JP2001077529A

JP2001077529A - 基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法

Info

Publication number: JP2001077529A
Application number: JP25474499A
Authority: JP
Inventors: Akira Okita; 彰沖田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、保持手段と基板との間にパーティ
クルが挟まることを防止すると共に、保持手段と基板と
の貼り付きを防止する。【解決手段】減圧するための第１の吸引穴を有し、該
第１の吸引穴を通じて減圧することにより第１の基板を
保持する第１の保持手段と、減圧するための第２の吸引
穴を有し、該第２の吸引穴を通じて減圧することにより
第２の基板を保持する第２の保持手段とを備える基板貼
り合わせ装置において、前記第１又は第２の保持手段の
うち少なくとも１つは、該第１又は第２の保持手段と前
記第１の基板又は前記第２の基板との接する部分に複数
の凸部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板貼り合わせ装
置及び基板貼り合わせ方法に関し、回路基板又は対向基
板を保持する真空引きをするための吸引穴を備える保持
手段を備える基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶セルなどを備えた回路基板と
それに対向する対向基板とを貼り合わせる貼り合わせ装
置は、まず、対向基板と回路基板とのそれぞれを、装置
に備える保持手段により保持する。そして、対向基板と
回路基板との張り合わせ面に接着材等を塗布した後に、
対向基板と回路基板とを近づけてそれらを貼り合わせ
る。

【０００３】対向基板と回路基板とのそれぞれを保持手
段により保持するには、たとえば、特開平０８−３０４
８３６号公報に掲載されているように、貼り合わせ装置
に備える保持手段に真空の吸引穴を設け、保持手段と対
向基板等とを合わせて、その後、吸引穴を通じて外部の
真空装置により減圧する手法がある。

【０００４】また、特開平０９−２４３９８２号公報に
は、上記と同様に吸引穴を備え、さらに保持手段の基板
保持面に格子状の溝を設けている基板貼り合わせ装置が
掲載されている。このような溝を設けると、基板の一部
が欠けても、その破片がこの格子状の溝に落ちるため、
保持手段と基板との間に破片が挟まれず、ギャップの不
均一が緩和できるとされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、ギャッ
プ精度に対する要求が厳しくなり、基板の欠けた破片の
みならず、より小さなパーティクルが保持手段と基板と
の間に挟まれないようにする必要がある。そのために
は、単に保持手段に吸引穴を備えたり、基板保持面に格
子状の溝を設けるだけでは十分でない場合がある。

【０００６】パーティクルが保持手段と基板との間に挟
まると、ギャップの均一性が高いセルを再現性よく作成
することが困難となる。また、ギャップの精度を向上さ
せるために基板と保持手段との双方の面精度も向上させ
る必要がある。

【０００７】しかし、面精度を向上させると、基板と保
持手段との間で貼りつき現象が生じてしまい、貼り合わ
せをした後の基板を搬送することが困難となる場合があ
る。この現象は、基板と保持手段と間の接触面積が大き
いほど顕著に生じるようになり、単に格子状に溝を形成
するだけでは、この現象を防止することができない場合
がある。

【０００８】そこで、本発明は、保持手段と基板との間
にパーティクルが挟まることを防止すると共に、保持手
段と基板との貼り付きを防止することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、減圧するための第１の吸引穴を有し、該
第１の吸引穴を通じて減圧することにより第１の基板を
保持する第１の保持手段と、減圧するための第２の吸引
穴を有し、該第２の吸引穴を通じて減圧することにより
第２の基板を保持する第２の保持手段とを備える基板貼
り合わせ装置において、前記第１又は第２の保持手段の
うち少なくとも１つは、該第１又は第２の保持手段と前
記第１の基板又は前記第２の基板との接する部分に複数
の凸部を形成する。

