JP2007133145A - 基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で下保持板における基板保持力を向上させることのできる基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法を提供する。
【解決手段】プレス装置１４（基板貼合せ装置）は、大気圧状態下におけるチャンバ３１内で、一方の基板Ｗ２を加圧板３６に保持させるとともに、他方の基板Ｗ１をステージ４２に取着した多孔質シート４６を通じて真空吸着により保持させる。その後、チャンバ３１内を真空排気する過程では、ステージ４２に吸着されている基板Ｗ２の背圧をチャンバ３１内の圧力と略同圧とするように、該チャンバ３１内の圧力と上記背圧とを同時減圧させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法に係り、詳しくは、液晶等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）に用いる２枚の基板の貼り合わせを行う際に使用して好適な基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法に関する。

従来、フラットパネルディスプレイの一つとして、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）が知られている。液晶ディスプレイパネル（液晶パネル）は、一般に、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）がマトリクス状に形成されたアレイ基板と、カラーフィルタ（赤、緑、青）や遮光膜などが形成されたカラーフィルタ基板とが極めて狭い間隔（数μｍ程度）で対向して設けられ、それらの２枚の基板間に液晶が封入されて製造される。遮光膜は、コントラストを稼ぐため、及びＴＦＴを遮光して光リーク電流の発生を防止するために用いられる。アレイ基板とカラーフィルタ基板とはシール材で貼り合わせられている。

上記２枚の基板の貼り合わせは基板貼合せ装置を用いて行われる。例えば、特許文献１に開示されている構成では、一方の基板を上下動可能に支持される上定盤（上保持板）に真空吸着により保持し、他方の基板をゴムシート等の表面摩擦係数の大きな保持板を上面に取り付けた下定盤（下保持板）に保持して、それら２枚の基板の貼り合わせを行うものとなっている。
実開平５−３６４２６号公報（第１図）

ところが、上記特許文献１の構成では、下保持板において基板に作用する保持力が上面に取り付けられたゴムシート等の保持板による静止摩擦抵抗力のみであるため、基板保持が不十分となって位置ずれが生じ、貼り合わせ不良を招く虞があった。

このため、基板保持力を向上させるべく下保持板に静電チャック（ＥＳＣ：Electro Static Chuck）機能を備えることも考えられる。しかしながら、静電チャックは高価であるため、装置コストを増大させるという問題がある。

本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で下保持板における基板保持力を向上させることのできる基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、処理室内で２枚の基板をそれぞれ上保持板と下保持板とに保持し、前記処理室内を真空排気して該真空下で前記２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ装置であって、前記下保持板に基板を真空吸着させる吸着制御手段と、前記下保持板に吸着されている基板の背圧を前記処理室内の圧力と略同圧とするように前記処理室内の圧力と前記背圧とを同時減圧させる同圧制御手段と、を備え、前記下保持板の上面における前記基板との当接面にはポーラス状の多孔質シートを取着してなることを要旨とする。

この構成によれば、下保持板に保持される基板は、真空吸着力とともに、多孔質シートによる静止摩擦抵抗力によって保持される。これにより、下保持板における基板保持力を静電チャックを用いずとも簡素な構成で向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の基板貼合せ装置において、前記処理室内にて昇降可能に支持され、前記処理室内に搬入された前記基板を複数本の支持棹により支持して前記下保持板への同基板の受け渡しを行う下基板保持装置を備え、前記下保持板には、前記下基板保持装置が最下限まで下降したとき、前記支持棹が前記下保持板の上面に露出しないように前記支持棹を収容する収容溝が形成されてなり、前記多孔質シートは、前記下保持板の上面にて前記収容溝を被覆しない位置に取着されてなり、前記吸着制御手段は、前記多孔質シートが取着された面にて前記基板を真空吸着することを要旨とする。

この構成によれば、下基板保持装置の各支持棹を下保持板の各収容溝に収容可能としながら、下保持板における基板保持力を向上させることができる。
請求項３に記載の発明では、処理室内で２枚の基板をそれぞれ上保持板と下保持板とに保持し、前記処理室内を真空排気して該真空下で前記２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ方法であって、大気圧状態下における前記処理室内で、一方の基板を前記上保持板に保持させるとともに、他方の基板を前記下保持板に取着したポーラス状の多孔質シートを通じて真空吸着により保持させ、前記処理室内を真空排気する過程で、前記下保持板に保持されている基板の背圧を前記処理室内の圧力と略同圧とするように、前記処理室内の圧力と前記背圧とを同時減圧させることを要旨とする。

この方法によれば、下保持板に保持される基板は、真空吸着力とともに、多孔質シートによる静止摩擦抵抗力によって保持される。これにより、下保持板における基板保持力を静電チャックを用いずとも簡素な構成で向上させることができる。

