JP4245386B2 - 基板の貼合わせ装置及び基板の貼合わせ方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚の基板を重ね合わせて貼り合わせる基板の貼合わせ装置及び貼合わせ方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、ガラス製の２枚の基板が、液晶部材を挟んで貼り合わされて製造されるが、その基板の貼り合わせのために、いずれか一方の基板の対向面に、予め接着剤（例えば、シール剤）が塗布される。
【０００３】
高精細な液晶表示画面を形成するためには、矩形状の２枚の基板を高精度に貼り合わせる必要があり、そのため、各基板のアライメント（位置決め用）マークの撮像パターンに基づく位置合わせを、２枚の基板をできるだけ接近させて行うことが望まれる。そこで、例えば真空槽内において、いわゆるプリアライメントにより位置決めされ、対向配置された２枚の基板は、一方の基板に塗布された接着剤に他方の基板面が接触するまで近づけられ、一方の基板面が他方の基板面に塗布された接着剤に接触した状態で、アライメントマークに基づく、高精度な位置合わせ操作が行われる。
【０００４】
図１１は、従来の基板の貼合わせ装置の要部正面図である。図１２は、図１１において、上下両基板を重ね合わせ、各基板にそれぞれ形成されたアライメントマークに基づく高精度な位置合わせ操作を行うべく、下基板に塗布された接着剤に上基板を接触させた状態を示す要部拡大断面図である。
【０００５】
図１１に示したように、貼り合わされる上基板１１と下基板１２は、上蓋２１及び下蓋２２からなる真空槽２内に対向配置され、上基板１１は上ステージ（上定盤）３１の下面に保持され、下基板１２は下ステージ（下定盤）３２上に載置されて保持されている。
【０００６】
両基板１１，１２間に均一な間隔（ギャップ）が形成され、良好に貼り合わされるためには、各基板１１，１２は、いずれも波打つことなく良好な平坦性を有し、不均一な間隔（ギャップむら）が形成されない状態で接着剤１ａが押圧されることが要求される。
【０００７】
ところが、ガラス製の基板１１，１２自体は、厚さが薄く柔軟性があり、全体が変形しやすい性質を有している。また、剛性の大きなステージ３１，３２も、機械的な加工により、広い面積に渡って平坦性を得るのは容易ではない。
【０００８】
従って、ステージ３１，３２により貼り合わされた両基板１１，１２間には、ギャップむらが発生することがある。
【０００９】
そこで、図１１に示した基板の貼合わせ装置では、下ステージ３２上で下基板１２を複数個の弾性部材４を介して吸着保持し、その弾性部材４が、各上下ステージ３１，３２表面の凹凸を吸収緩和し、接着剤１ａ全体が上下基板１１，１２間で均一に押圧されるように構成されている。
【００１０】
図１１の正面図では、下ステージ３２上において、矩形状の下基板１２を吸着保持する弾性部材４の数は、基板中央部を吸着保持する１個と、基板の四隅部でそれぞれ吸着保持する４個との合計５個であることを示している。
【００１１】
なお、図１１では、複数（５）個の弾性部材４を下ステージ３１上に載置固定しているが、一枚のシート状の弾性部材を介して基板を保持した例が知られている（特許文献１参照。）。
【００１２】
そこで、図１１に示した基板の貼合わせ装置では、真空槽２内の下ステージ３２自体は、下蓋２２の外側下方に配置されたＸ−Ｙ−θ移動機構５の作動軸５ａに連結され、吸着保持された上下両基板１１，１２間の相対位置が水平方向に調整できるように構成されている。
【００１３】
真空槽２内で加圧板の機能を備えた上ステージ３１は、上蓋２１上に載置されたプレス機構６に連結され、図示矢印Ｚ（上下）方向に移動可能に構成されている。
【００１４】
図１１に示した基板の貼合わせ装置では、接着剤１ａを介して両基板１１，１２を高精度に貼り合わせるのに、真空槽２内で対向配置された両基板１１，１２にプリアライメントによりおおよその位置合わせを行った後、上ステージ３１を降下させ、図１２に拡大して示したように、上基板１１の下面が下基板１２上の接着剤１ａに接触し、上下両基板１１、１２が間隔Ｈの狭いギャップで対向した状態で、改めてアライメントマークに基づく高精度な位置合わせ操作が行われる。
【００１５】
すなわち、図１２に示したように、狭い間隔Ｈで両基板１１，１２が対向した状態での上下両基板１１、１２間のアライメント、すなわち位置合わせ操作では、図１１に示したように、下方のＣＣＤカメラ等の撮像機器３３，３３が、下蓋２２の透光窓２２ａ及び下ステージ３２の貫通孔３２ａを介して、各基板１１，１２のアライメントマーク１１ａ，１２ａを撮影して取り込み、その撮影パターンは制御器７に供給される。
【００１６】
アライメントマーク１１ａ，１２ａの撮影パターンの供給を受けた制御器７は、パターン認識手法により、図１２に示したように、水平面内での両基板１１，１２間の位置ずれ量Δｄを検出し、その位置ずれ量Δｄが小さくなり、予め設定された許容範囲内に納まる方向に、好ましくはその位置ずれ量が零となるように、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５を駆動制御する。その結果、例えば、図１３に示したように、位置ずれ量Δｄがほとんど零となるように、ミクロン単位あるいはサブミクロン単位での位置合わせが行われる。
【００１７】
この制御器７によるＸ−Ｙ−θ移動機構５の駆動操作で、弾性部材４を介して下ステージに吸着保持された下基板１２は、上基板１１との間の接着剤１ａの粘性に起因する抵抗に抗して移動する。そのとき、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５は、接着剤１ａによる移動方向の抵抗に抗して下基板１２を移動させようとするので、両基板１１，１２の位置合わせ操作が終了した時点では、図１３に示したように、下基板１２と下ステージ３２の間にあって下ステージ３２に比べて剛性の小さい弾性部材４には水平方向に距離Δｋの変形量が生じる。
【００１８】
