JP2003283185A - 基板の組立方法およびその装置 - Google Patents
基板の組立方法およびその装置Info
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- JP2003283185A JP2003283185A JP2002087351A JP2002087351A JP2003283185A JP 2003283185 A JP2003283185 A JP 2003283185A JP 2002087351 A JP2002087351 A JP 2002087351A JP 2002087351 A JP2002087351 A JP 2002087351A JP 2003283185 A JP2003283185 A JP 2003283185A
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Abstract
とシートの間に空気層ができ、この状態で周囲を減圧す
ると空気層が膨張し、粘着力が低下して基板が落下する
恐れがある。また、貼り合せ後粘着シートを手で剥がす
必要が有る。 【解決手段】少なくとも加圧板7に、鉄製プレート41
bに粘着シート42bを固定した粘着保持機構を固定
し、更に、吸引吸着用の複数の吸着口7dを加圧板7か
ら粘着保持機構表面に貫通させて設け、上基板1bを吸
引吸着すると共に、粘着保持し、上基板1bを下基板1
aと加圧接着した後、粘着シート42bを上基板1b面
から押し軸48bからなる剥離機構を用いて剥離させる
構成とした。
Description
貼り合せる基板同士をそれぞれ保持して対向させ、減圧
雰囲気中で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。
方法がある。1つは、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入する方法であ
る。もう1つの方法は、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
減圧雰囲気中で上下の基板を接近させて貼り合せる方法
がある。
て、特開2001−133745号公報に記載のよう
に、加圧力を加える前に上側基板を保持する方法とし
て、大気中で粘着手段で上基板を保持し、その後、チャ
ンバ内を減圧した後、基板間の間隔を狭めて貼り合せる
装置が開示されている。また、具体的な実施例として、
粘着手段は粘着シートを用いる方法と、加圧板内に開口
部を設けて、その開口部を粘着部材が上下するよう、加
圧板上部にアクチュエータ設けた構成が開示されてい
る。
気中で粘着手段に基板を接触させて保持する構成として
ある。このように大気中で粘着手段を用いて基板を保持
すると、基板の凹凸や、基板のたわみ等により、基板と
粘着手段の間に空気が入り込み、チャンバを減圧してい
くと、基板と粘着手段間の空気が膨張して、最悪の場合
基板を保持できなくなる場合もある。さらに、シート状
の粘着部材を用いた場合は基板側から剥離する手段とし
て、貼り合せ終了後、加圧板を持ち上げた後、手で剥が
す方法が開示されている。また、粘着部材を設けた部材
を上下する機構とした時は、粘着部材を設けた部材を上
に引き上げる方法が開示されているのみである。このよ
うにシート状の粘着部材を用いる場合、貼り合せ終了後
に人手で剥がすがため、手間がかかると共に、粘着部材
は一度使用すると、例え粘性が有り使用可能であっても
廃棄するしかなかった。また、粘着部材を上下する支持
部材に設けて貼り合せ終了後、支持部材を上側に移動す
る構成のものでは、粘着部材の取り付け面積が制約さ
れ、十分な粘着力を基板に作用させることが出来ない場
合もある。
型化、薄板化しても、画面不良の発生しないよう、高真
空中で高精度に貼り合せるために、基板を確実に加圧板
に粘着保持し、貼り合せ後も容易に基板から粘着部材を
剥離することのできる基板貼り合わせ装置と基板貼り合
わせ方法を提供することにある。
に、本発明では、少なくとも加圧板において、基板を大
