JP4218285B2

JP4218285B2 - 基板貼り合わせ方法及びその装置

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Publication number: JP4218285B2
Application number: JP2002244499A
Authority: JP
Inventors: 潔今泉; 聡八幡; 幸徳中山; 正行斉藤; 政智遠藤
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: JP2004087635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法及びその装置に係り、特に減圧雰囲気中で液晶表示パネル等を貼り合わせる為の基板貼り合わせ方法及びその装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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等が設けられた二枚のガラス基板を数μｍ（例えば２μｍ）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（以下、その貼り合わせ後の基板を「セル」という）、その各基板と接着剤（シール材）で形成される空間に液晶を封止するという工程がある。
【０００３】
従来、その液晶の封止を行う際の基板貼り合わせ方法としては、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（口字形）に描画した一方の基板上に液晶を滴下しておく。そして、真空チャンバ内にて他方の基板を一方の基板の上方に配置し、その他方の基板と一方の基板とを加圧して貼り合わせる、という特開２０００−２８４２９５号公報に開示された方法がある。
【０００４】
具体的にこの特開２０００−２８４２９５号公報に開示された基板貼り合わせ方法は、真空チャンバ内に配設された加圧板の下面に上記他方の基板を静電吸着して保持し、且つ同じく真空チャンバ内にてその加圧板と対向して配設されたテーブル上に上記一方の基板を静電吸着して保持する。そして、真空チャンバ内を減圧して真空状態にし、加圧板とテーブルとの間隔を狭めることによって、各基板を加圧して貼り合わせる、というものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２０００−２８４２９５号公報に開示された基板貼り合わせ方法にあっては、基板サイズに関しては何ら開示されていない。これが為、静電吸着する基板のサイズが静電吸着機構のサイズ（電極のサイズ）より小さい場合、電極を覆う誘電体が減圧雰囲気中で剥き出しとなり、かかる状態で電圧を印加すると、その誘電体の剥き出し部分から放電して基板や静電吸着機構を損傷させる場合があるという不都合があった。
【０００６】
また、小さな基板に対応する為に電極と誘電体の面積を小さくした場合、即ち誘電体が減圧雰囲気中で基板面からはみ出して、剥き出し部が発生しないように電極を小さくした場合、大きなサイズの基板を保持するだけの吸着力を発生できなくなるという不都合があった。このような不都合を改善する為には、基板の大きさに応じてサイズの異なる静電吸着機構を多数用意すればよい。しかし、このように多数の静電吸着機構を用意すると、静電吸着機構を基板サイズに応じて交換するという煩雑な作業が生じ、これにより費用の増加をも招くという不都合があった。
【０００７】
ここで、静電吸着機構として双極型静電チャックを用いる場合がある。この双極型静電チャックとは、内部に設けた一対の電極に正及び負の電圧を印加することで、誘電体表面（静電チャック吸着面）と基板膜面上の透明導電膜に正及び負の電荷を発生させ、この間に働くクーロン力によって基板を保持するものである。しかしながら、一つの基板から複数のパネルを多面取りする際には、その基板膜面上の透明導電膜がパネル間で分断されている場合がある。