JPWO2009060890A1 - 貼合せ基板製造装置および貼合せ基板製造方法 - Google Patents

貼合せ基板製造装置および貼合せ基板製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明の貼合せ基板製造装置は、上基板と下基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造装置であって、前記下基板を支持するベース部と;上下移動可能に構成され、前記ベース部とともに貼合せ処理室を形成するチャンバ部材と;前記ベース部に立設された支持棒と;前記支持棒に沿って前記チャンバ部材から独立して上下移動可能であり、かつ、前記上基板を保持可能な上加圧部材と;を備え、前記上加圧部材が移動することにより、前記貼合せ処理室の内部で上基板と前記下基板とが貼り合わされる。

Description

本発明は、貼合せ基板製造装置および貼合せ基板製造方法に関する。
本願は、2007年11月09日に、日本国に出願された特願2007−291946号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ(FPD)は、2枚の基板を貼り合せた構造を有している。例えば、液晶ディスプレイは、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、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)とが数μm程度の間隔で対向して配置され、両基板間に液晶が封入されるとともに、両基板が光硬化性樹脂を含むシール部材(接着剤)で互いに貼り合わされて製造される。この2枚の基板の貼り合わせは、不純ガスの混入などを防止するために、真空環境下で行う。
このような2枚の基板を貼り合わせる装置としては、例えば特許文献1の基板貼合せ装置が知られている。特許文献1の基板貼合せ装置は、上側容器と下側容器とで構成される真空チャンバと、上基板を移動させるための上基板搬送治具と、上側容器を上下移動させるための第一の支持棒と、その支持棒が支持されているベース板と、上基板搬送治具を上下移動させるための第二の支持棒と、を備えている。
上記の基板貼合せ装置では、第一の支持棒を下方向へ移動させて、上側容器と下側容器とが当接して真空チャンバが構成されるとともに、第二の支持棒を下方向へ移動させて、上基板と下基板とが所定間隔で対向配置されるように上基板搬送治具を下降する。その後、上基板と下基板との位置合わせをして、これらを貼り合わせるものである。
特開2007−212572号公報
上記の特許文献1の貼合せ基板製造装置は、処理室内を真空引きした後に、上基板と下基板との位置合わせをし、これら2枚の基板を貼り合わせる。しかしながら、上基板と下基板との位置合わせをした後に、ベース板に備え付けられている第二の支持棒を移動させることにより上基板搬送治具を移動させると、上基板と下基板との位置が相対的にずれる虞がある。これは、ベース板から下基板までの間に複数の部材が介在することにより、下基板が配置されている下側容器と第二の支持棒が備え付けられているベース板とが異なる動きをするためである。このように、上基板と下基板との相対的位置がずれることで、歩留まりが低下するという問題があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、2枚の基板の位置合わせ精度を向上させて、歩留まりを向上させることが可能な貼合せ基板製造装置および貼合せ基板製造方法の提供を課題とする。
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
(1)本発明の貼合せ基板製造装置は、上基板と下基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造装置であって、前記下基板を支持するベース部と;上下移動可能でかつ、前記ベース部とともに貼合せ処理室を形成するチャンバ部材と;前記ベース部に立設された支持棒と;この支持棒に沿って前記チャンバ部材から独立して上下移動可能でかつ、前記上基板を保持可能な上加圧部材と;を備え、前記上加圧部材が移動することにより、前記貼合せ処理室の内部で前記上基板と前記下基板とが貼り合わされる。
上記(1)に記載の貼合せ基板製造装置によれば、上基板が保持された上加圧部材は、下基板が載置されたベース部に立設している支持棒に案内されて上下移動するため、上基板と下基板との間に介在する部材の数を最小限に抑えられる。これにより、上基板と下基板との位置合わせをしてから貼り合わせるまでの間に、上基板と下基板との相対的な位置がずれるのを防止できる。その結果、2枚の基板の位置合わせ精度を向上させて、歩留まりを向上させられる。また、上加圧部材とチャンバ部材とを個別に上下移動可能にしたため、チャンバ部材は高速で上下移動させられ、上加圧部材は、基板の貼合せ時に微小な動き(上下移動)をさせられる。つまり、2枚の基板の位置合わせ精度が向上するとともに、生産効率が向上する。
(2)前記チャンバ部材に、前記上基板を吸着させるための吸着ピンが設けられているのが好ましい。
上記(2)の場合、チャンバ部材の上下移動に連動して吸着ピンを上下移動させられる。また、チャンバ部材から独立して上加圧部材を上下移動させることで、吸着ピンから上加圧部材に上基板を受け渡すことができる。したがって、吸着ピン独自の上下移動機構が不要になり、製造コストの上昇を抑制できる。
(3)前記ベース部に、前記下基板を載置する載置テーブルと、この載置テーブルを移動させる移動機構と、が設けられているのが好ましい。
上記(3)の場合、下基板が載置テーブルに載置されているため、下基板を安定に保持でき、下基板と上基板との位置合わせを高精度に行える。
(4)前記ベース部に、前記下基板の一部を吸着しつつ前記下基板を移動させる下基板吸着装置と、この下基板吸着装置による前記下基板の移動時には、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を浮上させ、前記上基板と前記下基板との貼合せ時には、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を吸着することが可能な下基板浮上吸着装置と、が設けられているのが好ましい。
