CN100504560C - 基板粘结装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够在真空中高精度地进行基板粘结的基板粘结装置。其构成包括：搬入粘结前的2张基板的第1腔(C1)，进行基板粘结的第2腔(C2)，以及输出粘结后的基板的第3腔(C3)，将第1腔内部和第3腔内部从大气压可变控制为中真空状态，将第2腔(C2)从中真空可变控制为高真空，在第2腔内利用可上下移动地构成的静电吸附机构(25)接收上基板(30)，并可保持在上载台(9)上。

Description

基板粘结装置

技术领域

本发明涉及基板粘结装置，特别涉及分别保持在真空腔(chamber)内粘结的各基板并使其相对、减小间隔进行粘结的适宜于液晶显示面板等的组装的基板粘结装置。

背景技术

在液晶显示面板的制造中有这样的工序：把设置有透明电极或薄膜晶体管阵列的2张玻璃基板以数μm左右的极其接近的间隔通过设置在基板边缘部分的粘结剂(以下也称作密封剂)来进行粘结(后面，将粘结后的基板称作单元(cell))，在这样形成的空间内密封液晶。

在液晶的密封中有这样的方法，以不设置注入口的方式在封有密封剂的模型(pattern)上描画之后的一个基板上滴下液晶，在真空腔内、在上述一个基板上配置另一个基板，使上下基板接近而进行粘结。在专利文献1中公开了为了对该真空腔内搬入·输出基板而设置预备室，使真空腔内和预备室具有同样气氛，以进行基板的放入和取出。

[专利文献1]特开2001-305563号公报

在上述现有技术中，为了在放入取出基板时使预备室和真空腔内具有同样气氛，从大气状态到真空状态需要时间，成为提高基板生产性的瓶颈。特别是当将2张基板搬入预备室以及从预备室向粘结室搬入时，为了一张一张地输送，有必要使从预备室到粘结室为大气状态。另外，在专利文献1中基板的输送采用在滚轮上搭载基板而输送的方式，但有划伤基板或由于基板在滚轮上移动而产生的摩擦导致生成尘埃的担心。并且，采用的结构是，当在粘结室的加压板上保持基板时，使用吸引吸附机构吸起上基板，然后使静电吸附力作用使其保持在载台表面，但由于具有2个吸附机构、加压板的构造变得复杂，在切换控制吸引吸附和静电吸附时，基板有可能从加压板表面偏移并坠落，有必要预先设置基板托等。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种生产性高的基板粘结装置，该装置设置有基板接收保持机构，该机构在真空状态下从机器手确实地接收上基板并保持在上载台表面，从而可高精度且高速地进行基板粘结。

实现上述目的的本发明的特征在于，采用这样的结构：在第2腔内的上载台上设置可上下移动的静电吸附机构，在从机器手接收基板时，从载台表面下降上述静电吸附机构并使其接触机器手上的基板面，对静电吸附机构通电并保持基板，在该状态下将静电吸附机构引导至上载台表面并维持保持，并且，采用的结构包括搬入粘结前的2张基板的第1腔，进行基板粘结的第2腔以及输出粘结后的基板的第3腔，进行可变控制使第1腔内部和第3腔内部从大气压变为中真空状态，进行可变控制使第2腔从中真空变为高真空。

根据本发明的基板粘结装置，在中真空状态下能将上基板确实地接收并保持在上载台上，并且在粘结时可使最必要的从大气压变为高真空状态的真空排气时间为短时间而进行粘结，而且可以高精度进行真空中的基板的粘结。

附图说明

图1为示出本发明的一个实施方式的基板粘结装置的结构的断面图。

图2为设置在上载台的可动式静电吸附机构的概略图。

图3为图1的基板粘结装置的动作流程图。

图4为示出了图3的基板粘结装置的动作流程的接续的图。

图5为示出了图4的基板粘结装置的动作流程的接续的图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的一个实施例。在图1中，本发明的基板粘结装置1在上下任一方的基板上涂敷密封剂(粘结剂)，具有搬入滴有液晶的下基板和上基板的第1腔C1(有时也称作基板前处理室或基板搬入室)，作为粘结上下2张基板的真空粘结室的第2腔C2，以及输出粘结完毕的基板(液晶面板)的第3腔C3(有时也称作基板后处理室或基板输出室)。为了分别搬入2张基板(上基板30和下基板31)，在第1腔C1内设置有上基板搬入用的机器手R1和下基板搬入用的机器手R2。并且在第3腔C3中设置有用于输出粘结完毕的液晶面板的输出用机器手R3。并且，在第1腔C1的入口侧设置有第1门阀2，在第1腔C1和第2腔C2之间设置有第1闸门阀3。同样地，在第2腔C2和第3腔C3之间设置有第2闸门阀4，在第3腔C3的出口侧设置有第2门阀5。

