JPWO2004097509A1 - 貼合せ基板製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
液晶表示パネルは、例えば、複数の薄膜トランジスタ(TFT)がマトリクス状に形成されたアレイ基板と、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とを極めて狭い間隔(数μm程度)で対向させ、それら2枚の基板間に液晶を封入することにより製造される。
従来の液晶表示パネルの製造では、貼り合わせた基板を真空槽に入れ、注入口を液晶に浸けてから該真空槽内を大気に戻すことにより基板間に液晶を注入し、注入口を封止するといった真空注入法が用いられてきた。近年では、例えばアレイ基板の周縁部に沿ってシール材の枠を形成し、そのシール材の枠内に規定量の液晶を滴下し、真空中でアレイ基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせる滴下注入法が多く用いられるようになってきている。(特許文献1参照)
図10は滴下注入法により基板を貼り合わせる従来の貼合せ基板製造装置11を示している。
貼合せ基板製造装置11における真空処理室(チャンバ)12内には、第1及び第2の保持平板13,14が互いに対向して配置され、各保持平板13,14にはそれぞれ基板W1,W2が保持されている。真空処理室12は上下に分割可能な上側容器12aと下側容器12bとから構成される。真空処理室12の上方には加圧手段15が設けられ、真空処理室12の下方には駆動手段16が設けられている。第1の保持平板13は第1の支柱17を介して加圧手段15に接続され、第2の保持平板14は第2の支柱18を介して駆動手段16に接続されている。加圧手段15は、基板W1,W2の貼り合わせを行う際に基板W1,W2に加圧力を作用させる。駆動手段16の動作により基板W1,W2の位置合せが行われる。上側ベローズ20が支持板19と真空処理室12とを接続する第1の支柱17を囲むように設けられている。また、下側ベローズ22が駆動手段16の支持板21と真空処理室12とを接続する第2の支柱18を囲むように設けられている。
ところで、駆動手段16の動作によって、下側ベローズ22には負荷が加わる。その負荷を十分に吸収するためには、比較的長い下側ベローズ22が必要となる。長い下側ベローズ22は駆動手段16と真空処理室12との間隔を大きくし、貼合せ基板製造装置11の小型化を図る上での障害となる。また、下側ベローズ22の内側空間が真空処理室12の容積を増加させるため、真空ポンプ23が真空処理室12を減圧するための時間が長くなる。ベローズ20、22は耐用期間に応じて定期的に交換する必要があるが、上側ベローズ20には加圧手段15による加圧時の負荷が加わるのに対し、下側ベローズ22には、加圧手段15による加圧時のに負荷と、駆動手段16による位置合せ時の負荷が加わる。そのため、下側ベローズ22の耐用期間は比較的短い。下側ベローズ22を交換する場合、上側ベローズ20を交換するのと比較して、基板製造装置11の大幅な解体作業が必要である。そのため、下側ベローズ22の交換作業は煩雑であり、基板製造装置11を長時間にわたって停止させなければならず、貼合せ基板の生産性を低下させる。
これに対し、真空処理室(チャンバ)内に保持平板を固着し、駆動手段により真空処理室(チャンバ)とともに保持平板を移動させることで基板のアライメント(位置合せ)を行う製造装置が特許文献2に提案されている。この構成では、図10の下側ベローズ22及び第2の支柱18が削除できることから、部品点数が削減されかつメンテナンス性が向上する。
ところが、特許文献2の製造装置において、基板貼合せ時に真空処理室内を減圧すると、該真空処理室の内部圧力と外部の大気圧との差により、真空処理室が若干変形する。保持平板は真空処理室の変形の影響を直接に受けて、保持平板表面の撓みや2つの保持平板の位置ずれが生じるという問題がある。互いに対向する2枚の基板を貼り合わせて製造される液晶表示パネルにおいて、液晶を封入後の基板間隔(セルギャップ)は例えば5μm程度であり極めて狭い。2枚の基板を所定のセルギャップで貼り合せるには、2枚の基板を高レベルの平行度に維持する必要がある。保持平板表面の撓みは2枚の基板の平行度を低下させ、所定のセルギャップの達成を困難にする。従って、保持平板表面の撓みすなわち保持平板の平面度の変化を抑制する必要がある。
本発明の第1の態様では、減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置が提供される。加圧手段が処理室の外部に設けられ、2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる。2枚の基板を貼り合わせる時に第1の保持平板が処理室の内面から離間して配置されるように、第1の支持部材によって前記加圧手段と第1の保持平板とが接続される。第2の保持平板は第2の支持部材によって前記処理室の内面から離間した位置にて支持される。2枚の基板を位置合せすべく、駆動手段は処理室及び第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる。駆動手段は処理室の外部に設けられ、かつ、処理室と接続される。
本発明の第2の態様では、減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置が提供される。処理室の外部に設けられた加圧手段が2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる。2枚の基板を貼り合わせる時に第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、第1の支持部材が加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する。駆動手段は処理室の内部に設けられ、2枚の基板を位置合せすべく第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる。2枚の基板を位置合せする時に第2の保持平板が処理室の内面から離間して配置されるように、駆動手段が第2の保持平板を支持する。
図2は貼合せ基板製造装置の制御機構のブロック図である。
図3は本発明の第2実施形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図4は本発明の第3実施形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図5は本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図6は本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図7は本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図8は本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図9は本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図10は従来の貼合せ基板製造装置の模式図である。
図1は、第1実施形態の貼合せ基板製造装置31を示す。貼合せ基板製造装置31はベース板32と、そのベース板32に固定されたゲート状の支持枠33とを備えている。ベース板32及び支持枠33は十分に高い剛性を持つ材質により形成されている。支持枠33内側の略中央部分には基板W1,W2の貼合せ処理を行う真空処理室(チャンバ)34が設けられる。真空処理室34の上方には基板W1,W2に貼合せ用の加圧力を作用させる加圧手段35が設けられている。真空処理室34の下方には基板W1,W2の位置合せを行う駆動手段36が設けられている。
先ず、加圧手段35について説明する。加圧手段35は、ガイドレール38a,38b、リニアガイド39a,39b、第1〜第3の支持板41〜43、及びモータ44を含む。ガイドレール38a,38bは支持枠33の支柱部内側面の両側に取り付けられており、このガイドレール38a,38bによってリニアガイド39a,39bが上下動可能に支持されている。両側のリニアガイド39a,39bの間には、第1及び第2の支持板41,42が掛け渡され、第1の支持板41は、支持枠33の上部に取り付けられたモータ44によって上下動する第3の支持板43により吊り下げられている。第3の支持板43は、ナット46が設けられた上板と、複数(本実施形態では4つ)のロードセル48が取着された下板と、上板と下板とを接続する接続板とからなる。ロードセル48の上に第1の支持板41の下面が当接される。モータ44の出力軸にはボールネジ45が一体回転可能に連結され、ボールネジ45には第3の支持板43のナット46が螺合されている。従って、モータ44がボールネジ45を正/逆回転駆動することにより、第3の支持板43が上/下動する。
真空処理室34は上下に分割可能な上側容器34aと下側容器34bとにより形成される。真空処理室34を減圧するための真空ポンプ50が真空配管49を介して真空処理室34と接続されている。真空処理室34内には、基板W1,W2をそれぞれ吸着保持するためのチャック機構を有した第1及び第2の保持平板51,52が互いに対向して設けられている。なお、チャック機構による基板W1,W2の吸着保持は、真空チャック(吸引吸着)及び静電チャック(静電吸着)のうち少なくとも一方を用いて行われる。
第1の保持平板51は上側容器34a内に設けられている。第1の保持平板51は4本の第1の支柱53を介して第2の支持板42により吊下支持されている。基板貼合せの際に第1の保持平板51が真空処理室34の上内面から離間して配置されるように、すなわち、第1の保持平板51が真空処理室34の上内面と接触しないように、第1の支柱53の長さは設定されている。また、第2の支持板42と上側容器34aとの間において、各支柱53を囲むように弾性体(ベローズ)54が設けられている。上側容器34aは、ベローズ54を介して第2の支持板42に吊下支持される。ベローズ54の両端にはOリング(図示略)を備えるフランジ部が形成されている。Oリングにより第2の支持板42と上側容器34aとの間がシールされ、真空処理室34内の気密が保たれる。