上記(4)の場合、上基板と下基板とを位置合わせする際には、下基板浮上吸着装置により下基板をベース部から浮上させられる。したがって、下基板吸着装置により容易に下基板を移動させられる。上基板と下基板とを貼り合わせる際には、下基板浮上吸着装置により、下基板をベース部に吸着できる。したがって、下基板の位置ずれを防止でき、上基板と下基板とを精度良く貼り合わせられる。また、下基板を載置するためのテーブルを別途必要としないため、ベース部と下基板との間に介在する部品点数を少なくできる。
さらに、下基板をベース部に吸着させると、下基板吸着装置と下基板浮上吸着装置とは貼合せ処理室には露出されないため、各装置から発生するパーティクルなどが貼合せ処理室内に流入することを防止できる。したがって、貼合せ処理室内のクリーン度を確保できる。
(5)本発明の貼合せ基板製造方法は、ベース部により下基板を支持し、前記ベース部から立設された支持棒に沿って上下移動可能な上加圧部材により上基板を保持し、前記上加圧部材から独立して上下移動可能なチャンバ部材と前記ベース部とにより構成された貼合せ処理室の内部で、前記下基板と前記上基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造方法であって、前記チャンバ部材を下降させて、前記ベース部と前記チャンバ部材とで前記上基板および前記下基板が収容された貼合せ処理室を形成する処理室形成工程と;前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを所定距離だけ離間配置する第一上基板移動工程と;前記貼合せ処理室内を減圧する減圧工程と;前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを所定間隔に対向配置する第二上基板移動工程と;前記下基板を載置する載置テーブルを前記ベース部に設けられた移動機構により移動させることで前記下基板を移動させて、前記下基板と前記上基板との位置合わせを行う基板位置合わせ工程と;前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを貼り合わせる基板貼合せ工程と;を備えている。
上記(5)に記載の貼合せ基板製造方法によれば、上基板が保持された上加圧部材が、下基板が載置される載置テーブルが設置されたベース部に立設されている支持棒に案内されて上下移動する。そのため、上基板と下基板との間に介在する部材の数を最小限に抑えられる。これにより、上基板と下基板との位置合わせをしてから貼り合わせるまでの間に、上基板と下基板との位置関係がずれるのを防止できる。したがって、2枚の基板の位置合わせ精度を向上させて、歩留まりを向上させられる。
また、上加圧部材とチャンバ部材とを個別に上下移動可能にしたため、チャンバ部材は高速で上下移動させられ、上加圧部材は基板の貼合せ時に微小な動き(上下移動)をさせられる。つまり、2枚の基板の位置合わせ精度が向上するとともに、生産効率が向上する。
また、下基板と上基板とを所定距離だけ離間配置した状態で貼合せ処理室を減圧するので、コンダクタンスが大きい状態で減圧できる。これにより、減圧時間を短縮できる。
さらに、貼合せ処理室内を減圧した後に、移動機構により下基板と上基板との位置合わせを行える。したがって、下基板と上基板との位置合わせを行った後、再度、上加圧部材を上昇させる必要がなくなり、生産効率を向上できる。
そして、下基板が載置テーブルに載置されているため、下基板を安定保持でき、下基板と上基板との位置合わせを高精度に行える。
(6)本発明の貼合せ基板製造方法は、ベース部により下基板を支持し、前記ベース部から立設された支持棒に沿って上下移動可能な上加圧部材により上基板を保持し、前記上加圧部材から独立して上下移動可能なチャンバ部材と前記ベース部とにより構成された貼合せ処理室の内部で、前記下基板と前記上基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造方法にであって、前記チャンバ部材を下降させて、前記ベース部と前記チャンバ部材とで前記上基板および前記下基板が収容された貼合せ処理室を形成する処理室形成工程と;前記ベース部に設置された下基板吸着装置により前記下基板の一部を吸着しつつ前記下基板を前記ベース部から離間させるとともに、前記ベース部に設置された下基板浮上吸着装置により、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を浮上させる第一下基板移動工程と;前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを所定間隔に対向配置する第一上基板移動工程と;前記下基板吸着装置により前記下基板を移動させて、前記下基板と前記上基板との位置合わせを行う基板位置合わせ工程と;前記上加圧部材を上昇させて、前記下基板と前記上基板とを所定距離だけ離間配置する第二上基板移動工程と;前記下基板吸着装置により前記下基板の一部を吸着しつつ前記下基板を前記ベース部に当接させるとともに、前記下基板浮上吸着装置により、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を前記ベースに吸着させる第二下基板移動工程と;前記貼合せ処理室内を減圧する減圧工程と、前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを貼り合わせる基板貼合せ工程と;を備えている。
上記(6)に記載の貼合せ基板製造方法によれば、上基板が保持された上加圧部材が、下基板が載置されたベース部に立設されている支持棒に案内されて上下移動するため、上基板と下基板との間に介在する部材の数を最小限に抑えられる。これにより、上基板と下基板との位置合わせをしてから貼り合わせるまでの間に上基板と下基板の位置関係がずれることを防止できる。
したがって、2枚の基板の位置合わせ精度を向上して、歩留まりを向上させられる。
また、上加圧部材を上昇させて下基板と上基板とを所定距離だけ離間配置した後に貼合せ処理室を減圧するので、コンダクタンスが大きい状態で減圧できる。これにより、減圧時間を短縮できる。