このような場合には、一つのパネル内で正及び負の電荷を発生させなければクーロン力が発生しないので、一対の大きな双極型電極で構成した静電チャックでは多面取りした基板を保持することができないという不都合があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、減圧雰囲気中で基板や静電チャックに損傷を与えることがなく確実に基板を保持することができ、そして、確実に基板を貼り合わせることができる基板貼り合わせ方法及びその装置を提供することを、その目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本発明では、少なくとも何れか一方に接着剤を設け且つ対向して配設した貼り合わせ対象物たる二枚の基板を、減圧状態のチャンバ内にて位置合わせを行った後で加圧して貼り合わせを行う際に、前記基板を、前記チャンバ内が所定の減圧状態になるまでは吸引吸着力を掛けて保持し、その所定の減圧状態になると、前記チャンバ内に設けた複数対の電極を有する双極型静電チャックの各電極の内の前記基板の大きさに応じた所望の電極対に電圧を印加して保持している。ここで、その電圧は、基板に形成された導電膜の形状に応じた所望の電極対に印加されてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る基板貼り合わせ装置の一実施形態について図１からに図４基づいて説明する。
【００１１】
図１に本発明の基板貼り合せ装置の一実施形態の全体構成を示す。図のように、基板貼り合わせ装置を大きく分類すれば、貼り合わせ対象物である二つの基板３３，３４（以下、後述するテーブル９に載置保持する基板３３を「下基板３３」と、後述する加圧板１６に保持する基板３４を「上基板３４」という）の位置決めを行うＸＹθステージ部Ｓ１と、各基板３３，３４の貼り合わせ動作を行う基板貼り合わせ部Ｓ２（チャンバ部）と、後述する各基板３３，３４に加圧力を発生するための駆動機構を備えたＺ軸移動ステージ部Ｓ３とから構成されている。その各部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が架台１上に順次配置されている。ここで、ＸＹθステージ部Ｓ１は架台１上に載置保持され、基板貼り合わせ部Ｓ２は架台１上に立設された例えば四つの支柱を備えた第一フレーム２に支持され、Ｚ軸移動ステージ部Ｓ３は架台１上に立設された例えば四つの支柱を備えた第二フレーム３に支持される。以下、これら各部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３について詳述する。
【００１２】
ＸＹθステージ部Ｓ１は、架台１上に配設されたＸステージ４ａと、このＸステージ４ａ上に配設されたＹステージ４ｂと、このＹステージ４ｂ上に配設されたθステージ４ｃとを有する。本実施形態のＸステージ４ａは、駆動モータ５によってＹステージ４ｂとθステージ４ｃを左右方向（図１中のＸ軸方向）に移動できるよう構成される。また、Ｙステージ４ｂは、駆動モータ６によってθステージ４ｃを前後方向（図１中のＹ軸方向）に移動できるよう構成されている。更に又、θステージ４ｃは、回転ベアリング７を介し駆動モータ８によってＹステージ４ｂに対して図１に示すθ方向に回転するよう構成されている。
【００１３】
ここで、θステージ４ｃ上には、下基板３３を載置保持するテーブル９が支持柱１０を介して固定されている。また、Ｙステージ４ｂには、回転ベアリング１３と真空シール１４を介して支持柱１０の下部側を被包するアーム１１が配設されており、これにより支持柱１０の回転に伴ってアーム１１がつられて回転しないようになっている。更に又、そのアーム１１と基板貼り合わせ部Ｓ２の後述する貼り合わせ室１５との間には、アーム１１上に一端を固定し且つ貼り合わせ室１５の下部に他端を固定すると共に支持柱１０に覆設する蛇腹状の弾性体から成る真空ベローズ１２が配設されている。これにより、貼り合わせ時において、貼り合わせ室１５内が所定の減圧状態を保持できるようにしている。
【００１４】
尚、本実施形態にあっては支持柱１０をテーブル９の略中央に一本配設しているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えばθステージ４ｃによるテーブル９の所定量（後述する位置合わせマークの位置ずれ量）を補正するだけの回転が可能であればその支持柱１０を複数本設けてもよい。
【００１５】