弾性部材４が距離Δｋだけ変形し、位置合わされた後の上下両基板１１，１２は、制御器７による図１３の矢印Ｚで示す方向（下方向）への上ステージ３１の押し下げ操作により、予め設定された時間の間加圧され、接着剤１ａを押しつぶすので、図１４に示したように、上下両基板１１，１２間は間隔ｈ（ｈ＜Ｈ）にまで狭められる。
【００１９】
その後、両基板１１，１２は、上下両ステージ３１，３２から解放され、真空槽２内が大気圧に戻されることにより、貼り合わせが完了する。なお、貼り合わせ完了後の両基板１１，１２は、接着剤１ａの硬化工程に搬送され、接着剤１ａは硬化される。
【００２０】
なお、上下両基板１１，１２間の位置合わせ操作は、説明上、一方向（Ｘ方向）に行われるとして説明したが、実際には、水平面で、Ｘ−Ｙ−θ方向への位置合わせ補正が行われる。
【００２１】
また、図１２に示したように、上基板１１が接着剤１ａに接触し、上下両基板１１，１２が間隔Ｈで対向した状態では、上基板１１の下面は、接着剤１ａの他に、表示面に滴下された液晶部材１ｂや不図示のスペーサ等にも接触していることがあり、弾性部材４は、接着剤１ａのみならず、液晶部材１ｂや不図示のスペーサと上基板１１との接触による移動方向の抵抗を受けて変形することもある。
【００２２】
【特許文献１】
特開平１１−２６４９８５号公報（第４頁）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明のように、従来の基板の貼合わせ装置及び貼合わせ方法では、制御器７は、両基板１１，１２面に付されたアライメントマーク１１ａ，１２ａの撮影パターンに基づき、その撮影パターンが予め設定された許容範囲内で一致するようにＸ−Ｙ−θ移動機構５を駆動制御し、その後、接着剤１ａをさらに押圧して上下両基板１１，１２の貼り合わせが行われる。
【００２４】
その貼り合わせの際の位置合わせ操作（アライメント）では、上下両基板１１，１２間に均一な押圧力を形成すべく設けられた弾性部材４は、図１３及び図１４に示したように、水平方向に距離Δｋ変形してしまう。
【００２５】
しかしながら、貼合わせ作業が完了し、基板１１，１２の吸着保持が解除されるまでには時間を要するので、その間、距離Δｋ変形した弾性部材４による復元力は、吸着保持した下基板１２を、図１４に矢印Ｘで示した方向へ移動させようとする力として作用する。
【００２６】
従って、上基板１１との間で一旦位置合わせが行われた下基板１２は、基板１１，１２の吸着保持が解除されるまでの間に作用する弾性部材４の復元力により、図１４に矢印Ｘで示した方向にずれてしまい、図１５に示したように弾性部材４の水平方向への変形量も、距離Δｋから距離Δｎ（Δｎ＜Δｋ）へと小さくなり、せっかく位置合わせした両基板１１，１２間は、水平方向に（Ｘ方向）距離Δｍだけ位置ずれを引き起こしてしまうという現象が生ずる。その結果、両基板１１，１２間の位置合わせ精度は、当初のミクロン単位あるいはサブミクロン単位の許容範囲からはみ出す恐れがあった。
【００２７】
そこで本発明は、基板の貼り合わせを、適切かつ高品質に行うことができる基板の貼合わせ装置及び基板の貼合わせ方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上ステージに保持された上基板と、この上基板に対向配置されて下ステージ上に保持された下基板とを、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ装置において、前記上ステージと上基板との間、または前記下ステージと下基板との間の少なくとも一方に介在させた弾性部材と、この弾性部材の水平方向の変形量を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記弾性部材の前記変形量が少なくなる方向に、上ステージと下ステージとを相対的に移動させる駆動制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、弾性部材の水平方向の変形量を検出する検出手段を有し、駆動制御手段が、その検出手段により検出された変形量に基づき、上ステージと下ステージとを相対的に移動させ得るので、弾性部材の復元力による作用、すなわち上下基板が位置合わせが行われる前の状態に戻ろうとする作用を低減ないしは回避させることができ、上下基板は位置ずれが小さい状態で、高精度に貼り合わされる。
【００３０】
本発明は、上ステージに保持された上基板と、この上基板に対向配置されて下ステージ上に保持された下基板とを、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ装置において、前記上ステージと上基板との間、または前記下ステージと下基板との間の少なくとも一方に介在させた弾性部材と、この弾性部材を挟んだ上ステージと上基板との間、または下基板と下ステージとの間の水平方向の位置ずれ量を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記水平方向の前記位置ずれ量が少なくなる方向に、上ステージと下ステージとを相対的に移動させる駆動制御手段とを具備することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、弾性部材を挟んだ上ステージと上基板との間、または同じく弾性部材を挟んだ下基板と下ステージとの間の水平方向の位置ずれ量を検出する検出手段を有し、駆動制御手段が、その検出手段により検出された位置ずれ量に基づき、上ステージと下ステージとを相対的に移動させるので、上下基板の位置合わせ操作に際して、変形した弾性部材による位置合わせ精度の低下を回避ないしは抑制することができる。従って、弾性部材の復元力による作用、すなわち上下基板が位置合わせが行われる前の状態に戻ろうとする作用は低減ないしは回避され、上下基板は位置ずれが小さく、高精度に貼り合わされる。
【００３２】
