KR20220142980A

KR20220142980A - 기판 조립 장치와 그것을 이용한 기판 조립 방법

Info

Publication number: KR20220142980A
Application number: KR1020220128908A
Authority: KR
Inventors: 히사시 이치무라; 요시히토 나카자와; 마사유키 사이토; 다쿠야 가이즈
Original assignee: 아이메카테크 가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2022-10-07
Publication date: 2022-10-24
Also published as: KR20160058047A; CN110082935A; TW201629583A; TWI561889B; KR102454458B1; CN105607307A; KR102305145B1; KR20210118782A; KR20160138363A; CN105607307B; JP2016095420A; JP5810207B1; KR101680744B1; KR102636535B1; CN110082935B

Abstract

[과제] 상 기판과 하 기판을 맞붙일 때에 생기는 오차를 작게 하여, 맞붙임의 위치 정밀도를 높일 수 있는 기판 조립 장치와 그것을 이용한 기판 조립 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
[해결 수단] 상부 기판면(3a)으로부터 돌출하여 상 기판(K1)을 유지하는 복수의 점착 핀(8)과, 점착 핀(8)과 상 테이블(3)을 하 테이블을 향하여 진행시키는 Z축 구동 기구와, 복수의 점착 핀(8)이 장착되는 복수의 점착 핀 플레이트(8a)와, 점착 핀 플레이트(8a)를 독립하여, 상부 기판면(3a)에 대하여 수직 동작시키는 상하 이동 기구(80)를 갖고, 점착 핀(8)은, 점착 핀 플레이트(8a)마다 설정되는 돌출량에 의해 상부 기판면(3a)으로부터 돌출하여 상 기판(K1)을 유지하고, 진공 환경하에서, 점착 핀(8)이 유지하는 상 기판(K1)을 하 기판에 맞붙이고, 하 기판과 상 기판(K1)이 맞붙여진 시점에서 점착 핀(8)이 상부 기판면(3a)으로부터 끌어 들여져, 상 테이블(3)에 의해 상 기판(K1) 및 하 기판을 가압하는 기판 조립 장치.

Description

기판 조립 장치와 그것을 이용한 기판 조립 방법{SUBSTRATE ASSEMBLING APPARATUS AND SUBSTRATE ASSEMBLING METHOD USING THE SAME}

본 발명은, 기판 조립 장치와, 그 기판 조립 장치를 이용한 기판 조립 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 「본 발명에서는, 상 챔버의 내측에 설치된 상 테이블에 점착 핀을 통과시키는 구멍을 뚫고, 또한 탄성체를 갖는 플레이트를 고정하기 위한 자석과 나사 구멍을 설치하고, 교환 가능한 것으로 한다. 또, 점착 핀의 상하 기구는 상 테이블의 상하 기구에 대하여 독립하여 동작할 수 있도록 하고, 구동은 속도 및 위치 제어가 가능한 서보 모터 또는 스테핑 모터를 사용하고, 필요에 따라서 최적의 이탈 조건을 작성할 수 있는 구성으로 한다」라고 기재되어 있다(단락 0006 참조).

일본 특허 제4379435호 공보

특허문헌 1에 기재되는 기판 조립 장치는, 상 기판이 복수의 점착 핀에 의해 유지(점착 유지)된 상태에서 하 기판을 이동하여, 하 기판과 상 기판을 위치 맞춤한다. 복수의 점착 핀은 하나의 점착 핀 플레이트에 장착되어 있어, 모든 점착 핀이 일체로 동작(상하 이동)한다.

상 기판과 하 기판은 별도의 공정에서 생산되는 것으로서, 종횡 방향으로 치수 차가 생기는 경우가 있다. 특허문헌 1의 기판 조립 장치는, 치수 차에 의해서 생기는 위치 어긋남을 허용 범위 내로 억제하도록 위치 맞춤하여 상 기판과 하 기판을 맞붙인다.

본 발명은, 상 기판과 하 기판을 맞붙일 때에 생기는 오차를 작게 하여, 맞붙임의 위치 정밀도를 높일 수 있는 기판 조립 장치와 그것을 이용한 기판 조립 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 하 테이블의 하부 기판면에 유지된 하 기판과, 상 테이블의 상부 기판면에 유지된 상 기판을 맞붙이는 기판 조립 장치와 그것을 이용한 기판 조립 방법으로 한다. 그리고, 상부 기판면에 대하여 만곡한 상태에서 유지되어 있는 상 기판을 하 기판에 맞붙인다는 특징을 갖는다.

본 발명에 의한 기판 조립 장치는, 하 기판을 유지하는 하부 기판면을 갖는 하 테이블과, 상기 하부 기판면에 대향하여, 상 기판을 유지하는 상부 기판면을 갖는 상 테이블과, 상기 하 테이블에 유지한 상기 하 기판과 상기 상 테이블에 유지한 상기 상 기판을 진공 환경하에서 맞붙이는 기판 조립 장치에 있어서, 상기 하 테이블을 상기 하부 기판면을 따라 변위, 회전하는 이동 기구와, 상기 상 기판에 부여되고, 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크를 갖는 상 마크와, 상기 하 기판에 부여되고, 상기 상 마크와 대응하고, 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크를 갖는 하 마크와의 대응을 촬상하는 촬상 장치와, 상기 촬상 장치로부터 입력되는 화상 데이터를 화상 처리하고, 상기 상 기판과 상기 하 기판에 부여된 거친 조정용 마크가 소정의 위치 관계가 되도록 상기 이동 기구를 변위, 회전 제어하고, 계속해서 상기 상 기판과 상기 하 기판에 부여된 미세 조정용 마크가 소정의 위치 관계가 되도록 상기 이동 기구를 변위, 회전 제어하는 제어 장치를 구비하여 이루어질 수 있다.

상기 상 마크와 상기 하 마크 중 일방의 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 검정 사각 형상으로 하고, 타방의 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 사각 프레임 형상으로, 상기 사각 프레임은 상기 검정 사각의 어긋남을 허용하는 규정 범위의 사이즈로 할 수 있다.

상기 상 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 검정 사각 형상으로 하고, 상기 하 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 사각 프레임 형상으로, 당해 사각 프레임은 상기 검정 사각의 어긋남을 허용하는 규정 범위의 사이즈로 할 수 있다.

상기 상 마크의 미세 조정용 마크는 거친 조정용 마크보다 사이즈가 작은 형상으로 할 수 있다.

상기 하 기판 및 상기 상 기판은 직사각형을 이루며, 상기 거친 조정용 마크는 상기 상하 기판의 네 모서리에 배치하고, 상기 미세 조정용 마크는 상기 상 기판과 상기 하 기판의 각각의 대각이 되는 상기 거친 조정용 마크의 근방에 배치할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상 기판과 하 기판을 맞붙일 때에 생기는 오차를 작게 하여, 맞붙임의 위치 정밀도를 높일 수 있는 기판 조립 장치와 그것을 이용한 기판 조립 방법을 제공할 수 있다. 이에 의해서, 상 기판과 하 기판에 생기는 마크 피치 어긋남을 효과적으로 보정할 수 있다.