基板貼り合わせ部Ｓ２は、図１に示すが如く、所定の減圧下にて二枚の基板３３，３４の貼り合わせを行う貼り合わせ室（チャンバ）１５と、この貼り合わせ室１５内に配設されたテーブル９と、同じく貼り合わせ室１５内でテーブル９の面に対向して、上方に配設された加圧板１６とを有する。この場合、テーブル９には、後述する接着剤や液晶が設けられた下基板３３が載置保持され、加圧板１６にはその下基板３３に貼り合わせる上基板３４が保持される。
【００１６】
貼り合わせ室１５の側部には、各基板３３，３４を出入する為の開口部１５ａが設けてあり、その側部に、その開口部１５ａを閉塞するゲートバルブ１７が備えられている。ここで、このゲートバルブ１７は、シリンダ１７ａによって上下方向（図１中のＺ軸方向）に移動自在に構成してある。
【００１７】
更に、貼り合わせ室１５の下部には、貼り合わせ室１５内を減圧排気するために第一及び第二の排気配管２０ａ，２０ｂが図示しない切換バルブを介して真空ポンプに接続されている。ここで、第一の排気配管２０ａは第二の排気配管２０ｂに比べて細いものが用いられ、例えば、各々断面が略円形の排気配管の場合、第一の排気配管２０ａの径を１とすると、太い方の第二の排気配管２０ｂは約１０〜１００倍程度の径のものが用いられる。この第一の排気配管２０ａの径は、貼り合せ室内（チャンバ内）を減圧するときに、ガス（または空気）の流れによって基板３３、３４の暴れ、下基板３３上の液晶の飛散や、減圧による水分の凍結が発生しない排気速度となるように設定する。この設定は予め実験等で決めることが可能である。この第一の排気配管２０ａにより所定の減圧状態までゆっくり減圧した後、第二の排気配管２０ｂに切換えて高速に減圧することで、液晶の飛散等の問題を発生せずに減圧にかかる時間を短縮することができる。
【００１８】
また、貼り合わせ室１５内のテーブル９側には、下基板３３を図示しない移載機から受け取り、若しくは貼り合せの完了したセルを取り出す為に使用される複数の昇降ピン３５が立設されている。この昇降ピン３５は、その一端（図１中の下端）にシリンダ３６が配設されており、このシリンダ３６によってテーブル９に形成してある貫通孔の中を上下方向に移動できるように構成されている。
【００１９】
更に又、貼り合わせ室１５の上部には、貼り合わせ室１５内の減圧状態を大気圧に戻す為の配管２１と、貼り合わせ室１５内にガス（空気）を導入、若しくは遮断する為に配管２１の途中に備えた弁２２とが配設される。ここで、配管２１には図示しない圧力源（例えばポンプ）が接続されており、これにより貼り合わせ室１５内へのガスの導入速度を制御することができる。尚、その圧力源は、必ずしも配設されてなくてもよい。さらに、貼り合わせ室の側面側には大気開放弁２３とそれを駆動するシリンダ２４が設けてあり、貼り合わせ室内を大気圧に戻す場合に用いられる。
【００２０】
また更に、貼り合わせ室１５の上部には加圧板１６に形成された図示しないマーク認識用孔を通して上下の各基板３３，３４の位置合わせマークを観測する為の窓２５が複数設けてある。ここで、その位置合わせマークの観測には、図１に示す認識用カメラ２６が用いられ、この認識用カメラ２６によって各基板３３，３４の位置合わせマークのずれを測定する。
【００２１】
なお、加圧板１６には、上基板３４を負圧により吸引吸着するための複数の吸引吸着孔と、静電気力により吸着する為の静電吸着機構とが設けられている。静電吸着機構は、正極と負極からなる１対の電極を二対以上設けておくことで、貼り合わせる基板のサイズが変わったり、面取り数が変わっても、確実に基板を減圧状態で保持することができる双極型静電チャックである。尚、ここでは、加圧板に設けた静電吸着機構を例として説明するが、テーブルに設けられた静電吸着機構についても同様に構成してある。
【００２２】
ここで、加圧板に設けた双極型静電チャックの一般的な配置を図２に示す。尚、説明の便宜上、図中の白抜きの電極を正極，斜線の電極を負極とする。また、各電極は、加圧板１６の内部に保持されており、電極表面を覆う誘電体を介して基板を吸着するので、以後の図に示す電極配置位置は、加圧板１６の内部に配置された電極の配置位置を示すものである。又基板はガラス基板で半導体の性質を持つものである。
【００２３】
