JP2000338896A - 基板位置決め装置および基板貼り合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージを移動させる際の負荷が駆動軸に大
きく作用し、これに伴う駆動軸の変形で被処理基板の高
精度な位置決めが困難であった。 【解決手段】 Ｙ方向に移動自在に支持されかつ被処理
基板をＹ方向で位置決めするためのＹステージ１５と、
Ｙステージ１５の移動に伴う負荷の印加方向Ｙと直交す
るＸ方向に配置されたボールネジシャフト２５と、ボー
ルネジシャフト２５にボールネジナット２７を介して係
合されかつその移動方向が直動ガイドによりＸ方向に規
制されたハウジング２８と、ハウジング２８とＹステー
ジ１５とを連結するとともに、該連結部分にＸ方向に対
して所定の傾きを有するテーパー部３０ａを有し、ボー
ルネジシャフト２５の回転駆動によるハウジング２８の
移動動作をテーパー部３０ａの傾きに応じてＹステージ
１５の移動動作に変換するテーパーガイド機構（３０，
３１）とを備える基板位置決め装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板位置決め装置
およびこれを用いた基板貼り合わせ装置に関するもの
で、特に、液晶表示パネルを形成する２枚の基板を位置
合わせして貼り合わせる際に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程のな
かに、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をアレイ状に配置形
成したＴＦＴ基板とカラーフィルタ（ＣＦ）を形成した
ＣＦ基板とを位置合わせして貼り合わせる工程がある。
かかる工程では、基板位置決め機能を備えた基板貼り合
わせ装置を用いて、各々の基板に設けられたアライメン
トマークを基準に、ＴＦＴ基板とＣＦ基板の位置合わせ
を行っている。また、基板の位置合わせを行った後は、
シール材を介して２枚の基板（ＴＦＴ基板，ＣＦ基板）
を貼り合わせている。

【０００３】図６は従来の基板貼り合わせ装置の概略構
成を示す斜視図である。図６において、架台フレーム５
１の上端部にはベースプレート５２が取り付けられてい
る。ベースプレート５２の四隅には支柱５３が垂直に立
てられ、これらの支柱５３によってアッパープレート５
４が水平状態に支持されている。アッパープレート５４
には２つのアクチュエータ（シリンダ等）５５が取り付
けられ、さらに各アクチュエータ５５の出力軸（ロッ
ド）に加圧定盤５６が取り付けられている。

【０００４】加圧定盤５６の四隅にはＣＣＤカメラ等の
撮像カメラ５７が配置されている。これらの撮像カメラ
５７は、位置合わせの対象となるＴＦＴ基板５８とＣＦ
基板５９に設けられたアライメントマークＭの画像（形
状）を読み取って、その位置を正確に認識するためのも
のである。

【０００５】一方、ベースプレート５２上には、図７
（ａ），（ｂ）にも示すように、Ｘステージ６０、Ｙス
テージ６１およびθステージ６２が順に重ね配置されて
いる。Ｘステージ６０は、該Ｘステージ６０とベースプ
レート５２との間に組み込まれた複数の直動ガイド６３
によりＸ方向に移動自在に支持されている。Ｙステージ
６１は、該Ｙステージ６１とＸステージ６０との間に組
み込まれた複数の直動ガイド６４によりＹ方向に移動自
在に支持されている。θステージ６２は、Ｙステージ６
１上に取り付けられた筒状部材６５と該筒状部材６５の
上端部に嵌め込まれた環状の軸受部材６６により、ＸＹ
座標の中心Ｏを通るＺ軸を中心にθ方向に移動自在（回
動自在）に支持されている。

【０００６】また、ベースプレート５２上には、Ｘ軸上
に位置して回転式の駆動モータ６７が取り付けられてい
る。駆動モータ６７はカップリング部材６８を介してボ
ールネジシャフト６９に連結されている。これに対し
て、Ｘステージ６０の下面にはボールネジナット７０が
取り付けられ、このボールネジナット７０がボールネジ
シャフト６９に係合されている。この構成においては、
駆動モータ６７の駆動によりボールネジシャフト６９が
回転すると、その回転方向および回転量に応じてボール
ネジナット７０がシャフト上を移動し、これと一体にＸ
ステージ６０が直動ガイド６３に案内されてＸ方向に移
動する。

【０００７】一方、Ｘステージ６０上には、Ｙ軸上に位
置して回転式の駆動モータ７１が取り付けられている。
駆動モータ７１はカップリング部材７２を介してボール
ネジシャフト７３に連結されている。これに対して、Ｙ
ステージ６１の下面にはボールネジナット７４が取り付
けられ、このボールネジナット７４がボールネジシャフ
ト７３に係合されている。この構成においては、駆動モ
ータ７１の駆動によりボールネジシャフト７３が回転す
ると、その回転方向および回転量に応じてボールネジナ
ット７４がシャフト上を移動し、これと一体にＹステー
ジ６１が直動ガイド６４に案内されてＹ方向に移動す
る。