本発明は、上ステージとこの上ステージに保持された上基板との間、または下ステージとこの下ステージに保持された下基板との間の少なくとも一方に弾性部材を介在させ、前記上基板と前記下基板とを、介在物を介して接触させた状態で位置合わせ操作を行い、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ方法において、前記上基板と前記下基板とを前記介在物を介して重ね合わせる第１の工程と、この第１の工程の後に、前記上ステージと前記下ステージとの間の相対位置を制御し、前記上基板と前記下基板との間の位置合わせ操作を行なう第２の工程と、この第２の工程での位置合わせ操作に伴う、前記弾性部材の水平方向の変形量を検出する第３の工程と、この第３の工程の後に、前記弾性部材の変形量が少なくなる方向に前記上ステージと前記下ステージとを相対的に移動させる第４の工程とを有することを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、第３の工程において弾性部材の水平方向の変形量を検出し、第４の工程では、その弾性部材の変形量が少なくなる方向に上ステージと下ステージとを相対移動させるので、弾性部材の復元力が作用して、貼り合わされる上下両基板間の位置合わせ精度が低下するのを抑制ないしは回避することができる。
【００３４】
本発明は、上ステージとこの上ステージに保持された上基板との間、または下ステージとこの下ステージに保持された下基板との間の少なくとも一方に弾性部材を介在させ、前記上基板と前記下基板とを、介在物を介して接触させた状態で位置合わせ操作を行い、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ方法において、前記上基板と前記下基板とを前記介在物を介して重ね合わせる第１の工程と、この第１の工程の後に、前記上ステージと前記下ステージとの間の相対位置を制御し、前記上基板と前記下基板との間の位置合わせ操作を行なう第２の工程と、この第２の工程での位置合わせ操作に伴う、前記上基板と前記下基板のうち前記弾性部材を介して保持された基板とこの基板を保持するステージとの間における前記弾性部材の変形に基づく水平方向の位置ずれ量を求める第３の工程と、この第３の工程の後に、前記水平方向の位置ずれ量が少なくなる方向に前記上ステージと前記下ステージとを相対的に移動させる第４の工程とを有することを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、第３の工程で求めた、弾性部材を挟んだ上ステージと上基板との間、あるいは下ステージと下基板との間の位置ずれ量に基づき、上ステージと下ステージとを相対的に移動させる（第４の工程）ので、弾性部材の復元力が作用して、貼り合わされる上下両基板間の位置合わせ精度が低下するのを抑制ないしは回避することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による基板の貼合わせ装置及び基板の貼合わせ方法の一実施の形態を図１ないし図１０を参照して詳細に説明する。なお、図１１ないし図１５に示した従来の基板の貼合わせ装置及び基板の貼合わせ方法と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
すなわち、図１は、本発明による基板の貼合わせ装置の第１の実施の形態を示した正面図である。
【００４０】
第１の実施の形態の基板の貼合わせ装置は、図１に示すように、上蓋２１及び下蓋２２からなる真空槽２内において、上基板１１及び下基板１２は、対向配置された上ステージ３１、及び下ステージ３２にそれぞれ吸着保持されている。
【００４１】
上基板１１は上ステージ３１に直接吸着保持されているが、上下両ステージ３１，３２表面の凹凸を吸収し、凹凸に起因した接着剤１ａにおける接着不良を回避すべく、複数（５）個の弾性部材４を介して、下基板１２は下ステージ３２上に吸着保持されている。
【００４２】
複数（５）個の弾性部材４はいずれも、図２にその拡大斜視図を示したように、全体が偏平な四角形状をなし、下ステージ３２からつらなって開口した吸引チャック用の排気孔４ａが、弾性部材４上に載置される下基板１２を吸着するように構成されている。そして、下基板１２の中央部を吸着保持する弾性部材４には、図２に示したようには、既知の歪み計８が内蔵されていて、弾性部材４自体が機械的外力を受けて水平方向に変形したとき、可撓性を有する歪み計８は、その弾性部材４の水平方向の変化量を検出し、その検出データを、図１に示すように、制御器７に供給するように接続されている。
【００４３】
図３は、図２に示した弾性部材４をＡ−Ａ線から矢印方向に切断し、内蔵された歪み計８を上方から見て示した平面図である。
【００４４】
この実施の形態の歪み計８には、例えば特開平６−３９７３５０号公報に開示されたセンサを適用することができる。すなわち、歪み計８は、上下（Ｚ軸）方向に感圧抵抗体を挟んで対をなした４つの電極体８１，８２，８３，８４が、９０度間隔で配置され、水平方向のＸ軸回り及びＹ軸回りに受けた弾性部材４の変形に伴う機械的モーメントを電圧値に変換して出力し、制御器７に供給する。
【００４５】
なお、弾性部材４を搭載した下ステージ３２は、従来と同様に、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５に固定され、水平面内で移動して上下基板１１，１２間の相対位置を調整し得るように構成されている。
【００４６】
なお、この第１の実施の形態では、下基板１１の中央部の弾性部材４に、歪み計８を内蔵させたが、この中央部を含む四隅部に設けた弾性部材４全てに、あるいはこれら複数個の弾性部材４のうち、選択された任意の弾性部材４に、歪み計８を内蔵させることもできる。
【００４７】
そこで、対向する基板１１，１２の位置合わせ操作では、例えばプリアライメント後に、まず制御器７がプレス機構６を制御して上ステージ２１を下降させ、図４に拡大して示したように、上下基板１１，１２が間隔Ｈの狭いギャップで対向し、上基板１１が下基板１２面上の接着剤１ａに少し接触した状態なるように操作される。
【００４８】
