JP2003023060A

JP2003023060A - 吊り下げ型基板保持装置および液晶パネル製造装置

Info

Publication number: JP2003023060A
Application number: JP2001209290A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Taguchi; 竜大田口
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】変形しやすい基板を真空雰囲気中であっても
確実に保持することができる吊り下げ型基板保持装置の
提供。【解決手段】吊り下げ型基板保持装置のチャック部１
に、静電吸着用の電極３と真空吸着用の真空配管６とを
設ける。基板１０をチャック部１の基板チャック部２ａ
に吸着させる場合には、まず、バルブ７を開いて基板１
０を真空配管６により真空吸引して基板チャック部２ａ
に密着させる。その後、スイッチ５をオンして電極３に
電源４の高電圧を印加し、静電力により基板１０の全体
を基板チャック部２ａに吸着保持する。その結果、吊り
下げ型の保持装置であっても基板１０のチャッキングを
確実に行えるとともに、基板チャック面２ａに均一に密
着させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル基板等
を吊り下げるように保持する吊り下げ型基板保持装置、
およびその基板保持装置を備えた液晶パネル製造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置や液晶パネル製造装置等
では、基板保持装置を用いてウェハやパネル基板を装置
内の所定位置に固定保持している。このような保持装置
としては、(a)基板押さえ治具により基板を機械的に固
定するメカニカルチャック、(b)静電力により基板を吸
着保持する静電チャック、(d)差圧を利用して基板を吸
着保持する吸着チャック等がある。

【０００３】ところで、液晶パネル製造の際には、２枚
のパネル基板を貼り合わせる作業がある。これらの基板
には、ＴＦＴ素子やカラーフィルタ等が形成されてい
る。貼り合わせ工程においては、一方の基板を基板保持
装置上に載置し、他方の基板を吊り下げ型の基板保持装
置に保持させる。そして、いずれかの基板に接着剤を塗
布し、基板同士のアライメントを行った後に、２つの基
板を貼り合わせる。

【０００４】近年、液晶パネルの大型化が進んでおり、
パネル基板の大きさは、例えば１０００ｍｍ×１０００
ｍｍ程度まで大きくなっているが、パネル基板の厚さは
１ｍｍ程度と薄いため自重により変形し易い。そのた
め、パネル基板用の基板保持装置には、一般的に静電チ
ャックや吸着チャックが用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】パネル基板は搬送用ハ
ンド等によりチャック面対向位置に搬送されるが、その
場合、回路等が形成されていない基板周辺部が支持され
る。そのため、基板保持装置の保持面近傍に搬送された
基板は自重により基板中央付近が下方に変形し、吊り下
げ型の基板保持装置ではその状態で基板をチャッキング
しなければならない。しかしながら、静電チャックの場
合には基板の平面度が悪いとチャッキングできない場合
があり、また、静電チャックでは基板を離れた位置から
呼び込む力が小さいという性質がある。そのため、上記
基板変形量の大きさによってはチャッキングできないお
それがあった。

【０００６】一方、吸着チャックの場合には、吸着部付
近のみ吸着力が作用するため、吊り下げ型の場合には、
基板全体を保持面に均等に密着させることができないと
い欠点があった。さらに、真空雰囲気では差圧が生じな
いため、基板保持ができないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、変形しやすい基板を真空
雰囲気中であっても確実に保持することができる吊り下
げ型基板保持装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１に対応付けて説明する。（１）請求項１の発明による吊り下げ型基板保持装置
は、ほぼ鉛直下方向を向いた静電吸着面２ａを有する静
電吸着装置２〜４と、静電吸着面２ａに対向して所定間
隔で配設された基板１０の少なくとも一部を、真空吸着
により静電吸着面２ａに密着させる真空吸着装置６，８
と、真空吸着装置６，８の起動と同時または起動後に静
電吸着装置２〜４を起動させて、基板１０を静電吸着面
２ａに吸着保持させる制御装置５，７Ａ，９とを備えて
上述の目的を達成する。（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の吊り下げ型
基板保持装置において、基板１０の基板中央を含む所定
領域を静電吸着面２ａに密着させるようにしたものであ
る。（３）請求項３の発明による液晶パネル製造装置は、ほ
ぼ鉛直下方向を向いた静電吸着面を有する静電吸着装置
２〜４と、静電吸着面２ａに対向して所定間隔で配設さ
れた基板１０の少なくとも一部を、真空吸着により静電
吸着面２ａに密着させる真空吸着装置６，８とを有する
吊り下げ型基板保持装置を備え、基板１０を吸着保持し
た静電吸着面２ａを真空雰囲気に曝すものである。そし
て、大気圧雰囲気において真空吸着装置６，８の起動と
同時または起動後に静電吸着装置２〜４を起動させて基
板１０を吸着保持し、その後に基板１０を吸着保持した
静電吸着面２ａを真空雰囲気に曝すようにしたことによ
り上述の目的を達成する。

