JPWO2007144982A1 - 吸着保持装置及び吸着保持方法 - Google Patents

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Abstract

簡単且つ安価な構造で、基板の種類を問わず確実に吸着保持できる吸着保持装置及び吸着保持方法を提供する。吸着面（２１）を有する吸着プレート（２）と、ガラス基板（Ｐ１）と吸着プレート（２）との相対位置を変化させる昇降機構と、吸着面（２１）の温度を変える温度変更部（５）と、吸着面（２１）にガラス基板（Ｐ１）を吸着させる際に、吸着面（２１）に結露するように、温度変更部（５）を制御する制御装置（１００）とを有する。吸着面（２１）を露点温度以下に冷却して、結露した水分でガラス基板（Ｐ１）を吸着し、対向基板（Ｐ２）に貼り合せる。

Description

本発明は、例えば、ガラス基板のような平板状の基板の貼り合せ等を行うために、基板を吸着保持するための吸着保持装置及び吸着保持方法に関する。
液晶パネルや有機ＥＬパネル等は、例えば、ガラス基板を貼り合せることによって製造されているため、貼合装置には、ガラス基板を吸着保持する工程が不可欠である。一般的に、基板を吸着保持する方法としては、真空吸着による方法、メカチャックによる方法、静電チャックによる方法等が一般的である。
但し、液晶パネル等の製造プロセスにおいては、気泡の排除等のために、真空中で貼り合せる場合がある。このため、吸着保持装置は、真空中で基板を上方から保持することになるが、その場合は、真空吸着では保持力が保てないため、メカチャックか静電チャックを使用することが多い。
特開２００３−３３００３１号公報 特開２００２−１５４６４７号公報
しかし、基板の保持をメカチャックによって行うためには、掴みしろが必要になる。このため、他の同サイズの基板と貼り合わせる場合には、掴んでいる部分が邪魔になり、チャックしたまま他の基板に密着させることができない。一方、静電チャックは、基板上に成膜された導電膜の有無等により吸着力が大きく異なる。また、数ｋｖ以上の高電圧を印加することにより、基板上の回路へのダメージが懸念される。
これに対処するため、特許文献１には、基板上に水を供給し、保持プレートを下降させて基板に接触させることにより、保持プレートと基板との間に水を介在させ、表面張力によって保持プレートに基板を吸着させる技術が開示されている。また、特許文献２には、基板に接触させる吸着板に形成した複数の細孔から、シリコンオイルを供給することにより、基板と吸着板との間にシリコンオイルを介在させ、表面張力によって基板を吸着する技術も開示されている。
しかし、これらの技術は、基板に液体を積極的に供給する必要があるため、あらかじめ液体を用意し、これを供給する装置を備える必要があり、管理に手間がかかるとともに、構造が複雑でコスト高となる。また、多量の液体の残留を避ける必要がある製品の場合には、かかる技術は適さない。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡単且つ安価な構造で、基板の種類を問わず確実に吸着保持できる吸着保持装置及び吸着保持方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するため、本発明は、基板を吸着保持する吸着保持装置において、吸着面を有する吸着手段と、前記基板と前記吸着手段との相対位置を変化させる駆動手段と、前記吸着面の温度を変える温度変更手段と、前記吸着面に前記基板を吸着させる際に、前記吸着面に結露するように、前記温度変更手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の方法の態様では、基板を吸着保持する吸着保持方法において、吸着手段が有する吸着面の温度を変えることにより、吸着面に結露させ、前記基板と前記吸着面とを圧着させることを特徴とする。
以上のような発明では、吸着手段の吸着面の温度を変えることにより、その表面に雰囲気中の水分を結露させる。この吸着面に基板を合わせると、両者の間の水分が非常に薄く広がり、表面張力により、両者が強く吸着される。このように、簡単な温度制御によって、吸着手段へ基板を吸着させることができる。
他の態様は、前記制御手段には、露点を検出する露点検出手段が設けられていることを特徴とする。
以上のような態様では、状況により変化する雰囲気中の露点を検出して、これを基準に制御することにより、常に所望の結露を生じさせることが可能となる。
他の態様は、前記温度変更手段は、ペルチェ素子を有することを特徴とする。
以上のような態様では、温度を変えるために、可動部等がないペルチェ素子を用いるため、構造が単純で管理が容易となる。
他の態様は、前記吸着手段は、真空とすることが可能な真空室に設けられ、前記真空室には、真空源が接続されていることを特徴とする。
以上のような態様では、真空とすることにより、貼り合せ時等の気体の影響を回避しつつ、結露した水分による確実な吸着を確保できる。
以上、説明したように、本発明によれば、簡単且つ安価な構造で、基板の種類を問わず確実に吸着保持できる吸着保持装置及び吸着保持方法を提供することができる。
本発明の吸着保持装置の一実施形態における基板の搬入時（Ａ）、吸着保持時（Ｂ）、真空引き時（Ｃ）、貼り合せ時（Ｄ）を示す縦断面図である。 図１の実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。 図１の実施形態における吸着保持、貼り合せの流れを示すフローチャートである。