図４に示した状態において、従来と同様に、下方に設置された撮像機器３３，３３が、各基板１１，１２のアライメント（位置決め用）マーク１１ａ，１２ａを撮影し、その撮影パターンを制御器７に供給する。
【００４９】
撮影パターンの供給を受けた制御器７は、パターン認識により、両基板１１，１２間の位置ずれ量Δｄを検出し、その位置ずれ量Δｄが予め設定された許容範囲内、好ましくはその位置ずれ量Δｄが零近くにまで小さくなり、精度良く貼り合わせが行なわれるように、適宜、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５を駆動制御する。
【００５０】
このとき、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５は、図５に示すように、接着剤１ａ及び液晶部材１ｂ等と上基板１１との間の接触抵抗に抗して下基板１２を移動させるので、下基板１２と下ステージ３２との間の弾性部材４は、水平方向に距離Δｋだけ変形し、この距離Δｋの変形量は、内蔵された歪み計８により検出され、その検出信号は制御器７に供給される。
【００５１】
なおこのとき、下基板１２と弾性部材４との間にすべりがないとすれば、制御器７は、その検出信号に基づいて、下ステージ３２と下基板１２との間の、図４に示す状態と図５に示す状態との間のずれ量を求めることができる。
【００５２】
次に、制御器７は、プレス機構６を駆動制御し、上ステージ３１を図５に矢印Ｚで示す方向（下方）に押し下げることで、予め設定された時間の間、上下両基板１１，１２を加圧するので、上下両基板１１，１２の間隔はさらに狭められる。
【００５３】
この制御器７による上ステージ３１の押し下げ操作前に、制御器７は前述の歪み計８からの変形量（距離Δｋ）の検出信号に基づき、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５を駆動し、弾性部材４の変形量（距離Δｋ）が小さくなる方向に下ステージ３２を移動制御する。
【００５４】
これにより、図７に示すように、弾性部材４のＸ−Ｙ−θ面における変形は解消される。
【００５５】
つまり、この第１の実施の形態によれば、位置合わせ調整（アライメント）に基づく弾性部材４の変形に起因した復元力は解消ないしは大幅に減少するので、上下両基板１１，１２は、位置合わせ調整が完了し、上述の上ステージ３１の押し下げ操作が行われ、上下両基板１１，１２が上下両ステージ３１，３２から解放されるまでの間に、弾性部材４の復元力によって位置ずれすることなく、高精度に位置合わせされた状態を維持して貼り合わされる。
【００５６】
なお、図１に示したこの第１の実施の形態では、矩形状の下ステージ３２上面に５個の弾性部材４を搭載し、そのうち中央部の１個にのみ歪み計８を内蔵させるように構成しているが、例えば５個全ての弾性部材４に歪み計８を内蔵させたときは、制御器７において、これら複数個の歪み計８で検出された各変形量のたとえば平均値あるいは中央値を算出し、その平均値ないしは中央値に基づいて、（図５あるいは図６に示した）水平方向の位置ずれ量（距離Δｋ）が小さくなる方向に移動制御するようにしても良い。
【００５７】
また、水平方向（Ｘ−Ｙ−θ方向）での位置合わせ操作は、Ｘ−Ｙ（直交）方向での位置合わせ操作と、θ（旋回）方向での位置合わせ操作とに分解することができる。
【００５８】
Ｘ−Ｙ方向での位置合わせでは、いずれの弾性部材４においても、同じ方向（Ｘ−Ｙ方向）への変形量として検出し得るから、制御器７は、上記のように、平均値や中央値の算出という簡単な演算によりＸ−Ｙ−θ移動機構５に対する操作量を求めることができる。
【００５９】
一方、θ方向での位置合わせでは、基板の回転中心である基板中心部において検出される弾性部材４のＸ，Ｙ方向への変形量は極めて小さいので、例えば、基板１２の四隅部にも、歪み計８を内蔵した弾性部材４を設け、四隅部に設けられた各歪み計８におけるＸ−Ｙ方向での変形量の検出値から、下ステージ３２と下基板１２との間のθ方向のずれ量を幾何学的に求めて、各四隅部における弾性部材４の変形量が小さくなる方向の操作量を求めることができる。
【００６０】
上記第１の実施の形態では、位置合わせ操作による弾性部材４の変形量を歪み計８で検出するように構成したが、弾性部材４の変形量とは、図４に示された下基板１２と下ステージ３２との間の位置関係と、図５に示された下基板１２と下ステージ３２との間の位置関係との差にほかならない。
【００６１】
すなわち、弾性部材４の歪み解消とは、下基板１２と下ステージ３２との間の位置関係を図５の状態から図４の状態に戻すことを意味する。
【００６２】
そこで、弾性部材４に歪み計８を設けることなく、弾性部材４を上下で挟んだ下基板１２と下ステージ３２との間の、位置合わせ前の状態に対する（弾性部材４が変形した結果生じた）位置合わせ後の位置ずれ量を検出し、その検出値の値が零となる方向に下ステージ３２の位置を駆動制御しても同様に目的を達成することができる。
【００６３】
そこで、この弾性部材４を挟んだ下基板１２と下ステージ３２との間の位置ずれ量の検出方法は、撮像機器３３,３３で撮像された下基板１２のアライメントマーク１２ａが、図４に示した（位置合わせ前）状態で撮影されたＸ−Ｙ座標軸上での位置と、図５あるいは図６に示したように、（位置合わせによる）弾性部材４変形後のＸ−Ｙ座標軸上での位置との間のずれ量を制御器７が算出し、その算出量に基づきＸ−Ｙ−θ移動機構５を補正制御するようにしても良い。
【００６４】
さらにまた、この実施の形態では、弾性部材４の変形を解消させるために、下ステージ３２側を移動させたが、上ステージ３１にＸ−Ｙ−θ移動機構を組み込み、上ステージ３１側を移動させて下基板１２側を移動させても良い。
【００６５】
あるいはまた、Ｘ−Ｙ−θ移動機構を、上下両ステージ３１，３２双方に連結して組み込み、弾性部材４に対するずれ量の補正操作を互いに分担して行うように構成することもできる。また、このとき、弾性部材４は、上下いずれか一方、あるいは双方のステージ３１，３２に取りつけ、貼り合わせ操作時におけるこれら弾性部材４の変形量を零に戻すように操作しても良い。
