JP2007121474A

JP2007121474A - 基板貼合装置

Info

Publication number: JP2007121474A
Application number: JP2005310638A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takahashi; 一雄高橋; Yukinori Nakayama; 幸徳中山; Tatsuharu Yamamoto; 立春山本; Masayuki Saito; 正行斉藤
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP4165554B2

Abstract

【課題】真空中での基板の貼り合せを高精度に行うことができる基板貼合装置を提供することである。
【解決手段】上下基板をそれぞれ搬入するための２段の基板載置台を有する基板搬入台車を備えた第１チャンバン室と、中真空状態で２枚の基板を受け取り、高真空状態で２枚の基板をそれぞれ保持する上テーブルと、下テーブルとを備え、いずれか一方のテーブルを水平方向に移動して、上下２枚の基板の位置合せをし、上下いずれか一方のテーブルを上下に動作させて基板間隔を狭めて貼り合せを行う第２チャンバ室と、中真空状態で、貼り合せた基板を第２チャンバ室から搬出する載置台を備えた完成基板搬出台車と、前記基板搬出台車を備え、大気状態で前記完成基板を室外に搬出する第３チャンバ室とを備え、前記搬入台車の上基板載置台には、前記上基板を搬送方向に基板中央部を凸状態に湾曲させて保持する上基板湾曲保持機構を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は基板貼合装置に係り、特に真空チャンバ内で貼り合わせる基板同士をそれぞれ保持して対向させ、間隔を狭めて貼り合せる液晶表示パネルなどの組立に好適な基板貼合装置に関する。

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設けた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基板の周縁部に設けた接着剤（以下、シール剤ともいう）で貼り合せ（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。

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、真空チャンバ内において他方の基板を一方の基板上に配置し、上下の基板を接近させて貼り合せる方法などがある。この真空チャンバ内に基板を搬入・搬出するために予備室を設け、真空チャンバ内を予備室と同じ雰囲気にして基板の出し入れを行うことが特許文献１に開示されている。

特開２００１−３０５５６３号公報

上記従来技術では、基板の出し入れの際に予備室と真空チャンバ内を同じ雰囲気にするために、大気状態から真空状態にするまでに時間がかかり、基板の生産性を上げるためにはネックとなっている。また、特許文献１では基板の搬送をコロの上に基板を搭載して搬送するようにしているが、基板を傷つける恐れや、基板がコロ上移動することで摩擦により、塵埃が発生する恐れもある。また基板を搬入する場合に、１枚づつしか搬入できないために、貼り合せ室まで大気状態に戻す必要があった。また、貼り合せる基板サイズが１ｍ×１ｍを超える基板を用いる用になってきており、上テーブルに水平に保持することも困難になりつつある。

それゆえ本発明の目的は、予備室から貼り合せ室に上下基板を同時に搬入できるようにして、かつ上テーブル面に撓みなく保持できるように構成して、基板の貼り合せを高精度かつ高速に行うことができ、生産性が高い基板貼合装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、上下基板をそれぞれ搬入するための２段の基板載置台を有する基板搬入台車と、前記基板搬入台車を備えた第１チャンバン室と、第１チャンバ室内を大気圧から中真空状態にする真空ポンプと、中真空状態で２枚の基板を受け取り、高真空状態で２枚の基板をそれぞれ保持する上テーブルと、下テーブルとを備え、いずれか一方のテーブルを水平方向に移動して、上下２枚の基板の位置合せをし、上下いずれか一方のテーブルを上下に動作させて基板間隔を狭めて貼り合せを行う第２チャンバ室と、中真空状態で、貼り合せた基板を第２チャンバ室から搬出する載置台を備えた完成基板搬出台車と、前記基板搬出台車を備え、大気状態で前記完成基板を室外に搬出する第３チャンバ室とを備え、前記搬入台車の上基板載置台には、前記上基板を搬送方向に基板中央部を凸状態に湾曲させて保持する上基板湾曲保持機構を供えた構成とした。

本発明の基板貼合装置によれば、搬送する上基板自体を搬送開始前から湾曲させて搬送し、その状態で上テーブルに受け渡せるために、基板を歪みなく上テーブルに吸着保持でき、かつ、貼り合せ用第２チャンバ室でも上下基板をほぼ同時にテーブルに受け渡せ、かつ、貼り合せ時に時間の最も必要とする大気圧から高真空状態にする真空排気時間を短時間で行うことができ、ために、製品のスループットが大幅に向上し、真空中での基板の貼り合せも高精度に行うことができる。

