JP2001005401A - 基板の組立方法とその装置 - Google Patents
基板の組立方法とその装置Info
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Abstract
り合わせることができる基板の組立方法およびその装置
を提供することである。 【解決手段】貼り合わせる一方の基板を加圧板の下面に
保持し、貼り合わせる他方の基板をテーブル上に保持し
て対向させ、いづれかの基板に設けた接着剤により真空
中で基板同士の間隔を狭めて貼り合わせるものであっ
て、基板と加圧板あるいはテーブルとの間に基板の周縁
のそれぞれの一部で押圧力を作用させつつ減圧を進め
る。
Description
貼り合せる基板同士をそれぞれ保持して対向させ真空中
で基板同士の間隔を狭めて貼り合わせる基板の組立方法
とその装置に関する。
薄膜トランジスタアレイを付けた2枚のガラス基板を数
μm程度の極めて接近した間隔をもって接着剤(以下、
シール剤ともいう)で貼り合わせ(以後、貼り合せ後の
基板をセルと呼ぶ)、それによって形成される空間に液
晶を封止する工程がある。
うにシール剤をクローズしたパターンに描画した一方の
基板上に液晶を滴下しておいて他方の基板を一方の基板
上に配置し、真空中で上下の基板を接近させて貼り合せ
る特開昭62−165622号公報で提案された方法
や、一方の基板上に注入口を設けるようにシール剤をパ
ターン描画し、真空中で基板同士を貼り合わせた後シー
ル剤の注入口から液晶を注入する特開平10−2676
3号公報で提案された方法などがある。
士の貼り合わせは、数μm以下の精度で位置決めを行な
う必要がある。しかし、基板の貼り合わせを行う真空チ
ャンバの減圧(真空化)を進める過程で、基板とテーブ
ルあるいは基板と加圧板の間に存在している空気が抜け
出る際に、基板をテーブルあるいは加圧板から浮きあが
らせ空気の移動に伴って基板を数百μm以上移動(横ず
れ)させたり、減圧により真空チャンバ内に形成される
空気の流れで基板を移動させることがあり、位置決め精
度が低下するだけでなく、移動防止のために基板の周囲
に設けた基板位置決め機構の上に基板を押し上げ、その
まま貼り合わせのために加圧を行ってしまえば基板を破
損させるので、基板が移動していないかどうかを確認す
る必要があり、生産性をあげられない問題があった。
同士を高精度にかつ生産性よく貼り合わせることができ
る基板の組立方法およびその装置を提供することにあ
る。
明の特徴とするところは、貼り合わせる一方の基板を加
圧板の下面に保持し、貼り合わせる他方の基板をテーブ
ル上に保持して対向させ、いづれかの基板に設けた接着
剤により真空中で基板同士の間隔を狭めて貼り合わせる
ものにおいて、基板と加圧板あるいはテーブルとの間に
基板の周縁のそれぞれの一部で押圧力を作用させつつ減
圧を進めることにある。
ブルの間に存在した空気は減圧の過程で基板を浮き上が
らせることなく抜け出るし、真空チャンバ内に空気の流
れができても押圧力が基板の移動を阻止し、高精度の位
置決めが達成されると共に生産性が向上する。
基づいて説明する。
組立装置は、液晶滴下部S1と基板貼合部S2から構成
され、この両部分は架台2上に隣接して配置される。架
台2の上方には基板貼合部S2を支持するフレーム3が
ある。また、架台2の上面には、XYθステージT1が
備えられている。Xステージ4aは、駆動モータ5によ
り、図面上で左右のX軸方向に、即ち、液晶滴下部S1
と基板貼合部S2間を往来できるようになっている。Y
ステージ4bはXステージ4a上にあり、駆動モータ6
によりXステージと直交するY軸方向に往来できるよう
になっている。
り、回転ベアリング7を介して駆動モータ8によりYス
テージ4bに対して水平に回転可能になっていて、θス
テージ4c上に下基板1aを搭載するテーブル9が固定
される。テーブル9は真空吸着および静電吸着で下基板
1aを保持搭載する手段を内蔵し、大気下では真空吸着
により下基板1aを保持し、真空下では静電吸着で保持
搭載する。これらの手段の構成は後述する。また、Yス
テージ4bにプレート13で下チャンバユニット10が
固定されている。θステージ4cは、下チャンバユニッ
ト10に対し回転ベアリング11と真空シール12を介
して回転自由に取付けられ、θステージ4cが回転して
も下チャンバユニット10はつられて回転しない構造と
している。
た下基板1aに所望量の液晶剤を滴下するためのフレー
ム3から突出したブラケット14で支持されたディスペ
ンサ17とこれを上下移動させるためのZ軸ステージ1
5とそれを駆動するモータ16とで構成される。下基板
1aをテーブル9上に保持搭載したXYθステージT1
は、液晶剤を滴下するディスペンサ17のノズル18に
対し、XおよびY方向に移動する。これにより、下基板1
a上の任意の個所に所望量の液晶剤が滴下される。
YθステージT1は基板貼合部S2の下部に駆動モータ
5によって移動する。