【０００９】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態
の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態
に限定されるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明による吊り下げ型基板
保持装置の一実施の形態を示す図である。なお、本実施
の形態では、保持する基板として液晶パネル基板を例に
説明する。図１において１はチャック部であり、チャッ
ク部１については断面を示した。チャック部１の基部２
内には静電チャック用電極３が設けられており、基部２
は強誘電体セラミックスから成る。電極３には、高電圧
を印加するための電源４がスイッチ５を介して接続され
ている。

【００１１】また、基部２には基板チャック面２ａと裏
面側とを貫通する真空配管６が複数設けられており、こ
れらの真空配管６はバルブ７Ａを介して真空ポンプ８に
接続されている。バルブ７Ｂは真空配管６内を大気圧に
戻すためのバルブであり、バルブ７Ａを閉じてバルブ７
Ｂを開くと真空配管６内が大気圧になる。バルブ７Ａ，
７Ｂには電磁バルブが用いられ、その開閉はコントロー
ラ９により制御される。コントローラ９は、スイッチ５
のオンオフおよび真空ポンプ８のオンオフも制御してい
る。

【００１２】図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す図であ
る。図２に示した電極３の形状は一例を示したものであ
り、様々な形状が可能である。真空配管６は基板チャッ
ク面２ａ（図１参照）の中心付近に回転対称に設けられ
ているが、必ずしも中心付近に限定されるものではな
い。また、真空配管６は電極３を避けるように設けられ
ているが、電極３の部分を貫通するように設けても良
い。

【００１３】スイッチ５をオンして電源４の高電圧を電
極３に印加すると、静電力により基板１０がチャック面
２ａに吸着保持される。一方、バルブ７Ｂを閉じてバル
ブ７Ａを開くと、真空配管６内が真空排気されて基板１
０がチャック面２ａに引き寄せられる。そして、差圧に
より基板１０がチャック面２ａに吸着保持される。この
ように、本実施の形態の基板保持装置では、電極３を用
いた静電チャック機構と、真空配管６による真空吸着チ
ャック機構とを備えている。

【００１４】図３は、本実施の形態の基板保持装置によ
る基板保持動作を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）の
順に動作が行われる。まず、基板搬送用ハンド１１によ
り基板１０をチャック部２のチャック面２ａ近傍に搬送
する。ハンド１１には基板支持部１１ａが突設されてお
り、この支持部１１ａにより基板１０の周辺部分、すな
わち回路等が形成されていない部分を支持する。図３
（ａ）では、基板１０の図示下側の面に回路等が形成さ
れている。パネル基板１０は薄く変形し易いため、支持
部１１ａで支持したときに基盤中央部分が自重で下方に
変形する。そのため、基板１０の中央部分とチャック面
２ａとのギャップは、基板周辺部分よりも大きくなる。
そのため、ハンド１１は、このような変形が生じても真
空配管６で吸着可能な位置に基板１０を搬送する。

【００１５】次いで、図１のバルブ７Ｂを閉じるととも
にバルブ７Ａを開いて真空配管６内を真空排気する。そ
の結果、図３（ｂ）に示すように基板１０が上方に吸引
されて、チャック面２ａに真空吸着される。本実施の形
態では、真空配管６をチャック面２ａの中央付近に設け
ているため、基板１０の中央部分はチャック面２ａに密
着するが、基板周辺部分は自重により垂れ下がる傾向が
ある。その後、図３（ｃ）に示すようにスイッチ５をオ
ンして、電極３に高電圧を印加する。基板１０の全体が
チャック面２ａに静電吸着され、図３（ｂ）のように垂
れ下がっていた周辺部分もチャック面２ａに吸着されて
密着する。