【００１０】また、本発明は、減圧するための第１の吸
引穴を有する第１の保持手段に、該第１の吸引穴を通じ
て減圧することにより第１の基板を保持する工程と、減
圧するための第２の吸引穴を有する第２の保持手段に、
該第２の吸引穴を通じて減圧することにより第２の基板
を保持する工程と、前記保持した第１の基板と前記保持
した第２の基板との接着面に接着剤を塗布する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを前記接着剤を介し
て貼り合わせる工程とを備える基板貼り合わせ方法にお
いて、前記第１又は第２の保持手段のうち少なくとも１
つは、該第１又は第２の保持手段と前記第１の基板又は
前記第２の基板との接する部分に複数の凸部を形成す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本発明の
実施形態１の基板張り合わせ装置の断面図である。図１
に示すように、本実施形態の基板張り付け装置は、対向
基板１０２及び回路基板１０４を各々保持する石英ピン
チャック１０１及びセラミックピンチャック１０３を備
えている。石英ピンチャック１０１及びセラミックピン
チャック１０３は、各々吸引穴１０６及び１０７を有
し、これらはピン１１１を備える基板保持面と一体であ
る。

【００１２】また、図１において、１０５はシール材等
の接着材であり、１０８及び１１０は、各々対向基板１
０２及び回路基板１０４のシール外側領域を示してい
る。

【００１３】図２は、図１の下面からの平面図である。
説明の都合上、シール外側領域１１０は図示していな
い。図２に示すように、本実施形態ではピン１１１をた
とえばデルタ状に互いに等間隔になるように形成してお
り、ピン１１１とピン１１１との間のピッチをａとして
いる。ピッチａの値は、主として対向基板１０２の材料
及び厚みや、ピン１１１と対向基板１０２との間のパー
ティクルの挟まりやすさ等を考慮して決定する。

【００１４】一般に、ピッチａを大きくすると、ピン１
１１と対向基板１０２との間にパーティクルが挟まる確
立は低くなるという利点はある。しかし、ピッチａを大
きくすると、ピン１１１とピン１１１との間で、対向基
板１０２等のタワミ量が大きくなるため、対向基板１０
２と回路基板１０４とを重ね合わせるときに、セルギャ
ップが不均一になりやすいという欠点がある。

【００１５】これらを考慮すると、具体的には、たとえ
ば対向基板１０２として１ｍｍ程度の厚さのガラス基板
を用いる場合には、ピッチａを１．０〜１．９ｍｍ程度
とすることが望ましい。

【００１６】また、ピン１１１の先端部分の形状は、た
とえば４角形のような角形形状よりも、角のない円形状
であることが望ましい。なぜならば、本実施形態の基板
貼り合わせ装置は、吸引穴１０６等から減圧して対向基
板１０２を保持した後に、対向基板１０２と回路基板１
０４とを重ね合わせ、その後にそれらを押圧するため、
ピン１１１の角部分を欠けにくくするためである。この
ことは特にピン１１１の材質をセラミック、石英などの
欠けやすいものとした場合には重要である。

【００１７】また、ピン１１１の先端部分の径を小さく
するほど、ピン１１１と対向基板１０２等との接触面積
は小さくなるため、ピン１１１と対向基板１０２との間
にパーティクルが挟まる確立は低くなるという利点はあ
る。しかし、ピン１１１の先端部分の径を小さくすると
いうことは困難であり、また、対向基板１０２と回路基
板１０４とを押圧したときに、ピン１１１に大きな圧力
がかかるため、ピン１１１そのものや対向基板１０２等
とピン１１１とが接する部分が破壊しやすくなるという
欠点がある。

【００１８】したがって、対向基板１０２の条件を上記
と同様とすると、ピン１１１の先端部分の径は、０．２
〜０．５ｍｍの範囲にあることが望ましい。

【００１９】ここで、ピン１１１の先端の径をＲとする
と、径Ｒとピッチａとから、対向基板１０２とピン１１
１との単位面積当たりの接触比率は、以下のように表す
ことができる。