21と静電吸着機能と真空吸着機能を内蔵した加圧板2
7がそれぞれ独立して上下動できる構造になっている。
即ち、上チャンバユニット21は、リニアブッシュと真
空シールを内蔵したハウジング30を有しており、フレ
ーム3に固定されたシリンダ22により上下のZ軸方向
に移動する。
動していて上チャンバユニット21が下降すると、下チ
ャンバユニット10の周りに配置してあるOリング44
に上チャンバユニット21のフランジ21aが接触して
一体となり、この時真空チャンバとして機能する状態に
なる。ここで、図示を省略したが、下チャンバユニット
10の周囲にボールベアリングを設置して、真空による
Oリング44のつぶれ量を調整するようにしている。Oリ
ング44のつぶれ量は、真空チャンバ内を真空に保つこ
とができ、かつ、最大の弾性が得られる位置に設定す
る。真空により発生する大きな力は、ボールベアリング
を介して下チャンバユニット10で受けており、Oリン
グ44の弾性変形が可能で、後述するように貼り合わせ
時にXYθステージT1をOリング44の弾性範囲内で
容易に微動させて精密位置決めすることができる。
1が下チャンバユニット10と真空チャンバを形成して
変形しても、シャフト29に対し真空漏れを起こさない
で上下動可能な真空シールを内蔵しているので、真空チ
ャンバの変形がシャフト29に与える力を吸収すること
ができ、シャフト29に固定された加圧板27の変形が
ほぼ防止でき、後述するように加圧板27に保持された
上基板1bとテーブル9に保持された下基板1aとの平
行を保って貼り合せが可能となる。
図示していない真空源に接続され、これらは真空チャン
バを減圧し真空にする時に使用される。また、25はガ
スパージバルブ、26はガスチューブで、N2やクリーン
ドライエア等の圧力源に接続され、これらは真空チャン
バを大気圧に戻す時に使用される。
あるいは静電吸着で密着保持されるが、大気下において
は上基板1bは真空吸着(吸引吸着)で加圧板27に保
持されるようになっている。即ち、41は吸引吸着用継
手、42は吸引チューブであり、図示していない真空源
に接続され、加圧板27の下面にはそれにつながる複数
の吸引孔が設けられている。
平板電極を誘電体で覆って、その誘電体の主面を加圧板
27の下面と同一平面として構成している。埋め込まれ
た各平板電極はそれぞれ正負の直流電源に適宜なスイッ
チを介して接続されている。
が印加されると、加圧板27の下面と同一平面になって
いる誘電体の主面に負あるいは正の電荷が誘起され、そ
れら電荷によって上基板1bの透明電極膜との間に発生
するクーロン力で上基板1bが静電吸着される。各平板
電極に印加する電圧は同極でもよいしそれぞれ異なる双
極でもよい。周りが大気の場合、吸引吸着(真空吸着)
を用いるが、静電吸着を併用してもよいし、静電吸着力
が大きい場合は、吸引吸着を不要としてもよい。
おり、シャフト29はハウジング31、32に固定され
ている。ハウジング31はフレーム2に対してリニアガ
イド34で取付けられ、加圧板27は上下動可能な構造
になっている。その上下駆動は、フレーム3とつながる
フレーム35上のブラケット38に固定されたモータ4
0により行う。駆動の伝達はボールねじ36とナットハ
ウジング37で実行される。ナットハウジング37は荷
重計33を介してハウジング32とつながり、その下部
の加圧板27と一体で動作する。従って、モータ40に
よってシャフト29が下降し、上基板1bを保持した加
圧板27が下降し、上基板1bがテーブル9上の下基板
1aと密着して、加圧力を与えることのできる構造とな
っている。
て働き、逐次、フィードバックされた信号を基にモータ
40を制御することで、上下基板1a,1bに所望の加
圧力を与えることが可能となっている。
時、真空チャンバ内が減圧され真空になる過程で、下基
板1aとテーブル9との間あるいは上基板1bと加圧板
27との間に入り込んでいる空気が逃げて下基板1aや
上基板1bが踊りずれる可能性があるので、この実施例
では下チャンバユニット10に下基板1aや上基板1b
の移動阻止機構を設けている。この移動阻止機構は、図
2および図3に示すように、テーブル9上に載置される
下基板1aにおける四隅をX方向及びY方向から水平方
向に押して位置決めをする位置決め駒51がθステージ
4cのリニヤガイド52で案内されるようになってお
り、この位置決め駒51はばね53で下チャンバユニッ
ト10の内壁側に引かれている。下チャンバユニット1
0のフランジ部10aの外周に、下チャンバユニット1
0内部の位置決め駒51に向けてプランジャ54aを伸
ばしたシリンダ54をブラケット55を介して設けてい
る。シリンダ54はプランジャ54aでばね53の引張
力に抗して位置決め駒51を下基板1aの側面を押すよ
うになっている。
直部51aから基板と平行に伸びた水平部51bがあ
る。水平部51bは、図2に示すように、下側で下基板
1aの上面より離れていて上側で上基板1bの下面に当
接する。また、垂直部51aは、図3に示すように、下