【００６６】
次に、図１に示した第１の実施の形態の基板の貼合わせ装置を使用した２枚の基板の貼り合わせ手順（工程）を、図８に示したフローチャートを参照して以下説明する。なお、上下両基板１１，１２は、真空槽２内に供給されて上下両ステージ３１，３２に吸着保持され、真空槽２内はすでに真空状態に減圧されているものとする。
【００６７】
まず、第１の工程は、上下基板１１，１２を接着剤１ａを介して重ね合わせる（ステップ８Ａ）。
【００６８】
第２の工程では、上下基板１１，１２間の位置ずれ量が小さくなる方向に位置合わせ操作を行う（ステップ８Ｂ）。
【００６９】
次に、第３の工程では、両基板１１，１２の位置合わせ操作で生じた、弾性部材４の変形量を検出する（ステップ８Ｃ）。
【００７０】
次に、第４の工程では、弾性部材の変形量が零となる方向に、下ステージ１２を移動調整する（ステップ８Ｄ）。
【００７１】
その後、第５の工程として、予め設定された時間だけ、上下基板１１，１２をさらに押圧する（ステップ８Ｅ）。
【００７２】
さらに、第６の工程では、上下両基板１１，１２が上下両ステージ３１，３２から解放され、真空槽２内が大気圧に戻される（ステップ８Ｆ）。
【００７３】
真空槽２内が大気圧に戻された後、上ステージ３１を上昇させ、貼り合わされた基板１１，１２は真空槽２内から不図示の搬送ロボットにより取り出され、例えば接着剤１ａの硬化工程等の次工程へと搬送される。
【００７４】
なお、上記手順の説明の中で、下ステージ１２の移動調整（ステップ８Ｄ）の後に、接着剤１ａをさらに押圧し、上下基板の貼り合わせを行う（ステップ８Ｅ）旨説明したが、要するにこの第１の実施の形態における基板の貼合わせ方法は、位置合わせ操作の際に変形した弾性部材４の復元力が、位置合わせされた基板１１，１２間に作用するのを防ぐことができれば良いので、少なくとも上ステージ３１による上基板１１の吸着保持、または下ステージ３２による下基板１２の吸着保持のいずれかが解除されるまでの間に行えば良く、ステップ８Ｅの間にステップ８Ｄを実行しても同様に目的を達成できる。もっとも、弾性部材４の変形の解消操作は、できるだけ早く実施した方が復元力によるずれ防止効果が高まるので、上記のようにステップ８Ｂ→ステップ８Ｃ→ステップ８Ｄの手順で行うのが好ましい。
【００７５】
また、上下両基板１１，１２の位置合わせ操作の際に、上基板１１と接触した接着剤１ａはもとより、粘性を有する液晶部材１ｂやスペーサが上基板１１と接触しているとすれば、弾性部材４は、接着剤１ａや液晶部材１ｂ等と上基板１１との間の接触抵抗に加えて、接着剤１ａはもとより液晶部材１ｂやスペーサが等の有する固有の粘性に抗して変形する。
【００７６】
換言すれば、上下両基板１１，１２の位置合わせ操作では、弾性部材４のみならず、接着剤１ａや液晶部材１ｂ等も粘性を有して変形する。
【００７７】
従って、制御器７がＸ−Ｙ−θ移動機構５を操作し、弾性部材４自体の変形量Δｋを零に復帰させ、見かけ上、上下両基板１１，１２間の位置ずれ量がない状態となっているように見えても、位置合わせ操作の際に変形した接着剤１ａや液晶部材１ｂ等の、粘性に起因した反作用が作用し、上下両基板１１，１２間に新たな位置ずれを生じさせることも考えられる。
【００７８】
この現象を回避させるために、制御器７は、接着剤１ａ等の反作用を見越して、弾性部材４の変化量Δｋ解消のための移動操作量に、例えば係数σ（０＜σ＜１）を乗算する等の制限を設けるようにしても良い。係数σは、例えば、弾性部材４の変形量Δｋを補正した後に、接着剤１ａ等の反作用によって生じる上下両基板１１，１２間の位置ずれ量を実験によって求めた結果に基づいて決定することができる。
【００７９】
あるいはまた、制御器７によるＸ−Ｙ−θ移動機構５を駆動制御した位置合わせ操作の際に、予め、その接着剤１ａや液晶部材等の反作用（復元力）により予測される位置ずれ量分、すなわち戻り量分だけ加味した位置合わせ操作、例えば戻り分量を加算した位置合わせ操作を行うことによって、最終的に、ミクロン単位あるいはサブミクロン単位で許容された範囲の位置ずれ量で貼合わせが完了するように調整制御することができる。
【００８０】
次に、上記第１の実施の形態では、制御器７は、下ステージ３２（あるいは上ステージ３１）を移動調整して弾性部材４の変形を解消させる旨説明したが、下基板１２と下ステージ３２との間（あるいは上基板１１と上ステージ３１との間）の連結、すなわち基板１１，１２の少なくともいずれか一方に対する吸着保持を一時的に解消させても、結果的に弾性部材４等における変形の拘束状態は解放されるので、同様に目的を達成することができる。
【００８１】
図９は、位置合わせ操作時における弾性部材４等の変形による反作用を解消するために、一時的に基板保持を解消させる本発明の第２の実施の形態の基板の貼合わせ方法の手順（工程）を示したものである。なお、この方法を採用した基板の貼合わせ装置と、図１に示した基板の貼合わせ装置とは、弾性部材４内には必ずしも歪み計８を必要としない点において相違するのみであり、他の構成は同一であるので、図１の構成をも参照して説明する。なお、上下両基板１１，１２は、真空槽２内に供給されて上下両ステージ３１，３２に吸着保持され、真空槽２内はすでに真空状態に減圧されているものとする。
【００８２】
すなわち、まず、第１の工程では、上下基板１１，１２を接着剤１ａを介して重ね合わせる（ステップ９Ａ）。
【００８３】
第２の工程では、上下基板１１，１２間の位置ずれ量が小さくなるように位置合わせ操作を行う（ステップ９Ｂ）。
【００８４】
次に、第３の工程で、両基板１１，１２のうち少なくともいずれか一方の基板に対し、ステージからの吸着保持を解除させる（ステップ９Ｃ）。
【００８５】
次に、第４の工程において、吸着保持を解除した基板を再びステージが吸着保持し、予め設定された時間だけ、上下基板間１１，１２をさらに押圧する（ステップ９Ｄ）。このように、吸着保持が解除された基板を再び吸着保持することで、両基板１１，１２が押圧されたときに、この押圧により両基板１１，１２間に位置ずれが生じるのを防止できる。
