JP4245138B2 - 基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法に係り、詳しくは液晶表示装置(Liquid Crystal Display:LCD)等の２枚の基板を貼り合わせた基板（パネル）を製造する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。
【０００２】
近年、ＬＣＤ等の平面表示パネルは、大型化・軽量化（薄型化）が進むとともに、低コスト化の要求が一層高まってきている。このため、２枚の基板を貼り合わせてパネルを製造する装置においては、歩留まりを向上させて生産性を高めることが求められている。
【０００３】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、例えば、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）や遮光膜等が形成されたカラーフィルタ（ＣＦ）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２枚のガラス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ＣＦ基板は熱硬化性樹脂を含むシール材（接着剤）で貼り合わされている。
【０００４】
この液晶表示パネルの製造工程において、対向するガラス基板間に液晶を封入する液晶封入工程では、例えばアレイ基板周囲に枠状に形成したシール材の枠内の基板面上に規定量の液晶を滴下し、真空中でアレイ基板とＣＦ基板を貼り合わせて液晶封入を行う滴下注入法が一般的に用いられる。
【０００５】
従来、２枚の基板（ＣＦ基板とアレイ基板）の貼り合わせは、加圧装置（貼合せ装置）を用いて基板加圧工程により行われる。この貼合せ装置は、処理室内にて互いに対向するよう上下に配置され、それぞれＣＦ基板とアレイ基板とを保持する２枚の保持板を備えており、両保持板の平面度、且つ上下間の平行度を精密に保ちながら、基板間の厚さ方向の間隔を常に均一に保った状態で両基板を接近させることにより貼り合わせを行う。このような貼合せ装置に関連する従来技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３２３６９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の貼合せ装置では、処理室内を真空にした際の外部（大気圧）との差圧による保持板の変形を抑えるために、差圧の影響を受ける個所には高い剛性が必要になり、それによって、装置の重量が増大する、あるいは装置が大型化する等の問題があった。
【０００８】
近年では、基板の大型化・薄型化に伴い、保持板単体の平面度を加工段階で一定の精度に確保することが困難であり、両基板の平行度を精度よく維持することが難しくなってきている。このため、大型及び薄型の基板の貼り合わせ時においては、貼り合わせ時の位置ズレや基板間隔の不均一が特に生じ易くなっている。
【０００９】
このような基板の位置ズレや基板間隔の不均一は、遮光部からの光漏れや表示ムラなどの表示不良の原因であり、安定した製品を作ることが困難となり、歩留まり低下の要因となる。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は基板の貼り合わせを精度よく且つ容易に行う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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、減圧可能な処理室内に配置された互いに対向する第１及び第２の保持板にそれぞれ保持した２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ装置において、前記減圧可能な処理室の外部に配置されて、前記第１の保持板に作用する荷重を検出する複数のロードセルと、前記複数のロードセルに対応して設けられ、前記２枚の基板を貼り合わせる加工圧を発生させる複数の加圧手段と、前記複数のロードセルにより検出される前記第１の保持板に作用する加重の総和と、加圧動作中のその減少分から前記２枚の基板に作用する加工圧を算出する制御部と、を備え、前記制御部が、前記荷重の変移に応じて、前記複数の加圧手段により発生させる加工圧を個別に調整する。この構成によれば、第１の保持板と第２の保持板、即ち第１の基板と第２の基板の平行度を均一に保ちながら精度良く貼り合わせを行うことができる。その結果、基板の位置ずれや基板間隔ムラを防止して表示不良を低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、減圧可能な処理室内に配置された互いに対向する第１の保持板と第２の保持板とにそれぞれ第１の基板と第２の基板とを保持し、前記第１の保持板を前記第２の保持板に近接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる基板貼合せ装置において、前記第１の保持板に作用する荷重の分布に応じて補正された加工圧を生成して、前記第１及び第２の基板を貼り合わせる複数の加圧補正手段であって、前記第１の保持板に作用する荷重を検出する複数のロードセルと、前記複数のロードセルにそれぞれ対応付けられた複数の加圧手段とを含む前記複数の加圧補正手段と、前記複数のロードセルにより検出される前記第１の保持板に作用する荷重の総和と、加圧動作中のその減少分から前記第１及び第２の基板に作用する加工圧を算出する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数のロードセルの検出結果から、前記第１の保持板に作用する荷重の分布を算出し、算出した分布に応じて前記複数の加圧手段を駆動して、前記第１及び第２の基板を貼り合わせる加工圧を補正する。この構成によれば、第１の保持板と第２の保持板、即ち第１の基板と第２の基板の平行度を均一に保ちながら精度良く貼り合わせを行うことができる。