第2の保持平板52は下側容器34b内に設けられている。第2の保持平板52は4本の第2の支柱56を介して支持板57と接続される。下側容器34bは4本の第3の支柱58を介して支持板57と接続される。支持板57は複数の駆動機構59により支持されている。駆動機構59はベース板32に固定されている。駆動機構59に支持された支持板57上の所定の位置に第2の支柱56と第3の支柱58が立設されている。そして、第2の支柱56により第2の保持平板52が支持され、第3の支柱58により下側容器34bが支持されている。第2の支柱56は第3の支柱58よりも長い。第2の支柱56の長さは、第2の保持平板52が真空処理室34の下内面から離間して配置されるように、すなわち、第2の保持平板52が真空処理室34の下内面と接触しないように設定されている。
駆動機構59は、駆動用モータ64(図2)を用いて、支持板57をX方向及びY方向に水平移動させ、水平回転(θ方向)させる。駆動手段36は、駆動機構59と支持板57と駆動用モータとを含む。
各第2の支柱56を受承する貫通孔が下側容器34bに形成される。各貫通孔にはOリング60嵌め込まれている。Oリング60が第2の支柱56と下側容器34bとの間の隙間を塞ぐことで、真空処理室34の気密が保たれる。
次に、貼合せ基板製造装置31の制御機構について図2を用いて説明する。なお、図2において、図1で説明した構成と同様の構成部分については同一符号を付している。
貼合せ基板製造装置31は、真空処理室34の圧力(真空ポンプ50)、貼り合わせ用の加圧力(加圧用モータ44)、及び基板の位置合わせ(駆動手段36)を制御するための制御装置61を含む。制御装置61は例えば一般的なPLC(Programmable Logic Controllers)である。制御装置61には、ロードセル48、画像処理装置62、圧力センサ63、加圧用モータ44、駆動手段36の駆動用モータ64、真空ポンプ50が接続されている。
制御装置61は各ロードセル48の出力信号から基板W1,W2に与えられた荷重を算出し、算出された荷重に応じてモータ駆動信号を生成し、そのモータ駆動信号を加圧用モータ44に供給する。加圧用モータ44はモータ駆動信号に従って駆動され、第1の保持平板51を上昇又は下降させる。
また、制御装置61は、画像処理装置62からの出力信号に基づいて生成したモータ駆動信号を駆動用モータ64に供給する。詳述すると、貼合せ基板製造装置31は、基板貼合せ時に両基板W1,W2の位置合せをするためのアライメントマークを撮像するCCDカメラ(図示略)を備えている。このCCDカメラは、貼合せ時に基板W1,W2に形成されたアライメントマークを撮像し、その画像データを画像処理装置62に供給する。制御装置61は、その画像処理装置62の演算結果(位置ずれ量の算出データ)に応じてモータ駆動信号を生成し、そのモータ駆動信号を駆動用モータ64に供給する。駆動用モータ64はモータ駆動信号に従って回転し、駆動機構59を作動する。駆動機構59の作動により支持板57、第2の保持平板52及び下側容器34bが移動され、両基板W1,W2の位置合せが行われる。
圧力センサ63は、真空処理室34内における第1及び第2の保持平板51,52の近傍に配置され、該真空処理室34内の圧力に応じた検出信号を出力する。減圧下で基板W1,W2を貼り合せるために、制御装置61は圧力センサ63の検出信号に基づいて真空ポンプ50の駆動と、真空配管49に設けられたバルブ(図示略)の開閉とを調節する。真空ポンプ50及びバルブの制御によって真空処理室34が所望の減圧状態に調節される。
次に、貼合せ基板製造装置31の動作について説明する。
貼合せ基板製造装置31において、加圧用モータ44の駆動により第3の支持板43が上下動すると、ロードセル48及び第1の支持板41を介してリニアガイド39a,39bがガイドレール38a,38bに沿って上下動し、第2の支持板42及びベローズ54を介して上側容器34aが上下動する。上側容器34aが下側容器34bと当接するまで下降されることにより、真空処理室34が閉塞される。
その後、真空ポンプ50が駆動されると、真空処理室34が減圧される。その状態で、さらにリニアガイド39a,39bを下降させるように加圧用モータ44が回転されると、上側容器34aは下降されず、第2の支持板42、第1の支柱53及び第1の保持平板51は下降され、ベローズ54は圧縮される。
第2の保持平板52は第2の支柱56を介して支持板57に支持され、下側容器34b(閉塞された真空処理室34)は第3の支柱58を介して支持板57に支持されている。その状態で駆動手段36が動作すると、第2の保持平板52と真空処理室34とが一体となって、X方向及びY方向に水平移動するとともに、水平回転(θ方向)し、基板W1,W2の位置合せが行われる。この位置合せ時において、X方向及びY方向の移動と水平回転に伴う負荷は、ベローズ54によって吸収される。また、第2の保持平板52と真空処理室34とが一体となって移動するよう駆動手段36の支持板57に剛体的に接続されているため、基板W1,W2の位置合せ時において、下側容器34bと第2の支柱56との間に設けられたOリング60に負荷が加わることはない。
そして、貼合せ基板製造装置31は、第1の保持平板51及び第2の保持平板52に保持した基板W2,W1の位置合せを行った後、加圧手段35により各基板W1,W2間に加圧力を加えて貼り合わせを行う。
次に、本発明の第1実施形態における貼合せ基板製造装置31の特徴を以下に記載する。
(1)基板W1,W2の位置合せ時において、真空処理室34と第2の保持平板52とが一体に移動し、第2の支柱56と真空処理室34との接触部分(Oリング60)には負荷がほとんど加わらない。そのため、気密保持部材としては図10に示す下側ベローズ22に代えて、安価なOリング60を用いることができ、製造装置31の製造コストを削減を図ることができる。また、図10のように下側ベローズ22を設ける必要が無くなることから、真空処理室34を減圧する際の排気時間を短縮することができる。さらに、第2の保持平板52と駆動手段36とを接続する第2の支柱56を短くすることができ、製造装置31の小型化が可能となる。
(2)第1の保持平板51は、真空処理室34と離間するよう第1の支持部材としての第1の支柱53に支持され、第2の保持平板52は、真空処理室34と離間するよう第2の支持部材としての第2の支柱56に支持されている。この構成により、基板貼合せ時の減圧下で真空処理室34に変形が生じた場合にもその力が第1及び第2の保持平板51,52に作用することが防止されるため、該減圧下においても基板W1,W2の相対位置や平行度に影響が生じない。よって、基板W1,W2の位置決めを正確に行うことができ、精度よく基板W1,W2の貼り合わせを行うことができる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態において、第1実施形態の構成と同等であるものについては同一の符号を付すと共にその説明を簡略化する。以下には第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図3に示すように、第2実施形態の貼合せ基板製造装置31aでは、駆動手段36の駆動機構59が真空処理室34内部に設けられており、該駆動機構59に第2の保持平板52が直接接続されている。
詳述すると、複数の駆動機構59はベース板32上に固定されており、各駆動機構59により第2の保持平板52が支持されている。この駆動機構59は第1実施形態と同様に動作し、第2の保持平板52を水平移動(X方向及びY方向)させるとともに水平回転(θ方向)させる。
下側容器34bの下面には、駆動機構59を囲む剛体筒71が設けられており、下側容器34bはその剛体筒71によりベース板32上に支持されている。また、この剛体筒71は、真空処理室34の気密を保つための気密保持部材として機能する部材であって、両端のフランジ部にOリング(図示略)を備え、そのOリングにより下側容器34bとベース板32との間をシールする。剛体筒71の内側の空間は処理室34の内部空間と連通する。従って、剛体筒71は処理室34の一部を区画する。
剛体筒71の側面には、駆動機構59に面する排気口71aが設けられている。排気口71aは配管72を介して真空ポンプ73と接続されている。この真空ポンプ73は、真空処理室34を真空状態に減圧するための前記真空ポンプ50とは別に設けられている。
本実施形態における貼合せ基板製造装置31aの制御機構としては、図2にて破線で示すように、真空ポンプ73と圧力センサ74とが追加される。この貼合せ基板製造装置31aでは、真空処理室34内において、第1の圧力センサ63が保持平板51,52の近傍に配置され、第2の圧力センサ74が駆動機構59の近傍に配置される。つまり、第1の圧力センサ63が基板W1,W2の近傍の圧力を検出し、第2の圧力センサ74が駆動機構59の近傍の圧力を検出する。
制御装置61は、各圧力センサ63,74の検出信号に基づいて各真空ポンプ50,73を制御する。具体的に、制御装置61は、先ず第2の真空ポンプ73を駆動し、駆動機構59の近傍の大気が排気され所定圧力まで減圧された段階で第1の真空ポンプ50を駆動する。
貼合せ基板製造装置31aでは、第1実施形態の貼合せ基板製造装置31と同様に、加圧手段35のモータ44を駆動させることによって、上側容器34aが下降して該上側容器34aと下側容器34bとがシールされ、真空処理室34が閉塞される。そして、その状態でさらにモータ44を下降方向に回転させると、ベローズ54が押圧され、第2の支持板42、第1の支柱53を介して第1の保持平板51のみが下降する。
