JPWO2008129989A1 - 基板保持機構およびこれを備えた基板組立装置 - Google Patents

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Abstract

本発明に係る基板組立装置（２０）は、支持台（２１）と、保持機構（２２）とを具備する。支持台（２１）は、下側基板（ＬＷ）を支持するためのものである。保持機構（２２）は、保持面と、機能性素子とを有する。上記保持面は、上側基板（ＵＷ）の上面を保持するためのものである。上記機能性素子は、上記保持面に設けられ電圧の大きさによって保持力が可変である。上記保持機構は、上側基板（ＵＷ）の下面を支持台（２１）に支持された下側基板（２２）の上面に対向させる。この構成により、基板（ＵＷ）に対する保持力を電気的に制御することが可能となり、保持機構の構成の簡素化を図ることができる。また、基板（ＵＷ）の保持力を円滑に変化させることが可能であるので、薄厚の基板に対しても常に適正な着脱が可能となる。

Description

本発明は、例えば、液晶表示パネルの組立工程に用いられる基板保持機構およびこれを備えた基板組立装置に関する。
液晶表示装置用の液晶セルは、透明電極膜や配向膜、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、カラーフィルタ等が表面に形成された２枚の透明基板の間に液晶層を封入して構成されている。この液晶セルの製造方法として、従来、２つの方法が知られている。１つは、接合面に接着剤が塗布された一方の基板に他方の基板を貼り合わせた後、２枚の基板の間に液晶層を注入して液晶セルを製造する方法である。他の１つの方法は、接合面に接着剤と液晶材料が塗布された一方の基板に他方の基板を貼り合わせて液晶セルを製造する方法である。いずれも方法においても、液晶セル内の空気の残留（気泡の発生）を防止する観点から、基板の貼り合わせは減圧雰囲気中で行われている。
基板の貼合わせ方法としては、２枚の基板を上下方向に対向させ、位置合わせを行った後貼り合わせる方法が一般的である。このとき、上方側に位置する基板を保持する機構が必要である。基板の保持機構として代表的なのものに、メカニカルクランプ機構、真空吸着機構、静電吸着機構などが知られている。
ところが、メカニカルクランプ機構は、基板との機械的接触によるダストの発生や機構の複雑化を招くおそれがある。真空吸着機構は、構成を簡素化できるが真空中での使用に適さない。また、静電吸着機構は大気中のみならず真空中での使用も可能であるが、基板の除電に時間を要するため吸着力の解除を迅速に行えないという問題がある。
一方、上記以外の基板の保持機構として、粘着手段を用いる方法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。図９は、特許文献１に記載の基板組立装置の概略構成を示している。
図示する基板組立装置１は、下側基板２を支持する支持台３を備えた下チャンバユニット４と、上側基板５を保持する粘着テープ６を備えた上チャンバユニット７で構成されている。下チャンバユニット４は、上チャンバユニット７に対してＸ−Ｙ面内に移動可能とされ、支持台３は、下チャンバユニット４内においてＺ軸のまわり（θ方向）に回転自在に構成されている。一方、上チャンバユニット７は下チャンバユニット４に対してＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、上チャンバユニット７内の上側基板５に対して、下側基板４が位置合わせされる。
上チャンバユニット７には、粘着テープ６の巻出しユニット８と巻取りユニット９が設置されている。粘着テープ６は図において下面側が粘着面であり、これに上側基板５の上面が接着されて保持されている。粘着テープ６の上方側には加圧プレート１０が設置されている。この加圧プレート１０は、上側基板５を下側基板２に向けて加圧するためのもので、上チャンバユニット７に対して昇降自在に構成されている。