도 1은 기판 조립 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 서포트 핀을 나타낸 도면이다.
도 3은 점착 핀을 나타낸 도면이다.
도 4는 상 테이블의 상부 기판면을 나타낸 도면이다.
도 5 (a)는 하 테이블을 나타낸 도면, (b)는 Sec1-Sec1에서의 단면도이다.
도 6은 기판 조립 장치에 의해 기판을 맞붙이는 공정을 나타낸 도면이다.
도 7은 상 기판과 하 기판의 맞붙임 위치를 조정하기 위한 마킹을 나타낸 도면으로서, (a)는 상 기판에 부여되는 상 마크를 나타낸 도면, (b)는 하 기판에 부여되는 하 마크를 나타낸 도면이다.
도 8 (a)는 XY축 방향의 어긋남을 나타낸 도면, (b)는 XY축 방향의 어긋남이 조정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9 (a)는 Z축 둘레의 어긋남을 나타낸 도면, (b)는 Z축 둘레의 어긋남이 조정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 제 1 상 마크와 제 1 하 마크의 어긋남이 규정 범위 내에 있는 상태를 나타낸 도면이고, (a)는 제 1 상 마크가 제 1 하 마크의 중심에 있는 상태를 나타낸 도면, (b)는 제 1 상 마크가 제 1 하 마크의 중심으로부터 어긋난 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 점착 핀의 돌출량을 변화시켜 상 기판과 하 기판의 어긋남을 저감하는 상태를 나타낸 도면이고, (a)는 제 1 상 마크와 제 1 하 마크가 어긋나 있는 상태를 나타낸 도면, (b)는 제 1 상 마크와 제 1 하 마크의 어긋남이 저감한 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 설계 변경의 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 하나의 점착 핀 플레이트에 장착된 점착 핀의 돌출량이 다른 상태를 나타낸 도면, (b)는 하나의 점착 핀에 하나의 상하 이동 기구가 구비되는 구성을 나타낸 도면이다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 관련된 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법에 대하여, 적당히 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타낸 각 도면에서는, 공통되는 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명을 적당히 생략한다.

[실시예]

도 1은 기판 조립 장치를 나타낸 도면이다.

기판 조립 장치(1)는, 로봇 핸드 등의 반송 장치(200)에 의해 운반되는 상 기판(K1)(유리 기판)과 하 기판(K2)(유리 기판)을 진공 중에서 맞붙여, 액정 패널 등의 기판을 조립하는 장치이다. 기판 조립 장치(1)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다.

기판 조립 장치(1)는 가대(架臺)(1a)와 상 프레임(2)을 갖는다. 가대(1a)는 설치면(바닥면 등)에 탑재된다. 상 프레임(2)은 가대(1a)의 상방에 있어서 상하 이동 가능하게 구비되어 있다.

상 프레임(2)은, 가대(1a)에 장착되는 제 1 구동 기구(Z축 구동 기구(20))에 로드 셀(20d)을 개재하여 장착되어 있다.

기판 조립 장치(1)에는, 상 테이블(3)과 하 테이블(4)이 구비되어 있다. 하 테이블(4)은, 이동 유닛(XYθ 이동 유닛(40))을 개재하여 가대(1a)에 장착되어 있다. XYθ 이동 유닛(40)은, 가대(1a)에 대하여, 서로 직교하는 2축(X축, Y축) 방향으로 독립하여 움직일 수 있게 구성되어 있다. 또, XYθ 이동 유닛(40)은, 가대(1a)에 대하여 Z축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. XYθ 이동 유닛(40)으로서, Z축 방향으로는 고정되고 XY축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 볼 베어링 등을 사용한 것을 이용할 수 있다.

또한, 본 실시예의 기판 조립 장치(1)에 있어서, 가대(1a)에 대한 상 프레임(2)의 방향을 Z축 방향(상하 방향)으로 한다. 또, Z축에 대하여 직교하는 1축의 방향을 X축 방향(횡 방향)으로 하고, Z축 및 X축에 직교하는 1축의 방향을 Y축 방향(종 방향)으로 한다.

또, 상 테이블(3) 및 하 테이블(4)은 Y축 방향 및 X축 방향을 종횡 방향으로 하는 직사각형으로 되어 있다.

상 프레임(2)은, Z축 구동 기구(20)를 개재하여 가대(1a)에 장착되어 있다. Z축 구동 기구(20)는, Z축 방향(상하 방향)으로 연장 설치되는 볼 나사 축(20a)을 상하 이동시키는 볼 나사 기구(20b)를 갖는다. 볼 나사 축(20a)은 전동 모터(20c)에 의해 회전하고, 볼 나사 기구(20b)에 의해서 상하 이동한다.

전동 모터(20c)는 제어 장치(100)에 의해 제어되고, 상 프레임(2)은 제어 장치(100)의 연산에 기초하여 변위(상하 이동)한다.

상 테이블(3)은 복수의 상 샤프트(2a)를 개재하여 상 프레임(2)에 고정되어, 상 프레임(2)과 상 테이블(3)은 일체로 상하 이동한다. 상 테이블(3)의 주위에는 상 챔버(5a)가 배치되어 있다. 상 챔버(5a)는, 하방(가대(1a)의 측)이 개구되고, 상 테이블(3)의 상방(上方) 및 측방(側方)을 덮도록 배치된다.

상 챔버(5a)는, 걸이 기구(6)를 개재하여 상 프레임(2)에 장착되어 있다. 걸이 기구(6)는, 상 프레임(2)으로부터 하방으로 연장 설치되는 지지 축(6a)과, 지지 축(6a)의 하단부가 플랜지 형상으로 넓어지게 형성되는 계지(係止)부(6b)를 갖는다.

또, 상 챔버(5a)에는 후크(6c)가 구비된다. 후크(6c)는 지지 축(6a)의 주위에 있어서 자유롭게 상하 이동한다. 또, 후크(6c)는 지지 축(6a)의 하단에 있어서 계지부(6b)와 계합(係合)한다.

상 샤프트(2a)는 상 챔버(5)를 관통한다. 상 샤프트(2a)와 상 챔버(5)의 사이는 진공 시일(도시 생략)에 의해 밀봉되어 있다.

상 프레임(2)가 상방으로 이동(위로 이동)하면, 후크(6c)가 지지 축(6a)의 계지부(6b)와 계합하여 상 챔버(5a)가 상 프레임(2)과 함께 위로 이동한다. 또, 상 프레임(2)이 하방으로 이동(아래로 이동)하면, 후크(6c)가 자중(自重)에 의해 아래로 이동하고, 그에 따라서 상 챔버(5a)가 아래로 이동한다.

또, 하 테이블(4)의 주위에는 하 챔버(5b)가 배치되어 있다. 하 챔버(5b)는, 가대(1a)에 장착되어 있는 복수의 하 샤프트(1b)에 의해 지지되어 있다. 하 샤프트(1b)는 하 챔버(5b) 내에 돌출되어 있다. 하 챔버(5b)와 하 샤프트(1b)의 사이는 진공 시일(도시 생략)에 의해 밀봉되어 있다.

하 챔버(5b)는 상방(상 프레임(2) 측)이 개구되고, 하 테이블(4)의 하방 및 측방을 덮도록 배치된다.

XYθ 이동 유닛(40)은, 하 챔버(5b) 내에 돌출되어 있는 하 샤프트(1b)에 장착되어 하 테이블(4)을 지지한다.

상 챔버(5a)와 하 챔버(5b)는, 서로의 개구된 부분이 합쳐져서 진공 챔버(5)를 형성한다. 즉, 아래로 이동한 상 챔버(5a)가 하 챔버(5b)에 상방으로부터 계합하여, 하 챔버(5b)의 개구가 상 챔버(5a)에 의해 막히도록 구성되어 있다. 또한, 상 챔버(5a)와 하 챔버(5b)의 접속부는 시일 링(도시 생략)에 의해 밀봉되어, 진공 챔버(5)의 기밀성이 확보되어 있다.

또, 상 프레임(2)은, 상 챔버(5a)가 하 챔버(5b)에 접하는 상태보다 더 아래로 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해서, 상 챔버(5a)의 아래로의 이동이 하 챔버(5b)에 의해서 규제된 상태로부터 상 프레임(2)이 아래로 이동하여, 걸이 기구(6)에 있어서의 계지부(6b)와 후크(6c)의 계합이 해소된다. 상 챔버(5a)는 자중에 의해 하 챔버(5b)에 탑재한 상태가 된다. 그리고, 진공 챔버(5)의 내측에 상 테이블(3)과 하 테이블(4)이 배치된다.