このとき、駆動手段36の駆動機構59が動作して基板W1,W2の位置合せが行われる。具体的には、駆動機構59が動作することにより、該駆動機構59上の第2の保持平板52がX方向及びY方向に水平移動するとともに、水平回転(θ方向)し、基板W1,W2の位置合せが適宜行われる。
この位置合せ時において、駆動機構59の動作に伴う摩耗により、該駆動機構59からパーティクルが発生する場合がある。この対策として、本実施形態では、駆動機構59近傍の気体が排気口71a及び配管72を介して真空ポンプ73から排気される構成を採用している。そのため、駆動機構59からパーティクルが発生したとしても、基板W1,W2へのパーティクルの舞い上がりが防止される。特に、第1の真空ポンプ50による真空処理室34の排気に先立ち、第2の真空ポンプ73による排気を行うことで、パーティクルの飛散が確実に防止され、真空処理室34のクリーン度が高められるようになっている。
次に、本発明の第2実施形態における貼合せ基板製造装置31aの特徴を以下に記載する。
(1)貼合せ基板製造装置31aでは、駆動機構59を真空処理室34内に設け、基板W1,W2の位置合せの際に、第2の保持平板52のみを移動させる構成であるため、第1の支柱53を囲むベローズ54には、駆動機構59の移動に伴う負荷が加わることがない。従って、ベローズ54の使用期間は延長される。
(2)駆動機構59が第2の保持平板52に直接に接続されているので、第1実施形態のように、第2の保持平板52を支持する第2の支柱56や下側容器34bを支持する第3の支柱58を設ける必要がない。このため、製造装置31aの製造コストの削減や製造装置31aの小型化を図ることができる。
(3)剛体筒71の側面には、駆動機構59に面する排気口71aが設けられ、その排気口71aからの排気によって、駆動機構59で発生するパーティクルが除去される。これにより、真空処理室34内をクリーンな状態に保つことができる。
(4)排気口71aからパーティクルを除去するための第2の真空ポンプ73は、真空処理室34を真空状態に減圧するための第1の真空ポンプ50とは別に設けられている。この場合、パーティクルを除去するための最適なタイミングで排気を行うことができるため、真空処理室34内のクリーン度を高めることができる。
(5)駆動手段36を構成する駆動用モータ64や駆動機構59等のうち、駆動機構59のみを真空処理室34内に配置した。この場合、真空処理室34の容積の増加を抑えることができ、実用上好ましいものとなる。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
図4は第3実施形態の貼合せ基板製造装置31bを示している。但し、図4において、上述した第1実施形態の構成と同等であるものについては同一の符号を付すと共にその説明を簡略化する。また、支持枠33や加圧手段35の構成は、第1実施形態と同一であり、図4ではその図示を省略している。
詳述すると、真空処理室34(下側容器34b)には複数(本実施例では4つ)の支持台座75が固定され、その支持台座75の上面に第2の保持平板52が固定されている。支持台座75は第2の保持平板52の下面における四隅にそれぞれ設けられている。このように、第2の保持平板52と真空処理室34との間に支持台座75を介在させることで、第2の保持平板52は真空処理室34の内面から離間して配置される。
また、真空処理室34の下側容器34bは、処理室34全体を支持する支柱76を介して駆動手段36の支持板57上に支持されている。この支柱76は四角錐台状に形成された剛体であり、支柱76の上面は真空処理室34に当接し、支柱76の下面は支持板57に当接する。支柱76の上面の面積は下面の面積よりも大きい。支柱76の上面の面積は真空処理室34の下面の面積と等しいことが好ましい。
貼合せ基板製造装置31bにおいても、第1実施形態と同様に、駆動手段36が動作すると、真空処理室34と第2の保持平板52が一体となって、X方向及びY方向に水平移動するとともに、水平回転(θ方向)し、基板W1,W2の位置合せが行われる。
次に、本発明の第3実施形態における貼合せ基板製造装置31bの特徴を以下に記載する。
(1)貼合せ基板製造装置31bは、真空処理室34と駆動手段36との間の下側ベローズ22(図10)を削除できることから、基板製造装置31aの製造コストの削減を図ることができる。また、真空処理室34を減圧する際の排気時間を短縮することができ、さらに、基板製造装置31aの小型化を図ることができる。
(2)真空処理室34全体が支柱76により支持されるので、減圧に伴う真空処理室34の変形を防止することができる。さらに、第2の支持部材としての支持台座75上に第2の保持平板52を固定し、第2の保持平板52と真空処理室34とを離間して設けることにより、減圧に伴う真空処理室34の変形による基板W1,W2の位置ずれを抑制することができる。
(3)四角錐台状の支柱76で真空処理室34全体を支えることにより、減圧時における真空処理室34の変形を確実に抑えることができる。また、支柱76は四角柱状の支柱を用いる場合と比較して軽量なため、軽量な貼合せ基板製造装置31bが得られる。
各実施形態は以下のように変更してもよい。
・貼合せ基板製造装置31では、第1〜第3の支柱53,56,58を4本設けるものであったが、これに限定されるものではなく、4本以外の本数の支柱を設けるものでもよい。勿論、第1〜第3の支柱53,56,58は、それぞれ本数を異ならせてもよい。例えば、第2の支柱56を1本のみ設ける構成としてもよい。
・貼合せ基板製造装置31において、第2の保持平板52と駆動手段36との接続部分の構成を図5〜図7に示すように変更してもよい。
図5に示す構成では、真空処理室34の内部であって、該真空処理室34の底面と第2の保持平板52との間となる位置にOリング60を備え、該Oリング60によって真空処理室34の気密が保持される。詳しくは、第2の保持平板52の下面と第2の支柱56との間に円盤状の支持台座78が設けられ、その支持台座78の下面における外縁部に当接するようにOリング60が配置されている。つまり、このOリング60は、第2の支柱56における上端(処理室34内にある端部)の外周を囲むよう設けられており、該Oリング60により支持台座78と真空処理室34との間をシールすることで該真空処理室34の気密が保たれる。またこの構成では、減圧時における真空処理室34の変形を考慮して、その変形を吸収し真空処理室34の気密を十分に保持することが可能なOリング60を選定している。この構成においても、第1実施形態と同様の特徴を有する。
図6に示す構成では、真空処理室34の内部であって、該処理室34の底面と第2の保持平板52との間となる位置にベローズ79を備え、該ベローズ79によって真空処理室34の気密が保持される。詳しくは、ベローズ79は、上下の両端のフランジ部にOリング(図示略)を備え、第2の支柱56における上端(処理室34内にある端部)の外周を囲むよう設けられている。ベローズ79は、上端のフランジ部が第2の保持平板52の下面に接続し、下側のフランジ部が下側容器34bの内側に接続し、各フランジ部のOリングによって第2の保持平板52と真空処理室34との間をシールすることで該真空処理室34の気密が保たれる。この構成において、基板W1,W2の位置合せ時での駆動手段36の移動に伴う負荷はベローズ79には加わらないため、ベローズ79は、気密を保持するためのシール機能を持つものであればよく、従来技術のように、負荷を吸収するための弾性機能を持つ必要はない。よって、長さが短いベローズ79を用いることができ、第1実施形態と同様の特徴を有する。
図7に示す構成では、駆動手段36の支持板57上に、第2の支柱56を介して第2の保持平板52が支持され、剛体筒81を介して下側容器34bが支持されている。剛体筒81は、第2の支柱56を囲むように配置され、真空処理室34の気密を保つための気密保持部材として機能する。つまり、剛体筒81は、両端のフランジ部にOリング(図示略)を備え、該Oリングによって下側容器34bと支持板57との間をシールすることで真空処理室34の気密が保たれる。この構成においても、第1実施形態と同様の特徴を有する。
・第3実施形態の貼合せ基板製造装置31bにおいて、処理室34の下面の全体を支える支柱76を削除してもよい。この場合、図8に示すように、駆動手段36の支持板57を削除し、第2の保持平板52を支持するための支持台座75を、駆動機構59の真上となる位置に配置するのが好ましい。下側容器34bと駆動機構59との接続部位では、減圧時の変形が抑えられるため、その部位(駆動機構59)の真上に支持台座75を配置することにより、真空処理室34の変形による基板W1,W2の位置ずれを防止できる。
・各実施形態において、真空処理室34は上下に分割して構成されているが、それに限定されるものではなく、例えば図9に示すような真空処理室83の構造であってもよい。また、図9の構成では、第1実施形態との相違点として、ベローズ84及び磁気シール85が第1の支柱53を囲むよう設けられている。
詳述すると、真空処理室83は、該処理室83を開閉するためのゲートバルブ86を備えている。真空処理室83内には第1及び第2の保持平板51,52が対向して設けられ、第1の保持平板51は第1の支柱53を介して第2の支持板42に吊下支持され、第2の保持平板52は第2の支柱56を介して駆動手段36の支持板57に支持されている。真空処理室83の上面は第1の支柱53を囲むように設けられたベローズ84と磁気シール85とを介して第2の支持板42と気密可能に接続されている。このベローズ84と磁気シール85とは互いに連結されており、真空処理室83の気密を保つための気密保持部材として機能している。また、真空処理室83の下面は、第3の支柱58を介して支持板57に支持される。さらに、真空処理室83は、第2の支柱56との接触部分をOリング60によってシールすることで気密が保たれている。尚、加圧手段35は第1実施形態のものと同様である。
