JP7153868B2 - 真空貼合装置 - Google Patents

Description

本開示は、真空貼合装置に関する。

特許文献１には、対向配置された上下基板の裏面をそれぞれ吸着する上下定盤と、この上下定盤を収容して真空圧を調整可能な真空チャンバと、上定盤を上下基板の水平方向の位置合わせ位置まで下降させる上定盤下降手段と、位置合わせのために下定盤を水平移動させる水平移動手段と、上下基板間のギャップを測定するギャップ測定手段と、上定盤の４隅部を直接あるいは間接に支持してそれぞれが独立に上下動する移動軸を有する液晶基板の貼り合わせ装置が開示されている。この液晶基板の貼り合わせ装置は、ギャップ測定手段の測定値に応じた移動軸の上下動により、上定盤の高さとあおり位置を調整する上定盤あおり調整手段と、上下定盤を相互に加圧する加圧手段を備える。

日本国特開２００３‐４３５００号公報

本開示は、高精度な貼合位置と平行度を実現し、高品質なダイレクトボンディングを実現できる真空貼合装置を提供する。

本開示は、内部で第１の部材と第２の部材を貼り合わせる真空チャンバと、前記真空チャンバ内の気圧を減圧するための減圧装置と、前記第１の部材を固定する第１のステージと、前記第２の部材を固定する第２のステージと、前記第２のステージに接続された複数の駆動軸と、前記複数の駆動軸を動かすことで前記第２のステージの位置を変化させるステージ駆動部と、前記真空チャンバの外部に設けられ前記第１のステージと前記第２のステージの離間距離を複数の個所で測定する位置測定部と、を備え、前記ステージ駆動部は、前記減圧装置が前記真空チャンバ内を真空にする前に前記位置測定部が測定したステージの離間距離の情報と、真空にした後に前記位置測定部が測定したステージの離間距離の情報を用いて、前記複数の駆動軸を動かす距離をそれぞれ独立して決定する、真空貼合装置を提供する。

本開示によれば、真空貼り合わせにおいて、高精度な貼合位置と平行度を実現し、高品質なダイレクトボンディングを実現できる。

実施の形態１に係る真空貼合装置の正面より見た断面図 図１に示す真空貼合装置の上蓋部材が開かれた状態の側断面図 図１に示す真空チャンバ部分の要部拡大図 第２のステージに対する駆動軸の接続位置を変えた変形例に係る構成の要部拡大図 実施の形態１に係る真空貼合装置による貼り合わせの動作手順の一例を示すフローチャート 貼り合わせ時の正常状態を表す真空チャンバ部分の要部拡大図 ステージ間に平行ズレが生じた状態を表す真空チャンバ部分の要部拡大図 駆動軸移動量の補正を説明する真空チャンバ部分の要部拡大図

（本開示に至る経緯）
従来、液晶モジュールとタッチパネルとを貼り合わせるダイレクトボンディング技術において、民生用途の電子機器（例えば、携帯電話機、タブレット端末あるいはカーナビゲーション装置）を対象とした小型（例えば、パネルサイズが１５インチ程度まで）の貼り合わせ技術は確立されている。ところが、中大型（例えば、パネルサイズが１５インチ以上）の貼り合わせ技術には未だに課題が多く、高精度な貼り合わせを実現できる技術は確立されていない。確立が遅れている中大型の貼り合わせ時の課題の一つに、気泡の混入がある。特に大型（例えば、パネルサイズが３２インチ等）になればなるほど、基板等の貼り合わせ対象部品の高さ方向の位置を高精度に制御できなければ、貼り合わせ時に気泡が混入するというリスクが高まる。

また、気泡の混入の低減手法として、貼り合わせ対象部品が配置されたチャンバ内を真空環境下にして貼り合わせすることが望ましい。しかし、大型のチャンバになればなるほどチャンバの長手方向のサイズが大きくなり、チャンバ内を真空状態に減圧した際に、チャンバ自体に歪が出てしまう。一般的にチャンバ外装にそのまま貼合ステージが取り付いている事が多く、チャンバが歪むことにより貼合ステージの位置が変わり、貼合位置に誤差が生じると同時に、貼合面の平行度が崩れてしまうという課題があった。

そこで、以下の実施の形態では、高精度な貼合位置と平行度とを実現し、高品質なダイレクトボンディングを実現できる真空貼合装置の例について説明する。

（実施の形態１）
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る真空貼合装置を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（真空貼合装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る真空貼合装置１１の正面より見た断面図である。実施の形態１に係る真空貼合装置１１は、真空チャンバ１３と、減圧装置１５と、第１のステージ１７と、第２のステージ１９と、駆動軸２１と、ステージ駆動部２３と、位置測定部２５とを主要な部材として有する。