先ず図２（ａ）に示す双極型静電チャックは、加圧板１６の下面に形成された二つの略矩形の凹部に、略矩形の平面形状の双極型電極２３Ａ，２４Ａが各々埋設されたものであって、この双極型電極２３Ａ，２４Ａの表面（加圧板１６の下面側の表面）に、主面が加圧板１６の下面と面一になる誘電体が覆設されたものである。かかる場合、この双極型静電チャックは、一方の電極２３Ａに正の電圧を、他方の電極２４Ａに負の電圧を印加することによって、クーロン力やジョンソン・ラーベック力で基板３４を加圧板１６に静電吸着して保持する。
【００２４】
また図２（ｂ）に示す双極型静電チャックは、加圧板１６に埋設され且つ誘電体が覆設された一対の櫛歯型の双極型電極２３Ｂ，２４Ｂを有するものである。この双極型静電チャックは、一方の電極２３Ｂに正の電圧を、他方の電極２４Ｂに負の電圧を印加することによって、夫々の誘電体の主面と基板３４とに負及び正の電荷を発生させ、その間に働くクーロン力で基板３４を加圧板１６に静電吸着して保持する。
【００２５】
ここで、上述した図２（ａ）に示す一対の双極型電極２３Ａ，２４Ａや図２（ｂ）に示す一対の双極型電極２３Ｂ，２４Ｂの全体の大きさは、基板３４大きさと略同じ若しくは若干小さく形成されたものである。
【００２６】
これに対して、図３（ａ），（ｂ）には加圧板に設けた一対の電極全体の大きさよりも基板自体が小さい場合を示している。
【００２７】
即ち、上記図２（ａ），（ｂ）の双極型静電チャックが設けられた加圧板で図３（ａ），（ｂ）に示す小さい基板３４を静電吸着した場合、各電極２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの一部が基板３４からはみ出てしまう。これは、その加圧板１６が、大きな基板を加圧するように作られている為である。このような、一部が所定の減圧雰囲気中で剥き出し状態の電極（誘電体）２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４Ｂに電圧（±１００Ｖ〜±５０００Ｖ程度）を印加すると、その剥き出し部分の誘電体から放電が起きて、基板３４Ｂや静電チャックを損傷させる場合がある。
【００２８】
このため、上述したように誘電体が基板面からはみ出して減圧雰囲気中に剥き出しにならないように、電極と誘電体の面積を小さくしてサイズが小さな基板に対応させる、という方策がある。しかしながら、その小さな電極を用いて大きなサイズの基板を保持しようとしても、その大きな基板を保持する為に要する大きさの静電吸着力を発生させることができないために基板を保持できない。このため、基板を有効に静電力で吸着保持するには、電極全体のサイズと基板のサイズを略同じ大きさにする必要がある。
【００２９】
また、近年、先ず大きな基板上に複数の液晶基板を形成し、基板貼合せ後に切断して所望の大きさの複数の液晶基板を得るという製造方法がある。この製造方法では、マザー基板からカットされた基板が、同じ製造ラインに複数種類流れてくる場合がある。この場合、小さくカットされた基板サイズに合わせて電極を分割して、電圧を印加した電極（誘電体）が減圧雰囲気中で剥き出しにならないようにして、放電が起きないようにする必要が有る。
【００３０】
以上のことから、本実施形態の静電吸着機構には、前述したように正・負の電極を二対以上設けた双極型静電チャックが用いられる。具体的にその静電吸着機構は、最も小さい面積の基板を吸着保持できるよう形成した正負二つの電極からなる電極対を加圧板に複数設けたものである。すなわち、基板の大きさに応じて使用する電極対を選択決定し、決定した電極対に電圧を印加することで大きな基板にも小さな基板にも対応できるようにしたものである。すなわち、双極型静電チャックには所望の電極対に電圧を印加する電圧印加手段が設けられている。例えば、本実施形態では予め貼り合せるための接着剤塗布工程で得られる、基板の大きさ等の基板情報が塗布装置から送信されて貼り合せ装置の制御装置に記憶されている。貼り合せ装置の制御装置は、装置内に搬入された基板Ｎｏ等から、記憶されている基板情報に基づいて、電圧を印加する電極を決定して、電圧印加手段に指令を送るようにしている。なお、貼り合せる基板に応じて作業者が印加する電極の切り替えを適宜行うものでもよい。
【００３１】
図４に、正負二つの電極からなる対を二対設けた加圧板１６を示す。尚、説明の便宜上、図中の白抜きの電極を正極、斜線の電極を負極とする。
【００３２】