上記のような構造を持つ真空処理室83を用いる図9の貼合せ基板製造装置でも第1実施形態と同様の特徴を有する。また、ベローズ84と磁気シール85とからなる気密保持部材を用いることにより、駆動手段36の移動による負荷を確実に吸収することができる。つまり、基板W1,W2の位置合せ時において、駆動手段36により真空処理室34がX,Y方向に直線的に移動するとき、その直線移動の負荷をベローズ84が吸収し、真空処理室34が水平回転(θ方向)するとき、その回転の負荷を磁気シール85が吸収する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
前記処理室の外部に設けられ、前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記2枚の基板を貼り合わせる時に前記第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する第1の支持部材と、
前記第2の保持平板を前記処理室の内面から離間した位置にて支持する第2の支持部材と、
前記処理室の外部に設けられ、かつ、前記処理室と接続され、前記2枚の基板を位置合せすべく前記処理室及び前記第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
【請求項2】 前記第2の支持部材は前記第2の保持平板と前記駆動手段とを接続する支柱を含む請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
【請求項3】 前記処理室と前記駆動手段とを剛体的に接続する支柱を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
【請求項4】 前記第2の支持部材は前記処理室に固定された台座を含み、前記処理室全体を支持し、かつ、前記処理室と前記駆動手段とを接続する支柱を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
【請求項5】 前記駆動手段は前記処理室の外面と接続され、前記第2の支持部材は、前記処理室の内面において、前記処理室と前記駆動手段との接続部位の真上となる位置に固定された台座を含む請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
【請求項6】 減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
前記処理室の外部に設けられ、前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記2枚の基板を貼り合わせる時に前記第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する第1の支持部材と、
前記処理室の内部に設けられ、前記第2の保持平板を水平移動可能及び水平回転可能に支持する駆動手段とを備え、前記2枚の基板を位置合せする時に前記第2の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記駆動手段は前記第2の保持平板と接続されていることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
【請求項7】 前記駆動手段は、駆動用モータと、その駆動用モータの駆動力によって移動される駆動機構とを含み、前記駆動機構が前記処理室の内部に配置されていることを特徴とする請求項67に記載の貼合せ基板製造装置。
【請求項8】 前記処理室の排気を行う排気口が前記駆動機構に面するように設けられていることを特徴とする請求項78に記載の貼合せ基板製造装置。
【請求項9】 2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
減圧可能かつ開放可能な処理室と、
前記処理室内において互いに対向して配置され、前記2枚の基板を保持する第1及び第2の保持平板と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第1の保持平板を下降させて前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記第1の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを剛体的に接続する第1の支持部材と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第2の保持平板及び前記処理室とを水平面内で一体的に移動させる駆動手段と、
前記第2の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記第2の保持平板と前記駆動手段とを剛体的に接続する第2の支持部材と、
前記処理室と前記駆動手段とを剛体的に接続する支柱とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
【請求項10】 2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
減圧可能かつ開放可能な処理室と、
前記処理室内において互いに対向して配置され、前記2枚の基板を保持する第1及び第2の保持平板と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第1の保持平板を下降させて前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記第1の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを剛体的に接続する第1の支持部材と、
前記処理室の内部空間に設けられ、前記第2の保持平板と前記処理室との接触を避けるように前記第2の保持平板を水平面内で移動可能に支持する駆動手段とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【0001】
(技術分野)
本発明は、貼合せ基板(パネル)の製造装置に関し、詳しくは、2枚の基板を所定の間隔で貼り合わせて液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)等の貼合せ基板(パネル)を製造する装置に関する。
【0002】
(背景技術)
近年、LCD等の平面表示パネルは、大型化・軽量化(薄型化)が進むとともに、製造コストの削減要求が一層高まってきている。このため、2枚の基板を貼り合わせて平面表示パネルを製造する貼合せ基板製造装置においてもパネルサイズに応じて大型化されているが、安価で生産性を向上させた製造装置が必要となっている。
【0003】
液晶表示パネルは、例えば、複数の薄膜トランジスタ(TFT)がマトリクス状に形成されたアレイ基板と、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とを極めて狭い間隔(数μm程度)で対向させ、それら2枚の基板間に液晶を封入することにより製造される。
【0004】
従来の液晶表示パネルの製造では、貼り合わせた基板を真空槽に入れ、注入口を液晶に浸けてから該真空槽内を大気に戻すことにより基板間に液晶を注入し、注入口を封止するといった真空注入法が用いられてきた。近年では、例えばアレイ基板の周縁部に沿ってシール材の枠を形成し、そのシール材の枠内に規定量の液晶を滴下し、真空中でアレイ基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせる滴下注入法が多く用いられるようになってきている。(特許文献1参照)
【0005】
図10は滴下注入法により基板を貼り合わせる従来の貼合せ基板製造装置11を示している。
貼合せ基板製造装置11における真空処理室(チャンバ)12内には、第1及び第2の保持平板13,14が互いに対向して配置され、各保持平板13,14にはそれぞれ基板W1,W2が保持されている。真空処理室12は上下に分割可能な上側容器12aと下側容器12bとから構成される。真空処理室12の上方には加圧手段15が設けられ、真空処理室12の下方には駆動手段16が設けられている。第1の保持平板13は第1の支柱17を介して加圧手段15に接続され、第2の保持平板14は第2の支柱18を介して駆動手段16に接続されている。加圧手段15は、基板W1,W2の貼り合わせを行う際に基板W1,W2に加圧力を作用させる。駆動手段16の動作により基板W1,W2の位置合せが行われる。上側ベローズ20が支持板19と真空処理室12とを接続する第1の支柱17を囲むように設けられている。また、下側ベローズ22が駆動手段16の支持板21と真空処理室12とを接続する第2の支柱18を囲むように設けられている。
【0006】
ところで、駆動手段16の動作によって、下側ベローズ22には負荷が加わる。その負荷を十分に吸収するためには、比較的長い下側ベローズ22が必要となる。長い下側ベローズ22は駆動手段16と真空処理室12との間隔を大きくし、貼合せ基板製造装置11の小型化を図る上での障害となる。また、下側ベローズ22の内側空間が真空処理室12の容積を増加させるため、真空ポンプ23が真空処理室12を減圧するための時間が長くなる。ベローズ20、22は耐用期間に応じて定期的に交換する必要があるが、上側ベローズ20には加圧手段15による加圧時の負荷が加わるのに対し、下側ベローズ22には、加圧手段15による加圧時の負荷と、駆動手段16による位置合せ時の負荷が加わる。そのため、下側ベローズ22の耐用期間は比較的短い。下側ベローズ22を交換する場合、上側ベローズ20を交換するのと比較して、基板製造装置11の大幅な解体作業が必要である。そのため、下側ベローズ22の交換作業は煩雑であり、基板製造装置11を長時間にわたって停止させなければならず、貼合せ基板の生産性を低下させる。
【0007】
これに対し、真空処理室(チャンバ)内に保持平板を固着し、駆動手段により真空処理室(チャンバ)とともに保持平板を移動させることで基板のアライメント(位置合せ)を行う製造装置が特許文献2に提案されている。この構成では、図10の下側ベローズ22及び第2の支柱18が削除できることから、部品点数が削減されかつメンテナンス性が向上する。
【0008】
