JP2009122666A

JP2009122666A - 基板貼り合わせ装置及び方法

Info

Publication number: JP2009122666A
Application number: JP2008273272A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kinumura; 篤司絹村
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-06-04
Also published as: CN101419356A; KR20090042726A; TW200922789A

Abstract

【課題】基板貼り合わせ装置及び方法において、貼り合わされた２枚の基板を下ステージから取り出すときに、基板が帯電することを防止し、品質の向上を図ること。
【解決手段】基板貼り合わせ装置１０において、上基板１と下基板２を貼り合わせた後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す前に、上下の基板１、２と上下のステージ２１、２２との接触面積を少なくする手段を有するもの。
【選択図】図８

Description

本発明は基板貼り合わせ装置及び方法に関する。

従来、特許文献１に記載の如く、真空チャンバ内に搬入した上下の基板のそれぞれを上下のステージに支持し、真空チャンバ内を大気圧から減圧した状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置が知られている。上下の基板を貼り合わせたら、真空チャンバ内を大気圧に戻し、上ステージを上方に離隔させるとともに、これら２つの基板を下ステージから取り出して真空チャンバ外に搬出する。
特開2000-66163号公報

従来技術において、基板貼り合わせ装置で貼り合わされた２枚の基板の下ステージからの取り出しは、下ステージに内蔵されたリフトピンによって貼り合わされた２枚の基板を下ステージのステージ面から持ち上げ、ロボットアームを基板の下に差し込んですくい上げるようにしている。

しかしながら、貼り合わされた２枚の基板がリフトピンによって持ち上げられて下ステージのステージ面から剥離されるとき、ステージ面と基板との間に空気が流れ込む。このとき、流れ込む空気と基板との間に生じる摩擦によって静電気が発生し、基板が帯電（剥離帯電という）するという問題がある。例えば液晶表示パネルの製造に用いられる基板の場合、基板には微細な電気回路が形成されているので、帯電するとその電気回路が破壊されるおそれがある。

本発明の課題は、基板貼り合わせ装置及び方法において、貼り合わされた２枚の基板を下ステージから取り出すときに、基板が帯電することを防止し、品質の向上を図ることにある。

請求項１の発明は、上ステージに支持された上基板と下ステージに支持された下基板とを減圧雰囲気下で貼り合わせる基板貼り合わせ装置において、前記上基板と前記下基板を貼り合わせた後、前記減圧雰囲気を大気圧に戻す前に、前記上基板と前記下基板との貼り合わせ時よりも上下の基板と上下のステージとの接触面積を少なくする手段を有するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記接触面積を少なくする手段は、前記下ステージ上で下基板の一部を支持するリフトピンを有し、このリフトピンで下基板を下ステージのステージ面から上昇させることにより、下基板と下ステージとの接触面積を少なくするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において更に、前記接触面積を少なくする手段は、前記下ステージと協働して下基板を支持する基板支持面を備えた支持ピンを有し、この支持ピンを下降させて前記基板支持面を下ステージのステージ面から陥没させることにより、下基板と下ステージとの接触面積を少なくするようにしたものである。

請求項４の発明は、上ステージに支持された上基板と下ステージに支持された下基板とを減圧雰囲気下で貼り合わせる基板貼り合わせ方法において、前記上基板と前記下基板を貼り合わせた後、前記減圧雰囲気を大気圧に戻す前に、前記上基板と前記下基板との貼り合わせ時よりも上下の基板と上下のステージとの接触面積を少なくするようにしたものである。

上下の基板が上下のステージから剥離されたとしても、減圧雰囲気下では、空気等の気体分子が極めて少なく、上下の基板と上下のステージとの間に空気等の気体の巻き込みを殆んど生じない。従って、上下の基板と空気等の気体との摩擦による静電気の発生も殆んどない。このため、上下の基板の帯電が防止され、基板に形成された電気回路が帯電によって破壊されることも防止できる。

