JP5000173B2 - Substrate bonding apparatus and substrate bonding method - Google Patents
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本発明は、チャンバ内に設けられた上ステージと下ステージを上下方向に相対移動させて、上ステージに保持された上基板と下ステージに保持された下基板を、チャンバ内を減圧した状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法に関する。 In the present invention, the upper stage and the lower stage provided in the chamber are relatively moved in the vertical direction, and the upper substrate held on the upper stage and the lower substrate held on the lower stage are decompressed in the chamber. The present invention relates to a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method.
液晶表示パネルの製造工程においては、矩形状の透明なガラス又は樹脂からなる上基板と下基板のうち、下基板にペースト状のシール剤を枠状に塗布するとともにこのシール剤で囲まれる領域内に液晶を滴下し、この下基板と上基板とを減圧雰囲気下で貼り合わせることが行なわれる。In the manufacturing process of the liquid crystal display panel, a paste-like sealant is applied in a frame shape to the lower substrate among the upper substrate and the lower substrate made of rectangular transparent glass or resin, and within the region surrounded by the sealant A liquid crystal is dropped on the substrate, and the lower substrate and the upper substrate are bonded together under a reduced pressure atmosphere.
そして、このような基板貼り合わせを行なう装置として、特許文献1に記載の基板貼り合わせ装置が知られている。
As an apparatus for performing such substrate bonding, a substrate bonding apparatus described in
このような基板貼り合わせ装置による作動を、図6を用いて説明すると以下の通りである。 The operation of such a substrate bonding apparatus will be described with reference to FIG.
(1)上下の基板1、2のうち、まず、上基板1を搬送ロボットのアーム23上に吸着保持し、チャンバ11の搬入搬出口21から上ステージ12の下面に対向する位置に搬入する。
(1) Of the upper and
(2)上ステージ12を下降させて、上ステージ12の下面の不図示の上基板吸着手段にて上基板1を吸着保持させ、その後、上ステージ12をもとの高さまで上昇させる(図6に示す状態)。この後、搬送ロボットのアーム23を後退させる。
(2) The
(3)下基板2を搬送ロボットのアーム23上に吸着保持し、チャンバ11の搬入搬出口21から上ステージ12の上面に対向する位置に搬入し、アーム23を下降させて下ステージ13の不図示のリフトピン上に載置する。この後、アーム23を後退させる。次いで、リフトピンを下降させて、下ステージ13の上面に、不図示の下基板吸着手段にて下基板2を吸着保持させる。
(3) The
(4)チャンバ11の搬入搬出口21をシャッタ22にて閉じ、チャンバ11内を貼り合わせに必要な真空状態まで減圧する。
(4) The loading /
(5)上ステージ12と下ステージ13上にそれぞれ上基板1と下基板2を供給したときの状態から、上基板1を下降させ、上基板1を下基板2に近づけ、この状態で上下の基板1、2を面方向で位置決めし、その後、更に上基板1を下降させて上下の基板1、2を加圧して上下の基板1、2をシール剤を介して貼り合わせる。
(5) From the state when the
(6)真空チャンバ11内を窒素ガス又はドライエアの供給にて大気圧まで昇圧させる。
(6) The inside of the
ここで、従来、上下のステージ12、13にて2枚の基板1、2を保持し、チャンバ11内の減圧を行なう際、上下のステージ12、13の対向面の間隔を、図6に示す如く、チャンバ11の搬入搬出口21から上下のステージ12、13に上下の基板1、2を供給したときの間隔D1としていた。このときの上下のステージ12、13の対向面の間隔D1はアーム23との干渉を避けるため、100mm以上に設定されていた。
Here, conventionally, when the two
近年、基板の大型化に伴い、減圧時に発生する上下の基板1、2の温度変化が基板の貼り合わせ精度に影響を及ぼすことが懸念されている。即ち、上下のステージ12、13にそれぞれ基板1、2を保持し、チャンバ11内を真空状態に減圧するとき、チャンバ11内の気体の断熱膨張によりチャンバ11内の雰囲気の温度が低下する。しかしながら、上ステージ12の方が下ステージ13よりも体積が大きい(但し、材質は同じ)場合、上下のステージ12、13の熱容量の違いにより、減圧開始前には同じ温度であった上ステージ12と下ステージ13との間に温度差が生じ、上下のステージ12、13上に密着保持された上下の基板1、2に温度差が生じ、図7に示す如く、上下の基板1、2に縮みの差が発生する。チャンバ11内の温度低下に伴い、上下のステージ12、13はそれぞれ放熱を始めるが、体積が小さく熱容量が小さい下ステージ13の方が、体積が大きく熱容量が大きい上ステージ12に比べ、温度低下が早い。従って、熱容量が小さい下ステージ13上に保持された下基板2は、熱容量が大きい上ステージ12上に保持された上基板1に比べて、温度が早く下がるので、上下のステージ12、13の温度低下の過程では下基板2の面方向の長さが短くなる。
In recent years, with the increase in size of the substrate, there is a concern that the temperature change of the upper and
上下の基板1、2の縮みの差の発生は上下の基板1、2の貼り合わせ精度に影響を及ぼす。一辺の長さが3mクラスの基板になると上下の基板1、2の温度差が1℃あると、上下の基板1、2に10μm以上の面方向での相対位置ずれが生じることが考えられ、上下の基板1、2の相対位置ずれの許容値である1μmを大幅に超えてしまう。また、上下の基板1、2の一方がTFT基板からなり、他方がカラーフィルタ基板からなる液晶表示パネルの場合、TFT基板側の画素電極とカラーフィルタとの間に面方向に相対位置ずれが発生すると、色むらが発生してしまう。
本発明の課題は、チャンバ内を真空状態に減圧するときに、上下のステージに温度差が発生して上下のステージ上に保持された上下の基板に伸縮の差が発生することを防止することにより、上下の基板の面方向での相対位置ずれを防止することができる基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法を提供することにある。 It is an object of the present invention to prevent a difference in expansion and contraction between the upper and lower substrates held on the upper and lower stages due to a temperature difference between the upper and lower stages when the chamber is decompressed to a vacuum state. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method capable of preventing a relative positional shift in the surface direction of the upper and lower substrates.