【００２０】

【数式１】また、径Ｒを０．５ｍｍ、ピッチａを１．８ｍｍとし
て、数式１より対向基板１０２とピン１１１との単位面
積当たりの接触比率を求めると、

【００２１】

【数式２】となり、ピン１１１と石英ピンチャック１０１との間
に、パーティクルが挟まる確率はわずか７％となる。こ
のように、ピン１１１と石英ピンチャック１０１との単
位面積当たりの接触比率をたとえば１０％以下に抑える
ように径Ｒとピッチａとを決めることが望ましい。

【００２２】ここで、本実施形態の貼り合わせ装置の石
英ピンチャック１０１等は、半導体のステッパーで用い
られているピンチャック構造と似ているが、ステッパー
は真空圧により半導体ウエハがたわまないだけのピン１
１１の密度とサイズをコントロールすればよいのに対
し、貼り合わせ装置は真空圧のほかに均一セルを作成す
るための貼り合わせ時に圧力を必要とする点で異なる。

【００２３】貼り合わせ時の圧力の大部分は、シール材
１０５及びシール外側領域１０８にかかる。そのため、
たとえば本実施形態の貼り合わせ装置により、液晶表示
装置を製造する場合を考えると、液晶セル作成時の加圧
力に対抗できる構造とする必要がある。

【００２４】一般に、液晶セルの作成時には、セルギャ
ップを均一にするため、シール材１０５の塗布部分と画
像表示領域とにスペーサを用いることが多い。しかし、
画像表示領域に用いるスペーサの設置密度を高くする
と、液晶パネルのコントラストや明るさを低下させ、画
質の劣化を招くことになるため、それを防止するには、
スペーサの設置密度を低くすることが求められる。

【００２５】特に、液晶プロジェクションのように、拡
大投影するタイプの液晶セルは、スペーサの設置密度を
低くすることが好ましく、画像表示領域にスペーサを含
まない構造が好ましい。一方、シール材１０５の塗布部
分は、スペーサの設置密度の高低については問わないた
め、可能な限りその密度を高くすることができる。した
がって、シール材１０５の塗布領域のスペーサの設置密
度を高めると、そこに画像表示領域より高い荷重がかか
る。

【００２６】すなわち、シール材１０５の塗布領域は、
対向基板１０２と回路基板１０４とを貼り合わせる際に
最も荷重がかかるため、この部分の強度は十分に高いこ
とが好ましい。従ってこの部分は前述のピンピッチａに
比べその密度が高いか、あるいは全面が接触面であるこ
とが好ましい。

【００２７】また、シール材１０５として紫外線硬化
型、もしくは紫外線＋熱硬化型の材料を使用する場合に
は、紫外線の透過効率を高めるために、シール材１０５
の塗布領域を鏡面とすることが好ましい。ピン１１１を
形成するために、ピン１１１の周囲を研磨等により除去
しても、除去した面を鏡面加工等することは困難である
ため、その部分で透過率が低下するからである。

【００２８】なお、後述する図４（実施形態２）に示す
ように、単位面積当たりの接触比率を小さくするために
は、シール材１０５の塗布領域を鏡面とすることに優先
させて、シール材１０５の塗布領域をたとえば、島状に
してもよい。

【００２９】図３は、図１の上面図であり、セラミック
ピンチャック１０３上に回路基板１０４が吸着により保
持されている様子を示している。ピン１１１は、千鳥状
に配置しており、ピン１１１とピン１１１の間のピッチ
ｃ，ｄの大きさは、回路基板１０４の材料及び厚みによ
って決定される。具体的には、ピッチｃ，ｄは、１．０
〜１．９ｍｍ程度とすることが望ましい。なお、ｃとｄ
とは等しくてもそうでなくてもよい。また、Ｒは０．２
〜０．５ｍｍ程度とすることが望ましい。