并且，对第1腔C1进行减压的真空泵6、向上下基板搬入用的机器手R1、R2提供用于吸引吸附基板的负压的真空泵7、和向第1腔C1内提供要净化的氮气的氮气供给源20相连接。并且，在向各个腔内提供氮气的各个配管上设置有阀(NV1～3)。

在第2腔C2的内部设置有载置下基板31的下载台8和吸附保持上基板30的上载台(加压板)9。另外在第2腔C2的外侧设置有使第2腔内部为真空的真空泵10和涡轮分子泵11。并且，在涡轮分子泵11的吸入侧设置有第3闸门阀21。

并且，如图2所示，在上载台9上设置有1个或者多个具有相对载台表面上下移动的移动机构的静电吸附机构25(可动式静电吸附机构)。利用该可移动的静电吸附机构25从上基板搬入用机器手R1接收上基板30，并举升至上载台9表面。静电吸附机构25的吸附面具有预定面积。在本实施例中以可形成吸附电极的方式，按与上载台9的长度方向大致相同的长度、具有预定的宽度而形成。因此，在上载台9表面的保持上基板30的一面侧设置有凹部，使得可移动的静电吸附机构25的静电吸附面与载台表面一致。虽然未图示，但在支持该静电吸附机构25的支持臂26的端部设置有上下移动静电吸附机构25的驱动机构。通过使该驱动机构动作，可使静电吸附机构25从上载台9表面突出，并且可返回原来的位置。

当将上基板30从上基板搬入用机器手R1接收到上载台9时，使静电吸附机构25下降直至静电吸附机构25的表面接触上基板搬入用机器手R1上的上基板30表面的位置，由使静电吸附力作用并在静电吸附机构25上保持上基板30，在该状态下使静电吸附机构25上升直至上载台9表面。在上载台9表面，除了可移动的静电吸附机构25，还设置有固定在上载台表面的固定式静电吸附机构或者粘着吸附机构用作将上基板30固定在上载台9表面的保持机构17。使可移动的静电吸附机构25上升，当上基板30的基板保持面与上载台9表面接触时，固定的保持机构17动作，确实地在上载台表面保持上基板。并且，即便第2腔为中真空状态、上基板30的保持面侧和静电吸附机构表面之间有间隙，为了接收上基板而设置的静电吸附机构25也几乎不会产生放电。

并且，在下载台8上设置有接收并临时保持下基板31的多个吸引吸附孔，与真空泵12连接。并且设置有静电吸附机构或粘着吸附机构用作在高真空中用于固定保持的保持卡盘(chuck)18。并且，当用于下载台8中的保持卡盘18所用的是使粘着力作用的时，可使粘着力部分地发挥作用。并且，为了从下基板输送用机器手R2接收下基板31，并且将粘结完毕的基板(液晶面板)传递给输出用机器手R3，在下载台8侧设置具有多个接收卡爪的基板提升器19，使得液晶面板从下载台8表面脱离、并且输出用机器手R3可插入下载台8表面和液晶面板之间。

并且，在第3腔C3上设置有：提供用于吸引吸附的负压的吸附用真空泵15以使在输出粘结后的基板时载置于输出用机器手R3的液晶面板不偏移、以及使第3腔C3内部为负压的真空泵16。并且，在第3腔C3内部连接有净化(パ—ジ)氮气的氮气供给源20。

并且，在第1～第3的各腔内分别设置有压力计P1～P3，利用这些压力计，基于测量结果对各真空泵、氮气供给阀和闸门阀等进行动作控制，从而控制各腔的真空状态。

在本实施例中，进行粘结的第2腔C2在输出粘结后的基板时也维持预定的真空度(20Kpa左右：以后称作中真空)，进行控制使得在搬入进行粘结的上下基板之后使第2腔C2返回高真空(0.7Pa)。所以，在开放各个第1和第2闸门阀3和4时返回至预定的真空度。并且，在使第2腔C2从高真空变为中真空时，通过氮气净化，不受大气中的水分影响。

并且，为了如上所述控制各腔内的真空度，将基板搬入第1腔C1内时是当然的，在维持预定的真空度(中真空)的状态下，在从第1腔C1搬入第2腔C2时，通过在上或下基板搬入用机器手上吸引吸附上或下基板可进行保持。