ところが、特許文献2の製造装置において、基板貼合せ時に真空処理室内を減圧すると、該真空処理室の内部圧力と外部の大気圧との差により、真空処理室が若干変形する。保持平板は真空処理室の変形の影響を直接に受けて、保持平板表面の撓みや2つの保持平板の位置ずれが生じるという問題がある。互いに対向する2枚の基板を貼り合わせて製造される液晶表示パネルにおいて、液晶を封入後の基板間隔(セルギャップ)は例えば5μm程度であり極めて狭い。2枚の基板を所定のセルギャップで貼り合せるには、2枚の基板を高レベルの平行度に維持する必要がある。保持平板表面の撓みは2枚の基板の平行度を低下させ、所定のセルギャップの達成を困難にする。従って、保持平板表面の撓みすなわち保持平板の平面度の変化を抑制する必要がある。
【特許文献1】 特開2002−040398号公報
【特許文献2】 特開2002−229044号公報(明細書の段落[0233]〜[0236]、図31)
【0009】
(発明の開示)
本発明の目的は、安価で、メンテナンス性に優れ、2枚の基板を高精度で貼り合わせる貼合せ基板製造装置を提供することにある。
【0010】
本発明の第1の態様では、減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置が提供される。加圧手段が処理室の外部に設けられ、2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる。2枚の基板を貼り合わせる時に第1の保持平板が処理室の内面から離間して配置されるように、第1の支持部材によって前記加圧手段と第1の保持平板とが接続される。第2の保持平板は第2の支持部材によって前記処理室の内面から離間した位置にて支持される。2枚の基板を位置合せすべく、駆動手段は処理室及び第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる。駆動手段は処理室の外部に設けられ、かつ、処理室と接続される。
【0011】
本発明の第2の態様では、減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置が提供される。処理室の外部に設けられた加圧手段が2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる。2枚の基板を貼り合わせる時に第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、第1の支持部材が加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する。駆動手段は処理室の内部に設けられ、2枚の基板を位置合せすべく第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる。2枚の基板を位置合せする時に第2の保持平板が処理室の内面から離間して配置されるように、駆動手段が第2の保持平板を支持する。
【0012】
(発明を実施するための最良の形態)
以下、本発明の第1実施形態の貼合せ基板製造装置について図面に従って説明する。
図1は、第1実施形態の貼合せ基板製造装置31を示す。貼合せ基板製造装置31はベース板32と、そのベース板32に固定されたゲート状の支持枠33とを備えている。ベース板32及び支持枠33は十分に高い剛性を持つ材質により形成されている。支持枠33内側の略中央部分には基板W1,W2の貼合せ処理を行う真空処理室(チャンバ)34が設けられる。真空処理室34の上方には基板W1,W2に貼合せ用の加圧力を作用させる加圧手段35が設けられている。真空処理室34の下方には基板W1,W2の位置合せを行う駆動手段36が設けられている。
【0013】
先ず、加圧手段35について説明する。加圧手段35は、ガイドレール38a,38b、リニアガイド39a,39b、第1〜第3の支持板41〜43、及びモータ44を含む。ガイドレール38a,38bは支持枠33の支柱部内側面の両側に取り付けられており、このガイドレール38a,38bによってリニアガイド39a,39bが上下動可能に支持されている。両側のリニアガイド39a,39bの間には、第1及び第2の支持板41,42が掛け渡され、第1の支持板41は、支持枠33の上部に取り付けられたモータ44によって上下動する第3の支持板43により吊り下げられている。第3の支持板43は、ナット46が設けられた上板と、複数(本実施形態では4つ)のロードセル48が取着された下板と、上板と下板とを接続する接続板とからなる。ロードセル48の上に第1の支持板41の下面が当接される。モータ44の出力軸にはボールネジ45が一体回転可能に連結され、ボールネジ45には第3の支持板43のナット46が螺合されている。従って、モータ44がボールネジ45を正/逆回転駆動することにより、第3の支持板43が上/下動する。
【0014】
真空処理室34は上下に分割可能な上側容器34aと下側容器34bとにより形成される。真空処理室34を減圧するための真空ポンプ50が真空配管49を介して真空処理室34と接続されている。真空処理室34内には、基板W1,W2をそれぞれ吸着保持するためのチャック機構を有した第1及び第2の保持平板51,52が互いに対向して設けられている。なお、チャック機構による基板W1,W2の吸着保持は、真空チャック(吸引吸着)及び静電チャック(静電吸着)のうち少なくとも一方を用いて行われる。
【0015】
第1の保持平板51は上側容器34a内に設けられている。第1の保持平板51は4本の第1の支柱53を介して第2の支持板42により吊下支持されている。基板貼合せの際に第1の保持平板51が真空処理室34の上内面から離間して配置されるように、すなわち、第1の保持平板51が真空処理室34の上内面と接触しないように、第1の支柱53の長さは設定されている。また、第2の支持板42と上側容器34aとの間において、各支柱53を囲むように弾性体(ベローズ)54が設けられている。上側容器34aは、ベローズ54を介して第2の支持板42に吊下支持される。ベローズ54の両端にはOリング(図示略)を備えるフランジ部が形成されている。Oリングにより第2の支持板42と上側容器34aとの間がシールされ、真空処理室34内の気密が保たれる。
【0016】
第2の保持平板52は下側容器34b内に設けられている。第2の保持平板52は4本の第2の支柱56を介して支持板57と接続される。下側容器34bは4本の第3の支柱58を介して支持板57と接続される。支持板57は複数の駆動機構59により支持されている。駆動機構59はベース板32に固定されている。駆動機構59に支持された支持板57上の所定の位置に第2の支柱56と第3の支柱58が立設されている。そして、第2の支柱56により第2の保持平板52が支持され、第3の支柱58により下側容器34bが支持されている。第2の支柱56は第3の支柱58よりも長い。第2の支柱56の長さは、第2の保持平板52が真空処理室34の下内面から離間して配置されるように、すなわち、第2の保持平板52が真空処理室34の下内面と接触しないように設定されている。
【0017】
駆動機構59は、駆動用モータ64(図2)を用いて、支持板57をX方向及びY方向に水平移動させ、水平回転(θ方向)させる。駆動手段36は、駆動機構59と支持板57と駆動用モータとを含む。
【0018】
各第2の支柱56を受承する貫通孔が下側容器34bに形成される。各貫通孔にはOリング60嵌め込まれている。Oリング60が第2の支柱56と下側容器34bとの間の隙間を塞ぐことで、真空処理室34の気密が保たれる。
【0019】
次に、貼合せ基板製造装置31の制御機構について図2を用いて説明する。なお、図2において、図1で説明した構成と同様の構成部分については同一符号を付している。
【0020】
貼合せ基板製造装置31は、真空処理室34の圧力(真空ポンプ50)、貼り合わせ用の加圧力(加圧用モータ44)、及び基板の位置合わせ(駆動手段36)を制御するための制御装置61を含む。制御装置61は例えば一般的なPLC(Programmable Logic Controllers)である。制御装置61には、ロードセル48、画像処理装置62、圧力センサ63、加圧用モータ44、駆動手段36の駆動用モータ64、真空ポンプ50が接続されている。
【0021】
制御装置61は各ロードセル48の出力信号から基板W1,W2に与えられた荷重を算出し、算出された荷重に応じてモータ駆動信号を生成し、そのモータ駆動信号を加圧用モータ44に供給する。加圧用モータ44はモータ駆動信号に従って駆動され、第1の保持平板51を上昇又は下降させる。
【0022】
また、制御装置61は、画像処理装置62からの出力信号に基づいて生成したモータ駆動信号を駆動用モータ64に供給する。詳述すると、貼合せ基板製造装置31は、基板貼合せ時に両基板W1,W2の位置合せをするためのアライメントマークを撮像するCCDカメラ(図示略)を備えている。このCCDカメラは、貼合せ時に基板W1,W2に形成されたアライメントマークを撮像し、その画像データを画像処理装置62に供給する。制御装置61は、その画像処理装置62の演算結果(位置ずれ量の算出データ)に応じてモータ駆動信号を生成し、そのモータ駆動信号を駆動用モータ64に供給する。駆動用モータ64はモータ駆動信号に従って回転し、駆動機構59を作動する。駆動機構59の作動により支持板57、第2の保持平板52及び下側容器34bが移動され、両基板W1,W2の位置合せが行われる。
【0023】
圧力センサ63は、真空処理室34内における第1及び第2の保持平板51,52の近傍に配置され、該真空処理室34内の圧力に応じた検出信号を出力する。減圧下で基板W1,W2を貼り合せるために、制御装置61は圧力センサ63の検出信号に基づいて真空ポンプ50の駆動と、真空配管49に設けられたバルブ(図示略)の開閉とを調節する。真空ポンプ50及びバルブの制御によって真空処理室34が所望の減圧状態に調節される。
【0024】
次に、貼合せ基板製造装置31の動作について説明する。