さらに、上基板と下基板とを位置合わせする際には、下基板浮上吸着装置により下基板をベース部から浮上させられる。したがって、下基板吸着装置により、容易に下基板を移動させられる。上基板と下基板とを貼り合わせる際には、下基板浮上吸着装置により下基板をベース部に吸着させられる。したがって、下基板の位置ずれを防止でき、上基板と下基板とを精度良く貼り合わせられる。また、下基板を載置するためのテーブルを別途必要としないため、ベース部と下基板との間に介在する部品点数を少なくできる。さらに、下基板をベース部に吸着させると、下基板吸着装置および下基板浮上吸着装置は貼合せ処理室には露出されないため、各装置から発生するパーティクルなどが貼合せ処理室内に流入することを防止できる。したがって、貼合せ処理室内のクリーン度を確保した状態で、上基板と下基板とを貼り合わせられる。
上記(1)に記載の貼合せ基板製造装置によれば、チャンバ部材および上加圧部材が、ともにベース部によって支持されているため、上基板と下基板との間に介在する部材が最小限に抑えられている。
これにより、上基板と下基板との位置合わせをしてから貼り合わせるまでの間に、上基板と下基板の位置関係がずれることを防止できる。したがって、2枚の基板の位置合わせ精度が向上して、歩留まりを向上させられる。また、上加圧部材とチャンバ部材とを個別に上下移動可能にしたため、チャンバ部材は高速で上下移動させることができ、上加圧部材は基板の貼合せ時に微小な動き(上下移動)をさせられる。つまり、2枚の基板の位置合わせ精度が向上するとともに、生産効率を向上できる。
図1は、本発明の第一実施形態に係る貼合せ基板製造装置の正面概略図である。 図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。 図3は、同施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(1)である。 図4は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(2)である。 図5は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(3)である。 図6は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(4)である。 図7は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(5)である。 図8は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(6)である。 図9は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(7)である。 図10は、同実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図(8)である。 図11は、同実施形態に係る貼合せ基板を製造する過程を示すフローチャートである。 図12は、本発明の第二実施形態に係る貼合せ基板製造装置の正面概略図である。 図13は、図12のB−B線に沿う断面図である。 図14は、本発明の第二実施形態に係る貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図である。 図15は、本発明の第二実施形態に係る貼合せ基板を製造する過程を示すフローチャートである。
符号の説明
10,110 貼合せ基板製造装置
11,111 ベース部
14 チャンバ部材
15 上加圧部材
16 第二支持棒(支持棒)
17 チャンバ(貼合せ処理室)
29 移動機構
31 載置テーブル
57 吸着ピン
125 駆動台(下基板吸着装置)
135 エアーパッド(下基板浮上吸着装置)
W1 下基板
W2 上基板
W3 貼合せ基板
(第一実施形態)(貼合せ基板製造装置)
本発明の第一実施形態に係る貼合せ基板製造装置について、図1〜図11に基づいて説明する。
図1は貼合せ基板製造装置の正面概略図であり、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。図1,図2に示すように、貼合せ基板製造装置10は、下基板W1を載置するベース部11と、ベース部11に立設された第一支持棒13と、第一支持棒13に沿って上下移動可能であり、かつチャンバ17の一部を構成するチャンバ部材14と、ベース部11に立設された第二支持棒16と、第二支持棒16に沿ってチャンバ部材14から独立して上下移動可能であり、かつ上基板W2を保持可能な上加圧部材15と、を備えている。
ベース部11は、剛性を有し、略直方体形状に形成されている。ベース部11は、その下面21の四隅に脚22が設けられて、床面に載置されている。一方、ベース部11の上面23は平面視で長方形に形成されている。上面23には、平面視において下基板W1よりも大きな凹部25が形成されている。凹部25の略中央部および四隅には、直交2軸水平方向と水平回転方向(以下、水平面内方向という)とに移動可能なXYθガイド27が設けられている。凹部25の周縁部に配されたXYθガイド27同士の略中央部には、XYθガイド27と同じ構造を有するXYθガイドにアクチュエータ33が設けられた移動機構29が配置されている。つまり、凹部25には、5個のXYθガイド27と、4個の移動機構29とが配置されている。XYθガイド27の表面28と、移動機構29の表面30とは面一になるように配置されている。
XYθガイド27と移動機構29との上部には、平面視において矩形状の載置テーブル31が設けられている。載置テーブル31の上面32には、下基板W1を載置できる。移動機構29を駆動させることで、載置テーブル31を水平面内方向に移動させられる。つまり、移動機構29を駆動させることで、下基板W1を水平面内方向に移動させられる。
XYθガイド27は、略3層構造であり、ベース部11に固定されるベース固定部27aと、載置テーブル31に固定されるテーブル固定部27cと、ベース固定部27aとテーブル固定部27cとの間に配置され、水平面内方向に移動可能な移動部27bと、で構成されている。