下面，使用图3、图4、图5所示的流程说明本装置的动作。

在图3～图5中示出了在进行本发明的基板粘结时的流程。

首先，为了将进行粘结的上下基板30、31接收传递至第1腔C1内的上下基板搬入用机器手R1、R2，开放第1腔C1的入口的第1门阀2(步骤100)。接着，驱动真空泵7，同时操作三通阀V1、V2将负压送到各基板搬入用机器手的基板保持部分。然后，在第1腔内的上基板输送用机器手R1上吸引吸附上基板30，搬入到第1腔(步骤101)。同样地在第1腔内的下基板输送用机器手R2上吸引吸附下基板31，搬入到第1腔内(步骤102)。在向第1腔内搬入上下基板完毕之后，关闭第1门阀2(步骤103)。关闭第1门阀2之后，使真空泵6动作进行排气直至第1腔内部成为中等程度的真空度(步骤104、105)。

第1腔内部由于通过吸引吸附而保持着基板，常常由于微小的泄漏、腔内的气体被吸出。因此从阀NV1提供与排出量等量的氮气，将中真空状态维持为一定。由于，在中真空状态下通过吸引吸附而保持基板时从第1到第3腔均有微小泄漏，所以进行控制以打开闭合阀NV1～NV3，供给、停止氮气，从而各腔的内压成为一定。

在使第1腔C1变为中真空时，第2腔成为中真空状态。并且，既可以在高真空状态下对先搬入的上下基板进行粘结作业，也可以对先搬入的、粘结完毕的基板(液晶面板)进行输出作业(在该情况下第2腔和第3腔都是中真空状态)。在本实施例中，对第2腔内为待机状态、无基板等的状态进行说明。

当第1腔内变为中真空状态时，开放第1腔阀3(步骤106)。当打开第1门阀3时使分别保持上下基板的上或下基板输送用机器手R1、R2动作，将各个上或下基板30、31传递至第2腔C2内的上载台9和下载台8。并且，在上载台9上设置有相对上载台表面可上下移动的多个静电吸附机构25。在可移动的静电吸附机构25从上基板输送用机器手R1接收上基板时，使静电吸附机构25从上载台表面下降，使静电吸附面接触或接近上基板的保持面并吸附，机器手R1在与腔导通的一侧开放三通阀V1，开放吸引吸附力，将基板传递到静电吸附机构25并后退。然后，可移动的静电吸附机构25上升直至位于上载台9表面。可移动的静电吸附机构25上升至上载台表面之后，使设置在上载台9上的固定用基板保持机构17动作，将上基板30保持在上载台9表面。并且此时可移动的静电吸附机构采用维持静电力的状态。同样地，使下基板输送用的机器手R2动作，将机器手上的下基板31搬入到下载台8表面。在下载台8上，使基板提升器19上升，从下基板搬入用的机器手R2接收下基板31。然后，使上下基板搬入用的机器手R1、R2返回第1腔，同时降低基板提升器19，在下载台8表面搭载下基板31。并且，关闭第1门阀3(步骤109)。此时向设置在下载台8表面的多个吸引吸附口驱动真空泵12，在向载台提供负压的一侧开放三通阀V4，将下基板31吸引吸附并保持在下载台表面。然后，使由静电吸附机构或粘着吸附机构构成的真空中保持卡盘18动作，将下基板31固定在下载台8表面。并且，上下同时进行上下基板向第2腔内的搬入当然也是也可以的。

上述工序完成之后，如图4所示，第1腔C1开放第1门阀2(步骤110)，使第1腔C1内部从中真空返回大气压(步骤111)，准备下一基板的搬入。并且，在第2腔内，进行上下基板的粗定位处理(步骤112)。对于上下基板的定位，虽然未图示，但利用多个摄像机观测预先设置在各个基板上的多个定位标记，求出位置偏移量，在水平方向上移动下载台8而可进行。并且，该下载台8的驱动机构采用的构成是，包括摩擦滑动部分在内设置于第2腔C2的外部。利用皱纹管等形成的弹性体连接设置在下载台8上的连接轴和驱动部分之间，使得能够保持第2腔内的真空状态。

接着，虽然第2腔内为中真空的状态，但使真空泵10和涡轮分子泵11动作，使其进一步成为高真空状态(步骤113)。判断第2腔内是否已成为基板粘结的真空度(步骤114)，当已成为高真空时，精密地进行上下基板的定位(步骤115)。然后，将上载台9移动控制到下载台8侧，一边测量压力或基板间隔，一边加压进行粘结(步骤116)。并且，进行控制使得在进行粘结过程中(进行加压的过程中)进行几次精密定位。当达到预定的加压力或预定的基板间隔时终止加压。