【０００８】さらに、Ｙステージ６１上には、Ｙ方向に
沿って直動式の駆動モータ（リニアモータ）７５が取り
付けられている。この駆動モータ７５の出力軸は、θス
テージ６２の側端面に取り付けられた操作部材７６に突
き当てられている。また、操作部材７６の、駆動モータ
７５との突き当て側と反対側には圧縮バネ（コイルバ
ネ）７７が設けられ、この圧縮バネ７７のバネ圧により
操作部材７６が常に駆動モータ７５側に付勢されてい
る。この構成においては、駆動モータ７５の駆動により
操作部材７６をＹ方向に移動させると、これに連動して
θステージ６２が軸受部材６６に案内されてθ方向に移
動（回動）する。

【０００９】上記構成からなる基板貼り合わせ装置にお
いて、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９はそれぞれ図示せ
ぬ基板搬送装置によってＡ矢視方向とＢ矢視方向から供
給される。このとき、ＴＦＴ基板５８は加圧定盤５６に
受け渡され、その定盤下面側に真空力等によって吸着保
持される。また、ＣＦ基板５９はθステージ６２に受け
渡され、そのステージ上面側に真空力等によって吸着保
持される。これにより、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９
とが上下方向（Ｚ軸方向）で対向する状態に配置され
る。

【００１０】続いて、アクチュエータ５５の駆動により
加圧定盤５６がθステージ６２の近傍位置まで下降す
る。この状態で、各々の基板の四隅に設けられたアライ
メントマークＭを、それぞれに対応する撮像カメラ５７
で画像認識するとともに、その認識結果からマーク中心
座標を把握する。そして、この把握したマーク中心座標
を基に駆動モータ６７，７１，７５を駆動してＸ，Ｙ，
θステージ６０，６１，６２を適宜移動させることによ
り、ＴＦＴ基板５８のマーク中心位置とＣＦ基板５９の
マーク中心位置を合わせる。次いで、アクチュエータ５
５の駆動と該駆動力によりＸステージ６０を更に下降お
よび加圧し、これによってＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５
９を図示せぬシール材を介して貼り合わせる。

【００１１】その後、加圧定盤５６の真空吸着等を解除
した状態で、アクチュエータ５５の駆動により加圧定盤
５６が上昇（退避）したのち、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基
板５９から成る貼り合わせ基板（５８＋５９）を図示せ
ぬ基板搬送装置によりＸステージ６０からＢ′方向に取
り出して次工程に搬送する。

【００１２】このような基板の貼り合わせに際して、基
板相互の位置合わせが正確に行われないと、これによっ
て得られた液晶表示パネルを用いて画像を表示した場合
に、色むらやモアレ、開口率誤差等の問題を招くにな
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
基板貼り合わせ装置においては、Ｘ，Ｙステージ６０，
６１をそれぞれＸ方向およびＹ方向に移動させるにあた
り、その駆動軸となるボールネジシャフト６９，７３が
各ステージ６０，６１の移動方向（Ｘ方向，Ｙ方向）と
同じ方向で取り付けられ、しかもステージ移動に伴う負
荷（以下、「アライメント負荷」という）がそのままの
大きさで、各ボールネジシャフト６９，７３の軸方向に
作用するものとなっている。そうした場合、アライメン
ト負荷によってボールネジシャフト６９，７３が軸方向
に伸縮変形すると、基板の位置決め精度が低下してしま
う。特に、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９の位置決めに
はサブミクロンオーダーの精度が要求されることから、
この要求に応えるためにはボールネジシャフト６９，７
３の変形を極力抑える必要がある。

【００１４】さらに、アクチュエータ５５の駆動力によ
り加圧定盤５６に加圧力Ｐを加えた状態で、ＴＦＴ基板
５８とＣＦ基板５９を図示せぬシール材を介して貼り合
わせ、この状態でＸ，Ｙステージ６０，６１を移動させ
る場合にあっては、シール材との摩擦抵抗をμとする
と、アライメント負荷Ｆが“Ｆ＝Ｐ・μ”となる。さら
に、アライメント負荷Ｆがボールネジシャフト６９，７
３に作用するときのシャフト変形量（軸方向の伸縮変形
量）δは“δ＝Ｆ・Ｌ／Ａ・Ｅ”となる。ここで、Ａは
ボールネジシャフトの断面積、Ｌはボールネジシャフト
の長さ、Ｅはボールネジシャフトの弾性係数である。こ
の式からして、ボールネジシャフトの変形量を抑えるに
は、ボールネジシャフトの断面積Ａを大きくし、かつ長
さＬを短くする必要がある。しかるに、ボールネジシャ
フトの長さＬを短くするにも限界があり、また断面積Ａ
を大きくすると、それに伴ってステージ全体の高さＨが
高くなることから、アッベのオフセットによる曲げモー
メントが大きくなって高精度な位置決めを行うことが難
しくなる。

【００１５】また、θステージ６２の駆動系において
は、駆動モータ７５の推力に対抗するように圧縮バネ７
７を設けることで駆動系のガタを除去しているため、こ
の駆動系によるアライメント力Ｆθは、駆動モータ７５
の推力をＰｍ、圧縮バネ７７のバネ圧をＰｓとすると、
“Ｆθ＝Ｐｍ−Ｐｓ”となる。このとき、駆動モータ７
５側への操作部材７６の押し戻しは圧縮バネ７７のバネ
圧Ｐｓによってのみ行われるため、加圧定盤５６による
加圧力Ｐによってアライメント負荷が大きくなると、そ
の分だけ大きなバネ圧Ｐｓを必要とし、それと同時に該
バネ圧Ｐｓに対抗するだけのモータ推力Ｐｍも必要とな
る。そのため、θ方向での高精度な位置決めとθステー
ジ６２の駆動系の小型化を両立することが困難であっ
た。