本実施形態の双極型静電チャックは、図４（ａ），（ｂ）に示すが如く、加圧板１６の下面に形成された四つの略矩形の凹部に、略矩形の平面形状の電極２３Ｄ_１，２４Ｄ_１，２３Ｄ_２，２４Ｄ_２が各々埋設され、且つその電極２３Ｄ_１，２４Ｄ_１，２３Ｄ_２，２４Ｄ_２の表面（加圧板１６の下面側の表面）に、主面が加圧板１６の下面と面一になる誘電体が覆設されたものである。かかる場合、この双極型静電チャックは、電極２３Ｄ_１，２３Ｄ_２に正の電圧を印加して正極とし、電極２４Ｄ_１，２４Ｄ_２に負の電圧を印加して負極とすることで、夫々の誘電体の主面と基板の表面（基板貼り合わせ面）に形成された透明導電膜に負及び正の電荷を発生させ、その間に働くクーロン力で基板を加圧板１６に静電吸着して保持するものである。
【００３３】
図４（ａ）に示すように大きな上基板３４Ｄの場合は、全ての電極２３Ｄ_１，２４Ｄ_１，２３Ｄ_２，２４Ｄ_２に電圧を印加することで、大きな吸着力を発生させてその上基板３４を吸着保持する。また、図４（ｂ）に示すように小さな上基板３４Ｅの場合は、隣り合う一対の正極と負極（本実施形態にあっては加圧板１６の中央部分近傍に配設された一対の電極２３Ｄ_２，２４Ｄ_１）のみに電圧を印加することによって、必要十分な大きな吸着力でその上基板３４Ｅを吸着保持する。かかる場合、残りの電極２３Ｄ_１，２４Ｄ_２には電圧が印加されていないので、従来例の如き放電現象の発生を防止できる。なお、基板に透明導電性膜を設けておくと、更に大きな静電吸着力を発生すること出来るため確実に基板を保持できる。
【００３４】
以上示したが如く、基板のサイズや液晶基板の面取り数が変わった場合には、その基板のサイズや面取り数に合わせて、電極対の数を３，４，５，…対と増やすことで数種類のサイズや多面取り基板を確実に減圧状態下で吸着保持することができる。即ち、最も小さい面積の基板の形状に応じた一対の静電チャック用の電極を、加圧板（後述するテーブル）に複数設けることによって、基板の大きさの如何に関わらずその基板を大きな吸着力で吸着保持することが可能となる。尚、本実施形態にあっては横方向に設けた一列の電極群を例示したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えばその一列の電極群を縦方向にも複数設けてもよい。
【００３５】
続いて、負圧による吸引吸着を行う各吸引吸着孔は、配管１９を介して基板貼り合わせ室１５の外部に配設した図示しない吸着バルブに接続され、この吸着バルブを経由して図示しない真空ポンプに接続されている。この場合、吸引吸着解除用のバルブを介して大気開放する為のバイパス配管が設けられており、その吸引吸着解除用バルブを大気開放することによって吸着状態を強制的に解除している。尚、加圧板１６には静電吸着用の電極と吸引吸着用の吸着孔を併設している。本実施例では、静電吸着用の電極を複数に分割して配置し、その周囲を囲むように負圧による吸引吸着孔を設ける構成としている。このため吸引吸着孔までの負圧を導入する導入孔を電極部分を避けて設けることが出来、電極面から加圧板表面までの距離を短くでき、大きな静電吸着力を発生することができる。
【００３６】
ここで、後述するが如く、各吸引吸着孔にて上基板３４を吸引吸着している状態で貼り合わせ室１５内を減圧していくと、その吸着力が小さくなり上基板３４が落下する場合がある。このため、貼り合わせ室１５内には、加圧板１６の僅か下の位置で上基板３４を受け止めるための基板保持爪４０が設けられている。この基板保持爪４０は、例えば上基板３４の対角位置たる二つの角部に対応して配設されており、貼り合わせ室１５の上部から下方に向けて延設したシャフトで釣り下げ保持される。
【００３７】
具体的には、図示しないが、貼り合わせ室１５の上部に形成された貫通孔にシャフトが挿通されており、このシャフトがその軸中心で回転し且つ上下移動できるように構成されている。この場合、貼り合わせ室１５内が空気漏れを起こさないようにシャフトに真空シールが覆設されている。上記回転はシャフトの端部に接続された図示しない回転アクチェータによって、上下移動は同様にシャフトの端部に接続された図示しない昇降アクチェータによって行われる。このようにシャフトを回転又は上下移動させることで、各基板３３，３４の貼り合わせを行ない、下基板３３上に滴下された液晶剤を各基板３３，３４の主面の広がり方向に拡張させる際に邪魔にならぬように基板保持爪４０を退避させることができる。
