JP2011033929A - 基板貼り合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 上下の定盤に上下のガラス基板のズレの修正を効果的に行う。
【解決手段】
第１顕微鏡１２、１２により第１基板１１１の位置合わせマーク１１１c、１１１cを検出して得られた位置誤差に基づいて、第１定盤１１に対して第１基盤１１１を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸周りに回転させる事により、第１基板１１１を第１定盤１１に対して相対位置合わせ可能な第１位置合わせ手段１３と第２顕微鏡２２，２２により第２基板１２１の位置合わせマーク１２１c、１２１cを検出して得られた位置誤差に基づいて第２定盤２１に対して第２基板１２１を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸周りに回転させる事により、第２基板１２１を第２定盤２１に対して相対位置合わせ可能な第２位置合わせ手段２３を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は液晶ディスプレイ等の製造に用いられる、一対の透光性の基板を高精度に位置合わせして貼り合わせる基板貼り合わせ装置に関するものである。

液晶ディスプレイは、パターン化された電極が付設された一対のガラス基板に挟まれた液晶に電界をかけて光の透過、遮断を制御することにより文字や映像の表示をするものであるため、電極パターンがずれた状態で一対のガラス基板が貼り合わせると誤表示等が引き起こされる。従って、液晶ディスプレイの製造に用いられる基板貼り合わせ装置には、一対のガラス基板を所定の相対位置誤差以下に位置合わせして貼り合わせる機能が必要となる。

また、液晶ディスプレイの製造分野における近年の状況として、液晶ディスプレイの表示機能の高精細化が進んでいる。従って、前記一対のガラス基板の基板面内方向の相対位置誤差をより小さく、例えば該誤差を１μm程度以下とする必要性がある。また液晶ディスプレイの需要増大及び価格低下に対応する為に、生産性向上への要求が高まっている。

従来の基板貼り合わせ装置として、位置合せマークが描画された第１ガラス基板及び第２ガラス基板を保持する第１テーブル及び第２テーブルと、前記テーブルを３組の１軸直進駆動手段により水平面内に並進又は垂直軸まわりに回転させて位置合わせする位置合わせ手段と、位置合わせマークを異なった倍率で検出する可変倍率を有する光学系からなる検出手段とを備え、一方のガラス基板の位置合わせマークを検出光学系の低い倍率によって検出して前記位置合わせ手段により粗位置合わせをし、次いで、検出光学系の高い倍率位置合わせマークを検出して前記位置合わせ手段により微位置合わせを行うものがある。（例えば特許文献１参照）

また、表面側に位置合わせマークを有する上下のガラス基板を、前記位置合わせマークを基板裏面側から撮像するカメラが付設された上下の定盤により表面同士が対向するように保持し、前記カメラにより撮像された画像から検知した２つの位置合わせマークの相対的位置ずれ値に基づき、前記上下の定盤の基板面内の相対位置関係を変化させる事により前記上下のガラス基板を位置合わせして貼り合わせるものがある。（例えば特許文献２参照）

特許第３０６１６５１号公報 （図１−５） 特許第３０２２８７９号公報 （図１−４）

基板貼り合わせ装置において、上下のガラス基板は、それぞれ上下の定盤（ワークホルダー、テーブル）に静電吸着又は真空吸着されて保持される。このような静電吸着又は真空吸着は、例えば基板面垂直方向等の基板面外方向に作用する力に対しては保持力が大きいが、基板面に沿う方向である基板面内方向に作用する力に対しては保持力が比較的小さい。従って、上下のガラス基板を貼り合わせる際に、上下の定盤の平行度、上下の基板のばらつき又はシール剤、若しくは液晶の影響等に起因して生じる基板面内方向の作用力により、上下の定盤に対して上下のガラス基板のズレが生じ易いものであり、従来の基板貼り合わせ装置においては、このようなズレの修正を効果的に行う事が出来ず、結果として、一対のガラス基板を所定の相対位置誤差以下に位置合わせして貼り合わせる事が出来ない場合がある。尚、上下のガラス基板を貼り合わせる際に、定盤に対してガラス基板のズレが生じないように定盤に対して基板を完全に固定すると、上下のガラス基板の貼り合わせ時に脆性材料であるガラス基板に過大な応力が発生する為、好ましくない。

例えば、特許文献１及び２の基板貼り合わせ装置は、位置合わせマークを画像認識して抽出した誤差を修正する為に、ガラス基板を保持する定盤をアクチュエータにより駆動している。このような定盤を駆動する構成では、上下のガラス基板を貼り合わせる際、実際に駆動される定盤に対してガラス基板のズレが生じた場合に、該ガラス基板のズレを修正して貼り合わせる事が困難になると言う問題点がある。また、アクチュエータにより駆動される負荷の慣性が大きい為、位置決め精度及び速応性等の制御性能が低下し、ガラス基板の高精度位置合わせ及び、ガラス基板貼り合わせの生産性向上が困難になると言う問題点もある。さらに、アクチュエータにより駆動される負荷の慣性が大きい為、モーター及び減速機等のアクチュエータの容量の増大によりコストが増大すると言う問題点もある。