図１は実施例１の上基板搬入工程を示す模式図、図２は実施例１の下基板搬入工程を示す模式図、図３は実施例１の下基板持ち上げ工程を示す模式図、図４は実施例１の下基板移載工程を示す模式図、図５は実施例１の減圧工程を示す模式図、図６は実施例１の基板貼り合わせ工程を示す模式図、図７は実施例１の上ステージ離隔工程を示す模式図、図８は実施例１の基板離隔工程を示す模式図、図９は実施例１の大気圧開放工程を示す模式図、図１０は実施例１の基板搬出工程を示す模式図、図１１は実施例２の上ステージ離隔工程を示す模式図、図１２は実施例２の基板離隔工程を示す模式図、図１３は実施例２の大気圧開放工程を示す模式図、図１４は実施例３の上ステージ離隔工程を示す模式図、図１５は実施例３の基板離隔工程を示す模式図、図１６は実施例３の大気圧開放工程を示す模式図である。

（実施例１）（図１〜図１０）
基板貼り合わせ装置１０は、図１〜図１０に示す如く、上下に開閉される真空チャンバ１１（上チャンバ１１Ａと下チャンバ１１Ｂ）を有し、上下の基板１、２を搬入、搬出するための搬入搬出口１２を有する。真空チャンバ１１の搬入搬出口１２から、ロボットハンド１３に吸着保持された基板１、２が真空チャンバ１１内に搬入搬出される。

真空チャンバ１１内には上下のステージ２１、２２が設けられる。上下のステージ２１、２２はアルミニウム合金からなる矩形盤状をなす。上下の基板１、２は矩形状のガラス基板からなる。

上ステージ２１は上昇降装置３１により下ステージ２２に対し昇降され、その下面に静電吸着盤や真空吸着盤等の上基板吸着手段を備える。下ステージ２２はその上面に真空吸着盤等の下基板吸着手段を備える。また、下ステージ２２には複数の貫通孔が形成されており、この貫通孔には下昇降装置３２により下ステージ２２に対し昇降される複数本のリフトピン３２Ｂが挿通されている。本実施例の下昇降手段３２は、モータ（流体シリンダでも可）からなる昇降アクチュエータ３２Ａと、昇降アクチュエータ３２Ａにより昇降される昇降板３２Ｃを備え、複数本のリフトピン３２Ｂはこの昇降板３２Ｃに立設される。尚、下チャンバ１１Ｂには、昇降板３２Ｃに立設されたリフトピン３２Ｂが気密に挿通される。リフトピン３２Ｂは上下の基板１、２の貼り合わせ工程ではその上端が下ステージ２２のステージ面と一致する高さとなる下降端に設定されていて下ステージ２２上に供給された基板２の一部を支持し、下基板２をロボットハンド１３と下ステージ２２の間で移載するときには、図３や図９に示すように、このリフトピン３２Ｂを下ステージ２２のステージ面から大ストローク上昇させた受け渡し位置に位置付けることにより、下基板２をロボットハンド１３や下ステージ２２に対して持ち上げる。

基板貼り合わせ装置１０は、真空ポンプからなる減圧装置（不図示）を備え、真空チャンバ１１内の雰囲気を真空状態に減圧する。基板貼り合わせ装置１０は、窒素ガス又はドライエア等を供給するガス供給装置（不図示）を備え、真空状態とされた真空チャンバ１１内の雰囲気を大気圧に戻す。

尚、基板貼り合わせ装置１０は、下ステージ２２を下昇降装置３２と一体的に水平動、旋回動させるためのＸＹテーブル、θ回転部からなる水平方向移動装置（不図示）を備える。また、基板貼り合わせ装置１０は、ＣＣＤカメラからなる撮像装置（不図示）と、撮像装置が撮像した画像を処理するための画像処理装置（不図示）を備え、上下の基板１、２の互いに対向する貼り合わせ面の４隅に設けてある位置合わせマークを撮像可能にする。画像処理装置は撮像装置が撮像した上基板１の位置合わせマークと下基板２の位置合わせマークの位置ずれを検出する。制御装置（不図示）は、この位置ずれをなくすように水平方向移動装置を駆動し、上基板１に対して下基板２を移動させ、上基板１と下基板２を位置合わせする。基板貼り合わせ装置１０は、制御装置により、上昇降装置３１、下昇降装置３２、水平方向移動装置、減圧装置、ガス供給装置、撮像装置、画像処理装置等を制御し、上基板１と下基板２を後述する手順で貼り合わせる。

しかるに、基板貼り合わせ装置１０は、貼り合わされた２枚の基板１、２を下ステージ２２から取り出すときに、基板１、２が帯電することを防止するため、以下の構成を具備する。即ち、上基板１と下基板２を貼り合わせた後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す前に、上下の基板１、２と上下のステージ２１、２２との接触面積を少なくする。