基板1aの側面に当接しても上基板1bの側面には当接
しないように、垂直面の位置にづれdを持たせている。
る工程について説明する。
うにシール剤をクローズしたパターンに描画した下基板
1aをテーブル9上に搭載し、各四隅の位置決め駒51
をシリンダ54で駆動して下基板1aの仮位置決めを行
い、テーブル9に真空吸着で保持させてから、各プラン
ジャ54aを退避させ、各位置決め駒51を退避させて
おく。その後、図示していないロボットハンドなどで上
基板1bを加圧板27に吸引(真空)吸着で保持させ
る。そして、駆動モータ5でXYθステージT1を基板
貼合部S2側に移動させ、上チャンバユニット21に設
けている図示していない画像処理カメラで各基板1a,
1bの位置合せマークを読んで、XYθステージT1を
微少移動させて両基板1a,1bの位置合せを行う。この
位置合せではモータ40でボールねじ36を回転させ、
各基板1a,1bの位置合せマークをカメラで取込み易
いように加圧板27を若干降下させてもよい。その後、
XYθステージT1で下基板1aを液晶滴下部S1に戻
し、ディスペンサ17から下基板1a上のクローズした
パターンを持ったシール剤の内側に所望量の液晶を供給
する。そして、XYθステージT1で下基板1aを基板
貼合部S2に移動させる。この間の移動量は駆動モータ
5の回転量で確認できるから、両基板1a,1bの位置
ずれは発生しない。次に位置決め駒51をシリンダ54
のプランジャ54aで移動させ、位置決め駒51の垂直
部51aと水平部51bによって下基板1aの側面と上
面をそれぞれ四隅で抑える。次に、加圧板27を降下さ
せて上基板1bの下面を位置決め駒51の水平部51b
の上面に接触させる。その後、シリンダ22により上チ
ャンバユニット21を降下させ、真空チャンバを形成し
て減圧を開始する。減圧を進めていくと、各基板1a,
1bとテーブル9あるいは加圧板27間に存在した空気
が逃げ出すが、各基板1a,1bは位置決め駒51で移
動を規制させているので、空気の流れなどで浮いて移動
することはない。即ち、下基板1aが浮き上がろうとし
ても水平部51bの下面が下基板1aを押圧するし、垂
直部51aがX軸方向の動きを規制しているし、上基板
1bは加圧板27で水平部51bの上面に押し付けられ
ているので、浮いて移動しようにも移動できない状況に
ある。
9や加圧板27に内蔵の静電吸着を作用させて各基板1
a,1bを保持させる。その後、シリンダ54のプラン
ジャ54aを退避させる。そして、更に加圧板27を降
下させ基板1a,1b間を加圧して、暫く放置し、シー
ル剤の硬化を待って基板の貼り合わせを完了させる。
ャンバ内を大気圧に戻し、上チャンバユニット21をシ
リンダ22で上昇させ、XYθステージT1は液晶滴下
部S1に戻って、テーブル9上から一体化した基板1
a,1bを取り外す。減圧をする過程で基板は移動しな
いので、貼り合わせを行う段階で位置合せをする必要は
なく、生産性は向上する。
以下の様に実施しても良い。
止機構は、θステージ4cあるいはテーブル9に内蔵さ
せてもよい。
ユニット21側に設けても良い。
先に抑えておくことになるので、垂直部が下基板の側面
に対してゆとりdを持つようにする。
だけでなく、他の基板の貼り合わせにも実施できる。
真空中で基板同士を高精度にかつ生産性よく貼り合わせ
ることができる。
構成を示す概略図である。
部分的断面図である。
部分的平面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】貼り合わせる一方の基板を加圧板の下面に
保持し、貼り合わせる他方の基板をテーブル上に保持し
て対向させ、いづれかの基板に設けた接着剤により真空
中で基板同士の間隔を狭めて貼り合わせる基板の組立方
法において、基板と加圧板あるいはテーブルとの間に基
板の周縁のそれぞれの一部で押圧力を作用させつつ減圧
を進めることを特徴とする基板の組立方法。 - 【請求項2】上記請求項1に記載の基板の組立方法にお
いて、押圧力は機械的に作用させることを特徴とする基
板の組立方法。 - 【請求項3】上記請求項1に記載の基板の組立方法にお
いて、基板の周縁が基板と加圧板あるいはテーブルとの
間で離れた場合に押圧力を作用させることを特徴とする
基板の組立方法。 - 【請求項4】上記請求項1に記載の基板の組立方法にお
いて、さらに基板が基板と加圧板あるいはテーブルとの
間の横ずれを阻止する力を作用させることを特徴とする
基板の組立方法。 - 【請求項5】貼り合わせる一方の基板を加圧板の下面に
保持し、貼り合わせる他方の基板をテーブル上に保持し
て対向させ、いづれかの基板に設けた接着剤により真空
中で基板同士の間隔を狭めて貼り合わせる基板の組立装
置において、 基板と加圧板あるいはテーブルとの間に基板の周縁のそ
れぞれの一部で押圧力を作用させる手段を設けたことを
特徴とする基板の組立装置。
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