真空チャンバ１３は、内部２７で第１の部材２９と第２の部材３１を貼り合わせる。実施の形態１において、第１の部材２９は、例えば、航空機内に搭載される中大型（例えば３２インチ）のシートモニタを構成する液晶モジュールである。第２の部材３１は、例えば、航空機内に搭載される中大型（例えば３２インチ）のシートモニタを構成するタッチパネルである。なお、第１の部材２９、第２の部材３１は、上述したものに限定されなくてよい。

真空チャンバ１３は、下箱部材３３と、上蓋部材３５とから外殻が構成される。下箱部材３３は、例えば金属の削りだし加工等により壁部を２０～３０ｍｍ程度とした高剛性で製作される。下箱部材３３は、上面に開口部３７を有する。真空チャンバ１３は、下箱部材３３の開口部３７が上蓋部材３５により閉じられることにより、内部２７が気密状態に密閉される。

減圧装置１５は、真空チャンバ１３内を減圧することで真空チャンバ１３内を真空状態にすることができる。減圧装置１５は、例えば、真空ポンプからなる。減圧装置１５は、吸気管３９が下箱部材３３に接続されて真空チャンバ１３内の空気を吸引し、排気管４１へ排気する。吸気管３９には、真空チャック用配管４３が分岐される。真空チャック用配管４３は、真空チャンバ１３内に配置される第１のステージ１７および第２のステージ１９のそれぞれに設けられた真空チャック（図示略）に接続される。真空チャックは、減圧装置１５による負圧で第１の部材２９を第１のステージ１７、第２の部材３１を第２のステージ１９にそれぞれ吸着固定する。

第１のステージ１７は、下箱部材３３の内方に配置される。第１のステージ１７は、略四角形（四角形を含む。以下同様。）の液晶モジュールと略相似形で液晶モジュールよりも大きい略四角形で形成される。第１のステージ１７は、真空チャックの吸気孔が開口する上面で液晶モジュールを吸引固定する。第１のステージ１７の下面には、昇降軸の上端が固定される。昇降軸は、第１のステージ１７の四隅にそれぞれ合計４箇所で配置される。昇降軸は、下箱部材３３の底板を気密構造により貫通し、エアシリンダ４５により上下方向に移動が可能となる。つまり、第１のステージ１７に固定された第１の部材２９、貼り合わせ後の第１の部材２９および第２の部材３１の貼合物は、エアシリンダ４５により昇降軸が駆動されることにより、下箱部材３３に対して昇降が可能となっている。なお、第１のステージ１７に設けられるチャックは必ずしも真空チャックを用いたものである必要はない。同様の効果を奏するのであればメカチャック等の他の機構を用いてもよい。

第２のステージ１９は、第１のステージ１７と略同一形状の略四角形で外形が形成される。第２のステージ１９は、真空チャンバ１３内において、下方の第１のステージ１７と対向して平行に配置される。第２のステージ１９は、第１のステージ１７と対向する下面に、第２の部材３１を吸引固定する。第２のステージ１９は、上蓋部材３５を貫通する複数（例えば、４つ）の駆動軸２１の貫通先端（言い換えると、下端）に上面の四隅が接続される。すなわち、４つの駆動軸２１のそれぞれは、略四角形に形成された第２のステージ１９の四隅に応じて、一つずつが接続される。

ステージ駆動部２３は、複数の駆動軸２１のそれぞれを動かすことで、第２のステージ１９の位置を変化させる。ステージ駆動部２３は、一つの駆動軸２１に対して１つが設けられる。従って、真空貼合装置１１では、４つのステージ駆動部２３が上蓋部材３５に固定される。このステージ駆動部２３としては、駆動軸２１を軸方向に移動する例えばリニア機構あるいはラック・ピニオン機構を用いることができる。いずれの場合にもステージ駆動部２３は、駆動軸２１の位置情報を受け取ることにより、その位置情報に基づいて駆動軸２１を所定の移動量で進退駆動の制御ができるように構成されている。この駆動軸２１の進退駆動の制御は、例えば、公知のフィードバック補正により行われる。

駆動軸２１は、上端がステージ駆動部２３を貫通する。ステージ駆動部２３を貫通した駆動軸２１の上端には、軸方向と略垂直方向に伸びた張り出し部４７の基端が固定される。張り出し部４７は、張り出し部先端が、下箱部材３３の側面の上方に延出している。張り出し部先端は、駆動軸２１と一体となって昇降する。この張り出し部先端は、後述する位置測定部２５により昇降方向の移動量が検出される。

図２は、図１に示す真空貼合装置１１の上蓋部材３５が開かれた状態の側断面図である。真空チャンバ１３は、例えば六面体形状に形成された下箱部材３３の開口部３７が、上蓋部材３５により開閉される。上記のように、ステージ駆動部２３は、この開閉される上蓋部材３５に上面に固定される。上蓋部材３５の上面に固定されたステージ駆動部２３は、駆動軸２１を上蓋部材３５に貫通する。駆動軸２１の貫通先端は、第２のステージ１９に固定される。したがって、上蓋部材３５が揺動回転されて開口部３７を開放すれば、第２のステージ１９に固定された第２の部材３１が上面に配置されることになる。