貼合せ基板製造装置31において、加圧用モータ44の駆動により第3の支持板43が上下動すると、ロードセル48及び第1の支持板41を介してリニアガイド39a,39bがガイドレール38a,38bに沿って上下動し、第2の支持板42及びベローズ54を介して上側容器34aが上下動する。上側容器34aが下側容器34bと当接するまで下降されることにより、真空処理室34が閉塞される。
【0025】
その後、真空ポンプ50が駆動されると、真空処理室34が減圧される。その状態で、さらにリニアガイド39a,39bを下降させるように加圧用モータ44が回転されると、上側容器34aは下降されず、第2の支持板42、第1の支柱53及び第1の保持平板51は下降され、ベローズ54は圧縮される。
【0026】
第2の保持平板52は第2の支柱56を介して支持板57に支持され、下側容器34b(閉塞された真空処理室34)は第3の支柱58を介して支持板57に支持されている。その状態で駆動手段36が動作すると、第2の保持平板52と真空処理室34とが一体となって、X方向及びY方向に水平移動するとともに、水平回転(θ方向)し、基板W1,W2の位置合せが行われる。この位置合せ時において、X方向及びY方向の移動と水平回転に伴う負荷は、ベローズ54によって吸収される。また、第2の保持平板52と真空処理室34とが一体となって移動するよう駆動手段36の支持板57に剛体的に接続されているため、基板W1,W2の位置合せ時において、下側容器34bと第2の支柱56との間に設けられたOリング60に負荷が加わることはない。
【0027】
そして、貼合せ基板製造装置31は、第1の保持平板51及び第2の保持平板52に保持した基板W2,W1の位置合せを行った後、加圧手段35により各基板W1,W2間に加圧力を加えて貼り合わせを行う。
【0028】
次に、本発明の第1実施形態における貼合せ基板製造装置31の特徴を以下に記載する。
(1)基板W1,W2の位置合せ時において、真空処理室34と第2の保持平板52とが一体に移動し、第2の支柱56と真空処理室34との接触部分(Oリング60)には負荷がほとんど加わらない。そのため、気密保持部材としては図10に示す下側ベローズ22に代えて、安価なOリング60を用いることができ、製造装置31の製造コストを削減を図ることができる。また、図10のように下側ベローズ22を設ける必要が無くなることから、真空処理室34を減圧する際の排気時間を短縮することができる。さらに、第2の保持平板52と駆動手段36とを接続する第2の支柱56を短くすることができ、製造装置31の小型化が可能となる。
【0029】
(2)第1の保持平板51は、真空処理室34と離間するよう第1の支持部材としての第1の支柱53に支持され、第2の保持平板52は、真空処理室34と離間するよう第2の支持部材としての第2の支柱56に支持されている。この構成により、基板貼合せ時の減圧下で真空処理室34に変形が生じた場合にもその力が第1及び第2の保持平板51,52に作用することが防止されるため、該減圧下においても基板W1,W2の相対位置や平行度に影響が生じない。よって、基板W1,W2の位置決めを正確に行うことができ、精度よく基板W1,W2の貼り合わせを行うことができる。
【0030】
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態において、第1実施形態の構成と同等であるものについては同一の符号を付すと共にその説明を簡略化する。以下には第1実施形態との相違点を中心に説明する。
【0031】
図3に示すように、第2実施形態の貼合せ基板製造装置31aでは、駆動手段36の駆動機構59が真空処理室34内部に設けられており、該駆動機構59に第2の保持平板52が直接接続されている。
【0032】
詳述すると、複数の駆動機構59はベース板32上に固定されており、各駆動機構59により第2の保持平板52が支持されている。この駆動機構59は第1実施形態と同様に動作し、第2の保持平板52を水平移動(X方向及びY方向)させるとともに水平回転(θ方向)させる。
【0033】
下側容器34bの下面には、駆動機構59を囲む剛体筒71が設けられており、下側容器34bはその剛体筒71によりベース板32上に支持されている。また、この剛体筒71は、真空処理室34の気密を保つための気密保持部材として機能する部材であって、両端のフランジ部にOリング(図示略)を備え、そのOリングにより下側容器34bとベース板32との間をシールする。剛体筒71の内側の空間は処理室34の内部空間と連通する。従って、剛体筒71は処理室34の一部を区画する。
【0034】
剛体筒71の側面には、駆動機構59に面する排気口71aが設けられている。排気口71aは配管72を介して真空ポンプ73と接続されている。この真空ポンプ73は、真空処理室34を真空状態に減圧するための前記真空ポンプ50とは別に設けられている。
【0035】
本実施形態における貼合せ基板製造装置31aの制御機構としては、図2にて破線で示すように、真空ポンプ73と圧力センサ74とが追加される。この貼合せ基板製造装置31aでは、真空処理室34内において、第1の圧力センサ63が保持平板51,52の近傍に配置され、第2の圧力センサ74が駆動機構59の近傍に配置される。つまり、第1の圧力センサ63が基板W1,W2の近傍の圧力を検出し、第2の圧力センサ74が駆動機構59の近傍の圧力を検出する。
【0036】
制御装置61は、各圧力センサ63,74の検出信号に基づいて各真空ポンプ50,73を制御する。具体的に、制御装置61は、先ず第2の真空ポンプ73を駆動し、駆動機構59の近傍の大気が排気され所定圧力まで減圧された段階で第1の真空ポンプ50を駆動する。
【0037】
貼合せ基板製造装置31aでは、第1実施形態の貼合せ基板製造装置31と同様に、加圧手段35のモータ44を駆動させることによって、上側容器34aが下降して該上側容器34aと下側容器34bとがシールされ、真空処理室34が閉塞される。そして、その状態でさらにモータ44を下降方向に回転させると、ベローズ54が押圧され、第2の支持板42、第1の支柱53を介して第1の保持平板51のみが下降する。
【0038】
このとき、駆動手段36の駆動機構59が動作して基板W1,W2の位置合せが行われる。具体的には、駆動機構59が動作することにより、該駆動機構59上の第2の保持平板52がX方向及びY方向に水平移動するとともに、水平回転(θ方向)し、基板W1,W2の位置合せが適宜行われる。
【0039】
この位置合せ時において、駆動機構59の動作に伴う摩耗により、該駆動機構59からパーティクルが発生する場合がある。この対策として、本実施形態では、駆動機構59近傍の気体が排気口71a及び配管72を介して真空ポンプ73から排気される構成を採用している。そのため、駆動機構59からパーティクルが発生したとしても、基板W1,W2へのパーティクルの舞い上がりが防止される。特に、第1の真空ポンプ50による真空処理室34の排気に先立ち、第2の真空ポンプ73による排気を行うことで、パーティクルの飛散が確実に防止され、真空処理室34のクリーン度が高められるようになっている。
【0040】
次に、本発明の第2実施形態における貼合せ基板製造装置31aの特徴を以下に記載する。
(1)貼合せ基板製造装置31aでは、駆動機構59を真空処理室34内に設け、基板W1,W2の位置合せの際に、第2の保持平板52のみを移動させる構成であるため、第1の支柱53を囲むベローズ54には、駆動機構59の移動に伴う負荷が加わることがない。従って、ベローズ54の使用期間は延長される。
【0041】
(2)駆動機構59が第2の保持平板52に直接に接続されているので、第1実施形態のように、第2の保持平板52を支持する第2の支柱56や下側容器34bを支持する第3の支柱58を設ける必要がない。このため、製造装置31aの製造コストの削減や製造装置31aの小型化を図ることができる。
【0042】
(3)剛体筒71の側面には、駆動機構59に面する排気口71aが設けられ、その排気口71aからの排気によって、駆動機構59で発生するパーティクルが除去される。これにより、真空処理室34内をクリーンな状態に保つことができる。
【0043】
(4)排気口71aからパーティクルを除去するための第2の真空ポンプ73は、真空処理室34を真空状態に減圧するための第1の真空ポンプ50とは別に設けられている。この場合、パーティクルを除去するための最適なタイミングで排気を行うことができるため、真空処理室34内のクリーン度を高めることができる。
【0044】
(5)駆動手段36を構成する駆動用モータ64や駆動機構59等のうち、駆動機構59のみを真空処理室34内に配置した。この場合、真空処理室34の容積の増加を抑えることができ、実用上好ましいものとなる。
【0045】
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
図4は第3実施形態の貼合せ基板製造装置31bを示している。但し、図4において、上述した第1実施形態の構成と同等であるものについては同一の符号を付すと共にその説明を簡略化する。また、支持枠33や加圧手段35の構成は、第1実施形態と同一であり、図4ではその図示を省略している。
【0046】
詳述すると、真空処理室34(下側容器34b)には複数(本実施例では4つ)の支持台座75が固定され、その支持台座75の上面に第2の保持平板52が固定されている。支持台座75は第2の保持平板52の下面における四隅にそれぞれ設けられている。このように、第2の保持平板52と真空処理室34との間に支持台座75を介在させることで、第2の保持平板52は真空処理室34の内面から離間して配置される。
【0047】
また、真空処理室34の下側容器34bは、処理室34全体を支持する支柱76を介して駆動手段36の支持板57上に支持されている。この支柱76は四角錐台状に形成された剛体であり、支柱76の上面は真空処理室34に当接し、支柱76の下面は支持板57に当接する。支柱76の上面の面積は下面の面積よりも大きい。支柱76の上面の面積は真空処理室34の下面の面積と等しいことが好ましい。
【0048】
