撮像された画像は、画像処理装置（不図示）に送信され、画像処理により、一対のアライメントマークのそれぞれの位置が算出されるとともに、この算出された一対のアライメントマークの位置と予め定められた基準位置との誤差が算出される。ここで、この誤差が所定範囲内であれば、粘着剤付きワークＷａの位置合わせが適切に行われたものと判断され、粘着剤付きワークＷａの位置合わせ動作を終了にする。一方、この誤差が所定範囲外であれば、粘着剤付きワークＷａの位置合わせが適切に行われなかったものと判断される。この際、ＸＹθ軸電動アクチュエータ３３が、誤差が最小となるように、アライメントステージ３１、設置ブロック３２及び搬送板１を介して、粘着剤付きワークＷａのＸＹθ軸への移動を行う。この予め定められた基準位置への位置合わせは、誤差が所定範囲内となるまで続けられる。

本実施形態におけるアライメント動作は、粘着剤付きワークＷａとアライメントステージ３１とが非接触状態において行われるため、粘着層ａに埃等が付着することなく、円滑に行うことができる。

＜搬送ユニットによる搬送動作について＞
搬送ユニットによる搬送動作について、図４（ａ）乃至図４（ｄ）を用いて、搬送板の磁気固定状態及び搬送状態の２つの状態に分けてそれぞれ説明する。

（搬送板の磁気固定状態）
搬送ユニット４０は、昇降ピストン４３及び引き剥がしピストン４５を縮めた待機状態で、待機位置Ｃに停止している。まず、アライメントユニット３０において、粘着剤付きワークＷａの位置合わせが適切に行われたと判断されると、図４（ａ）に示すように、搬送ユニット４０が、搬送ユニット駆動機構により、待機位置Ｃからアライメントステージ位置Ｂへと、Ｘ軸方向（矢印Ｖ（７）方向）に移動される。その後、図４（ｂ）に示すように、搬送ユニット４０が、搬送ユニット駆動機構により、Ｚ軸方向の下方（矢印ＩＶ（８）方向）に移動され、搬送板チャック４２が、搬送板１の他側１ｂに当接される。この際、磁性体からなる搬送板１が、永久磁石からなる複数の磁力部４２ｍにより、搬送板チャック４２に磁気固定される。ここで、搬送板１において、Ｚ軸方向の下方に作用する設置ブロック３２への吸着保持力が、Ｚ軸方向の上方に作用する磁力部４２ｍへの磁力より大きく設定されている。これにより、搬送板１が、設置ブロック３２から浮上することなく、設置ブロック３２に吸着固定された状態で、搬送板チャック４２に磁気固定されるため、搬送板１上に帯電固定された粘着剤付きワークＷａの位置がずれることを防止できる。

本実施形態において、磁力部４２ｍは、永久磁石を採用するものであるが、これに代えて、ＯＮ・ＯＦＦ制御を行う電磁石を採用する場合には、搬送板チャック４２が、搬送板１の他側１ｂに当接する前後のタイミングで、ＯＦＦ制御からＯＮ制御へと切り換えて、磁力を発生させてもよい。

（搬送状態）
まず、設置ブロック３２の上面に対する搬送板１の一側１ａの吸着固定を解除した後、図４（ｃ）に示すように、搬送ユニット４０が、搬送ユニット駆動機構により、Ｚ軸方向の上方（矢印ＩＶ（９）方向）に移動される。その後、図４（ｄ）に示すように、搬送ユニット４０が、搬送ユニット駆動機構により、アライメントステージ位置Ｂから積層ステージ位置Ｄへと、Ｘ軸方向（矢印Ｖ（１０）方向）に移動された後、Ｚ軸方向の下方（矢印ＶＩ（１１）方向）に移動される。これにより、真空チャンバー４１の周壁４１ｓの下端に設けられるシール部材が、積層ステージ５１に当接及び密着することにより、真空チャンバー４１内に密閉空間（内部圧力は大気圧Ｐａ）が形成される。この際、搬送板１に帯電固定された粘着剤付きワークＷａ、及び、積層ステージ５１に積層されている積層体Ｌは、非接触状態で上下方向に対向配置される。