以下、本発明の基板貼合搬送システムの一実施例を図に基づいて説明する。
図１には各処理室の断面を示す。本発明になる基板貼合装置１は、基板を搬入する第1チャンバ室Ｃ１（前予備室）、第２チャンバ室Ｃ２（真空貼合室）、貼り合せた基板（液晶パネル）を搬出する第３チャンバ室Ｃ３（後予備室）を備えている。第１チャンバ室Ｃ１には２枚の基板（上基板３０と下基板３１）をそれぞれ第２チャンバ室Ｃ２内に搬入するために、上下基板搬入台車５１が設けてある。また、第３チャンバ室Ｃ３には貼り合せの終わった基板を搬出するための搬出用搬送台車６１が設けてある。さらに、第１チャンバ室Ｃ１の入口側に第１ドアバルブ２が、第１チャンバ室Ｃ１と第２チャンバ室Ｃ２の間には第１ゲートバルブ３が設けてある。同様に第２チャンバ室Ｃ２と第３チャンバ室Ｃ３との間には第２ゲートバルブ４が第３チャンバ室Ｃ３の出口側には第２ドアバルブ５が設けてある。

さらに第１チャンバ室Ｃ１を減圧するための真空ポンプ６と、第１チャンバ室内にパージする窒素を供給するための窒素供給源２０が接続されている。

第２チャンバ室Ｃ２には、下側基板３１を載置する下テーブル８と上側基板３０を吸着保持する上テーブル（加圧板）９が内部に設けてある。また第２チャンバ室Ｃ２の外側には第２チャンバ室内部を真空にするための真空ポンプ１０とターボ分子ポンプ１１とが設けてある。なお、ターボ分子ポンプ１１の吸入側には第３ゲートバルブ２１が設けてある。さらにまた、上下テーブルに負圧を供給して上下基板をそれぞれ吸着保持するためのテーブル吸着用の真空ポンプ１２が設けてある。なお、それぞれのテーブル面には複数の吸着口が設けてありこの供給口に負圧を供給すること基板を吸着するものである。また、この第２チャンバ室Ｃ２にも窒素をパージするために窒素供給源２０が接続されている。上テーブル９の下面側には高真空状態でも上基板３０を吸着保持できるように、静電力または粘着力を作用させる保持チャック１７が設けてある。同様に下テーブル８にも保持チャック１８が設けてある。なお、下テーブル８に用いる保持チャック１８に用いたものが粘着力を作用させるものの場合は、部分的に粘着力を作用させるように構成すればよい。さらに、下テーブル８側には搬送台車５１から下基板３１を受け取るために基板搬送台車の下段側の下基板載置面から突出する複数の受け取り爪を供えた基板リフタ１９が設けてある。この基板リフタ１９は、基板搬出台車６１に貼り合わせ後の基板を受け渡すため、基板をテーブル面から離間させ、基板搬出台車６１に設けてあるホーク状の基板受け取り部がテーブル面と基板間に挿入できるようにする機能も備えている。なお図１では、この基板リフタ１９として１つの取り付け板に複数のサポートピンを設け、図示していない駆動装置で取り付け板を上下する構成のものを示している。

さらに、第３チャンバ室Ｃ３には貼り合せた基板を搬出する際に基板搬出用台車が備えてある。基板搬出台車６１の基板受け取り部は図２に示すようにホーク状に形成してある。その駆動部等の構成は図２の基板搬入台車と略同じ構成としてある。また、第３チャンバ室Ｃ３内を負圧にするための真空ポンプ１６が設けてある。さらに、第３チャンバ室Ｃ３内に窒素をパージするための窒素供給源２０が接続されている。

また、各チャンバ室にはそれぞれ圧力計Ｐ１〜Ｐ３が設けてあり、これらの圧力計の計測結果に基づいて、各真空ポンプ６，１０，１６や窒素パージ用の弁ＮＶ１〜ＮＶ３を動作させて真空状態を制御している。