上記発明によれば、簡素な構成で下保持板における基板保持力を向上させることのできる基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図５に従って説明する。
図１は、２枚の基板を貼り合わせてフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等のパネルを製造するパネル製造装置の全体の概略構成を示すブロック図である。尚、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶パネルを製造するパネル製造装置を例に挙げて説明する。

このパネル製造装置には、液晶パネルを構成する２種類の基板Ｗ１，Ｗ２が供給される。第１の基板Ｗ１は、ＴＦＴ等が形成されたアレイ基板（ＴＦＴ基板ともいう）であり、第２の基板Ｗ２は、カラーフィルタや遮光膜（ＢＭ：ブラックマトリクス）等が形成されたカラーフィルタ基板である。第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２は、それぞれの工程によって作成され、パネル製造装置に供給される。

第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２は、先ずシール描画装置１１に供給される。このシール描画装置１１は、第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２のうち何れか一方の基板、本実施の形態では第１の基板Ｗ１の上面に、紫外線硬化性樹脂よりなるシール材を枠状に塗布する。シール材が塗布された第１の基板Ｗ１及び第２の基板Ｗ２は、搬送装置２１ａにより次いで液晶滴下装置１２に搬送される。

液晶滴下装置１２は、上記シール材が塗布された第１の基板Ｗ１の上面の予め設定された複数の所定位置に液晶を滴下する。液晶が滴下された第１の基板Ｗ１及び第２の基板Ｗ２は、搬送装置２１ｂにより次いで基板貼合せ装置１３のプレス装置１４に搬送される。

プレス装置１４は、処理室としてのチャンバ３１（図２参照）を備えている。後述するように、チャンバ３１内には、第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ保持するステージ４２と加圧板３６とが配設されており（それぞれ図２参照）、プレス装置１４は、例えば、第１の基板Ｗ１をステージ４２に、第２の基板Ｗ２を加圧板３６に保持した後、チャンバ３１内を減圧（真空排気）する。

次に、プレス装置１４は、第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２に設けられている図示しないアライメントマークを用いて光学的にそれら両基板Ｗ１，Ｗ２の位置合わせを行う。そして、位置合わせ後、両基板Ｗ１，Ｗ２に所定の圧力を加えて、それら両基板Ｗ１，Ｗ２を所定の基板間隔までプレスした後、チャンバ３１内を開放（大気導入）する。これにより、両基板Ｗ１，Ｗ２は、大気圧と両基板Ｗ１，Ｗ２間における圧力との圧力差により、さらに所定のセル厚までプレスされる。このようにプレスされた第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２は搬送装置２１ｃにより取り出され、次いで硬化装置１５に搬送される。

硬化装置１５は、紫外線（ＵＶ）を照射するランプを備え、該ランプからの紫外線を図示しない遮光マスクを介して上記プレス後の２枚の基板Ｗ１，Ｗ２に照射する。これにより、液晶等への紫外線の照射を防ぎながらシール材のみを硬化させて貼り合わせを行う。こうしてシール材が硬化された第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２（液晶パネル）は搬送装置２１ｄにより、次いで検査装置１６に搬送される。

検査装置１６は、パネル貼り合わせ後の２枚の基板Ｗ１，Ｗ２間の位置ずれを測定して、その測定値を制御装置１７に出力する。制御装置１７は、この検査装置１６の測定値に基づいて、上記プレス装置１４における位置合わせに補正を加える等の制御を行う。例えば制御装置１７は、パネル貼り合わせ後の両基板Ｗ１，Ｗ２に生じている位置ずれ量を、そのずれ方向と反対方向に予めずらしておく等の補正を実施する。これにより、次に製造される液晶パネルの位置ずれを防止する。

図２は、プレス装置１４の概略構成を示す図である。
プレス装置１４は、チャンバ３１を備える。チャンバ３１は、上側容器３２と下側容器３３とから構成されている。上側容器３２は、図示しないアクチュエータ等の駆動機構により下側容器３３に対し上下動可能となっている。そして、上側容器３２の側縁部が下側容器３３の側縁部に当接するまで下降すると、上側容器３２と下側容器３３とで密封される空間により処理室（チャンバ３１）が形成されるようになっている。尚、下側容器３３の側縁部には、上側容器３２の側縁部との当接面にＯリング３４が取着されており、このＯリング３４によりチャンバ３１の気密性が確保されるようになっている。