符号の説明
１…真空チャンバー
２…吸着プレート
３…ハンドリング装置
４…下部プレート
５…温度変更部
６…露点検出部
７…入力部
１１…上部容器
１２…下部容器
２１…吸着面
２２…貫通孔
３１…吸着アーム
３２…バキュームパッド
４１…台座部
１００…制御装置
１１０…設定部
１２０…判定部
１３０…指示部
次に、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［実施形態の構成］
まず、本実施形態の吸着保持装置（以下、本装置と呼ぶ）の構成を、図１及び図２を参照して説明する。本装置は、例えば、液晶パネル用のガラス基板を、シール剤及び液晶を塗布した同サイズの対向基板に貼り合せる貼合装置の一部を構成し、真空中でガラス基板を保持するために、液体の表面張力を利用した吸着プレートを使用するものである。なお、本装置の上流工程に配設される基板の搬送装置、基板を受け渡す機構、基板にシール剤、液晶を塗布するディスペンサ等については、公知のあらゆる技術を適用可能であるため、説明を省略する。
すなわち、本装置は、図１に示すように、真空チャンバー１、吸着プレート２、ハンドリング装置３、下部プレート４、温度変更部５、制御装置１００、露点検出部６、入力部７等を備えている。真空チャンバー１は、上部容器１１と下部容器１２によって構成され、図示しない昇降機構によって上下する上部容器１１が、下部容器１２と接することにより、内部に真空室が形成される。この真空室は、図示しない真空源に接続されることにより、減圧可能に構成されている。
吸着プレート（吸着手段）２は、下面にガラス基板Ｐ１を吸着する吸着面２１を有するプレートである。吸着面２１としては、例えば、ガラス、鏡面加工された材料、ポリイミドシート等を用いることが考えられる。また、表面粗さは、Ｒｍａｘ０．１μｍ以下とすることが望ましい。但し、本発明は、これらの材料や表面粗さには限定されない。
この吸着プレート２は、真空チャンバー１内を、図示しない昇降機構（駆動手段）によって昇降可能に設けられている。また、吸着プレート２には、後述する吸着アーム３１が貫通した貫通孔２２が形成されている。さらに、吸着プレート２の内部には、吸着面２１を冷却、加熱するための温度変更部５（図２参照）が設けられている。温度変更部５は、制御装置１００からの指示に応じて通電され、冷却若しくは加熱を行うペルチェ素子により構成されている。なお、温度変更部５は、吸着面２１の温度を変化させることができればよいため、ペルチェ素子には限定されず、その配置位置、数、吸着プレート２と一体とするか否か等も自由である。
ハンドリング装置３は、複数の吸着アーム３１とバキュームパッド３２を備えている。吸着アーム３１は、図示しない昇降機構によって昇降可能に設けられている。バキュームパッド３２は、各吸着アーム３１の先端に設けられ、図示しない真空源に接続されている。したがって、吸着アーム３１を下降させ、真空源によって減圧することにより、バキュームパッド３２にガラス基板Ｐ１が吸着される構成となっている。下部プレート４は、下部容器１２内に設けられている。この下部プレート４の上面は、ガラス基板Ｐ１と同サイズの対向基板Ｐ２が載置される台座部４１となっている。
制御装置１００は、上述の真空源及び昇降機構の作動、温度変更部５の温度等を制御する手段である。この制御装置１００には、図２に示すように、雰囲気の露点を検出する露点検出部６、設定等の情報を入力する入力部７が接続されている。なお、露点検出部６は、吸着直前の基板周囲の露点を検出できれば、どこに設置してもよい。その数も限定されない。
そして、制御装置１００には、露点検出部６の検出値から露点を判定する判定部１２０、吸着面２１の温度が露点以下となるような所定の温度を、入力部７を用いて設定する設定部１１０、判定部１２０の判定と設定部１１０の設定内容に基づいて、温度変更部５に指示信号を出力する指示部１３０が設定されている。設定される所定の温度は、例えば、露点よりも１０〜２０℃低い温度とすることが考えられるが、これに限定されない。
このような制御装置１００は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。従って、以下に説明する手順で本装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体も、本発明の一態様である。
［実施形態の作用］
以上のような本実施形態によるガラス基板の吸着と貼り合せの手順を、図１及び図２とともに、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、図１（Ａ）に示すように、真空チャンバー１の上部容器１１が上昇して下部容器１２から分かれ、大気開放された状態で、温度変更部５のペルチェ素子に通電し、吸着面２１を冷却する（ステップ３０１）。
温度変更部５は、上記のように、吸着面２１を、露点検出部６により検出された露点温度よりも、一定温度低く冷却するように設定されているため、大気中の水蒸気が吸着面２１に結露する。そして、大気開放されている真空チャンバー１内に、ガラス基板Ｐ１が搬送され、その上面が、吸着アーム３１のバキュームパッド３２によって、真空吸着により保持される（ステップ３０２）。一方、下部プレート４の台座部４１には、ディスペンサにてあらかじめシール剤及び液晶が塗布された対向基板Ｐ２が載置されている。
