JP5104257B2 - 基板貼り合せシステム - Google Patents

Description

本発明は基板貼り合せシステム係り、特に、貼り合せ完了までの時間短縮を図ると共に、貼り合せ基板をコンベア搬送できる基板貼り合せシステムに関する。

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を設けた２枚のガラス基板を数μｍ程度の極めて接近した間隔をもって基板の周縁部に設けた接着剤（以下、シール剤ともいう）で貼り合せ（以後、貼り合せ後の基板をセルと呼ぶ）、それによって形成される空間に液晶を封止する工程がある。

この液晶の封止には、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に描画した一方の基板上に液晶を滴下しておいて、真空チャンバ内において他方の基板を一方の基板上に配置し、上下の基板を接近させて貼り合せる方法などがある。この真空チャンバ内に基板を搬入・搬出するために予備室を設け、真空チャンバ内を予備室と同じ雰囲気にして基板の出し入れを行うことが特許文献１に開示されている。

また、予備室から材料の搬入搬出をスムーズに行うために、予備室内で基板の受け渡しを行うために、搬送室も真空状体にして処理室からロードロック室に基板を搬送する構成の真空処理装置が特許文献２に開示されている。

特開２００１−３０５５６３号公報 特開平０６−００５６８７号公報

上記特許文献１では、基板の出し入れの際に予備室と真空チャンバ内を同じ雰囲気にするために、一方側の予備室内に貼り合せる２枚の基板を搬入して、２枚の基板の貼り合せが終了すると他方に設けた予備室から排出する構成となっているために、装置の配置が長くなる大きな設置面積を必要としている。又、それぞれの予備室、及び貼り合せ室を真空状態する必要があるために、そのための装置を配置する必要があり、真空状態するまでに時間がかかりタクトタイムを短くするには限界がある。

また、引用文献２のように、中央に搬送ロボット（ロボットハンド）を配置しその周囲にロードロック室及び複数の処理室を配置して、基板の処理を行う配置構成も提案されているが、この構成では、貼り合せ基板の大型化に伴い処理室も大きくなり、大面積が必要となる。又搬送用ロボットも真空状態で稼動できる特殊な構成のものを必要になる。

上記目的を達成するため、本発明では、ロードロック室と脱気室及び基板貼り合せ室を直線状に配置すると共に、各室間にゲートバルブを設け、脱気室内には複数枚の下基板を蓄積する収納機構を設け、貼り合せ室には、貼り合せる上側基板の搬入と、貼り合せ後の製品を搬出するゲートバルブを設け、ロードロック室から貼り合せる下側基板を搬入し、脱気室に搬入された順に下基板をコンベア搬送で貼り合せ室に搬送する構成とした。

また、略直線状に配置されたロードロック室から貼り合せ室に平行に、処理する基板及び貼り合せ後の製品を搬送する直線状の移動経路を設けて、移動系路上を処理する基板及び製品を保持して搬送するロボットハンドを設けた構成とし、移動経路の一方側端部に処理する基板を搬入及び搬出する基板の回転室を、他方の端部に出来上がった製品を一時保管する保管室を設けた配置構成とした。

本発明の基板貼合装置によれば、ロードロック室、脱気室、貼り合せ室を直線配置にして、各室の基板搬送をコンベア搬送するように構成する共に、脱気室に液晶を滴下した基板を複数枚収納する収納機構を設けてコンベアから収納機構に順次保管できるようにしたことで、特殊な真空ロボットを使用せずに済み、メンテナンスが簡単になった。

以下、本発明の基板貼合装置の一実施例を図に基づいて説明する。
図１には本発明の基板貼り合せ装置の全体配置の平面図を示す。図１に示すように前工程で処理をされた基板を一時保管する回転室２と、回転室から直線状に配置された搬送ロボット４を移動するための搬送路３が設けられている。この搬送路３に沿って下基板を搬入するためのロードロック室５を中心として左右に脱気室６、６’、貼り合せ室７、７’がそれぞれゲートバルブＧ２〜Ｇ５を介して設けられ、それぞれの部屋が減圧できるようにチャンバ構成となっている。また、ロードロック室と貼り合せ室７には搬送路３に対向する方向にもゲートバルブＧ１，Ｇ５，Ｇ６が設けてある。さらに、ロードロック室、脱気室６、貼り合せ室７には、下基板を搬送するためのコンベア５Ｃ，６Ｃ，７Ｃがそれぞれ設けてある。このコンベアには、本実施例ではローラコンベアを用いているが、ベルトコンベアを用いる構成としても良い。搬送路３の回転室とは反対側の端部には貼り合せの終了したパネル９を一時保管するパネル保管室８が設けてある。保管室８に保管するときパネルはカセット（収納棚）に収納されて保管される。所定の枚数のパネルがカセットに収納されると、カセットごと次の工程に搬送される。