기판 조립 장치(1)에는 진공 펌프(PO)가 구비되어 있다. 진공 펌프(PO)는 진공 챔버(5)에 접속되어, 진공 챔버(5) 내의 공기를 배기하여 진공 챔버(5) 내를 진공으로 한다. 즉, 진공 펌프(PO)가 구동하면 진공 챔버(5)의 내부가 진공 환경이 된다. 진공 펌프(PO)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다.

상 테이블(3)은 진공 챔버(5)의 내측에 있어서 아래로 이동하는 상 프레임(2)과 함께 아래로 이동한다. 이와 같은 상 테이블(3)의 아래로의 이동에 의해서, 상 테이블(3)에 유지되는 상 기판(K1)과, 하 테이블(4)에 유지되는 하 기판(K2)이 맞붙여져 가압된다. 진공 챔버(5) 내가 진공 상태이면, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)이 진공에 의해 맞붙여진다.

또, 상기한 바와 같이, 상 테이블(3)은 복수의 상 샤프트(2a)를 개재하여 상 프레임(2)에 고정된다. 이 때문에, 상 테이블(3)에 의해서 상 기판(K1)과 하 기판(K2)이 가압될 때의 하중이 로드 셀(20d)에 의해 검출된다. 로드 셀(20d)의 검출 신호는 제어 장치(100)에 입력된다.

도 2는 서포트 핀을 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상 프레임(2)에는 복수의 서포트 핀(7)이 구비되어 있다. 서포트 핀(7)은, 상하 방향으로 연장 설치되는 관 형상 부재로서, 상 테이블(3)과는 독립하여 상하 이동 가능하게 구비되어 있다. 모든 서포트 핀(7)은 하나의 서포트 베이스(7a)에 장착되어, 모든 서포트 핀(7)이 동시에 상하 이동한다. 서포트 베이스(7a)는, 상 챔버(5a)와 상 테이블(3)의 사이에 배치된다. 서포트 베이스(7a)는 도시하지 않은 상하 이동 기구(볼 나사 기구 등)에 의해 상하 이동한다. 이 상하 이동 기구는 제어 장치(100)에 의해 제어된다.

서포트 핀(7)은 상 테이블(3)의 평면(상부 기판면(3a))보다 상방에 배치되고, 상 테이블(3)에 대하여 아래로 이동하였을 때에 상부 기판면(3a)으로부터 하방으로 돌출한다. 또한, 상부 기판면(3a)은 하 테이블(4)(도 1 참조)에 대향하는 평면이 된다.

또, 서포트 핀(7)은 중공의 관 형상을 나타내고, 그 중공부(7a1)는 서포트 베이스(7a)의 중공부(7a1)와 연통(連通)한다. 서포트 베이스(7a)의 중공부(7a1)에는 진공 펌프(P1)가 접속된다. 진공 펌프(P1)가 구동하면 중공부(7a1)가 진공이 되어, 상 기판(K1)이 서포트 핀(7)에 진공 흡착된다. 진공 펌프(P1)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 즉, 제어 장치(100)의 지령에 따라서 진공 펌프(P1)가 구동하여 서포트 핀(7)에 상 기판(K1)이 진공 흡착된다.

도 3은 점착 핀을 나타낸 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상 프레임(2)에는 복수의 점착 핀(8)이 구비되어 있다. 점착 핀(8)은, 상하 방향으로 연장 설치되는 관 형상 부재로서, 상 테이블(3) 및 서포트 핀(7)과는 독립하여 상하 이동 가능하게 구비되어 있다. 점착 핀(8)의 상하 이동은, 상부 기판면(3a)에 대한 수직 동작이 된다.

점착 핀(8)은 상부 기판면(3a)보다 상방에 배치되고, 상 테이블(3)에 대하여 아래로 이동하였을 때에 상부 기판면(3a)으로부터 하방으로 돌출한다. 또, 점착 핀(8)은 위로 이동하여 상부 기판면(3a)으로부터 끌어들여진다. 본 실시예에서는, 상부 기판면(3a)으로부터 점착 핀(8)이 돌출되어 있지 않은 상태, 즉, 점착 핀(8)의 돌출량이 제로(또는 그 이하)인 상태를, 점착 핀(8)이 상부 기판면(3a)으로부터 끌어들여진 상태라고 한다. 그리고, 점착 핀(8)은, 아래로 이동하여 상부 기판면(3a)으로부터 돌출한다. 또한, 점착 핀(8)의 돌출량은, 상부 기판면(3a)으로부터의 점착 핀(8)의 돌출량을 나타낸다(이하, 동일).

점착 핀(8)은, 베이스부(점착 핀 플레이트(8a))에 장착되어 있다. 점착 핀 플레이트(8a)에는 하나 이상의 점착 핀(8)이 장착된다. 각각의 점착 핀 플레이트(8a)는 독립하여 상하 이동(상부 기판면(3a)에 대한 수직 동작) 가능하게 되어 있다.

점착 핀(8)은 선단(先端)에 점착부(8b)를 갖는다.

또, 점착 핀(8)은 중공의 관 형상을 나타내고, 중심에 진공 흡착 구멍(8c)이 개구되어 있다. 진공 흡착 구멍(8c)은 점착 핀 플레이트(8a)의 중공부로서 형성되는 부압실(8a1)과 연통된다. 점착 핀 플레이트(8a)의 부압실(8a1)에는 제 1 흡인 수단(진공 펌프(P2))이 접속된다. 따라서, 점착 핀(8)의 진공 흡착 구멍(8c)에는 부압실(8a1)을 개재하여 제 1 흡인 수단(진공 펌프(P2))이 접속된다.

점착 핀(8)은, 진공 펌프(P2)가 구동하여 진공 흡착 구멍(8c)이 진공 상태가 되었을 때에 상 기판(K1)을 진공 흡인하고, 또한, 진공 흡인된 상 기판(K1)을 점착부(8b)에 첩부(貼付)하여 유지(점착 유지) 한다. 점착 핀(8)은 상부 기판면(3a)으로부터 돌출한 상태일 때에 상 기판(K1)을 유지한다.

진공 펌프(P2)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 상 기판(K1)은, 제어 장치(100)의 지령에 따라서 점착 핀(8)에 진공 흡인되어 점착부(8b)에 첩부된다.

점착 핀 플레이트(8a)의 부압실(8a1)에는 가스 공급 수단(8d)이 접속된다. 가스 공급 수단(8d)은 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 가스 공급 수단(8d)은 제어 장치(100)의 지령에 따라서 구동하여 부압실(8a1)에 소정의 가스(공기나 질소 가스 등)를 공급한다. 가스 공급 수단(8d)으로부터 공급되는 가스에 의해서 부압실(8a1)과 진공 흡착 구멍(8c)이 승압하고, 점착부(8b)에 첩부되어 있는 상 기판(K1)이 점착부(8b)로부터 박리된다.

각 점착 핀 플레이트(8a)에는 제 2 구동 기구(상하 이동 기구(80))가 구비되어 있다. 상하 이동 기구(80)는, 장착부(80a)에 자유롭게 회전하도록 지지되어 Z축 방향으로 연장 설치되는 볼 나사 축(81)과, 볼 나사 축(81)을 회전시키는 전동 모터(83)와, 회전하는 볼 나사 축(81)에 의해서 상하 이동하는 볼 나사 기구(82)를 갖는다. 장착부(80a)는 상 프레임(2)에 고정되어 있다. 볼 나사 축(81)은 전동 모터(83)에 의해 회전하여, 볼 나사 기구(82)를 상하 이동시킨다. 그리고, 볼 나사 기구(82)는 점착 핀 플레이트(8a)에 장착된다. 볼 나사 축(81)의 회전에 의해 상하 이동하는 볼 나사 기구(82)와 일체로 점착 핀 플레이트(8a)가 상하 이동한다.