貼合せ基板製造装置31bにおいても、第1実施形態と同様に、駆動手段36が動作すると、真空処理室34と第2の保持平板52が一体となって、X方向及びY方向に水平移動するとともに、水平回転(θ方向)し、基板W1,W2の位置合せが行われる。
【0049】
次に、本発明の第3実施形態における貼合せ基板製造装置31bの特徴を以下に記載する。
(1)貼合せ基板製造装置31bは、真空処理室34と駆動手段36との間の下側ベローズ22(図10)を削除できることから、基板製造装置31aの製造コストの削減を図ることができる。また、真空処理室34を減圧する際の排気時間を短縮することができ、さらに、基板製造装置31aの小型化を図ることができる。
【0050】
(2)真空処理室34全体が支柱76により支持されるので、減圧に伴う真空処理室34の変形を防止することができる。さらに、第2の支持部材としての支持台座75上に第2の保持平板52を固定し、第2の保持平板52と真空処理室34とを離間して設けることにより、減圧に伴う真空処理室34の変形による基板W1,W2の位置ずれを抑制することができる。
【0051】
(3)四角錐台状の支柱76で真空処理室34全体を支えることにより、減圧時における真空処理室34の変形を確実に抑えることができる。また、支柱76は四角柱状の支柱を用いる場合と比較して軽量なため、軽量な貼合せ基板製造装置31bが得られる。
【0052】
各実施形態は以下のように変更してもよい。
・貼合せ基板製造装置31では、第1〜第3の支柱53,56,58を4本設けるものであったが、これに限定されるものではなく、4本以外の本数の支柱を設けるものでもよい。勿論、第1〜第3の支柱53,56,58は、それぞれ本数を異ならせてもよい。例えば、第2の支柱56を1本のみ設ける構成としてもよい。
【0053】
・貼合せ基板製造装置31において、第2の保持平板52と駆動手段36との接続部分の構成を図5〜図7に示すように変更してもよい。
図5に示す構成では、真空処理室34の内部であって、該真空処理室34の底面と第2の保持平板52との間となる位置にOリング60を備え、該Oリング60によって真空処理室34の気密が保持される。詳しくは、第2の保持平板52の下面と第2の支柱56との間に円盤状の支持台座78が設けられ、その支持台座78の下面における外縁部に当接するようにOリング60が配置されている。つまり、このOリング60は、第2の支柱56における上端(処理室34内にある端部)の外周を囲むよう設けられており、該Oリング60により支持台座78と真空処理室34との間をシールすることで該真空処理室34の気密が保たれる。またこの構成では、減圧時における真空処理室34の変形を考慮して、その変形を吸収し真空処理室34の気密を十分に保持することが可能なOリング60を選定している。この構成においても、第1実施形態と同様の特徴を有する。
【0054】
図6に示す構成では、真空処理室34の内部であって、該処理室34の底面と第2の保持平板52との間となる位置にベローズ79を備え、該ベローズ79によって真空処理室34の気密が保持される。詳しくは、ベローズ79は、上下の両端のフランジ部にOリング(図示略)を備え、第2の支柱56における上端(処理室34内にある端部)の外周を囲むよう設けられている。ベローズ79は、上端のフランジ部が第2の保持平板52の下面に接続し、下側のフランジ部が下側容器34bの内側に接続し、各フランジ部のOリングによって第2の保持平板52と真空処理室34との間をシールすることで該真空処理室34の気密が保たれる。この構成において、基板W1,W2の位置合せ時での駆動手段36の移動に伴う負荷はベローズ79には加わらないため、ベローズ79は、気密を保持するためのシール機能を持つものであればよく、従来技術のように、負荷を吸収するための弾性機能を持つ必要はない。よって、長さが短いベローズ79を用いることができ、第1実施形態と同様の特徴を有する。
【0055】
図7に示す構成では、駆動手段36の支持板57上に、第2の支柱56を介して第2の保持平板52が支持され、剛体筒81を介して下側容器34bが支持されている。剛体筒81は、第2の支柱56を囲むように配置され、真空処理室34の気密を保つための気密保持部材として機能する。つまり、剛体筒81は、両端のフランジ部にOリング(図示略)を備え、該Oリングによって下側容器34bと支持板57との間をシールすることで真空処理室34の気密が保たれる。この構成においても、第1実施形態と同様の特徴を有する。
【0056】
・第3実施形態の貼合せ基板製造装置31bにおいて、処理室34の下面の全体を支える支柱76を削除してもよい。この場合、図8に示すように、駆動手段36の支持板57を削除し、第2の保持平板52を支持するための支持台座75を、駆動機構59の真上となる位置に配置するのが好ましい。下側容器34bと駆動機構59との接続部位では、減圧時の変形が抑えられるため、その部位(駆動機構59)の真上に支持台座75を配置することにより、真空処理室34の変形による基板W1,W2の位置ずれを防止できる。
【0057】
・各実施形態において、真空処理室34は上下に分割して構成されているが、それに限定されるものではなく、例えば図9に示すような真空処理室83の構造であってもよい。また、図9の構成では、第1実施形態との相違点として、ベローズ84及び磁気シール85が第1の支柱53を囲むよう設けられている。
【0058】
詳述すると、真空処理室83は、該処理室83を開閉するためのゲートバルブ86を備えている。真空処理室83内には第1及び第2の保持平板51,52が対向して設けられ、第1の保持平板51は第1の支柱53を介して第2の支持板42に吊下支持され、第2の保持平板52は第2の支柱56を介して駆動手段36の支持板57に支持されている。真空処理室83の上面は第1の支柱53を囲むように設けられたベローズ84と磁気シール85とを介して第2の支持板42と気密可能に接続されている。このベローズ84と磁気シール85とは互いに連結されており、真空処理室83の気密を保つための気密保持部材として機能している。また、真空処理室83の下面は、第3の支柱58を介して支持板57に支持される。さらに、真空処理室83は、第2の支柱56との接触部分をOリング60によってシールすることで気密が保たれている。尚、加圧手段35は第1実施形態のものと同様である。
【0059】
上記のような構造を持つ真空処理室83を用いる図9の貼合せ基板製造装置でも第1実施形態と同様の特徴を有する。また、ベローズ84と磁気シール85とからなる気密保持部材を用いることにより、駆動手段36の移動による負荷を確実に吸収することができる。つまり、基板W1,W2の位置合せ時において、駆動手段36により真空処理室34がX,Y方向に直線的に移動するとき、その直線移動の負荷をベローズ84が吸収し、真空処理室34が水平回転(θ方向)するとき、その回転の負荷を磁気シール85が吸収する。
【0060】
上記各実施の形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
(付記1)減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
前記処理室の外部に設けられ、前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記2枚の基板を貼り合わせる時に前記第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する第1の支持部材と、
前記第2の保持平板を前記処理室の内面から離間した位置にて支持する第2の支持部材と、
前記処理室の外部に設けられ、かつ、前記処理室と接続され、前記2枚の基板を位置合せすべく前記処理室及び前記第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
(付記2)前記第2の支持部材は前記第2の保持平板と前記駆動手段とを接続する支柱を含む付記1に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記3)前記処理室と前記駆動手段とを剛体的に接続する支柱を更に備えることを特徴とする付記1に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記4)前記第2の支持部材は前記処理室に固定された台座を含み、前記処理室全体を支持し、かつ、前記処理室と前記駆動手段とを接続する支柱を更に備えることを特徴とする付記1に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記5)前記支柱は前記処理室と接触する上面と、前記駆動手段と接触する下面とを有する四角錐台状に形成され、前記下面の面積は前記上面の面積よりも小さいことを特徴とする付記4に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記6)前記駆動手段は前記処理室の外面と接続され、前記第2の支持部材は、前記処理室の内面において、前記処理室と前記駆動手段との接続部位の真上となる位置に固定された台座を含む付記1に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記7)減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
前記処理室の外部に設けられ、前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記2枚の基板を貼り合わせる時に前記第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する第1の支持部材と、
前記処理室の内部に設けられ、前記第2の保持平板を水平移動可能及び水平回転可能に支持する駆動手段とを備え、前記2枚の基板を位置合せする時に前記第2の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記駆動手段は前記第2の保持平板と接続されていることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