真空貼合装置１１は、上蓋部材３５が下箱部材３３における開口部３７の一辺に沿う揺動軸回りに、回転自在に支持されて開口部３７を開閉する。これにより、真空貼合装置１１は、上蓋部材３５を開放位置へ揺動することにより、ステージ駆動部２３を退避させながら、上下反転した上蓋部材３５の上面に第２の部材３１を上向きに表出させて配置できる。これと同時に、下箱部材３３の開口部３７を全開することができる。

上蓋部材３５には、アライメントテーブル４９が積層して備えられている。アライメントテーブル４９は、全てのステージ駆動部２３および駆動軸２１のそれぞれを、第２のステージ１９と平行な面方向（ＸＹ方向）に移動可能としている。なお、ＸＹ方向とは、駆動軸２１に直交する面内方向である。本明細書中、このＸＹ方向に直交する方向は、Ｚ方向とする。このＺ方向は、真空チャンバ内に対する駆動軸２１の進退方向となる。

真空貼合装置１１は、真空チャンバ１３の上方にＸ方向あるいはＹ方向に延在する直線移動機構５１を備える。直線移動機構５１は、例えば、ボールねじ機構により構成される。直線移動機構５１は、アームユニット５３をＸ方向あるいはＹ方向に沿う直線方向に移動自在に支持する。アームユニット５３には、カメラ５５、厚み測定センサ５７、ディスペンサ５９等が搭載される。カメラ５５は、第１の部材２９、第２の部材３１を撮像する。以下、第１の部材２９あるいは第２の部材３１を「ワーク」と称する場合がある。カメラ５５により撮像された画像を含む撮像情報は、カメラ５５からアライメントテーブル４９へ送られる（図２参照）。アライメントテーブル４９は、カメラ５５から送られた撮像情報に基づき、第２のステージ１９をＸＹ方向に移動して第２の部材３１を第１の部材２９に対してアライメント（つまり、第１の部材２９に対する第２の部材３１の相対的な位置を調整）する。これらのワーク位置測定とアライメントテーブル４９のＸＹ移動とは、例えば、公知のフィードバック補正により行われる。

厚み測定センサ５７は、第１の部材２９、第２の部材３１のそれぞれの厚みを複数箇所ごとに測定する。厚み測定センサ５７により検出されたワークごとの厚み情報は、ステージ駆動部２３へ送られる（図１参照）。ステージ駆動部２３は、厚み測定センサ５７から受け取ったそれぞれのワークの厚み情報に基づき、駆動軸２１の移動量をフィードバック補正する。つまり、ステージ駆動部２３は、それぞれのワークの厚みのバラツキに応じて、各駆動軸２１の移動量を適応的に補正することができる。

ディスペンサ５９は、ワークの貼り合わせ面（つまり、第１の部材２９と第２の部材３１との貼り合わせ面）に接着剤６１を供給する接着剤塗布ノズル（図示略）を備える。ディスペンサ５９は、例えば、第１のステージ１７の上面に固定された第１の部材２９の上面に接着剤６１を塗布する。この接着剤６１が塗布された第１の部材２９に、上方から第２のステージ１９に固定された第２の部材３１を平行に接近させながら、貼り合わせが行われる。つまり、第１の部材２９と第２の部材３１とは、ダイレクトボンディングされる。

ここで、液晶モジュール（第１の部材２９の一例）にカバーガラスあるいはタッチパネル（第２の部材３１の一例）を積層する場合、間に空気層が存在すると、空気層と液晶モジュールのガラスの上面との屈折率の差、およびタッチパネルの裏面と空気層との屈折率の差により界面反射が起こり、液晶モジュールの輝度の低下、反射率が増えてしまうことによる見た目の悪化が生じる。液晶モジュールとカバーガラスあるいはタッチパネルとの間で空気層をなくして接着することをダイレクトボンディングと称する。ダイレクトボンディングは、液晶モジュールあるいはタッチパネルに近い屈折率を持つ透明な樹脂を充てんすることにより、光学的には界面がほとんどないような状態とする。このため、ダイレクトボンディングは、オプティカルボンディング（光学接着）とも称される。ダイレクトボンディングには、例えば、紫外線硬化型の接着剤６１が用いられる。

ディスペンサ５９は、最初に第１の部材２９の上面に、略四角枠状のダム（言い換えると、壁）としての接着剤６１を塗布する。このダムは、略四角枠状の四隅部分に気泡排出用の不連続部が設けられる。次いで、ダムの内側に貼り合わせ用の接着剤６１が塗布される。接着剤６１は、ダムの内方において、いわゆるフィシュボーン状に塗布される。これら接着剤６１およびダムは、第１の部材２９に第２の部材３１が押しつけられることにより、徐々に平坦に延展して均される。これにより、ワークの貼り合わせ面は、第１の部材２９に第２の部材３１が押し付けられたことで生じる気泡をダムの不連続部から最終的に排出して、気泡の無い状態で貼り合わされることになる。