基板の貼合わせ時においては、上側基板５と下側基板２の位置合わせが行われた後、上チャンバユニット７と下チャンバユニット４がシールリング１１を介して互いに結合される。続いて、排気ポート１２を介してチャンバ内が減圧される。下側基板２または上側基板５の接合面には、あらかじめ接着剤が塗布されている。そして、加圧プレート１０の駆動により上側基板５が下側基板２に接合され、２枚の基板２，５が互いに接着される。加圧プレート１０が図示する待機位置へ退避した後、巻取りユニット９が上側基板５の上面に沿って図中矢印Ａの向きに移動する。これにより、上側基板２から粘着テープ６が剥離される。そして、チャンバ内が大気に開放された後、チャンバユニット４，７が分離されることで、下側基板２と上側基板５の接合体が取り出される。
また、特許文献２には、上述した基板組立装置において、加圧プレートに形成した貫通孔に基板押し棒を挿通し、この基板押し棒を上下方向に進退駆動させることによって、粘着テープに貼り付けられた上側基板を剥離する構造が開示されている。
特開２００１−１３３７４５号公報 特許第３８１９７９７号公報
しかしながら、上述した従来の粘着テープを用いた基板の保持機構においては、基板の接合後に粘着テープを上側基板から剥離するための機構が複雑化するという問題がある。また、基板の板厚が小さい場合には粘着テープの剥離時の応力で基板の変形や破損が生じて、常に適正な基板の着脱を行うことができないおそれもある。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、装置構成を簡素化できるとともに、基板の着脱を常に適正に行うことができる基板保持機構およびこれを備えた基板組立装置を提供することを課題とする。
本発明の一形態に係る基板保持機構は、保持体と、機能性素子とを具備する。
上記保持体は、基板を保持する保持面を有する。
上記機能性素子は、上記保持面に設けられ電圧の大きさによって保持力が可変である。
本発明の他の形態に係る基板組立装置は、支持台と、保持機構とを具備する。
上記支持台は、下側基板を支持するためのものである。
上記保持機構は、保持面と、機能性素子とを有する。上記保持面は、上側基板の上面を保持するためのものである。上記機能性素子は、上記保持面に設けられ電圧の大きさによって保持力が可変である。上記保持機構は、上側基板の下面を上記支持台に支持された下側基板の上面に対向させる。
本発明の一実施形態に係る基板保持機構は、保持体と、機能性素子とを具備する。
上記保持体は、基板を保持する保持面を有する。
上記機能性素子は、上記保持面に設けられ電圧の大きさによって保持力が可変である。
上記基板保持機構によれば、上記保持面に設けられた上記機能性素子によって基板に対する保持力を電気的に制御することが可能となる。これにより、保持機構の構成の簡素化を図ることができる。また、基板の保持力を円滑に変化させることが可能であるので、薄厚の基板に対しても常に適正な着脱が可能となる。
上記機能性素子は、電圧の大きさによって粘着力が可変の機能性粘着素子であってもよい。
これにより、基板に対する保持力を電気的に制御することが可能となる。
上記機能性粘着素子は、電気絶縁性の粘着性媒体と、上記粘着性媒体中に分散された電気レオロジー粒子と、上記粘着性媒体に電圧を印加する電極対とを有していてもよい。
上記機能性粘着素子は、電気レオロジー効果を利用した粘着素子である。すなわち、この素子は、ゲル状電気絶縁性媒体中に電気レオロジー粒子を分散させ、電圧の大きさで媒体表面における粒子の凝集性を制御するものである。従って、ゲル状媒体を粘着性のある材料で構成すれば、印加電圧の大きさで媒体表面の粘着性が可変となる。
上記粘着性媒体は、上記電極対が配置される電極配置面である第１の面と、上記電極対への電圧の大きさで粘着力が制御される粘着力制御面である第２の面とを有していてもよい。
上記粘着性媒体によれば、外部電圧の変化に対して高い追従性をもって電気レオロジー粒子の分散密度を制御することができる。これにより、上記粘着力制御面の粘着力変化を高い応答性で実現できる。
本発明の他の実施形態に係る基板組立装置は、支持台と、保持機構とを具備する。
