JP5117109B2

JP5117109B2 - 貼り合せ基板の製造方法、及び貼り合せ基板製造装置

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Publication number: JP5117109B2
Application number: JP2007138902A
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Inventors: 博文梅村
Original assignee: Ulvac Inc
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Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2013-01-09
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Description

本発明は、貼り合せ基板の製造方法及び貼り合せ基板製造装置に係り、詳しくは、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）に用いる２枚の基板を貼り合せる方法、及び、当該２枚の基板を貼り合せて貼り合せ基板を製造する貼り合せ基板製造装置に関するものである。

液晶表示装置等に備えられる貼り合せ基板は、極めて狭い数マイクロメートル程度の間隔で対向して配置された２枚のガラス基板間に、液晶が封入され構成されている。２枚のガラス基板は、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（ＴＦＴ基板）と、及びカラーフィルタ（赤、緑、青）や遮光膜等が形成されたカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）である。

貼り合せ基板の製造には、例えばパソコンに接続される１５インチ表示用ディスプレイ６面分を一度に作成できるほど面積の大きなガラス基板が用いられている。上下のガラス基板には、それぞれディスプレイとして用いることのできる電極が形成された６個の領域（セル）が所定箇所に形成されている。そして、上下のガラス基板に所定間隔で並べられたセル同士を互いに貼り合せる。

上記貼り合せ基板を製造する貼り合せ基板製造装置は、その内部で２枚の基板が貼り合せられる真空処理室を備えている（例えば、特許文献１参照）。真空処理室内には、水平方向及び水平回転可能に支持された下テーブルと、該下テーブルに対向して配置され上下動可能に支持された上テーブルとが配置されている。そして、下ガラス基板を下テーブルの上に載置し、上ガラス基板を上テーブルに吸着させる。その後、装置内の下テーブルに装着された４機の撮像装置を利用して、予めガラス基板に印字された位置合わせ用のアライメントマークを用いて光学的にそれら上下ガラス基板の位置合わせを行う。位置合わせを行なうために、上下ガラス基板には複数（例えば４個）のアライメントマークがそれぞれ描画されている。

図９に示すように、上ガラス基板にはアライメントマークＡＵ，ＢＵ，ＣＵ，ＤＵが付され、下ガラス基板にはアライメントマークＡＬ，ＢＬ，ＣＬ，ＤＬが付されている。尚、図９には、各アライメントマークの中心位置を黒丸にて示している。例えば、アライメントマークＡＵ〜ＤＵは四角形枠状に形成され、アライメントマークＡＬ〜ＤＬは四角形状に形成されている。貼り合せ装置の制御部は、撮像装置にて各アライメントマークを撮像した画像データから、各アライメントマークの座標値（例えば、中心座標）を求める。次に、制御部は、上ガラス基板において、対角のアライメントマーク（ＡＵとＢＵ，ＣＵとＤＵ）を結ぶ２つの仮想線分ＡＵ−ＢＵ，ＣＵ−ＤＵとＸ軸とがそれぞれ成す角度の平均値を算出し、その平均値からＸ軸に対する上ガラス基板の傾きαを算出す。同様に、Ｘ軸に対する下ガラス基板の傾きβを算出する。そして、両ガラス基板の傾きから、下ガラス基板に対する上ガラス基板の傾きΔθ（＝β−α）を算出し、その算出値を回転補正角度とする。

次に、制御部は、上ガラス基板において、対角のアライメントマークを結ぶ２つの仮想線分の中点の座標値を算出し、さらに両中点を結ぶ仮想線分の中点を上ガラス基板の中心とし、中点の座標値からその中心の座標値を算出する。同様に、制御部は、下ガラス基板の中点の座標値を算出する。そして、制御部は、Ｘ軸に対する上ガラス基板の傾きが下ガラス基板のそれと一致するように下ガラス基板を保持した下テーブルを回転制御し、両ガラス基板の中心が一致するように下テーブルを移動制御する。詳しくは、制御部は、回転補正角度に応じて下テーブルを水平回転させ、両ガラス基板の中心の座標値の差と回転補正角度により算出したＸ軸方向及びＹ軸方向の補正量に応じて下テーブルをＸ軸及びＹ軸方向に水平移動させる。

即ち、図１０に示すように、下ガラス基板の中点ＭＬは点ＭＬ１に回転補正され、その後に中点ＭＵと位置あわせを行うべくθ回転する下テーブルの移動により位置補正される。従って、１枚のガラス基板から１枚又は数枚の表示用パネルを切り出す場合、中心を基本とした位置あわせができれば基板として利用する領域の重なり具合もよく、製品としての精度が上がる。
特開２００４−１５１３２５号公報

ところで、カーナビゲーション装置に用いられるサイズのディスプレイ、携帯電話のディスプレイなどでは、パソコン用ディスプレイの画面サイズよりも画面面積が例えば７インチ、２．７インチと小さいため、ガラス基板一面の分割数が多くなる。この条件で基板製造装置がガラス基板を吸着する際に従来の貼り合せ方法を用いると、ガラス基板を貼り合せる時に貼り合せずれが発生する。ガラス基板を多面分割してＦＰＤを製造する時に、セル同士がずれを生じさせてしまうのである。例えば図１１に示すように、下ガラス基板Ｇ１自体の伸び、変形により、本来であれば上ガラス基板Ｇ２のアライメントマークＢＵと位置が合わさる予定であった下ガラス基板Ｇ１のアライメントマークＢＬが合わなくなる。重なるよう設置されたはずのセル２１ａ，２１ｂ同士が重ならないために、このようなずれが発生する。