【００１６】また、Ｘ，Ｙ，θステージ６０，６１，６
２の駆動系の他の構成として、例えば図８に示すような
カム機構を用いたものもある。すなわち、Ｘステージ６
０の駆動系としては、駆動モータ７８のモータ軸に軸着
された偏心カム７９と、この偏心カム７９に圧縮バネ８
０のバネ圧により当接するカムフォロア８１とを備え、
駆動モータ７８により偏心カム７９を回転させた際の偏
心量に応じてカムフォロア８１をＸ方向で変位させるこ
とにより、Ｘステージ６０を直動ガイド６３で案内しつ
つＸ方向に移動し得るものとなっている。また、Ｙステ
ージ６１の駆動系としては、図示せぬ駆動モータのモー
タ軸に軸着された偏心カム８２と、この偏心カム８２に
圧縮バネ８３のバネ圧により当接するカムフォロア８４
とを備え、図示せぬ駆動モータにより偏心カム８２を回
転させた際の偏心量に応じてカムフォロア８４をＹ方向
で変位させることにより、Ｙステージ６１を直動ガイド
６４で案内しつつＹ方向に移動し得るものとなってい
る。さらに、θステージ６２の駆動系としては、駆動モ
ータ８５のモータ軸に軸着された偏心カム８６と、この
偏心カム８６に圧縮バネ８７のバネ圧により当接するカ
ムフォロア８８とを備え、駆動モータ８５により偏心カ
ム８６を回転させた際の偏心量に応じてカムフォロア８
８をＹ方向で変位させることにより、θステージ６２を
軸受部材６６で案内しつつθ方向に移動（回動）し得る
ものとなっている。

【００１７】ところが、上記カム機構を用いた場合も、
Ｘ，Ｙ，θステージ６０，６１，６２を移動させるにあ
たって、その負荷がそのままの大きさで駆動源（モー
タ）側に作用し、またステージの移動にバネ圧を利用し
ていることから、前述と同様の問題を抱えていた。さら
に、図７および図８のいずれのメカ機構を採用した場合
でも、駆動系の精度はボールネジや偏心カムの加工精度
に大きく依存することから、サブミクロンオーダーの位
置決めには難点があった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基板位置決
め装置においては、所定の方向に移動自在に支持される
とともに、被処理基板を前記所定の方向で位置決めする
ためのステージと、このステージの移動に伴う負荷の印
加方向に対し該印加方向と直交する方向に配置された駆
動軸と、この駆動軸に係合されて該駆動軸の駆動により
移動するとともに、その移動方向がガイド部材によって
前記駆動軸の軸方向に規制された移動部材と、この移動
部材と前記ステージとを連結するとともに、該連結部分
に前記駆動軸の軸方向に対して所定の傾きを有するテー
パー部を有し、前記駆動軸の駆動による前記移動部材の
移動動作を前記テーパー部の傾きに応じて前記ステージ
の移動動作に変換するテーパーガイド機構とを備えた構
成を採用している。

【００１９】上記構成の基板位置決め装置およびこれを
用いた基板貼り合わせ装置においては、駆動軸の駆動に
よって移動部材を移動させると、その移動動作がテーパ
ーガイド機構によりステージの移動動作に変換される。
これにより、ステージを所定の方向に移動させて被処理
基板を位置決めすることが可能となる。また、被処理基
板の位置決めに際しては、ステージを移動させる際の負
荷がテーパー部で軽減されて駆動軸側に作用するととも
に、その負荷が駆動軸の軸方向と直交する方向でガイド
部材により受けられる。これにより、駆動軸の変形を最
小限に抑えることが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、例えば液晶表示装置の製造
に使用される基板貼り合わせ装置に適用した場合の本発
明の好適な実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に
説明する。

【００２１】図１は本発明の実施の形態に係る基板貼り
合わせ装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は同側
面図である。図１および図２において、架台プレート１
の上端部にはベースプレート２が取り付けられている。
ベースプレート２の四隅には支柱３が垂直に立てられ、
これらの支柱３の上端にトッププレート４が水平状態に
取り付けられている。トッププレート４には２つのアク
チュエータ（シリンダ等）５が取り付けられている。

【００２２】また、トッププレート４の下方にはアッパ
ープレート６が配置されている。アッパープレート６の
下面の四隅には、図２に示すようにブラケット７がネジ
等により固定されている。また、各々のブラケット７と
これに対応する支柱３との間にはそれぞれ昇降用の直動
ガイド８が組み込まれ、この直動ガイド８によってアッ
パープレート６が昇降自在に支持されている。さらに、
上記２つのアクチュエータ５の出力軸（ロッド）５ａは
アッパープレート６に連結されている。この構成によ
り、アクチュエータ５の出力軸５ａが進退動作すると、
それに連動してアッパープレート６が直動ガイド８に案
内されてＣ矢視方向に昇降動作するものとなっている。
ちなみに、図１においては、上記ブラケット７と昇降用
の直動ガイド８の表示を省略してある。