ここで、積層ステージ５１に積層されている積層体Ｌにおいて、最下部のワークＷのみが、粘着層ａを設けないワークＷであり、ワーク固定機構により、積層ステージ５１に固定されており、その他のワークＷは、粘着剤付きワークＷａからなり、互いの接着力により固定されている。本実施形態において、搬送ユニット駆動機構により、積層ステージ５１に対する真空チャンバー４１の押圧力が、所望の値となるように調整することにより、真空チャンバー４１内に形成される密閉空間の気密度を高めている。

＜積層動作について＞
ここから、積層動作について、図５（ａ）乃至図５（ｅ）を用いて、真空引き状態、積層状態及び搬送板の磁気固定解除状態の３つの状態に分けてそれぞれ説明する。なお、図５（ｂ）乃至図５（ｅ）において、昇降ピストン４３又は一対の引き剥がしピストン４５の動作を把握し易くするために、動作状態にある部材を灰色で示している。

（真空引き状態）
まず、図５（ａ）に示すように、真空チャンバー４１内に形成された密閉空間内の気体が、積層ステージ５１に設けられる排気ポートを介して、排気されることにより、真空引きが行われる（図中のドット領域参照）。この密閉空間内における真空圧Ｐｖは、例えば、－１００（ｋｐａ）程度に設定されている。ここで、粘着剤付きワークＷａは、搬送板１に帯電固定されるとともに、搬送板１は、搬送板チャック４２に磁気固定されるため、真空下においても、粘着剤付きワークＷａや搬送板１が搬送板チャック４２から落下することはない。

（積層状態）
真空チャンバー４１内の真空圧Ｐｖが所望の値に達した後、図５（ｂ）に示すように、昇降ピストン４３は、伸張状態へと移行し、搬送板チャック４２が、Ｚ軸方向の下方（矢印ＶＩＩ（１２）方向）に移動される。そして、搬送板１に帯電固定された粘着剤付きワークＷａが、積層ステージ５１に積層されている積層体Ｌの最上部に当接される。さらに、この状態から、昇降ピストン４３は、粘着剤付きワークＷａに用いられている粘着剤の種類により、予め設定されている押し込み量だけ、搬送板チャック４２を、Ｚ軸方向の下方（矢印ＶＩＩ（１２）方向）へと移動させる。これにより、搬送板１に帯電固定された粘着剤付きワークＷａは、接着力により積層体Ｌと一体的に積層される。

本実施形態において、搬送板１に帯電固定された粘着剤付きワークＷａと、積層ステージ５１に積層されている積層体Ｌとの間の空間を真空引きした後に、粘着剤付きワークＷａが、積層体Ｌへと一体的に積層されることにより、積層体Ｌの層間への空気の混入が防止される。また、本実施形態において、搬送ユニット４０は、単に、搬送板１の搬送を行うのみならず、密閉空間の形成や、ワークＷの積層などを行うことができるため、真空積層装置１００を構成する各ユニットの簡略化や、コストの削減を行うことができる。なお、本実施形態の積層動作において、積層体Ｌの積層精度をさらに向上させるために、例えば、ピンガイド積層方式、つまり、積層ステージ５１及び搬送板チャック４２に設けたピン及びガイド穴を互いに係合させて、積層を行う方法を採用してもよい。

（搬送板の磁気固定解除状態）
まず、図５（ｃ）に示すように、一対の引き剥がしピストン４５が、Ｚ軸方向の下方（矢印ＶＩＩＩ（１３）方向）へと伸張されるとともに、搬送板チャック４２に設けられる貫通孔４２ｈを非接触状態で挿通される。そして、引き剥がしピストン４５の下端が、搬送板チャック４２の下面と面一となる位置、つまり、搬送板１の他側１ｂに当接する位置に達した状態で、引き剥がしピストン４５の伸張が停止される。ここで、引き剥がしピストン４５は、下端が搬送板１に当接するとともに、堅固に固定された移動規制状態となっているため、搬送板１のＺ軸方向の上方への移動が規制される。