【００３８】
次に、加圧板１６は、複数の支持柱２７を介してＺ軸移動ステージ部Ｓ３の後述する中央ガイド板２９に吊り下げ固定されている。中央ガイド板２９の上方には中央ガイド板２９の面より外側に張出して（支持柱２７より外側に）４つの加圧機構４１〜４４が、面の略中央部には１つの加圧機構４５を設けた構成となっている。さらに、中央ガイド板２９には、フレーム３に対して上下に移動可能なリニアガイドが取付けられている。また各加圧機構４１〜４５の駆動部は、フレーム３に設けられた固定支持部材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４７に固定されている。
【００３９】
この加圧機構の駆動部は、エンコーダ付きのモータ４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ，４５ａとボールネジ４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂからなり、さらに、各ボールネジ部の中央ガイド板２９に対する力の作用点部分にロードセル４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ、４４ｃ、４５ｃを設けてある。
【００４０】
中央ガイド板２９、又は、中央ガイド板２９に力を作用させるための補助部材４８には、Ｚ軸方向に移動させるためのリニアガイド３０が設けられている。このリニアガイド３０はフレーム３に設けられたレールに沿って移動可能になっている。各加圧機構を動作させて、この中央ガイド板２９を下方に移動させることで、支持柱２７に固定されている加圧板１６が下方向に押し下げられ、加圧板１６に吸着されている上基板３４が下基板３３に押付けられ加圧される構成となっている。なお、本実施形態では加圧機構を５つ設ける構成としているが四角の基板の４隅近傍に力を均等に作用させる構成、すなわち４つの加圧機構を設ける構成でもよい。このように、加圧板の４隅に個別に力を作用させることが出来るため、加圧中に、基板間隔が不均一になっても、４隅に加える力を変えることで基板間隔を均一に保持することが可能となる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、中央ガイド板２９を介して加圧板１６に力を作用させる構成としているが、加圧機構を直接加圧板１６に力が作用するように構成してもよい。この場合、中央ガイド板２９が不要となり部品点数は少なくなるが、チャンバ内の減圧度を保持するための機構や、メンテナンスのための分解性が悪くなる。
【００４２】
次に、テーブル９には、下基板３３を吸着する為に、そのテーブル９の上面に配設された加圧板１６と同様の構成からなる静電吸着機構及び複数の吸引吸着孔が設けられている。
【００４３】
その各吸引吸着孔は、配管１８を介して貼り合わせ室１５の外部に配設した図示しない吸着バルブに接続され、この吸着バルブを経由して図示しない真空ポンプに接続されている。この場合、その配管１８の途中には加圧板１６と同様に吸引吸着解除用のバルブを介して大気開放する為のバイパス配管が設けられており、その吸引吸着解除用バルブを大気開放することによって吸着状態を強制的に解除している。このように構成されたテーブル９は、前述したが如く支持柱１０を介してθステージ４ｃ上に固定される。
【００４４】
次に、本実施形態の基板貼り合わせ装置の動作を説明する。ここでは貼り合わせ対象物である基板として、液晶パネル用の基板を用いた場合について例示する。
【００４５】
予め、貼り合わせる二枚の基板のうちの何れか一方には、その各基板を貼り合わせた際に、液晶を決められた枠内に閉じ込め封入する為、枠状に接着剤を一筆書きで塗布しておく。そして、下側基板３３上の、前述の接着剤の枠内に収まる位置に液晶を所定量滴下しておく。
【００４６】
先ず、貼り合わせ室１５の外部に設けられた図示しない移載機のハンドを用いて、膜面を下方に向けた上基板３４の周縁部を下側から吸引吸着する。そして、貼り合わせ室１５の開口部１５ａに備えたゲートバルブ１７を開け、その開口部１５ａから移載機のハンドを貼り合わせ室１５内に挿入し、電動モータ３２を駆動して下降させた加圧板１６を上基板３４に押し付ける。しかる後、ハンドの吸引吸着を解除し、真空ポンプを作動させて配管１９から負圧を供給することで加圧板に設けた吸引吸着孔で上基板３４を加圧板１６に吸引吸着する。この上基板３４の吸着が終了すると、ハンドを貼り合わせ室１５外に退避させる。