また、特許文献１の基板貼り合わせ装置の構成は、前記１軸直進駆動手段がボール螺子、モーター及び、位置検出器からなるので、該機構のバックラッシュをなくして精度を上げようとしてボール螺子に予圧をかけると摩擦が増大すること等から、近年において要求されているようなガラス基板の貼り合わせ精度を得る事が出来ないものである。

さらに、特許文献２の基板貼り合わせ装置の機成は、上下の定盤に基板の真空吸着した後に昇降機を駆動して上下の基板間隔を１ｍｍ程度に保持した後にアライメント作業を行う為、微位置合わせの前に微位置合わせ調整範囲内にする為の粗位置合わせを行う必要があり、粗位置合わせを行う為の粗アライメントマークを上下の基板の設ける必要があると共に第３のカメラを設ける必要がある。その上、上下の基板間隔を段階的に狭めながら微位置合わせ動作を繰り返し行う必要がある為、位置合わせの処理時間が増大して生産性が低下するという問題点がある。

本発明は、前記のような問題点を解決する為になされたものであり、上下のガラス基板を貼り合わせる際における、上下の定盤に対する上下のガラス基板のズレの修正を効果的に行う事ができ、一対のガラス基板を所定の相対位置誤差以下に位置合わせして貼り合わせる事ができる基板貼り合わせ装置を得る事を目的とする。またガラス基板の貼り合わせ精度及び生産性を向上する事ができる基板貼り合わせ装置を得る目的とする。

本発明に係る基板貼り合わせ装置は、前記課題解決の為に、対向する第１定盤及び第２定盤にそれぞれ透光性の第１基板及び第２基板を吸着させ、前記定盤の間隔を狭める駆動手段により、前記基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記第１基板の基板面内の少なくとも２箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第1顕微鏡と前記第２基板の基板面内の少なくても２箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第２顕微鏡と前記第１顕微鏡により前記第１基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づき、前記第１定盤に対して前記第１基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第１基板を前記第１定盤に対して相対位置合わせ可能な第１位置合わせ手段と、前記第２顕微鏡により前記第２基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づき、前記第２定盤に対して前記第２基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第２基板を前記第２定盤に対して相対位置合わせ可能な第２位置合わせ手段を備えたものである。

ここで、前記第１顕微鏡が、前記第1定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第1定盤に固定された金属顕微鏡であり、前記第2顕微鏡が、前記第2定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第2定盤に固定された金属顕微鏡であると好ましい。

また、前記第1位置合わせ手段及び第2位置合わせ手段が、前記基板の長辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各長辺２個ずつの、前記基板の２長辺を挟んで対向する４個のアクチュエータ、及び、前記基板の短辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各短辺１個ずつの、前記基板の２短辺を挟んで対向する２個のアクチュエータであり、前記基板と前記アクチュエータとの間の圧力を測定する圧力センサーを備え、該圧力センサーによる検出圧力が所定値となるように前記位置合わせ手段により前記基板を前記定盤に対して位置合わせし、前記圧力センサーによる検出圧力を前記所定値に保つように前記アクチュエータを駆動制御しながら、前記駆動手段により前記基板を貼り合わせるのが好ましい。

さらに、前記アクチュエータが、前記基板の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド、該リニアガイドに支持された基板押圧部材、並び、該基板押圧部材を挟んで前記基板の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、前記基板押圧部材を偏心カムにより駆動する駆動装置及び前記基板押圧部材を該駆動装置方向に付勢する付勢装置であり、前記圧力センサーが、前記基板の辺に直交する基板面内方向の作用力による前記基板押圧部材のひずみを検出するひずみゲージであると好ましい。

さらにまた、真空チャンバー内において、前記第１定盤を支持する第1支持プレートと前記第2定盤を支持する第2支持プレートとの対向面の一方に少なくとも３本のガイドポストを垂設すると共に他方に該ガイドポストに外嵌するブッシュを垂設し、該ガイドポスト及びブッシュを前記駆動手段による前記基板貼り合わせ時の直動案内としてなると好ましい。

また、前記ガイドポストの先端凸部を直円錐台状とすると共に、該先端凸部に外嵌される前記ブッシュの凹部を直円錐台状として、該ガイドポストの直円錐台状部の斜面の母線と鉛直線とのなす角と、該ブッシュの直円錐台状部の斜面の母線と鉛直線とのなす角とを等しくしてなると好ましい。