(付記8)前記駆動手段は、駆動用モータと、その駆動用モータの駆動力によって移動される駆動機構とを含み、前記駆動機構が前記処理室の内部に配置されていることを特徴とする付記7に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記9)前記処理室の排気を行う排気口が前記駆動機構に面するように設けられていることを特徴とする付記8に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記10)前記処理室を減圧するための複数のポンプを更に備え、少なくとも一つのポンプは前記排気口に接続されていることを特徴とする付記9に記載の貼合せ基板製造装置。
(付記11)2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
減圧可能かつ開放可能な処理室と、
前記処理室内において互いに対向して配置され、前記2枚の基板を保持する第1及び第2の保持平板と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第1の保持平板を下降させて前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記第1の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを剛体的に接続する第1の支持部材と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第2の保持平板及び前記処理室とを水平面内で一体的に移動させる駆動手段と、
前記第2の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記第2の保持平板と前記駆動手段とを剛体的に接続する第2の支持部材と、
前記処理室と前記駆動手段とを剛体的に接続する支柱とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
(付記12)2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
減圧可能かつ開放可能な処理室と、
前記処理室内において互いに対向して配置され、前記2枚の基板を保持する第1及び第2の保持平板と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第1の保持平板を下降させて前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記第1の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを剛体的に接続する第1の支持部材と、
前記処理室の内部空間に設けられ、前記第2の保持平板と前記処理室との接触を避けるように前記第2の保持平板を水平面内で移動可能に支持する駆動手段とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図2】 貼合せ基板製造装置の制御機構のブロック図である。
【図3】 本発明の第2実施形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図4】 本発明の第3実施形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図5】 本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図6】 本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図7】 本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図8】 本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図9】 本発明の別の形態の貼合せ基板製造装置の模式図である。
【図10】 従来の貼合せ基板製造装置の模式図である。
Claims (12)
- 減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
前記処理室の外部に設けられ、前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記2枚の基板を貼り合わせる時に前記第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する第1の支持部材と、
前記第2の保持平板を前記処理室の内面から離間した位置にて支持する第2の支持部材と、
前記処理室の外部に設けられ、かつ、前記処理室と接続され、前記2枚の基板を位置合せすべく前記処理室及び前記第2の保持平板を水平移動及び水平回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。 - 前記第2の支持部材は前記第2の保持平板と前記駆動手段とを接続する支柱を含む請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
- 前記処理室と前記駆動手段とを剛体的に接続する支柱を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
- 前記第2の支持部材は前記処理室に固定された台座を含み、前記処理室全体を支持し、かつ、前記処理室と前記駆動手段とを接続する支柱を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
- 前記支柱は前記処理室と接触する上面と、前記駆動手段と接触する下面とを有する四角錐台状に形成され、前記下面の面積は前記上面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の貼合せ基板製造装置。
- 前記駆動手段は前記処理室の外面と接続され、前記第2の支持部材は、前記処理室の内面において、前記処理室と前記駆動手段との接続部位の真上となる位置に固定された台座を含む請求項1に記載の貼合せ基板製造装置。
- 減圧可能な処理室内にて、互いに対向して配置された第1及び第2の保持平板によって2枚の基板を保持しつつ、前記2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
前記処理室の外部に設けられ、前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記2枚の基板を貼り合わせる時に前記第1の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを接続する第1の支持部材と、
前記処理室の内部に設けられ、前記第2の保持平板を水平移動可能及び水平回転可能に支持する駆動手段とを備え、前記2枚の基板を位置合せする時に前記第2の保持平板が前記処理室の内面から離間して配置されるように、前記駆動手段は前記第2の保持平板と接続されていることを特徴とする貼合せ基板製造装置。 - 前記駆動手段は、駆動用モータと、その駆動用モータの駆動力によって移動される駆動機構とを含み、前記駆動機構が前記処理室の内部に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の貼合せ基板製造装置。
- 前記処理室の排気を行う排気口が前記駆動機構に面するように設けられていることを特徴とする請求項8に記載の貼合せ基板製造装置。
- 前記処理室を減圧するための複数のポンプを更に備え、少なくとも一つのポンプは前記排気口に接続されていることを特徴とする請求項9に記載の貼合せ基板製造装置。
- 2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
減圧可能かつ開放可能な処理室と、
前記処理室内において互いに対向して配置され、前記2枚の基板を保持する第1及び第2の保持平板と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第1の保持平板を下降させて前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記第1の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを剛体的に接続する第1の支持部材と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第2の保持平板及び前記処理室とを水平面内で一体的に移動させる駆動手段と、
前記第2の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記第2の保持平板と前記駆動手段とを剛体的に接続する第2の支持部材と、
前記処理室と前記駆動手段とを剛体的に接続する支柱とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。 - 2枚の基板を貼り合わせる貼合せ基板の製造装置であって、
減圧可能かつ開放可能な処理室と、
前記処理室内において互いに対向して配置され、前記2枚の基板を保持する第1及び第2の保持平板と、
前記処理室の外部に設けられ、前記第1の保持平板を下降させて前記2枚の基板に貼り合せ用の加圧力を作用させる加圧手段と、
前記第1の保持平板と前記処理室との接触を避けるように、前記加圧手段と前記第1の保持平板とを剛体的に接続する第1の支持部材と、
前記処理室の内部空間に設けられ、前記第2の保持平板と前記処理室との接触を避けるように前記第2の保持平板を水平面内で移動可能に支持する駆動手段とを備えることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
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