図３は、図１に示す真空チャンバ部分の要部拡大図である。実施の形態１では、位置測定部２５は、真空チャンバ１３の外部に設けられる。位置測定部２５には、例えば、押圧量（言い換えると、変化量）を測定可能な押圧センサが用いられる。実施の形態１では、それぞれの駆動軸２１に固定された張り出し部先端の直下となるように、下箱部材３３の側面に固定される。位置測定部２５は、検出子６３が張り出し部４７に接触することで、第１のステージ１７と第２のステージ１９との離間距離を測定する。つまり、第１のステージ１７と第２のステージ１９との離間距離は、駆動軸２１と位置測定部２５とにより、複数の個所で測定される。

ステージ駆動部２３は、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にする前に位置測定部２５が測定したステージの離間距離の情報と、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にした後に位置測定部２５が測定したステージの離間距離の情報を用いて、複数の駆動軸２１を動かす距離をそれぞれ独立して決定する。

つまり、実施の形態１に係る真空貼合装置１１は、真空前後の離間距離の情報（すなわち、変化量）を用いて、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にした後に、第１の部材２９と第２の部材３１との貼り合わせる面が平行になるように複数の駆動軸２１を独立して動かす。

なお、真空貼合装置１１は、ステージ間の距離の測定を、位置測定部２５以外の手段を用いて行ってもよい。例えば、ステージ間の距離は、レーザー光の反射で距離を直接測定する方法、あるいはカメラ（図示略）の撮像により得られた画像の解析処理を用いる方法等により行ってもよい。

図４は、第２のステージ１９に対する駆動軸２１の接続位置を変えた変形例に係る構成の要部拡大図である。図４に示すように、真空貼合装置１１では、第２のステージ１９は、第２の部材３１を固定するための貼合有効エリア６５を有する。貼合有効エリア６５は、少なくとも第２の部材３１と同等かそれ以上の大きさの略四角形の大きさを有する。図４に示す変形例では、４つの駆動軸２１のそれぞれは、この貼合有効エリア６５よりも外側の第２のステージ１９に接続されている。４つの駆動軸２１が貼合有効エリア６５よりも外側の第２のステージ１９に接続されている理由については後述する。

（真空貼合装置の動作）
次に、真空貼合装置１１による第１の部材２９と第２の部材３１との貼り合わせ時の動作手順について、図５を参照して説明する。

図５は、実施の形態１に係る真空貼合装置１１による貼り合わせの動作手順の一例を示すフローチャートである。図５に示すそれぞれの処理は、主に図１あるいは図２に示す真空貼合装置１１により実行される。

図５において、ワークである第１の部材２９（例えば、液晶モジュール）と第２の部材３１（例えば、タッチパネル）とを張り合わせるために、先ず、これらワークの設置が行われる（Ｓｔ１）。例えば、ワークの設置では、第１のステージ１７に液晶モジュール（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が固定され、第２のステージ１９にタッチパネルが固定される。

例えば真空貼合装置１１のユーザ（以下、単に「ユーザ」と称する）の操作（ユーザが設定した動作プログラムによる操作を含む）により、アームユニット５３がそれぞれのワークの上方に移動する。同様に、ユーザの操作により、アームユニット５３に搭載される厚み測定センサ５７は、タッチパネルの厚み、液晶モジュールの厚みをそれぞれ測定する（Ｓｔ２）。ユーザの操作により、アームユニット５３は、それぞれのワークの上方に移動する。同様に、ユーザの操作により、アームユニット５３に搭載されるカメラ５５は、タッチパネル、液晶モジュールの位置をそれぞれ検出する（Ｓｔ３）。

ユーザの操作により、アライメントテーブル４９は、ステップＳｔ３にて検出されたワークの位置情報に基づき、第２のステージ１９を移動し、タッチパネルのＸＹ位置をアライメント（つまり、液晶モジュールの位置に対するタッチパネルの相対的な位置のＸＹ補正）を行う（Ｓｔ４）。

ユーザの操作により、アームユニット５３は、液晶モジュールの上方に移動し、接着剤塗布ノズルを用いて接着剤６１を液晶モジュールの貼り合わせ面に供給し、液晶モジュールの貼り合わせ面にダムを形成する（Ｓｔ５）。次いで、アームユニット５３は、接着剤塗布ノズルを用いて液晶モジュールの貼り合わせ面に形成されたダムの内側に、接着剤６１（フィル）を更に塗布する。これにより、液晶モジュールの貼り合わせ面に、フィシュボーン状の接着剤６１が形成される（Ｓｔ６）。

ユーザの操作により、揺動軸６７を中心に上蓋部材３５が回転し、下箱部材３３の開口部３７を閉鎖する（Ｓｔ７）。この後、ユーザの操作により、減圧装置１５が駆動される。つまり、減圧装置１５は、真空チャンバ１３内から空気を排気する（真空引き）。この真空引きと同時に、位置測定部２５は、駆動軸２１の位置変動量（言い換えると、位置測定部２５の変化量）を測定する（Ｓｔ８）。