本発明に係る基板貼り合わせ装置によれば、対向する第1定盤及び第2定盤にそれぞれ透光性の第1基板及び第２基板を吸着させ、前記定盤の間隔を挟める駆動手動により前記基板を貼り合わせる基盤貼り合わせ装置であって、前記第1基板の基板面内の少なくとも２箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第1顕微鏡と、前記第2基板の基板面内の少なくとも２箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第2顕微鏡と、前記第1顕微鏡により前記第1基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第1定盤に対して前記第1基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第1基板を前記第1定盤に対して相対位置合わせ可能な第1位置合わせ手段と、前記第2顕微鏡により前記第2基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第2定盤に対して前記第2基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第2基板を前記第2定盤に対して相対位置合わせ可能な第2位置合わせ手段とを備えたので、前記基板が前記位置合わせ手段により直接駆動されて前記定盤に対して位置合わせされる。従って、前記位置合わせ手段によって駆動される負荷の慣性が比較的小さく速応性等の制御性能が良い為、前記基板を貼り合わせる際に前記定盤に対して前記基板のズレが生じた場合に該基板を直接駆動して該ズレの修正を効果的に行う事が出来る。また、前記制御性能が良い事から、前記基板の貼り合わせ精度及び生産性を向上する事が出来る。

また、前記第1顕微鏡が、前記第1定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第1定盤に固定された金属顕微鏡であり、前記第2顕微鏡が前記第2定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第2定盤に固定された金属顕微鏡であると、前記第1基板又は第2基板の前記位置合わせマークの近くに対物レンズが配設された状態で金属顕微鏡が前記第1定盤又は第2定盤に固定される為、該金属顕微鏡の焦点距離を小さくすることが出来、分解能を上げる事が出来る。従って、前記定盤に対して前記基板を、前記位置合わせ手段により高精度に位置合わせすることが出来る。また金属顕微鏡の焦点距離を調節する作業が不要になる為、生産性を向上する事が出来る。

さらに、前記第1位置合わせ手段及び第2位置合わせ手段が、前記基板の長辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各長辺２個ずつの、前記基板の２長辺を挟んで対向する４個のアクチュエータ、及び、前記基板の短辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各短辺１個ずつの、前記基板の２短辺を挟んで対向する２個のアクチュエータであり、前記基板と前記アクチュエータとの間の圧力を測定する圧力センサーを備え、該圧力センサーによる検出圧力が所定値となるように前記位置合わせ手段により前記基板を前記定盤に対して位置合わせし、前記圧力センサーによる検出圧力を前記所定値に保つように前記アクチュエータを駆動制御しながら、前記駆動手段により前記基板を貼り合わせると、前記圧力センサーによる検出圧力が前記所定値から変化した場合に、該変化量に応じて前記基板を挟んで対向するアクチュエータが駆動されて前記検出圧力が前記所定値に保たれるため、前記基板を貼り合わせる際の前記基板のズレの修正をより迅速に行う事ができると共に前記基板に過大な応力が発生する事がない。

さらにまた、前記アクチュエータが、前記基板の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド、該リニアガイドに支持された基板押圧部材、並びに、該基板押圧部材を挟んで前記基板の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、前記基板押圧部材を偏心カムにより駆動する駆動装置及び前記基板押圧部材を該駆動装置方向に付勢する付勢装置であり、前記圧力センサーが、前記基板の辺に直交する基板面内方向の作用力による前記基板押圧部材のひずみを検出するひずみゲージであると、バックラッシュのない高精度なアクチュエータにより前記基板の貼り合わせを行う為、前記基板の貼り合わせ精度をさらに向上する事が出来る。また、圧力センサーまわりの構成が簡素となる為、コストを低減する事が出来ると共に動作の信頼性を向上する事が出来る。

また、真空チャンバー内において、前記第1定盤を支持する第1支持プレートと前記第2定盤を支持する第2支持プレートとの対向面の一方に少なくとも３本のガイドポストを垂設すると共に他方に該ガイドポストに外嵌するブッシュを垂設し、該ガイドポスト及びブッシュを前記駆動手段による前記基板貼り合わせ時の直動案内としてなると、真空チャンバー内において行われる前記第1基板及び第2基板の貼り合わせを容易に且つ高精度に行う事が出来る。

さらに、前記ガイドポストの先端凸部を直円錐台状とすると共に、該先端凸部に外嵌される前記ブッシュの凹部を直円錐台状として、該ガイドポストの直円錐台状の斜面の母線と鉛直線とのなす角と、該ブッシュの直円錐台状部の斜面の母線と鉛直線とのなす角とを等しくしてなると、前記ガイドポストの斜面と前記ブッシュの斜面が当接して該ガイドポストと該ブッシュとの嵌合が行われる為、前記第1支持プレート及び第1定盤と前記第2支持プレート及び第2定盤との間に水平面内における位置誤差が生じた場合であっても、前記当接する斜面に沿って、前記ガイドポストと前記ブッシュとの芯合せが行われる。従って、前記第1定盤と前記第2定盤との位置合わせを、前記第1支持プレート及び第2支持プレートに垂設されたガイドポスト及びブッシュによってより高精度に行う事が出来る為、真空チャンバー内においては行われる前記第1基板及び第2基板の貼り合わせをより高精度に且つ確実に行う事が出来る。