気中で吸引吸着すると共に粘着保持し、所定の減圧雰囲
気中でテーブル上に載置した基板と間隔を狭めることで
どちらか一方の基板に設けた接着剤により加圧接着した
のち、加圧板に設けた粘着部材を剥離する複数の剥離機
構を動作させて貼り合わせた基板面から粘着部材を剥離
するようにした。
の他の実施形態なる基板貼合せ装置での基板貼り合わせ
を説明する。
100は、下チャンバ部T1と上チャンバ部T2から構
成され、下チャンバ部T1の下側には、図示していない
XYθ駆動機構が備えられている。このXY駆動機構に
より、下チャンバ部T1は、図面上で左右のX軸方向
と、X軸と直交するY軸方向に往来できるようになって
いる。また、θ駆動機構により、シャフト2から真空シ
ール3を介して下基板1aを搭載するテーブル4を下チ
ャンバユニット5に対して水平に回動可能としてある。
テーブル4上には基板保持機構が設けてある。
とその上に接着固定された粘着部材である粘着シート4
2aから構成されている。以後、この基板保持機構を粘
着保持機構という場合もある。また、テーブル4には吸
引口7cが設けてあり、この吸引口7cは、基板保持機
構の鉄製プレート41a及び粘着シート42aにも連通
して設けてある。下基板1aは、テーブル4上に設けた
基板保持機構上に搭載される。搭載された下基板1a
は、粘着シート部に設けた吸引口7cに吸引吸着される
と共に、粘着シート42aに粘着固定される。なお、吸
引口7cには、配管16aの一方端が接続され、他方端
には図示していないバルブを介して減圧(負圧)源が接
続されている。この負圧源から供給された負圧により、
下基板1aが吸引口7cに吸引吸着される構造になって
いる。
の一端面側に設けたストッパ44aに鉄製プレート42
aの一端側を押し付けることで位置合わせされ、テーブ
ル4の他端面側に設けたブラケット44aを介して、押
しねじ45aで鉄製プレート41aの他端面を押すこと
でその位置を保持する。また、テーブル4内にはマグネ
ット43aが複数設けてあり、この磁力により鉄製プレ
ート41aを吸着して保持する。すなわち、基板保持機
構はマグネットの磁気力と押しねじ45aでテーブル4
上に保持される構成となっている。
6と、その内部に加圧板7を設けた構成となっており、
上チャンバユニット6と加圧板7とはそれぞれ独立して
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6は、リニアブッシュと真空シールを内蔵したハウ
ジング8を有しており、シャフト9をガイドとしてフレ
ーム10に固定されたシリンダ11により上下のZ軸方
向に移動する。また、加圧板7はシャフト9に設けた駆
動装置(図示せず)により上下(Z軸方向)に移動する。
また、加圧板7のテーブル4に対向する面側には、加圧
板用の基板保持機構が設けてある。この基板保持機構は
テーブル側と同じく加圧板7側に鉄製プレート41bが
テーブル4側に粘着シート42bが設けてある。
けられ、この吸引口7dは基板保持機構である鉄製プレ
ート41bと粘着シート42bにも連通するように設け
てある。また、上基板1bは、粘着シート42bの下面
に設けた吸引口7dに吸引吸着される。この吸引口7d
は、配管16bの一端側が接続され、配管16bの他端
側には図示していないバルブを介して負圧源が接続され
ている。この負圧源から負圧を供給することで、上基板
1bが粘着シート42b面に吸引吸着され、粘着により
固定される構造になっている。
様、加圧板7内に配設した複数のマグネット43bと、
位置合わせ用のストッパ44bと、加圧板7に設けたブ
ラケット46bを介して鉄製プレート41bの端面を押
す押しねじ45bによって加圧板7に位置決めされ保持
される。
チャンバー部T2の直下に移動して上チャンバユニット
6が下降すると、下チャンバユニット5の周りに配置し
てあるOリング12に上チャンバユニット6のフランジ
が接触して一体となる。これにより、真空チャンバとし
て機能する状態になる。ここで、下チャンバユニット5
の周囲に設置されたボールベアリング13は、真空によ
るOリング12のつぶれ量を調整するもので、上下方向