本実施例では、貼り合せを行う第２チャンバ室Ｃ２は、基板を搬出入する際も所定の真空度（約２０ＫＰａ程度：以降中真空と称する））を維持するようにして、基板搬入後に第２チャンバ室Ｃ２を高真空（０．７Ｐａ）に戻すように制御している。そのため、各第１及び第２ゲートバルブ３，４を開放する際には中真空度まで戻すようにしている。また、第２チャンバ室Ｃ２は、中真空にするときは常時窒素がパージすることで、大気中の水分の影響を受けないようにしている。

また、上記のように各チャンバ室内の真空度を制御するために、各チャンバ室に設けた圧力計の計測値に基づいて、各チャンバ室内の排気、気体パージを行う。基板を第１チャンバＣ１内に搬入する時は当然のことながら第１チャンバ室内は大気圧として、第１チャンバ室Ｃ１から第２チャンバ室Ｃ２に搬入する際には所定の真空度（中真空）に維持される状態で行い、第２チャンバ室内で貼り合せを行う場合は、第２チャンバ室を高真空の状態とする。また、貼り合せの完了した基板を第２チャンバ室から第３チャンバ室に搬出するときは、第２、第３チャンバ室を中真空状態として、第３チャンバ室から貼り合せ基板を搬出するときは、第３チャンバ室を大気状態とするものである。

次に、基板搬入台車による基板搬送の状況を、図２を用いて説明する。

図２（ａ）には第１チャンバ室と第２チャンバ室の部分断面図を、（ｂ）には基板搬入台車の拡大図を示す。基板搬入台車５１は、上下２段に構成され、下段には下基板３０を上段に上基板を載置して搬送する構成となっている。図に示すように、下段側は複数の片持ちの基板支え６０で構成されている。また上段は、図のように上基板３０を搬送方向に湾曲させて搬送できるように上基板湾曲保持機構を備えている。この上基板湾曲保持機構は、複数の基板エッジクランプ５９と、台車中央部付近に搬送方向に対して直角方向に一列に、基板を上方に押し上げて支持する複数の基板支持機構５８とから構成されている。さらに、上基板湾曲保持機構として上段側の搬送方向と直角方向の両端部側には湾曲状態の基板サイドサポート５７が設けてある。

この基板搬入台車５１の両サイドにはリニアガイドの駆動部が設けてあり、第１チャンバ室内に設けたリニアガイド上を移動すると共に、台車下部に設けた複数の２連サポートローラ５４により、台車は第１チャンバ室Ｃ１の設けたガイドレール５５と第２チャンバ室に設けたガイドレール５６上を移動できるように構成してある。すなわち、２連サポートローラ５４の車輪間隔は第１ゲートバルブをレール無しで通過するため、ガイドレール５５，５６の間隔より長くしてある。

また、図２では、第２チャンバ室内に設けた下テーブル２１には、基板リフタ１９として第１図の構成とは異なり、空圧シリンダとそれにより上下するサポートピンを複数設けた構成のものが示してある。

前述のように基板搬入台車５１を用いて第１チャンバ室から第２チャンバ室に搬入された下基板３１は、下テーブル８に設けられた基板リフタ１９により、下段の載置台より持ち上げられ、台車を移動後に、基板リフタ１９を降下させることで、下テーブル面上に水平に載置することができる。また、下テーブル８には真空排気する過程及び基板貼り合せの過程で下基板が移動しないように、静電吸着機構、又は部分粘着機構が設けてありこれらの基板保持機構で下テーブル面に載置した基板が移動しないようにしている。
また、上段の載置台上に搬送方向の中央部が凸に湾曲状態で搬入された上基板３０は、上テーブルを基板面まで降下するとその凸部から接触し吸引吸着される。このように、基板中央部から吸着保持することで基板が大きくなり撓みやすくても、テーブル面に撓みなく吸着保持できるものである。

図３から図４に本貼り合せ装置による基板貼り合せ動作を説明するフローチャートを示す。
まず、第１チャンバ室Ｃ１の入口の第１ドアバルブ２を開放して、貼り合せる下基板３１を室内に設けてある基板搬入台車５１の下段の載置台に搭載する（ステップ１００）。次に、上基板３０を基板搬入台車５１の上部の載置台に搭載する（ステップ１０１）。このとき、上基板は基板サイドサポート５７上に乗せられ、その後、基板エッジクランプ５９と複数の基板支持機構５８とによって湾曲保持される。