その結果、基板の位置ずれや基板間隔ムラを防止して表示不良を低減することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記制御部は、前記荷重総和値の減少分の平均値を算出し、該平均値と前記各ロードセルにより検出される荷重の減少分との差に応じて、前記各加圧手段により発生させる加工圧を決定する。これにより、荷重分布を均一に保ちながら貼り合わせを行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、前記各ロードセルにより検出される荷重変移の傾向を前記各ロードセル毎に記録し、あらかじめ各荷重変移の傾向に合わせて前記各加圧手段により発生させる加工圧を補正するようにした。これにより、貼り合わせ作業をより高速に且つ容易に行うことが可能である。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、前記第１の保持板は複数の支柱を介して支持板に上下移動可能に吊下支持されるものであり、前記第１の保持板と前記複数の支柱とを前記処理室に対して一体接続し、前記第１の保持板の上下移動を許容しながら水平方向の移動を規制する位置ずれ防止手段を備えている。これにより、加圧時における第１の保持板の位置ずれを防止することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、減圧可能な処理室内に配置された互いに対向する第１の保持板と第２の保持板とにそれぞれ第１の基板と第２の基板とを保持し、前記第１の保持板を前記第２の保持板に近接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる基板貼合せ装置において、前記第１の保持板に作用する荷重を検出する複数のロードセルと、前記第１の保持板に作用する荷重の分布に応じて駆動されて、前記第１の保持板の水平面に対する傾きを補正する複数の角度補正手段と、前記複数のロードセルにより検出される前記第１の保持板に作用する荷重の総和と、加圧動作中のその減少分から前記第１及び第２の基板に作用する加工圧を算出する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数のロードセルの検出結果から、前記第１の保持板に作用する荷重の分布を算出し、算出した分布に応じて前記複数の角度補正手段を駆動して、前記第１の保持板の水平面に対する傾きを補正する。この構成によれば、第１の保持板と第２の保持板、即ち第１の基板と第２の基板の平行度を均一に保ちながら精度良く貼り合わせを行うことができる。その結果、基板の位置ずれや基板間隔ムラを防止して表示不良を低減することができる。また、加圧制御と、両基板の平行度の補正制御とを分離したことにより、制御を簡易化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００２０】
図１は第一実施形態の基板貼合せ装置（以下、貼合せ装置という）１０の概略構成を示す正面図であり、図２は貼合せ装置１０の平面図、図３は貼合せ装置１０の一部拡大図である。この貼合せ装置１０は、あらかじめ何れか一方に液晶が滴下されて供給される２種類の第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２を貼り合わせて液晶表示パネルを製造する。
【００２１】
尚、本実施形態で作成される液晶表示パネルは、例えばアクティブマトリクス型液晶表示パネルであって、第１の基板Ｗ１はカラーフィルタや遮光膜等が形成されたカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）、第２の基板Ｗ２はＴＦＴ等が形成されたアレイ基板（ＴＦＴ基板）である。この場合、例えば第２の基板Ｗ２の周囲（貼り合わせ面側）に枠状にシール材が塗布され、その枠内の基板面上に規定量の液晶が滴下されて、両基板Ｗ１，Ｗ２が貼合せ装置１０に搬入される。
【００２２】
この貼合せ装置１０には、ベース板１１及び該ベース板１１に固定されたサポートユニット１２が備えられている。尚、ベース板１１及びサポートユニット１２は、十分に高い剛性を持つ材質にて形成されている。サポートユニット１２の内側には処理室としてのチャンバ１３が備えられ、チャンバ１３は上下に分割され、上側容器１３ａと下側容器１３ｂとから構成されている。チャンバ１３の開口部、即ち上側容器１３ａと下側容器１３ｂが当接する個所には、図３に示すように、それらの間をシールしてチャンバ１３の気密を保つためのＯリング１３ｃが設けられている。
【００２３】
下側容器１３ｂはサポートユニット１２に支持され、上側容器１３ａはチャンバ開閉部１４によって上下動可能に支持されている。チャンバ開閉部１４は、その一端（図１において上端）に雄ネジが形成されるシャフトネジであり、上側容器１３ａに取付けられた雌ネジと螺合してボールネジ１５を構成している。このシャフトネジの他端（図１において下端）は減速器１６に接続され、同シャフトネジは、図２に示すモータ１７によりギヤボックス１８を介して回転駆動されるようになっている。
【００２４】
従って、シャフトネジがモータ１７によって正逆回転されると、その回転動作がボールネジ１５を介して直線動作に変換され、上側容器１３ａが下側容器１３ｂに対して上下動される。これにより、チャンバ１３の開閉動作が行われるようになっている。
【００２５】
チャンバ１３内には、第１の基板Ｗ１（ＣＦ基板）を吸着保持する第１の保持板としての加圧板１９と、第２の基板Ｗ２（ＴＦＴ基板）を吸着保持する第２の保持板としてのテーブル２０とが対向して設けられている。加圧板１９とテーブル２０は、吸引吸着力及び静電吸着力のうち少なくとも一方を作用させてそれぞれ第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２を吸着保持する機構を有す。
【００２６】