【００２３】さらに、アッパープレート６の下面側には
Ｘステージ９が取り付けられている。Ｘステージ９は、
その下面側に被処理基板（後述）を真空吸着力等により
保持するための保持機構を備えるとともに、該Ｘステー
ジ９とアッパープレート６との間に組み込まれた複数の
直動ガイド１０によりＸ方向に移動自在に支持されてい
る。また、Ｘステージ９の近傍には、これをＸ方向に移
動させるための駆動系（以下、「Ｘ軸駆動系」という）
１１が設けられている。

【００２４】Ｘステージ９の四隅にはＣＣＤカメラ等の
撮像カメラ１２が配置されている。これらの撮像カメラ
１２は位置合わせの対象となる被処理基板、この場合は
ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４に設けられたアライメン
トマークＭの画像（形状）を読み取って、その位置を正
確に認識するためのものである。このうち、ＴＦＴ基板
１３は図示せぬ基板搬送装置によってＡ矢視方向からＸ
ステージ９に供給されるようになっており、その基板供
給方向（基板搬送方向）Ａと直交する方向でＸステージ
９の移動方向Ｘが設定されている。

【００２５】一方、ベースプレート２上には、Ｙステー
ジ１５とθステージ１６が順に重ね配置されている。Ｙ
ステージ１５は、該Ｙステージ１５とベースプレート２
との間に組み込まれた複数の直動ガイド１７によりＹ方
向に移動自在に支持されている。θステージ１６は、そ
の上面側に被処理基板（本形態ではＣＦ基板１４）を真
空吸着力等により保持するための保持機構を備えるとと
もに、Ｙステージ１５上に取り付けられた筒状部材１８
と該筒状部材１８の上端部に嵌め込まれた環状の軸受部
材１９により、ＸＹ座標の中心を通るＺ軸を中心にθ方
向に移動自在（回動自在）に支持されている。また、θ
ステージ１６に対しては図示せぬ基板搬送装置によって
Ｂ矢視方向からＣＦ基板１４が供給されるようになって
おり、その基板供給方向（基板搬送方向）Ｂと直交する
方向でＹステージ１５の移動方向Ｙが設定されている。

【００２６】さらに、Ｙステージ１５の近傍には、これ
をＹ方向に移動させるための駆動系（以下、「Ｙ軸駆動
系」という）２０が設けられ、θステージ１６の近傍に
は、これをθ方向に移動（回動）させるための駆動系
（以下、「θ軸駆動系」という）２１が設けられてい
る。

【００２７】続いて、本実施の形態に係る基板貼り合わ
せ装置の基本的な動作手順について説明する。先ず、被
処理基板となるＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４のうち、
ＴＦＴ基板１３はＡ矢視方向からＸステージ１５に供給
され、ＣＦ基板１４はＢ矢視方向からθステージ１６に
供給される。このとき、θ方向への基板の位置決めに際
しては、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４の各中心位置
が、θステージ１６の回転中心（Ｚ軸）に一致していな
いと、θステージ１６の回転中心から各基板の四隅に設
けられたアライメントマークＭまでの距離に違いが出る
ため、的確な位置決めが困難になる。

【００２８】これに対して本実施の形態の装置構成で
は、ＴＦＴ基板１３の供給方向Ａに対してこれと直交す
る方向にＸステージ９の移動方向Ｘを設定する一方、Ｃ
Ｆ基板１４の供給方向Ｂに対してこれと直交する方向に
Ｙステージ１５の移動方向Ｙを設定していることから、
Ａ，Ｂ方向における基板の供給位置とＸ，Ｙ方向におけ
る各ステージ９，１５の移動位置を適宜調整することに
より、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４の各々をＸ，Ｙ方
向で任意に位置合わせしてθステージ１６の回転中心に
位置決めすることが可能となる。

【００２９】次に、上述の如く供給されたＴＦＴ基板１
３をＸステージ９で吸着保持するとともに、ＣＦ基板１
４をθステージ１６で吸着保持する。これにより、ＴＦ
Ｔ基板１３とＣＦ基板１４とが上下方向（Ｚ軸方向）で
対向する状態に配置される。

【００３０】続いて、アクチュエータ５の駆動によりア
ッパープレート６が直動ガイド８に案内されて下降し、
これと一体になってＸステージ９がθステージ１６の近
傍位置まで下降する。この状態で、各々の基板の四隅に
設けられたアライメントマークＭを、それぞれに対向す
る撮像カメラ１２で画像認識するとともに、その認識結
果からマーク中心座標を把握する。そして、この把握し
たマーク中心座標を基に各駆動系１１，２０，２１で
Ｘ，Ｙ，θステージ９，１５，１６を適宜移動させるこ
とにより、ＴＦＴ基板１３のマーク中心位置とＣＦ基板
１４のマーク中心位置を合わせたのち、アクチュエータ
５の駆動と該駆動力によりＸステージ９を更に下降およ
び加圧し、これによってＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４
を図示せぬシール材（例えば、紫外線硬化型の接着樹脂
等）を介して貼り合わせる。