図１２は、従来の方法により位置合わせした上基板Ｇ２及び下基板Ｇ１におけるアライメントマークと中心のずれ量の平均値、最大値、最小値、分散値（単位はミクロン）を示す。図中、「１」，「２」，「３」，「４」はそれぞれアライメントマーク［ＡＵ，ＡＬ］［ＢＵ，ＢＬ］［ＣＵ，ＣＬ］［ＤＵ，ＤＬ］を示し、「Ｘ」，「Ｙ」はＸ軸，Ｙ軸を示す。例えば、「１Ｘ」は、アライメントマークＡＵ，ＡＬのＸ軸方向のずれ量、「１Ｙ」はアライメントマークＡＵ，ＡＬのＹ軸方向のずれ量を示す。そして、「Ｃｘ」，「Ｃｙ」は、中心点のＸ軸方向のずれ量及びＹ軸方向のずれ量を示す。中心における分散値に比べて、アライメントマークの分散値が大きい。例えば、「３Ｙ」における分散値の値が最大で２．９ある。

このように、従来法を用いると、変形により位置ずれが生じた印の座標値を利用してガラス基板の中心点を計算してしまう為、図１３に示すように、各ガラス基板の４角における各アライメントマークの位置あわせに大きなバラつきが生じてしまう。従って、貼り合せた２枚のガラス基板において、大きくずれたアライメントマークの近傍に形成されるセルでは、規定以上に上基板Ｇ２及び下基板Ｇ１がずれるために不良品となり、１組のガラス基板より完成するＦＰＤの枚数に対する歩留りが悪くなるという問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製品の歩留りを向上することができる貼り合せ基板の製造方法、及び貼り合せ基板製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上基板及び下基板を互いに貼り合せて貼り合せ基板を製造する貼り合せ基板の製造方法であって、前記上基板及び下基板にそれぞれ設けられた複数の位置合わせ用マークの座標位置をそれぞれ得る位置取得工程と、前記位置合わせ用マークの座標位置のそれぞれにおけるずれ量を算出するずれ量算出工程と、前記ずれ量に基づいて、該上基板及び下基板の貼り合せ位置を算出する貼り合せ位置算出工程と、前記上基板又は下基板を移動させるとともに前記上基板及び下基板を互いに貼り合せる貼り合せ工程と、を備え、前記位置取得工程は、前記上基板及び下基板の位置合わせ用マークを複数の撮像装置で撮像する撮像工程を備え、該撮像工程により得た画像データと前記撮像装置の座標位置とに基づいて前記座標位置を取得し、前記貼り合せ位置算出工程は、前記画像データにおける位置合わせ用マークのずれ量に前記撮像装置の各位置に対応して設定された象限成分を加減算することにより両基板の相対的な伸縮量を算出し、前記算出された伸縮量を各位置合わせマークのずれ量に振り分ける平均値を算出するとともに、該平均値に象限成分を乗算することにより各位置合わせ用マークにおける両基板の伸縮量を除去するための各補正値を算出し、該各補正値に基づき両基板に生じた伸縮を除去したときの各位置合せ用マークの第２ずれ量を算出する工程と、前記第２ずれ量に対応する座標値に基づいて上基板と下基板との角度ずれを補正するための回転補正角度を算出し、該回転補正角度に基づいて上基板と下基板の何れか一方を回転するときの回転補正量を算出するとともに、前記各位置合わせ用マークのＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの符号毎にずれ量の最大値，最小値を抽出し、該最大値，最小値に基づいて上基板と下基板との計算ずれ量を算出する工程と、を含み、前記貼り合せ工程は、前記回転補正量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平回転させるとともに、前記計算ずれ量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平移動させることをその要旨としている。

同構成によれば、両基板の伸縮による貼り合せ用マークのずれ量を加味して上基板又は下基板を移動させる計算ずれ量を算出するため、ずれ量が規定範囲内となるセル数が多くなり、製品の歩留りを向上することができる。

同構成によれば、位置合わせ用マークの位置を撮像し、撮像データに画像処理を施すことで容易に上基板及び下基板の位置合わせ用マークの座標位置を得ることができる。

同構成によれば、両基板の伸縮によるずれ量を各位置合わせ用マークのずれ量に平均化する平均値を算出し、その平均値を加味した上で補正量を算出し、水平方向に対する角度補正の回転を行なうことができる。

同構成によれば、複数の位置合わせ用マークのうち前記ずれ量の最大値，最小値を算出し、それらの値を加味した上で補正量を算出し、水平方向に対する位置補正の移動を行なうことができる。

請求項２に記載の発明は、上基板及び下基板を互いに貼り合せて貼り合せ基板を製造する貼り合せ基板製造装置であって、前記上基板及び下基板にそれぞれ設けられた複数の位置合わせ用マークの座標位置をそれぞれ得る位置取得手段と、前記位置合わせ用マークの座標位置のそれぞれにおけるずれ量を算出するずれ量算出手段と、前記ずれ量に基づいて、該上基板及び下基板の貼り合せ位置を算出する貼り合せ位置算出手段と、前記上基板又は下基板を移動させるとともに前記上基板及び下基板を互いに貼り合せる貼り合せ手段と、を備え、前記位置取得手段は、前記上基板及び下基板の位置合わせ用マークを撮像する複数の撮像手段を備え、該撮像手段により得た画像データと前記撮像手段の座標位置とに基づいて前記座標位置を取得し、前記貼り合せ位置算出手段は、前記画像データにおける位置合わせ用マークのずれ量に前記撮像手段の各位置に対応して設定された象限成分を加減算することにより両基板の相対的な伸縮量を算出し、前記算出された伸縮量を各位置合わせマークのずれ量に振り分ける平均値を算出するとともに、該平均値に象限成分を乗算することにより各位置合わせ用マークにおける両基板の伸縮量を除去するための各補正値を算出し、該各補正値に基づき両基板に生じた伸縮を除去したときの各位置合せ用マークの第２ずれ量を算出する手段と、前記第２ずれ量に対応する座標値に基づいて上基板と下基板との角度ずれを補正するための回転補正角度を算出し、該回転補正角度に基づいて上基板と下基板の何れか一方を回転するときの回転補正量を算出するとともに、前記各位置合わせ用マークのＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの符号毎にずれ量の最大値，最小値を抽出し、該最大値，最小値に基づいて上基板と下基板との計算ずれ量を算出する手段と、を含み、前記貼り合せ手段は、前記回転補正量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平回転させるとともに、前記計算ずれ量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平移動させることをその要旨とする。