テーブル２０は、ベース板１１上に設置された位置決めステージ２１によって水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能及び水平回転（θ方向）可能に支持されている。詳しくは、位置決めステージ２１には複数（本実施形態では例えば４つ）の支柱２２が立設されており、各支柱２２を介して位置決めステージ２１に支持されている。尚、位置決めステージ２１は、後述するモータドライバからの制御パルスにより駆動されるステージ駆動モータによって水平移動されるようになっている。
【００２７】
この位置決めステージ２１と下側容器１３ｂとの間には、上記各支柱２２を囲みチャンバ１３の気密を保つ弾性体としてのベローズ２３がそれぞれ設けられている。ベローズ２３は両端のフランジ部にＯリングを備え、そのＯリングにより位置決めステージ２１と下側容器１３ｂとの間をシールするようになっている。
【００２８】
加圧板１９は、支持板２４によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能に吊下支持されている。詳しくは、支持板２４には、複数（本実施形態では例えば４つ）の支柱２５がそれらの上端に形成されたネジに螺合するナット２６によって固定されている。そして、図３に示すように、各支柱２５は、上側容器１３ａに取着された固定部材２７の挿通孔２７ａに挿通されて加圧板１９の上面（外面）に取着されている。
【００２９】
固定部材２７と支柱２５とは、位置ずれ防止手段としてのジンバル継手２８を介して一体接続されている。図４に示すように、ジンバル継手２８は略円形状をなし、その中央に形成された挿通孔２８ａの中心に対して内側環２８ｂと外側環２８ｃとが連結して形成されている。このジンバル継手２８は、固定部材２７の下面において取付けられ、該固定部材２７と外側環２８ｃとがネジ止めされるようになっている。また、固定部材２７及びジンバル継手２８の各挿通孔２７ａ，２８ａに上記支柱２５が挿通され、該支柱２５と内側環２８ｂとがネジ止めされるようになっている。即ち、各支柱２５は、加圧板１９とチャンバ１３（具体的には上側容器１３ａ）に対してそれぞれ固定されるようになっている。
【００３０】
このジンバル継手２８は、チャンバ１３に対する各支柱２５の水平方向、即ちジンバル継手２８の径方向への移動を規制する。一方、チャンバ１３に対する各支柱２５の上下方向、即ちジンバル継手２８の軸方向への移動を許容する。これにより、貼り合わせ時における加圧板１９の上下移動を可能とする一方で、該加圧板１９の横方向への位置ずれを防止するようになっている。
【００３１】
図１に示すように、支持板２４と上側容器１３ａとの間には、各支柱２５を囲みチャンバ１３の気密を保つ弾性体としてのベローズ２９が設けられている。前記と同様、このベローズ２９は両端のフランジ部にＯリングを備え、そのＯリングにより支持板２４と上側容器１３ａとの間をシールするようになっている。
【００３２】
支持板２４は、後述する電空レギュレータにより駆動される加圧手段としての加圧エアバネ３０によって上下移動される。この支持板２４と加圧エアバネ３０の間には、支持板２４の下面に当接され、該支持板２４から受ける圧力によって貼り合わせ時の荷重を検出する荷重検出手段としてのロードセル３１が設けられている。
【００３３】
又、上記支持板２４は、該支持板２４に設けられる複数（本実施形態では例えば４つ）の加圧補正機構３２ａ〜３２ｄによって上下移動される。詳しくは、上側容器１３ａの上面には各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄにそれぞれ対応してガイドレール３３が立設され、各ガイドレール３３に沿って支持板２４が上下移動される。各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄは、支持板２４の中心（即ち第１の基板Ｗ１の中心）からそれぞれ等距離の位置に配置され、この場合、好ましくは支持板２４を支持する各支柱２５の近傍に配置するのがよい。
【００３４】
各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄは、それぞれ加圧手段としてのエンコーダ付きのモータ３４ａ〜３４ｄ、各モータ３４ａ〜３４ｄにて駆動されるボールネジ３５及びそれぞれ荷重検出手段としてのロードセル３６ａ〜３６ｄを備えている。モータ３４ａ〜３４ｄは、後述するモータドライバからの制御パルスによって回転駆動され、その駆動力がそれぞれボールネジ３５に伝達されるようになっている。
【００３５】
各ボールネジ３５は第一リニアガイド３７に接続され、この第一リニアガイド３７はそれぞれ対応するモータ３４ａ〜３４ｄに対して取付けられたガイドレール３８に沿って上下動可能となっている。このガイドレール３８は支持板２４に固定され、支持板２４は上記ガイドレール３３に沿って上下動可能に設けられた第二リニアガイド３９に取付けられている。
【００３６】
各ロードセル３６ａ〜３６ｄは、それぞれガイドレール３３の上端部に設けられている。各ロードセル３６ａ〜３６ｄは、それぞれ対応するボールネジ３５の下面に当接され、そのボールネジ３５から受ける圧力により貼り合わせ時の荷重を検出する。
【００３７】
このように構成された加圧補正機構３２ａ〜３２ｄでは、例えば、モータ３４ａ〜３４ｄが正方向に回転駆動されるとき、その駆動力を受けて下方に移動する各ボールネジ３５によってロードセル３６ａ〜３６ｄが下方に押圧され、その反力によって支持板２４が上昇するようになっている。反対に、モータ３４ａ〜３４ｄが逆方向に回転駆動されるとき、その駆動力を受けて各ボールネジ３５が上方に移動することによって支持板２４が降下するようになっている。
【００３８】
図５は、本実施形態の貼合せ装置１０における制御機構の概略を示すブロック図である。尚、図１と同一の構成部分には同一符号を付している。