基板搬入台車５１上への上下基板の載置が完了すると、第１ドアバルブ２が閉じられる（ステップ１０２）。そして、真空ポンプ６を動作させ、弁ＬＶ１を開放することで、第１チャンバ室Ｃ１内を真空排気する（ステップ１０３）。そして、第１チャンバ室Ｃ１に設けてある圧力計Ｐ１が中真空状態になったかどうかを監視する（ステップ１０４）。中真空状態になった場合に、第１ゲートバルブ３を開放する（ステップ１０５）。なお、このとき、第２チャンバ室Ｃ２内は中真空の状態としてある。

第１ゲートバルブ３が開放されると、基板搬入台車５１が移動を開始し、第２チャンバ室内の上下テーブル８，９の位置に搬入台車上に載置した上下基板３０，３１が位置するまで移動する（ステップ１０６）。上下テーブル８，９の位置に上下基板が達すると、下テーブル８から基板リフタ１９が上昇し、下基板３１を基板搬入台車５１の載置面から離間させる（ステップ１０７）。また、同時に、上テーブル９が降下して上基板とわずかに離れた位置で停止し、上基板の湾曲している頂点部分から吸引してテーブル面に吸い上げる。そして、上基板端部に向って順次吸引吸着して、上テーブル面に上基板を吸引吸着する（ステップ１０８）。このとき、上テーブル９は上基板を吸引しながら降下させ、この降下動作に連動して、基板エッジクランプ５９と基板支持機構５８を基板凸形状から水平になるように変位させながら吸着受け渡しすることも可能である。

その後、基板搬入台車５１を第１チャンバ室Ｃ１に戻す（ステップ１０９）。基板搬入台車５１が第１チャンバ室内に戻ると第１ゲートバルブを閉じる（ステップ１１０）。
なお、上テーブル９に上基板の吸引吸着が完了すると、上基板に設けた静電吸着機構、又は粘着吸着機構を動作させて、第２チャンバ室が高真空状態になって、吸引吸着力が小さくなっても上基板がした基板上に落下しないようにしている（ステップ１１１）。本フローチャートでは、便宜上第１ゲートバルブ閉の後に、静電吸着機構を動作させるようにしているが、前述のように、吸引吸着による基板吸上げが完了すると静電吸着機構を動作させてよい。

なお、粘着保持機構を用いる場合は、上テーブル面に粘着保持機構が設けてある場合は、吸引吸着と同時に粘着保持が働くために、何等操作を行う必要はない。ただし、貼り合せ完了時は、粘着保持されている面と基板面とを離間させるために、粘着機構を剥がすための機構を上テーブルに設けておく必要がある。

第１ゲートバルブ３が閉じられると、上下基板の位置合せを行った後に、真空ポンプ１０及びターボ分子ポンプ１１を動作させて、第２チャンバ室Ｃ２内を高真空状態となるまで真空排気する（図４のステップ１１２）。第２チャンバ室Ｃ２内が高真空状態となる（ステップ１１３）と、上下基板の精密位置合せを行った後に、上下いずれか一方のテーブルを他方のテーブルに近づける方向に移動させること基板の貼り合せを開始する（ステップ１１４）。この貼り合せの過程で、上下基板の間隔を計測するか又は加圧力を計測して加圧完了か否かを判断すると共に、加圧途中でも、基板の位置ずれを計測し、位置補正を行うようにしている。

そして、加圧が完了すると、第２チャンバ室内に窒素供給源２０から窒素をパージして、中真空圧にするために、弁ＮＶ２を開放する。そして、中真空状態になると、両基板の仮止め用接着剤にＵＶ光を照射して、仮止めして、第２チャンバ室内での貼り合せを完了する（ステップ１１５）。次に、第２ゲートバルブ４を開いて第３チャンバ室に基板移動が可能にする（ステップ１１６）。なお、第２ゲートバルブ４を開く前には、第３チャンバ室内の圧は中真空に減圧されている。第２ゲートバルブが開くと、基板リフタ１９が上昇して、貼り合せ基板が下テーブル８面から離間される。当然のことながら、このときまでに、上側テーブル９は上基板面から離間されている。第２ゲートバルブ４が開くと基板搬出台車６１が第２チャンバ室に移動を開始し、貼り合せ基板下面に基板搬出台車６１先端のホーク状の部分が基板リフタ１９のサポートピンを避けるように挿入され、その後、基板リフタ１９を下げることで基板が基板搬出台車６１に受け渡される。基板搬出台車６１に基板が受け渡されると、基板搬出台車６１は第２チャンバ室から第３チャンバ室に移動される（ステップ１１７）。