상하 이동 기구(80)는 제어 장치(100)에 의해 제어되고, 제어 장치(100)의 지령에 따라서 점착 핀 플레이트(8a)와 점착 핀(8)이 상하 이동한다.

장착부(80a)는 상 프레임(2)에 장착되고, 상 프레임(2)과 일체로 상하 이동한다. 또, 상기한 바와 같이 상 테이블(3)은 상 프레임(2)과 일체로 상하 이동한다. 상 프레임(2)은 Z축 구동 기구(20)(도 1 참조)에 의해 상하 이동하고, 상 프레임(2)이 아래로 이동하면, 상 테이블(3)과 장착부(80a)는 하 테이블(4)(도 1 참조)을 향하여 진행한다. 상하 이동 기구(80)는 장착부(80a)에 장착되어 있고, 장착부(80a)의 상하 이동에 따라서 점착 핀 플레이트(8a)(점착 핀(8))가 상하 이동한다. 따라서, Z축 구동 기구(20)(제 1 구동 기구)는, 점착 핀(8)과 상 테이블(3)을, 하 테이블(4)을 향하여 진행시키는 기능을 갖는다.

도 4는 상 테이블의 상부 기판면을 나타낸 도면이고, 점착 핀의 배치의 일례를 나타내고 있다.

일례로서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상 테이블(3)에 81개의 점착 핀(8)이 구비되는 본 실시예에 있어서는 9개의 점착 핀(8)이 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 장착된다. 그리고, 9개의 점착 핀 플레이트(8a)가 하나의 상 테이블(3)에 대응하여 구비되어 있다. 또, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 네 개의 상하 이동 기구(80)가 구비되어 있다. 예를 들면, 직사각형을 나타내는 점착 핀 플레이트(8a)의 네 모서리에 상하 이동 기구(80)가 구비되어 있다. 9개의 점착 핀 플레이트(8a)는 상하 이동 기구(80)에 의해서, 서로 독립하여 상하 이동 가능하게 되어 있다.

이와 같이, 본 실시예의 상하 이동 기구(80)(제 2 구동 기구)는, 복수(9개)의 점착 핀 플레이트(8a)를 각각 독립하여 상하 이동(상부 기판면(3a)에 대한 수직 동작)시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.

그리고, 상하 이동 기구(80)는, 점착 핀 플레이트(8a)마다 설정되는 돌출량에 의해, 점착 핀(8)을 상부 기판면(3a)으로부터 돌출시킬 수 있다. 이에 의해서, 점착 핀(8)은, 점착 핀 플레이트(8a)마다 설정되는 돌출량에 의해 상부 기판면(3a)으로부터 돌출한 상태에서 상 기판(K1)(도 1 참조)을 유지 가능하게 되어 있다.

도 5의 (a)는 하 테이블을 나타낸 도면, (b)는 Sec1-Sec1에서의 단면도이다.

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 하 테이블(4)은 상방이 개구되어 있는 하 챔버(5b)의 내측에 수용되어 있다. 하 테이블(4)은 하방과 측면이 하 챔버(5b)에 의해 둘러싸여 있다. 하 테이블(4)과 하 챔버(5b)의 사이에는, 횡 방향(X축 방향)과 종 방향(Y축 방향)의 각각에 간극(Gx, Gy)이 형성되어 있다. 또, 하 테이블(4)은 하방이 복수의 XYθ 이동 유닛(40)에 의해 지지된다. 도 5의 (a)에는 9개의 XYθ 이동 유닛(40)에 의해 지지된 하 테이블(4)이 도시되어 있지만, 하 테이블(4)을 지지하는 XYθ 이동 유닛(40)의 수는 한정되지 않는다.

XYθ 이동 유닛(40)은, X축 방향과 Y축 방향으로 자유롭게 변위 가능하게 하 테이블(4)을 지지한다. 이와 같은 구조에 의해서, 하 테이블(4)은 하 챔버(5b)에 대하여 X축 방향과 Y축 방향으로 자유롭게 변위 가능하게 구비된다.

또, 하 테이블(4)에는 이동 기구(41)가 장착되어 있다. 이동 기구(41)는, 하 테이블(4)의 끝변에 연결되는 축부(41b)와, 축부(41b)를 축선 방향으로 변위시키는 구동부(41a)를 갖는다. 구동부(41a)는, 예를 들면 볼 나사 기구에 의해 축부(41b)를 축선 방향으로 변위시킨다.

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 하 테이블(4)에는 세 개의 이동 기구(41)가 연결되어 있다. 하나의 이동 기구(41)는 축부(41b)가 X축 방향으로 연장 설치되고, 두 개의 이동 기구(41)는 축부(41b)가 Y축 방향으로 연장 설치되어 있다.

X축 방향으로 연장 설치되는 축부(41b)는 하 테이블(4)의 끝변의 중앙부 근방에 연결된다. X축 방향으로 연장 설치되는 축부(41b)의 변위에 의해서 하 테이블(4)이 X축 방향(횡 방향)으로 변위한다.

또, Y축 방향으로 연장 설치되는 두 개의 축부(41b)는 하 테이블(4)에 있어서 동일한 측의 끝변의 단부(端部) 근방에 연결된다. Y축 방향으로 연장 설치되는 두 개의 축부(41b)의 변위량이 동일한 경우, 하 테이블(4)은 Y축 방향(종 방향)으로 변위한다. 그리고, Y축 방향으로 연장 설치되는 두 개의 축부(41b)의 변위량이 다른 경우, 하 테이블(4)은, 축부(41b)의 변위량이 큰 일방(一方)이 변위량이 작은 일방보다 크고 Y축 방향으로 변위하기 위하여 Z축 둘레로 회전한다.

이와 같이, 세 개의 이동 기구(41)가 접속되는 하 테이블(4)은, X축 방향(횡 방향)의 변위와, Y축 방향(종 방향)의 변위와, Z축 둘레의 회전이 가능하게 되어 있다.

세 개의 이동 기구(41)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 제어 장치(100)는 세 개의 이동 기구(41)에 지령을 부여하여 축부(41b)를 적당히 변위시켜, 하 테이블(4)을 변위시킨다.

또, 하 테이블(4)에는 리프터(42)가 구비되어 있다. 리프터(42)는, 예를 들면, X축 방향으로 하 테이블(42)을 횡단하도록 연장 설치된다. 리프터(42)는, 볼 나사 기구 등의 승강 장치(42a)에 의해, 도 5의 (b)에 검정 화살표로 나타낸 바와 같이 상하 이동한다. 승강 장치(42a)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 제어 장치(100)는 하 기판(K2)(도 1 참조)이 반송 장치(200)(도 1 참조)에 의해 반송되었을 때에 리프터(42)를 구동하여 하 기판(K2)을 하 테이블(4)에 탑재한다.

또, 직사각형을 나타내는 하 테이블(4)의 네 모서리에는 위치 맞춤 창(4b)이 형성되어 있다. 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 위치 맞춤 창(4b)은 하 테이블(4)의 평면(하부 기판면(4a))을 관통하는 관통 구멍이다. 위치 맞춤 창(4b)에는 촬상부 수용 통(10a)이 하방으로부터 깊숙이 들어간다. 촬상부 수용 통(10a)은 하 챔버(5b)의 하면이 상방을 향하여 통 형상으로 부풀어올라 형성되고, 선단부에 투명 부재(10b)가 감입(嵌入)되어 있다. 촬상부 수용 통(10a)에는, 하 테이블(4)에 의해 유지되는 하 기판(K2)(도 1 참조)을 촬상하는 촬상 장치(10)가 수용된다.

하 테이블(4)에는 네 개의 촬상 장치(10)가 구비되고, 각각의 촬상 장치(10)가 촬상한 데이터(화상 데이터)는 제어 장치(100)에 입력된다. 또한, 하 테이블(4)에 구비되는 촬상 장치(10)의 수는 한정되지 않는다.