の任意の位置に設定可能となっている。Oリング12の
つぶれ量が真空チャンバ内を所定の減圧状態に保つこと
ができ、かつ、最大の弾性が得られるように、ボールベ
アリング13aの位置を設定する。チャンバ内を減圧す
ることにより発生する大きな力は、ボールベアリング1
3を介して下チャンバユニット5が受けている。そのた
め、後述する上下基板の貼り合わせ時に下チャンバ部T
1をOリング12の弾性範囲内で容易に微動させ精密に
位置決めすることができる。
下チャンバユニット5と合体して真空チャンバを形成
し、内部を減圧することで上チャンバユニットが変形し
ても、シャフト9に対し圧力漏れを起こさないで上下動
できるように真空シールを内蔵している。このため、真
空チャンバの変形がシャフト9に与える力を吸収するこ
とができ、シャフト9に支持された加圧板7の変形がほ
ぼ防止できる。このため、加圧板7の下面に粘着シート
42bにより貼り付けて固定された上基板1bと、テー
ブル4上の粘着シート42aに保持された下基板1aと
を平行を保った状態で貼り合せが可能となる。尚、前述
のように加圧板7の上下動は、シャフト9の上部に設置
された図示を省略した駆動機構で行う。
真空配管14は、図示していない真空バルブと配管ホー
スで負圧源に接続されている。これらは真空チャンバ内
を所定圧に減圧する時に使用される。また、リークバル
ブ17は、真空チャンバ内の真空(減圧)度を増圧方向
で任意に調整するために設けてある。ガスパージバルブ
とチューブ15は、窒素ガス(N2)やクリーンドライ
エアー等の圧力源に接続されており、これらは真空チャ
ンバ内を大気圧に戻す時に使用される。
基板1b、1aに設けられている位置合わせマークを読
み取るために設置してある。上チャンバユニット6に設
けた穴6a、6bの上部には透明な認識用カメラ22
a、22b用の覗き窓23a、23bが設けてあり、穴
6a、6bからチャンバ内に空気が流れ込まないように
真空遮断する。更に、加圧板7及び鉄製プレート41
b、粘着シート42bにも小径の穴7a、7bが設けて
あり、この穴7a、7bを介して基板に設けてある位置
合わせマークを見ることができる。
に設けた粘着シート42a、42bを基板面から剥がす
ため、複数の剥離機構を設けてある。この剥離機構は押
し軸(押し部材)48a、48bと、押し軸を上下に駆
動するための駆動機構を構成するアクチュエータ47
a、47bとから構成してある。なお、押し軸47a、
47bが移動する開口部30a、30bは吸引口7c、
7dの流路と連通しており、開口部30a、30bでも
吸引吸着力が作用するように構成してある。ここで、開
口30bと吸引口7dは図示のように加圧板7の内部で
通じさせず、加圧板7の基板と接触する面に開口30b
と吸引口7dをつなぐ溝を形成し通じさせてもよい。ま
た、開口30bからの吸引吸着及び加圧分離をしない場
合は、シール34bで密封せず、開口30bを加圧板7
の外に通じさせて、開口30b内をチャンバ内の圧力状
態と同じにしてもよい。
面にその粘着作用で加圧板7の下面に吸引吸着をしなく
ても密着した形で保持できるようになっている。即ち、
粘着シート42bは、上基板1bを下基板1aに対して
水平に対向させるべく保持できるように、上基板1bの
大きさ、形状に合せて、適宜な粘着面積や間隔、位置で
形成されている。また、本実施例では、下基板1aもテ
ーブル4に対して上記した構造と同様になっている。
2を用いて説明する。図2は貼り合せ手順のフローチャ
ートである。まず、上基板1bはロボットハンド等で搬
入し(S1)加圧板7の下部にある粘着シート42bに
対して粘着と吸引吸着で保持される(S2)。なおこの
ように、吸引口に負圧を印加して吸引吸着すると共に、
粘着シート42bに粘着して保持するようにしたため、
吸引吸着しないで粘着だけで基板を保持する場合に比べ
て、吸引用の負圧の影響で基板と粘着シートとの間に空
気層の残る確率が低減される。もし、空気層のある状態
から基板周囲を減圧した場合、粘着シート42bと上基
板1bの間に残った空気が膨張し、粘着力が低下して上
基板1bが落下する可能性がある。先に説明した実施形