【００３１】その後、Ｘステージ９の真空吸着等を解除
した状態で、アクチュエータ５の駆動によりＸステージ
９がアッパープレート６と一緒に上昇（退避）したの
ち、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４から成る貼り合わせ
基板（１３＋１４）を図示せぬ基板搬送装置によりθス
テージ１６からＢ′方向に取り出して次工程に搬送す
る。このような手順で基板の位置決めおよび貼り合わせ
が行われる。

【００３２】ここで、本実施の形態に係る基板貼り合わ
せ装置の主たる特徴は、Ｘ，Ｙ，θステージ９，１５，
１６を移動させる駆動系１１，２０，２１の構成にあ
る。ちなみに、Ｘ，Ｙステージ９，１５を移動させる各
駆動系１１，２０の構成は、その動作原理を含めて基本
的に同様であるため、ここではＹ軸駆動系２０とθ軸駆
動系２１の構成についてのみ説明する。

【００３３】図３は本実施の形態に係る基板貼り合わせ
装置の基板位置決め機構を説明する平面図であり、図４
は図３のＤ矢視方向から見た部分断面図、図５は図３の
Ｅ矢視方向から見た部分断面図である。

【００３４】先ず、Ｙ軸駆動系２０の構成について図３
および図４を参照して説明する。ベースプレート２上に
はブラケット２２を介して駆動モータ２３が取り付けら
れている。駆動モータ２３のモータ軸はカップリング部
材２４を介してボールネジシャフト２５に連結されてい
る。ボールネジシャフト２５は、Ｙステージ１５の移動
方向Ｙと直交する状態、つまりＸ方向と平行に配置さ
れ、この状態でシャフト両端部が軸受部材２６により回
動自在に支持されている。

【００３５】また、ボールネジシャフト２５のネジ部分
にはボールネジナット２７が係合されている。ボールネ
ジナット２７はハウジング２８内に挿入固定されてい
る。ハウジング２８は全体として略直方体をなし、その
下面と、Ｙステージ１５に対向する側の側面には、図４
に示すように、それぞれ凹状の嵌合溝２８ａ，２８ｂが
形成されている。

【００３６】ハウジング２８とベースプレート２との間
には直動ガイド２９が組み込まれている。直動ガイド２
９は、ハウジング２８の移動方向をボールネジシャフト
２５の軸方向に規制（案内）するもので、これは、ベア
リングを内蔵する可動子２９ａと、該可動子２９ａの移
動を案内するレール状の固定子２９ｂとから構成されて
いる。このうち、可動子２９ａはハウジング下面の嵌合
溝２８ａに嵌合した状態でハウジング２８にネジ等によ
り固定され、固定子２９ｂはベースプレート２の上面に
ネジで固定されている。

【００３７】一方、ハウジング２８とＹステージ１５と
は以下のようなテーパーガイド機構により連結されてい
る。すなわち、Ｙステージ１５の、ボールネジシャフト
２５と対向する側の側面には中間部材３０がネジで取り
付けられている。この中間部材３０には、駆動軸となる
ボールネジシャフト２５の軸方向（Ｘ軸方向）に対して
所定の傾き（例えば、３°程度）を有して形成されてい
る。これに対して、ハウジング２８の嵌合溝２８ｂの凹
部底面は、上記テーパー部３０ａと同じ傾斜方向および
傾斜角度をもってテーパー状に形成されている。つま
り、中間部材３０のテーパー部３０ａと嵌合溝２８ｂの
凹部底面は、平面的に見て互いに平行に形成されてい
る。

【００３８】また、ハウジング２８と中間部材３０との
間には直動ガイド３１が組み込まれている。直動ガイド
３１は、前述と同様にベアリングを内蔵する可動子３１
ａと、この可動子３１ａの移動を案内するレール状の固
定子３１ｂとから成るもので、このうち、可動子３１ａ
はハウジング側面の嵌合溝２８ｂに嵌合した状態でハウ
ジング２８にネジ等により固定され、固定子３１ｂは中
間部材３０のテーパー部３１ａにネジで固定されてい
る。

【００３９】さらに、ハウジング２８の嵌合溝２８ａ，
２８ｂに嵌合する２つの直動ガイド２９，３１は、互い
に直交する２つの平面（ＸＹ平面，ＸＺ平面）内にそれ
ぞれ配置され、かつ各々の平面内において各直動ガイド
２９，３１の中心を通る軸線がボールネジシャフト２５
の中心（軸芯）Ｐｃで交わるように配置されている。

【００４０】上記構成からなるＹ軸駆動系２０において
は、駆動モータ２３の駆動によりボールネジシャフト２
５が回転すると、その回転方向および回転量に応じてボ
ールネジナット２７がシャフト上を移動し、これと一体
にハウジング２８が直動ガイド２９に案内されてＸ方向
に移動する。そうすると、ハウジング２８側面の嵌合溝
２８ｂに嵌合された可動子３１ａは、中間部材３０のテ
ーパー部３０ａに沿う固定子３１ｂに案内されて移動す
る。