回転室２には、一方にカラーフィルタを形成したカラーフィルタ基板（以後ＣＦ基板又は上基板と称する）１ａと、ＴＦＴが形成され貼り合せのためのシール剤が環状に塗布され、シール剤で囲まれた領域内に液晶剤が最適量滴下された基板（以後ＴＦＴ基板又は下基板と称する）１ｂが回転室２に搬入される。このとき、ＣＦ基板１ａは貼り合せ面が上向きで、ＴＦＴ基板１ｂは液晶を滴下した面（貼り合せ面）が上向きとなるよう搬入されている。そのため、ＣＦ基板１ａは貼り合せ面が下向きとなるように回転させて保管する。

図２にロードロック室の断面図を示す。回転室２に搬入された基板のうちＴＦＴ基板１ｂは、搬送ロボット４のハンド部に保持されてロードロック室５に搬送される。ロードロック室５には脱気室６にＴＦＴ基板１ｂを搬送するためのコンベア５Ｃが設けてある。また、搬送ロボット４のハンドからＴＦＴ基板１ｂを受け取り、コンベア５Ｃ上に受け渡すための受け取りピン１１が設けてある。この受け取りピン１１は、通常はコンベア５Ｃの下部に収納されていて、ＴＦＴ基板１ｂを受け取るとき駆動装置５Ｍを動作させて受け取りピン１１を上昇させて搬送ロボット４のハンドからＴＦＴ基板１ｂを受け取る。ＴＦＴ基板１ｂを受け取りピン１１に受け渡すと搬送ロボットのハンドはゲートバルブＧ１の外に退避し、同時に受け取ピン爪１１をコンベア５Ｃの下部に収納することで、コンベア５Ｃ上にＴＦＴ基板１ｂを受け渡す構成となっている。コンベア５Ｃ上にＴＦＴ基板１ｂを受け取ると、ゲートバルブＧ１を閉じてバルブ５Ｂ１を開放し、既に駆動している真空ポンプ５Ｐ１によりロードロック室５内を減圧する。このとき、バルブ５Ｂ１〜５Ｂ３を開放してある。そして所定の減圧力になった時点でバルブ５Ｂ１を閉じ、バルブ５Ｂ２，５Ｂ３を開放して、既に駆動している真空ポンプ５Ｐ２によりさらに減圧する。所定の減圧状態になるとゲートバルブＧ２を開き、コンベア５Ｃが駆動され脱気室６にＴＦＴ基板１ｂが搬送される。

図３に脱気室６の断面図を示す。脱気室６には、複数枚のＴＦＴ基板１ｂが間隔を開けて収納できるように多段(本実施例では最大５枚)に基板保持部（基板受け）３０ａを備えた収納機構３０が設けてある。なお脱気室６内は、装置稼働中は真空ポンプ６Ｐ１、６Ｐ２により、常に所定の減圧状態(真空状態)に保持されている。

収納機構３０は複数段の基板保持部３０ａとモータからなる駆動手段３０Ｍを備えている。この収納機構の詳細を図4に示す。図４の（ａ）にコンベア部を上方から見た図を、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。図４ａに示すように収納機構３０の基板保持部３０ａがコンベア６Ｃの間に位置し、収納機構３０を上昇させることでＴＦＴ基板を基板保持部３０ａで保持できるように構成してある。即ち、基板保持部３０ａはコンベア６Ｃと略同じだけ内側に突出して設けられており、基板をコンベアから確実に受け渡されるように構成されている。
コンベア６Ｃ上をＴＦＴ基板１ｂが搬送されて来ると、まずＴＦＴ基板１ｂの水辺方向の位置を基板保持部３０ａに載るように位置合せ機構により位置合せを行う。この位置合せ機構は、図３に示すようにＴＦＴ基板１ｂの進行方向の位置を合せるためのシリンダ１３Ｄにより上下に駆動される基板ストッパ１３と、シリンダとモータからなる駆動手段１４Ｄを備え、シリンダで上下に移動され、モータにより回転される回転カム１４と、同じくシリンダとモータからなる駆動手段１５Ｄを備え、左右方向の位置を合せるための回転カム１５とから構成されている。位置合せが終了すると収納機構３０を上昇させて、基板保持部３０ａにＴＦＴ基板１ｂを受け取る。基板保持部３０ａにＴＦＴ基板１ｂを受け取ると、コンベア６Ｃを左右に退避させ駆動手段３０Ｍを動作させ収納機構３０を上昇させて収納したＴＦＴ基板の位置がコンベア６Ｃより上方に、収納機構３０を構成する次の段の基板保持部３０ａがコンベア６Ｃに接触しない下方位置に位置するようにする。その後コンベア６Ｃを通常の搬送位置に戻す。このように、順次、収納機構３０にＴＦＴ基板を集積できるようにしてある。