製品の歩留りを向上する貼り合せ基板の製造方法、及び貼り合せ基板製造装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面１〜９に従って説明する。
図１は、液晶表示装置の製造工程のうち、セル製造工程における液晶注入後の貼り合せを行う工程を実施する貼り合せ基板製造装置としてのプレス装置の概略図である。

プレス装置（貼り合せ基板製造装置）は、供給される２種類の基板の間に液晶を封入して液晶表示パネルを製造する。例えば、下基板Ｗ１はガラス基板上にＴＦＴなどが形成されたアレイ基板（ＴＦＴ基板）であり、上基板Ｗ２はガラス基板上にカラーフィルタや遮光膜などが形成されたカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）である。これらの下基板Ｗ１及び上基板Ｗ２は、それぞれの工程により作成され、本装置に供給される。

プレス装置（貼り合せ基板製造装置）は、図示しない制御部を含む。制御部は位置取得工程、ずれ量算出工程、貼り合せ位置算出工程、ずれ量を各位置合わせ用マーク（アライメントマーク）のずれ量に振り分ける工程、計算ずれ量を算出する工程、貼り合せ工程、撮像工程等の制御を行う。又、制御部は位置取得手段、ずれ量算出手段、貼り合せ位置算出手段、ずれ量を各位置合わせ用マークのずれ量に振り分ける手段、計算ずれ量を算出する手段、及び貼り合せ手段として用いられる。

プレス装置１００は、上方側に開口部が位置するように設けられた略コの字状の支持枠１０１を備えると共に、該支持枠１０１の対向する側壁１０２の先端に加圧用モータ１０３がそれぞれ配置されている。また、支持枠１０１の内側には、加圧用モータ１０３により回転駆動されるボールねじ１０４が設けられており、各ボールねじ１０４に対して上下動可能に第１の支持板１０５が螺合されている。複数の第１の支持板１０５は、ロードセル１０６を介して第２の支持板１０７を支持していると共に、第２の支持板１０７の下方には、処理室としての真空チャンバ１０８が設けられている。真空チャンバ１０８は上下に分割され、下側容器１１０と上側容器１１１とから構成されている。

下側容器１１０は、移動機構１１２を介して支持枠１０１の底部上に配置されている。そして、下側容器１１０内には、下基板Ｗ１が配置されるテーブル１１３が水平に設けられ、該テーブル１１３の上面外周縁には、該テーブル１１３の上面と向かい合わせてリフト板１１４が設けられている。リフト板１１４は、テーブル１１３の外報に一部が突出する状態で載置されると共に、さらにその下方に上下動可能に設けられたリフト機構によってテーブル１１３から持ち上げられるように構成されている。また、テーブル１１３は、該テーブル１１３上に載せられた下基板Ｗ１を、吸引吸着力若しくは静電吸着力の少なくとも一方を作用させて下基板Ｗ１を吸着保持するように構成されている。

一方、上側容器１１１と、第２の支持板１０７との間には、複数のベローズ１１５が設けられ、各ベローズ１１５の内部には、基端を第２の支持板１０７に固定され、先端を上側容器１１１の内部に挿通された支柱１１６が挿入されている。この支柱１１６の先端には、上側容器１１１内に配置される加圧板１１７が固定されている。また、加圧用モータ１０３が駆動されて上側容器１１１と、第２の支持板１０７とが下降され、上側容器１１１の側縁部が下側容器１１０の側縁部に当接するまで下降すると、下側容器１１０と上側容器１１１との内部空間が密封され、真空チャンバ１０８が形成されるようになっている。

下基板Ｗ１及び上基板Ｗ２は、図示しない搬送装置により真空チャンバ１０８内に搬入された後に、真空チャンバ１０８内で対向するように、且つ水平に配置される。プレス装置１００は、下基板Ｗ１及び上基板Ｗ２が真空チャンバ１０８内に搬入された後に、真空チャンバ１０８内の真空引きを行なう。次いで、プレス装置１００は、図２に示す位置合わせマーク（アライメントマーク）ＡＵ，ＢＵ，ＣＵ，ＤＵ，ＡＬ，ＢＬ，ＣＬ，ＤＬを用いて光学的に下基板Ｗ１及び上基板Ｗ２の位置あわせを非接触にて行なう。アライメントマークは上下各基板Ｗ１，Ｗ２に予め印字されており、本実施形態においては基板の４角に１個ずつの計４個が付されている。この上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１を用いた場合の位置合わせの制御方法について、次に詳述する。

位置合わせの制御は図示しない制御部により行なわれる。制御部は、下側容器１１０の底部内の４角に設置されたＣＣＤカメラなどの撮像工程を実行する撮像手段としての撮像装置１１８ａ〜１１８ｄより得られる撮像画像を用いて、下基板Ｗ１及び上基板Ｗ２に印されたアライメントマークの位置を認識する。このとき、撮像装置１１８ａ，１１８ｄは図の左側に、撮像装置１１８ｂ，１１８ｃは右側に設置されているとする。