하 테이블(4)의 하부 기판면(4a)은 하 기판(K2)(도 1 참조)을 유지하는 평면이다. 또, 이동 기구(41)는, 하 테이블(4)을, 하부 기판면(4a)을 따라서, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 둘레로 변위시킨다.

또한, 하 테이블(4)의 하부 기판면(4a)은, 상 테이블(3)의 상부 기판면(3a)(도 4 참조)과 대향하는 평면이 된다. 즉, 하 테이블(4)의 하부 기판면(4a)과 상 테이블(3)의 상부 기판면(3a)은 서로 대향하고 있다.

두 개의 위치 맞춤 창(4b)의 근방에는, 촬상창(4c)이 형성되어 있다. 촬상창(4c)은 위치 맞춤 창(4b)과 동등한 형상으로 형성되어 있다. 촬상창(4c)에는 제 2 촬상부 수용 통(도시 생략)이 하방으로부터 깊숙이 들어간다. 제 2 촬상부 수용 통은 촬상부 수용 통(10a)과 동등하게 형성되어 있다. 제 2 촬상부 수용 통에는 제 2 촬상 장치(도시 생략)가 수용된다. 제 2 촬상 장치는, 하 테이블(4)에 의해 유지되는 하 기판(K2)(도 1 참조)을 촬상하고, 그 화상 데이터는 제어 장치(100)에 입력된다. 또한, 도 5의 (a)에는, 하 테이블(4)에 제 2 촬상 장치가 두 개 구비되는 구성이 도시되어 있지만, 제 2 촬상 장치의 수는 한정되지 않는다.

하 테이블(4)의 하부 기판면(4a)에는, 복수의 흡인 구멍(43)이 개구되어 있다. 흡인 구멍(43)은 제 2 흡인 수단(진공 펌프(P3))과 연결되어 있다. 진공 펌프(P3)가 구동하면, 탑재된 하 기판(K2)(도 1 참조)이 흡착되어 하 테이블(4)(하부 기판면(4a))에 의해 유지된다. 진공 펌프(P3)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다.

도 6은 기판 조립 장치에 의해 기판을 맞붙이는 공정을 나타낸 도면이다. 적당히 도 1∼5를 참조하여, 기판 조립 장치(1)가 기판을 맞붙이는 공정을 설명한다.

제 1 공정(STEP1)은 상 기판 반입 공정이다.

상 기판 반입 공정에서, 제어 장치(100)는 상 프레임(2)을 위로 이동하여 상 챔버(5a) 및 상 테이블(3)을 위로 이동시킨다. 이에 의해서 진공 챔버(5)가 개방된다.

반송 장치(200)에 의해서 상 기판(K1)이 상 테이블(3)과 하 테이블(4)의 사이에 반송되면, 제어 장치(100)는, 상 기판(K1)에 닿을 때까지 서포트 핀(7)을 아래로 이동하고, 진공 펌프(P1)를 구동한다. 상 기판(K1)이 서포트 핀(7)에 진공 흡인된다.

반송 장치(200)가 퇴출하면 제어 장치(100)는, 서포트 핀(7)을 위로 이동시켜 상 기판(K1)을 상 테이블(3)의 상부 기판면(3a)에 밀착시킨다. 상부 기판면(3a)은 평면이므로 상 기판(K1)에 있어서의 휨 등의 변형이 보정된다(휨 등의 변형이 제거된다).

그리고, 제어 장치(100)는, 상하 이동 기구(80)에 지령을 부여하여 점착 핀 플레이트(8a)를 아래로 이동시킴과 함께 진공 펌프(P2)를 구동한다. 상 기판(K1)은 점착 핀 플레이트(8a)와 함께 아래로 이동하는 점착 핀(8)에 진공 흡인되고, 선단의 점착부(8b)가 상 기판(K1)에 첩부된다. 그 후, 제어 장치(100)는, 점착 핀(8)에 상 기판(K1)이 첩부된 상태의 점착 핀 플레이트(8a)를 아래로 이동하고, 상 기판(K1)을 상부 기판면(3a)으로부터 이반(離反)시킨다.

이 때, 제어 장치(100)는, 점착 핀(8)의 돌출량이, 점착 핀 플레이트(8a)마다 설정되어 있는 돌출량이 되도록 각 점착 핀 플레이트(8a)를 아래로 이동한다.

제 2 공정(STEP2)은 하 기판 반입 공정이다.

반송 장치(200)에 의해서 하 기판(K2)이 상 테이블(3)과 하 테이블(4)의 사이에 반입되면, 제어 장치(100)는, 리프터(42)를 위로 이동하여 하 기판(K2)을 수취한다. 반송 장치(200)가 퇴출하면 제어 장치(100)는 리프터(42)를 아래로 이동하여 하 기판(K2)을 하 테이블(4)의 하부 기판면(4a)에 탑재한다. 또, 제어 장치(100)는 진공 펌프(P3)를 구동하여 하 기판(K2)을 하 테이블(4)의 하부 기판면(4a)에 흡착시켜 유지한다.

그 후, 제어 장치(100)는 Z축 구동 기구(20)를 구동하여 상 프레임(2)을 아래로 이동하고, 상 챔버(5a) 및 상 테이블(3)을 아래로 이동시킨다. 상 챔버(5a)와 하 챔버(5b)가 계합하여 진공 챔버(5)가 폐쇄된다. 진공 챔버(5)의 내측에는, 상 테이블(3)과 하 테이블(4)과 서포트 핀(7)과 점착 핀(8)이 배치된다.

제어 장치(100)는, 진공 챔버(5)가 폐쇄하면 진공 펌프(PO)를 구동하여 진공 챔버(5) 내를 진공으로 한다. 진공 펌프(PO)의 구동에 의해 진공 챔버(5) 내가 진공이 되므로, 진공 챔버(5)는, 진공 환경하에서 상 테이블(3)과 하 테이블(4)과 서포트 핀(7)과 점착 핀(8)을 수납한다.

또한, 하 기판(K2)은, 기판 조립 장치(1)(상 테이블(3)과 하 테이블(4)의 사이)에 반입되기 전에, 별도의 공정에서 시일제, 액정, 스페이서 및 페이스트재 등 필요한 물질이 도포되어 있다.

제 3 공정(STEP3)은 맞붙임 위치 조정 공정이다.

맞붙임 위치 조정 공정에서, 제어 장치(100)는, 이동 기구(41)를 구동하여 하 테이블(4)을 변위시켜 맞붙임 위치를 조정한다. 맞붙임 위치 조정 공정의 상세는 나중에 기재한다.

제 4 공정(STEP4)은 맞붙임 공정이다.

맞붙임 공정에서 제어 장치(100)는 Z축 구동 기구(20)를 구동하여, 상 프레임(2)을 더 아래로 이동하여 상 테이블(3)과 점착 핀 플레이트(8a)(점착 핀(8))를 아래로 이동시킨다. 이에 의해서, 점착 핀(8)에 의해 유지되어 있는 상 기판(K1)과, 하 테이블(4)에 의해 유지되어 있는 하 기판(K2)이 맞붙여진다. 제어 장치(100)는, 로드 셀(20d)로부터 입력되는 검출 신호에 의해서, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)이 맞붙여졌음을 검지하면, 그 시점에서 상하 이동 기구(80)를 구동하여 점착 핀(8)을 상부 기판면(3a)으로부터 끌어 들인다. 이 때, 제어 장치(100)는 진공 펌프(P2)를 정지함과 함께 가스 공급 수단(8d)을 구동하여 진공 흡착 구멍(8c)에 가스를 공급하여, 상 기판(K1)을 점착부(8b)로부터 박리시킨다. 그리고, 제어 장치(100)는 Z축 구동 기구(20)를 구동하여 상 프레임(2)을 더 아래로 이동하고, 상 테이블(3)에 의해 상 기판(K1) 및 하 기판(K2)을 가압한다. 제어 장치(100)는, 로드 셀(20d)로부터 입력되는 검출 신호에 의해서, 상 테이블(3)과 하 테이블(4)의 사이에 소정의 하중이 생겼다고 판정하였을 때에 상 프레임(2)의 아래로의 이동을 정지한다.