第３チャンバ室に基板搬出台車６１が戻ると、第２ゲートバルブ４が閉じられ、第３チャンバ室内が大気圧に戻される（ステップ１１９）。第３チャンバ室を大気開放することで貼り合せ基板には大気圧が加わり、最終加圧状態となる。ここで、シール剤にＵＶ光を照射してシール剤を硬化させる。そして、完成した基板を第３チャンバ室から搬出する（ステップ１２０）。

また上記ステップ１１１の後、第１チャンバ室は大気圧に戻され、次に貼り合せる上下基板を、基板搬入台車上に搭載し、第１チャンバ室内を中真空状態まで減圧する作業が進められる。第３チャンバ室に貼り合せ基板が搬送され、第２ゲートバルブが閉じられると、第１チャンバ室の基板搬入台車５１に次の貼り合せの上下基板が準備できていれば、第１ゲートバルブ１０５開動作（ステップ１０５）から始めることができ、組み立て時間を大幅に短縮することができる。

本発明の一実施形態になる基板貼合装置の構成を示す断面図である。図１の部分断面図と基板搬送台車の拡大図である。図１の基板貼合装置における動作のフローチャート図である。図１の基板貼合装置における動作のフローチャートの続きを示す図である。

符号の説明

１…基板貼合装置、Ｃ１…第１チャンバ室、Ｃ２…第２チャンバ室（貼り合せ室）、Ｃ３…第３チャンバ室、Ｐ１〜Ｐ３…圧力計、２…第１ドアバルブ、３…第１ゲートバルブ、４…第２ゲートバルブ、５…第２ドアバルブ、６…第１室用真空ポンプ、８…下テーブル、９…上テーブル、１０…第２室用真空ポンプ、１１…ターボ分子ポンプ、３０…上基板、３１…下基板、５１…基板搬入台車、５８…基板支持機構、５９…基板エッジクランプ、６１…基板搬出台車。

Claims

上下基板をそれぞれ搬入するための２段の基板載置台を有する基板搬入台車と、前記基板搬入台車を備えた第１チャンバン室と、第１チャンバ室内を大気圧から中真空状態にする真空ポンプと、
中真空状態で２枚の基板を受け取り、高真空状態で２枚の基板をそれぞれ保持する上テーブルと、下テーブルとを備え、いずれか一方のテーブルを水平方向に移動して、上下２枚の基板の位置合せをし、上下いずれか一方のテーブルを上下に動作させて基板間隔を狭めて貼り合せを行う第２チャンバ室と、
中真空状態で、貼り合せた基板を第２チャンバ室から搬出する載置台を備えた完成基板搬出台車と、前記基板搬出台車を備え、大気状態で前記完成基板を室外に搬出する第３チャンバ室とを備え、
前記搬入台車の上基板載置台には、前記上基板を搬送方向に基板中央部を凸状態に湾曲させて保持する上基板湾曲保持機構を供えていること特徴とする基板貼合装置。
請求項１に記載の基板貼合装置において、
前記第１チャンバン室内と前記第３チャンバ室内とは大気圧から中真空状態にまで可変制御し、前記第２チャンバ室は中真空から高真空まで可変制御するように構成したこと特徴とする基板貼合装置。
請求項1に記載の基板貼合装置において、
上部基板を凸形状に湾曲させた状態で、貼り合せ装置の上部テーブルに基板凸形状の頂点から順次吸着受け渡しすることで、上部テーブルに吸着不良による基板変形を与えないように構成したことを特徴とする基板貼合装置。
請求項1に記載の基板貼合装置において、
各真空チャンバを仕切るゲートバルブを基板搬送台車が通過するため、搬送台車に2連鎖ポートローラとガイドレールをもちいたことを特徴とする基板貼合装置。