ここで、下基板２と下ステージ２２の接触面積を少なくする手段としては、下昇降装置３２のリフトピン３２Ｂを２段動作（下基板２をロボットハンド１３と下ステージ２２の間で移載する受け渡し位置に位置付けるための大ストロークと、下基板２を下ステージ２２から減圧雰囲気下で剥離だけする剥離位置に位置付けるための小ストロークの２段ストローク）させることによる。即ち、上基板１と下基板２を貼り合わせた後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す前に、下ステージ２２上で下基板２の一部を支持しているリフトピン３２Ｂを下ステージ２２のステージ面から小ストローク上昇させて剥離位置に位置付けることにより、下基板２と下ステージ２２との接触面積を少なくし、下基板２を下ステージ２２から減圧雰囲気下で剥離する。

従って、本実施例において、基板貼り合わせ装置１０は以下の手順で動作する。
(1)上基板１が、ロボットハンド１３によって、上下に開放された真空チャンバ１１（上チャンバ１１Ａと下チャンバ１１Ｂ）内に搬入される（図１）。
搬入された上基板１は、不図示の受け渡し手段によって、ロボットハンド１３から上ステージ２１のステージ面に受け渡される。

(2)下基板２が、ロボットハンド１３によって、上下に開放された真空チャンバ１１（上チャンバ１１Ａと下チャンバ１１Ｂ）内に搬入される（図２）。
下基板２にはシール剤３が矩形枠状に塗布され、シール剤３の枠内には所定量の液晶が滴下されている。

(3)下昇降装置３２の昇降アクチュエータ３２Ａの駆動により、リフトピン３２Ｂが大ストローク上昇し、下基板２をロボットハンド１３から持ち上げる（図３）。

(4)ロボットハンド１３が真空チャンバ１１内から退避し、リフトピン３２Ｂが大ストローク下降し、下ステージ２２のステージ面に下基板２が受け渡される（図４）。

(5)真空チャンバ１１が閉じ、真空チャンバ１１内の減圧が開始される（図５）。

(6)真空チャンバ１１内が所定の減圧雰囲気に達したら、上下の基板１、２の位置合わせ後、上ステージ２１が下降し、シール剤３を介して上下の基板１、２を貼り合わせる（図６）。

(7)上ステージ２１による上基板１の吸着が解除され、上ステージ２１が上基板１から離隔して上昇し、上基板１と上ステージ２１との接触面積を０（零）とする（図７）。

(8)下ステージ２２による下基板２の吸着を解除した後、リフトピン３２Ｂを小ストローク上昇させ、下基板２と下ステージ２２との接触面積を０（零）にする。それによって、貼り合わされた上下の基板１、２を下ステージ２２のステージ面から離隔させる（図８）。
この後、真空チャンバ１１内にガスを導入し、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す。

(9)真空チャンバ１１を開放するとともに、下昇降装置３２のリフトピン３２Ｂを、下基板２と下ステージ２２との間にロボットハンド１３が侵入できる隙間を形成する受け渡し位置まで上昇させる。次いで、ロボットハンド１３が下基板２の下に侵入する（図９）。

(10)リフトピン３２Ｂが大ストローク下降し、基板１、２をロボットハンド１３に受け渡し、ロボットハンド１３が真空チャンバ１１外に退避して基板１、２を搬出する（図１０）。

本実施例によれば、下ステージ２２から取り出される予定の上下の基板１、２が、真空チャンバ１１を大気圧に戻す前の減圧雰囲気（例えば1Pa前後）下で、上下のステージ２１、２２との接触面積を、貼り合わせ時の接触面積よりも予め少なくされる。この実施例では、上下の基板１、２と上下のステージ２１、２２との接触面積を０（零）にする。上下の基板１、２が上下のステージ２１、２２から剥離されたとしても、減圧雰囲気下では、空気等の気体分子が極めて少なく、上下の基板１、２と上下のステージ２１、２２との間に空気等の気体の巻き込みを殆んど生じない。従って、上下の基板１、２と空気等の気体との摩擦による静電気の発生も殆んどない。このため、上下の基板１、２の帯電が防止され、基板１、２に形成された電気回路が帯電によって破壊されることも防止できる。この結果、これらの基板１、２から製造される液晶表示パネルの品質を向上させることができる。