진공 챔버(5)의 내부는 진공이며, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)은 진공 챔버(5) 내의 진공 환경하에 있어서 소정의 하중에 의해 맞붙여진다. 이 때의 가압에 의해서, 하 기판(K2)에 미리 도포되어 있는 시일제가 적당히 가압되어, 시일제에 의해 둘러싸인 프레임 안에 도포되는 액정 부분의 진공이 유지된다.

그 후, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 위치가 어긋나지 않도록, 도시하지 않은 UV(자외선) 조사 장치로부터 조사되는 자외선에 의해 시일제가 임시 경화된다.

제 5 공정(STEP5)은 반출 공정이다.

반출 공정에서 제어 장치(100)는, 진공 상태에 있는 진공 챔버(5)의 내부에 질소 가스 등의 기체를 주입하여 진공 챔버(5) 내를 대기압까지 승압한다. 진공 챔버(5)의 내부가 대기압까지 승압함으로써, 미리 기판(하 기판(K2))에 도포되어 있는 스페이서나 액정의 양에 따라서 결정되는 갭(셀 갭)이 될 때까지, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)이 균일하게 가압(가압 프레스)된다. 제어 장치(100)는 가스 공급 수단(8d)을 구동하여 진공 흡착 구멍(8c)에 가스를 공급한다. 이 시점에서 점착 핀(8)은 상 기판(K1)을 유지하고 있지 않으므로, 진공 흡착 구멍(8c)에 공급된 가스는 진공 챔버(5) 내에 공급된다. 제어 장치(100)는, 도시하지 않은 기압 센서에 의해 진공 챔버(5) 내의 기압을 계측하고, 진공 챔버(5) 내의 기압이 대기압까지 승압한 시점에서 가스 공급 수단(8d)을 정지한다. 그리고, 제어 장치(100)는 상 프레임(2)을 위로 이동한다. 이에 의해서 진공 챔버(5)가 개방된다.

그 후, 맞붙여진 상 기판(K1)과 하 기판(K2)이 반송 수단(200)에 의해 기판 조립 장치(1)로부터 반출된다.

본 실시예의 기판 조립 장치(1)는, 도 6에 나타낸 5 공정을 주된 공정으로 하여 상 기판(K1)과 하 기판(K2)을 맞붙인다.

제어 장치(100)는, 도 6에 나타낸 맞붙임 위치 조정 공정(STEP3)에서 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임 위치를 조정한다.

도 7은 상 기판과 하 기판의 맞붙임 위치를 조정하기 위한 마킹을 나타낸 도면으로서, (a)는 상 기판에 부여되는 상 마크를 나타낸 도면, (b)는 하 기판에 부여되는 하 마크를 나타낸 도면이다. 또, 도 8, 9는 상 기판의 상 마크와 하 기판의 하 마크의 어긋남을 조정하는 상태를 나타낸 도면으로서, 도 8의 (a)는 XY축 방향의 어긋남을 나타낸 도면, (b)는 XY축 방향의 어긋남이 조정된 상태를 나타낸 도면이다. 또, 도 9의 (a)는 Z축 둘레의 어긋남을 나타낸 도면, (b)는 Z축 둘레의 어긋남이 조정된 상태를 나타낸 도면이다.

상 기판(K1) 및 하 기판(K2)에 부여되는 마킹(상 마크와 하 마크)의 형상은 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상 마크는, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상 기판(K1)의 기준 위치에 검정 사각의 제 1 상 마크(Mk1)가 부여되고, 제 1 상 마크(Mk1)의 근방에 검정 사각의 제 2 상 마크(Mk1a)가 부여되어 있다. 또, 하 마크는, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 하 기판(K2)의 기준 위치에 사각 프레임 형상의 제 1 하 마크(Mk2)가 부여되고, 제 1 하 마크(Mk2)의 근방에 사각 프레임 형상의 제 2 하 마크(Mk2a)가 부여되어 있다.

제 2 상 마크(Mk1a)는 제 1 상 마크(Mk1)보다 사이즈가 작은 검정 사각이다. 또, 제 2 하 마크(Mk2a)는 제 1 하 마크(Mk2)와 동일한 크기이거나, 제 1 하 마크(Mk2)보다 사이즈가 큰 사각 프레임 형상이다.

또한, 제 1 상 마크(Mk1)가 부여되는 상 기판(K1)의 기준 위치는, 예를 들면, 상 기판(K1)의 끝변으로부터의 거리에 의해 설정된다. 일례로서, 상 기판(K1)의 끝변으로부터 소정 길이 떨어져 있는 위치에 제 1 상 마크(Mk1)가 부여된다. 마찬가지로, 하 기판(K2)의 끝변으로부터 소정 길이 떨어져 있는 위치에 제 1 하 마크(Mk2)가 부여된다.

제 1 상 마크(Mk1)가 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 검정 사각이고, 제 1 하 마크(Mk2)가 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 사각 프레임 형상인 경우, 제어 장치(100)(도 1 참조)는, 제 1 상 마크(Mk1)(검정 사각)가 제 1 하 마크(Mk2)(사각 프레임)의 범위 내에 있을 때, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남이 규정 범위 내라고 판정한다.

또한, 도 5의 (a)에 나타낸 하 테이블(4)의 위치 맞춤 창(4b)은, 상 기판(K1) 및 하 기판(K2)의 기준 위치에 대응하여 형성되어 있다.

또, 제 2 상 마크(Mk1a)가 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 검정 사각이고, 제 2 하 마크(Mk2a)가 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 사각 프레임 형상인 경우, 제어 장치(100)(도 1 참조)는 제 2 상 마크(Mk1a)(검정 사각)가 제 2 하 마크(Mk2a)(사각 프레임)의 프레임 안에 있을 때, 상 기판(K1)에 대한 하 기판(K2)의 위치의 거친 조정이 종료되었다고 판정한다.

또한, 도 5의 (a)에 나타낸 하 테이블(4)의 촬상창(4c)은, 상 기판(K1)에 부여되는 제 2 상 마크(Mk1a), 및, 하 기판(K2)에 부여되는 제 2 하 마크(Mk2a)의 위치에 대응하여 형성되어 있다.

제어 장치(100)(도 1 참조)는, 도 6에 나타낸 맞붙임 위치 조정 공정에서는 2단계로 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임 위치를 조정한다.

제어 장치(100)는, 맞붙임 위치 조정 공정에 있어서, 맨 처음에, 제 2 상 마크(Mk1a)가 제 2 하 마크(Mk2a)의 프레임 안에 배치되도록 하 테이블(4)을 변위시킨다. 이 때, 제어 장치(100)는, 도시하지 않은 제 2 촬상 장치로부터 입력되는 화상 데이터에 기초하여 하 테이블(4)을 변위시켜, 두 개의 제 2 상 마크(Mk1a)를, 각각 제 2 하 마크(Mk2a)의 프레임 안에 배치한다. 제어 장치(100)는, 두 개의 제 2 상 마크(Mk1a)가 제 2 하 마크(Mk2a)의 프레임 안에 들어갔을 때, 상 기판(K1)에 대한 하 기판(K2)의 위치의 거친 조정이 종료되었다고 판정한다.

제어 장치(100)(도 1 참조)는, 상 기판(K1)에 대한 하 기판(K2)의 위치의 거친 조정이 종료되었다고 판정한 후에, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상 기판(K1)의 제 1 상 마크(Mk1)(검정 사각)가 하 기판(K2)의 제 1 하 마크(Mk2)(사각 프레임)의 프레임 밖에 있는 경우, 제어 장치(100)는 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남이 규정 범위 외에 있다고 판정한다. 그리고, 제어 장치(100)는, 상 기판(K1)에 대한 하 기판(K2)의 위치를 미세 조정한다.