本発明は、基板の搬入搬出口を有する真空チャンバと、
この真空チャンバ内に設けられた上ステージ及び下ステージと、
これら上ステージと下ステージとを上下方向に相対移動させる移動装置と、
前記真空チャンバ内を減圧する減圧装置と、
前記真空チャンバ内に気体を供給する気体供給源と、
前記移動装置と前記減圧装置と前記気体供給源とを制御する制御装置とを備え、
前記搬入搬出口からそれぞれ供給されて前記上ステージに保持された上基板と前記下ステージに保持された下基板とを、前記減圧装置にて前記真空チャンバ内を減圧した状態で貼り合わせ、その後、前記気体供給源から前記真空チャンバ内に気体を供給して昇圧してなる基板貼り合わせ装置において、
前記制御装置は、前記減圧装置を制御して前記真空チャンバ内を所定の圧力に減圧するとき、前記移動装置を制御して前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記上基板を前記上ステージに、前記下基板を前記下ステージにそれぞれ供給するときの前記対向面の間隔よりも小さく設定し、減圧された前記真空チャンバ内に前記気体供給源から気体を供給して昇圧するとき、前記移動装置を制御して前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記真空チャンバ内を減圧するときに設定した間隔と同じ間隔に設定するようにしたものである。 The present invention includes a vacuum chamber having a substrate loading / unloading port;
An upper stage and a lower stage provided in the vacuum chamber;
A moving device for relatively moving the upper stage and the lower stage in the vertical direction;
A decompression device for decompressing the inside of the vacuum chamber;
A gas supply source for supplying gas into the vacuum chamber;
And a control device for controlling said gas supply source and the mobile device and the decompression device,
The upper substrate supplied from the loading / unloading exit and held on the upper stage and the lower substrate held on the lower stage are bonded together in a state where the vacuum chamber is decompressed by the decompression device , and then In the substrate bonding apparatus in which the gas is supplied from the gas supply source into the vacuum chamber and the pressure is increased ,
When the controller controls the decompression device to decompress the inside of the vacuum chamber to a predetermined pressure, the control device controls the moving device to determine the interval between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage and the upper substrate. When the pressure is increased by supplying gas from the gas supply source into the vacuum chamber that is set to be smaller than the interval between the opposing surfaces when the lower substrate is supplied to the lower stage on the upper stage. The moving device is controlled so that the interval between the opposed surfaces of the upper stage and the lower stage is set to the same interval as that set when the inside of the vacuum chamber is depressurized .
本発明は、基板の搬入搬出口を有する真空チャンバ内に設けられた上ステージと下ステージを上下方向に相対移動させて、前記搬入搬出口からそれぞれ供給されて前記上ステージに保持された上基板と前記下ステージに保持された下基板とを、前記真空チャンバ内を減圧した状態で貼り合わせ、その後、前記真空チャンバ内を昇圧してなる基板貼り合わせ方法において、
前記真空チャンバ内を所定の圧力に減圧するとき、前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記上基板を前記上ステージに、前記下基板を前記下ステージにそれぞ れ供給するときの前記対向面の間隔より小さく設定し、前記真空チャンバ内を昇圧するとき、前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記真空チャンバ内を減圧するときに設定した間隔と同じ間隔に設定するようにしたものである。 The present invention relates to an upper substrate which is supplied from the carry-in / out port and held on the upper stage by relatively moving an upper stage and a lower stage provided in a vacuum chamber having a substrate carry-in / out port. And a lower substrate held on the lower stage, in a state of depressurizing the inside of the vacuum chamber, after that, in the substrate laminating method formed by increasing the pressure in the vacuum chamber,
When reducing the pressure within the vacuum chamber to a predetermined pressure, the distance between the opposing surfaces of the lower stage and the upper stage, the substrate on said stage, when supplying, respectively it the lower substrate to the lower stage When the pressure inside the vacuum chamber is increased, the distance between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage is set to the same interval as that set when the pressure in the vacuum chamber is reduced. in which it was to be set.