【００４１】このとき、中間部材３０のテーパー部３０
ａがボールネジシャフト２５の軸方向Ｘに対して所定の
傾きを有し、かつハウジング２８の移動方向が直動ガイ
ド２９でボールネジシャフト２５の軸方向Ｘに規制され
ていることから、Ｘ方向へのハウジング２８の移動動作
はテーパー部３０ａの傾きに応じてＹステージ１５の移
動動作に変換される。これにより、駆動モータ２３の駆
動により、Ｙステージ１５をＹ方向に移動させることが
できる。

【００４２】ちなみに、ボールネジシャフト２５の回転
量をｎ、ボールネジシャフト２５のネジ部分のリードピ
ッチをＬｐとすると、Ｘ方向へのハウジング２８の移動
量Ｌｍは“Ｌｍ＝ｎ・Ｌｐ”となる。また、テーパー部
３０ａのテーパー比を１／ｔとすると、Ｙステージ１５
は、ハウジング２８の移動方向Ｘと直交する方向Ｙに
“ｎ・Ｌｐ／ｔ”だけ移動することになる。

【００４３】このようなＹ軸駆動系２０においては、Ｙ
テーブル１５の移動に伴う負荷が、中間部材３０、直動
ガイド３１、ハウジング２８等を介してボールネジシャ
フト２５側に作用するものの、その負荷の印加方向Ｙに
対してこれと直交する方向Ｘにボールネジシャフト２５
を配置し、しかもその負荷を直動ガイド２９で受けるよ
うにしているため、ボールネジシャフト２５の軸方向に
負荷がかかることがない。これにより、従来のようなボ
ールネジシャフトの伸縮変形によるアライメント誤差を
解消することができる。

【００４４】さらに、中間部材３０のテーパー部３０ａ
とこれに平行なハウジング２８側面の係合溝２８ｂ（凹
部底面）の傾きを利用してＹステージ１５を移動させる
メカ構成を採用しているため、ボールネジシャフト２５
側への負荷がテーパー部３０ａのテーパー比に応じて軽
減される。

【００４５】具体的には、テーパー部３０ａのテーパー
比を１／ｔ、Ｙステージ１５の移動に伴ってボールネジ
シャフト２５側に作用するアライメント負荷をＦａとす
ると、実際にボールネジシャフト２５に作用する負荷Ｆ
ｂを“Ｆｂ＝Ｆａ／ｔ”、つまり１／ｔに軽減すること
ができる。また、従来方式と同一のボールネジシャフト
を用いた場合に比較すると、シャフト自体の剛性をｔ倍
だけ高めることができる。さらに、ロストモーションや
バックラッシュ等の問題がある減速機を介さずにトルク
向上が図られるため、高剛性化による位置決め精度の向
上を実現することが可能となる。

【００４６】また、ハウジング２８の下面に嵌合溝２８
ａを形成し、該嵌合溝２８ａに直動ガイド２９の移動子
２９ａを嵌合固定することにより、直動ガイド２９にか
かる負荷（スラスト力）で移動子２９ａが変形しないよ
うに考慮しているため、長期にわたってハウジング２８
を精度良くスムーズに移動させることができる。

【００４７】次に、θ軸駆動系２１の構成について図３
および図５を参照して説明する。Ｙステージ１５上には
ブラケット３２を介して駆動モータ３３が取り付けられ
ている。駆動モータ３３のモータ軸にはカップリング部
材３４を介してボールネジシャフト３５が連結されてい
る。ボールネジシャフト３５は、θステージ１６の移動
方向（回転方向）θと略直交する状態、つまりＹ方向と
平行に配置され、この状態でシャフト両端部が軸受部材
３６により回動自在に支持されている。

【００４８】また、ボールネジシャフト３５のネジ部分
にはボールネジナット３７が係合されている。ボールネ
ジナット３７はハウジング３８内に挿入固定されてい
る。ハウジング３８は平面視略Ｔ字形をなし、その一部
をθステージ１６の下方位置まで延出したかたちの係合
部３８ａを一体に有している。また、ハウジング３８の
下面には、図５に示すように凹状の嵌合溝３８ｂが形成
されている。

【００４９】ハウジング３８とＹステージ１５との間に
は直動ガイド３９が組み込まれている。直動ガイド３９
は、ハウジング３８の移動方向をボールネジシャフト３
５の軸方向に規制（案内）するもので、これは、ベアリ
ングを内蔵する可動子３９ａと、該可動子３９ａの移動
を案内するレール状の固定子３９ｂとから構成されてい
る。このうち、可動子３９ａはハウジング３８下面の嵌
合溝３８ｂに嵌合した状態でハウジング３８にネジ等に
より固定され、固定子３９ｂはＹステージ１５の上面に
ネジで固定されている。また、直動ガイド３９はその中
心を通る軸線がボールネジシャフト３５の中心（軸芯）
Ｐｃを通過するように配置されている。

【００５０】一方、ハウジング３８とθステージ１６と
は以下のようなテーパーガイド機構により連結されてい
る。すなわち、ハウジング３８の係合部３８ａの下面に
は凹溝状のテーパー部３８ｃが形成されている。このテ
ーパー部３８ｃは、駆動軸となるボールネジシャフト３
５の軸方向（Ｙ軸方向）に対して所定の傾き（例えば、
３°程度）を有して形成されている。