上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１の４角につけられた、アライメントマーク同士が重なるように下基板Ｗ１を載せた下テーブルが水平方向及び水平回転され、近傍にあるアライメントマーク同士の位置合わせを行う。以下、制御部による位置合わせ制御及びその制御に用いる各種の値の算出方法について説明する。

上基板Ｗ２には、四角形状のアライメントマークＡＵ，ＢＵ，ＣＵ，ＤＵが付され、下基板Ｗ１には同じく四角形状のアライメントマークＡＬ，ＢＬ，ＣＬ，ＤＬが付されている。アライメントマークＡＵ，ＡＬは図２では各ガラス基板の左上に、アライメントマークＢＵ，ＢＬは右下に、アライメントマークＣＵ、ＣＬは右上に、そしてアライメントマークＤＵ，ＤＬは左下にそれぞれ付されている。基板上に形成されたセル２１ａ，２１ｂを重ねるために、制御部はこれらアライメントマークの画像データを撮像装置１１８ａ〜１１８ｄから得て、上基板Ｗ２に下基板Ｗ１を合わせるための回転補正値及び位置補正値を計算する。

尚、上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１に付されたアライメントマークは、形状の不完全なマーキング、マークの描画誤り、並びにシール描画装置、液晶滴下装置などの加工における熱などにより基板に伸縮変形（ピッチエラー）などを生じるため、単なる位置合わせによる重ね合わせが難しくなる。例えば、図３のように、下基板Ｗ１の中心は、アライメントマークＡＬ，ＢＬの中点Ｍ１と、アライメントマークＣＬ，ＤＬの中点Ｍ２とに基づいて、両中点Ｍ１，Ｍ２の中点Ｍ３となる。従来の方法によるアライメントでは、この中点Ｍ３を、同様に算出された上基板Ｗ２の中心に一致させるように下基板Ｗ１を移動させる。このため、アライメントが完了した状態では、撮像画像Ｃａｍ２におけるアライメントマークＢＵ，ＢＬのずれが、他の撮像画像におけるアライメントマークのずれよりも大きくなっている。ずれが大きく生じている分、変形箇所のセル同士は、細かく分割されるほど重ならなくなり、不良品が製造されることになる。そのため回転補正及び位置補正を考える前に、ピッチエラーの程度を算出し、重ね合わせたときに製品として利用できる箇所を多く取れるように工夫する必要がある。

そこで、制御部は、撮像装置により撮像された画像を用いてアライメントマークのずれ量を算出する（ずれ量算出工程）。上基板と下基板におけるアライメントマークの位置ずれは、上基板と下基板の相対的な位置ずれと、上基板と下基板の伸縮により発生する。つまり、両基板におけるアライメントマークのずれ量は、両基板の相対的なずれ量と、両基板の伸縮によるずれ量（以下、伸縮量という）を含む。

例えば、上基板Ｗ２のアライメントマークＡＵを基準として、画像認識によって下基板Ｗ１のアライメントマークＡＬのずれ量のＸ成分及びＹ成分を算出する。図４に示すように、制御部は、アライメントマークＡＵ，ＡＬが撮像されるカメラ１から得られる画像Ｃａｍ１を画像処理してアライメントマークＡＵに対するアライメントマークＡＬのずれ量を算出する。尚、図４において、下基板に付されたアライメントマークは、後述する回転補正後の位置を示している。

同様に、カメラ２から得られる画像Ｃａｍ２，カメラ３から得られる画像Ｃａｍ３、カメラ４から得られる画像Ｃａｍ４のそれぞれから、アライメントマークＢＵ，ＣＵ，ＤＵに対するアライメントマークＢＬ，ＣＬ，ＤＬのずれ量を算出する。尚、カメラ番号はＸＹ座標平面の象限とは異なり、カメラ１は第２象限、カメラ２は第４象限、カメラ３は第１象限、カメラ４は第３象限とそれぞれ対応している。

次に、制御部は、算出した各アライメントマークのずれ量に基づいて、両基板Ｗ１，Ｗ２の貼り合せ位置を算出する（貼り合せ位置算出工程）。この貼り合せ位置の算出のために、制御部は、先ず各アライメントマークのずれ量に基づいて、両基板の伸縮によるずれ量を各アライメントマークのずれ量に振り分けた第２ずれ量を算出し、その第２ずれ量に基づいて上基板Ｗ２又は下基板Ｗ１を移動させる計算ずれ量を算出する。

先ず、制御部は第２ずれ量を算出する。第２ずれ量を算出するために、各アライメントマークの位置（象限）に対応する象限成分が予め設定されている。
各アライメントマークのずれ量と象限との関係について説明する。一例として、図３に示すように、上基板Ｗ２に対して、下基板Ｗ１がアライメントマークＢＬの方向に延びている場合について説明する。この場合、カメラ１，３，４にて撮像した画像Ｃａｍ１，Ｃａｍ３，Ｃａｍ４に基づいて算出したアライメントマークのずれ量のＸ成分（Ｘ方向（図における左右方向）のずれ量）及びＹ成分（Ｙ方向（図における上下方向）のずれ量は互いに同じ値となる。そこで、下基板Ｗ１を画像Ｃａｍ１，Ｃａｍ３，Ｃａｍ４におけるずれ量だけ移動させると、カメラ２にて撮像した画像Ｃａｍ２におけるアライメントマークＢＵ，ＢＬのずれ量が上基板Ｗ１に対する下基板Ｗ２の伸縮量となる。