次に、図１（Ｂ）に示すように、吸着アーム３１を上昇させることにより、バキュームパッド３２に真空吸着されたガラス基板Ｐ１を上方に引き上げて、ガラス基板Ｐ１の上面を吸着プレート２の吸着面２１に密着させる（ステップ３０３）。すると、ガラス基板Ｐ１と吸着面２１との密着面の一部で、表面に結露して付着した水分の表面張力による吸着力が発生し、時間の経過と共に吸着面積がほぼ全面に広がる。
このように、表面粗さが非常に小さい材料同士の間に、微量な液体を挟んで密着させると、液体が両者の間に非常に薄く広がり、その表面張力により、強い吸着力が発生する。その液体の量は、肉眼では観察できないほど微量でよい。
そして、図１（Ｃ）に示すように、上部容器１１を下降させて下部容器１２に密着させ、真空チャンバー１内を封止した後、真空源によって内部を真空引きする（ステップ３０４）。このとき、ガラス基板Ｐ１は、水の表面張力によって吸着プレート２の吸着面２１に吸着されているので、ガラス基板Ｐ１の周囲を真空にしても、吸着力が維持される。
この状態で、図１（Ｄ）に示すように、吸着プレート２及び吸着アーム３１を下降させることにより、ガラス基板Ｐ１を、対向基板Ｐ２に圧接させて貼り合わせる（ステップ３０５）。上記のように、真空中であっても、微量の水分により吸着力が維持されているので、ガラス基板Ｐ１の上面のみを吸着保持して、同サイズの対向基板Ｐ２に圧接することができる。
［実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、メカチャックのような掴みしろが不要なので、同サイズのガラス基板Ｐ１と対向基板Ｐ２を貼り合せることができる。また、ガラス基板Ｐ１に電圧を印加する必要がないので、導電膜、回路の有無等、基板の種類を選ばずに、安全且つ確実に貼り合せることができる。
また、吸着面２１に液体を供給するのではなく、温度を低下させて雰囲気中の水分が結露したものを利用するだけなので、装置の管理に手間がかからず、構造が単純で低コストになる。特に、吸着に用いる水分は温度管理のみで制御でき、冷却する手段もペルチェ素子を用いるので、簡素で安価なシステムとすることができ、故障し難く、メンテナンスも容易となる。
また、吸着面２１に結露した微量な水分を利用するため、大型の基板であっても自然に均一な吸着が可能となる。さらに、多量の液体の残留を嫌う製品にも適用できる。
［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。冷却させる温度は、吸着面に結露させることができる温度（例えば、露点温度以下）であればよいため、上記の実施形態で例示した温度には限定されない。露点の検出は必ずしも必要ではなく、結露可能な温度として予想される一定の温度をデフォルトで設定しておいてもよい。
例えば、工場等、雰囲気の露点がある程度一定に管理されている場合には、露点の検出をせずとも、一定の温度に低下させれば、所望の結露が得られると考えられる。また、所望の湿度の気体を供給することにより、温度制御と合せて、結露する水分を制御してもよい。
また、貼り合せは、大気中で行ってもよいし、Ｎ２等の不活性ガス中で行ってもよい。さらに、吸着した基板を剥離させる際には、種々の技術が適用可能である。例えば、エアブローによって剥離させてもよい。また、温度変更手段により加熱させて、剥離しやすくすることも可能である。
また、本発明の適用対象となる基板は、その大きさ、形状、材質、導電膜や基板の有無等は自由である。貼り合わされる一対の基板は、必ずしも同じ大きさでなくてもよい。既存の液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の規格に限定されず、将来において採用されるあらゆる規格のものに適用可能である。さらに、本発明は、上記のパネルのみならず、製造工程において、吸着保持が必要なあらゆる基板に適用することができる。

Claims (5)

  1. 基板を吸着保持する吸着保持装置において、
    吸着面を有する吸着手段と、
    前記基板と前記吸着手段との相対位置を変化させる駆動手段と、
    前記吸着面の温度を変える温度変更手段と、
    前記吸着面に前記基板を吸着させる際に、前記吸着面に結露するように、前記温度変更手段を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする吸着保持装置。
  2. 前記制御手段には、露点を検出する露点検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の吸着保持装置。
  3. 前記温度変更手段は、ペルチェ素子を有することを特徴とする請求項１記載の吸着保持装置。
  4. 前記吸着手段は、真空とすることが可能な真空室に設けられ、
    前記真空室には、真空源が接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸着保持装置。
  5. 基板を吸着保持する吸着保持方法において、
    吸着手段が有する吸着面の温度を変えることにより、吸着面に結露させ、
    前記基板と前記吸着面とを圧着させることを特徴とする吸着保持方法。
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