上側容器３２内には、上定盤３５が支持され、該上定盤３５の下面には、加圧板３６が取着されている。尚、本実施の形態では上定盤３５と加圧板３６とにより上保持板が構成されている。上定盤３５は、上側容器３２の上方において、モータを含む駆動装置３７から吊下げ軸３８を介して吊下支持され、駆動装置３７の動作により上側容器３２の下方で昇降される。従って、加圧板３６は上定盤３５と一体に昇降される。尚、加圧板３６には、基板（本実施の形態では第２の基板Ｗ２）をクーロン力により吸着保持する静電チャック機能が備えられ、制御部３９の動作に基づいて、同基板Ｗ２の静電チャック動作が行われる。

一方、下側容器３３上には、下定盤４１を介してステージ４２が配設されている。尚、本実施の形態では下定盤４１とステージ４２とにより下保持板が構成されている。ステージ４２には、基板（本実施の形態では第１の基板Ｗ１）を真空吸引力により吸着保持する真空チャック機能が備えられ、制御部３９の動作に基づいて、同基板Ｗ１の真空チャック動作が行われる。

又、下側容器３３内には、ステージ４２への基板Ｗ１の受け渡しを行う下基板保持装置４３が昇降可能に支持されている。図３に示すように、この下基板保持装置４３は、複数本の支持棹４４の両端部を連結枠４５で連結した柵状に形成され、上記ステージ４２には、下基板保持装置４３が最下限まで下降したとき、各支持棹４４がステージ４２の上面に露出しないように、それらの各支持棹４４を収容する収容溝４２ａが形成されている。

又、図３及び図４に示すように、ステージ４２の上面における基板Ｗ１との当接面には、ポーラス状で通気性を有してなり、表面摩擦係数０．３〜０．４程度の例えばポリエチレン等よりなる多孔質シート４６が取着されている。この多孔質シート４６は、本実施の形態では約３００〜５００μｍの厚さで形成され、ステージ４２に形成された上記収容溝４２ａを被覆しない位置に複数枚取着されている。従って、第１の基板Ｗ１は、上記真空チャックによる真空吸引力に加えて、多孔質シート４６による静止摩擦抵抗力によっても保持される。

図５は、処理室（チャンバ３１）内を真空排気する減圧機構及び基板（第１の基板Ｗ１）を真空吸着する吸着機構を概略的に示す概念図である。
チャンバ３１には、該チャンバ３１内に負圧を供給するための管路５１が配設され、その管路５１は、チャンバ３１外に配設されるバルブ５２を介して真空源５３に接続されている。バルブ５２は上記制御部３９（図２）により制御され、該制御部３９とともに減圧制御手段が構成される。

ステージ４２の上面における基板Ｗ１との当接面（多孔質シート４６の取着面）には、第１の基板Ｗ１を真空吸着するための複数の吸着孔４２ｂが形成されている。各吸着孔４２ｂは、それら各吸着孔４２ｂにそれぞれ負圧を供給するための管路４２ｃと連通され、その管路４２ｃは、チャンバ３１外に配設されるバルブ５４を介して真空源５５に接続されている。バルブ５４は、上記制御部３９（図２）により制御され、該制御部３９とともに吸着制御手段が構成される。

又、管路４２ｃは、該管路４２ｃ内の圧力（第１の基板Ｗ１の背圧）をチャンバ３１内の圧力と略同圧とするための管路４２ｄと連通されており、その管路４２ｄには、バルブ５６が設けられている。このバルブ５６は、上記制御部３９（図２）により制御され、該制御部３９とともに同圧制御手段が構成される。

上記構成によりチャンバ３１内を真空排気する際には、大気圧下のチャンバ３１内で、まずバルブ５４を開路して、ステージ４２上の第１の基板Ｗ１を多孔質シート４６を通じて真空吸引力により吸着する。尚、第２の基板Ｗ２は静電吸着によって加圧板３６に保持させておく。次いでバルブ５２を開路して、チャンバ３１内を真空排気する。このとき、上記バルブ５２を開路するのとほぼ同時にバルブ５６も開路し、チャンバ３１内を減圧しながら管路４２ｃ内の圧力（第１の基板Ｗ１の背圧）を同時減圧する。尚、バルブ５４はバルブ５６を開路する前後のタイミング、又は真空源５３の真空度が真空源５５の真空度に近づいたタイミングで閉路にする。このような制御により、第１の基板Ｗ１の背圧をチャンバ３１内の圧力と略同圧（又はそれ以下）に制御し、第１の基板Ｗ１がステージ４２から剥離されることを防止する。