移動機構29(29a,29b)は、アクチュエータ33が駆動することで、移動部27bが所望の方向へ移動する。ここで、例えば、凹部25の長辺方向の中央に設けられた移動機構29aをX方向(載置テーブル31の長辺方向)に沿って移動可能とし、短辺方向に設けられた移動機構29bをY方向(載置テーブル31の短辺方向)に沿って移動可能とした場合には、各移動機構29の移動量を制御することで、載置テーブル31を所望の方向へ移動できる。つまり、載置テーブル31をX方向に沿って移動させたい場合は、移動機構29aを移動させ、載置テーブル31をY方向に沿って移動させたい場合は、移動機構29bを移動させればよい。また、2個の移動機構29aおよび2個の移動機構29bを移動させることで、載置テーブル31をその垂直軸の周りに回動させられる。
載置テーブル31の上面32の、下基板W1に対応した位置にはリフトピン45が複数設けられている。リフトピン45は、通常時には載置テーブル31の上面32より下方に配置されている。また、図示しない別の装置から貼合せ基板製造装置10に下基板W1を受け渡す際には、リフトピン45が上昇して図示しないロボットアームから下基板W1を受け取ることができる。下基板W1を受け取った後にリフトピン45を下降させることで、下基板W1を載置テーブル31の上面32に載置できる。また、基板W1,W2の貼合せ処理が完了した後、別の装置に貼合せ基板W3を受け渡す際には、リフトピン45を上昇させて載置テーブル31の上面32から貼合せ基板W3を離間させる。その隙間にロボットアームを挿入して貼合せ基板W3を搬送する。
また、凹部25の底面26には、排気口47が形成されている。排気口47はベース部11を貫通する排気管48に接続されている。排気管48は、ベース部11の下面21に取り付けられた真空ポンプ49に接続されている。
ベース部11の、凹部25の外側の上面23には、第一支持棒13が立設されている。第一支持棒13は、ベース部11の四隅に立設されている。第一支持棒13は、ベース部11に取り付けられた駆動源66からの指示により回転可能である。また、第一支持棒13には雄ネジ85が形成されている。
第一支持棒13には、チャンバ部材14が装着されている。チャンバ部材14は、平面視においてベース部11と略同一の大きさの長方形で形成されている。平面視において、チャンバ部材14の四隅には第一支持棒13に対応した位置に、第一支持棒13が螺合される雌ネジ86が形成されている。つまり、第一支持棒13が回転することで、チャンバ部材14を上下移動できるようになっている。チャンバ部材14を水平状態に保持したまま、より確実に上下移動させるための図示しないガイド棒を、第一支持棒13以外に設けてもよい。
チャンバ部材14の下面の周縁部は、鉛直下方へと延設された壁部51が全周に亘って形成されており、壁部51の底面52がベース部11の上面23と当接可能に構成されている。これにより、ベース部11とチャンバ部材14とでチャンバ17を構成し得るようになっている。チャンバ部材14の底面52には全周に亘ってシールが設けられている。
チャンバ部材14の天井53には、上基板W2を吸着するための上基板吸着機構55が設けられている。上基板吸着機構55は、天井53に取り付けられた本体部56と、本体部56から鉛直下方に向かって延設された吸着ピン57と、を備えている。吸着ピン57の先端には開口58が形成され、開口58は吸着ピン57内に形成された貫通孔59に連接されている。貫通孔59は、さらに本体部56内に形成された貫通孔61に連接されている。そして、貫通孔61は、配管62に接続され、配管62は装置外へと導かれ、配管62の先端部には排気ポンプ63が設けられている。このようにすることで、排気ポンプ63を駆動して上基板W2を吸着ピン57に吸着できる。配管62の途中にはバルブ64が設けられており、排気風量を調節できる。
つまり、図示しない別の装置から貼合せ基板製造装置10に上基板W2を受け渡す際に、排気ポンプ63を駆動させることで、吸着ピン57が図示しないロボットアームから上基板W2を受け取ることができる。そして、排気を継続することで、上基板W2を吸着ピン57に保持できる。
さらに、チャンバ部材14の天井53の、上基板W2が保持される任意の位置(上基板W2の周縁部近傍が好ましい)に対応した位置には、下基板W1との位置合わせを行う際に用いるカメラ80の撮影部81が形成されている。撮影部81には、チャンバ部材14を貫通する貫通孔であるカメラ配置部82が連接されている。つまり、カメラ配置部82にカメラ80をセットし、カメラ80で撮影部81を通して、下基板W1と上基板W2とのアライメントマークM1,M2を撮影し、アライメントマークM1,M2のズレを検知できる。上加圧部材15の撮影部81に対応した位置には、図示しない貫通孔や切欠きなどが形成されており、下基板W1と上基板W2とを撮影できるようになっている。また、カメラ80で撮影した結果をもとに、移動機構29に対して水平面内方向の移動量を指示するための図示しない制御部が設けられている。
平面視において、凹部25の底面26における載置テーブル31の外側には、第二支持棒16が立設されている。第二支持棒16は、凹部25の四隅に立設されている。
第二支持棒16には、上加圧部材15が装着されている。上加圧部材15は、平面視において、凹部25より若干小さい長方形で形成されている。上加圧部材15の四隅には、第二支持棒16に対応した位置に、第二支持棒16が挿通可能な貫通孔71が形成されている。貫通孔71の下方には、上加圧部材15が第二支持棒16に沿って垂直方向に上下するように、案内ガイド83が配置されている。
上加圧部材15の下面は、上基板W2を保持する保持面75である。
保持面75の上基板W2が保持される位置には、静電チャック部77が複数設けられている。静電チャック部77の表面は、保持面75と面一になるように配置されている。また、保持面75の、静電チャック部77が配置されていない箇所には、吸着ピン57を挿通可能な貫通孔78が形成されている。