ユーザの操作により、真空貼合装置１１は、ステージ駆動部２３を駆動し、各駆動軸２１をＺ方向へ移動し、ワークの貼り合わせを開始する（Ｓｔ９）。この際、ステージ駆動部２３は、ステップＳｔ２により検出されたワークの厚みの情報と、ステップＳｔ８により検出された駆動軸２１の変化量の情報とにより、Ｚ方向の移動量を補正する（Ｚ補正）。

ステップＳｔ９においてＺ補正された各駆動軸２１により液晶モジュールとタッチパネルとが貼り合わされた後、ユーザの操作により開放バルブ等が開放されることにより、真空チャンバ１３が大気開放される（Ｓｔ１０）。つまり、ステップＳｔ１０において、真空チャンバ１３内に大気が導入されることになる。この後、第１のステージ１７および第２のステージ１９のそれぞれの真空チャックが開放され、各ワークとステージとの固定が解除される（Ｓｔ１１）。

ユーザの操作により、揺動軸６７を中心に上蓋部材３５が回転されることにより、上蓋部材３５が退避位置へ移動する（Ｓｔ１２）。これにより、下箱部材３３の開口部３７が開放される（Ｓｔ１３）。ユーザの操作により、開放された下箱部材３３の第１のステージ１７に載置された貼り合せ済みワーク（いわゆる、貼合物）に、タッチパネル側からＵＶ光を複数箇所にスポット照射し、貼り合せ済みワークが固定される（Ｓｔ１４）。最後に、ユーザの操作により、厚み測定センサ５７は、上述した貼合物の厚みを測定し（Ｓｔ１５）、真空貼合装置１１による液晶モジュールとタッチパネルの貼り合わせ工程が終了する。

次に、上述した真空貼合装置１１による作用を詳細に説明する。

実施の形態１に係る真空貼合装置１１は、内部２７で第１の部材２９と第２の部材３１を貼り合わせる真空チャンバ１３と、真空チャンバ内の気圧を減圧するための減圧装置１５と、第１の部材２９を固定する第１のステージ１７と、第２の部材３１を固定する第２のステージ１９と、第２のステージ１９に接続された複数の駆動軸２１と、複数の駆動軸２１を動かすことで第２のステージ１９の位置を変化させるステージ駆動部２３と、真空チャンバ１３の外部に設けられ第１のステージ１７と第２のステージ１９の離間距離を複数の個所で測定する位置測定部２５と、を備える。ステージ駆動部２３は、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にする前に位置測定部２５が測定したステージの離間距離の情報と、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にした後に位置測定部２５が測定したステージの離間距離の情報とを用いて、複数の駆動軸２１を動かす距離をそれぞれ独立して決定する。

真空貼合装置１１では、真空チャンバ１３が、内部２７に、第１のステージ１７と、第２のステージ１９とを有する。第１のステージ１７には、第１の部材２９（例えば液晶モジュール）が固定される。第２のステージ１９には、第２の部材３１（例えばタッチパネル）が固定される。第１の部材２９および第２の部材３１とは、第１のステージ１７と第２のステージ１９とによって貼り合わせ面が対向して配置される。

真空チャンバ１３は、減圧装置１５により内部２７がほぼ真空に減圧される。真空チャンバ１３の外部には、複数（例えば４つ）のステージ駆動部２３が設けられる。それぞれのステージ駆動部２３は、真空チャンバ１３を貫通する駆動軸２１を有する。駆動軸２１は、気密シールされて真空チャンバ内に対して進退自在となる。それぞれの駆動軸２１は、貫通先端が第２のステージ１９に固定される。例えば略四角形のタッチパネルを固定する略四角形の第２のステージ１９は、略四角形の四隅のそれぞれが駆動軸２１の貫通先端に固定される。

図６は、貼り合わせ時の正常状態を表す真空チャンバ部分の要部拡大図である。ステージ駆動部２３は、第１の部材２９と第２の部材３１との離間距離だけ第２のステージ１９を第１のステージ１７へ接近させることにより、予め接着剤６１の塗布された第１の部材２９と第２の部材３１とを貼り合わせる。即ち、ステージ駆動部２３は、駆動軸２１を第１の部材２９と第２の部材３１との離間距離だけ真空チャンバ１３の内部２７へ進出する方向に駆動する。これにより、第１の部材２９は、第２の部材３１に対し、正しい位置かつ交差内の平行度Ｐで位置あわせされることになる。その後、更に駆動軸２１が真空チャンバ１３内へ移動されることにより、接着剤６１が中心部から外側へ向かう方向に延展され、第１の部材２９と第２の部材３１とが気泡の混入しない接着層により貼り合わせが可能となる。