実施の形態1
図1〜図7は、本発明の実施の形態1に係る基板貼り合わせ装置の構成を示す説明図であり、図1は正面図、図2は平面図、図3は上定盤及び下定盤まわりの構成を示す斜視図、図4は基板貼り合わせ時における上下チャンバーまわりの縦断側面図、図5は下定盤まわりの縦断側面図、図6は基板を直接駆動する位置合わせ手段の動作説
明図、図7は位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。

図1及び図2に示すように、基板貼り合わせ装置１００は、架台上１０１の左右に並設された下基板受け渡しステージST1（基板貼り合わせステージST3）及び上基板受け渡しステージST２からなり、上下のチャンバー１ , ２内の図３に示す対向する上定盤1１及び下定盤２１にそれぞれ短形の透光性上基板１１１及び下基板１２１を吸着させ、前記定盤１１，２１の間隔を挟める駆動手段であるZテーブル１０２＝図1参照により前記基板１１１、１２１を貼り合わせるものである。

上チャンバー１内には、その内下面に上支持プレート３が固定され、該上支持プレート３の下面に上定盤１１が固定される。該上定盤１１の下面には、図示しない静電吸着、又は、真空吸着等の吸着手段により上基板１１１が吸着可能とされる為、上定１１１を保持する事が出来る。また、下チャンバー２内には、前記Zテーブル１０２により昇降可能に支持された下支持プレート４上に下定盤２１が固定される。該下定盤２１の上面には、図示しない静電吸着、又は、真空吸着等の吸着手段により下基板１２１が吸着可能とされる為、下定盤２１により下基板１２１を保持する事が出来る。

まず、基板貼り合わせ装置１００による基板貼り合わせ動作の概要を説明する。図1及び図2において、下チャンバー２に対して上チャンバー１をZ軸１０５により上昇させて、上チャンバー１と下チャンバー２とを分離した状態とし、上チャンバー１を上基板受け渡しステージST２の上側までX軸１０４により移動させる（図中矢印X参照）。ここでX軸１０４及びZ軸１０５は、リニアガイド及びストロークが一定である為、例えばエアーシリンダー等のアクチュエータにより構成される。なお、上チャンバー１を移動させる構成ではなく、下チャンバー２を移動させる構成としてもよい。

下基板受け渡しステージST１（基盤貼り合わせステージST３）の下チャンバー２内において、水平面内の２軸（X軸及びY軸）及び昇降軸（Z軸）並びに昇降軸まわりの回転軸（θ軸）を有する図示しないハンドリングロボットにより下基板（１２１＝図３参照）を吸着して下定盤２１に近づけて、下定盤２１内に埋め込まれた後述する下顕微鏡２２，２２による位置合わせマーク１２１C、１２１Cの観察に基づいて、前記ハンドリングロボットによりアライメントした後、下基板１２１を下定盤２１の前記吸着手段により吸着する。この状態で、後述する第2位置合わせ手段２３により精アライメントを行う事により、下基板１２１は下チャンバー２内の下定盤２１に高精度に位置合わせる。

上基板受け渡しステージST2において、水平面内の２軸（X軸及びY軸）及び昇降軸（Z軸）並びに昇降軸まわりの回転軸（θ軸）を有するX、Y、Z、θテーブル１０３上に上基板１１１を真空吸着し、該上基板１１１を、前記の通りX軸１０４により上基板受け渡しステージST２まで移動させられた上チャンバー１内の上定盤１１に近づけ、上定盤１１内に埋め込まれた後述する上顕微鏡１２，１２による位置合わせマーク１１１C、１１１Cの観察に基づいて前記X、Y、Z、θテーブル１０３によりアライメントした後、上基板１１１を上定盤１１の前記吸着手段により吸着する。この状態で後述する第1位置合わせ手段１３により精アライメントを行うことにより、上基板１１１は、上チャンバー１内の上定盤１１に高精度に位置合わされる。

次に、上チャンバー１をX軸１０４により基板貼り合わせステージST３まで移動させた後、前記Z軸１０５により下降させて上下のチャンバー１，２のフランジ面を接触させる。図４に示すように、該フランジ面にはOリング等のシール手段７が設けられている為、上下のチャンバー１，２の接触面間は密封される。この状態で、図示しない真空ポンプにより上下のチャンバー１，２内の排気を開始して設定真空度に到達するまで放置する。