제어 장치(100)(도 1 참조)는, 하 테이블(4)의 이동 기구(41)(도 5의 (a) 참조)에 지령을 부여하여 하 테이블(4)을 변위시킨다. 제어 장치(100)는, 하 테이블(4)의 이동 기구(41)에 지령을 부여하고, 하 테이블(4)(도 5의 (a) 참조)을 X축 방향(Dx) 및 Y축 방향(Dy)으로 이동시킨다. 그리고, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 네 개의 제 1 상 마크(Mk1)가 모두 제 1 하 마크(Mk2)의 프레임 안에 배치된 시점에서, 제어 장치(100)는, 상 마크(제 1 상 마크(Mk1))와 하 마크(제 1 하 마크(Mk2))가 소정의 위치 관계에 있어, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남이 규정 범위 내에 있다고 판정하여 미세 조정을 종료한다.

또, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제 1 하 마크(Mk2)가 제 1 상 마크(Mk1)에 대하여, Z축 둘레로 회전한 방향으로 어긋나 있는 경우, 제어 장치(100)는, 하 테이블(4)의 이동 기구(41)(도 5의 (a) 참조)에 지령을 부여하고, 하 테이블(4)(도 5의 (a) 참조)을 Z축 둘레(Rz)로 회전시킨다. 그리고, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 네 개의 제 1 상 마크(Mk1)가 모두 제 1 하 마크(Mk2)의 프레임 안에 배치된 시점에서, 제어 장치(100)는, 상 마크(제 1 상 마크(Mk1))와 하 마크(제 1 하 마크(Mk2))가 소정의 위치 관계에 있어, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남이 규정 범위 내에 있다고 판정하여 미세 조정을 종료한다.

이와 같이, 제어 장치(100)(도 1 참조)는, 도 6에 나타낸 맞붙임 위치 조정 공정에 있어서, 제 2 상 마크(Mk1a)와 제 2 하 마크(Mk2a)에 기초한 거친 조정과, 제 1 상 마크(Mk1)와 제 1 하 마크(Mk2)에 기초한 미세 조정에 의해, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임 위치를 조정한다.

그리고, 본 실시예의 제어 장치(100)는, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 프레임 안에 배치되는 상태일 때, 제 1 상 마크(Mk1)와 제 1 하 마크(Mk2)가 소정의 위치 관계에 있다고 판정한다.

또한, 맞붙임 위치 조정 공정에 있어서, 제어 장치(100)(도 1 참조)는 촬상 장치(10)(도 5의 (b) 참조)로부터 입력되는 화상 데이터를 화상 처리하여 제 1 상 마크(Mk1)와 제 1 하 마크(Mk2)의 위치와 형상을 추출하고, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 프레임 안을 향하여 이동하도록, 이동 기구(41)(도 5의 (a) 참조)에 지령을 부여한다.

제어 장치(100)는, 다치화(多値化) 처리 등의 화상 처리에 의해 제 1 상 마크(Mk1)와 제 1 하 마크(Mk2)의 위치나 형상을 추출한다.

도 10은 제 1 상 마크와 제 1 하 마크의 어긋남이 규정 범위 내에 있는 상태를 나타낸 도면이고, (a)는 제 1 상 마크가 제 1 하 마크의 중심에 있는 상태를 나타낸 도면, (b)는 제 1 상 마크가 제 1 하 마크의 중심으로부터 어긋난 상태를 나타낸 도면이다.

본 실시예의 제어 장치(100)(도 1 참조)는, 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 상 마크(Mk1)(검정 사각)가 제 1 하 마크(Mk2)(사각 프레임)의 프레임 안에 배치되었을 때에, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남이 규정 범위 내에 있다고 판정한다.

제 1 상 마크(Mk1) 및 제 1 하 마크(Mk2)는, 각각 상 기판(K1) 및 하 기판(K2)의 기준 위치에 부여된다. 이 때문에, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)에 치수 차(치수 오차)가 없을 때, 네 개의 제 1 상 마크(Mk1)가, 모두 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 배치되도록 구성되어 있다.

그러나, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 제조시에 오차(치수 오차 등)이 생기면, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 기준 위치에 오차가 생긴다. 그리고, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 기준 위치에 오차가 생기면, 네 개의 제 1 상 마크(Mk1)의 전부가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 배치되지 않게 된다. 이와 같이, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 배치되지 않은 상태를 마크 피치 어긋남(상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 마크 피치 어긋남)이라고 한다.

본 실시예의 제어 장치(100)(도 1 참조)는, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 네 개의 제 1 상 마크(Mk1)의 전부가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심이 아니더라도, 즉, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)에 마크 피치 어긋남이 생긴 상태이더라도, 네 개의 제 1 상 마크(Mk1)의 전부가 제 1 하 마크(Mk2)의 프레임 안에 배치되었을 때에, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남이 규정 범위 내라고 판정한다.

그러나, 이 상태에서 상 기판(K1)과 하 기판(K2)이 맞붙여지면, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 사이에 미소한 어긋남이 생긴다.

그래서, 본 실시예의 기판 조립 장치(1)의 제어 장치(100)(도 1 참조)는, 도6에 나타낸 상 기판 반입 공정(STEP1)에서 점착 핀(8)을 아래로 이동할 때, 점착 핀 플레이트(8a)마다 아래로의 이동의 변위량을 변화시켜 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 어긋남을 저감한다. 이에 의해서, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 마크 피치 어긋남이 효과적으로 보정된다.

도 11은 점착 핀의 돌출량을 변화시켜 상 기판과 하 기판의 어긋남을 저감하는 상태를 나타낸 도면이고, (a)는 제 1 상 마크와 제 1 하 마크가 어긋나 있는 상태를 나타낸 도면, (b)는 제 1 상 마크와 제 1 하 마크의 어긋남이 저감된 상태(상 기판과 하 기판의 마크 피치 어긋남이 보정된 상태)를 나타낸 도면이다.

또한, 도 11의 (a), (b)에 있어서는, 제 1 하 마크(Mk2)의 위치를 파선으로 나타내고 있다.

도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 모든 점착 핀(8)의 돌출량이 동일한 경우, 점착 핀(8)에 흡착되는 상 기판(K1)은 평면 형상이 된다. 즉, 상 기판(K1)은, 상부 기판면(3a)과 평행한 상태에서 점착 핀(8)에 유지된다. 이 때, 제조 오차 등에 의해서 상 기판(K1)이나 하 기판(K2)에 치수 오차가 생기면, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심으로부터 어긋난 위치가 되는 경우가 있다. 즉, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)에 마크 피치 어긋남이 생기는 경우가 있다.

예를 들면, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 상 마크(Mk1)가 부여된 단부측에 있어서 점착 핀(8)의 돌출량이 많은 경우, 상 기판(K1)은 중앙이 단부측보다 상 테이블(3)에 근접하여 미소하게 만곡한 상태에서 점착 핀(8)에 유지된다.

상 기판(K1)이 이와 같이 만곡하면, 상 기판(K1)의 단부가 중심에 미소하게 접근하므로 단부 근방에 부여되는 제 1 상 마크(Mk1)가 중심에 미소하게 접근한다. 따라서, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 근접한 상태에서 상 기판(K1)이 점착 핀(8)에 유지된다.

이와 같이, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 근접한 상태에서 상 기판(K1)이 점착 핀(8)에 유지되어 있으면, 도 6에 나타낸 맞붙임 위치 조정 공정에서의 미세 조정에 의해서, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 상 마크(Mk1)가 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 정밀도 좋게 근접한다. 그리고, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임에서 생기는 미소한 어긋남이 저감되고, 이에 의해서, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 마크 피치 어긋남이 보정되어, 마크 피치 어긋남이 경감된다.