貼合せ装置１０は、加圧板１９を上下移動させる加圧エアバネ３０及びモータ３４ａ〜３４ｄの駆動を制御する制御部４１を備えている。この制御部４１は、一般的なＰＬＣ（Programmable Logic Controllers）により構成され、ロードセル３１，３６ａ〜３６ｂの出力に基づいて、加圧エアバネ３０及びモータ３４ａ〜３４ｄをそれぞれ駆動する電空レギュレータ４２及びモータドライバ４３ａ〜４３ｄの動作を制御する。また、制御部４１は、両基板Ｗ１，Ｗ２の位置合せのためのアライメントマークをＣＣＤカメラ等により撮像した結果を基に位置ずれ量を算出する画像処理装置４４の出力に基づいて、ステージ駆動モータ４５を駆動するモータドライバ４６の動作を制御する。
【００３９】
制御部４１は、ロードセル３１，３６ａ〜３６ｂから出力される電気信号を変換してロードセル３１，３６ａ〜３６ｄにかかる荷重の総和値を算出する。そして、貼り合わせ時に、その荷重総和値から減少する荷重値に基づいて、両基板Ｗ１，Ｗ２に作用する加工圧を認識するようになっている。
【００４０】
ここで、チャンバ１３が閉じて減圧状態（真空状態）にある時、支持板２４に加わる自重（基板Ｗ１，加圧板１９，支柱２５，加圧補正機構３２ａ〜３２ｄ等の総重量）Ａと、支柱２５の断面積に比例して加圧板１９に作用する大気圧力とチャンバ１３内圧力との差圧Ｂの和（Ａ＋Ｂ）が荷重総和値である。この荷重総和値（Ａ＋Ｂ）は、両基板Ｗ１，Ｗ２を近接させて貼り合わせを行う際に、その加工圧が反力となって次第に減少する。従って、上記制御部４１は、貼り合わせ時に両基板Ｗ１，Ｗ２に与える加工圧を、各ロードセル３１，３６ａ〜３６ｄに作用する荷重総和の減少分として認識する。
【００４１】
この加工圧は、実際にはパネル（基板Ｗ１，Ｗ２）の大きさや液晶、シール材の量や種類等で異なるが、本実施形態では約１００Ｋｇとなる。ここで、例えば支持板２４に加わる自重Ａが約１０００Ｋｇ、大気圧力とチャンバ１３内圧力との差圧Ｂが約１０００Ｋｇとする場合、荷重総和値（Ａ＋Ｂ）は約２０００Ｋｇとなる。この場合、制御部４１は、荷重総和値が約１９００Ｋｇ、即ち荷重総和の減少分が１００Ｋｇとなるように加工圧を調整する。
【００４２】
尚、本実施形態では、ロードセル３１，３６ａ〜３６ｄのそれぞれが荷重総和値の１／５の荷重を約０．１Ｋｇ程度の分解能で検出することができるものを使用する。即ち、上記のように荷重総和値が約２０００Ｋｇである場合、各ロードセル３１，３６ａ〜３６ｄとしては、約４００Ｋｇの荷重を約０．１Ｋｇの分解能で検出することができるものを使用する。
【００４３】
制御部４１は、こうして荷重総和の減少値を算出し、その算出結果に応じて両基板Ｗ１，Ｗ２に加える加工圧を一定の圧力とするように生成した信号を電空レギュレータ４２及びモータドライバ４３ａ〜４３ｄに出力する。
【００４４】
電空レギュレータ４２は、その制御部４１からの信号に応答して、加圧エアバネ３０の圧力を調整する。また、モータドライバ４３ａ〜４３ｄは、制御部４１からの信号に応答して、所定の数のパルスだけモータ３４ａ〜３４ｄを駆動するパルス信号を出力する。
【００４５】
その際、制御部４１は、各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄのロードセル３６ａ〜３６ｄによって検出される荷重の減少分と、ロードセル３１，３６ａ〜３６ｄによる荷重総和の減少分の平均値との差（単位時間当り）を算出し、その算出値に応じてモータ３４ａ〜３４ｄの駆動信号を生成するようになっている。
【００４６】
例えば、加圧補正機構３２ａのロードセル３６ａによって検出される荷重の減少分が上記平均値より大きい場合、この加圧補正機構３２ａによって与えられる加工圧が他の加圧補正機構３２ｂ〜３２ｄにおける加工圧よりも高いことを示している。換言すれば、加圧板１９の面内に傾きが生じており、加圧板１９とテーブル２０（第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２）の平行度が損なわれていることを示している。この場合、制御部４１は、支持板２４を持ち上げる方向に加圧補正機構３２ａのモータ３４ａを駆動、又は同モータ３４ａの駆動を停止させ、そのモータ３４ａの駆動に基づく加圧板１９への荷重（加工圧）が上記平均値となるまで減少させるように補正する。
【００４７】
例えば本実施形態では、各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄのロードセル３６ａ〜３６ｄにより検出される荷重の減少分が、上記平均値より例えば０．１Ｋｇ以上大きい場合に、それぞれ対応するモータ３４ａ〜３４ｄの駆動を停止させ、それによる加工圧の増大を抑えるようにしている。そして、その後、荷重の減少分が０．１Ｋｇ以内となる場合に、停止させているモータを再び駆動させて両基板Ｗ１，Ｗ２に対する加圧を行うようになっている。
【００４８】
このように、モータ３４ａ〜３４ｄの駆動をそれぞれ対応するロードセル３６ａ〜３６ｄからの荷重検出結果に応じて個別に制御することによって、貼り合わせの過程で片当たり等により荷重分布にずれが生じている場合には、それに応じて面内の傾きを補正しながら最終の加工圧（約１００Ｋｇ）まで加圧を行う。その結果、両基板Ｗ１，Ｗ２の平行度を精密に保ちながら貼合せを行うことができる。
【００４９】
尚、本実施形態では、各ロードセル３１，３６ａ〜３６ｄによる荷重検出結果を基に加工圧を適宜補正（調整）しながら加圧を行うようにしたが、加圧板１９の面内の荷重変移の傾向を各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄ毎に記録しておき、予めその傾向に合わせて加工圧を補正するようにしてもよい。
【００５０】