上記支持台は、下側基板を支持するためのものである。
上記保持機構は、保持面と、機能性素子とを有する。上記保持面は、上側基板の上面を保持するためのものである。上記機能性素子は、上記保持面に設けられ電圧の大きさによって保持力が可変である。上記保持機構は、上側基板の下面を上記支持台に支持された下側基板の上面に対向させる。
上記基板組立装置によれば、上記保持面に設けられた上記機能性素子によって基板に対する保持力を電気的に制御することが可能となる。これにより、上記保持機構の構成の簡素化を図ることができる。また、基板の保持力を円滑に変化させることが可能であるので、薄厚の基板に対しても常に適正な着脱が可能となる。
上記機能性素子は、電圧の大きさによって粘着力が可変の機能性粘着素子であってもよい。
これにより、基板に対する保持力を電気的に制御することが可能となる。
上記機能性粘着素子は、電気絶縁性の粘着性媒体と、上記粘着性媒体中に分散された電気レオロジー粒子と、上記粘着性媒体に電圧を印加する電極対とを有していてもよい。
上記機能性粘着素子は、電気レオロジー効果を利用した粘着素子である。すなわち、この素子は、ゲル状電気絶縁性媒体中に電気レオロジー粒子を分散させ、電圧の大きさで媒体表面における粒子の凝集性を制御するものである。従って、ゲル状媒体を粘着性のある材料で構成すれば、印加電圧の大きさで媒体表面の粘着性が可変となる。
上記粘着性媒体は、上記電極対が配置される電極配置面である第１の面と、上記電極対への電圧の大きさで粘着力が制御される粘着力制御面である第２の面とを有していてもよい。
上記粘着性媒体によれば、外部電圧の変化に対して高い追従性をもって電気レオロジー粒子の分散密度を制御することができる。これにより、上記粘着力制御面の粘着力変化を高い応答性で実現できる。
上記基板組立装置は、上記上側基板の上下を反転させる反転機構をさらに具備していてもよい。
これにより、上側基板の上下を反転させることが可能となり、下側基板に対する上側基板の対向配置が容易となる。
上記基板組立装置は、上記上側基板を上記下側基板に向けて加圧する加圧機構をさらに具備していてもよい。
これにより、上側基板を保持した状態で、上側基板を下側基板へ加圧することが可能となり、上側基板と下側基板との接合が容易となる。
ここで、上記機能性粘着素子は、保持機構の基板保持面に設けられる。この場合、保持面全域が単独の機能性粘着素子で構成されていてもよいし、保持面の複数個所に機能性粘着素子が配置される構成でもよい。
一方、基板の保持力は、上記機能性素子の粘着力で発現される構成に限られない。例えば、保持機構に真空吸着機構や静電チャック機構を付加し、これら吸着機構を基板の保持力発生源に用いてもよい。この場合、上記機能性素子は、吸着源による基板保持作用を解除した後、保持面から基板を剥離する際に駆動される剥離機構として機能させることができる。
すなわち、上記機能性素子として電気レオロジー効果を利用した機能性素子を用いた場合、電圧の大きさで電気レオロジー粒子の粒子間距離が変化すると同時に、当該機能性素子の素子厚みが変化することになる。したがって、基板の剥離時に素子厚みが大きくなるように電圧調整することで、当該機能性素子によって基板を保持面から引き離すことが可能となる。なおこの場合、電気レオロジー粒子を担持する電気絶縁性媒体は非粘着性材料で構成される。
特に、吸着源に真空吸着機構や静電チャック機構を用いた場合、吸着力を解除した後でも保持面と基板の間の密着作用で基板が保持面から容易に剥離（分離）できない場合が発生する。このような場合に、上記機能性素子の伸長作用で基板と保持面の間の保持力が調整可能となり、保持面からの基板の剥離（デチャック）が容易になるとともに、デチャック性を高めることが可能となる。
このような観点から、主に基板の剥離機構に用いられる機能性素子は、電気レオロジー効果を利用した機能性素子に限らず、例えば、圧電素子や焦電素子、形状記憶素子、バイメタル素子等のように電圧変化又はこれを利用した熱変化によって体積又は形状が変化する機能性素子が広く適用可能である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による基板組立装置とその動作を説明する概略構成図である。本実施形態の基板組立装置２０は、下側基板ＬＷと上側基板ＵＷを相互に貼り合わせるための基板貼り合わせ装置として構成されている。