以上の構成はコンベアを外側に退避させて基板を受け取る方式であるが、収納機構３０をコンベア６Ｃの外側に複数の柱部（４箇所以上）を設け、柱部より基板保持部３０ａをコンベア６Ｃ側に延伸させて基板を受け取り保持するように構成してもよい。しかし、この場合基板保持部３０ａを長く形成することが必要になり、基板を保持したときにたわみの発生しないように、基板保持部を形成する材料等を適性に選定する必要がある。

この収納機構３０に複数枚のＴＦＴ基板を収納後、ゲートバルブＧ２、Ｇ３を閉じて所定時間待機させることで、ＴＦＴ基板上に予め滴下されている液晶剤等に含まれる気泡を取り除く。

図５に基板貼り合せ装置の断面図を示す。

予め、ゲートバルブＧ６を開放してＣＦ基板(上基板)１ａを搬送ロボット４のハンドに貼り合せ面を下向きにして貼り合せ室７に搬入する。搬入されたＣＦ基板１ａは上テーブルに設けた吸着孔に負圧を供給するためバルブ７Ｂ１を開放し、予め駆動している真空ポンプ７ＴＰにより、上テーブル７ＵＴに吸引吸着により貼り合せ面を下にして保持される。なお、本図には図示していないが、上テーブル７ＵＴ側に上下移動可能な吸引孔付きの吸着パッドを設けてある場合は、吸着パッドをＣＦ基板面まで降下させて、吸着パッドでＣＦ基板を保持した後、上テーブル７ＵＴ面まで持ち上げることで、吸着保持することが可能である。また、上テーブル７ＵＴには真空状態でＣＦ基板１ａを保持できるように静電吸着手段か又は粘着保持手段を設けてある。吸引吸着で上テーブル７ＵＴにＣＦ基板１ａを保持した後、静電吸着手段を動作させるか、吸引吸着手段でテーブル面まで吸着することで粘着保持手段が働き貼り合せ室内が真空状態になっても基板を保持できるものである。

ＣＦ基板１ａの保持が完了すると、下テーブル７ＤＴ上に貼り合せの完了したパネル９が存在する場合は、パネル９を搬送ロボットのハンドで保持して、貼り合せ室７の外に搬送する。その後ゲートバルブＧ６を閉じ、バルブ７Ｂ２を開放して、予め先に駆動している真空ポンプ７Ｐ１により貼り合せ室７内を所定の真空状態にする。その後、バルブ７Ｂ２を閉じ、バルブ７Ｂ３，７Ｂ４を開放し、予め先に駆動している７Ｐ２によりさらに減圧する。貼り合せ室７内が所定の真空状態になるとゲートバルブＧ３を開き真空状態の脱気室６からＴＦＴ基板１ｂを１枚、同じ真空状態の貼り合せ室７の下テーブル位置までコンベア６Ｃ及び７Ｃにて搬送する。貼り合せ室にはコンベア７Ｃ上に載せられて、搬送されてきたＴＦＴ基板１ｂが下テーブル７ＤＴの載置する位置に停止させる。コンベア７Ｃが停止すると下テーブル７ＤＴ又は下テーブル７ＤＴ側に設けてある受け取り爪を上側に移動してコンベア７ＤＴ上からＴＦＴ基板を受け取る。下テーブル７ＤＴにＴＦＴ基板１ｂを受け取ると、ＴＦＴ基板１ｂが移動しないように、静電チャック、又は粘着機構にて保持する。その後、下テーブル７ＤＴを水平方向に移動させることで上テーブル７ＵＴに保持しているＣＦ基板１ａと位置合せを行う。ＴＦＴ基板１ｂとＣＦ基板１ａにはそれぞれ位置合せ用のマークが設けられており、図示していないカメラにてこのマークを観測して、位置ずれ量を求める。位置ずれ量が求まると、下テーブルを貼り合せ室（貼り合せ用の真空チャンバ）の外に配置した位置合せ機構を用いて移動させて位置合せを行う構成としてある。