本発明によれば、チャンバ内の上ステージと下ステージの対向面の間隔を、上基板と下基板をそれぞれ上ステージと下ステージに供給するときの対向面の間隔よりも小さくした状態でチャンバ内を減圧するので、上下のステージからそれぞれ放出される輻射熱が上下の基板の間の空間を介して互いに伝達され、上下の基板に発生する温度差を抑えることができる。その結果、温度差に起因する上下の基板の面方向の相対位置ずれの発生を防止し、これにより基板の貼り合わせ精度を向上させることができる。 According to the present invention, the interval between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage in the chamber is smaller than the interval between the opposing surfaces when the upper substrate and the lower substrate are supplied to the upper stage and the lower stage, respectively. Therefore, the radiant heat emitted from the upper and lower stages is transmitted to each other through the space between the upper and lower substrates, and the temperature difference generated between the upper and lower substrates can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the occurrence of relative positional deviation in the surface direction of the upper and lower substrates due to the temperature difference, thereby improving the bonding accuracy of the substrates.
図1はチャンバ内の減圧時の基板貼り合わせ装置を示す模式図、図2は図1の基板貼り合わせ装置の作用を説明するための模式図、図3はチャンバ内雰囲気の温度変化をステージからの距離を変えて測定した結果を表すグラフ、図4は本実施例における上下の基板の温度変化を表すグラフ、図5はチャンバ内の昇圧時の基板貼り合わせ装置を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a substrate bonding apparatus at the time of decompression in the chamber, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the substrate bonding apparatus in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the temperature change of the upper and lower substrates in this example, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the substrate bonding apparatus at the time of pressure increase in the chamber.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。
図7を用いて背景技術で説明した構成については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The configurations described in the background art using FIG. 7 are assigned the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
基板貼り合わせ装置10は、図1に示す如く、箱型に一体に形成されたチャンバ11を備え、チャンバ11は、基板を搬入搬出するための搬入搬出口21と、この搬入搬出口21を開閉するためのシャッタ22を一側面に有する。チャンバ11の搬入搬出口21から、搬送ロボットのアーム23上に吸着保持された基板1、2がチャンバ11内に搬入搬出される。
As shown in FIG. 1, the
上下のステージ12、13はそれぞれ矩形盤状で、材質が同じアルミニウム合金からなり、本実施例において、上ステージ12は下ステージ13よりも厚みが大きく体積が大きいものとする。また、基板1、2は矩形状のガラス基板である。
The upper and
基板貼り合わせ装置10は、上ステージ12を上下方向に移動させる上下移動装置14を備える。上下移動装置14はチャンバ11の上壁に設けられ、連結棒14Aを介して上ステージ12と連結される。連結棒14Aとチャンバ11の上壁との間は、不図示の気密部材にて気密が保持される。上下移動装置14は、モータ等の駆動源によって駆動されるボールねじ機構により連結棒14Aを上下に移動させる。また、上ステージ12は、その下面に静電吸着盤や不図示の真空源に接続された複数の吸着孔からなる真空吸着盤等の不図示の上基板吸着手段を有する。
The
下ステージ13の上面には、真空源に接続された複数の吸着孔からなる真空吸着盤等の不図示の下基板吸着手段が設けられ、下基板吸着手段により下基板2を下ステージ13の上面に吸着する。
A lower substrate suction means (not shown) such as a vacuum suction disk composed of a plurality of suction holes connected to a vacuum source is provided on the upper surface of the
また、下ステージ13の上面には不図示の複数のリフトピンが出没可能に設けられる。
下ステージ13は、不図示のX−Yテーブル及びθ回転機構からなる水平方向移動装置15により水平動、旋回動可能に設けられる。