基板組立装置２０は、下側基板ＬＷを支持する支持台２１と、上側基板ＵＷを保持する保持体２２を備えている。保持体２２は、上側基板ＵＷの非接合面側を保持した状態で、図１Ａに示す接合面が上向きの状態から図１Ｂに示す接合面が下向きの状態に上側基板ＵＷの上下を反転させる反転機構部（図示略）を有している。また、保持体２２は、支持台２１に支持されている下側基板ＬＷに対して上側基板ＵＷを近接させた後、図１Ｃに示すように下側基板ＬＷに向けて上側基板ＵＷを加圧する加圧機構部（図示略）を有している。
上記反転機構部および加圧機構部は、例えば、保持体２２を支持する駆動軸２３の基端部側に設けられたモータやシリンダ装置等の駆動源で構成することができる。なお、これら保持体２２、駆動軸２３、反転機構部および加圧機構部により、本発明に係る「保持機構」が構成されている。また、反転機構部は駆動軸２３の軸芯のまわりに保持体２２を回転させて基板を反転する例に限られず、駆動軸２３を回転半径とする旋回運動で基板の上下を反転させるようにしてもよい。
下側基板ＬＷおよび上側基板ＵＷはそれぞれガラス基板やシリコン基板等で構成されている。この場合、基板組立装置２０は、例えば、液晶セル（液晶表示パネル）、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の製造に用いられる。
本実施形態において、基板組立装置２０は、液晶セルの製造工程に用いられる。具体的には、例えば、下側基板ＬＷの接合面にはあらかじめ、接合用の接着剤（シール剤）や間隙形成用のスペーサが塗布あるいは散布される。その後、貼り合わせた基板の間に液晶材料を注入して液晶セルを完成させる。あるいは、液晶材料をあらかじめ下側基板ＬＷの接合面に塗布しておき、上側基板ＵＷの接合と同時に当該液晶材料を基板間に充填させる方法が採用される。
基板の貼り合わせは大気中で行うことも可能であるが、上述のように液晶セルの製造工程に基板組立装置２０が用いられる場合、基板間での空気の残留（気泡の発生）を防止する目的で、支持台２１および保持体２２は真空チャンバ２４（図１Ａ）の内部に設置され、減圧雰囲気下で基板の貼り合わせが行われる。
下側基板ＬＷは接合面を上向きにして支持台２１に支持されている。必要に応じて、支持台２１には下側基板ＬＷの位置決め機構が設けられる。支持台２１による下側基板ＬＷの支持形態は特に限定されず、下側基板ＬＷの自重による載置のほか、静電吸着機構や粘着機構、メカニカルクランプ機構等が採用可能である。なお、支持台２１は、水平面内において移動および回転可能であり、保持体２２に保持された上側基板ＵＷに対する下側基板ＬＷの位置合わせが可能に構成されている。
一方、上側基板ＵＷを保持する保持体２２の構成について説明する。図２は、保持体２２の保持面２２Ａの構成を示す概略斜視図である。保持面２２Ａには、上側基板ＵＷを保持するための機能性粘着素子２５が設けられている。この機能性粘着素子は、電圧の大きさによって保持力が可変である、本発明に係る「機能性素子」の一具体例である。
図３Ａ，Ｂは、機能性粘着素子２５の構成を概略的に示す断面図である。機能性粘着素子２５は、電気レオロジー効果（ＥＲ効果）を利用した素子で、ゲル状電気絶縁性材料からなる媒体２６と、媒体２６中に分散された電気レオロジー粒子２７と、粒子２７に電圧を印加する一対の電極２８ａ，２８ｂとを備えている。粒子２７は、媒体２６中に分散して電気レオロジー効果を示すものであれば特に限定されず、シリカゲル等の固体粒子、カーボン粒子、有機高分子化合物の芯材と電気半導体性無機物粒子の表層とからなる複合型粒子等を用いることができる（特開２００５−２５５７０１号公報参照）。