態では粘着シートの基板と接する面は平坦な状態として
いる。そのため、更に基板落下に対する安全性を上げる
には、粘着シート面に基板より大きい範囲で凹凸や溝を
形成することで、負圧が粘着面に作用して残留空気層が
できないようにすると共に、もし、残留空気層がある場
合でも、周囲を減圧することにより残留空気層が膨張し
ても、粘着面の凸部から空気が基板の外に逃げ易く凹凸
を形成しても良い。一つの方法は、基板を吸引吸着する
ための吸引口は凸面に形成する。他の方法として、凹凸
や溝の範囲を基板の外周よりもやや小さく形成し、かつ
吸引口を凹面に形成し空気を凹面から吸引することによ
り、基板落下を防止することもできる。この場合、凸面
にも吸引口を形成すると、凸面に残って膨張した空気が
凹面から吸引されるだけでなく、凸面からも吸引される
ので、より効果的になる。
3)テーブル4の上部にある粘着シート42aに対して
粘着と真空吸着で固定される(S4)。本実施形態で
は、下基板側に、液晶20滴下しさらに周囲をシールす
るための接着剤19が予め塗布されている。ここでも、
基板周囲を減圧した場合、粘着シート42aと下基板1
aの間に残った空気が膨張し、下基板1aが暴れる可能
性があるため、上基板1bの場合と同様に粘着シート面
に凹凸や溝を形成する。ただし、下基板1aは、重力方
向でテーブル4上にあるので、粘着シート42aで固定
せずに機械的なピンやローラで固定してもよい。なお、
本実施形態では、接着剤19を下基板1aに塗布した
が、上基板1b側に塗布しておいても良い。
動機構上の下チャンバ部T1が上チャンバ部T2の直下
に移動(S5)する。下基板1aと上基板1bが対向
し、シリンダ11により上チャンバユニット6を下降さ
せ、下チャンバユニット5の周りに配置してあるOリン
グ12に上チャンバユニット6のフランジを接触させ上
下チャンバ部T1、T2を一体にする(S6)。その
後、真空配管14から減圧排気を行う(S7)。上チャ
ンバユニット6と下チャンバユニット5が一体となった
真空チャンバ内の減圧が進むにつれ、加圧板7から上基
板1bを吸着する減圧度と真空チャンバ内の減圧度の差
が小さくなり、加圧板7からの吸引吸着作用は無くな
る。しかし、上基板1bは、粘着シート42bにより粘
着保持されている。この時、粘着シート42bの粘着面
は、上記したような凹凸や溝が形成されているので、減
圧中に空気の膨張による粘着力の低下や上基板1bが落
下するという問題は起こらない。また、下基板1aに対
しても粘着シート42aの粘着面も上記したような凹凸
や溝が形成されているので、減圧中に空気の膨張による
粘着力の低下や下基板1aの暴れは発生しない。
したら、上下両基板1b、1aの位置合わせを行いなが
らシャフト9上の図示していない上下駆動機構を動作さ
せ加圧板7を降下させ、上下両基板1b、1aを所望の
加圧力で貼り合わせる(S8)。
上チャンバユニット6に設けた覗き窓23a、23bか
ら画像認識カメラ22a、22bで上下各基板に設けら
れている位置合わせマークを読み取る。画像処理部で
は、カメラより送られてきた画像信号を画像処理してマ
ーク位置を計測し、下チャンバT1の図示していないX
Yθ駆動機構を微動させて、高精度な位置合わせを行な
う。この微動において、Oリング12が極端に変形しな
いで所望の減圧状態が維持されるように、ボールベア1
3が上下チャンバユニット6、5の間隔を維持してい
る。
cから粘着シート42b、42aを剥離する時の動作に
移る。図3及至図4に示す動作で行う。まず、図3と図
4(a)はチャンバ内の減圧下で貼り合わせが終了した状
態を示したものである。この状態では図のように、開孔
30b、30a内の押し軸48b、48a(以後、押し
ピンという場合もある)は、それぞれ、セルpcの基板
1b、1a側から離れた状態で退避している。次に、図
4(b)に示すようにセルpcを構成する上基板1bに対
し、アクチュエータ47bにより押し軸48bを矢印方
向に下降させ、所定の圧力で貼り合わされた上基板1b
面を加圧し(S9)、その状態で加圧板7を上昇させる
(S10)。この時、押し軸48bは、セルpcの上基