詳しくは、上記のようにして加工圧の補正を適宜行いながら、基板加圧工程を例えば１０回行う。そして、各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄ毎に１０回分のモータ３４ａ〜３４ｄの平均パルス数を予め算出しておく。その算出結果を基に、各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄにおけるパルス数差を保持しながら加圧板１９による加工圧が最終の加工圧（本実施形態では約１００Ｋｇ）となるまで加圧エアバネ３０及びモータ３４ａ〜３４ｄによる加圧板１９の降下速度をそれぞれ一定速度にして加圧を行う。この方法では、加工圧の調整のための制御を省略することができる。その結果、貼り合わせ作業を簡易且つ高速に行うことができるため、パネル製造時間の短縮化に寄与することができる。
【００５１】
次に、上記のように構成された貼合せ装置１０の作用について説明する。
貼合せ装置１０は、搬入された第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ加圧板１９とテーブル２０とに吸着保持した後、チャンバ１３内を真空排気して同チャンバ１３内に所定のガスを供給する。このガスは、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)のための励起ガス等の反応ガス、窒素ガス、クリーンドライエアなどの不活性ガスを含む置換ガスである。これらガスにより、基板や表示素子の表面に付着した不純物や生成物を反応ガスや置換ガスに一定時間さらす前処理を行う。
【００５２】
この処理は、貼り合わせ後に開封不可能な貼り合わせ面の性質を維持・安定化する。第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２は、それらの表面に酸化膜等の膜が生成したり空気中の浮遊物が付着し、表面の状態が変化する。この状態の変化は、基板毎に異なるため、安定したパネルを製造できなくなる。従って、これら処理は、膜の生成や不純物の付着を抑える、また付着した不純物を処理することで基板表面の状態変化を抑え、パネルの品質の安定化を図っている。
【００５３】
次に、貼合せ装置１０は、アライメントマークを用いて光学的（ＣＣＤカメラ等）に両基板Ｗ１，Ｗ２の位置合せを非接触にて（少なくとも第２の基板Ｗ２上のシール材に第１の基板Ｗ１を接触させることなく）行う。
【００５４】
次に、貼合せ装置１０は、加圧エアバネ３０の圧力及び各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄにおけるモータ３４ａ〜３４ｄの駆動を制御し、第１の基板Ｗ１が第２の基板Ｗ２（具体的にはそれに塗布されているシール材）に接触するまで支持板２４、即ち加圧板１９を例えば５μｍ／ｓの一定速度で降下させる。このとき、各ロードセル３１，３６ａ〜３６ｄによって検出される荷重総和値は例えば約２０００Ｋｇとなっている。
【００５５】
第１の基板Ｗ１が第２の基板Ｗ２に接触し、加圧板１９に加工圧が発生し始めると、上記荷重総和値が次第に減少し始め、貼合せ装置１０は、この荷重総和値が約２０００Ｋｇから約１９００Ｋｇとなるまで、即ち最終加工圧が約１００Ｋｇとなるまで加圧を行う。このとき、貼合せ装置１０は、各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄのロードセル３６ａ〜３６ｄにより検出される荷重減少分が、上記荷重総和の減少分の平均値に対して例えば０．１Ｋｇ以内となるようにモータ３４ａ〜３４ｄの駆動を制御し、加工圧（即ち加圧板１９の面内の傾き）を補正しながら加圧を行う。尚、この加圧板１９に加工圧が発生し始めてから同加圧板１９の移動を停止させるまでの距離（下降距離）はおよそ１００μｍ程度である。
【００５６】
因みに、この貼り合わせ時に加工圧が次第に増加するに伴い、該加工圧の反力によって、加圧板１９には横方向（水平方向）へ移動する力が作用するようになる。しかしながら、この水平方向への反作用力は、加圧板１９を吊下支持する支柱２５とチャンバ１３の上側容器１３ａとを一体接続するジンバル継手２８によって吸収される。従って、加工圧の増加に伴い、加圧板１９の位置ずれが発生することは防止される。
【００５７】
貼合せ装置１０は、最終の加工圧となるまで加圧を行った後、チャンバ１３内を大気開放する。これにより、両基板Ｗ１，Ｗ２は、大気圧と両基板Ｗ１，Ｗ２間との圧力差によって、所定のセル厚（セルギャップ）となる基板間隔まで均一に圧縮される。
【００５８】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）貼合せ装置１０は、両基板Ｗ１，Ｗ２の貼り合わせ時に、加圧板１９の荷重変移を検出し、該荷重変移に応じて加圧板１９の荷重分布が均一になるように加工圧を調整しながら加圧を行う加圧補正機構３２ａ〜３２ｄを備える。この構成によれば、各加圧補正機構３２ａ〜３２ｄで検出される荷重変移に応じて加圧板１９の面内の傾きを補正し、加圧板１９とテーブル２０、即ち両基板Ｗ１，Ｗ２の平行度を均一に保ちながら精度良く貼り合わせを行うことができる。その結果、基板の位置ずれや基板間隔ムラを防止して表示不良を低減することができる。
【００５９】
（２）本実施形態では、荷重分布のずれが許容される範囲内か否か（例えば０．１Ｋｇ以上か否か）に基づいて加工圧の調整を行うようにした。この方法によれば、加圧時における両基板Ｗ１，Ｗ２の平行度の調整を極めて容易に行うことができる。
【００６０】
（３）複数回の基板加圧工程の実施に基づいて加圧板１９の荷重変移の傾向を加圧補正機構３２ａ〜３２ｄ毎に記録し、予めその傾向に合わせて加圧補正機構３２ａ〜３２ｄにおけるモータ３４ａ〜３４ｄの駆動を制御して加工圧の調整を行うことで、貼り合わせ作業をより高速に行うことができる。その結果、パネル製造時間の短縮化を図ることができる。また、この方法では、加工圧の調整のための複雑な制御を省略することができるため、貼り合わせ作業をより簡易に行うことができる。
【００６１】