【００５１】これに対して、ハウジング３８の近傍には
平面視略Ｌ字形の揺動部材４０が配設されている。揺動
部材４０の中間部位（コーナー部）には軸受部材４１が
組み込まれている。この軸受部材４１は、Ｙステージ１
５上に立設された支軸４２に嵌合され、これによって揺
動部材４０が支軸４２を中心に揺動自在に支持されてい
る。

【００５２】また、揺動部材４０の両端部にはそれぞれ
カムフォロア４３，４４が取り付けられている。このう
ち、一方のカムフォロア４３は、係合部３８ａのテーパ
ー部３８ｃに係合され、他方のカムフォロア４４は、θ
ステージ１６の下面にネジ固定された受け部材４５にＹ
軸方向で挟まれるかたちで係合されている。

【００５３】上記構成からなるθ軸駆動系２１において
は、駆動モータ３３の駆動によりボールネジシャフト３
５が回転すると、その回転方向および回転量に応じてボ
ールネジナット３７がシャフト上を移動し、これと一体
にハウジング３８が直動ガイド３９に案内されてＹ方向
に移動する。このとき、ハウジング３８のテーパー部３
８ｃがボールネジシャフト３５の軸方向Ｙに対して所定
の傾きを有し、かつハウジング３８の移動方向が直動ガ
イド３９でボールネジシャフト３５の軸方向Ｙに規制さ
れていることから、ハウジング３８の係合部３８ａに係
合されたカムフォロア４３には、これをＸ方向に変位さ
せる力が働く。

【００５４】そうすると、上記カムフォロア４３に作用
するＸ方向への変位力を受けて揺動部材４０が支軸４２
を中心に揺動する。このとき、揺動部材４０の他方のカ
ムフォロア４４が受け部材４５に係合していることか
ら、揺動部材４０の揺動動作に連動するかたちでθステ
ージ１６が軸受部材１９に案内されてθ方向に移動（回
動）する。つまり、Ｙ方向へのハウジング３８の移動動
作がテーパー部３８ｃの傾きに応じてθステージ１６の
移動動作（回動動作）に変換される。これにより、駆動
モータ３３の駆動により、θステージ１６をθ方向に移
動（回動）させることができる。

【００５５】このようなθ軸駆動系２１においては、θ
ステージ１６の移動に伴う負荷が、受け部材４５、揺動
部材４０、ハウジング３８等を介してボールネジシャフ
ト３５側に作用するものの、その負荷の印加方向Ｘに対
してこれと直交する方向Ｙにボールネジシャフト３５を
配置し、しかもその負荷を直動ガイド３９で受けるよう
にしているため、ボールネジシャフト３５の軸方向に負
荷がかかることがない。これにより、従来のようなボー
ルネジシャフトの伸縮変形によるアライメント誤差を解
消することができる。

【００５６】さらに、ハウジング３８のテーパー部３８
ｃの傾きを利用してθステージ１６を移動（回動）させ
るメカ構成を採用しているため、前述のＹ軸駆動系２０
の場合と同様にボールネジシャフト３５側への負荷をテ
ーパー部３８ｃのテーパー比に応じて軽減し、これによ
ってシャフト自体の剛性を高め、かつ高剛性化による位
置決め精度の向上を実現することが可能となる。

【００５７】また、ハウジング３８の下面に嵌合溝３８
ｂを形成し、該嵌合溝３８ｂに直動ガイド３９の移動子
３９ａを嵌合固定することにより、直動ガイド３９にか
かる負荷（スラスト力）で移動子３９ａが変形しないよ
うに考慮しているため、長期にわたってハウジング３８
を精度良くスムーズに移動させることができる。

【００５８】これに加えて、本実施の形態に係る基板貼
り合わせ装置においては、ボールネジシャフトの断面積
を大きくしなくても十分な剛性が得られるうえ、Ｘ，
Ｙ，θステージ９，１５，１６のうち、Ｘステージ９と
Ｙステージ１５を上下方向（Ｚ軸方向）で完全に分離
し、Ｘステージ９側でＴＦＴ基板１３を保持する一方、
Ｙステージ１５側でＣＦ基板１４を保持する構成を採用
していることから、加圧側のステージ（Ｘステージ９）
高さと受圧側のステージ（Ｙステージ１５，θステージ
１６）高さをそれぞれ低く抑えることができる。これに
より、アッベのオフセットによる曲げモーメントを従来
よりも小さくして位置決め精度を高めることができる。

【００５９】また、Ｙ軸駆動系２０においては、ハウジ
ング２８に嵌合する２つの直動ガイド２９，３１の各中
心軸線の交点にボールネジシャフト２５の中心Ｐｃを配
置し、θ軸駆動系２１においては、直動ガイド３９の中
心軸線をボールネジシャフト３５の中心（軸芯）Ｐｃを
通過するように配置しているため、アッベのオフセット
を極力少なくして変形モーメント力を抑えることができ
る。