【００４７】
続いて、各昇降ピン３５の先端がテーブル９の上面から突出するようにシリンダ３６を作動させ各昇降ピン３５を上昇させておく。そして、液晶を滴下した面を上にした下基板３３の周縁部を移載機のハンドで下側から吸引吸着し、そのハンドを貼り合わせ室１５内に挿入して下基板３３を各昇降ピン３５上に移載する。この下基板３３の移載が終了すると、ハンドを貼り合わせ室１５外に退避させてゲートバルブ１７を閉じる。しかる後、各昇降ピン３５を下降させて下基板３３をテーブル９上に載置し、真空ポンプを作動させて吸引吸着孔で下基板３３をテーブル９に吸引吸着する。
【００４８】
以上のように、テーブル９と加圧板１６への各基板３３，３４の吸着が終了すると、真空ポンプに接続されている排気配管２０ａ又は２０ｂに設けられたバルブを開放し、貼り合わせ室１５内のガスを排気して各基板３３，３４を貼り合わせる為の圧力（本実施形態にあっては約５×１０^−３Torr）まで貼り合わせ室１５内を減圧する。
【００４９】
ここで、その圧力下では上基板３３の吸引吸着力よりも貼り合わせ室１５内の気圧の方が低くなっているので、その上基板３４が加圧板１６から離れてしまう。しかしながら、加圧板１６の下面側には前述した基板保持爪４０が具備されており、この基板保持爪４０を前述した回転アクチェータや昇降アクチェータで動かして上基板３４を保持しているので、その上基板３４は加圧板１６から離間しない。
【００５０】
上述したが如く貼り合わせ室１５内の減圧が終了すると、減圧雰囲気中でも各基板３３，３４をテーブル９と加圧板１６に各々吸着保持するために、テーブル９及び加圧板１６に設けた双極型静電チャックの電極の内、各基板３３，３４のサイズに応じて、予め動作させる電極を選択決定し、その決定した何対かの電極に電圧を印加して各基板３３，３４を静電吸着する。しかる後、各加圧機構のモータ４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａを駆動して，加圧板１６を下降させ、上基板３４を下基板３３に接近させる。そして、認識用カメラ２６を用いて各基板３３，３４に設けた位置合わせマークを観測して上下基板３３，３４間の位置ずれを測定する。この測定値に基づきＸステージ４ａ，Ｙステージ４ｂ並びにθステージ４ｃの動作制御を行ってテーブル９を水平移動させ、下基板３３と上基板３４の位置合わせを行う。
【００５１】
その位置合わせが終了すると、加圧板１６を更に下降させ、上基板３４が接着剤を押し潰して一次加圧を行う。この一次加圧の後、加圧板１６の静電吸着電極の印加電圧を切断し、電動モータ３２を駆動して加圧板１６を上昇させる。
【００５２】
この場合、その一次加圧後の各基板３３，３４間の間隔は例えば約１５μｍ程度であり、まだ所望の間隔になっていない。これが為、接着剤の潰れ量が少なく、その接着剤における各基板３３，３４との接触面積が小さいので接着状態が不完全である。また、接着剤の枠内の液晶が広がらず、その液晶間に大きな減圧した空間部ができている。このような場合に、所望の加圧力を基板に印加する為には、装置自体を大きくして大きな加圧力を印加できるようにしてもよい。しかしながら、装置が大型化してしまうので、装置全体を再構築しなければならず費用がかかってしまう。
【００５３】
ここで、貼り合わせ室１５内の圧力を減圧状態から大気圧へと変化させると、基板３３，３４間の空間部分（前述した減圧空気の空間部）は減圧状態である為、各基板３３，３４には略均一にその外部から大きな圧力が加わる。例えば各基板３３，３４の大きさが１２００ｍｍ×１０００ｍｍの場合は、その基板３３，３４間の空間部分が減圧状態のときに大気圧を加えると１２１．６ｋＮの力を掛けることができる。この為、本実施形態では、一次加圧終了後に配管２１の弁２２を開放し、その配管２１に接続した圧力源から加圧されたガスを貼り合わせ室１５内に導入することで、貼り合わせ室１５内を大気圧に戻して貼り合わせを行う（二次加圧）。又、急速に大気圧にしたい場合は、大気開放弁２３を開くことで実現できる。
【００５４】