特に、本実施形態における機能性粘着素子２５は、媒体２６が粘着性材料で構成されている。このような粘着性材料としては、例えば、フッ素系樹脂やシリコーン樹脂等が挙げられる。また、この媒体２６の一方の面２６Ａは、電極対２８ａ，２８ｂが配置される電極形成面とされ、他方の面２６Ｂは、電極対２８ａ，２８ｂ間の電圧の大きさで粘着力が制御される粘着力制御面とされる。
電極２８ａと電極２８ｂとの間には所定の電圧源２９が接続されており、スイッチ３０の切替によって、図３Ａに示す電圧オフ状態と、図３Ｂに示す電圧オン状態とをとる。電圧源２９は直流電源でもよいし、交流電源でもよい。電極２８ａ，２８ｂの配置例は特に限定されず、例えば図４Ａに示すように２枚の電極２８ａ，２８ｂを平行に配置する構成のほか、図４Ｂに示すように、一方の電極２８ａの周りに他方の電極２８ｂを配置する構成例や、図４Ｃに示すように、電極２８ａ，２８ｂを電極形成面２６Ａ内で屈曲形成する構成例などが採用可能である。電極２８ａ，２８ｂに対する電圧のオン／オフ操作は、例えば、基板組立装置２０の本体制御部において行われる。
機能性粘着素子２５は、図３Ａに示す電圧オフ状態のとき、粒子２７が媒体２６の粘弾性により一定以上の粒子間距離をもって分散され、媒体２６の表面に粒子２７が突出する安定状態をとる。これにより、粘着力制御面２６Ｂの粘着力が消失する。
他方、図３Ｂに示す電圧オン状態のとき、粒子２７が誘電分極を生じて電気力線Ｓに向かって集まることで、媒体２６の表面に分布した粒子２７が媒体２６の内部に埋没するとともに、媒体２６の厚さが減少する。これにより、粘着力制御面２６Ｂが媒体２６の表面で構成されることにより、一定の粘着力が発現することになる。このときの媒体２６の粘着力は、図１Ｂに示したように上側基板ＵＷの接合面を下側基板ＬＷに対向させた状態でも、上側基板ＵＷの保持状態を安定に維持できる大きさ（基板の自重で剥離しない粘着力）に設定される。他方、電圧の大きさを変化させることで、媒体２６の表面に対する粒子２７の突出量を調整し、粘着力制御面２６Ｂの粘着力を変化させることも可能である。
以上のように構成される機能性粘着素子２５は、保持体２２の保持面２２Ａに複数設けられている。なお、保持面２２Ａの全域を単一の機能性粘着素子２５で被覆してもよい。また、保持体２２は、上側基板ＵＷの中央部を保持する大きさに構成される例に限られず、上側基板ＵＷの非接合面全域を保持できる大きさに構成してもよい。
次に、以上のように構成される本実施形態の基板組立装置２０の作用について説明する。
図１Ａを参照して、真空チャンバ２４は、所定の減圧雰囲気に排気および維持されている。下側基板ＬＷは、支持台２１の上に支持されている。下側基板ＬＷの上面（接合面）の所定領域には、あらかじめ、接着剤（シール剤）、スペーサ、液晶材料等が塗布あるいは散布されている。
また、上側基板ＵＷは、保持体２２の保持面に保持されている。このとき、保持体２２の保持面２２Ａに設けられた機能性粘着素子２５を図３Ｂに示す電圧オンの状態にして、媒体２６のもつ本来の粘着力を発現させることで上側基板ＵＷを保持する。
次に、図１Ｂに示すように、保持体２２を駆動軸２３のまわりに１８０度回転させることで上側基板ＵＷの上下を反転させる。これにより、上側基板ＵＷは、その上面が保持体２２に保持された状態で、下側基板ＬＷと対向される。その後、支持台２１を水平面内で移動あるいは回転させることにより、上側基板ＵＷと下側基板ＬＷとの間の位置合わせが行われる。なお、基板の位置合わせは、保持体２２側を移動させて行うようにしてもよい。
続いて、保持体２２を下降させ、下側基板ＬＷに対して上側基板ＵＷを近接させた後、図１Ｃに示すように、下側基板ＬＷに向けて上側基板ＵＷを加圧する。これにより、上側基板ＵＷと下側基板ＬＷとが相互に接合されるとともに、液晶セルが作製される。
基板の接合後、保持体２２の機能性粘着素子２５を図３Ａに示す電圧オフの状態に切り替える。その結果、媒体２６の粘着力制御面２６Ｂから電気レオロジー粒子２７が突出し、粘着力制御面２６Ｂの粘着力が低下するとともに上側基板ＵＷに対する保持力が消失する。以上のようにして、上側基板ＵＷの上面から保持体２２が分離される。