さらに、上加圧部材15の上面91には、上加圧部材15を上下移動させるための駆動機構92が複数設けられている。駆動機構92は、長さを調節可能な軸部93と、図示しない制御部とを備えている。軸部93は、上加圧部材15に接続された固定軸94と、固定軸94と連接され、軸部93の長さを調節する可動軸95と、を備えている。可動軸95は固定軸94の内部に収納可能に構成され、可動軸95が固定軸94に対して上下方向に可動することで、軸部93の長さを調節できる。つまり、可動軸95が固定軸94に対して上下方向に可動することで、上基板W2を上下移動させられる。チャンバ部材14には、駆動機構92を挿通させるための貫通孔98が適宜形成されている。また、チャンバ17の気密性を確保するために、固定軸94とチャンバ部材14の貫通孔98との間には、シール99が介装されている。
駆動機構92の上部で、かつ、チャンバ部材14の上方には、例えばアクチュエータで構成された加圧機構96が設けられている。加圧機構96は可動軸95と連接されている。
加圧機構96により、下基板W1と上基板W2とを貼り合わせる際に、適正な荷重でこれらの基板W1,W2を貼り合わせるように調節できる。加圧機構96によって基板W1,W2にかけられている荷重は、ロードセル90により検出できる。
可動軸95は加圧機構96の内部に収納可能に構成され、長さ調節できるようにしてもよい。また、符号90にユニバーサルジョイント(自在軸継手)を設け、上加圧部材15に垂直方向の力のみを作用させ、上加圧部材15が第二支持棒16のみに案内されるようにしてもよい。ロードセル90は、加圧機構96の内部に取り付けてもよいし、軸部93と上加圧部材15との間に取り付けてもよい。
(作用)
次に、貼合せ基板製造装置10を用いて、貼合せ基板を製造する手順を図3〜図11を用いて説明する。図3〜図10は貼合せ基板製造装置を用いて貼合せ基板を製造する過程を示す説明図、図11は貼合せ基板を製造する過程を示すフローチャートである。
後述の各ステップ番号は、図11のステップ番号に対応している。
まず、図3に示すように、貼合せ基板製造装置10の上加圧部材15は、加圧機構96によりその最上位に位置した状態に保持されている。
ステップS1では、この状態で、下基板W1をロボットアームにより搬入する。下基板W1の具体的な搬入方法はステップS2以降に示す。
ステップS2では、図示しないロボットアームで搬送されてきた下基板W1を載置テーブル31の上方に配置する。ここで、リフトピン45を上昇させて下基板W1をロボットアームから浮上させる。
ステップS3では、ロボットアームを貼合せ基板製造装置10内から退避させる。
ステップS4では、リフトピン45を下降させて、下基板W1を載置テーブル31の上面32に載置する。
ステップS5では、図示しないロボットアームで搬送されてきた上基板W2を、上加圧部材15の保持面75の下方に配置する。
ステップS6では、吸着ピン57を下降させて上基板W2を吸着する。吸着ピン57を下降させるには、上加圧部材15を最上位に保持したまま、チャンバ部材14を下降させる。
ステップS7では、ロボットアームをチャンバ17内から退避させる。
ステップS8では、上加圧部材15を下降させる。
ステップS9では、上加圧部材15の静電チャック部77を機能させて、上基板W2を保持面75に吸着させる。図4は、上述したステップS9までが完了したときの説明図である。
ステップS1〜S4の下基板W1を搬入する工程と、ステップS5〜S9の上基板W2を搬入する工程とは、どちらを先にしてもよい。ただし、上基板W2は吸着ピン57から落下するおそれがある。そのため、上基板W2の搬入を先に行うことにより、上基板W2の落下による影響が下基板W1に及ぶのを防止できる。特に、液晶パネルを製造する場合には、下基板W1の上面に液晶が塗布されているため、上基板W2の搬入を先に行うことが望ましい。
次に、ステップS10では、図5に示すように、チャンバ部材14をベース部11(下基板W1)に向かって下降させる。チャンバ部材14の四隅の雌ネジ86が、第一支持棒13の雄ネジ85に螺合されているため、チャンバ部材14は水平状態を保持したまま下降する。そして、壁部51の底面52とベース部11の上面23とが当接するまでチャンバ部材14を下降させる。これにより、ベース部11とチャンバ部材14とで密閉封止されたチャンバ17が構成される(処理室形成工程)。
ステップS11では、ステップS10と略同時に、上加圧部材15をベース部11(下基板W1)に向かって下降させる(第一上基板移動工程)。このとき、駆動機構92の可動軸95が固定軸94から突出するように可動することで、軸部93の長さが長くなり、上加圧部材15が下降する。この際、上加圧部材15の四隅の案内ガイド83には第二支持棒16が挿通されているため、水平状態を保持したまま上加圧部材15が下降する。
チャンバ部材14の上下移動の速度は、上加圧部材15の上下移動の速度より高速になるように設定されている。したがって、チャンバ部材14と上加圧部材15とを下降させる際に、チャンバ部材14と上加圧部材15とが干渉しないように、基板搬送時の上加圧部材15の位置は、基板の出し入れに影響の無い範囲で、できるだけベース部11側に寄った位置に配置しておくことが望ましい。
ステップS12では、図6に示すように、チャンバ17が構成されたら、チャンバ17内の真空引きを行う。具体的には、真空ポンプ49を稼動させて、排気口47よりチャンバ17の内部を排気する(減圧工程)。そして、チャンバ17内を真空状態(約0.4Pa以下)に保持する。本実施形態のように、下基板W1と上基板W2との距離が充分確保された状態で真空引きを行うと、コンダクタンスを大きくでき、真空引き時間を短縮できるとともに、基板W1,W2間の空気を確実に排気できる。
ステップS13では、図7に示すように、チャンバ17内の真空引きが完了した後、上加圧部材15を再度下降して、下基板W1と上基板W2との間を所定間隔(数百μm程度)にする(第二上基板移動工程)。
ステップS14では、図8に示すように、カメラ80を作動して、下基板W1と上基板W2とのアライメントマークM1,M2に順次焦点を合わせて、これらを撮影する。そして、それぞれのアライメントマークM1,M2が一致するように、下基板W1を水平面内方向に移動する(基板位置合わせ工程)。このとき、アライメントマークM1,M2のズレ量を基に、移動機構29を駆動させて載置テーブル31を移動させて、下基板W1を適正位置まで移動させる。