貼り合わせが終了し、貼り合わせ室１５内の圧力が大気圧になったらゲートバルブ１７を開ける。そして、テーブル９の静電吸着電極の印加電圧を遮断し、且つ吸引吸着孔における吸引を解除した後、各昇降ピン３５を上昇させてセルをテーブル９上から押し上げる。しかる後、移載機のハンドを開口部１５ａからセルの下部（セルとテーブル９の間）に挿入し、そのハンド上にセルを移載して貼り合わせ室１５外に搬出する。
【００５５】
以上のように、加圧板又はテーブルに設ける静電吸着用の電極対を複数に分割配置することで、１２００×１０００ｍｍ以上の大型基板とそれよりも小さな基板とも、同じ装置で、加圧板、又は静電チャックを取り替えずに貼り合わせ作業を行うことができ、異なる大きさの基板の貼り合わせ作業の似時間を大幅に短縮できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、本発明に係る基板貼り合わせ方法及びその装置を用いることによって、基板のサイズやその基板に形成された導電膜の形状如何に関わらず、種々の基板を減圧雰囲気中で確実に吸着保持することができる。そして、これにより精度よく基板の貼り合わせを行うことができる、という従来にない優れた基板貼り合わせ方法及びその装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板貼り合わせ装置の一実施形態の構成を示す部分断面図である。
【図２】一般的な双極型電極を設けた加圧板を基板側から見た平面図であって、図２（ａ）は一対の略矩形の電極を設けた加圧板を示す図で、図２（ｂ）は一対の櫛歯型の電極を設けた加圧板を示す図である。
【図３】一般的な双極型電極を設けた加圧板を基板側から見た平面図であって、図３（ａ）は図２（ａ）に示す加圧板で小さな基板の静電吸着を図ろうとした状態を示す説明図で、図３（ｂ）は図２（ｂ）に示す加圧板で小さな基板の静電吸着を図ろうとした状態を示す説明図で、図３（ｃ）は一対の大きな略矩形の電極を設けた加圧板で二つの導電膜が形成された大きな基板の静電吸着を図ろうとした状態を示す説明図である。
【図４】本実施形態の双極型電極を設けた加圧板を基板側から見た平面図であって、図４（ａ）は一つの導電膜が形成された大きな基板を静電吸着する際の説明図で、図４（ｂ）は一つの導電膜が形成された小さな基板を静電吸着する際の説明図である。
【符号の説明】
９…テーブル、１５…チャンバ、１６…加圧板、２３Ｄ_１，２３Ｄ_２，２４Ｄ_１，２４Ｄ_２…電極、３３…下基板、３４…上基板。

Claims

少なくとも何れか一方の基板に接着剤を設け、対向して配設した他方の基板を、減圧状態の貼り合わせ室内で位置合わせを行った後、加圧して貼り合わせを行う基板貼り合わせ方法において、
基板貼り合わせ装置に前記基板を搬入する前に基板の大きさを測定し、
貼り合わせ室内が所定の減圧状態になるまでは前記基板をそれぞれ吸引吸着力を作用させて保持し、
所定の減圧状態になったとき、前記基板を保持する基板保持手段に設けた最も小さい面積の前記基板に応じた電極対を複数有する双極型静電チャックの前記各電極対の内の前記測定した基板の大きさに応じて所望の電極対に電圧を印加して保持することを特徴とした基板貼り合わせ方法。
内部を減圧雰囲気にするための配管を備えた貼り合わせ室と、前記貼り合わせ室内に配設され一方の基板を保持し前記一方の基板の面に対して水平方向に移動自在なテーブルと、前記一方の基板に対向して他方の基板を保持する略四角形状の加圧板と、前記加圧板を前記一方の基板方向に移動するための駆動機構とを有する基板貼り合わせ装置において、
少なくとも前記テーブル又は加圧板の何れか一方に、前記基板を静電吸着する最も小さい面積の前記基板に応じた電極対を複数具備した双極型静電チャックと負圧により吸引吸着する複数の吸着孔を備え、前記基板の形状に応じて前記複数の電極対の内の所望の電極対に電圧を印加する電圧印加手段を設けたことを特徴とする基板貼り合わせ装置。
請求項２記載の基板貼り合わせ装置において、
前記加圧板は四角形状の４隅を個別に加圧するための加圧軸と、それぞれに駆動機構を、加圧板中央部を加圧する加圧軸と駆動機構とを設けた構成であることを特徴とする基板貼り合わせ装置。
請求項２記載の基板貼り合わせ装置において、
前記複数の吸着孔は、前記電極の周囲を取り囲むように設けてあることを特徴とする基板貼り合わせ装置。