（４）支持板２４に固定され、加圧板１９を吊下支持する支柱２５をチャンバ１３に一体接続するジンバル継手２８を備えた。これにより、加工圧が増大するのに伴い、その反作用力によって支柱２５が水平方向に移動することは防止される。即ち、テーブル２０に対する加圧板１９の水平方向の移動（位置ずれ）を防止することができる。また、このジンバル継手２８を用いた構成では、チャンバ１３の減圧（真空）下において、大気圧との差圧によりチャンバ１３に変形が生じる場合にも、加圧板１９の上下方向の移動のみを許容しながら、水平方向における位置ずれを確実に防止することができる。
【００６２】
（５）本実施形態では、加圧板１９の荷重分布を均一にして、両基板Ｗ１，Ｗ２の平行度を精密に保ちながら加圧することが可能になるため、貼り合わせ時にシール材にかかる荷重をほぼ均一にすることができる。このことは、適切な加工圧での貼り合わせが可能となることを意味する。これにより、片当たり等に起因する荷重分布の不均一、延いては加工圧の増大を防止し、貼り合わせ時にシール材や液晶により上下の基板Ｗ１，Ｗ２間にせん断力が作用して貼り合わせずれが生じることを防止することができる。
【００６３】
（６）本実施形態では、荷重変移の検出結果に応じて加圧板１９の面内の傾きを補正することで、両基板Ｗ１，Ｗ２の平行度を均一に保ちながら容易に貼り合わせを行うことができる。このため、チャンバ１３の減圧下にて外部との差圧の影響を受ける個所を高い剛性部材で構成することによる装置の重量増大・大型化等を抑制することができる。
【００６４】
（第二実施形態）
以下、本発明を具体化した第二実施形態を図６及び図７に従って説明する。
尚、本実施形態において、上記第一実施形態と同様な構成部分については同一符号を付してその説明を一部省略する。
【００６５】
図６は第二実施形態の基板貼合せ装置（以下、貼合せ装置）５０の概略構成を示す側面図であり、図７は図６に示す貼合せ装置５０のＡ−Ａ断面図である。第一実施形態と同様、貼合せ装置５０は、第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２を貼り合わせて液晶表示パネルを製造する。
【００６６】
図６に示すように、貼合せ装置５０はチャンバ５１を備え、該チャンバ５１の上側容器５１ａ内には第１の基板Ｗ１を吸着保持する加圧板５２が設けられている。尚、図６ではチャンバ５１の下側容器及び第２の基板Ｗ２を吸着保持するテーブル等を省略している。
【００６７】
加圧板５２はジンバル５３に接続され、このジンバル５３が支柱５４を介して支持板５５に吊下支持されている。ジンバル５３は、加圧板５２の上面（外面側）及び外周面を覆う第１支持部５３ａと、加圧板５２の外周面及び第１支持部５３ａの内周面に接続される第２支持部５３ｂとによって構成されている。
【００６８】
加圧板５２の上面とそれを覆う第１支持部５３ａの内面との間には複数（本実施形態では例えば４つ）のロードセル５６ａ〜５６ｄが配置され、各ロードセル５６ａ〜５６ｄは、第１支持部５３ａから受ける圧力に基づいて貼り合わせ時の荷重を検出するようになっている。
【００６９】
図７に示すように、第１支持部５３ａと第２支持部５３ｂは、それぞれ内周面と外周面とが接する各辺（４辺）の中央で継手５７ａ〜５７ｄによって接続されている。そして、第１支持部５３ａと第２支持部５３ｂとが接続される対向する何れかの２辺（図において第１及び第２支持部５３ａ，５３ｂの短手方向に沿った２辺）には角度補正機構５８ａ，５８ｂが設けられている。
【００７０】
角度補正機構５８ａ，５８ｂは、モータ５９ａ，５９ｂと上記継手５７ａ，５７ｂとをそれぞれ備え、モータ５９ａ，５９ｂの駆動に基づいて第２支持部５３ｂの長手方向における水平角度（水平面に対する傾き）を調整するようになっている。
【００７１】
第２支持部５３ｂと加圧板５２は、それぞれ内周面と外周面とが接する各辺（４辺）の中央で継手６０ａ〜６０ｄによって接続されている。そして、第２支持部５３ｂと加圧板５２とが接続される対向する何れかの２辺（図において第２支持部５３ｂ及び加圧板５２の長手方向に沿った２辺）には角度補正機構５８ｃ，５８ｄが設けられている。
【００７２】
角度補正機構５８ｃ，５８ｄは、モータ５９ｃ，５９ｄと上記継手６０ｃ，６０ｄとをそれぞれ備え、モータ５９ｃ，５９ｄの駆動に基づいて加圧板５２の短手方向における水平角度を調整するようになっている。
【００７３】
このように構成された貼合せ装置５０では、加圧板５２に加工圧が発生し始めると、各ロードセル５６ａ〜５６ｄにより検出される荷重変移が図示しない制御部（ＰＬＣ）に出力され、この制御部からの信号に基づいて、各ロードセル５６ａ〜５６ｄにそれぞれ対応するモータ５９ａ〜５９ｄが駆動制御される。
【００７４】
例えば、ロードセル５６ａにより検出される荷重の減少分が他のロードセル５６ｂ〜５６ｄにおけるそれよりも大きいとき（即ち荷重総和の減少分の平均値よりも大きいとき）、加圧板５２を持ち上げる方向に角度補正機構５８ａのモータ５９ａが駆動されるようになっている。従って、第一実施形態と同様、各ロードセル５６ａ〜５６ｄの荷重検出結果に基づいて加圧板５２の傾きを補正し、該加圧板５２の荷重分布を均一にすることができる。
【００７５】
以上記述した本実施形態によれば、第一実施形態で奏する効果に加えて、さらに以下の効果を奏する。
（１）本実施形態では、加圧板５２に加工圧を発生させる機構に対して、該加圧板５２の平行度を調整する角度補正機構５８ａ〜５８ｄを独立して備えた。この構成によれば、加圧板５２に加工圧を発生させる制御と角度補正機構５８ａ〜５８ｄの制御とをそれぞれ分離することができるため、制御を簡易化することができる。
【００７６】
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・第一実施形態では、第１の基板Ｗ１の周縁の荷重を４つのロードセル３６ａ〜３６ｄによって検出するようにしたが、この数に限定されない。即ち、第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２のサイズ等に応じて、２又は３、或いは５つ以上としてもよい。尚、第二実施形態についても同様である。
【００７７】