（実施例２）（図１１〜図１３）
実施例２が実施例１と異なる点は、上基板１と下基板２を貼り合わせた後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す前に、上下の基板１、２を上下のステージ２１、２２との接触面積を少なくする手段として、基板離隔専用装置４０を用いたことにある。基板離隔専用装置４０は、流体シリンダ（モータでも可）からなる昇降アクチュエータ４１と、下ステージ２２に設けられ、昇降アクチュエータ４１により昇降する複数本のリフトピン４２からなる。リフトピン４２は、下チャンバ１１Ｂを気密に貫通し、更に下ステージ２２に形成された貫通孔に挿通される。このリフトピン４２は、上下の基板１、２の貼り合わせ工程では下降端に設定されていて下ステージ２２上で下基板２の一部を支持し、このリフトピン４２を下ステージ２２のステージ面から小ストローク上昇させて剥離位置に位置付けることにより、下基板２と下ステージ２２の接触面積を少なくし、下基板２を下ステージ２２から減圧雰囲気下で剥離する。尚、この場合、昇降アクチュエータ３２Ａは、リフトピン３２Ｂを大ストロークで昇降させることができれば良い。

従って、基板貼り合わせ装置１０は、実施例２において、実施例１の前述(7)〜(9)の工程を以下の如くにする。
(7)上下の基板１、２の貼り合わせ後、上ステージ２１による上基板１の吸着が解除され、上ステージ２１が上基板１から離隔して上昇し、上基板１と上ステージ２１との接触面積を０（零）とする（図１１）。

(8)下ステージ２２による下基板２の吸着を解除した後、基板離隔専用装置４０のリフトピン４２により、貼り合わされた上下の基板１、２を下ステージ２２のステージ面から離隔させ、下基板２と下ステージ２２との接触面積を０（零）とする（図１２）。この後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す。

(9)真空チャンバ１１を開放するとともに、下昇降装置３２のリフトピン３２Ｂを受け渡し位置まで上昇させる（図１３）。また、リフトピン３２が上昇した後、リフトピン４２を下降させる。これにより、下基板２と下ステージ２２との間にはロボットハンド１３が侵入できる隙間が形成され、貼り合わされた上下の基板１、２をロボットハンド１３に受け渡すことが可能となる。

（実施例３）（図１４〜図１６）
実施例３が実施例１と異なる点は、上基板１と下基板２を貼り合わせた後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す前に、上下の基板１、２と上下のステージ２１、２２との接触面積を少なくする手段として、基板離隔専用装置５０を用いたことにある。基板離隔専用装置５０は、流体シリンダ（モータでも可）からなる昇降アクチュエータ５１と、下ステージ２２に設けられ、昇降アクチュエータ５１により昇降する複数本の支持ピン５２からなる。支持ピン５２は下チャンバを気密に貫通し、更に下ステージ２２に形成された貫通孔に挿通させる。この支持ピン５２の上端には基板支持面を備えた支持ヘッド５２Ａを有する。支持ヘッド５２Ａは、上下の基板１、２の貼り合わせ工程では、下ステージ２２のステージ面の一部を構成する上昇端に設定されていて、下ステージ２２のステージ面と協働して下ステージ２２上に供給された下基板２を支持する。尚、下ステージ２２には支持ヘッド５２Ａが入り込む凹部がその上面に形成されており、支持ヘッド５２Ａはこの凹部内で昇降し、上昇時にはその上端が下ステージ２２のステージ面と同じ高さに位置付けられて下基板２をステージ面とで支持する。また、支持ピン５２の支持ヘッド５２Ａを下ステージ２２のステージ面から凹部内に陥没させることにより、下基板２と下ステージ２２の接触面積を少なくし、下基板２を下ステージ２２から減圧雰囲気下で剥離する。

従って、基板貼り合わせ装置１０は、実施例３において、実施例１の前述(7)〜(9)の工程を以下の如くにする。

(7)上下の基板１、２の貼り合わせ後、上ステージ２１による上基板１の吸着が解除され、上ステージ２１が上基板１から離隔して上昇し、上基板１と上ステージ２１との接触面積を０（零）とする（図１４）。