【００８６】
さらに、第５の工程では、上下両基板１１，１２が上下両ステージ３１，３２から解放され、真空槽２内が大気圧に戻される（ステップ９Ｅ）。真空槽２内が大気圧に戻された後、上ステージ３１を上昇させ、貼り合わされた基板１１，１２は真空槽２内から不図示の搬送ロボットにより取り出され、例えば、接着剤１ａの硬化工程等の次工程へと搬送される。
【００８７】
上記のように、第３の工程（ステップ９Ｃ）の実行に際し、制御器７は、位置合わせ後の両基板１１，１２に対し、ステージ（少なくともステージ３１またはステージ３２のいずれか一方）の吸着等の保持を解除するように、例えば各吸着孔につらなる排気ポンプの制御、あるいは静電チャックの一時的解放制御等を行う。それにより、両ステージ３１，３２間の拘束のうち少なくとも一方での弾性部材４に対する拘束は解除されるので、位置合わせ操作に伴う弾性部材４の変形は解除され、弾性部材４の復元力に起因した両基板１１，１２間の位置合わせ精度の劣化を回避することができる。
【００８８】
なお、この第２の実施の形態において、吸着等の解除後は、切り離された上ステージ３１と上基板１１との間の摩擦抵抗は、下基板１２とこれを載置した弾性部材４との間の摩擦抵抗より小さいので、上ステージ３１側で基板１１の保持を解除した方が、弾性部材４等の復元作用がより円滑に行われる。
【００８９】
また、上記説明では、上ステージ３１は上基板１１を押さえつけた状態で、基板１１，１２の保持を解放させたが、その解放操作をより確かなものとするために、単に吸着等解除にとどまらず、例えばプレス機構６を瞬時的にわずか上昇させ、上ステージ３１の上基板１１に対する押圧力をより小さく、あるいは押圧力が零となるように操作しても良い。
【００９０】
上記第１及び第２の実施の形態における制御器７は、アライメントマークの撮影パターンに基づき、貼り合わせ操作時における位置合わせ操作を行い（ステップ８Ｂ、及びステップ９Ｂ）、その後、位置合わせ操作で変形した弾性部材４の変形を解消させ、変形した弾性部材４の復元力が、両基板の貼合わせ精度を劣化させないように制御を行うものである。
【００９１】
すなわち、制御器７は、撮影パターンによる基板１１，１２間の位置ずれデータに基づき、下基板１２を上基板１１に位置合わせるべく、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５を駆動制御するが、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５は弾性体である弾性部材４を介して下基板１２を移動調整するので、前述のように弾性部材４が変形し、位置合わせ操作にはやや時間を要する。
【００９２】
そこで、基板１１，１２間の位置ずれ量と弾性部材４の変形量との関連を、予め実験等により求めておくことによって、制御器７は、弾性部材４の変形を加味したＸ−Ｙ−θ移動機構５の制御を行い、円滑かつ迅速に位置合わせ操作を行うことができる。
【００９３】
すなわち、本発明による基板の貼合わせ装置及び貼合わせ方法の第３の実施の形態では、上記第１及び第２の実施の形態とは相違し、制御器７は、アライメントマークの撮影パターンに基づき検出された最初の位置ずれ量に、その位置ずれ量の補正の際の弾性部材４の変形量を、予め求めたデータから読み出して加算し、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５を駆動制御する。
【００９４】
すなわち、制御器７は、貼合わせ時の両基板１１，１２間の位置ずれ量と、その位置ずれ量を補正した結果、変形する弾性部材４の変形量との対応データを予め実験等により求め、内蔵されたＲＯＭ等に記憶しておく。
そこで、この第３の実施の形態による基板の貼合わせ方法の手順（工程）を図１０に示したフローチャートを参照して説明する。なお、上下両基板１１，１２は、真空槽２内に供給されて上下両ステージ３１，３２に吸着保持され、真空槽２内はすでに真空状態に減圧されているものとする。
【００９５】
まず、第１の工程では、上下基板１１，１２を接着剤１ａを介して重ね合わせる（ステップ１０Ａ）。
【００９６】
第２の工程では、上下基板１１，１２間の位置ずれ量を検出する（ステップ１０Ｂ）。
【００９７】
第３の工程では、検出された位置ずれ量から、その位置ずれ量を設定された許容範囲内に収めるべく、下基板１２を移動させたときに、変形する弾性部材４の変形量を、予め実験等で求めてＲＯＭ等に記憶されたデータから読み出す（ステップ１０Ｃ）。
【００９８】
第４の工程において、制御器７は、第２の工程で検出した位置ずれ量に、第３の工程で求めた弾性部材４の変形量を加味した下ステージ３２に対する移動補正量（例えば、上記第２の工程で検出した位置ずれ量に上記第３の工程で求めた弾性部材４の変形量を加算した補正量）を算出する（ステップ１０Ｄ）。
【００９９】
第５の工程において、制御器７は、Ｘ−Ｙ−θ移動機構５を制御し、第４の工程で算出した移動補正量分だけ下ステージ３２を駆動する（ステップ１０Ｅ）。
【０１００】
次に、第６の工程において、制御器７は、上下基板１１，１２間の位置ずれ量が予め設定された許容範囲内に収まったか否か、撮像機器３３，３３によるアライメクトマーク１１ａ，１２ａの撮影パターンに基づき判定する（ステップ１０Ｆ）。
【０１０１】
第７の工程では、上記第６の工程において、上下基板１１，１２間の位置ずれ量が予め設定された許容範囲内に収まった（ＹＥＳ）と判定されたとき、制御器７は、第３の工程で求めた弾性部材４の変形量に基づいて、弾性部材４の変形量が零となる方向に下ステージ３２を移動させる（ステップ１０Ｇ）、続いて第８の工程において、制御器７は、接着剤１ａをさらに押圧し、予め設定された時間の間、両基板１１，１２を押圧すべく、プレス機構６を制御する（ステップ１０Ｈ）。
【０１０２】
最後に、第９の工程で、上下両基板１１，１２が上下両ステージ３１，３２から解放され、真空槽２内が大気圧に戻される（ステップ１０Ｉ）。
【０１０３】