上チャンバー１内において上定盤１１が固定された上支持プレート３と下チャンバー２内において下定盤２１が固定された下支持プレート４とは対向しており、上支持プレート３下面の四隅にはブッシュ５、・・・が上支持プレート３の基準位置に対して位置決めされて垂設され、下支持プレート４上面の四隅には前記ブッシュ５、・・・に対向する位置にガイドポスト６、・・・が下支持プレート４の基準位置に対して位置決めされて垂設される。

したがって、設定真空度に到達した状態で、定盤１１，２１の間隔を狭める駆動手段であるZテーブル１０２を上昇させて上下の支持プレート３，４（上下の定盤１１，２１）の間隔が狭められると、前記上下のブッシュ５、・・・及びガイドポスト６、・・・が嵌合する為、該ブッシュ５、・・・及びガイドポスト６、・・・が基板１１１，１２１貼り合わせ時の直動案内となり、真空チャンバー内において行われる上下の基板１１１、１２１の貼り合わせを容易に且つ高精度に行う事が出来る。

図３及び図４に示すように、ガイドポスト６の先端凸部は直円錐台状とされ、母線と鉛直線とのなす角（傾斜角度）がθである斜面（円錐面６a）が形成されている。ここで傾斜角度θは、例えば１５°〜４５°とされる。また、図４に示すように、ブッシュ５の凹部には、ガイドポスト６の先端凸部の斜面６aの傾斜角度θと等しい傾斜角度の直円錐台側面状の斜面５aが形成されている。

したがって、ブッシュ５の凹部の斜面５aとガイドポスト６の先端凸部の斜面６aとが当接して前記嵌合が行われる為、上支持プレート３及び上定盤１１と下支持プレート４及び下定盤２１との間に水平面内における位置誤差が生じた場合であっても、前記当接する斜面５a、６aに沿って、ブッシュ５とガイドポスト６との芯合せが行われる。よって、上定盤１１と下定盤２１との位置合わせを、上支持プレート３下面四隅のブッシュ５、・・・と下支持プレート４上面四隅のガイドポスト６、・・・によって高精度に行う事が出来る為、真空チャンバー内において行われる上下の基板１１１，１２１の貼り合わせをより高精度にかつ確実に行う事が出来る。

なお、以上の説明においては、ブッシュ５、・・・及びガイドポスト６、・・・をそれぞれ上支持プレート３及び下支持プレート４の四隅に４個ずつ設ける場合を示したが、必ずしも四隅に設ける必要性はなく、水平面内において直線上に並ばない適宜箇所に３個以上設ければよい。また、上支持プレート３にガイドポスト６、・・・を設けて下支持プレート４にブッシュ５、・・・を設けてもよい。

次に、上顕微鏡１２，１２及び下顕微鏡２２，２２の構成について説明する。図３及び図５に示す下顕微鏡２２，２２は、前記の通り下定盤２１に吸着される矩形の透光性下基板１２１の対角位置２箇所には、位置合わせマーク１２１c、１２１cが設けられおり、略矩形の下定盤２１の対角位置２箇所には、該位置合わせマーク１２１c、１２１cの直下に、対物レンズ部２２bが下基板１２１に近接して凹部２１a、２１a内に位置するように、下顕微鏡２２，２２が下定盤２１内に埋め込まれた状態で位置決めされ固定される。

下顕微鏡２２は、対物レンズ部２２b内の対物レンズの中から光源２２aから出た光を下基板１２１に当てて高倍率で観察する金属顕微鏡であり、該観察による位置合わせマーク１２１cの画像はCCDカメラ２２cにより撮像されて図示しない制御装置に画像データが取り込まれる。したがって、該制御装置により、位置合わせマーク１２１c、１２１cの位置ズレ量を演算すると共に、該位置ズレ量から、前記ハンドリングロボットの駆動制御データ、又は、第２位置合わせ手段（２３）の各アクチュエータの駆動制御データを作成する事ができる。

また、図３に示す上顕微鏡１２，１２は、下顕微鏡２２，２２と同様の構成であり、下顕微鏡２２の光源２２a、対物レンズ部２２b及びCCDカメラ２２cに相当する、光源１２a、図示しない対物レンズ部及びCCDカメラ１２cを備えている。また、上定盤１１が上基板１１１を吸着した状態で、位置合わせマーク１１１c、１１１cの直上に、図示しない対物レンズ部が上基板１１１に近接して上定盤１１の図示しない凹部内に位置するように、上顕微鏡１２，１２が上定盤１１内に埋め込まれた状態で位置決めされ固定される。上顕微鏡１２においても、下顕微鏡と同様に、位置合わせマーク１１１cの画像はCCDカメラ１２cにより撮像されて図示しない制御装置に画像データが取り込まれる。従って、該制御装置により、位置合わせマーク１１１c、１１１cの位置ズレ量を演算すると共に、該位置ズレ量から、前記X、Y、Z、θテーブル１０３の駆動制御データ、又は第１位置合わせ手段１３の各アクチュエータの駆動制御データを作成する事ができる。

