JP2001356353A

JP2001356353A - 基板の組立装置

Info

Publication number: JP2001356353A
Application number: JP2001125778A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hachiman; 聡八幡; Kiyoshi Imaizumi; 潔今泉; Masayuki Saito; 正行齊藤; Yukihiro Kawasumi; 幸宏川隅; Haruo Sankai; 春夫三階; Akira Hirai; 明平井
Original assignee: Hitachi Industries Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2001-12-26
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP3411023B2

Abstract

(57)【要約】【課題】真空中で高精度に基板同士を貼り合せる基板
の組立装置を提供する。【解決手段】テーブルを真空チャンバの内外間にて水
平に移動させる移動機構を具備すると共に、真空チャン
バの外に位置したテーブル上に保持された他方の基板に
接着剤を閉鎖したパターンに描画する手段と、この他方
の基板上の接着剤の閉鎖したパターン内に液晶を滴下す
る手段と、を備え、前記加圧板に、一方の基板を吸引吸
着力で保持させる手段と、静電吸着力で保持させる手段
と、を設け、真空チャンバ内の減圧を進める過程で吸引
吸着力が働かなくなり加圧板から落下する一方の基板
を、加圧板から僅かに離れた程度の位置に受け止める受
止め手段と、該受止め手段を加圧板側に移動させる手段
と、を備え、前記受止め手段に一方の基板がある時に、
静電吸着力を作用させて加圧板に一方の基板を保持させ
る手段と、を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空チャンバ内で
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
で間隔を狭めて貼り合わせる基板の組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルの製造には、透明電極や
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。

【０００３】この液晶の封止には、注入口を設けないよ
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
ン描画して真空中で基板の貼り合わせ後にシール剤の注
入口から注入する特開平１０−２６７６３号公報で提案
された方法などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、シ
ール剤のパターン描画の前後に係わらず、いずれも両基
板は真空中で貼り合わせている。真空中では、大気状態
時のように、基板を大気との圧力差で吸引吸着すること
ができない。

【０００５】上側に位置する基板（以下、上基板と呼
ぶ。）の端部を機械的に保持すると基板の中央部がたわ
み、そのたわみは最近の基板大型化，薄板化傾向が強ま
るにつれて大きくなっている。

【０００６】上下各基板の周縁端部に設けた位置合わせ
マークを利用して位置決めを行うため、たわみが大きい
程両基板の端部同士の間隔は拡がり位置合わせができな
い。

【０００７】更に、上基板のたわみで上基板の中央部が
周縁部よりも先に下側の基板（以下、下基板と呼ぶ。）
に接触するので、基板間隔を一定にする為に基板間に散
布されているスペーサが動き、基板上に形成されている
配向膜などを傷つけてしまう。

【０００８】実際には貼り合せる上下の基板は同サイズ
なので、保持代がほとんど取れない状態にある。

【０００９】それゆえ本発明の目的は、基板サイズが大
型化，薄板化しても真空中で高精度に同程度の基板同士
を貼り合せることが可能な基板の組立装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、真空チャンバ内の上方に位置する加圧板
の下面に貼り合わせる一方の基板を保持し、貼り合わせ
る他方の基板を真空チャンバ内の下方に位置するテーブ
ル上に保持して両基板を対向させ、いずれかの基板に設
けた接着剤により真空中で両基板の間隔を狭めて基板同
士を貼り合わせる基板の組立装置において、テーブルを
真空チャンバの内外間にて水平に移動させる移動機構を
具備すると共に、真空チャンバの外に位置したテーブル
上に保持された他方の基板に接着剤を閉鎖したパターン
に描画する手段と、この他方の基板上の接着剤の閉鎖し
たパターン内に液晶を滴下する手段と、を備え、前記加
圧板に、一方の基板を吸引吸着力で保持させる手段と、
静電吸着力で保持させる手段と、を設け、真空チャンバ
内の減圧を進める過程で吸引吸着力が働かなくなり加圧
板から落下する一方の基板を、加圧板から僅かに離れた
程度の位置に受け止める受止め手段と、該受止め手段を
加圧板側に移動させる手段と、を備え、前記受止め手段
に一方の基板がある時に、静電吸着力を作用させて加圧
板に一方の基板を保持させる手段と、を設けた。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下，本発明の一実施形態を図に
基づいて説明する。