In addition, a plurality of lift pins (not shown) are provided on the upper surface of the
The
基板貼り合わせ装置10は、真空ポンプからなる減圧装置16と、窒素ガス又はドライエア等の気体を供給するための気体供給源17と、チャンバ11内を減圧装置16と気体供給源17とに接続する管路35と、管路35に介装された切換弁36とを備える。切換弁36は、チャンバ11内を減圧装置16側に接続して真空引きし、チャンバ11内の雰囲気を真空状態に減圧する状態と、チャンバ11内を気体供給源17側に接続して窒素ガス又はドライエア等を導入し、真空状態とされたチャンバ11内の雰囲気を大気圧に昇圧させる状態に切り換える。18は開閉弁である。
The
チャンバ11には、チャンバ11内の真空度を検出するための真空センサ24が取付けられる。
A
基板貼り合わせ装置10は、CCDカメラからなる撮像装置20とカメラ移動手段20Aと、撮像装置20が撮像した画像を処理するための不図示の画像処理装置を備える。上下の基板1、2の対向する互いの貼り合わせ面の四隅部分には、上下の基板1、2を面方向で位置決めするための位置検出用マークが付されている。
The
CCDカメラからなる撮像装置20はこれらの位置検出用マークを撮像するもので、上ステージ12に吸着保持される上基板1及び下ステージ13に吸着保持される下基板2の四隅部分に対応して、チャンバ11の下方に1つずつ配置される。また、撮像装置20に対応して、チャンバ11に覗き窓11Aが設けられるとともに、下ステージ13に貫通孔32が設けられ、上ステージ12にも貫通孔33が設けられる。撮像装置20は、これらの覗き窓11Aと下ステージ13の貫通孔32を通して上基板1と下基板2の位置検出用マークを撮像する。上ステージ12の貫通孔33の上部には、撮像装置20に対向してそれぞれ光源34が設けられ、上基板1と下基板2の位置検出用マークはそれぞれシルエット像として撮像される。
The
撮像装置20は、上下の基板1、2の各4隅に付された位置合わせマークを焦点深度内に入れるために、カメラ移動手段20Aにより昇降動可能に設けられる。
The
画像処理装置は、撮像装置20が撮像した画像を処理して、パターンマッチング処理により上基板1の位置合わせマークと下基板の位置合わせマークの面方向の位置ずれを検出する。制御装置は、この位置ずれをなくすように水平方向移動装置15を駆動して上基板1に対して下基板2を面方向で移動させ、上基板1と下基板2を位置合わせする。
The image processing apparatus processes the image captured by the
基板貼り合わせ装置10は、制御装置25にて、上下移動装置14、水平方向移動装置15、切換弁36と減圧装置16と気体供給源17、及び、撮像装置20とカメラ移動手段20Aと画像処理装置等を制御して、上基板1と下基板2を以下のようにして貼り合わせる。
The
(1)上下の基板1、2のうち、まず、上基板1を搬送ロボットのアーム23上に吸着保持し、チャンバ11の搬入搬出口21から上ステージ12の下面に対向する位置に搬入する。
(1) Of the upper and
(2)上下移動装置14を駆動して上ステージ12を下降させ、上ステージ12の下面の上基板吸着手段にて上基板1を吸着保持する。上基板1を吸着保持したならば上ステージ12を元の位置へ上昇させる。この後、搬送ロボットのアーム23をチャンバ11内から退避させる。
(2) The
(3)下基板2を搬送ロボットのアーム23上に吸着保持し、チャンバ11の搬入搬出口21から下ステージ13の上面に対向する位置に搬入し、アーム23を下降させて下ステージ13から突出されたリフトピン上に載置する。この後、アーム23をチャンバ11内から退避させる。次いで、リフトピンを下降させて、下ステージ13の上面に下基板吸着手段にて下基板2を吸着保持する。
(3) The
尚ここで、下ステージ13に供給される下基板2には、シール剤が枠状に塗布されているとともにこのシール剤で囲まれる領域内には液晶が滴下されている。
Here, the
以上の工程(3)までは、背景技術と同じであるが、背景技術の場合には、工程(4)で、チャンバ11内の上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を、それぞれ上ステージ12及び下ステージ13上に上基板1と下基板2を供給したときの間隔D1とした状態でチャンバ11内を減圧したが、本実施例では以下の如く行なう。
The process up to the above step (3) is the same as that in the background art. However, in the case of the background art, in the step (4), the interval between the opposing surfaces of the
(4)チャンバ11内の減圧を開始する前に、まず、上下移動装置14を駆動して、上下のステージ12、13に上下の基板1、2を供給したときの状態から上ステージ12を下降させ、チャンバ11内の上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を、上ステージ12及び下ステージ13上にそれぞれ上基板1と下基板2を供給したときの間隔D1よりも小さい状態の間隔D2(以下、単に「小さい状態の間隔D2」と言うことがある)とする。本実施例では上下のステージ12、13の対向面の間隔を約5mmの状態とした。
(4) Before starting the decompression in the
(5)次いで、チャンバ11のシャッタ22を閉じ、管路35の切換弁36を減圧装置16側に接続するとともに減圧装置16を駆動させてチヤンバ11内を貼り合わせに必要な所定の圧力、例えば、1Paに向けて減圧を開始する。尚、工程(5)において、チャンバ11内の減圧が開始されるまでは、切換弁36を気体供給源17側に位置させており、開閉弁18は閉じた状態としている。
(5) Next, the
また、工程(5)において、チャンバ11内の減圧が開始される時点では、上下の基板1、2の温度は、大気圧の雰囲気温度とほぼ同じ温度であるものとする。
In step (5), the temperature of the upper and