つまり、各カメラにおけるアライメントマークのずれ量を、各カメラの位置（象限）に応じて加減算することにより、上基板Ｗ１に対する下基板Ｗ２の伸縮量を算出することができる。各象限に対して象限成分を設定する。象限成分は、各象限のプラスマイナスを表す。例えば次のように算出し、座標値に掛け合わせる。図４に示されるアライメントマークＡＵが付された第２象限はＸ＋方向，Ｙ＋方向に位置している。故にＸ座標のずれ量に掛け合わせる象限成分は１、Ｙ座標のずれ量に掛け合わせる象限成分は１、つまり象限成分（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）となる。同様に、アライメントマークＣＵの付された第１象限はＸ−方向，Ｙ＋方向故に象限成分（Ｘ，Ｙ）＝（−１，１）、アライメントマークＢＵの付された第４象限はＸ−方向，Ｙ−方向故に象限成分（Ｘ，Ｙ）＝（−１、−１）、アライメントマークＤＵの付された第３象限はＸ＋方向，Ｙ−方向故に象限成分（Ｘ，Ｙ）＝（１，−１）となる。

今、上記の処理（ずれ量算出工程）により算出されたずれ量（Ｘ方向の値，Ｙ方向の値）を、アライメントマークＡＵ，ＡＬでは（０．１，１．２）、アライメントマークＢＵ，ＢＬでは（０．９，−０．８）、アライメントマークＣＵ，ＣＬでは（−１．０，−２．４）、アライメントマークＤＵ，ＤＬでは（２．５，０．８）とする。制御部は、これらのずれ量のＸ成分及びＹ成分と各象限成分とに基づいて両基板の相対的な伸縮量を算出し、その伸縮量を平均化する。

カメラ１にて撮像された画像より抽出されたＸ成分のずれ量をＣａｍ１Ｘとし、Ｙ成分のずれ量をＣａｍ１Ｙとする。同様に、カメラ２，３，４による画像から抽出されたＸ成分のずれ量をそれぞれＣａｍ２Ｘ，Ｃａｍ３Ｘ，Ｃａｍ４Ｘとし、Ｙ成分のずれ量をそれぞれＣａｍ２Ｙ，Ｃａｍ３Ｙ，Ｃａｍ４Ｙとする。上記の象限成分を加えて、次式［数１］，［数２］により、ずれ量のＸ成分に基づく伸縮量の平均値ＡｖｅＸと、ずれ量のＹ成分に基づく伸縮量の平均値ＡｖｅＹを算出する。

［数１］
ＡｖｅＸ＝（Ｃａｍ１Ｘ＋（Ｃａｍ２Ｘ＊−１）＋（Ｃａｍ３Ｘ＊−１）＋Ｃａｍ４Ｘ）／４
［数２］
ＡｖｅＹ＝（Ｃａｍ１Ｙ＋（Ｃａｍ２Ｙ＊−１）＋Ｃａｍ３Ｙ＋（Ｃａｍ４Ｙ＊−１））／４
［数１］，［数２］より算出された平均値は先に挙げた例の場合はＸ成分の平均値ＡｖｅＸ＝０．６７５、Ｙ成分の平均値ＡｖｅＹ＝−０．３となる。尚、Ｘ成分は精度的な限界を考慮して数値を四捨五入し、０．７とする。

次に、制御部は、算出した伸縮量の平均値に基づき、各アライメントマークにおける補正値を算出する。この補正値は、伸縮を除去するためのものである。補正値は、伸縮量の平均値に象限成分を乗算して求められる。カメラ１にて撮影されるアライメントマークＡＵ，ＡＬの補正量のＸ成分をＶｉｒＸ１、Ｙ成分をＶｉｒＹ１とする。同様に、カメラ２，３，４にて撮影されるアライメントマークＢＵ，ＢＬ、ＣＵ，ＣＬ、ＤＵ，ＤＬの補正量のＸ成分をそれぞれＶｉｒＸ２，ＶｉｒＸ３，ＶｉｒＸ４、Ｙ成分をそれぞれＶｉｒＹ２，ＶｉｒＹ３，ＶｉｒＹ４とする。すると、補正量のＸ成分は、
（ＶｉｒＸ１，ＶｉｒＸ２，ＶｉｒＸ３，ＶｉｒＸ４）＝（０．７，−０．７，−０．７，０．７）
となり、補正量のＹ成分は、
（ＶｉｒＹ１，ＶｉｒＹ２，ＶｉｒＹ３，ＶｉｒＹ４）＝（−０．３，０．３，−０．３，０．３）
となる。これらの補正量のＸ成分及びＹ成分は、両基板に生じた伸縮によるアライメントマークのずれ量（伸縮量）を、各アライメントマークに平均化した値である。

そして、制御部は、算出したそれぞれの補正量に基づき、両基板に生じた伸縮を除去したときのアライメントマークのずれ量（第２ずれ量）を算出する。カメラｎ（ｎ＝１〜４）における第２ずれ量のＸ成分ＣａｌｎＸ及びＹ成分ＣａｌｎＹは、
ＣａｌｎＸ＝ＣａｍｎＸ−ＶｉｒＸｎ
ＣａｌｎＹ＝ＣａｍｎＹ−ＶｉｒＹｎ
により算出される。

従って、第１象限（カメラ３）における第２ずれ量の（Ｘ，Ｙ）成分は（−０．３，−２．１）、第２象限（カメラ１）における第２ずれ量の（Ｘ，Ｙ）成分は（−０．６，１．５）、第３象限（カメラ４）における第２ずれ量の（Ｘ，Ｙ）成分は（１．８，０．５）、第４象限（カメラ２）における第２ずれ量の（Ｘ，Ｙ）成分は（１．６、−１．１）となる。