板1bを所定の圧力で加圧しながら下方に押し付けてい
るので、上基板1bから粘着シート42bを剥がすこと
ができる(この剥離方法を以後、加圧剥離と呼ぶ)(S
11)。この後、押し軸48bを上昇させセルpcの上
基板1bから離す(S12)。次にチャンバ内を大気に
戻し上チャンバユニット6を上昇させる(S13)。残
ったセルpcは、下側の押し軸48aを上昇させ粘着シ
ート42aから剥がすことができる(S14)。その
後、下チャンバを横移動し貼り合せた液晶基板(液晶セ
ルpc)を搬出する(S15)。
42bを剥離する場合、上記では、押し軸48bで上基
板1bに所定の圧力を加える加圧剥離を説明したが、押
し軸48bが下降して上基板1bに接触した時の軸48
bの停止位置を一旦固定し、この後、加圧板7を上昇さ
せると同時に、加圧板7の上昇量と同じだけ押し軸48
bを同期下降動作させて、位置を変えないようにして剥
がしても良い(この剥離方法を以後、位置固定剥離と呼
ぶ)。
の上基板1bから粘着シート42bを剥がす前に、吸引
口7d及び開孔30bから基板1b面に正圧の空気又は
ガスを噴出して粘着シート42bと基板1b面から粘着
シートの面を一部分離させておくと、基板に無理な力を
かけずに押し軸48bで押して剥がすことができる。同
様にセルpcの下側の基板1aを粘着シート42aから
剥がす時も、押し軸48aの押し動作を行う前に、吸引
口7c及び開孔30aから下基板1a面に正圧の空気又
はガスを噴出して粘着シート42a面の一部を基板1a
面から一部分離させておくと、基板に無理な力をかけず
に軸48aで押して剥離することができる。なお、以上
の実施形態では、粘着部材を1枚の粘着シートで構成し
ていることで説明したが、貼り合せる基板が大きい場
合、即ち加圧板7、及びテーブル4の面積が大きい場合
は、複数に分割された粘着シートを加圧板7及びテーブ
ル4面の設ける構成としても良い。
板7及び、テーブル4に鉄製プレート41a、41bを
介して設けるようにしているが、鉄製プレートに代え
て、プラスチック又はセラミックのプレート部材を介し
て設けても良い。この場合、プラスチック又はセラミッ
クのプレート部材を加圧板7及びテーブル4に固定する
機構を堅牢にする必要が有る。また、粘着部材をテーブ
ル又は加圧板面に直接設ける方式でも実現できる。
44bは1個で複数の押し軸48bをまとめて動作させ
る構造でも良い。尚、テーブル4に内蔵したアクチュエ
ータ44aも同様の構造として良い。
を説明する。
離する剥離機構の構成を変えたものである。本実施形態
の剥離機構は加圧板7の内部に、加圧面側に突出させた
複数の押しピン(押し軸)48を取り付けたピン支持板
55(固定板)を、加圧板7の加圧面板7nに設けた押
しバネ支持ピン56押しバネ54とピン支持板用ストッ
パ53によって上下に可動可能なように取り付けてあ
る。このピン支持板55の上側(加圧面側とは反対の面
側)に受板57が設けてあり、この受板57部分を加圧
板を駆動するシャフト9に設けた駆動板に取り付けたシ
リンダ50により伸び縮みするピン支持押し棒51を押
すことで、押しピン48で基板1面を押して粘着部剤4
2を基板面から剥離するようにしたものである。なお、
シャフト9の駆動板と上側チャンバ6との間にベローズ
58が設けてあり、チャンバ内を減圧してもチャンバ内
の減圧状態を保持できるようにしてある。また、ピン支
持板押し棒51と上チャンバンユニット6との間にもシ
ール部材52が設けてあり、チャンバ内の減圧状態を保
持できる。
構成となっている。加圧板側と異なる点は、ピン支持板
押し棒62を上下させる駆動源であるシリンダ60を下
チャンバユニットに設けた点である。加圧板側もシリン
ダ50を上チャンバユニット6に設けても良いが、この
場合、加圧板7が上下に移動するため、ピン支持板押し
棒51のストロークを加圧板7の移動分だけ大きくとる
必要が有る。
つ一つに駆動源を設ける必要がなくなくなり、装置構成
を簡略化できるという効果がある。
ーブルの少なくともいづれか一方に複数の吸着孔からな
る吸引吸着機構と、シート状の粘着部材を備えた粘着保