尚ここで、シャッタ22は、上下のステージ12、13に対して上下の基板1、2の供給が完了してアーム23をチャンバ11内から退避させた後、チャンバ11内の減圧を開始するまでの間に行なえば良いので、工程(3)と工程(4)の間、或いは、工程(4)と並行して行なっても良い。チャンバ11内が真空状態に減圧されると、チャンバ11内の気体が断熱膨張により冷却されるのでチャンバ11内の雰囲気温度が低下する。これにより、上下のステージ12、13は徐々に放熱を始め、上下のステージ12、13の温度は、シャッタ22を開いて上ステージ12及び下ステージ13上にそれぞれ上基板1と下基板2を供給したときの温度からチャンバ11内の雰囲気温度に近づく。
Here, the
制御装置は、上下移動装置14、切換弁36及び減圧装置16を制御して、チャンバ11内の上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を、それぞれ上基板1と下基板2を上ステージ12及び下ステージ13上に供給するときの間隔D1よりも小さい状態の間隔D2で、チャンバ11内を減圧するので、上下のステージ12、13のうちの一方のステージから放出される熱が、上下のステージ12、13の間の空間を介して、他方のステージに輻射熱として伝達され互いに影響し合う。このとき、上ステージ12と下ステージ13は材質が同じで、上ステージ12は下ステージ13より体積が大きく、上ステージ12は下ステージ13より熱容量が大きいので、上ステージ12の輻射熱の方が下ステージ13の輻射熱よりも熱エネルギが大きい。
The control device controls the
このように、一方のステージ12(13)から放出された輻射熱が他方のステージ13(12)に互いに伝達されるので、上ステージ12と下ステージ13の温度が平均化され、上下のステージ12、13の温度差の発生が抑制される。これにより、上下のステージ12、13上に吸着保持された上下の基板1、2の温度差の発生が抑制され、上下の基板1、2の縮みの差の発生による上下の基板1、2の面方向での相対位置ずれの発生が防止される。尚、上下のステージ12、13の輻射熱は、上下のステージ12、13の間の空間を介して、それぞれ対向する上下の基板1、2にも直接伝達される。
Thus, since the radiant heat emitted from one stage 12 (13) is transmitted to the other stage 13 (12), the temperatures of the
図4は、チャンバ11内に不図示の温度センサを取付けて、減圧時におけるチャンバ11内の雰囲気温度の変化を測定したグラフで、横軸に時間を表し、縦軸に温度を表す。図中、破線で示すCH1はステージ12、13端から10mm、一点鎖線で示すCH2はステージ12、13端から20mm、実線で示すCH3はステージ12、13端から30mmの間隔を置いて取付けた温度センサにて測定したときのチャンバ11内の雰囲気温度の変化を表す。
FIG. 4 is a graph in which a temperature sensor (not shown) is attached in the
また、グラフにおいて、横軸に付した符号aは、チャンバ11内の減圧開始時点、符号bは、ステージ12、13端から30mmの位置の雰囲気温度が最低温度に達する時点、符号cは、ステージ12、13端から10mmの位置の雰囲気温度が最低温度に達する時点、符号dは、減圧されたチャンバ11内へ窒素やドライエアの供給を開始する時点、符号eは、チャンバ11内の圧力が大気圧に戻った時点をそれぞれ示す。
Also, in the graph, the symbol a attached to the horizontal axis is the pressure reduction start time in the
温度センサをステージ12、13端から最も離れた30mmの距離を置いてチャンバ11内の雰囲気温度を測定したときの実線のCH3では、減圧開始時点aの直後から、温度センサの測定温度が急激に低下し始め、その後の時点bにおいて最低温度の約13℃に到達する。このときの温度センサの測定温度の低下はチャンバ11内の気体の断熱膨張により、チャンバ11内の気体が冷却されるためである。
In the solid line CH3 when the temperature sensor is positioned at a distance of 30 mm farthest from the ends of the
その後、時点dまでの間チャンバ11内が所定の真空状態に維持された状態で、温度センサの測定温度は緩やかに上昇し、測定温度は約13℃から約19℃までに上昇する。このときの測定温度の上昇は、上下のステージ12、13から放出される輻射熱で温度センサが暖められたことによる。
Thereafter, in a state where the inside of the
次に、ステージ12、13端から最も近い10mmの距離を置いて測定したときの破線のCH1では、CH3と同様に減圧開始時点aの直後から温度センサの測定温度が急激に低下し始めるが、低下の途中から曲線が緩やかになり、時点cにおいて最低温度の約15℃に到達する。従って、破線のCH1は実線のCH3に比べ温度低下が緩やかで小さい。破線のCH1の温度低下が実線のCH3より緩やかで小さいのは、破線のCH1は実線のCH3に比べ温度センサがステージ12、13により近い距離に取付けられていることから、ステージ12、13から放出される輻射熱の影響を強く受けることによる。
Next, in the broken line CH1 when measured at a distance of 10 mm closest from the ends of the
その後、CH3の場合と同様に、チャンバ11内が所定の真空状態に維持された状態で、雰囲気温度は緩やかに上昇し、時点dまでの間に約21℃まで上昇する。この場合、CH3より約2℃温度上昇が高いのは、ステージ12、13端との距離が近い分、ステージ12、13の輻射熱の影響が大きいためである。
一点鎖線のCH2は実線のCH3と破線のCH1の中間の温度変化を示す。
Thereafter, as in the case of CH 3, the atmospheric temperature gradually rises in a state where the
The alternate long and short dash line CH2 indicates a temperature change between the solid line CH3 and the broken line CH1.