次に、制御部は、各象限（各カメラ）における第２ずれ量に対応する座標値に基づいて、上基板と下基板とに対する回転補正並びに位置補正を行なう。
回転補正は、まず、対角のアライメントマーク（ＡＵ１とＢＵ１，ＣＵ１とＤＵ１）を結ぶ２つの仮想線分ＡＬ１−ＢＬ１，ＡＵ１−ＢＵ１とＸ軸とがそれぞれ成す角度の平均値を数式３〜５を用いて算出し、その平均値からＸ軸に対する上基板Ｗ２の傾きαを算出する。同様にして、Ｘ軸に対する下基板Ｗ１の傾きβを［数６］〜［数８］を用いて算出する。そして、両ガラス基板の傾きから、下ガラス基板に対する上ガラス基板の傾きΔθを［数９］より算出し、その算出値を回転補正角度とする。

［数３］
α１＝ａｒｃｔａｎ（（ＢＵｙ−ＡＵｙ）／（ＢＵｘ−ＡＵｘ））
［数４］
α２＝ａｒｃｔａｎ（（ＤＵｙ−ＣＵｙ）／（ＣＵｘ−ＤＵｘ））
［数５］
α ＝（α１＋α２）／２
［数６］
β１＝ａｒｃｔａｎ（（ＢＬｙ−ＡＬｙ）／（ＢＬｘ−ＡＬｘ））
［数７］
β２＝ａｒｃｔａｎ（（ＤＬｙ−ＣＬｙ）／（ＣＬｘ−ＤＬｘ））
［数８］
β ＝（β１＋β２）／２
［数９］
Δθ ＝ β−α
上記補正方法を用いることで、従来例と同様に、下ガラス基板Ｗ１の中心ＭＬを中心ＭＬ１に回転補正する（図１０参照）。

この後に、各アライメントマークで対応付けられるもの同士の位置合わせを行う。即ち、回転補正をかけた後に、アライメントマークＡＵ１及びＡＬ１，ＢＵ１及びＢＬ１，ＣＵ１及びＣＬ１，ＤＵ１及びＤＬ１同士の位置補正を行う。

Ｘ方向並びにＹ方向の位置補正において、制御部は、特異点を抽出する。特異点は、Ｘ成分，Ｙ成分において、回転補正後のずれ量（第３ずれ量）が最も大きなアライメントマークである。例えば、各アライメントマークにおける回転補正後のずれ量ΔＡ１，ΔＢ１，ΔＣ１，ΔＤ１のＸ成分ΔＡＸ１，ΔＢＸ１，ΔＣＸ１，ΔＤＸ１及びＹ成分ΔＡＹ１，ΔＢＹ１，ΔＣＹ１，ΔＤＹ１の最大値及び最小値をそれぞれ［数１０］，［数１１］により求める。

［数１０］
ＸＡ＝ＭＡＸ（ΔＢＸ１，ΔＣＸ１）
ＸＢ＝ＭＩＮ（ΔＡＸ１，ΔＤＸ１）
ＸＣ＝ＭＩＮ（ΔＢＸ１，ΔＣＸ１）
ＸＤ＝ＭＡＸ（ΔＡＸ１，ΔＤＸ１）
［数１１］
ＹＡ＝ＭＡＸ（ΔＢＹ１，ΔＤＹ１）
ＹＢ＝ＭＩＮ（ΔＡＹ１，ΔＣＹ１）
ＹＣ＝ＭＩＮ（ΔＢＹ１，ΔＤＹ１）
ＹＤ＝ＭＡＸ（ΔＡＹ１，ΔＣＹ１）
ここで、基板の中心方向と基板外側方向とを比較し、ずれ量が大きいほうに基づいて、Ｘ，Ｙ成分それぞれにおけるガラス基板の計算ずれ量を求める。例えば、この時の基板のＸ成分の計算ずれ量ＤｉｆｆＸは、［数１０］で求めたＸＡとＸＢの和の絶対値がＸＣとＸＤの和の絶対値よりも大きい値であれば（ＸＡ＋ＸＢ）／２より求められる。また、ＸＣとＸＤの和の絶対値がＸＡとＸＢの和の絶対値よりも大きい値であれば、計算ずれ量ＤｉｆｆＸは（ＸＣ＋ＸＤ）／２より求められる。

同様に、Ｙ成分の計算ずれ量をＤｉｆｆＹは、数１１で求めたＹＡとＹＢの和の絶対値がＹＣとＹＤの和の絶対値よりも大きい値であれば（ＹＡ＋ＹＢ）／２よりもとめられる。また、ＹＣとＹＤの和の絶対値がＹＡとＹＢの和の絶対値よりも大きい値であれば、計算ずれ量ＤｉｆｆＹは（ＹＣ＋ＹＤ）／２より求められる。

このように、伸縮量を考慮し、全体的に伸縮量を平均化して位置補正を行なうことで、図５に示すように上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１を重ね合わせる。従来法と比べ、全体的に基板中のセル２１ａ，２１ｂ同士が重なるように補正がなされている。尚、図５では、各セル２１ａ，２１ｂが大きくずれているように見えるが、基板Ｗ１の伸縮を誇張して示しており、実際の伸縮量は極めて少なく、各セル２１ａ，２１ｂのずれは実用上で問題の無い程度である。

制御部内で補正座標の計算が終了すると、制御部は、回転補正角度に応じて下テーブルを水平回転させるとともに、両ガラス基板の中心の座標値の差と回転補正角度により算出したＸ軸方向及びＹ軸方向の補正量に応じて下テーブルをＸ軸及びＹ軸方向に水平移動させる。