【００３０】また、本実施形態では、必ずしも必要なこ
とではないが、シール材外側領域１１０でも吸着をして
いる。これは、回路基板１０４の面積が対向基板１０２
よりも大きいために行うものである。すなわち、回路基
板１０４の面積が対向基板１０２よりも大きいと、回路
基板１０４上に塗布するシール材１０５の位置は、対向
基板１０２上のそれよりも内側になるため、シール材外
側領域１１０を吸着しないと吸着時に回路基板１０４の
外周に反りが生じる場合が想定されるので、それを防止
するためである。

【００３１】本実施形態において、ピンチャックは、石
英ピンチャック１０１とセラミックピンチャック１０３
とを例に説明したが、ピンチャックの材質は、必ずしも
これらに限定されるものではなく、対向基板１０２、回
路基板１０４に合わせて選択してもよい。たとえば、双
方とも石英等の透明物質で形成してもよく、また双方と
もセラミック等で形成してもよい。また、導電性が求め
られる場合、熱伝導性が必要な場合はＳＵＳ３０４等の
金属を用いてもよい。

【００３２】また、石英ピンチャック１０１、セラミッ
クピンチャック１０３の基板保持面のピン１１１の高さ
は、共にその平面性が良好なことが好ましいが、具体的
には、その平面性は使用する液晶材料にもよるが、複数
のピン１１１の各々の先端面の高さのばらつき（ＰＶ
（Peek to Valley）値）が１μｍ以内であることが好ま
しく、０．３μｍ以下ならばさらに好ましく、この数値
は少なければ少ない程よい。

【００３３】また、対向基板１０２と回路基板１０４と
のそれぞれの平面性が高いほど、空セルのギャップ均一
性は向上する。したがって、対向基板１０２と石英ピン
チャック１０１との双方の面精度がよいことが要求され
る。

【００３４】ここで、基板保持面にピン１１１を備えて
いない構造の貼り合わせ装置は、一般にピン１１１を備
えているものに比して、対向基板１０２と基板保持面と
の接触面積が多い。接触面積が多ければ、対向基板１０
２とピン１１１とを貼り合わせたときに、こられが貼り
つきを起こし、剥がれなくなる場合がある。

【００３５】そして、貼り付きを起こせば、吸引穴１０
６を通じて対向基板１０２側へ空気を送ることにより、
逆圧をかけてもそれを解消することは困難である。なぜ
ならば、逆圧がかかる部分は、基板保持面に相当する部
分に限られるが、ピン１１１を備えていない構造の貼り
合わせ装置は、基板保持面に相当する部分の面積が小さ
いため、対向基板１０２に圧力がかかりにくいからであ
る。

【００３６】それに対して、本実施形態の貼り合わせ装
置は、基板保持面にピン１１１を備えているため、ピン
１１１と対向基板１０２との接触面積が小さいため、そ
もそも貼りつき現象が生じにくい。また、そればかりで
なく、逆圧を印加した場合も対向基板１０２に圧力がか
かりやすいため、剥がすことが容易である。したがっ
て、対向基板１０２の搬送の信頼性が向上する。

【００３７】（実施形態２）図４は、本実施形態の貼り
合わせ装置の平面図であり、図３に相当するものであ
る。本実施形態では、図４に示すようにピン１１１は、
格子状に配置している。また、シール材外部領域１０８
を島状に形成している。シール材外部領域１０８を島状
に形成することにより、単位面積当たりの接触比率を図
３に示したものより更に小さいものにすることができ
る。

【００３８】なお、ピン１１１とピン１１１とのピッチ
ａ、ｂ及びピン１１１の先端の径Ｒは、実施形態１と同
様に、対向基板１０２により定める。また、貼り合わせ
装置の回路基板１０４側は、図２と同様にしても、図４
と同様にしてもよい。

【００３９】（実施形態３）図５は、本実施形態の基板
貼り合わせ装置及び対物レンズ２０２等の断面図であ
り、図１に相当するものである。図１に示すように、回
路基板１０４及び対向基板１０２は、各々アライメント
マーク２０５、２０４を備え、本実施形態の基板貼り合
わせ装置は、石英ピンチャック１０１の基板保持面の一
部に観測領域２０１を備えている。