図７は、ステージ間に平行ズレが生じた状態を表す真空チャンバ部分の要部拡大図である。ここで、真空チャンバ１３は、貼り合わせ時の気泡の混入を抑制するため、ほぼ真空まで減圧される。この際、真空チャンバ１３は、大気圧により内部２７へ押される方向に変形する（言い換えると、ひしゃげる）。特に、ステージ駆動部２３（例えば図１参照）が設けられている部分が内側へ変形すると、駆動軸２１と共に第２のステージ１９に固定された第２の部材３１も、第１の部材２９へ接近する方向へ移動することになる（図７参照）。ここで図７においては上蓋部材３５が変形しているように図示している理由について説明する。前述のように下箱部材３３は金属に削り出しで作られるため、剛性が高く変形しにくい構造の実現が比較的容易に可能である。一方、上蓋部材３５は前述のようにステージ駆動部２３および駆動軸２１を移動可能とするアライメントテーブル４９を含むため平板である必要があり、また、蓋として開閉するためにある程度軽量である必要がある。そのため剛性の確保が非常に難しいという設計制約がある。つまり、下箱部材３３に比して、上蓋部材３５の方が相対的に圧倒的に変形しやすいという特徴を持っている。

図８は、駆動軸移動量の補正を説明する真空チャンバ部分の要部拡大図である。そこで、真空チャンバ１３の外部には、第１のステージ１７と第２のステージ１９の離間距離を複数の個所で測定する位置測定部２５が設けられている。位置測定部２５は、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にする前におけるステージの離間距離の情報と、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にした後におけるステージの離間距離の情報とをそれぞれ測定する。これにより、真空チャンバ１３の歪による駆動軸２１の変化量ΔＧの検出が可能になる。

ステージ駆動部２３は、これら真空前後における離間距離の情報を用いて、複数の駆動軸２１を動かす距離をそれぞれ独立して決定する。つまり、位置測定部２５は、真空にした後にどのくらい両ステージの位置関係が歪んでいるのかを測定する。ステージ駆動部２３は、その情報を使ってステージの動かし方を決定する。これにより、ステージ駆動部２３は、複数の駆動箇所それぞれを移動させる距離を個別に決定し、微調整（言い換えると、位置の補正）を行うことができる。

また、真空貼合装置１１では、真空チャンバ１３内に貫通する駆動軸２１のＺ方向の位置変化が、真空チャンバ１３の外部に設けられた位置測定部２５により検出される。これにより、真空貼合装置１１は、位置測定部２５が真空チャンバ１３内に設けられる場合に比べ、真空による位置測定部２５への影響を回避できる。このため、位置測定部２５は、接触型センサ、非接触型センサ、パッシブ型センサ、アクティブ型センサ等の選択の自由度を高めることができる。その結果、真空貼合装置１１は、簡素な構造で高精度かつ安価な位置測定部２５を用いることができるようになる。

更に、位置測定部２５が真空チャンバ１３の外部に設けられることにより、位置測定部２５の校正（キャリブレーション）を簡単に行うことができるようになる。例えばスケール等の簡便な部材を設けることにより移動量の０点補正（言い換えると、原点検出）を容易に実現できる。これにより、真空貼合装置１１は、ステージの平行度と位置とを毎回の位置測定において高精度に維持することが可能となる。また、仮に位置測定部２５を構成するセンサ類を真空チャンバ１３内に設けた場合、センサ類は常に圧力変化が存在する環境下に晒されるため、大きな外的ダメージを受け易い。そのため、位置測定部２５の出力値の精度の保証が困難になるなどの課題があるが、その課題も、位置測定部２５を真空チャンバ１３外に置くことで解決できる。

また、この真空貼合装置１１は、機構が簡便なために既存の真空貼合装置に対する変更点が比較的少なくて済む。このため、既存の真空貼合装置への後付けも容易に行うことができる。従って、実施の形態１に係る真空貼合装置１１によれば、高精度な貼合位置と平行度を実現し、ひいては高品質なダイレクトボンディングを実現できる。

また、真空貼合装置１１において、ステージ駆動部２３は、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にする前に位置測定部２５が測定したステージの離間距離の情報と減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にした後に位置測定部２５が測定したステージの離間距離の情報とを用いて、減圧装置１５が真空チャンバ１３内を真空にした後に、第１の部材２９と第２の部材３１の貼り合わせる面が平行になるように複数の駆動軸２１を動かす。

この真空貼合装置１１では、ステージ駆動部２３が、複数の駆動軸２１それぞれを移動させる距離を個別に決定し、微調整（位置補正）することにより、両ステージを平行にする。その結果、真空貼合装置１１は、真空チャンバ１３が真空減圧により歪をもったとしても、貼り合わせ面の位置と平行度の確保が可能になる。

また、真空貼合装置１１は、駆動軸２１は、軸方向と略垂直方向に伸びた張り出し部４７を備える。位置測定部２５は、張り出し部４７に接触することで第１のステージ１７と第２のステージ１９の離間距離を測定する。