真空槽２内が大気圧に戻された後、上ステージ３１を上昇させ、貼り合わされた基板１１，１２は、真空槽２内から不図示の搬送ロボットらより取り出され、例えば、接着剤１ａの硬化工程等の次工程へ搬送される。
【０１０４】
上記第６の工程において、上下基板１１，１２間の位置ずれ量が予め設定された許容範囲内に収まっていない（ＮＯ）と判定されたとき、第２の工程（ステップ１０Ｂ）に戻り、制御器７は、上下基板１１，１２間の位置ずれ量の検出操作を再度実行し、以後上記説明の手順を繰り返す。
【０１０５】
このように、この第３の実施の形態では、上下両基板１１，１２間の位置合わせ操作において、弾性部材４の変形量を加味して下ステージ３２を移動させるので、位置合わせ操作の高速化を図ることができる。
【０１０６】
なお上記説明において、弾性部材４が変形して位置合わせが行われた後の、弾性部材４における変形の解消操作は、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明した方法を採用することができる。
【０１０７】
従って、この第３の実施の形態によれば、円滑かつ効率的な位置合わせ操作を経て、この位置合わせ後の上下両基板１１，１２間の各位置精度の劣化を回避ないしは抑制することができる。
【０１０８】
なお、上記説明の各実施の形態では、矩形状の基板１１，１２に対して、中央部に１個、及び四隅部に各１個の合計５個、弾性部材４が配置されるように説明したが、これらの個数は基板サイズに応じて、適宜増減させて配置させることができる。また、その配置位置も、全ての弾性部材４が大小いずれの基板にも対応できても良く、また基板サイズに応じて、採用される弾性部材４を適宜選択し得るように構成することもできる。
【０１０９】
また、上記説明では、弾性部材４は、基板１１，１２の中央部と四隅に設ける旨説明したが、多面取りの場合は、各表示面毎にその中央部と四隅にそれぞれ配置させても良い。
【０１１０】
さらにまた、上記各実施の形態の説明では、上下基板１１，１２間の位置合わせに際し、上基板１１側を降下移動させるように説明したが、下基板１２側を上昇移動させるように構成しても良く、さらにＸ−Ｙ−θ移動機構５も、下ステージ３２側ではなく、上ステージ３１側に設けても、あるいは双方に構成設置して、Ｘ−Ｙ−θ方向への移動操作を分担して行うようにしても良い。この場合、撮像機器３３もそれらの機構に合わせて適宜構成配置できることは言うまでもない。
【０１１１】
また、歪み計８を内蔵させた弾性部材４は、下ステージに限らず、上ステージあるいは上下双方のステージに取付けるようにしても良い。
【０１１２】
また、上基板１１と下基板１２との間での、位置合わせ後における接着剤１ａに対する押圧操作を、プレス機構６によることなく、真空槽２内昇圧による上下基板１１，１２における内外圧差を利用して行うこともできる。
【０１１３】
また、上基板１１が下基板１２に塗布された接着剤１ａに接触した状態で位置合わせが行われる例で説明したが、上基板１１あるいは下基板１２には、接着剤１ａ以外にも液晶部材１ｂ等の他の介在物が塗布されているので、上下両基板１１，１２の位置合わせを、液晶部材１ｂのみに接触させて行う場合、あるいは接着剤１ａと液晶部材１ｂの双方に接触させて行う場合が考えられる。
【０１１４】
このような場合でも、上下両基板１１，１２の位置合わせの際、下基板１２と下ステージ３２との間の弾性部材４は、液晶部材１ｂ、あるいは液晶部材１ｂと接着剤１ａ双方の粘性に起因する移動方向の抵抗を受けることから、上述した実施の形態を適用できる。
【０１１５】
また、上下両基板１１，１２を予め設定された時間だけ上ステージ３１で加圧した後、上下両ステージ３１，３２による上下両基板１１，１２の吸着保持を解除し、その後、真空槽２内を大気圧に戻す例で説明したが、これに限らず、真空槽２内を大気圧に戻した後、あるいは大気圧に戻す過程で、上下両ステージ３１，３２による上下両基板１１，１２の吸着保持を解除するようにしても良い。
【０１１６】
また、上下両ステージ３１，３２による上下両基板１１，１２の吸着保持の解除は、同時に行ってもあるいは異なるタイミングで行っても良い。
【０１１７】
また、弾性部材４の弾性係数が等方性でない場合、縦弾性係数が横弾性係数より小さくなるように配置すると良い。このようにすることで、弾性部材４を上下両基板１１，１２の貼り合わせには柔軟に、位置合わせ操作時における上下両基板１１，１２の位置合わせ方向には頑強となるように構成することができるので、上下ステージ３１，３２間の凹凸を良好に吸収しつつ、位置合わせ操作時の変形を極力小さくすることができる。
【０１１８】
さらにまた、真空槽２内のステージ３２には、上下基板１１，１２の受け渡し機能も併せ具備させることができる。すなわち、図示しないが、エアシリンダ等の駆動源にて駆動されて上下動するリフトピンが、弾性部材４を避けるように、下ステージ３２の面に向けて多数配置され、そのリフトピンが上下動することで、下基板１２の下ステージ３２に対する受け渡しを効率的に行うことができる。
【０１１９】
上記説明による本発明の基板の貼合わせ装置及び基板の貼合わせ方法によれば、均一で高品質な貼合わせのための弾性部材が、位置合わせ操作で変形し、その復元力が、貼合わせ精度を劣化させるのを回避させることができるものであり、液晶基板等の製造工程に採用して優れた効果を得ることができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明によれば、大型のガラス製の基板でも、高精度な貼り合わせを、効率的に行うことができるものであり、液晶表示パネルの製造等に適用し、実用上優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板の貼合わせ装置の第１の実施の形態を示した要部正面図である。
【図２】図１に示した装置の弾性部材の拡大斜視図である。
【図３】図２に示した装置のＡ−Ａ線から矢印方向に切断させたときの平面図である。
【図４】図１に示す第１の実施の形態の要部拡大正面図である。
【図５】図４に示した状態から基板の位置合わせを行った状態を示す要部拡大正面図である。