【００４０】観測領域２０１は、外部の図示しない光源
から出射され、対物レンズ２０２により集光された光束
２０３を、アライメントマーク２０５、２０４に照射さ
せるような構造としている。そして、光源の付近に備え
るＣＣＤカメラ等により光束２０３がアライメントマー
ク２０５、２０４にきちんと照射されているか否かを検
出することにより、回路基板１０４及び対向基板１０２
の位置合わせを行う。

【００４１】観測領域２０１を設ける理由は、基板保持
面がすりガラス状になるからである。すなわち、基板保
持面は、通常、特開平１０−２４２２５５号公報に掲載
されているように、ショットブラス加工を施すか、ある
いは旋盤による切削などにより作成する。その際、基板
保持面はそれらの加工により鏡面を維持できなくなり、
したがって、基板保持面を介して回路基板１０４と対向
基板１０２とのアライメントを行うと、アライメントマ
ーク像が不鮮明になり、高精度でアライメントを行うこ
とは困難となるためである。

【００４２】そのため、観測領域２０１は、少なくとも
アライメントマーク２０４、２０５より大きくし、アラ
イメント光学系の対物レンズ２０２の開口数をＮＡ、対
向基板１０２の厚みをｄ、屈折率をｎ、アライメントマ
ーク２０４、２０５の大きさをａとしたときに観測領域
２０１は、少なくともａ＋２ｄｔａｎ（ｓｉｎ^-1（ＮＡ／ｎ））以上の大きさを必要とする。

【００４３】図６は、図５の下面からの平面図であり、
図２に相当するものである。本実施形態では、ピン１１
１を格子状に形成しているが、たとえば千鳥状に形成し
てもよい。

【００４４】貼り合わせ装置では対向基板１０２と回路
基板１０４との間にアライメントを必要とする場合があ
る。たとえば、対向基板１０２にクロム膜などからなる
ＢＭ（Black Matrix）膜を備えたり、マイクロレンズを
備えたり、カラーフィルターを備えたりする場合などで
ある。

【００４５】この場合、図６に示すようにアライメント
に必要な光学系の対物レンズ２０２の光束２０３の光路
上に観測領域２０１を設けることにより高い精度でアラ
イメントを行うことができる。

【００４６】また、逆に図７に示すようにアライメント
の光学系の光路上にアライメントマーク２０４、２０５
を観測するための観測穴２０７を設けてもよい。このさ
い、この穴は真空の導入口として利用することもでき
る。この穴の対向基板側の直径は前述とほぼ同様にａ＋２ｄｔａｎ（ｓｉｎ^-1（ＮＡ））以上の大きさを必要とする。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第１の
基板を保持する第１の保持手段と、第２の基板を保持す
る第２の保持手段とのうち少なくとも１つは、第１又は
２の保持手段と第１の基板又は第２の基板との接する部
分に複数のピンを形成する。したがって、保持手段と基
板との間にパーティクルが挟まることを防止すると共
に、保持手段と基板との貼り付きを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の基板貼り合わせ装置の断
面図である。