このように、上基板１１１又は下基板１２１の位置合わせマーク１１１c、１１１c、１２１c、１２１cの近くに対物レンズが配設された状態で金属顕微鏡が上定盤１１又は下定盤２１に固定される為、該金属顕微鏡の焦点距離を小さくする事ができ、分解能を上げる事ができる。したがって、定盤１１，２１に対してそれぞれ基板１１１，１２１を、第１位置合わせ手段１３、第2位置合わせ手段２３により高精度に位置合わせする事が出来る。また、金属顕微鏡の焦点距離を調節する作業が不要となるため、生産性を向上させる事ができる。

次に、図３、図６及び図７を用いて、第２位置合わせ手段２３の構成及び動作について説明する。第２位置合わせ手段２３は、下基板１２１の長辺１２１a、１２１aに直交する基板面内方向（図６中の矢印A方向）へ基板１２１を直進駆動する各長辺１２、１２１aに２個ずつの、基板１２１の２長辺１２１a、１２１aを挟んで対向する４個のアクチュエータ２４、・・・、及び基板１２１の短辺１２１b、１２１bに直交する基板面内方向（図６中の矢印B方向）へ基板１２１を直進駆動する各短辺１２１bに１個ずつの、基板１２１の２短辺１２１b、１２１bを挟んで対向する２個のアクチュエータ２５，２５の計６個のアクチュエータからなる。

したがって、図６において例えば、下基板１２１の短辺１２１bを駆動するアクチュエータ２５，２５を同方向に駆動すれば、下基板１２１はA方向に並進し、下基板１２１の長辺１２１aを駆動するアクチュエータ２４、・・・を同方向に駆動すれば、下基板１２１はA方向に並進する。すなわち第２位置合わせ手段２３により、下定盤２１に対して下基板１２１を基板面内方向に並進させる事ができる。また、下基板１２１の同一長辺１２１aを駆動するアクチュエータ２４，２４、を逆方向に駆動すれば、下基板１２１は基板面垂直方向軸まわりに回転する。すなわち、第２位置合わせ手段２３により、下定盤２１に対して下基板１２１を基板面垂直方向軸まわりに回転させる事ができる。

前記アクチュエータ２４，２５は、例えば図７に示すアクチュエータ３１であり、同一の構成からなるものである。基板押圧部材３６は、その段部３６aに下基板１２１の端縁を当接させた状態で、リニアガイド３５aにより圧力センサー３３に対してアクチュエータ３１の動作方向（図６の矢印A又はB参照）に移動可能に支持される。また、圧力センサー３３及び支持部は、リニアガイド３５によりアクチュエータ３１の動作方向に移動可能に支持され、圧力センサー３３の支持部が、編心カム３７aを図示しないモーター、又は、減速機付きモーターにより駆動する駆動装置３７により駆動されると共に、付勢装置３８により駆動装置３８方向に付勢される。

図７の構成において、圧力センサー３３は、基盤押圧部材３６を弾性付勢する構成となっており、圧力センサー３３に対する基板押圧部材３６の相対位置変化を静電容量型の変位計又は作業トランス等により検出する事により、下基板１２１と各アクチュエータ３１との間の圧力を測定する。

第１位置合わせ手段１３は、第２位置合わせ手段２３と同様に、図７に示すアクチュエータ３１からなり、図３に示すように、上基板１１１の長辺１１１a、１１１aに直交する基板面内方向へ基板１１１を直進駆動する各長辺１１１aに２個ずつの、基板１１１の２長辺１１１a、１１１aを挟んで対向する４個のアクチュエータ１４、・・・、及び、基板１１１の短辺１１１b、１１１bに直交する基板面内方向へ基板１１１を直進駆動する各短辺１１１bに１個ずつの、基板１１１の２短辺１１１b、１１１bを挟んで対向する２個のアクチュエータ１５，１５の計６個のアクチュエータからなる。従って、第１位置合わせ手段１３は、第２位置合わせ手段２３と同様に動作する為、第１位置合わせ手段１３により、上定盤１１に対して上基板１１１を基板面内方向に並進させる事、及び、上定盤１１に対して上基板１１１を基板面垂直方向軸まわりに回転させる事ができる。

以上のようなアクチュエータ３１、１４、・・・、１５，１５、２４、・・・、２５，２５からなる第１位置合わせ手段１３及び第２位置合わせ手段２３により上基板１１１及び下基板１２１が直接駆動されて、それぞれ上定盤１１及び下定盤２１に対して位置合わせされる為、第１位置合わせ手段１３及び第２位置合わせ手段２３によって駆動される負荷の慣性が比較的小さく速応性等の制御性能が良い為、基板１１１，１２１を貼り合わせる際に上定盤１１に対して上基板１１１のズレが生じた場合、又は、下定盤２１に対して下基板１２１のズレが生じた場合に、該基板１１１又は１２１を直接駆動して該ズレの修正を効果的に行う事が出来る。また、前記制御性能が良い事から、基板１１１，１２１の貼り合わせ精度及び生産性を向上する事が出来る。更に、バックラッシュのない高精度なアクチュエータにより基板１１１又は１２１を駆動する為、基板１１１，１２１の貼り合わせ精度を向上する事ができる。