【図６】図５に示した状態から、上基板１１が接着剤１ａを押圧した状態を示す要部拡大正面図である。
【図７】図６に示した弾性部材４の変形量が零となるようにした状態を示す要部拡大正面図である。
【図８】図１に示した第１の実施の形態における基板の貼合わせ方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明による第２の実施の形態における基板の貼合わせ方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明による第３の実施の形態における基板の貼合わせ方法を示すフローチャートである。
【図１１】従来の基板の貼合わせ装置を示した要部正面図である。
【図１２】図１１示した装置の要部拡大正面図である。
【図１３】図１２に示した状態から基板を位置合わせた状態を示す要部拡大正面図である。
【図１４】図１３に示した状態で、上基板１１が接着剤１ａを押圧した状態を示す要部拡大正面図である。
【図１５】図１４に示した状態で、弾性部材４に復元力が作用した状態を示す要部拡大正面図である。
【符号の説明】
１１ 上基板
１２ 下基板
１ａ 接着剤（介在物）
１ｂ 液晶部材（介在物）
２ 真空槽
２１，２２ 上下蓋（真空槽）
３１ 上ステージ
３２ 下ステージ
３３ 撮像機器
４ 弾性部材
５ Ｘ−Ｙ−θ移動機構
６ プレス機構
７ 制御器
８ 歪み計

Claims (9)

1. 上ステージに保持された上基板と、この上基板に対向配置されて下ステージ上に保持された下基板とを、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ装置において、
   前記上ステージと上基板との間、または前記下ステージと下基板との間の少なくとも一方に介在させた弾性部材と、
   この弾性部材の水平方向の変形量を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記弾性部材の前記変形量が少なくなる方向に、上ステージと下ステージとを相対的に移動させる駆動制御手段と
   を具備することを特徴とする基板の貼合わせ装置。
2. 上ステージに保持された上基板と、この上基板に対向配置されて下ステージ上に保持された下基板とを、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ装置において、
   前記上ステージと上基板との間、または前記下ステージと下基板との間の少なくとも一方に介在させた弾性部材と、
   この弾性部材を挟んだ上ステージと上基板との間、または下基板と下ステージとの間の水平方向の位置ずれ量を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記水平方向の前記位置ずれ量が少なくなる方向に、上ステージと下ステージとを相対的に移動させる駆動制御手段と
   を具備することを特徴とする基板の貼合わせ装置。
3. 前記検出手段は、前記弾性部材の変形量を測定する歪み計で構成したことを特徴とする請求項１に記載の基板の貼合わせ装置。
4. 前記駆動制御手段は、前記上ステージと下ステージとの間の相対的な移動量が、前記検出手段で検出された検出結果よりも少ない量となるように構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基板の貼合わせ装置。
5. 上ステージとこの上ステージに保持された上基板との間、または下ステージとこの下ステージに保持された下基板との間の少なくとも一方に弾性部材を介在させ、前記上基板と前記下基板とを、介在物を介して接触させた状態で位置合わせ操作を行い、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ方法において、
   前記上基板と前記下基板とを前記介在物を介して重ね合わせる第１の工程と、
   この第１の工程の後に、前記上ステージと前記下ステージとの間の相対位置を制御し、前記上基板と前記下基板との間の位置合わせ操作を行なう第２の工程と、
   この第２の工程での位置合わせ操作に伴う、前記弾性部材の水平方向の変形量を検出する第３の工程と、
   この第３の工程の後に、前記弾性部材の変形量が少なくなる方向に前記上ステージと前記下ステージとを相対的に移動させる第４の工程と
   を有することを特徴とする基板の貼合わせ方法。
6. 上ステージとこの上ステージに保持された上基板との間、または下ステージとこの下ステージに保持された下基板との間の少なくとも一方に弾性部材を介在させ、前記上基板と前記下基板とを、介在物を介して接触させた状態で位置合わせ操作を行い、接着剤を介して貼合わせる基板の貼合わせ方法において、
   前記上基板と前記下基板とを前記介在物を介して重ね合わせる第１の工程と、
   この第１の工程の後に、前記上ステージと前記下ステージとの間の相対位置を制御し、前記上基板と前記下基板との間の位置合わせ操作を行なう第２の工程と、
   この第２の工程での位置合わせ操作に伴う、前記上基板と前記下基板のうち前記弾性部材を介して保持された基板とこの基板を保持するステージとの間における前記弾性部材の変形に基づく水平方向の位置ずれ量を求める第３の工程と、
   この第３の工程の後に、前記水平方向の位置ずれ量が少なくなる方向に前記上ステージと前記下ステージとを相対的に移動させる第４の工程と
   を有することを特徴とする基板の貼合わせ方法。
7. 前記第３の工程は、歪み計による検出信号に基づいて前記弾性部材の変形量を求めることを特徴とする請求項５に記載の基板の貼合わせ方法。
8. 前記第４の工程は、前記弾性部材の水平方向の変形量よりも少ない移動量で、前記上ステージと前記下ステージとを相対的に移動させることを特徴とする請求項５または７に記載の基板の貼合わせ方法。
9. 前記第４の工程は、前記弾性部材の変形に基づく水平方向の位置ずれ量よりも少ない移動量で、前記上ステージと前記下ステージとを相対的に移動させることを特徴とする請求項６に記載の基板の貼合わせ方法。

Images