この真空貼合装置１１では、真空チャンバ１３を貫通する駆動軸２１が、真空チャンバ１３の外部において、軸方向と略垂直方向に伸びる張り出し部４７を備える。真空チャンバ１３の外部には、上記の位置測定部２５が設けられる。位置測定部２５には、例えば接触型のセンサが好適に用いられる。接触型のセンサは、張り出し部４７に接触することにより、駆動軸２１の軸方向の移動量を検出する。

すなわち、駆動軸２１は、真空チャンバ内の貫通先端で第２のステージ１９に固定される。第２のステージ１９は、第２の部材３１を固定する。駆動軸２１は、真空チャンバ１３に固定されているステージ駆動部２３により軸方向に移動される。ステージ駆動部２３は、非駆動時、駆動軸２１と真空チャンバ１３との相対移動を規制して真空チャンバ１３に支持固定する。従って、ステージ駆動部２３の非駆動時、減圧装置１５による減圧により真空チャンバ１３に生じた歪（位置変化）は、それぞれの駆動軸２１の位置変化（変位）としてそれぞれの位置測定部２５により検出が可能となる。

また、真空貼合装置１１は、第２のステージ１９が第２の部材３１を固定する貼合有効エリア６５を有する。駆動軸２１が貼合有効エリア６５よりも外側の第２のステージ１９に接続されている。

この真空貼合装置１１では、第２のステージ１９が第２の部材３１を固定する貼合有効エリア６５を有する。駆動軸２１は、真空チャンバ１３内において、貫通先端が貼合有効エリア６５よりも外側の第２のステージ１９に接続される。つまり、駆動軸２１は、第２のステージ１９の端に接続されている。駆動軸２１は、第２のステージ１９の端に接続されることにより、真空チャンバ１３の端を貫通する。駆動軸２１を移動自在に支持するステージ駆動部２３も、この真空チャンバ１３の端に固定される。

従って、駆動軸２１は、真空チャンバ１３に減圧による歪が生じた際、歪の大きくなる真空チャンバ１３の中央よりも、歪の小さい真空チャンバ１３の端にステージ駆動部２３を介して支持されているので、駆動軸２１が貼合有効エリア６５の内側の第２のステージ１９に接続される場合に比べて、相対的に歪の影響を小さくすることができる。また、駆動軸２１は、真空チャンバ１３の端に配置されることで、真空チャンバ１３の外部に設けられる位置測定部２５との距離を短くできる。これにより、位置測定部２５と駆動軸２１とを連結する連結部材（例えば、張り出し部４７等）の長さも短縮でき、真空チャンバ１３の歪に伴う駆動軸２１の検出精度も高めることができる。

また、真空貼合装置１１は、４つの駆動軸２１のそれぞれが略四角形に形成された第２のステージ１９の四隅に一つずつ接続される。

この真空貼合装置１１では、略四角形に形成される第２のステージ１９における四隅のそれぞれに、駆動軸２１が接続される。従って、略四角形の第２の部材３１は、任意の一組の駆動軸２１を通る直線を揺動軸６７とした揺動方向で、姿勢の微調整が可能となる。ここで、一組の駆動軸２１を通る直線とは、４つの駆動軸２１を結ぶ略四角形の各辺となる４つの直線と、２組の対角を通る２つの直線との合計６つの直線となる。すなわち、第２のステージ１９は、この６つの揺動軸回りに姿勢の微調整が可能となる。

真空貼合装置１１では、４つの駆動軸２１のうち、１つのみの駆動軸２１が移動することもある。この場合、第２のステージ１９の平面度は低下する。このような場合においても、ステージ駆動部２３が、該当する１つの駆動軸２１のみの移動距離を微調整（位置補正）することにより平面度を高精度に維持することが可能となる。

また、真空貼合装置１１は、真空チャンバ１３が上面に開口部３７を有する六面体形状の下箱部材３３と開口部３７を開閉する上蓋部材３５を有し、ステージ駆動部２３が上蓋部材３５に設けられる。

この真空貼合装置１１では、真空チャンバ１３の外殻が、下箱部材３３と、上蓋部材３５とからなる。下箱部材３３は、上面に開口部３７を有する六面体形状で形成される。上蓋部材３５は、下箱部材３３の開口部３７に開閉自在に取り付けられる。下箱部材３３は、例えば金属の削りだし加工等により壁部を２０～３０ｍｍ程度とした高剛性で製作できる。これにより、下箱部材３３は、減圧による変形を貼り合わせに影響しない程度に抑制できる。位置測定部２５は、この下箱部材３３の外部に固定される。上蓋部材３５は、開閉可能な構造であり、第２の部材３１を平面方向に移動して位置決めするアライメントテーブル４９や、駆動軸２１を進退自在に支持するステージ駆動部２３を搭載する。このため、下箱部材３３に比べ減圧時における歪量が大きくなりやすい。そこで、真空貼合装置１１では、下箱部材３３よりも変形量の大きくなる上蓋部材３５に設けられる駆動軸２１を微調整可能としている。これにより、真空貼合装置１１は、真空チャンバ１３に生じる減圧に伴う変形による第２の部材３１の位置ズレや、平行度の低下が補正によりキャンセルされるようになされている。