ステップS15では、下基板W1と上基板W2との位置合わせが完了した後、上加圧部材15をさらに下降させる。
ステップS16では、図9に示すように、下基板W1と上基板W2とを貼り合わせる(基板貼合せ工程)。このとき、加圧機構96によって上加圧部材15に下向きの力を作用させ、両基板W1,W2を加圧する。ここで、ロードセル90により、両基板W1,W2に作用する荷重を検出し、適正な荷重で基板を貼り合わせるように調整する。
ステップS17では、図10に示すように、下基板W1と上基板W2との貼り合わせが完了したら、チャンバ部材14と上加圧部材15とを上昇させる。このとき、貼合せ基板W3はベース部11(載置テーブル31)上に配置させる。つまり、上加圧部材15の静電チャック部77の機能を解除して、上基板W2を上加圧部材15から離間させる。
ステップS18では、ベース部11のリフトピン45を上昇させて、貼合せ基板W3を上面23から上昇させる。
ステップS19では、貼合せ基板W3とベース部11の上面23との隙間にロボットアームを挿入して、リフトピン45からロボットアームに貼合せ基板W3を受け渡す。そして、ロボットアームが、図示しない別の装置に貼合せ基板W3を搬送して処理が完了する。
本実施形態によれば、上基板W2と下基板W1とを位置合わせしつつ貼り合わせて、貼合せ基板W3を製造する。この製造に用いられる貼合せ基板製造装置10は、下基板W1を支持するベース部11と、上下移動可能に構成され、ベース部11とともにチャンバ17を形成するチャンバ部材14と、ベース部11に立設された第二支持棒16と、第二支持棒16に沿ってチャンバ部材14から独立して上下移動可能であり、かつ上基板W2を保持可能な上加圧部材15と、を備え、上加圧部材15が移動することにより、チャンバ17の内部で上基板W2と下基板W1とが貼り合わされる。
したがって、上基板W2が保持された上加圧部材15は、下基板W1が載置されたベース部11に立設している第二支持棒16に案内されて上下移動する。そのため、上基板W2と下基板W1との間に介在する部材の数が最小限に抑えられる。これにより、上基板W2と下基板W1との位置合わせをしてから貼り合わせるまでの間に、上基板W2と下基板W1との相対位置がずれることを防止できる。したがって、2枚の基板W1,W2の位置合わせ精度が向上して、歩留まりが向上する。また、上加圧部材15とチャンバ部材14とを個別に上下移動可能にしたため、チャンバ部材14は高速で上下移動させられ、上加圧部材15は基板W1,W2の貼合せ時に微小な動き(上下移動)をさせられる。つまり、2枚の基板W1,W2の位置合わせ精度が向上するともに、生産効率が向上する。
また、本実施形態に係る貼合せ基板製造装置10では、チャンバ部材14に、上基板W2を吸着させるための吸着ピン57を設けたため、チャンバ部材14の上下移動に連動して吸着ピン57を上下移動させられる。
また、チャンバ部材14から独立して上加圧部材15を上下移動させることで、吸着ピン57から上加圧部材15に上基板W2を受け渡すことができる。したがって、吸着ピン57独自の上下移動機構が不要になり、製造コストの上昇を抑制できる。
さらに、ベース部11に、下基板W1を載置する載置テーブル31と、載置テーブル31を移動させる移動機構29と、を設けたため、下基板W1を安定保持でき、下基板W1と上基板W2との位置合わせを高精度に行える。
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態に係る貼合せ基板製造装置について、図12〜図15に基づいて説明する。本実施形態は、第一実施形態と下基板W1の載置手段が異なるのみで、他の構成については略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図12は、貼合せ基板製造装置の正面概略図であり、図13は図12のB−B線に沿う断面図である。図12、図13に示すように、ベース部111の上面123は平面視で長方形に形成され、下基板W1を載置できる。上面123の平面視略中央部には、下基板W1を上下方向と、直交2軸水平方向と、水平回転方向(以下、水平面内方向という)とに移動できる駆動台125が設けられている。
駆動台125は、ベース部111の上面123に形成された凹部124内に配置されている。駆動台125は、平面視略円形で形成されており、駆動台125の内部は空洞128が形成されている。空洞128の天井面には、空気孔127が複数形成されている。また、空洞128は、その下方に設けられた排気管129と接続されている。排気管129は、ベース部111を貫通して下面121から延出され、図示しない排気ポンプと接続されている。つまり、下基板W1が駆動台125上に載置された状態で排気ポンプを可動すると、空気孔127を介して下基板W1を駆動台125に密着させられる。排気管129の途中にはバルブ130が設けられており、排気量の調整ができる。
駆動台125の下方には、駆動台125を水平面内方向に移動させるための第1移動機構131が設けられている。第1移動機構131の下方には、駆動台125を上下方向に移動させるための第2移動機構132が設けられている。第1移動機構131と第2移動機構132との駆動方法は特に限定されない。本実施形態では、第1移動機構131としてアクチュエータ機構を用い、駆動台125を水平面内方向に移動可能とし、第2移動機構132としてくさび形状の部材用い、この部材を移動させることで駆動台125を上下方向に移動できる。
ベース部111の上面123の、下基板W1が載置される領域内には、エアーパッド135が複数(本実施形態では14個)設けられている。エアーパッド135は、ベース部111の上面123に形成された凹部136内に配置されている。
エアーパッド135は、平面視略円形で形成されており、エアーパッド135の内部は空洞139が形成されている。空洞139の天井面には空気孔138が複数形成されている。また、空洞139は、その下方に設けられた給排気管140と接続されている。給排気管140は、ベース部111を貫通して下面121から延出され、図示しない給排気ポンプと接続されている。下基板W1がベース部111上に載置された状態で給気すると、空気孔138から空気が下基板W1に向かって噴出し、下基板W1を浮上させられる。一方、下基板W1がベース部111上に載置された状態で排気すると、空気孔138を介して下基板W1をベース部111に密着させられる。給排気管140の途中には、給排気量の調整をするバルブ141が設けられている。通常時において、駆動台125の表面126とエアーパッド135の表面137とは、面一になる。