本手法は、図６（ａ）に示すように、上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１の伸縮によりアライメントマークの位置が変形していない場合であっても、図６（ｂ）に示すようにアライメントマーク（ＤＬ）の位置にずれが生じている場合でも、図６（ｃ）の示すように基板の伸縮を考慮して貼り合せ位置を決定することができる。

図７は、製造した５０セットの貼り合せ基板の測定結果であり、アライメントマークと中心のずれ量の平均値、最大値、最小値、分散値（単位はミクロン）を示している。図１２は従来例により製造した５０セットの貼り合せ基板の測定結果である。図中、「１」，「２」，「３」，「４」はそれぞれアライメントマーク［ＡＵ，ＡＬ］［ＢＵ，ＢＬ］［ＣＵ，ＣＬ］［ＤＵ，ＤＬ］を示し、「Ｘ」，「Ｙ」はＸ軸，Ｙ軸を示す。例えば、「１Ｘ」は、アライメントマークＡＵ，ＡＬのＸ軸方向のずれ量、「１Ｙ」はアライメントマークＡＵ，ＡＬのＹ軸方向のずれ量を示す。そして、「Ｃｘ」，「Ｃｙ」は、中心点のＸ軸方向のずれ量及びＹ軸方向のずれ量を示す。図７では、分散値の最大値が１．９（Ｆｉｎａｌ２Ｙはカメラ２におけるアライメントマークＢＵ，ＢＬのずれ量のＹ成分）である。これに対し、図１２では、分散値の最大値が２．９（Ｆｉｎａｌ３Ｙはカメラ３におけるアライメントマークＣＵ，ＣＬのずれ量のＹ成分）である。このように、本実施形態では、従来の貼り合せ方法と比較して分散値の最大値が１．０も低いため、アライメントマークのずれ量が少なくなっていることが判る。

図８は、本実施形態により貼り合せた基板における各アライメントマークのずれ量と両基板の中心のずれ量とをプロットしたものであり、図１３は従来例におけるずれ量を示したものである。図８，１３において、カメラ１〜４により画像Ｃａｍ１〜Ｃａｍ４における１目盛りは１ミクロンであり、基板の中心（Ｃｅｎｔｅｒ）にける１目盛りは０．１ミクロンである。本実施形態（図８）では、従来例（図１３）に比べて、アライメントマークのずれ量が少なくなっていることが判る。そのため、平均的に上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１のセルが平均的に重なり、各基板に伸縮が生じても本来重なるべき上下基板のセルのずれ量が規定範囲内となる。従って、１組のガラス基板より完成するＦＰＤの枚数に対する歩留りが従来に比べ良くなる。

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）上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１にそれぞれ設けられた複数のアライメントマークの座標位置をそれぞれ得て、アライメントマークのそれぞれにおけるずれ量を算出する。算出されたずれ量に基づいて、貼り合せ位置算出工程において、両基板に生じた伸縮によるずれ量を算出し、その伸縮によるずれ量を各アライメントマークのずれ量に振り分けて第２ずれ量を算出する。その第２ずれ量に基づいて上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１を移動させる移動量を算出するようにした。その結果、両基板のセルが平均的に重なり、ずれ量が規定範囲内となるセルの数が従来例に比べて増加する、つまり不良品の製造数が減るため、歩留りのよい上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１の貼り合せを行なうことができる。

（２）上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１のアライメントマークを複数の撮像装置で撮像し、撮像された画像データと撮像装置の座標位置とに基づいて、制御部の画像処理により容易にずれ量を取得することができる。

（３）貼り合せ位置算出工程において、上基板Ｗ２及び下基板Ｗ１それぞれに設けられた複数のアライメントマークのずれ量の平均値を算出し、その平均値に基づいて伸縮分を除去した各アライメントマークの第２ずれ量を算出する。そして、この算出された第２ずれ量に対応する座標値に基づいて上基板Ｗ２と下基板Ｗ１との角度ずれを補正するための回転補正角度を算出し、この回転補正角度に基づいて上基板Ｗ２と下基板Ｗ１の何れか一方を回転したときの補正量を算出する。このため、基板の伸縮によるずれ量を平均化した第２ずれ量により、水平方向の移動及び角度補正を行なうことができる。

尚、上記一実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・本実施形態において、撮像装置１１８ａ〜１１８ｄは貼り合せ装置内に設けられた下側容器１１０の底部内の４角に設置していたが、これは真空チャンバ１０８内の側壁及び上側容器１１１などに設置されてもよい。

・本実施形態において、下基板を移動させてアライメントマークを上基板に合わせる制御を制御部が行なっていたが、これは下基板を回転させる構成を上基板用にも設けることで、上基板を移動可能としても良い。

・アライメントマークは四角形状以外の形状、例えば円形状、三角形状であってもよい。また、その数は作業や基板の形状に応じて付せばよい。
・上記実施形態による両基板の貼り合せ方法と、従来例による貼り合せ方法とを、適宜切り換える基板貼り合せ装置に具体化してもよい。この装置は、例えば、基板の伸縮によるずれ量と予め設定された判定値とを比較し、伸縮によるずれ量が判定値よりも小さい場合には本実施形態の貼り合せ方法を実施し、伸縮によるずれ量が判定値よりも大きい場合には従来例による貼り合せ方法を実施するように構成される。伸縮によるずれ量を考慮した貼り合せ方法を実施した場合、そのずれ量があまり大きくなると、貼り合せ後の基板において、ずれ量が規定範囲を越えるセルが多くなる（例えば全てのセルのずれ量が規定範囲を超える）場合がある。このような場合、従来例の貼り合せ方法を実施することにより、ずれ量が規定範囲内となるセルの数が多くなり、歩留りを上げることができるようになる。