以上のように、本実施形態によれば、上側基板ＵＷを保持する保持機構として、機能性粘着素子２５を保持面２２Ａに有する保持体２２を用いているので、基板ＵＷに対する保持力を電気的に制御することが可能となる。これにより、保持機構の構成の簡素化を図ることができる。
また、基板の保持力を円滑的に変化させることが可能であるので、薄板の基板に対しても反りや変形を生じさせることなく適正に分離することができる。また、複雑な剥離機構を必要とせずに基板の着脱を実現することができる。また、基板の着脱に際してダストが発生する懸念もなく、大気中のみならず真空中での使用にも適している。
更に、上述した機能性粘着素子２５は、外部電圧の変化に対して高い追従性をもって電気レオロジー粒子２７の分散密度を制御することができるので、粘着力制御面２６Ｂの粘着力変化を高い応答性で実現できる。これにより、基板の接合完了後、速やかに保持体２２を基板ＵＷから分離することが可能となり、生産性の向上が図れるようになる。
続いて、本発明の他の実施形態について説明する。以下の実施形態では、基板の保持力発生源に真空吸着機構や静電チャック機構が用いられ、本発明に係る保持力調整用の機能性素子は、基板の剥離機構として用いられている。
すなわち、以下の実施形態は、基板等の被処理物の保持装置であって、保持面を有する吸着機構と、基板を保持面から剥離あるいは分離させる剥離機構を備えており、上記剥離機構は、電圧の大きさによって保持力が可変の機能性素子で構成されている。このような構成の保持装置は、基板組立装置における上側基板の保持機構として構成する例に限られず、下側基板を支持する支持台にも適用可能である。また、当該保持装置は、基板組立装置だけに限られず、基板搬送ロボット等における基板の位置決め搬送用の保持機構としても適用可能である。
図５Ａ，Ｂは、真空吸着機構３１を保持力発生源として備えた保持機構４１の概略構成を示している。真空吸着機構３１は、基板Ｗの周辺圧力（例えば大気圧）との圧力差を利用して基板Ｗを吸着保持する。この真空吸着機構３１の周囲には、本発明に係る機能性素子３５と、この機能性素子３５を支持するベース３６が取り付けられている。
機能性素子３５は、電気レオロジー効果を利用した素子で構成されており、電気絶縁性の媒体と、この媒体中に分散された電気レオロジー粒子と、媒体に電圧を印加する電極対とを有している。ただし、本例の場合、媒体は非粘着性材料で構成されている。そして、上記電極対は、図３に示したように一方側の面に隣接して配置する構成に限られず、媒体を挟むように対向して配置することも可能である。この場合、小さな電圧で同様の効果を得ることができるので、機能性素子の駆動電圧の低減を図れるようになる。
電気レオロジー効果を利用した機能性素子は、電圧の大きさで電気レオロジー粒子の粒子間距離が変化すると同時に、当該素子の厚みが変化する。したがって、機能性素子３５の素子厚みを電気的に変化させることで、基板Ｗと保持面（吸着部）３１ａの間の保持力を調整することが可能となる。具体的には、図５Ａに示す基板Ｗの吸着時においては、機能性素子３５に電圧を印加して素子厚みＴ１を薄厚状態に維持する。一方、図５Ｂに示す基板Ｗの保持力解除時においては、機能性素子３５への電圧印加を解除して素子厚みＴ２を伸長させ、基板Ｗを保持面３１ａから離れる方向へ押圧する。
保持力発生源として真空吸着機構を備えた保持機構の場合、チャック動作解除後においても保持面と基板の間に残留する密着力の影響で基板との分離が容易に行えない場合がある。本実施形態によれば、上述したように、保持力解除後において機能性素子３５の電圧オフ操作を行うことにより、機能性素子３５の素子厚みの伸長作用で保持面３１ａからの基板Ｗの分離を促し、迅速なデチャック動作を実現することが可能となる。
一方、図６Ａ，Ｂは、静電チャック機構３２を保持力発生源として備えた保持機構４２の概略構成を示している。静電チャック機構３２は、スイッチ３９の切替によってチャック電極へ電圧を印加し又は当該電圧を解除して保持面３２ａにおける基板Ｗの吸着動作を制御する。この静電チャック機構３２の周囲には、上述した構成の機能性素子３５と、この機能性素子３５を支持するベース３４が取り付けられている。