【図２】図１の下面図である。

【図３】図１の上面図である。

【図４】実施形態２の基板貼り合わせ装置の上面図であ
る。

【図５】実施形態３の基板貼り合わせ装置の断面図であ
る。

【図６】図５の下面図である。

【図７】実施形態３の基板貼り合わせ装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０１石英ピンチャック１０２対向基板１０３セラミックピンチャック１０４回路基板１０５シール材１０６，１０７吸引穴１０８石英ピンチャック１０１側のシール外側領域１０９ピン加工を施した底面部分１１０セラミックピンチャック１０３側のシール外側
領域２０１観測領域２０２対物レンズ２０３光束２０４対向基板１０２に備えたアライメントマーク２０５回路基板１０４に備えたアライメントマーク２０７観測穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 FA04 FA16 FA30 HA01 MA17 MA20 2H089 NA38 NA48 NA60 QA12 QA14 TA01 5E344 AA01 AA22 BB02 BB06 BB07 CD01 DD14 EE21 EE23 5G435 AA17 BB12 EE33 FF00 KK05 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧するための第１の吸引穴を有し、該
第１の吸引穴を通じて減圧することにより第１の基板を
保持する第１の保持手段と、減圧するための第２の吸引
穴を有し、該第２の吸引穴を通じて減圧することにより
第２の基板を保持する第２の保持手段とを備える基板貼
り合わせ装置において、前記第１又は第２の保持手段のうち少なくとも１つは、
該第１又は第２の保持手段と前記第１の基板又は前記第
２の基板との接する部分に複数の凸部を形成することを
特徴とする基板貼り合わせ装置。
【請求項２】前記複数の凸部は、互いに等間隔に形成
され、前記複数の凸部と前記第１の基板又は前記第２の基板と
の接する面の面積は、前記第１の基板又は前記第２の基
板の前記第１又は第２の保持手段側の面の面積の１０％
未満であることを特徴とする請求項１の基板貼り合わせ
装置。
【請求項３】前記複数の凸部は、デルタ状になるよう
に形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の基
板貼り合わせ装置。
【請求項４】前記複数の凸部の間隔は、１．９ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】前記複数の凸部の各々の先端面は、直径
を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとした円形状であることを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板貼り
合わせ装置。
【請求項６】前記第１又は第２の保持手段のうち前記
保持した第１の又は第２の基板上の接着材料が塗布され
る部分に対応する部分には、前記凸部を形成しないこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板
貼り合わせ装置。
【請求項７】前記複数の凸部の各々の先端面の高さの
ばらつきは、１μｍ以内であることを特徴とする請求項
１〜６のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項８】前記第１の基板及び前記第２の基板は、
アライメントマークを有し、前記第１又は第２の保持手段の少なくとも一方に、前記
アライメントマークの各々により位置合わせするための
観測領域を備えることを特徴とする請求項１〜７のいず
れか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項９】前記観測領域は、貫通した穴であること
を特徴とする請求項８に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１０】前記第１又は第２の保持手段の厚みを
ｄ、前記第１又は第２の保持手段の光屈折率をｎ、前記
アライメントマークの各々のサイズをａ、前記アライメ
ントマークの各々を観測するための対物レンズの開口数
をＮＡとしたとき、前記観測領域の大きさをａ＋２ｄｔａｎ（ｓｉｎ^-1（ＮＡ／ｎ））以上とすることを特徴とする請求項８又は９に記載の基
板貼り合わせ装置。
【請求項１１】前記観測領域の対物レンズ側の大きさ
をａ＋２ｄｔａｎ（ｓｉｎ^-1（ＮＡ））以上とすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の
基板貼り合わせ装置。
【請求項１２】前記複数の凸部は、ショットブラス加
工により形成することを特徴とする請求項１〜１１のい
ずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１３】減圧するための第１の吸引穴を有する
第１の保持手段に、該第１の吸引穴を通じて減圧するこ
とにより第１の基板を保持する工程と、減圧するための
第２の吸引穴を有する第２の保持手段に、該第２の吸引
穴を通じて減圧することにより第２の基板を保持する工
程と、前記保持した第１の基板と前記保持した第２の基
板との接着面に接着剤を塗布する工程と、前記第１の基
板と前記第２の基板とを前記接着剤を介して貼り合わせ
る工程とを備える基板貼り合わせ方法において、前記第１又は第２の保持手段のうち少なくとも１つは、
該第１又は第２の保持手段と前記第１の基板又は前記第
２の基板との接する部分に複数の凸部を形成することを
特徴とする基板貼り合わせ方法。