以上の如く、図4のグラフは、チャンバ11内の温度低下の途中及びその後所定の真空状態に維持された状態で、上下のステージ12、13から輻射熱が放出されることを示す。
As described above, the graph of FIG. 4 shows that radiant heat is released from the upper and
また、CH3の結果から、温度センサをステージ12、13端から最も離れた30mmの距離を置いてチャンバ11内の雰囲気温度を測定したときであっても、温度センサは輻射熱によって暖められることを示す。従って、上下のステージ12、13の対向面の間隔D2は小さいほど好ましいが、必ずしも微小な間隔である必要はない。即ち、上下のステージ12、13のうちの一方のステージが他方のステージに対し輻射熱を及ぼすことにより、チャンバ11内の減圧に伴って上下のステージ12、13に温度差が発生することを抑制し、上下の基板1、2の縮みの差による面方向での相対位置ずれが発生することを抑制できる間隔であれば良い。
Further, from the result of CH3, it is shown that the temperature sensor is warmed by radiant heat even when the temperature sensor is measured at the distance of 30 mm farthest from the ends of the
(6)圧力検出器24からの検出信号によってチヤンバ11内の雰囲気の圧力が所定の圧力に到達したことが検知されたならば、上下移動装置14を駆動して、上ステージ12を、チャンバ11内を真空状態に減圧したときの位置から、更に、上下の基板1、2を面方向で相対位置合わせをするときの位置まで、下降させる。
(6) If it is detected by the detection signal from the
次いで、撮像装置20により上基板1と下基板2の位置合わせマークを撮像し、撮像した画像を不図示の画像処理装置にて画像処理し、パターンマッチング処理により上基板1と下基板2の面方向での相対位置ずれ状態を検出する。そして、この相対位置ずれをなくすように水平方向移動装置15を駆動して、下基板2を面方向で移動させ、上基板1と下基板2を位置合わせする。
Next, the alignment mark of the
(7)上下移動装置14を駆動して上下の基板1、2を加圧して、上基板1と下基板2をシール剤を介して貼り合わせ、図5に示す如く、上下の基板1、2とシール剤の間に密閉した空間を設けた貼り合わせ基板40を作成する。減圧装置16による減圧下での貼り合わせにより、下基板2上に滴下されている液晶中への空気の混入を回避できる。
(7) The
(8)図5に示す如く、上ステージ12の上基板吸着手段による上基板1の吸着を解除するとともに、上下移動装置14を駆動して上ステージ12を上昇させる。そして、上基板1の上面と上ステージ13の下面との間に隙間Cを設けて、工程(4)の減圧時のときと同じように、チャンバ11内の上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を、上ステージ12及び下ステージ13にそれぞれ上基板1と下基板2を供給するときの間隔D1よりも小さい状態の間隔D2とする。
(8) As shown in FIG. 5, suction of the
上基板1の上面と上ステージ13の下面との間に隙間Cを設けて上下のステージ1、2の対向面の間隔を小さい状態の間隔D2とした後、切換弁36にてチャンバ11内を気体供給源17側に接続すると共に開閉弁18を開きチャンバ11内に窒素又はドライエアを導入して大気圧まで昇圧し、上下の基板1、2を大気圧により加圧して上下の基板1、2の間に所定のギャップが形成されるように貼り合わせる。
A gap C is provided between the upper surface of the
ここで、減圧されたチャンバ11内を大気圧まで昇圧させるとき、チャンバ11内に供給される気体の熱によって、チャンバ11内の雰囲気温度が、チャンバ11内を減圧するときとは反対に、上昇する。
Here, when the pressure inside the decompressed
図4のグラフにおいては、時点dから時点eまでの間、チャンバ11内に約30℃の温度のドライエアを供給した。
In the graph of FIG. 4, dry air having a temperature of about 30 ° C. was supplied into the
図4のグラフによれば、いずれの位置における温度センサの測定温度も、チャンバ11内にドライエアが供給され始めた時点dから急激に上昇し始め、大気圧に到達する時点eまでの途中で最高温度に達し、時点eから若干遅れたタイミングで減圧開始前の温度とほぼ同じ温度に戻っている。また、その温度変化は、ステージ12、13端からの距離が近いほど緩やかで小さくなる。これは、ステージ12、13端からの距離が近いほどステージ12、13に熱が奪われ易いことを示す。
According to the graph of FIG. 4, the temperature measured by the temperature sensor at any position begins to rise rapidly from the time point d at which dry air begins to be supplied into the
このように、上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を小さい状態の間隔D2とすることにより、上ステージ12が、上ステージ12の下面と上基板1の上面との間に導入された気体の熱を奪うことになるので、上基板1の上面の温度上昇が抑制され、これにより貼り合わせ基板40における上下の基板1、2の温度差の発生が抑制される。その結果、チャンバ11内の昇圧時における上基板1の伸びが防止され、貼り合わせ基板40の上下の基板1、2の面方向の相対位置ずれの発生が防止される。これにより上下の基板1、2を精度良く貼り合わせることができる。
Thus, the
また、上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を小さい状態の間隔D2とするときには、チャンバ11内の昇圧を開始する前に小さい状態の間隔D2とする方が良い。上ステージ12が貼り合わせ基板40の上基板1に接触した状態でチャンバ11内を昇圧すると、上ステージ12の下面と上基板1の上面との間の微小隙間に真空空間(昇圧したチャンバ11内の圧力よりも圧力が低い空間)ができるので、両者の圧力差によって上基板1が上ステージ12に密着してしまうからである。
Further, when the interval D2 between the opposed surfaces of the
上基板1が上ステージ12に密着した状態で上ステージ12を上昇させると、上基板1に下ステージ13に保持された下基板2から引き離す方向の力が作用して、工程(7)にて接触された上基板1とシール剤との間に隙間が生じることがある。このような隙間が生じると、上下の基板1、2とシール剤で囲まれた空間内に気体が侵入したり、液晶が漏れ出したりして不良の原因となる。
When the
上述のように、チャンバ11内の昇圧を開始する前に上ステージ12を上基板1から離すようにすることで、このような不良の発生を防止することができる。