又、本実施の形態では、第１の基板Ｗ１は多孔質シート４６による静止摩擦抵抗力によっても保持される。これにより、基板貼り合わせ時やアライメント時に第１の基板Ｗ１とステージ４２（多孔質シート４６）との密着状態を維持し、ステージ４２（多孔質シート４６）に保持した第１の基板Ｗ１の位置ずれを抑制することができる。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）ステージ４２に真空チャック機能を備えるとともに、ステージ４２上面における基板（第１の基板Ｗ１）との当接面に多孔質シート４６を取着した。このため、ステージ４２上の第１の基板Ｗ１を、真空チャックによる真空吸着力とともに多孔質シート４６による静止摩擦抵抗力によって保持するができる。これにより、静電チャックを用いずとも、ステージ４２における基板保持力を簡素な構成で向上させることができ、基板貼り合わせ時やアライメント時における位置ずれを好適に抑制することができる。

（２）ステージ４２に静電チャック機能が不要となるため、静電チャックを用いて第１の基板Ｗ１を保持させることによる該基板Ｗ１上のデバイスの損傷を回避することができる。又、装置コストを削減することができる。

なお、上記実施の形態は、以下に記載する変形例の態様で実施してもよい。
・ステージ４２に第１の基板Ｗ１を保持し、加圧板３６に第２の基板Ｗ２を保持することに限定されない。ステージ４２に第２の基板Ｗ２を保持し、加圧板３６に第１の基板Ｗ１を保持するようにしてもよい。

・加圧板３６に真空チャック機能を備えてもよい。
・多孔質シート４６の材質は、上記実施の形態で例示したもの（ポリエチレン）に限定されない。又、多孔質シート４６の厚さも任意である。

・ステージ４２への基板Ｗ１（又は基板Ｗ２）の受け渡しを、搬送ロボット等を用いて直接行う構成とした場合は、多孔質シート４６は、ステージ４２上の全面に取着する態様とする（多孔質シート４６を１枚とする）ことができる。

・バルブ５６の開路のタイミングは、バルブ５２の開路とほぼ同時のタイミング以外に、該バルブ５２の開路の直前でもよいし、その少し後でもよい。尚、少し後にバルブ５６を開路にする場合、真空源５３の真空度が真空源５５の真空度に達する前にバルブ５６を開路にする。

パネル製造装置の概略構成を示すブロック図。 一実施の形態のプレス装置の概略構成を示す全体図。 下基板保持装置を示す平面図。 テーブル及び多孔質シートを示す斜視図。 減圧機構及び吸着機構の概略構成を示す概念図。

符号の説明

Ｗ１：第１の基板、Ｗ２：第２の基板、１３：基板貼合せ装置、１４：プレス装置、３１：チャンバ（処理室）、３２：上側容器、３３：下側容器、３５：上保持板を構成する上定盤、３６：上保持板を構成する加圧板、３９：制御部、４１：下保持板を構成する下定盤、４２：下保持板を構成するステージ、４２ａ：収容溝、４２ｂ：吸着孔、４３：下基板保持装置、４４：支持棹、４６：多孔質シート。

Claims (3)

1. 処理室内で２枚の基板をそれぞれ上保持板と下保持板とに保持し、前記処理室内を真空排気して該真空下で前記２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ装置であって、
   前記下保持板に基板を真空吸着させる吸着制御手段と、
   前記下保持板に吸着されている基板の背圧を前記処理室内の圧力と略同圧とするように前記処理室内の圧力と前記背圧とを同時減圧させる同圧制御手段と、を備え、
   前記下保持板の上面における前記基板との当接面にはポーラス状の多孔質シートを取着してなることを特徴とする基板貼合せ装置。
2. 前記処理室内にて昇降可能に支持され、前記処理室内に搬入された前記基板を複数本の支持棹により支持して前記下保持板への同基板の受け渡しを行う下基板保持装置を備え、
   前記下保持板には、前記下基板保持装置が最下限まで下降したとき、前記支持棹が前記下保持板の上面に露出しないように前記支持棹を収容する収容溝が形成されてなり、
   前記多孔質シートは、前記下保持板の上面にて前記収容溝を被覆しない位置に取着されてなり、
   前記吸着制御手段は、前記多孔質シートが取着された面にて前記基板を真空吸着する、
   請求項１記載の基板貼合せ装置。
3. 処理室内で２枚の基板をそれぞれ上保持板と下保持板とに保持し、前記処理室内を真空排気して該真空下で前記２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ方法であって、
   大気圧状態下における前記処理室内で、一方の基板を前記上保持板に保持させるとともに、他方の基板を前記下保持板に取着したポーラス状の多孔質シートを通じて真空吸着により保持させ、前記処理室内を真空排気する過程で、前記下保持板に吸着されている基板の背圧を前記処理室内の圧力と略同圧とするように、前記処理室内の圧力と前記背圧とを同時減圧させることを特徴とする基板貼合せ方法。

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