【００１６】基板１０をチャック面２ａに静電吸着した
ならば、バルブ７Ａを閉じて真空配管６の真空排気を停
止する。なお、バルブ７Ａを開いたままでも良いが、真
空雰囲気中の場合には真空吸着時の差圧が働かないの
で、基板１０は静電チャック機能によって保持されるこ
とになる。このように、静電チャック機能により基板１
０を保持した後には、チャック部１が設けられているチ
ャンバ内を真空状態にすることができる。上述した実施
の形態では、真空吸着を先に起動させてから静電吸着を
起動させるようにしたが、真空吸着と静電吸着とを同時
に起動させても良い。この場合、基板中央部は真空吸着
および静電吸着により基板チャック面２ａに吸着され
る。

【００１７】また、真空配管６はチャック面２ａのいず
れの領域に設けても良い。ただし、図４のように周辺部
に設けた場合、真空配管６を真空排気したときに基板１
０の周辺部がチャック面２ａに密着する。このとき、基
板中央部分は垂れ下がった状態で真空チャックされる。
その後、電極３に高電圧を印加して静電チャック機能を
オンしたとき、基板１０の全体が均一にチャック面２ａ
に密着するためには、基板周辺部が外側（矢印Ｒ方向）
にずれる必要がある。しかし、基板周辺部が最初に吸着
された場合にはずれにくくなり、均一に密着されない場
合が生じる。一方、図３に示すように、基板中央部を先
に吸着した場合には、そのような不都合が生じない。

【００１８】図３（ａ）に示したように、基板チャッキ
ングの際の基板変形が問題となるのは、吊り下げ型基板
保持装置に特有のことである。特に、液晶パネル基板の
ように大型で薄い基板の場合には変形が顕著となるの
で、本発明による基板保持装置はその効果をより発揮す
る。一方、載置型の基板保持装置の場合には、変形し易
い基板がチャック面に倣って密着するので変形により均
一に吸着できないという問題は発生しない。

【００１９】《装置への適用例》次に、上述した基板保
持装置を、液晶滴下貼り合わせ装置に適用した場合につ
いて説明する。図５は液晶滴下貼り合わせにより液晶パ
ネルを作成する場合の、貼り合わせ手順の一例を示す図
である。最初に、図５（ａ）に示すように一方の基板１
２Ａの周辺部に、ディスペンサ（不図示）を用いてＵＶ
硬化性樹脂のシール剤２０を塗布する。次に、基板１２
Ａのシール剤２０で囲まれた領域に液晶２１を滴下す
る。図５（ｂ）に示す例では、格子点上に液晶２１を滴
下している。

【００２０】その後、シール剤２０および液晶２１が塗
布された基板１２Ａに他方の基板１２Ｂを貼り合わせ
る。さらに、基板１２Ａ，１２Ｂ間の隙間が所定寸法と
なるようにプレスした後、周辺部のシール剤２０に所定
照射量のＵＶ光を照射してシール剤２０を完全に硬化さ
せる。その結果、基板１２Ａ，１２Ｂ同士がシール剤２
０により接着される。

【００２１】図６，７は液晶滴下貼り合わせ装置４０を
説明する図である。図６は液晶滴下貼り合わせ装置４０
で行われる各工程を説明する図であり、図７は液晶滴下
貼り合わせ装置４０の平面図である。液晶貼り合わせ装
置４０で行われる工程には、シール剤および液晶塗布工
程と、液晶脱泡工程と、基板アライメントおよび仮貼り
合わせ工程と、プレス／シール剤硬化工程とがある。

【００２２】まず、液晶パネルの一方の基板であるＴＦ
Ｔ基板１２Ａにスペーサを散布し、その後、ＴＦＴ基板
１２Ａを装置４０内に設けられた塗布装置４１の基板チ
ャック４４Ａに装着する。基板チャック４４Ａは吸着チ
ャックでも静電チャックでも良い。塗布装置４１にはｘ
ｙ駆動部１４が設けられており、ｘｙ駆動部１４は塗布
ユニット５５を基板１２Ａに対して２次元的に相対移動
させる。