以上それぞれの装置の構成とその動作を説明したが、次に全体動作を説明する。

次に、本システムの全体動作を説明する。ここでは、ＣＦ基板を上基板１ａ、ＴＦＴ基板を下基板１ｂと称して説明する。

まず回転室２に搬入されて、回転の必要な上基板１ａを反転し保管する。また回転の不要な下基板１ｂはそのままの状態を保持して保管する。次に、搬送ロボット４を動作させ、下基板１ｂを１枚保持してロードロック室５に移動する。ロードロック室５の入り口側のゲートバルブＧ１を開き、下基板１ｂの１枚をロードロック室５のコンベア５Ｃに受け渡す(受け渡しの詳細は先に説明しているのでここでの説明は省略する)。コンベア５Ｃに下基板１ｂの受け渡しが完了するとゲートバルブＧ１を閉じる。なお、この時ロードロック室５の他のゲートバルブＧ２，Ｇ４は閉じられたままである。次に、ロードロック室５内を所定の減圧状態まで減圧する。減圧が終了すると、ゲートバルブＧ２を開き脱気室６側に下基板１ｂが移動するようにコンベア５Ｃ及び６Ｃを駆動する。下基板１ｂが脱気室６に移動すると収納機構３０を動作させて、コンベア６Ｃ上を搬送されてきた下基板１ｂを収納機構３０の基板保持部３０ａに載せて保管する。

脱気室６に下基板１ａが搬入されるとゲートバルブＧ２を閉じる。ゲートバルブＧ２が閉じられるとロードロック室５を大気圧に戻した後、ゲートバルブＧ１を開放する。搬送ロボット４は回転室に戻り、先ほどと同じくＴＦＴ基板（下基板１）を１枚保持し、ロードロック室５の前に移動し、下基板をロードロック室５のコンベア５Ｃ上に受け渡す。コンベア５Ｃ上に下基板１ｂの受け渡しが完了すると、搬送ロボット４のハンドをゲートバルブＧ１の外に退避させる。ハンド退避後、搬送ロボット４は回転室２に戻り先ほどと同じく１枚のＴＦＴ基板１ｂを保持し、ロードロック室５の前に移動する。

次に、ゲートバルブＧ１を閉じて、ロードロック室５内を減圧する。所定の減圧状態になると、先ほどと同じくゲートバルブＧ２を開き脱気室６の収納機構３０の空いている棚に下基板１ｂを収納する。脱気室６に下基板１ｂが完全に搬入されると、ゲートバルブＧ２を閉じる。同じようにロードロック室５から脱気室６に下基板１ｂを順次搬入し収納機構３０に４枚目の下基板が蓄積されるときに、搬送ロボットは回転室から上基板１ａと下基板１ｂを取り出す。そして、ロードロック室５に前に両基板を保持した状態で待機する。

４枚目の下基板１ｂが脱気室６に搬入されるとゲートバルブＧ２が閉じられ、ロードロック室５の基板搬入用のゲートバルブＧ１が開かれ、下基板１ｂがコンベア５Ｃに受け渡される。下基板１ｂの受け渡しが完了するとハンドがロードロック室５の外に退避され、搬送ロボットが貼り合せ室７側に移動する。

このとき、同時に５枚目の下基板１ｂが収納機構３０に保持され、その信号が貼り合せ室７側の制御手段に伝達される。貼り合せ室７の搬入側ゲートバルブＧ６が開放され、搬送ロボット４のハンドに保持された上基板１ａが貼り合せ室７内に設けてある上テーブル７ＵＴに吸引吸着される（上テーブル７ＵＴへの保持手順は先に述べているのでここでの説明は省略する）。

上基板が上テーブル７ＵＴへ受け渡されると、搬送ロボットのハンドを貼り合せ室７の外に退避させ、ゲートバルブＧ６を閉じる。次に、貼り合せ室７内の減圧を開始する。室内が所定の減圧圧力になりかつ脱気室６に５枚目の下基板が搬入されてから所定時間経過したことを確認すると、貼り合せ室７の制御手段から脱気室６の制御手段にゲートバルブ３の開放指示を指令する。脱気室６の制御手段はゲートバルブＧ３を開放すると共に下基板１枚（最初に収納機構に収納した下基板）を収納機構３０からコンベア６Ｃに載せコンベア６Ｃを駆動して貼り合せ室７に下基板１ｂを搬出する。同時に貼り合せ室７のコンベア７Ｃを駆動して下基板１ｂをコンベア６Ｃから受け取り、下基板が下テーブル７ＤＴの載置位置に来るとコンベア７Ｃを停止させ、下テーブル７ＤＴ上に載置して動かないように保持する。下基板１ｂの保持も上基板１ａと同様に静電吸着手段、又は粘着手段等を用いて保持する。