(作用)
次に、貼合せ基板製造装置110を用いて、貼合せ基板を製造する手順の一部を図15に基づいて説明する。図15は貼合せ基板を製造する過程を示すフローチャートである。
ステップS1では、下基板W1をロボットアームにより搬入する。下基板W1の具体的な搬入方法はステップS2以降に示す。
ステップS2では、図示しないロボットアームで搬送されてきた下基板W1をベース部111の上方に配置する。ここで、リフトピン145を上昇させて下基板W1をロボットアームから浮上させる。
ステップS3では、ロボットアームを貼合せ基板製造装置10内から退避させる。
ステップS4では、リフトピン145を下降させて、下基板W1をベース部111の上面123に載置する。このとき、排気管129から排気することで下基板W1を駆動台125に吸着させる。
ステップS5からステップS9までは第一実施形態と略同一のため説明を省略する。
ステップS1〜S4の下基板W1を搬入する工程と、ステップS5〜S9の上基板W2を搬入する工程とは、どちらを先にしてもよい。
ステップS10では、チャンバ部材14をベース部111(下基板W1)に向かって下降させる。チャンバ部材14の四隅の雌ネジ86が、第一支持棒13の雄ネジ85に螺合されているため、チャンバ部材14は水平状態を保持したまま下降する。そして、壁部51の底面52とベース部111の上面123とが当接するまでチャンバ部材14を下降させる。つまり、ベース部111とチャンバ部材14とで密閉封止されたチャンバ17が構成される(処理室形成工程)。
ステップS11では、下基板W1を上昇させる(第一下基板移動工程)。具体的には、ベース部111に設けられた第2移動機構132を可動して、駆動台125を上方へ移動させる。略同時に、エアーパッド135に対して給気し、空気孔138から下基板W1に向かって空気を噴出させる。すると、下基板W1は駆動台125により略中央部が持ち上げられ、さらに、エアーパッド135の作用により下基板W1の周縁部が浮上する。このようにして、下基板W1を水平状態に保持する。このとき、下基板W1は数十μm程度、上面123から浮上している。
ステップS12では、図14に示すように、ステップS11と略同時に、上加圧部材15をベース部111(下基板W1)に向かって下降させる(第一上基板移動工程)。このとき、駆動機構92の可動軸95が固定軸94から突出するように可動することで、軸部93の長さが長くなり、上加圧部材15が下降する。上加圧部材15の四隅の案内ガイド83は、第二支持棒16が挿通されているため、水平状態を保持したまま下降する。
ステップS13では、カメラ80を作動して、下基板W1と上基板W2のアライメントマークM1,M2に順次焦点を合わせて撮影する。そして、それぞれのアライメントマークM1,M2が一致するように、下基板W1を水平面内方向に移動させる(基板位置合わせ工程)。このとき、アライメントマークM1,M2のズレ量を基に、駆動台125を水平面内方向に移動させて、下基板W1を適正位置まで移動させる。
ステップS14では、下基板W1と上基板W2との位置合わせが完了したら、下基板W1の駆動台125を下降させるとともに、エアーパッド135の給気を停止して、下基板W1をベース部111の上面123に下降させる。そして、エアーパッド135から排気して下基板W1を上面123に吸着させて、位置がずれないようにする(第二下基板移動工程)。その後に、上加圧部材15を若干上方へ移動させる(第二上基板移動工程)。このようにして、下基板W1と上基板W2との距離を、位置合わせ時より長くする。これは、その後に行うチャンバ17内の真空引きの際に、コンダクタンスを大きくして、真空引き時間を短縮するとともに、基板W1,W2間の空気を確実に排気するためである。
ステップS15では、チャンバ17内の真空引きを行う(減圧工程)。
ステップS16では、チャンバ17内の真空引きが完了した後、上加圧部材15を再度下降させる。
ステップS17では、下基板W1と上基板W2とを貼り合わせる(基板貼合せ工程)。
このとき、加圧機構96によって両基板W1,W2を加圧する。ここで、ロードセル90により、両基板W1,W2に作用する荷重を検出し、適正な荷重で基板を貼り合わせるように調整する。
ステップS18では、下基板W1と上基板W2との貼り合わせが完了したら、チャンバ部材14および上加圧部材15を上昇させる。このとき、貼合せ基板W3は、ベース部111(載置テーブル131)上に配置させる。つまり、上加圧部材15の静電チャック部77の機能を解除して、上基板W2を上加圧部材15から離間させる。
ステップS19では、ベース部111のリフトピン145を上昇させて、貼合せ基板W3を上面123から上昇させる。
ステップS20では、貼合せ基板W3とベース部111の上面123との隙間にロボットアームを挿入して、リフトピン145からロボットアームに貼合せ基板W3を受け渡す。
そして、ロボットアームが図示しない別の装置に貼合せ基板W3を搬送して処理が完了する。
このように構成しても、第一実施形態と同様に、2枚の基板W1,W2の位置合わせ精度が向上して、歩留まりを向上できる。
本実施形態では、ベース部111に、下基板W1の一部を吸着しつつ下基板W1を移動させる駆動台125と;駆動台125による下基板W1の移動時に下基板W1の残部(下基板W1が駆動台125に吸着していない部位)を浮上させるとともに、上基板W2と下基板W1との貼合せ時に下基板W1の残部を吸着することが可能なエアーパッド135と;を設けて構成した。
このため、上基板W2と下基板W1とを貼り合わせる際には、駆動台125により下基板W1をベース部111に吸着できる。したがって、下基板W1の位置ずれを防止でき、上基板W2と下基板W1とを精度良く貼り合わせられる。また、下基板W1を載置するためのテーブルを別途必要としないため、ベース部111と下基板W1との間に介在する部品点数を少なくできる。さらに、下基板W1をベース部111に吸着させると、駆動台125およびエアーパッド135がチャンバ17に露出されないため、各装置から発生するパーティクルなどがチャンバ17内に流入することを防止できる。したがって、チャンバ17内のクリーン度を確保できる。