・第一実施形態において、作成するパネルによっては、加圧板１９（第１の基板Ｗ１）の中央付近の荷重を検出するロードセル３１や加圧手段としての加圧エアバネ３０を省略してもよい。
【００７８】
・第一実施形態におけるロードセル３６ａ〜３６ｄの配置は、図２に示す位置に限定されない。各ロードセル３６ａ〜３６ｄの配置は、第１及び第２の基板Ｗ１，Ｗ２のサイズ等によって適宜変更されるものであり、支持板２４の中心（即ち第１の基板Ｗ１の中心）からそれぞれ等距離の位置であって、第１の基板Ｗ１の周縁の荷重を検出することのできる位置であればよい。この際、好ましくは、支柱２５の近傍において第１の基板Ｗ１の４つの角部付近の荷重を検出することのできる配置がよい。尚、第二実施形態におけるロードセル５６ａ〜５６ｄの配置についても同様に図７に示す位置に限定されない。
【００７９】
上記各実施形態の特徴をまとめると以下のようになる。
（付記１） 処理室内に配置された互いに対向する第１及び第２の保持板にそれぞれ保持した２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ装置において、
前記２枚の基板に作用する荷重を検出する複数の荷重検出手段と、
前記複数の荷重検出手段に対応して設けられ、前記２枚の基板を貼り合わせる加工圧を発生させる複数の加圧手段とを備え、
前記複数の荷重検出手段によりそれぞれ検出される荷重変移に応じて、前記複数の加圧手段により発生させる加工圧を個別に調整可能としたことを特徴とする基板貼合せ装置。
（付記２） 処理室内に配置された互いに対向する第１の保持板と第２の保持板とにそれぞれ第１の基板と第２の基板とを保持し、前記第１の保持板を前記第２の保持板に近接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる基板貼合せ装置において、
前記第１の保持板に作用する荷重の分布に応じて、前記第１及び第２の基板を貼り合わせる加工圧を補正する複数の加圧補正手段を備えることを特徴とする基板貼合せ装置。
（付記３） 前記加圧補正手段は、
前記第１の保持板に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段により検出される荷重変移に応じて前記加工圧を発生させる加圧手段と
を備えることを特徴とする付記２記載の基板貼合せ装置。
（付記４） 前記各荷重検出手段の出力に基づいて前記第１の保持板に作用する荷重の総和値を算出し、その算出した荷重総和値の減少分から前記各加圧手段により発生させる加工圧を決定する制御部を備えることを特徴とする付記３記載の基板貼合せ装置。
（付記５） 前記制御部は、
前記荷重総和値の減少分の平均値を算出し、該平均値と前記各荷重検出手段により検出される荷重の減少分との差に応じて、前記各加圧手段により発生させる加工圧を決定することを特徴とする付記４記載の基板貼合せ装置。
（付記６） 前記制御部は、
前記荷重検出手段により検出される荷重の減少分が前記平均値よりも大きいとき、その荷重検出手段に対応する前記加圧手段の加工圧を停止させることを特徴とする付記５記載の基板貼合せ装置。
（付記７） 前記制御部は、
前記荷重検出手段により検出される荷重の減少分が前記平均値よりも大きいとき、その荷重検出手段に対応する前記加圧手段の加工圧を減少させることを特徴とする付記５記載の基板貼合せ装置。
（付記８） 前記各荷重検出手段により検出される荷重変移の傾向を前記各荷重検出手段毎に記録し、あらかじめ各荷重変移の傾向に合わせて前記各加圧手段により発生させる加工圧を補正することを特徴とする付記３乃至７の何れか一記載の基板貼合せ装置。
（付記９） 前記各荷重検出手段は、前記第１の基板の中心からそれぞれ等距離となる位置に配置され、前記第１の基板の周縁付近の荷重を検出するものであり、
前記各加圧手段は、前記各荷重検出手段にそれぞれ対応した位置に配置されることを特徴とする付記３乃至８の何れか一記載の基板貼合せ装置。
（付記１０） 前記各荷重検出手段は、前記第１の基板の４つの角部付近の荷重を検出することを特徴とする付記９記載の基板貼合せ装置。
（付記１１） 前記第１の保持板に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、その荷重検出手段により検出される荷重変移に応じて前記加工圧を発生させる加圧手段と、を前記第１の保持板の中心位置にさらに設けたことを特徴とする付記２乃至１０の何れか一記載の基板貼合せ装置。
（付記１２） 前記第１の保持板は複数の支柱を介して支持板に上下移動可能に吊下支持されるものであり、
前記第１の保持板と前記複数の支柱とを前記処理室に対して一体接続し、前記第１の保持板の上下移動を許容しながら水平方向の移動を規制する位置ずれ防止手段を備えることを特徴とする付記１乃至１１の何れか一記載の基板貼合せ装置。
（付記１３） 処理室内に配置された互いに対向する第１の保持板と第２の保持板とにそれぞれ第１の基板と第２の基板とを保持し、前記第１の保持板を前記第２の保持板に近接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる基板貼合せ装置において、
前記第１の保持板に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記第１の保持板に作用する荷重の分布に応じて、前記第１の保持板の水平面に対する傾きを補正する複数の角度補正手段と
を備えたことを特徴とする基板貼合せ装置。
（付記１４） 処理室内に配置された互いに対向する第１及び第２の保持板にそれぞれ保持した２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ方法において、
前記２枚の基板に作用する荷重を複数個所にて検出し、該検出される荷重変移に応じて、前記２枚の基板を貼り合わせる加工圧を補正するようにしたことを特徴とする基板貼合せ方法。
（付記１５） 処理室内に配置された互いに対向する第１及び第２の保持板にそれぞれ保持した２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ方法において、