また、真空貼合装置１１は、上蓋部材３５が下箱部材３３における開口部３７の一辺に沿う揺動軸回りに回転自在に支持されて開口部３７を開閉する。

この真空貼合装置１１では、アライメントテーブル４９や、駆動軸２１を支持するステージ駆動部２３を搭載した上蓋部材３５が、下箱部材３３の一辺に沿う揺動軸６７を介して揺動自在に設けられる。真空チャンバ１３は、揺動軸回りに回転することにより、アライメントテーブル４９やステージ駆動部２３を一括して下箱部材３３から退避位置へ移動させて、下箱部材３３の開口部３７を全開放できる。開放方向へ揺動された上蓋部材３５は、第２のステージ１９を上面として配置が可能となる。すなわち、上面に配置された第２のステージ１９に上方より第２の部材３１の載置が容易に可能となる。

また、真空貼合装置１１は、上蓋部材３５を揺動して開放できるので、第１の部材２９と第２の部材３１との双方の貼着面を上側にして表出でき、各部材の画像処理による位置確認や厚み測定、接着剤６１の塗布等を容易に行うことが可能となる。

これにより、真空貼合装置１１は、貼り合わせ前の第１の部材２９および第２の部材３１のセットや、貼り合わせ後の第１の部材２９および第２の部材３１の取りだし作業を容易かつ短時間に行うことができ、生産効率を高めることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、本溶接あるいはリペア溶接等の各種の溶接工程において製造あるいは不良箇所が修正されるワークの識別子の効率的かつ簡易な管理を支援する識別子管理方法、ロボット制御装置および統括制御装置として有用である。

１１ 真空貼合装置
１３ 真空チャンバ
１５ 減圧装置
１７ 第１のステージ
１９ 第２のステージ
２１ 駆動軸
２３ ステージ駆動部
２５ 位置測定部
２７ 内部
２９ 第１の部材
３１ 第２の部材
３３ 下箱部材
３５ 上蓋部材
３７ 開口部
４７ 張り出し部
６５ 貼合有効エリア

Claims (7)

1. 内部で第１の部材と第２の部材とを貼り合わせる真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内の気圧を減圧する減圧装置と、
   前記第１の部材を固定する第１のステージと、
   前記第２の部材を固定する第２のステージと、
   前記第２のステージに接続された複数の駆動軸と、
   前記複数の駆動軸を動かすことで前記第２のステージの位置を変化させるステージ駆動部と、
   前記真空チャンバの外部に設けられ、前記第１のステージと前記第２のステージとの離間距離を複数の個所で測定する位置測定部と、
   を備え、
   前記ステージ駆動部は、
   前記減圧装置が前記真空チャンバ内を真空にする前に前記位置測定部が測定したステージの離間距離の情報と、真空にした後に前記位置測定部が測定したステージの離間距離の情報とを用いて、前記複数の駆動軸を動かす距離をそれぞれ独立して決定する、
   真空貼合装置。
2. 前記ステージ駆動部は、
   前記減圧装置が前記真空チャンバ内を真空にする前に前記位置測定部が測定したステージの離間距離の情報と真空にした後に前記位置測定部が測定したステージの離間距離の情報を用いて、前記減圧装置が前記真空チャンバ内を真空にした後に、前記第１の部材と前記第２の部材との貼り合わせる面が平行になるように前記複数の駆動軸を動かす、
   請求項１に記載の真空貼合装置。
3. 前記駆動軸は、軸方向と略垂直方向に伸びた張り出し部を備え、
   前記位置測定部は、前記張り出し部に接触することで前記第１のステージと第２のステージとの離間距離を測定する、
   請求項１に記載の真空貼合装置。
4. 前記第２のステージは、前記第２の部材を固定する貼合有効エリアを有し、
   前記駆動軸は、前記貼合有効エリアよりも外側の前記第２のステージに接続されている、
   請求項１に記載の真空貼合装置。
5. ４つの前記駆動軸のそれぞれは、略四角形に形成された前記第２のステージの四隅のそれぞれに一つずつ対応して接続される、
   請求項１～４のうちいずれか一項に記載の真空貼合装置。
6. 前記真空チャンバは、上面に開口部を有する六面体形状の下箱部材と前記開口部を開閉する上蓋部材とを有し、
   前記ステージ駆動部は、前記上蓋部材に設けられる、
   請求項１に記載の真空貼合装置。
7. 前記上蓋部材は、前記下箱部材における前記開口部の一辺に沿う揺動軸回りに回転自在に支持されて前記開口部を開閉する、
   請求項６に記載の真空貼合装置。

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