機能性素子３５は、その素子厚みが電気的に変化されることで、基板Ｗと保持面３２ａの間の保持力を調整する機能を有する。具体的には、図６Ａに示す基板Ｗの吸着時においては、機能性素子３５に電圧を印加して静電チャック機構３２による基板吸着動作を確保する。一方、図６Ｂに示す基板Ｗの保持力解除時においては、機能性素子３５への電圧印加を解除して素子厚みを伸長させ、基板Ｗを保持面３２ａから離れる方向へ押圧する。
保持力発生源として静電チャック機構を備えた保持機構の場合、チャック動作解除後においても、基板に残留する電荷の影響で基板との分離が容易に行えない場合がある。本実施形態によれば、機能性素子３５の素子厚みの伸長作用で保持面３２ａからの基板Ｗの分離を促し、迅速なデチャック動作を実現することが可能となる。
そして、図７Ａ，Ｂは、電磁石３３を保持力発生源として備えた保持機構４３の概略構成を示している。電磁石３３は、スイッチ３８の切替によってコイル３７へ電流を供給し又は当該電流供給を解除して保持面３３ａにおける基板Ｗの電磁的吸着動作を制御する。本例の場合、鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性金属層を有する基板Ｗに対して適用可能である。電磁石３３の周囲には、上述した構成の機能性素子３５と、この機能性素子３５を支持するベース３６が取り付けられている。
機能性素子３５は、その素子厚みが電気的に変化されることで、基板Ｗと保持面３３ａの間の保持力を調整する機能を有する。具体的には、図７Ａに示す基板Ｗの吸着時においては、機能性素子３５に電圧を印加して電磁石３３による基板吸着動作を確保する。一方、図７Ｂに示す基板Ｗの保持力解除時においては、機能性素子３５への電圧印加を解除して素子厚みを伸長させ、基板Ｗを保持面３３ａから離れる方向へ押圧する。
一方、保持機構は、上述の例とは逆に、機能性素子に電圧を印加することで基板を保持力発生源から分離し、機能性素子への電圧印加を解除して基板を保持力発生源で保持する構成であってもよい。図８Ａ，Ｂにその構成の一例を示す。
図８Ａに示す保持機構４４は、ベース５２に対して保持力発生源５１が機能性素子５３を介して取り付けられており、この保持力発生源５１の周囲には、基板分離用のストッパ５５が設けられている。保持力発生源５１は、真空吸着機構や静電チャック機構等が適用可能であり、図示の例では真空吸着機構で構成されている。なお、５１ａは吸引孔であり、例えば機能性素子５３を貫通して、あるいは機能性素子５３を迂回して形成されている。
機能性素子５３は、電気レオロジー効果を利用した素子で構成されており、電気絶縁性の媒体と、この媒体中に分散された電気レオロジー粒子と、媒体に電圧を印加する電極対５４ａ，５４ｂを有している。電極対５４ａ，５４ｂは媒体を挟むように対向して配置されており、一方の電極５４ａはベース５２に固定され、他方の電極５４ｂは保持力発生源５１に固定されている。
保持力発生源５１は、電極５８ａ，５８ｂへ電圧が印加されていないとき、図８Ａに示すように基板保持面がストッパ５５の先端から突出する。また、電極５８ａ，５８ｂへ電圧が印加されると、機能性素子５３の素子厚みの減少によって、図８Ｂに示すように基板保持面がストッパ５５の先端よりもベース５２側に引き込まれる。したがって、基板Ｗを吸引保持する場合には、図８Ａに示すように機能性素子５３への電圧印加を解除することで保持力発生源５１による基板Ｗの保持が可能となり、保持力を解除する場合には、図８Ｂに示すように機能性素子５３へ電圧を印加することでストッパ５５による基板Ｗの保持面からの剥離を促すことが可能となる。
この構成によれば、機能性素子５３への電圧印加を解除した状態で基板Ｗの保持動作を行わせることができるので、当該電圧印加に不具合を生じた場合の基板の落下を防止することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
例えば以上の実施形態では、機能性粘着素子２５を上側基板ＵＷの保持機構（保持体２２）に適用した例について説明したが、これに限られず、下側基板ＬＷを支持する支持台２１にも当該機能性粘着素子２５を設けてもよい。これにより、支持台２１から接合基板の取出しを迅速、容易かつ適正に行うことが可能となる。