【００２３】塗布ユニット５５にはＵＶ硬化性樹脂のシ
ール剤２０を塗布するためのディスペンサ４３と、液晶
２１を滴下するための滴下装置１６とが設けられてい
る。この塗布装置４１により、図５の（ａ），（ｂ）に
示したシール剤２０の塗布と液晶２１の滴下塗布とが行
われる。シール剤２０および液晶２１が塗布された基板
１２Ａは、吸着チャック４４Ａから真空チャンバ４２内
に設けられた静電チャック４５Ａに移し替えられる。

【００２４】一方、液晶パネルの他方の基板であるカラ
ーフィルタ基板１２Ｂは、後述する反転／搬送ロボット
５４により反転された後、液晶側の面を下方に向けて真
空チャンバ４２内に設けられた吊り下げ型基板保持装置
のチャック部１に装着保持される。このとき、図３に示
した手順で基板１２Ｂは保持される。チャック部１は、
アライメント／仮貼り合わせ用のアライメント装置４７
の上部装着部４７Ｂに装着されている。上部装着部４７
Ｂは、ｚ方向（図示上下方向）に移動可能となってい
る。また、アライメント装置４７の下部装着部４７Ａに
は静電チャック４５Ａが装着されており、シール剤２０
および液晶２１が塗布された基板１２Ａは静電チャック
４５Ａに装着保持される。下部装着部４７Ａは装着され
た静電チャック４５Ａをｘｙ方向およびｚ軸の回りの角
度θに関して位置決めすることができる。

【００２５】真空チャンバ４２内に基板１２Ａ，１２Ｂ
が搬送されたならば、バルブ４９を開いて真空ポンプ４
８によりチャンバ内を真空排気して液晶２１の真空脱泡
を行う。液晶２１の真空脱泡が終了したならば、基板１
２Ａと基板１２Ｂとのアライメントを行った後に両者の
仮貼り合わせを行う。この際に、基板１２Ａに塗布され
たシール剤２０にＵＶスポット光を数カ所照射して、基
板１２Ａと基板１２Ｂとを仮止めする。本実施の形態で
は、基板１２Ａが変形するようなことが無く、基板全体
がチャック部１のチャック面に均一に密着するため、正
確なアライメントをすることができる。

【００２６】仮貼り合わせ後にチャンバ４２内を大気開
放して、基板１２Ａ，１２Ｂを貼り合わせた液晶パネル
５０を基板チャック４４Ｂに装着する。その後、基板間
ギャップが所定寸法となるように非接触エアプレスで液
晶パネル５０をプレスし、ＵＶ光をシール剤２０の全面
に照射して硬化させる。基板１２Ａと基板１２Ｂとが貼
り合わされて一体化された液晶パネル５０は、装置４０
から取り出される。

【００２７】次いで、図７を用いて貼り合わせ装置４０
の概略構成を説明する。５１は基板１２Ａが複数枚収納
される基板カセットであり、搬送ロボット５２により基
板カセット５１から基板１２Ａを１枚取り出して塗布装
置４１の基板チャック４４Ａ上に装着する。なお、基板
カセット５１に収納された基板１２Ａにはスペーサが既
に散布されている。塗布装置４１には図の左右方向（ｘ
方向）に移動可能な移動ステージ６０が設けられてお
り、基板チャック４４Ａはこの移動ステージ６０上に載
置されている。塗布装置４１では、上述したようにシー
ル剤２０および液晶２１の塗布が行われる。塗布終了後
の基板１２Ａは、真空チャンバ４２のゲートバルブ４２
ａを介してチャンバ内の静電チャック４５Ａ（図６参
照）に装着される。このとき、移動ステージ６０は図示
右方向に移動し、基板１２Ａを真空チャンバ４２内まで
搬送する。

【００２８】一方、基板カセット５３には基板１２Ｂが
複数収納されており、反転／搬送ロボット５４により基
板カセット５３から基板１２Ｂを１枚取り出し、その基
板１２Ｂを１８０度反転させた後に真空チャンバ４２内
のチャック部１（図６参照）に装着する。基板１２Ｂは
ゲートバルブ４２ｂを介して真空チャンバ４２内に搬入
される。その後、真空チャンバ４２内を真空排気して真
空脱泡および基板１２Ａ，１２Ｂの仮貼り合わせを行
う。貼り合わせ終了後は真空チャンバ４２内が大気開放
され、プレス装置５６の移動ステージ６１がゲートバル
ブ４２ｃを介してチャンバ４２内に移動する。