また、圧力センサー３３による検出圧力が所定値から変化した場合に、該変化量に応じて上基板１１１又は下基板１２１を挟んで対向するアクチュエータ３１、１４、・・・、１５、１５、２４、・・・、２５，２５が駆動されて前記検出圧力が前記所定値に保たれる為、基板１１１，１２１を貼り合わせる際の基板１１１，１２１のズレの修正をより迅速に行う事が出来ると共に基板１１１，１２１に過大な応力が発生する事がない。

実施の形態２
図８は、本発明の実施の形態２に係る基板貼り合わせ装置の位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。実施の形態２に係る基板貼り合わせ装置の構成は、第１位置合わせ手段１３及び第２位置合わせ手段２３を構成するアクチュエータ３２以外の構成は、実施の形態１に係る基板貼り合わせ装置の構成と同様である。

実施の形態２においても、第１位置合わせ手段１３を構成するアクチュエータ１４、・・・、及び１５，１５並びに第２位置合わせ手段２３を構成するアクチュエータ２４、・・・及び２５，２５は、図８に示すアクチュエータ３２からなる同一のものである。

例えば、下基板１２１を駆動する第２位置合わせ手段２３を構成するアクチュエータ３２は、図８に示すように、下基板１２１の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド３５、該リニアガイド３５に支持された基板押圧部材３６、並びに、基盤押圧部材３６を挟んで、下基板１２１の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、基盤押圧部材３６を偏心カム３７aにより駆動する駆動装置３７及び基板押圧部材３６を駆動装置方向に付勢する付勢装置３８からなる。

圧力センサー３３は、下基板１２１の辺に直交する基板面内方向の作用力による基板押圧部材３６のひずみを検出する為に、基板押圧部材３６のひずみゲージ貼付部３６bに貼付されたひずみゲージ３４により構成される。図８の構成において、圧力センサー３３は、基板押圧部材３６のひずみゲージ貼付部３６bが弾性変形した場合のひずみをひずみゲージ３４により検出する事により、下基板１２１と各アクチュエータ３２との間の圧力を測定する。

このようなアクチュエータ３２の構成によれば、該アクチュエータ３２により上基板１１１及び下基板１２１が直接駆動されて、それぞれ上定盤１１及び下定盤２１に対して位置合わせされる為、基板１１１又は１２１を直接駆動して、前記ズレの修正を行う事が出来る事、及び基板１１１，１２１の貼り合わせ精度を向上する事が出来る事等の実施の形態１と同様の作業効果を奏する。また圧力センサー３３まわりの構成が簡索となる為、コストを低減する事が出来ると共に動作の信頼性を向上させる事ができる。

本発明の実施の形態１に係る基板貼り合わせ装置の構成を示す正面図である。 同じく平面図である。 上定盤及び下定盤まわりの構成を示す斜視図である。 基盤貼り合わせ時における上下チャンバーまわりの縦断側面図である。 下定盤まわりの縦断側面図である。 基盤を直接駆動する位置合わせ手段の動作説明である。 位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る基板貼り合わせ装置の位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。

A 長辺に直交する基板面内方向
B 短辺に直交する基板面内方向
１００ 基盤貼り合わせ装置
１０２ Zテーブル（定盤の間隔を挟める駆動手段）
１１１ 上基板（第１基板）
１１１a 長辺
１１１b 短辺
１１１c 位置合わせマーク
１２１ 下基板（第２基板）
１２１a 長辺
１２１b 短辺
１２１c 位置合わせマーク
１ 上チャンバー
２ 下チャンバー
３ 上支持プレート（第１支持プレート）
４ 下支持プレート（第２支持プレート）
５ ブッシュ
５a 斜面
６ ガイドポスト
６a 斜面
１１ 上定盤（第１定盤）
１２ 上顕微鏡（第１顕微鏡）
１３ 第１位置合わせ手段
１４，１５ 直進駆動アクチュエータ
２１ 下定盤（第２定盤）
２１a 凹部
２２ 下顕微鏡（第２顕微鏡）
２２b 対物レンズ
２３ 第２位置合わせ手段
２４，２５ 直進駆動アクチュエータ
３１、３２ アクチュエータ
３３ 圧力センサー
３４ ひずみゲージ
３５、３５a リニアガイド
３６ 基盤押圧部材
３６a 段部
３６b ひずみゲージ貼付部
３７ 駆動装置
３７a 編心カム
３８ 付勢装置