【００１２】図１乃至図３において、本発明の基板組立
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。θステージ４cはＹステージ４b上にあり、
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上に基板を搭載するテーブル９が固定される。ま
た、Ｙステージ４ｂにプレート１３で下チャンバ１０が
固定されている。θステージ４cは、下チャンバ１０に
対し回転ベアリング１１と真空シール１２を介して軸Ａ
を回転中心として回転自由に取付けられ、θステージ４
cが回転しても下チャンバ１０はつられて回転しない構
造としている。

【００１３】液晶滴下部Ｓ１は、テーブル９に保持され
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で構成される。下基板１
a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。

【００１４】液晶滴下後の下基板１aを搭載保持したＸ
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。

【００１５】基板貼合部Ｓ２では、上チャンバ２１とそ
の内部の静電吸着板２８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、シャフト２９をガイドとしてフレーム２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。

【００１６】ＸＹθステージＴ１が基板貼合部Ｓ２に移
動していて上チャンバ２１が下降すると、下チャンバ１
０の周りに配置してあるOリング４４に上チャンバ２１
のフランジが接触し一体となり、この時真空チャンバと
して機能する状態になる。

【００１７】Oリング４４のつぶれ量は、上チャンバ２
１の下降停止位置を調整し、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程度に設定
する。

【００１８】ハウジング３０は、上チャンバ２１が下チ
ャンバ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に固定され静電吸着板２８を保持した加圧板２７の
変形がほぼ防止でき、後述するように静電吸着板２８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。

【００１９】２３は真空バルブ、２４は配管ホースで図
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
ドライエアー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。

【００２０】上基板１bは静電吸着板２８の下面に密着
保持されるが、大気下において上基板１ｂは吸引吸着で
静電吸着板２８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、静電吸着板２８面に
は、それにつながる複数の吸引孔が設けられている。

【００２１】尚、周りが大気の場合、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。

【００２２】静電吸着板２８はシャフト２９で支持され
た加圧板２７に取付けられており、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、静
電吸着板２８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２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４０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、その下部の静電吸着板２８と一体
で動作する。

【００２３】従って、モータ４０によってシャフト２９
が下降し、上基板１bを保持した静電吸着板２８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。この場
合、荷重計３３は加圧力センサとして働き、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。

【００２４】下基板１aは重力方向の搭載なので、図２
に示すようにテーブル９に設けた位置決め部材８１に押
付ローラ８２による水平方向での押付けによる位置決め
の固定で十分であるが、貼り合わす直前の微小位置決め
の際、上基板１bが下基板１a上のシール剤や液晶剤と接
触した影響で下基板１aがずれたり持上がる可能性があ
ることや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との間に入り込んでいる空気が逃
げて下基板１aが踊りずれる可能性があるので、テーブ
ル９に対しても静電吸着の機能を持たせても良い。そし
て、テーブル９に上下Ｚ軸方向に移動できるピンを設け
接地しておくと、基板貼り合わせ後のセルの帯電防止と
テーブル９からのセル取り外しを容易に行なうことがで
きる。

【００２５】図２に示す６０は、静電吸着板２８が吸引
吸着をしていて真空チャンバが減圧され吸引吸着力が消
えて上基板１ｂが落下するときに静電吸着板２８の僅か
下の位置で受け止める受止爪で、上基板１ｂの２個の対
角の位置にあって下方に伸びたシャフト５９で釣り下げ
た形に支持されている。具体的には、図３に示すよう
に、シャフト５９は上チャンバ２１のハウジング５８を
介して真空シールされて回転と上下移動ができるように
なっている。即ち,シャフト５９は、シャフト２９に設
けたブラケット６３に固定された昇降アクチェータ６２
でシャフト２９の上下移動とは独立してさらに上下に移
動できるだけでなく、回転アクチェータ６１によって回
転できるようになっている。

【００２６】次に、基板を吸着する静電吸着板２８につ
いて説明する。

【００２７】静電吸着板２８は絶縁物の板であり、方形
の凹部を２個有していて、各凹部に内蔵された平板電極
を誘電体で覆ってその誘電体の主面が静電吸着板２８の
下面と同一平面になっている。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。

【００２８】従って、各平板電極に正あるいは負の電圧
が印加されると、静電吸着板２８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。