次に、図５（ｄ）に示すように、昇降ピストン４３により、搬送板チャック４２は、Ｚ軸方向の上方（矢印ＶＩＩ（１４）方向）に移動されるとともに、縮んだ待機状態に置かれる。この際、搬送板１に作用する磁力部４２ｍの磁力より大きい力が、昇降ピストン４３により、搬送板チャック４２に負荷されて、搬送板チャック４２と搬送板１との磁気固定が解除される。また、引き剥がしピストン４５により、搬送板１のＺ軸方向の上方への移動が規制されているため、積層体Ｌの層間には、引き剥がされるような外力が負荷されず、積層体Ｌの積層精度を維持することができる。そして、図５（ｅ）に示すように、一対の引き剥がしピストン４５は、Ｚ軸方向の上方（矢印ＶＩＩＩ（１５）方向）に移動され、縮んだ待機状態に置かれる。

本実施形態において、磁力部４２ｍは、永久磁石を採用するものであるが、これに代えて、ＯＮ・ＯＦＦ制御を行う電磁石を採用する場合には、引き剥がしピストン４５の下端が、搬送板１の他側１ｂに当接する前後のタイミングで、ＯＮ制御からＯＦＦ制御へと切り換えて、磁力を消失させてもよい。

＜搬送板の回収動作について＞
搬送板の回収動作について、図６（ａ）乃至図６（ｅ）を用いて、回収準備状態及び回収状態の２つの状態に分けてそれぞれ説明する。なお、図６（ａ）乃至図６（ｃ）、図６（ｅ）は、搬送板１の回収動作を説明する断面模式図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）における搬送板１及び積層体Ｌのみを示す平面模式図である。

（回収準備状態）
まず、図６（ａ）に示すように、真空チャンバー４１内に形成される密閉空間内へと、積層ステージ５１に設けられる開放ポートを介して、気体を供給し、内部圧力が大気圧Ｐａとなるように大気開放が行われる。そして、図６（ｂ）に示すように、搬送ユニット４０が、搬送ユニット駆動機構により、Ｚ軸方向の上方（矢印ＶＩ（１６）方向）に移動された後、積層ステージ位置Ｄから待機位置Ｃへと、Ｘ軸方向（矢印Ｖ（１７）方向）に移動される。

（回収状態）
図６（ｃ）に示すように、搬送板回収ユニット６０が、搬送板回収ユニット駆動機構により、Ｘ軸方向（矢印ＩＸ方向）に移動されることにより、把持手段６１が、搬送板１に近接されるとともに、除電手段６２が、積層ステージ５１に近接される。そして、把持手段６１により、把持位置Ｇにおいて搬送板１が、上下方向から把持された後、図６（ｄ）に示すように、搬送板１がＸＹ平面内（ＸＹ軸方向及びθ方向）に移動される。加えて、除電手段６２により、搬送板１と積層体Ｌとの間には、除電エアｉが流し込まれる。

ここで、把持手段６１及び除電手段６２を用いた除電メカニズムについて説明する。まず、積層体Ｌの最上部に積層された粘着剤付きワークＷａと搬送板１との間の帯電固定は、Ｚ軸方向への引張力に対しては、強固であるが、ＸＹ平面に平行なせん断力に対しては、比較的容易に横ずれを生じる。このため、図６（ｄ）に示すように、積層体Ｌの位置は、固定されたままで、把持手段６１により、搬送板１が、積層体Ｌに対して、ＸＹ平面内へとスライドされる。この際、搬送板１と積層体Ｌとの間には、除電手段６２により、除電エアｉが流し込まれるため、積層体Ｌの最上部に積層された粘着剤付きワークＷａと搬送板１との静電吸着力は、絶縁体の外側から内側に向かって順に弱まっていく。このスライド及び除電エアｉの流し込みが繰り返されることにより、搬送板１が積層体Ｌから分離され、回収される。その結果、図６（ｅ）に示すように、積層ステージ５１上には、粘着剤付きワークＷａが、積層体Ｌの最上部に一体的に積層される。

本実施形態において、搬送板１を積層体Ｌから分離し回収する際に、積層体Ｌの層間には、引き剥がされるような外力が負荷されないため、層間に空気が混入することを防止できる。また、本実施形態におけるワークＷは、粘着剤付きワークＷａを用いて説明したが、これに代えて、粘着層ａ及び保護層ｐを両面側に設けるワークＷを用いる場合には、ワークＷが積層体Ｌに積層された後に、ワークＷの上面側に位置する保護層ｐが剥離されてもよい。さらに、本実施形態において、積層体Ｌにおける層間の粘着剤の接着力が、積層体Ｌと搬送板１との静電吸着力より比較的大きい場合には、搬送板１は、把持手段６１により、ＸＹ平面内に移動されるのに加え、Ｚ軸方向へと移動されてもよい。これは、把持手段６１により、積層体Ｌに対してＺ軸方向の外力が負荷されても、積層体Ｌの層間が引き剥がされないため、層間への空気の混入を防止することや、積層精度を維持することができるためである。