As described above, the occurrence of such a defect can be prevented by separating the
(9)上下移動装置14を駆動して、上ステージ12を、上下のステージ12、13の対向面の間柄が間隔D1となる位置まで上昇させる。次いで、下ステージ13の下基板吸着手段による下基板2の吸着を解除し、その後、下ステージ13からリフトピン(不図示)を突出させて貼り合わせ基板40を下ステージ13上から持ち上げる。この後、開閉弁8を閉じるとともに、チャンバ11のシャッタ22を開けて、チャンバ11内に搬送ロボットのアーム23を進入させ、下ステージ13のリフトピン上に載置された貼り合わせ基板40を下方から吸着保持して、チャンバ11の搬入搬出口21から搬出する。
(9) The
図5は、上下のステージ12、13の対向面の間隔D2を約5mmに設定して、上下の基板1、2の表面温度を測定したグラフである。グラフにおいて符号aは、チャンバ11内の減圧開始時点を、符号eは、減圧されたチャンバ11内が大気圧に戻った時点を示す。グラフに示す如く、上下の基板1、2の表面温度は、時点aから時点eまで約23℃に維持されており、上下基板1、2にはほぼ温度差の発生がなく、温度低下もほぼ見られない。
FIG. 5 is a graph in which the surface temperature of the upper and
尚、温度変化に対する基板1、2の縮み(昇圧時は伸び)は、同じ材質であれば、基板1、2のサイズが大きくなればなるほど大きくなる。上下のステージ11、12の間の小さい状態の間隔D2は、基板1、2の材質が同じならば、基板1、2のサイズが大きくなるほど小さくしたほうが好ましい。
Note that the shrinkage of the
また、温度変化に対する基板1、2の縮みや伸びは、基板1、2の大きさが同じであれば、基板1、2の熱膨張率が大きいほど大きくなる。この場合、上下のステージ12、13の間の小さい状態の間隔D2は、基板1、2の熱膨張率が大きいほど小さくしたほうが好ましい。
In addition, the shrinkage and elongation of the
本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)チャンバ11内を減圧するとチャンバ11内の気体の断熱膨張によりチャンバ11内の雰囲気温度が低下する。このとき、同じ材料で形成された上下のステージ12、13の体積が異なると、上下のステージ12、13の熱容量が違ってくるため、熱容量の違いにより上下のステージ12、13上に保持された基板1、2に温度差が生じる。
According to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(a) When the pressure in the
本実施例によれば、チャンバ11内を減圧するとき、チャンバ11内の上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を、上基板1と下基板2をそれぞれ上ステージ12と下ステージ13に供給するときの対向面の間隔D1よりも小さい状態の間隔D2とするので、上下のステージ12、13から放出される輻射熱が互いに影響し合って、上下のステージ12、13の温度が平均化されるので、上下のステージ12、13の温度差の発生が抑制され、上下のステージ12、13上に保持された上下の基板1、2の温度差の発生を抑えることができる。その結果、温度差に起因する上下の基板1、2の面方向の相対位置ずれの発生を防止し、これにより、基板1、2の貼り合わせ精度の低下を防止することができる。よって、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。
According to the present embodiment, when the inside of the
(b)チャンバ11内の雰囲気温度の低下は減圧と同時に始まるが、本実施例によれば、チャンバ11内の減圧を開始する前に上ステージ12と下ステージ13との対向面の間隔を小さい状態の間隔D2とするので、上下の基板1、2はチャンバ11内の雰囲気温度が低下を開始する当初から上下のステージ12、13の輻射熱の影響を受けることになり、上下の基板1、2の温度差の発生を確実に抑制することができる。これにより、上基板1と下基板2の貼り合わせ精度の低下を防止することができる。
(b) Although the decrease in the atmospheric temperature in the
(c)チャンバ11内を真空状態に減圧した状態で上基板1と下基板2を貼り合わせた後、チャンバ11内を昇圧するときに、上ステージ12と下ステージ13の対向面の間隔を、上基板1と下基板2をそれぞれ上ステージ12及び下ステージ13に供給するときの間隔D1よりも小さい状態の間隔D2とする。その結果、上ステージ12が上ステージ12と上基板1の上面との間に侵入した気体の熱を奪うことになるので、上基板1の上面の温度上昇が抑制され、これにより、貼り合わせ基板40における上下の基板1、2の面方向の相対位置ずれの発生を防止することができる。
(c) After the
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本実施例では、上下のステージの体積の違いにより上下のステージの熱容量が異なる場合で説明したが、本発明は、上下のステージの一方がモータ等の熱源を有していたり、一方のステージが他方のステージより熱源に近い位置に設けられる等の理由で上下のステージに温度差が発生する場合の如く、一般的に上下のステージの熱環境が違う場合であっても適用できる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration of the present invention is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. It is included in the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the heat capacities of the upper and lower stages are different due to the difference in volume between the upper and lower stages has been described.However, in the present invention, one of the upper and lower stages has a heat source such as a motor, In general, the present invention can be applied even when the thermal environment of the upper and lower stages is different, such as when a temperature difference occurs between the upper and lower stages because the stage is provided closer to the heat source than the other stage.