下基板１ｂを下テーブルに保持すると、ゲートバルブＧ３，Ｇ６閉じると共に、上基板と下基板の位置合せを行う。位置合せには、図示していないカメラを用いて、各基板に設けてある位置合せマークを観測して、位置ずれ量を求め、下テーブルを貼り合せ室の外側に駆動源を備えた横押し機構を用いて水平方向に移動して位置合せを行う。

位置合せが終了すると、貼り合せ室内を所定の圧まで減圧する。その後、上テーブルを下テーブル側に降下させて貼り合せを行う。この貼り合せ中には何回か位置合せを行う。

貼り合せが完了すると、ゲートバルブＧ６を開放する。搬送ロボットは、予め回転室より次の上基板１ａを保持してゲートバルブＧ６の前で待機しており、この上基板１ａを上テーブル７ＵＴに受け渡す。上基板１ａの搬入が終了すると、搬送ロボットは貼り合せの完了したパネル９を保持して、保管室８に搬送し収納棚に収納する。

なお本実施例では、図１に示すように、ロードロック室５を挟んで反対側にも脱気室６’、貼り合せ室７’を設けてあり、片側(図の右側)の貼り合せ室で貼り合せ作業を行っている間に、図の左側の装置に基板の供給を行うことで、タクトタイムを向上することが可能となる。

以上のように、基板搬入用のロードロック室、脱気室、貼り合せ室を直線状に配置し、その配置と平行に搬送ロボットを移動できるように配置することで、装置全体のレイアウトが簡単となる。また、下基板をロードロック室から脱気室を経て貼り合せ室に搬送するためにコンベア搬送を用いることで、真空ロボットを使用する必要が無くなり、メンテナンスも簡単に行うことが出来る。

本発明の一実施形態になる基板貼合システムの全体構成の１例を示す図である。 ロードロック室の概略構成を示す図である。 脱気室の概略構成を示す図である。 脱気室の基板収納機構を説明するための図である。 貼り合せ室の概略構成を示す図である。

符号の説明

２…回転室、３…搬送ロボットの移動レール、４…搬送ロボット、５…ロードロック室、６…脱気室、７…貼り合せ室、８…パネル保管室。

Claims (3)

1. 前工程で処理された基板を一時保管する回転室と、回転室から直線状に配置され、搬送ロボットを移動するための搬送路と、前記搬送路に沿ってロードロック室と脱気室及び基板貼り合せ室を直線状に配置すると共に、各室間にゲートバルブを設け、前記脱気室内には複数枚の下基板を蓄積する収納機構を設け、回転室から搬送ロボットにより大気状態で前記貼り合せ室に上基板を搬送して、上テーブルに保持すると共に、前記回転室より前記ロードロック室に液晶を滴下した下側基板を搬送ロボットによりロードロック室のコンベア上に搭載し、前記ロードロック室を真空状態にして、ロードロック室のコンベアと脱気室のコンベアにより前記脱気室に搬入し、前記脱気室に設けられた収納機構に順次収納し、脱気後、収納されている下基板を搬入された順に脱気室のコンベアに受け渡し、前記脱気室のコンベアと貼り合せ室のコンベアにより真空状態で前記貼り合せ室に搬送して、下テーブルに受け渡す構成とした基板貼り合せシステム。
2. 請求項１に記載の基板貼り合せシステムにおいて、
   略直線状に配置された前記ロードロック室から前記貼り合せ室に対して平行に設けられた前記搬送路の一方側端部に前記回転室を、他方の端部に出来上がった製品を一時保管する保管室を設けた構成とした基板貼り合せシステム。
3. 請求項１に記載の基板貼り合せシステムにおいて、
   前記脱気室は、複数枚の下基板を収納するために、上下に多段の基板保持部からなる収納機構を備え、前記コンベア上を搬送されてきた下基板の位置合せを行う位置合せ機構を備え、前記位置合せ機構で位置合せ後に前記収納機構を上昇して下基板を基板保持部に受け取り、基板保持部の間に前記コンベアが位置するまで収納機構を上昇させることを特徴とする基板貼り合せシステム。

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