貼り合せ基板製造装置におけるプレス装置の概略構成図。（ａ）（ｂ）はガラス基板の説明図。貼り合せずれの説明図。中心ずれ成分の説明図。変形したガラス基板の説明図。（ａ）（ｂ）（ｃ）は貼り合せ位置を決定する手順の説明図。各アライメントマーク及び中心におけるずれ量を示す説明図。本貼り合せ方法を用いた場合のずれ成分の説明図。従来の回転補正の説明図。従来の回転補正の説明図。従来の貼り合せ方法の説明図。従来の各点に於けるずれ量を示す説明図。従来の貼り合せ方法を用いた場合のずれ成分の説明図。

符号の説明

ＡＵ，ＢＵ，ＣＵ，ＤＵ，ＡＬ，ＢＬ，ＣＬ，ＤＬ…アライメントマーク、Ｗ１…下基板、Ｗ２…上基板、２１ａ…セル（上基板）２１ｂ…セル（下基板）、１００…貼り合せ装置、１０８…真空チャンバ、１１８ａ〜１１８ｄ…撮像装置、Ｃａｍ１Ｘ〜Ｃａｍ４Ｘ，Ｃａｍ１Ｙ〜Ｃａｍ４Ｙ…ずれ量、ＡｖｅＸ，ＡｖｅＹ…平均値、ＣａｌｎＸ，ＣａｌｎＹ…第２ずれ量、ＤｉｆｆＸ，ＤｉｆｆＹ…計算ずれ量、ＶｉｒＸ１〜ＶｉｒＸ４，ＶｉｒＹ１〜ＶｉｒＹ４…補正量。

Claims

上基板及び下基板を互いに貼り合せて貼り合せ基板を製造する貼り合せ基板の製造方法であって、
前記上基板及び下基板にそれぞれ設けられた複数の位置合わせ用マークの座標位置をそれぞれ得る位置取得工程と、
前記位置合わせ用マークの座標位置のそれぞれにおけるずれ量を算出するずれ量算出工程と、
前記ずれ量に基づいて、該上基板及び下基板の貼り合せ位置を算出する貼り合せ位置算出工程と、
前記上基板又は下基板を移動させるとともに前記上基板及び下基板を互いに貼り合せる貼り合せ工程と、
を備え、
前記位置取得工程は、前記上基板及び下基板の位置合わせ用マークを複数の撮像装置で撮像する撮像工程を備え、該撮像工程により得た画像データと前記撮像装置の座標位置とに基づいて前記座標位置を取得し、
前記貼り合せ位置算出工程は、
前記画像データにおける位置合わせ用マークのずれ量に前記撮像装置の各位置に対応して設定された象限成分を加減算することにより両基板の相対的な伸縮量を算出し、前記算出された伸縮量を各位置合わせマークのずれ量に振り分ける平均値を算出するとともに、該平均値に象限成分を乗算することにより各位置合わせ用マークにおける両基板の伸縮量を除去するための各補正値を算出し、該各補正値に基づき両基板に生じた伸縮を除去したときの各位置合せ用マークの第２ずれ量を算出する工程と、
前記第２ずれ量に対応する座標値に基づいて上基板と下基板との角度ずれを補正するための回転補正角度を算出し、該回転補正角度に基づいて上基板と下基板の何れか一方を回転するときの回転補正量を算出するとともに、前記各位置合わせ用マークのＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの符号毎にずれ量の最大値，最小値を抽出し、該最大値，最小値に基づいて上基板と下基板との計算ずれ量を算出する工程と、
を含み、
前記貼り合せ工程は、前記回転補正量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平回転させるとともに、前記計算ずれ量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平移動させる
こと特徴とする貼り合せ基板の製造方法。
上基板及び下基板を互いに貼り合せて貼り合せ基板を製造する貼り合せ基板製造装置であって、
前記上基板及び下基板にそれぞれ設けられた複数の位置合わせ用マークの座標位置をそれぞれ得る位置取得手段と、
前記位置合わせ用マークの座標位置のそれぞれにおけるずれ量を算出するずれ量算出手段と、
前記ずれ量に基づいて、該上基板及び下基板の貼り合せ位置を算出する貼り合せ位置算出手段と、
前記上基板又は下基板を移動させるとともに前記上基板及び下基板を互いに貼り合せる貼り合せ手段と、
を備え、
前記位置取得手段は、前記上基板及び下基板の位置合わせ用マークを撮像する複数の撮像手段を備え、該撮像手段により得た画像データと前記撮像手段の座標位置とに基づいて前記座標位置を取得し、
前記貼り合せ位置算出手段は、
前記画像データにおける位置合わせ用マークのずれ量に前記撮像手段の各位置に対応して設定された象限成分を加減算することにより両基板の相対的な伸縮量を算出し、前記算出された伸縮量を各位置合わせマークのずれ量に振り分ける平均値を算出するとともに、該平均値に象限成分を乗算することにより各位置合わせ用マークにおける両基板の伸縮量を除去するための各補正値を算出し、該各補正値に基づき両基板に生じた伸縮を除去したときの各位置合せ用マークの第２ずれ量を算出する手段と、
前記第２ずれ量に対応する座標値に基づいて上基板と下基板との角度ずれを補正するための回転補正角度を算出し、該回転補正角度に基づいて上基板と下基板の何れか一方を回転するときの回転補正量を算出するとともに、前記各位置合わせ用マークのＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの符号毎にずれ量の最大値，最小値を抽出し、該最大値，最小値に基づいて上基板と下基板との計算ずれ量を算出する手段と、
を含み、
前記貼り合せ手段は、前記回転補正量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平回転させるとともに、前記計算ずれ量に応じて上基板と下基板の何れか一方を水平移動させる
こと特徴とする貼り合せ基板製造装置。