本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、移動ステージを水平方向のみに移動できるように構成したが、上下方向にも移動できるように構成してもよい。
また、本実施形態において、上加圧部材の上下移動もチャンバ部材の上下移動と同様に、第二支持棒にネジを形成し、第二支持棒を回転させることで上加圧部材を上下移動できるように構成してもよい。
2枚の基板の位置合わせ精度を向上させて、歩留まりを向上させることが可能な貼合せ基板製造装置および貼合せ基板製造方法を提供することができる。

Claims (6)

  1. 上基板と下基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造装置であって、
    前記下基板を支持するベース部と;
    上下移動可能でかつ、前記ベース部とともに貼合せ処理室を形成するチャンバ部材と;
    前記ベース部に立設された支持棒と;
    この支持棒に沿って前記チャンバ部材から独立して上下移動可能でかつ、前記上基板を保持可能な上加圧部材と;
    を備え、
    前記上加圧部材が移動することにより、前記貼合せ処理室の内部で前記上基板と前記下基板とが貼り合わされることを特徴とする貼合せ基板製造装置。
  2. 前記チャンバ部材に、前記上基板を吸着させるための吸着ピンが設けられてい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。
  3. 前記ベース部に、
    前記下基板を載置する載置テーブルと、
    この載置テーブルを移動させる移動機構と、
    が設けられてい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。
  4. 前記ベース部に、
    前記下基板の一部を吸着しつつ前記下基板を移動させる下基板吸着装置と、
    この下基板吸着装置による前記下基板の移動時には、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を浮上させ、前記上基板と前記下基板との貼合せ時には、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を吸着することが可能な下基板浮上吸着装置と、
    が設けられてい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。
  5. ベース部により下基板を支持し、前記ベース部から立設された支持棒に沿って上下移動可能な上加圧部材により上基板を保持し、前記上加圧部材から独立して上下移動可能なチャンバ部材と前記ベース部とにより構成された貼合せ処理室の内部で、前記下基板と前記上基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造方法であって、
    前記チャンバ部材を下降させて、前記ベース部と前記チャンバ部材とで前記上基板および前記下基板が収容された貼合せ処理室を形成する処理室形成工程と;
    前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを所定距離だけ離間配置する第一上基板移動工程と;
    前記貼合せ処理室内を減圧する減圧工程と;
    前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを所定間隔に対向配置する第二上基板移動工程と;
    前記下基板を載置する載置テーブルを前記ベース部に設けられた移動機構により移動させることで前記下基板を移動させて、前記下基板と前記上基板との位置合わせを行う基板位置合わせ工程と;
    前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを貼り合わせる基板貼合せ工程と;
    を備えていることを特徴とする貼合せ基板製造方法。
  6. ベース部により下基板を支持し、前記ベース部から立設された支持棒に沿って上下移動可能な上加圧部材により上基板を保持し、前記上加圧部材から独立して上下移動可能なチャンバ部材と前記ベース部とにより構成された貼合せ処理室の内部で、前記下基板と前記上基板とを位置合わせしつつ貼り合わせて貼合せ基板を製造する貼合せ基板製造方法にであって、
    前記チャンバ部材を下降させて、前記ベース部と前記チャンバ部材とで前記上基板および前記下基板が収容された貼合せ処理室を形成する処理室形成工程と;
    前記ベース部に設置された下基板吸着装置により前記下基板の一部を吸着しつつ前記下基板を前記ベース部から離間させるとともに、前記ベース部に設置された下基板浮上吸着装置により、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を浮上させる第一下基板移動工程と;
    前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを所定間隔に対向配置する第一上基板移動工程と;
    前記下基板吸着装置により前記下基板を移動させて、前記下基板と前記上基板との位置合わせを行う基板位置合わせ工程と;
    前記上加圧部材を上昇させて、前記下基板と前記上基板とを所定距離だけ離間配置する第二上基板移動工程と;
    前記下基板吸着装置により前記下基板の一部を吸着しつつ前記下基板を前記ベース部に当接させるとともに、前記下基板浮上吸着装置により、前記下基板の前記下基板吸着装置と吸着していない部位を前記ベースに吸着させる第二下基板移動工程と;
    前記貼合せ処理室内を減圧する減圧工程と、
    前記上加圧部材を下降させて、前記下基板と前記上基板とを貼り合わせる基板貼合せ工程と;
    を備えていることを特徴とする貼合せ基板製造方法。
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