并且，在前面的说明中上下移动上载台9而进行粘结，但构成为固定上载台9、使下载台8上升而进行粘结当然也是可以的。

完成加压粘结之后，在临时固定用的粘结剂的位置上照射UV光对粘结基板进行临时固定(步骤117)。并且，临时固定在大气开放后(步骤124)在第3腔C3内进行也可以。然后使上载台9上升。接着，在第2腔内净化氮气，加压直至中真空状态(步骤118)。判断第2腔内是否已成为中真空(步骤119)，当成为中真空时打开第2闸门阀4(图5的步骤120)。

然后，使第2腔内的基板提升器19动作，从下载台8表面提起粘结完毕的基板(液晶面板)。接着，使第3腔内的粘结输出用机器手R3动作，延伸直至接收传递基板的位置。在将液晶面板传递到输出用的机器手R3之后，使真空泵15动作，在输出用机器手上固定粘结完毕的基板。然后，缩回输出用的机器手，将基板搬入第3腔内(步骤121)。当基板搬入到第3腔内之后，关闭第2闸门阀4，净化氮气并加压直至大气压(步骤123)。当在真空中未进行临时固定时，在本步骤中照射UV光进行临时固定。然后，操作第2门阀5打开门阀，从第3腔输出粘结完毕的基板并送至下一工序(步骤126)。在从第3腔输出粘结完毕的基板之后，使第2门阀为关闭的状态(步骤127)。接着，使真空泵16动作，对第3腔内部进行真空排气使其成为中真空状态(步骤128)。判定第3腔内是否为中真空状态(步骤129)，如果是中真空状态则维持该状态(步骤130)。

以上是本装置的一系列的动作，通过大致同时进行第1闸门阀3和第2闸门阀4的操作以及向第2腔搬入基板、输出粘结后基板，可大幅度地缩短基板粘结时间。此时第1～第3腔内的真空度为中真空状态，成为吸引吸附也可保持基板的状态。即，吸引吸附用的真空度采用供给高真空状态的负压的结构。

如上所述，在本发明中采用这样的结构：将第1腔和第3腔从大气压可变控制为中真空状态，将第2腔从中真空状态可变控制为高真空状态，从而可大幅度地缩短使各腔内部成为各个真空状态的时间，并且，由于在各腔内净化氮气，即便改变真空状态也没有水分的影响，没有必要设置大容量的涡轮分子泵，可实现装置整体的小型化。并且，在第2腔为中真空状态下，当上载台从机器手接收上基板时，利用具有上下驱动机构的静电吸附机构从机器手接收上基板，因此，可确实地接收上基板并提升至上载台表面。并且，由于在上载台表面设置有保持用的吸附机构(静电吸附机构或者粘着吸附机构)，除了接收用的静电吸附机构之外还利用保持用的吸附机构，即便是高真空状态也可确实地保持基板。

Claims (4)

1.一种基板粘结装置，包括：

为了分别搬入上下基板而设置了具有吸引吸附机构的搬入用机器臂的第1腔，以及使第1腔内部从大气压变为中真空状态的真空泵，

第2腔，设置有在上载台上可上下移动地设置的可动式静电吸附机构、和固定在上述上载台的固定式静电吸附机构，利用上述可动式静电吸附机构在中真空状态下从上述机器臂接收上基板，并将上述可动式静电吸附机构提升至上载台表面以用上述固定式静电吸附机构和上述可动式静电吸附机构在上载台表面保持上基板，在下载台上具有从上述机器臂接收下基板并载置于下载台表面的升降销，在下载台表面具有保持下基板的基板保持机构，在水平方向上移动任一方的载台，对上下2张基板进行对位，使上下任一方的载台上下动作以减小基板间隔、进行粘结，以及

第3腔，具有在中真空状态下从第2腔输出粘结后的基板的机器臂，并在大气状态下将上述粘结后的基板搬出到腔外，

在上述第1腔、第2腔以及第3腔内具有测量各个腔内压力的测量设备，并设置有控制各个腔的真空度的控制设备。

2.根据权利要求1记载的基板粘结装置，其中，上述真空泵用于使上述第1腔内部从大气状态变为中真空状态，并设置提供将基板吸引吸附在机器臂上的负压的吸引吸附用真空泵，将上述吸引吸附用真空泵与腔内连接，通过开闭设置于腔内与上述吸引吸附用真空泵中间的阀来控制吸引吸附力。

3.根据权利要求1记载的基板粘结装置，其中，在高真空状态下在第2腔内的上载台上保持基板时，代替上述固定式静电吸附机构而设置了利用粘着力的粘着吸附机构。

4.根据权利要求1记载的基板粘结装置，其中，为了防止粘结后的上下基板的位置偏移，在输送基板时使第2、3腔内为中真空状态。

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