また、本実施例では、チャンバ内の減圧を開始する前に、チャンバ内の上下のステージの対向面の間隔を、上下のステージにそれぞれ上下の基板を供給するときの間隔よりも小さい状態としたが、チャンバ内の減圧の途中から上下のステージの対向面の間隔を、各基板を供給するときの間隔よりも小さい状態としても良い。 Further, in this embodiment, before starting the decompression in the chamber, the interval between the opposing surfaces of the upper and lower stages in the chamber is set to be smaller than the interval when the upper and lower substrates are supplied to the upper and lower stages, respectively. However, the interval between the opposing surfaces of the upper and lower stages in the middle of the decompression in the chamber may be smaller than the interval when each substrate is supplied.
また、本実施例では、上ステージの体積が下ステージより大きなものとしたが、下ステージの体積が上ステージより大きなものである場合でも良い。 In this embodiment, the upper stage has a larger volume than the lower stage, but the lower stage may have a larger volume than the upper stage.
1 上基板
2 下基板
10 基板貼り合わせ装置
11 チャンバ
12 上ステージ
13 下ステージ
14 上下移動装置
16 減圧装置
21 開閉口
D1、D2 上下ステージの対向面の間隔
DESCRIPTION OF
Claims (4)
この真空チャンバ内に設けられた上ステージ及び下ステージと、
これら上ステージと下ステージとを上下方向に相対移動させる移動装置と、
前記真空チャンバ内を減圧する減圧装置と、
前記真空チャンバ内に気体を供給する気体供給源と、
前記移動装置と前記減圧装置と前記気体供給源とを制御する制御装置とを備え、
前記搬入搬出口からそれぞれ供給されて前記上ステージに保持された上基板と前記下ステージに保持された下基板とを、前記減圧装置にて前記真空チャンバ内を減圧した状態で貼り合わせ、その後、前記気体供給源から前記真空チャンバ内に気体を供給して昇圧してなる基板貼り合わせ装置において、
前記制御装置は、前記減圧装置を制御して前記真空チャンバ内を所定の圧力に減圧するとき、前記移動装置を制御して前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記上基板を前記上ステージに、前記下基板を前記下ステージにそれぞれ供給するときの前記対向面の間隔よりも小さく設定し、減圧された前記真空チャンバ内に前記気体供給源から気体を供給して昇圧するとき、前記移動装置を制御して前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記真空チャンバ内を減圧するときに設定した間隔と同じ間隔に設定することを特徴とする基板貼り合わせ装置。A vacuum chamber having a substrate loading / unloading port;
An upper stage and a lower stage provided in the vacuum chamber;
A moving device for relatively moving the upper stage and the lower stage in the vertical direction;
A decompression device for decompressing the inside of the vacuum chamber;
A gas supply source for supplying gas into the vacuum chamber;
And a control device for controlling said gas supply source and the mobile device and the decompression device,
The upper substrate supplied from the loading / unloading exit and held on the upper stage and the lower substrate held on the lower stage are bonded together in a state where the vacuum chamber is decompressed by the decompression device , and then In the substrate bonding apparatus in which the gas is supplied from the gas supply source into the vacuum chamber and the pressure is increased ,
When the controller controls the decompression device to decompress the inside of the vacuum chamber to a predetermined pressure, the control device controls the moving device to determine the interval between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage and the upper substrate. When the pressure is increased by supplying gas from the gas supply source into the vacuum chamber that is set to be smaller than the interval between the opposing surfaces when the lower substrate is supplied to the lower stage on the upper stage. The substrate bonding apparatus , wherein the distance between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage is controlled to be the same as the distance set when the inside of the vacuum chamber is depressurized by controlling the moving device.
前記真空チャンバ内を所定の圧力に減圧するとき、前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記上基板を前記上ステージに、前記下基板を前記下ステージにそれぞれ供給するときの前記対向面の間隔より小さく設定し、前記真空チャンバ内を昇圧するとき、前記上ステージと前記下ステージの対向面の間隔を、前記真空チャンバ内を減圧する ときに設定した間隔と同じ間隔に設定すること特徴とする基板貼り合わせ方法。An upper stage and a lower stage, which are respectively supplied from the carry-in / out opening and held on the upper stage by relatively moving an upper stage and a lower stage provided in a vacuum chamber having a carry-in / out opening of the substrate In the substrate bonding method in which the lower substrate held in the vacuum chamber is bonded in a state where the vacuum chamber is decompressed, and then the pressure in the vacuum chamber is increased .
When the inside of the vacuum chamber is depressurized to a predetermined pressure, the interval between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage is set such that the upper substrate is supplied to the upper stage and the lower substrate is supplied to the lower stage. When the pressure inside the vacuum chamber is set to be smaller than the interval between the opposing surfaces, the interval between the opposing surfaces of the upper stage and the lower stage is set to the same interval as that set when the pressure in the vacuum chamber is reduced. A substrate bonding method characterized by that.
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