(8)下ステージ２２による下基板２の吸着を解除した後、基板離隔専用装置５０の支持ピン５２の支持ヘッド５２Ａを下ステージ２２のステージ面から凹部内に陥没させ、支持ヘッド５２Ａの基板支持面を下基板２の下面から離隔させる。それによって、下基板２と下ステージ２２との接触面積を減少させる（図１５）。この後、真空チャンバ１１内を大気圧に戻す。

(9)真空チャンバ１１を開放するとともに、下昇降装置３２のリフトピン３２Ｂを受け渡し位置まで上昇させる（図１６）。これにより、下基板２と下ステージ２２との間にはロボットハンド１３が侵入できる隙間が形成され、貼り合わされた上下の基板１、２をロボットハンド１３に受け渡すことが可能となる。

上述したような実施例２、３の場合においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

尚、上記実施例において、真空チャンバ１１内にガスを導入する前のタイミングで、即ち、上下の基板１、２を貼り合わせた減圧雰囲気を昇圧させる前のタイミングで上下の基板１、２と上下のステージ２１、２２との接触面積を少なくしたものとしたが、これに限られるものではなく、減圧雰囲気が大気圧に戻るまでの過程で接触面積を少なくするようにしても良い。このようにした場合でも、大気圧に比べて気体分子が少ない分だけ、大気圧で下基板２を下ステージ２２から剥離する場合に比べれば剥離による帯電を防止することが可能である。

また、真空チャンバ１１が、上下に２分割に構成されているものとしたが、一体的に形成されており、上下の基板１、２を搬入搬出する扉を有する構成であっても良い。

図１は実施例１の上基板搬入工程を示す模式図である。図２は実施例１の下基板搬入工程を示す模式図である。図３は実施例１の下基板持ち上げ工程を示す模式図である。図４は実施例１の下基板移載工程を示す模式図である。図５は実施例１の減圧工程を示す模式図である。図６は実施例１の基板貼り合わせ工程を示す模式図である。図７は実施例１の上ステージ離隔工程を示す模式図である。図８は実施例１の基板離隔工程を示す模式図である。図９は実施例１の大気圧開放工程を示す模式図である。図１０は実施例１の基板搬出工程を示す模式図である。図１１は実施例２の上ステージ離隔工程を示す模式図である。図１２は実施例２の基板離隔工程を示す模式図である。図１３は実施例２の大気圧開放工程を示す模式図である。図１４は実施例３の上ステージ離隔工程を示す模式図である。図１５は実施例３の基板離隔工程を示す模式図である。図１６は実施例３の大気圧開放工程を示す模式図である。

符号の説明

１上基板
２下基板
１０基板貼り合わせ装置
１１真空チャンバ
１２搬入搬出口
２１上ステージ
２２下ステージ
３１上昇降装置
３２下昇降装置
３２Ａ昇降アクチュエータ
３２Ｂリフトピン
４０基板離隔専用装置
４１昇降アクチュエータ
４２リフトピン
５０基板離隔専用装置
５１昇降アクチュエータ
５２支持ピン

Claims

上ステージに支持された上基板と下ステージに支持された下基板とを減圧雰囲気下で貼り合わせる基板貼り合わせ装置において、
前記上基板と前記下基板を貼り合わせた後、前記減圧雰囲気を大気圧に戻す前に、前記上基板と前記下基板との貼り合わせ時よりも上下の基板と上下のステージとの接触面積を少なくする手段を有することを特徴とする基板貼り合わせ装置。
前記接触面積を少なくする手段は、前記下ステージ上で下基板の一部を支持するリフトピンを有し、このリフトピンで下基板を下ステージのステージ面から上昇させることにより、下基板と下ステージとの接触面積を少なくする請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
前記接触面積を少なくする手段は、前記下ステージと協働して下基板を支持する基板支持面を備えた支持ピンを有し、この支持ピンを下降させて前記基板支持面を下ステージのステージ面から陥没させることにより、下基板と下ステージとの接触面積を少なくする請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
上ステージに支持された上基板と下ステージに支持された下基板とを減圧雰囲気下で貼り合わせる基板貼り合わせ方法において、
前記上基板と前記下基板を貼り合わせた後、前記減圧雰囲気を大気圧に戻す前に、前記上基板と前記下基板との貼り合わせ時よりも上下の基板と上下のステージとの接触面積を少なくすることを特徴とする基板貼り合わせ方法。