【００２９】次に、本基板組立装置で基板を貼り合わせ
る工程について説明する。

【００３０】先ず、テーブル９に上基板１ｂを保持した
治具を搭載し、駆動モータ５でＸＹθステージＴ１を基
板貼合部Ｓ２に移動させる。そこでモータ４０によりシ
ャフト２９を介して加圧板２７や静電吸着板２８を降下
させ、テーブル９上の上基板１ｂを吸引吸着させてか
ら、モータ４０で上昇させて、上基板１ｂを待機状態と
する。

【００３１】ＸＹθステージＴ１は液晶滴下部Ｓ１に戻
って、空になった治具が外されテーブル９上に下基板１
ａが搭載され、図２に示すように所望位置に固定保持さ
れる。

【００３２】図１には示していないが、フレーム３にシ
ール剤を吐出するデイスペンサがあって、ＸＹθステー
ジＴ１の各モータ５，６で下基板１ａをＸＹ軸方向に移
動させつつシール剤を吐出させると、下基板１ａ上にク
ローズ（閉鎖）したパターンでシール剤を描画できる。
その後、デイスペンサ１７から液晶剤を下基板１ａ上に
滴下する。この場合、シール剤がダムとなって、滴下し
た液晶剤は流失することはない。

【００３３】次に、ＸＹθステージＴ１を基板貼合部Ｓ
２に移動させ、シリンダ２２で上チャンバ２１を降下さ
せ、そのフランジ部２１ａをＯリング４４に当接させて
下チャンバ１０と真空チャンバを形成させる。そして、
真空バルブ２３を開放して真空チャンバ内を減圧してい
く。この時、上基板１ｂは静電吸着板２８に吸引吸着さ
れた状態になっているので、減圧が進み真空化していく
と上基板１ｂに作用していた吸引吸着力は消えて行き、
上基板１ｂが自重で落下する。これを図２に示すように
受止爪６０で受け止めて、図３に示すように静電吸着板
２８の僅か下の位置に保持しておく。

【００３４】真空チャンバ内が充分真空になった時点
で、静電吸着板２８に電圧を印加して受止爪６０上の上
基板１ｂを、静電吸着板２８にクーロン力で吸引保持す
る。この場合、既に真空になっているので、静電吸着板
２８と上基板１ｂの間に空気が残るようなことは無い
し、その空気が逃げるときに上基板１ｂが踊ることもな
い。より重要なことは空気を介在させることなく、静電
吸着板２８に上基板１ｂが密着していることである。そ
のため、誘起電荷で放電を発生することがない。

【００３５】空気を残したまま放電を生じると空気が膨
張し、上基板１ｂを静電吸着板２８から剥離させたり薄
ガラス製の上基板１ｂを破壊することがあるが、本実施
形態によれば空気が存在しないので、そのような異常事
故は発生しない。

【００３６】その後、昇降アクチェータ６２でシャフト
５９を下降させ、次に、回転アクチェータ６１でシャフ
ト５９を回転させ、受止爪６０が上下両基板の貼り合わ
せの邪魔にならぬようにしてから、モータ４０で加圧板
２７を降下させ、荷重計３３で加圧力を計測しつつモー
タ４０を制御して上下両基板１ａ，１ｂを所望間隔に貼
り合わせる。

【００３７】この場合、上基板１ｂは静電吸着板２８に
密着していて中央部が垂れ下がっていることはないか
ら、液晶剤中のスペーサに悪影響を与えたり、基板同士
の位置合わせが不可能になることはない。因みに、位置
合わせは図示を省略した上チャンバ２１に設けた覗き窓
から画像認識カメラで上下各基板１ａ，１ｂに設けられ
ている位置合わせマークを読み取って画像処理により位
置を計測し、ＸＹθステージＴ１の各ステージ４ａ乃至
４ｃを微動させて、高精度な位置合わせを行なう。

【００３８】貼り合わせが終了すると、真空バルブ２３
を締めてガスパージバルブ２５を開き、真空チャンバ内
にN２やクリーンドライエアーを供給し、大気圧に戻し
てからガスパージバルブ２５を閉じて、シリンダ２２で
上チャンバ２１を上昇させ、ＸＹθステージＴ１を液晶
滴下部Ｓ１に戻して、テーブル９からセルを外し次の貼
り合わせに備える。ここで、貼合後のセルは帯電してい
る場合があるので、接地した除電バーに接触させたりイ
オン風を吹き当てるなどの除電処理をしてから、テーブ
ル９からセルを外すと良い。テーブル９から外したセル
は下流のＵＶ光照射装置や加熱装置などでシール剤が硬
化される。