持機構を設け、大気中で基板を吸着保持すると共に粘着
保持させ、チャンバ内を減圧していく過程で吸引吸着力
が減少しても粘着力で基板を保持し、所定の減圧状態で
基板を加圧することで基板を貼り合せ、貼り合せ終了
後、加圧板及びテーブルに設けた複数の押し軸からなる
剥離機構を用いて、貼り合せの終了した基板面から剥離
する構成としたものである。
で、待機中で基板を保持したまま、減圧しても基板を位
置ずれなく保持でき、高精度の貼り合せを行え、貼り合
せ終了後も自動的に粘着部材を基板面から剥離すること
ができるものである。
である。
状態を示す図。
す手順を示す部分拡大図である。
成図である。
ャンバユニット、6…上チャンバユニット、7…加圧
板、7c、7d…吸着口、12…Oリング、30a、3
0b…開口部、41a、41b…鉄製プレート、42
a、42b…粘着シート、43a、43b…磁石、47
a、47b…押し軸、48a、48b…アクチュエー
タ。
Claims (8)
- 【請求項1】貼り合わせる一方の基板を加圧板に保持
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、少なくともいづれか一方の基板に設けた接着剤
により真空中で間隔を狭めて貼り合わせる基板の組立方
法において、 前記加圧板に脱着可能に設けた粘着部材で前記一方の基
板を保持し、両基板の貼り合わせを行った後、加圧板か
ら少なくとも1つ以上の押し部材を基板側に突出するこ
とにより基板を押して前記粘着部材を基板から剥離する
ことを特徴とする基板の組立方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の基板の組立方法におい
て、 前記テーブルに設けた粘着部材で前記他方の基板を保持
し、両基板の貼り合わせを行った後、前記テーブル側に
設けた少なくとも1つ以上の押し部材を基板面に突出す
ことにより基板を押して前記粘着部材を基板から剥離す
ることを特徴とする基板の組立方法。 - 【請求項3】真空チャンバ内の上方に一方の基板を保持
し、貼り合わせる他方の基板を真空チャンバ内の下方に
保持して両基板を対向させ、少なくともいづれかの基板
に設けた接着剤により減圧雰囲気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組立装置において、 前記加圧板に脱着可能にシート状の粘着部材を備えた粘
着保持機構と、前記粘着保持機構により保持した基板面
から前記粘着部材を剥離するための基板押し棒と前記基
板押し棒を駆動する駆動機構とからなる剥離機構とを設
けた構成としたことを特徴とする基板組立装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の基板組立装置において、 前記テーブルに前記粘着保持機構と、基板押し棒と、前
記押し棒を駆動する駆動機構からなる剥離機構とを設け
たことを特徴とする基板組立装置。 - 【請求項5】請求項3又は4に記載の基板組立装置にお
いて、 前記粘着保持機構は鉄製プレートに粘着部材を接着した
構成であり、前記加圧板またはテーブルに設けた磁石に
より保持される構成であることを特徴とする基板組立装
置。 - 【請求項6】請求項3又は4に記載の基板組立装置おい
て、 前記剥離機構の基板押し棒が可動する部分の前記粘着保
持機構部分に貫通穴を設けたことを特徴とする基板保持
機構。 - 【請求項7】請求項3記載の基板組立装置において、 前記加圧板に吸引吸着用の吸引口を設けると共に、前記
粘着保持機構にも、前記吸引口に合わせて基板吸着側に
まで連通するように吸引吸着用の貫通孔を設けてあり、
前記貫通孔より突出して粘着部材が設けてあることを特
徴とする基板組立装置。 - 【請求項8】請求項3記載の基板組立装置において、 前記前記剥離機構が、複数の押し棒を設けた固定板と、
前記固定板を駆動する駆動機構とからなることを特徴と
する基板組立装置。
Priority Applications (6)
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