【００２９】貼り合わされた液晶パネル５０は、チャン
バ４２内において移動ステージ６１上に載置される。移
動ステージ６１は図示右方向に移動して、液晶パネル５
０をプレス装置５６の所定位置に位置決めする。プレス
装置５６におけるプレス工程が終了すると、液晶パネル
５０は搬送ロボット５７により搬送されてパネルカセッ
ト５８内に収納される。

【００３０】上述したように液晶パネル製造工程には、
基板１２Ａ，１２Ｂを貼り合わせる工程が必ず含まれ
る。その工程では、基板１２ａ，１２Ｂのいずれか一方
を吊り下げ型の基板保持装置に保持して貼り合わせが行
われる。そのため、図１に示したような吊り下げ型基板
保持装置を用いることにより、貼り合わせ作業をスムー
ズに行うことができる。なお、上述した実施の形態で
は、液晶パネル製造装置である液晶滴下貼り合わせ装置
に適用したが、液晶パネル製造装置に限らず、基板を吊
り下げた状態にして真空状態でプロセスを行う半導体製
造装置にも適用することができる。

【００３１】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、基部２、電極３および電源４
は静電吸着装置を、基板チャック面２ａは静電吸着面
を、真空配管６および真空ポンプ８は真空吸着装置を、
スイッチ５，バルブ７Ａおよびコントローラ９は制御装
置をそれぞれ構成する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板の一部が静電吸着面から遠ざかるように変形して
も、真空吸着装置により基板を静電吸着面に引き寄せて
密着させてから静電吸着が行われるので、基板全体を静
電吸着面に対して均一に密着させることができる。その
結果、基板を基板保持装置に保持させた状態で行われる
基板アライメントや各種プロセスを、確実に行うことが
できる、

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吊り下げ型基板保持装置の一実施
の形態を示す図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】基板保持動作を説明する図であり、（ａ）〜
（ｃ）の順に動作が行われる。

【図４】真空配管６をチャック面２ａの周辺部に設けた
場合の保持状態を説明する図である。

【図５】液晶滴下貼り合わせにより液晶パネルを作成す
る際の貼り合わせ手順の一例を示す図であり、（ａ）〜
（ｃ）の順に貼り合わせが行われる。

【図６】液晶滴下貼り合わせ装置４０で行われる各工程
を説明する図である。

【図７】液晶滴下貼り合わせ装置４０の平面図である。

【符号の説明】

１チャック部２基部２ａ基板チャック部３電極４電源５スイッチ６真空配管７Ａ，７Ｂバルブ８真空ポンプ９コントローラ１０，１２Ａ，１２Ｂ基板２０シール剤２１液晶５０液晶パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ鉛直下方向を向いた静電吸着面を有
する静電吸着装置と、前記静電吸着面に対向して所定間隔で配設された基板の
少なくとも一部を、真空吸着により前記静電吸着面に密
着させる真空吸着装置と、前記真空吸着装置の起動と同時または起動後に前記静電
吸着装置を起動させて、前記基板を前記静電吸着面に吸
着保持させる制御装置とを備えたことを特徴とする吊り
下げ型基板保持装置。
【請求項２】請求項１に記載の吊り下げ型基板保持装
置において、前記真空吸着装置は、前記基板の基板中央を含む所定領
域を前記静電吸着面に密着させることを特徴とする吊り
下げ型基板保持装置。
【請求項３】ほぼ鉛直下方向を向いた静電吸着面を有
する静電吸着装置と、前記静電吸着面に対向して所定間
隔で配設された基板の少なくとも一部を、真空吸着によ
り前記静電吸着面に密着させる真空吸着装置とを有する
吊り下げ型基板保持装置を備え、大気圧雰囲気において前記真空吸着装置の起動と同時ま
たは起動後に前記静電吸着装置を起動させて前記基板を
吸着保持し、前記基板を吸着保持した前記基板保持装置
を真空雰囲気に曝すことを特徴とする液晶パネル製造装
置。