以上のように、一枚のワークＷを積層体Ｌに積層する積層工程について説明したが、さらなるワークＷを積層体Ｌに積層する必要がある場合には、積層工程（図３乃至６）を必要枚数分さらに繰り返すことにより、所望の積層体Ｌを形成することができる。

１００ 真空積層装置
１ 搬送板
１０ 反転ユニット（反転手段）
１１ 反転ステージ
２０ 帯電ユニット（帯電手段）
３０ アライメントユニット（アライメント手段）
３１ アライメントステージ
３２ 設置ブロック
４０ 搬送ユニット（搬送手段）
４１ 真空チャンバー
４２ 搬送板チャック
４３ 昇降ピストン
４４ ガイドシャフト部
４５ 引き剥がしピストン
５０ 積層ユニット（積層手段）
５１ 積層ステージ
６０ 搬送板回収ユニット（搬送板回収手段）
６１ 把持手段
６２ 除電手段
Ａ 帯電・反転位置
Ｂ アライメントステージ位置
Ｃ 待機位置
Ｄ 積層ステージ位置
Ｌ 積層体
Ｗ ワーク
Ｗａ 粘着剤付きワーク

Claims (8)

1. 複数のワークを順次積層する真空積層装置であって、
   前記ワークを保持する搬送板と、
   前記搬送板を固定支持しつつ、前記搬送板に保持された前記ワークの位置合わせを行うアライメント手段と、
   真空下において、位置合せされた前記ワークを積層ステージ上に積層する積層手段と、
   常時、互いに離隔配置される、前記アライメント手段と前記積層手段との間を移動し、前記ワークが前記搬送板に保持された状態において、前記搬送板を固定支持しつつ、前記アライメント手段から前記積層手段へと前記ワークを搬送する搬送手段と、を備え、
   前記搬送板は、前記アライメント手段及び前記搬送手段のそれぞれと着脱可能であり、一側に前記ワークを帯電固定し、他側が前記搬送手段と磁気固定されることを特徴とする真空積層装置。
2. 前記搬送板は、磁性体で構成されるとともに、前記搬送板の一側には、絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空積層装置。
3. 前記搬送板は、粘着性を有する前記ワークの第１面とは反対側にする非粘着性の第２面を帯電固定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空積層装置。
4. 前記アライメント手段は、アライメントステージと、前記アライメントステージ上に設置ブロックとを備え、
   前記搬送板は、前記ワークと前記アライメントステージとが非接触状態となるように、前記設置ブロックに載置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空積層装置。
5. 前記搬送手段を前記積層手段に当接させて、密閉空間を形成するとともに、真空下とした前記密閉空間内において、前記搬送手段により、前記搬送板を移動させて、前記ワークを積層することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空積層装置。
6. 搬送板回収手段をさらに備え、
   前記搬送板回収手段は、前記搬送板に対して除電を行って前記ワークから前記搬送板を剥離可能とし、前記搬送板を回収することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空積層装置。
7. 複数のワークを順次積層する積層体の製造方法であって、
   搬送板の一側に前記ワークを帯電固定するステップと、
   前記搬送板をアライメントステージに固定支持した状態で、前記搬送板に帯電固定された前記ワークの位置合わせを行うステップと、
   前記搬送板の一側に前記ワークを帯電固定した状態で、前記搬送板の他側を磁気固定し、常時、互いに離隔配置される、前記アライメントステージから積層ステージへと、位置合せされた前記ワークを搬送するステップと、
   真空下において、前記積層ステージ上に位置合せされた前記ワークを積層するステップと、
   を備えることを特徴とする積層体の製造方法。
8. 前記ワークを搬送するステップは、上壁及び側壁を有する真空チャンバー内に、前記搬送板を磁気固定させるものであり、前記真空チャンバーを前記積層ステージに当接させることにより、密閉空間を形成することを特徴とする請求項７に記載の積層体の製造方法。

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