また、以上の実施形態では、基板の剥離機構に電気レオロジー効果を利用した機能性素子を用いた例について説明したが、これに限られず、例えば、圧電素子や焦電素子、形状記憶素子、バイメタル素子等のように電圧変化又はこれを利用した熱変化によって体積又は形状が変化する機能性素子を用いてもよい。
本発明の一実施形態による基板組立装置の概略構成および動作を説明する側面図である。 図１の基板組立装置における上側基板用の保持体の構成を示す要部の概略斜視図である。 図２に示した保持体に設けられる機能性粘着素子の概略構成および動作を説明する側断面図である。 図３に示した機能性粘着素子の電極対の構成例を示す図である。 本発明の他の実施形態において説明する基板保持装置の概略構成および動作を説明する側断面図である。 図５の構成の変形例を示す図である。 図５の構成の他の変形例を示す図である。 本発明の更に他の実施形態において説明する基板保持装置の概略構成および動作を説明する側断面図である。 従来の基板組立装置の概略構成図である。
符号の説明
２０ 基板組立装置
２１ 支持台
２２ 保持体
２３ 駆動軸
２４ 真空チャンバ
２５ 機能性粘着素子
２６ 電気絶縁性媒体
２７ 電気レオロジー粒子
２８ａ，２８ｂ 電極
２９ 電圧源
３０ スイッチ
３１ 真空吸着機構
３２ 静電チャック機構
３３ 電磁石
３５ 機能性素子
５１ 保持力発生源
５３ 機能性素子
ＬＷ 下側基板
ＵＷ 上側基板
Ｗ 基板

Claims (10)

  1. 基板を保持する保持面を有する保持体と、
    前記保持面に設けられ、電圧の大きさによって保持力が可変の機能性素子と
    を具備する基板保持機構。
  2. 請求項１に記載の基板保持機構であって、
    前記機能性素子は、電圧の大きさによって粘着力が可変の機能性粘着素子である
    基板保持機構。
  3. 請求項２に記載の基板保持機構であって、
    前記機能性粘着素子は、
    電気絶縁性の粘着性媒体と、
    前記粘着性媒体中に分散された電気レオロジー粒子と、
    前記粘着性媒体に電圧を印加する電極対とを有する
    基板保持機構。
  4. 請求項３に記載の基板保持機構であって、
    前記粘着性媒体は、
    前記電極対が配置される電極配置面である第１の面と、
    前記電極対への電圧の大きさで粘着力が制御される粘着力制御面である第２の面とを有する
    基板保持機構。
  5. 下側基板を支持するための支持台と、
    上側基板の上面を保持するための保持面と、前記保持面に設けられ電圧の大きさによって保持力が可変の機能性素子とを有し、前記上側基板の下面を前記支持台に支持された前記下側基板の上面に対向させる保持機構と
    を具備する基板組立装置。
  6. 請求項５に記載の基板組立装置であって、
    前記機能性素子は、電圧の大きさによって粘着力が可変の機能性粘着素子である
    基板組立装置。
  7. 請求項６に記載の基板組立装置であって、
    前記機能性粘着素子は、
    電気絶縁性の粘着性媒体と、
    前記粘着性媒体中に分散された電気レオロジー粒子と、
    前記粘着性媒体に電圧を印加する電極対とを有する
    基板組立装置。
  8. 請求項７に記載の基板組立装置であって、
    前記粘着性媒体は、
    前記電極対が配置される電極配置面である第１の面と、
    前記電極対への電圧の大きさで粘着力が制御される粘着力制御面である第２の面とを有する
    基板組立装置。
  9. 請求項５に記載の基板組立装置であって、
    前記上側基板の上下を反転させる反転機構をさらに具備する
    基板組立装置。
  10. 請求項５に記載の基板組立装置であって、
    前記上側基板を前記下側基板に向けて加圧する加圧機構をさらに具備する
    基板組立装置。
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