【００３９】以上の実施形態では、シール剤を吐出して
液晶を滴下し直ちに貼り合せに移行するので、基板が塵
埃を受けづらく生産歩留まりを向上できる。また、ＸＹ
θステージＴ１を上基板１ｂの真空チャンバ内への搬送
に利用でき、装置の小型化が図られている。

【００４０】本発明は以上説明した実施形態に限らず、
以下の様に実施しても良い。

【００４１】（１）上基板１ｂの静電吸着板２８への
供給は、ＸＹθステージＴ１に上下方向に伸縮可能な複
数の受止爪（図２の受止爪６０相当のもの）を設けてお
いて、ＸＹθステージＴ１が液晶滴下部Ｓ１にあるとき
にその複数の受止爪上に上基板１ｂを載せて、ＸＹθス
テージＴ１を基板貼合部Ｓ２に移動させるようにしても
よい。

【００４２】（２）また、ロボットハンドから直接静
電吸着板２８に吸引吸着をしてよい。

【００４３】（３）上記（１）で説明したＸＹθステ
ージＴ１に設けた受止爪で、減圧が進む際に落下する上
基板１ｂを受け止めるようにしてもよい。

【００４４】（４）さらに、図２の受止爪６０や上記
（１）で説明したＸＹθステージＴ１に設けた受止爪
で、上基板１ｂが落下する前に上基板１ｂを静電吸着板
２８に押し付けておいて、静電吸着板２８に吸引吸着さ
れた状態から減圧を進めて、静電吸着に切替えてもよ
い。この場合、物理的に上基板１ｂが静電吸着板２８に
密着しているということがないようにしておくことで、
上基板１ｂと静電吸着板２８の間の空気を減圧とともに
真空化することができる。

【００４５】（５）さらにまた、図２の受止爪６０や
上記（１）で説明したＸＹθステージＴ１に設けた受止
爪で、上基板１ｂを静電吸着板２８から僅かに離れた位
置に保持しておいて、吸引吸着をしないで減圧を進める
途中で静電吸着を行なってもよい。

【００４６】（６）また、図２では受止爪６０により
上基板１ｂの２個の角部（対角を構成する２隅）を保持
しているが、上基板１ｂの４個の角部（４隅）を保持し
たり、上基板１ｂの４辺あるいは長手方向の２辺または
幅方向の２辺を適宜な手段で保持するようにしてもよ
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば，基
板サイズが大型化，薄板化しても真空中で高精度に同程
度の基板同士を貼り合せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す基板組立装置の概略
図である。

【図２】上下の各基板を貼り合わせるときの状況を示す
斜視図である。

【図３】上基板に静電吸着力を作用させ上下両基板を貼
り合わせる直前の状況を示す要部の断面図である。

【符号の説明】

Ｓ２基板貼合部１ａ下基板１ｂ上基板９テーブル１０下チャンバ２１上チャンバ２３真空バルブ２７加圧板２８静電吸着板５９シャフト６１回転アクチェータ６２昇降アクチェータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齊藤正行茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者川隅幸宏茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者三階春夫茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (72)発明者平井明茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内Ｆターム(参考） 2H089 NA37 NA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバ内の上方に位置する加圧板
の下面に貼り合わせる一方の基板を保持し、貼り合わせ
る他方の基板を真空チャンバ内の下方に位置するテーブ
ル上に保持して両基板を対向させ、いずれかの基板に設
けた接着剤により真空中で両基板の間隔を狭めて基板同
士を貼り合わせる基板の組立装置において、テーブルを真空チャンバの内外間にて水平に移動させる
移動機構を具備すると共に、真空チャンバの外に位置し
たテーブル上に保持された他方の基板に接着剤を閉鎖し
たパターンに描画する手段と、この他方の基板上の接着
剤の閉鎖したパターン内に液晶を滴下する手段と、を備
え、前記加圧板に、一方の基板を吸引吸着力で保持させる手
段と、静電吸着力で保持させる手段と、を設け、真空チャンバ内の減圧を進める過程で吸引吸着力が働か
なくなり加圧板から落下する一方の基板を、加圧板から
僅かに離れた程度の位置に受け止める受止め手段と、該
受止め手段を加圧板側に移動させる手段と、を備え、前記受止め手段に一方の基板がある時に、静電吸着力を
作用させて加圧板に一方の基板を保持させる手段と、を
設けたことを特徴とする基板の組立装置。