Claims (6)

1. 対向する第１定盤１１及び第２定盤２１にそれぞれ透光性の第１基板１１１及び第２基板１２１を吸着させ、前記定盤１１，２１の間隔を狭める駆動手段１０２により前記基板１１１，１２１を貼り合わせる基板貼り合わせ装置１００であって、前記第１基板１１１の基板面内の少なくとも２箇所に設けられた位置合わせマーク１１１C,１１１Cを各々個別に認識する、該位置合わせマーク１１１C、１１１Cの位置に対応して配設された複数の第１顕微鏡１２，１２と、前記第２基板１２１の基板内面の少なくても２箇所に設けられた位置合わせマーク１２１C,１２１Cを各々個別に認識する、該位置合わせマーク１２１C、１２１Cの位置に対応して配設された複数の第２顕微鏡２２，２８と、前記第１顕微鏡１２，１２により前記第１基板１１１の位置合わせマーク１１１C、１１１Cを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第１定盤１１に対して前記第１基板１１１を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させることにより、前記第１基板１１１を前記第１定盤１１に対して相対位置合わせ可能な第１位置合わせ手段１３と、前記第２顕微鏡２２，２２により前記第２基板１２１の位置合わせマーク１２１C、１２１Cを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第２定盤２１に対して前記第２基板１２１を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第２基板１２１を前記第２定盤２１に対して相対位置合わせ可能な第２位置合わせ手段２３とを備えた事を特徴とする基板貼り合わせ装置。
2. 前記第１顕微鏡１２が、前記第１定盤１１に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第１定盤１１に固定された金属顕微鏡であり、前記第２顕微鏡２２が前記第２定盤２１に設けられた凹部２１a内に対物レンズが位置するように該第２定盤２１に固定された金属顕微鏡である請求項１記載の基板貼り合わせ装置。
3. 前記第１位置合わせ手段１３及び第２位置合わせ手段２３が、前記基板１１１，１２１の長辺１１１a、１２１aに直交する基板面内方向へ基板１１１，１２１を直進駆動する各長辺１１１a、１２１a２個ずつの、前記基板１１１，１２１の２長辺１１１a、１１１a、１２１a、１２１aを挟んで対向する４個のアクチュエータ１４・・・、２４・・・、及び、前記基板１１１、１２１の短辺１１１６、１２１６に直交する基板面内方向へ基板１１１，１２１を直進駆動する各短辺１１１６，１２１６１個ずつの、前記基板１１１，１２１の２短辺１１１６，１１１６，１２１６，１２１６を挟んで対向する２個のアクチュエータ１５，１５，２５，２５であり、前記基板１１１，１２１と前記アクチュエータ １４，１５，２４，２５＝３１，３２との間の圧力を測定する圧力センサー３３を備え、該圧力センサー３３による検出圧力が所定値となるように前記位置合わせ手段１２，２３により前記基板１１１，１２１を前記定盤１１，２１に対して位置合わせし、前記圧力センサー３３による検出圧力を前記所定値に保つように前記アクチュエータ１４，１５，２４，２５＝３１，３２を駆動制御しながら、前記駆動手段１０２により前記基板１１１，１２１を貼り合わせる請求項１記載の基板貼り合わせ装置。
4. 前記アクチュエータ３２が、前記基板１１１，１２１の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド３５、該リニアガイド３５に支持された基板押圧部材３６、並びに、該基板押圧部材３６を挟んで前記基板の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、前記基板押圧部材３６を編心カム３７aにより駆動する駆動装置３７及び前記基板押圧部材３６を該駆動装置方向に付勢する付勢装置３８であり、前記圧力センサー３３が、前記基板１１１，１２１の辺に直交する基板面内方向の作用力による前記基板押圧部材３６のひずみを検出するひずみゲージ３４である請求項３記載の基板貼り合わせ装置。
5. 真空チャンバー１，２内において、前記第１定盤１１を支持する第１支持プレート３と前記第２定盤２１を支持する第２支持プレート４との対向面の一方に少なくとも３本のガイドポスト６・・・を垂設すると共に他方に該ガイドポスト６・・・に外嵌するブッシュ５・・・を垂設し、該ガイドポスト６・・・及びブッシュ５・・・を前記駆動手段１０２による前記基板（１１１，１２１）貼り合わせ時の直動案内としてなる請求項１記載の基板貼り合わせ装置。
6. 前記ガイドポスト６の先端凸部を直円錐台状とすると共に、該先端凸部に外嵌される前記ブッシュ５の凹部を直円錐台状として、該ガイドポスト６の直円錐台状部の斜面６aの母線と鉛直線とのなす角θと、該ブッシュ５の直円錐台状部の斜面５aの母線と鉛直線とのなす角θとを等しくしてなる請求項５記載の基板貼り合わせ装置。

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