前記２枚の基板に作用する荷重を複数個所にて検出し、該検出される荷重変移に応じて、前記第１及び第２の保持板のうち少なくとも一方の保持板の水平面に対する傾きを補正するようにしたことを特徴とする基板貼合せ方法。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、基板貼り合わせを精度よく且つ容易に行う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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第一実施形態の貼合せ装置を示す正面図である。
【図２】 図１の貼合せ装置の平面図である。
【図３】 図１の貼合せ装置の一部拡大図である。
【図４】 ジンバル継手を示す平面図である。
【図５】 図１の貼合せ装置の制御機構を説明するブロック図である。
【図６】 第二実施形態を説明するための側面図である。
【図７】 図６のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
Ｗ１ 第１の基板
Ｗ２ 第２の基板
１０，５０ 基板貼合せ装置
１３，５１ 処理室としてのチャンバ
１９，５２ 第１の保持板としての加圧板
２０ 第２の保持板としてのテーブル
２４，５５ 支持板
２５ 支柱
２８ 位置ずれ防止手段としてのジンバル継手
３０ 加圧手段としての加圧エアバネ
３１，３６ａ〜３６ｄ，５６ａ〜５６ｄ 荷重検出手段としてのロードセル
３２ａ〜３２ｄ 加圧補正機構（加圧補正手段）
３４ａ〜３４ｄ 加圧手段としてのモータ
４１ 制御部
５８ａ〜５８ｄ 角度補正機構（角度補正手段）

Claims (6)

1. 減圧可能な処理室内に配置された互いに対向する第１及び第２の保持板にそれぞれ保持した２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ装置において、
   前記減圧可能な処理室の外部に配置されて、前記第１の保持板に作用する荷重を検出する複数のロードセルと、
   前記複数のロードセルに対応して設けられ、前記２枚の基板を貼り合わせる加工圧を発生させる複数の加圧手段と、
   前記複数のロードセルにより検出される前記第１の保持板に作用する荷重の総和と、加圧動作中のその減少分から前記２枚の基板に作用する加工圧を算出する制御部と、を備え、
   前記制御部が、前記荷重の変移に応じて、前記複数の加圧手段により発生させる加工圧を個別に調整することを特徴とする基板貼合せ装置。
2. 減圧可能な処理室内に配置された互いに対向する第１の保持板と第２の保持板とにそれぞれ第１の基板と第２の基板とを保持し、前記第１の保持板を前記第２の保持板に近接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる基板貼合せ装置において、
   前記第１の保持板に作用する荷重の分布に応じて補正された加工圧を生成して、前記第１及び第２の基板を貼り合わせる複数の加圧補正手段であって、前記第１の保持板に作用する荷重を検出する複数のロードセルと、前記複数のロードセルにそれぞれ対応付けられた複数の加圧手段とを含む前記複数の加圧補正手段と、
   前記複数のロードセルにより検出される前記第１の保持板に作用する荷重の総和と、加圧動作中のその減少分から前記第１及び第２の基板に作用する加工圧を算出する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記複数のロードセルの検出結果から、前記第１の保持板に作用する荷重の分布を算出し、算出した分布に応じて前記複数の加圧手段を駆動して、前記第１及び第２の基板を貼り合せる加工圧を補正することを特徴とする基板貼合せ装置。
3. 前記制御部は、
   前記荷重総和値の減少分の平均値を算出し、該平均値と前記各ロードセルにより検出される荷重の減少分との差に応じて、前記各加圧手段により発生させる加工圧を決定することを特徴とする請求項２記載の基板貼合せ装置。
4. 前記各ロードセルにより検出される荷重変移の傾向を前記各ロードセル毎に記録し、あらかじめ各荷重変移の傾向に合わせて前記各加圧手段により発生させる加工圧を補正することを特徴とする請求項２又は３記載の基板貼合せ装置。
5. 前記第１の保持板は複数の支柱を介して支持板に上下移動可能に吊下支持されるものであり、
   前記第１の保持板と前記複数の支柱とを前記処理室に対して一体接続し、前記第１の保持板の上下移動を許容しながら水平方向の移動を規制する位置ずれ防止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の基板貼合せ装置。
6. 減圧可能な処理室内に配置された互いに対向する第１の保持板と第２の保持板とにそれぞれ第１の基板と第２の基板とを保持し、前記第１の保持板を前記第２の保持板に近接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる基板貼合せ装置において、
   前記第１の保持板に作用する荷重を検出する複数のロードセルと、
   前記第１の保持板に作用する荷重の分布に応じて駆動されて、前記第１の保持板の水平面に対する傾きを補正する複数の角度補正手段と、
   前記複数のロードセルにより検出される前記第１の保持板に作用する荷重の総和と、加圧動作中のその減少分から前記第１及び第２の基板に作用する加工圧を算出する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記複数のロードセルの検出結果から、前記第１の保持板に作用する荷重の分布を算出し、算出した分布に応じて前記複数の角度補正手段を駆動して、前記第１の保持板の水平面に対する傾きを補正することを特徴とする基板貼合せ装置。

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