【００６０】さらに、Ｘ，Ｙ，θ軸駆動系１１，２０，
２１のいずれにも圧縮バネ等を用いていないことから、
基板の高精度な位置決めと駆動系の小型化を同時に実現
することができる。加えて、ボールネジによるハウジン
グ（移動部材）の移動動作を、それぞれテーパーガイド
機構におけるテーパー部３０ａ，３８ｂを利用して各ス
テージの微小な移動動作に変換しているため、駆動系の
精度がボールネジの加工精度にそれほど依存しなくな
り、よってサブミクロンオーダーの位置決めが容易にな
る。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る基板位
置決め装置によれば、被処理基板を所定の方向で位置決
めするに際し、ステージを移動させるための駆動軸に作
用する負荷を該駆動軸の軸方向と直交する方向でガイド
部材により受けるとともに、その負荷を駆動軸の軸方向
に作用させず、かつテーパーガイド機構のテーパー部で
負荷を軽減できるため、駆動軸の変形による精度的な誤
差を最小限に抑えて被処理基板を高精度に位置決めする
ことが可能となる。また、かかる基板位置決め装置を用
いた基板貼り合わせ装置、特に、液晶表示パネル用の２
枚の基板（ＴＦＴ基板、ＣＦ基板）を貼り合わせる基板
貼り合わせ装置においては、各基板の画素位置を正確に
位置決めして表示画像ＮＯ質を向上させることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る基板貼り合わせ装置
を示す斜視図図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る基板貼り合わせ装置
を示す側面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る基板位置決め機構を
説明する平面図である。

【図４】図３のＤ矢視方向から見た部分断面図である。

【図５】図３のＥ矢視方向から見た部分断面図である。

【図６】従来の基板貼り合わせ装置を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の基板貼り合わせ装置における基板位置決
め機構を説明する図である。

【図８】従来の他の基板位置決め機構を説明する図であ
る。

【符号の説明】

９…Ｘステージ、１１…Ｘ軸駆動系、１３…ＴＦＴ基板
（被処理基板）、１４…ＣＦ基板（被処理基板）、１５
…Ｙステージ、１６…θステージ、２０…Ｙ軸駆動系、
２１…θ軸駆動系、２５，３５…ボールネジシャフト、
２７，３７…ボールネジナット、２８，３８…ハウジン
グ、３０…中間部材、３０ａ，３８ｃ…テーパー部、２
９，３１，３９…直動ガイド、４０…揺動部材、４２…
支軸、４３，４４…カムフォロア、４５…受け部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に移動自在に支持されるとと
   もに、被処理基板を前記所定の方向で位置決めするため
   のステージと、 前記ステージの移動に伴う負荷の印加方向に対し該印加
   方向と直交する方向に配置された駆動軸と、 前記駆動軸に係合されて該駆動軸の駆動により移動する
   とともに、その移動方向がガイド部材によって前記駆動
   軸の軸方向に規制された移動部材と、 前記移動部材と前記ステージとを連結するとともに、該
   連結部分に前記駆動軸の軸方向に対して所定の傾きを有
   するテーパー部を有し、前記駆動軸の駆動による前記移
   動部材の移動動作を前記テーパー部の傾きに応じて前記
   ステージの移動動作に変換するテーパーガイド機構とを
   備えることを特徴とする基板位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記テーパーガイド機構は、前記移動部
   材と前記ステージとの連結部分に第２のガイド部材を有
   するとともに、 前記ガイド部材と前記第２のガイド部材とを互いに直交
   する２つの平面内にそれぞれ配置し、かつ前記ガイド部
   材と前記第２のガイド部材の各中心軸線の交点に前記駆
   動軸の中心を配置してなることを特徴とする請求項１記
   載の基板位置決め装置。
3. 【請求項３】 一対の被処理基板を互いに対向する状態
   で保持するとともに、この保持した一対の被処理基板を
   位置合わせして貼り合わせる基板貼り合わせ装置におい
   て、 所定の方向に移動自在に支持されるとともに、前記被処
   理基板を前記所定の方向で位置決めするためのステージ
   と、 前記ステージの移動に伴う負荷の印加方向に対し該印加
   方向と直交する方向に配置された駆動軸と、 前記駆動軸に係合されて該駆動軸の駆動により移動する
   とともに、その移動方向がガイド部材によって前記駆動
   軸の軸方向に規制された移動部材と、 前記移動部材と前記ステージとを連結するとともに、該
   連結部分に前記駆動軸の軸方向に対して所定の傾きを有
   するテーパー部を有し、前記駆動軸の駆動による前記移
   動部材の移動動作を前記テーパー部の傾きに応じて前記
   ステージの移動動作に変換するテーパーガイド機構とを
   備える基板位置決め装置を用いたことを特徴とする基板
   貼り合わせ装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の基板貼り合わせ装置にお
   いて、 前記一対の被処理基板をＸ，Ｙ，θの各方向で位置決め
   するための３つのステージを備えるとともに、互いに移
   動方向が直交するＸ，Ｙステージのうち、一方のステー
   ジ側で第１の被処理基板を保持するとともに、他方のス
   テージ側で第２の被処理基板を保持することを特徴とす
   る基板貼り合わせ装置。