또한, 상 기판(K1), 하 기판(K2)의 제조시에 생기는 오차(치수 오차 등)는, 동일한 생산 로트에서 근사하다. 즉, 하 기판(K2)의 제 1 하 마크(Mk2)에 대한 제 1 상 마크(Mk1)의 어긋남의 크기는, 상 기판(K1)이나 하 기판(K2)의 생산 로트마다 근사하다.

따라서, 상 기판(K1)이나 하 기판(K2)의 생산 로트마다, 점착 핀(8)의 돌출량이 설정되면, 제 1 상 마크(Mk1)를 제 1 하 마크(Mk2)의 중심에 근접시킬 수 있다.

예를 들면, 기판 조립 장치(1)(도 1 참조)의 관리자들이, 점착 핀 플레이트(8a)마다의 점착 핀(8)의 돌출량을, 상 기판(K1)이나 하 기판(K2)의 생산 로트마다 설정한다. 본 실시예의 기판 조립 장치(1)는 9개의 점착 핀 플레이트(8a)를 가지므로, 9개의 점착 핀 플레이트(8a)의 각각에 대하여 점착 핀(8)의 돌출량이 설정된다. 즉, 9가지의 돌출량이 설정된다.

이와 같이 하여 설정된 돌출량이 제어 장치(100)(도 1 참조)에 입력되면, 제어 장치(100)는, 상 기판 반입 공정(도 6 참조)에 있어서, 각 점착 핀 플레이트(8a)에 장착되어 있는 점착 핀(8)의 돌출량이 설정된 돌출량이 되도록, 각 점착 핀 플레이트(8a)를 각각 아래로 이동한다.

또한, 도 11의 (b)는, 중앙에 있어서의 점착 핀(8)의 돌출량이 끝변측에 있어서의 점착 핀(8)의 돌출량보다 작은 상태를 도시하고 있지만, 중앙에 있어서의 점착 핀(8)의 돌출량이 끝변측에 있어서의 돌출량보다 큰 상태로 하는 것도 가능하다.

또, 도 11의 (b)는 X축 방향에서 점착 핀(8)의 돌출량이 변화되고 있지만, Y축 방향에서 점착 핀(8)의 돌출량이 변화된 상태로 하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 실시예의 기판 조립 장치(1)(도 1 참조)는, 반입된 상 기판(K1)을 유지할 때에, 점착 핀(8)(도 3 참조)의 돌출량을 점착 핀 플레이트(8a)(도 3 참조)마다 변화시킴으로써, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임에서 생기는 미소한 어긋남을 저감할 수 있다. 그리고, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 마크 피치 어긋남을 보정할 수 있어, 마크 피치 어긋남이 경감된다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.

또, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것도 가능하고, 또한, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다.

이 외에, 본 발명은, 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 설계 변경이 가능하다.

도 12는 설계 변경의 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 하나의 점착 핀 플레이트에 장착된 점착 핀의 돌출량이 다른 상태를 나타낸 도면, (b)는 하나의 점착 핀에 하나의 상하 이동 기구가 구비되는 구성을 나타낸 도면이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)는 네 개의 상하 이동 기구(80)에 의해 구동된다. 그래서, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 있어서의 네 개의 상하 이동 기구(80)의 동작량을 변경하는 것이 가능하다. 그리고, 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 장착된 점착 핀(8)의 돌출량이 다른 상태로 하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 점착 핀(8)에 의해 유지되는 상 기판(K1)을 다양하게 변형(만곡)시킬 수 있다. 이에 의해서, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임에서 생기는 미소한 어긋남을 보다 효과적으로 저감할 수 있다. 나아가서는, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 마크 피치 어긋남이, 보다 효과적으로 보정된다.

또, 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이, 하나의 점착 핀(8)에 하나의 상하 이동 기구(80)가 구비되는 구성으로 하는 것도 가능하다. 즉, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 하나의 점착 핀(8)이 장착된 구성으로 하는 것도 가능하다. 그리고, 점착 핀(8)마다 다른 돌출량으로 하는 것이 가능하게 되어, 점착 핀(8)에 의해 유지되는 상 기판(K1)을 보다 다양하게 변형(만곡)시킬 수 있다.

이 경우, 점착 핀(8)의 각각에 진공 펌프(P2)(도 3 참조)가 접속되는 구성으로 하면, 각 점착 핀(8)에 의해 상 기판(K1)을 진공 흡인할 수 있다.

또한, 본 실시예는, 9개의 점착 핀 플레이트(8a)가 구비되는 구성으로 하였지만, 점착 핀 플레이트(8a)의 수는 한정되지 않는다. 점착 핀 플레이트(8a)의 수는, 예를 들면, 점착 핀(8)의 수에 따라서 적당히 변경 가능하다. 또, 점착 핀 플레이트(8a)의 형상이나, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 있어서의 점착 핀(8)의 배치도 한정되지 않는다.

예를 들면, X축 방향(또는 Y축 방향)으로 연장 설치되는 긴 형상의 점착 핀 플레이트(8a)에, 점착 핀(8)이 일렬로 배치되는 구성이어도 된다.

또, 하나의 점착 핀 플레이트(8a)에 구비되는 점착 핀(8)의 수도 한정되지 않는다. 점착 핀 플레이트(8a)마다 다른 수의 점착 핀(8)이 구비되는 구성이어도 된다.

또한, 상 프레임(2)을 상하 이동시키는 Z축 구동 기구(20)(도 1 참조), 점착 핀 플레이트(8a)를 구동하는 상하 이동 기구(80)(도 3 참조), 하 테이블(4)을 구동하는 이동 기구(41)(도 5의 (a) 참조) 등의 구동 기구는 볼 나사 기구에 한정되지 않는다. 이들 구동 기구의 전부 또는 일부가 에어 실린더 또는 리니어 모터 등, 별도의 기구로 구성되어 있어도 된다.

또, 기판 조립 장치(1)(도 1 참조)에 의해 맞붙이는 상 기판(K1)(도 1 참조) 및 하 기판(K2)(도 1 참조)은, 주로 유리 기판으로서 주위 온도의 변화에 따른 오차가 생기기 쉽다. 예를 들면, 진공 챔버(5)(도 1 참조)의 내부가 진공이 되었을 때의 온도 변화에 의해, 상 기판(K1)이나 하 기판(K2)에 생기는 오차를 경감하기 위하여, 상 테이블(3)(도 1 참조) 및 하 테이블(4)(도 1 참조)을 가열하여 상 기판(K1) 및 하 기판(K2)의 온도 저하를 억제하는 가열 장치(히터)가 구비되는 구성 이어도 된다. 반대로, 펠티에 소자 등을 이용하여 상 기판(K1) 및 하 기판(K2)의 온도 상승을 억제할 수 있는 구성으로 해도 된다. 이와 같은 구성이라면, 온도 변화에 의해 상 기판(K1) 및 하 기판(K2)에 생기는 오차가 경감되어, 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 맞붙임 정밀도가 향상한다. 그리고, 온도 변화에 의한 상 기판(K1)과 하 기판(K2)의 마크 피치 어긋남의 발생을 효과적으로 경감할 수 있다.

1: 기판 조립 장치
3: 상 테이블
3a: 상부 기판면
4: 하 테이블
4a: 하부 기판면
5: 진공 챔버
5a: 상 챔버
5b: 하 챔버
8: 점착 핀
8a: 점착 핀 플레이트(베이스부)
8b: 점착부
8c: 진공 흡착 구멍
8d: 가스 공급 수단
10: 촬상 장치
20: Z축 구동 기구(제 1 구동 기구)
41: 이동 기구
43: 흡인 구멍
80: 상하 이동 기구(제 2 구동 기구)
100: 제어 장치
K1: 상 기판
K2: 하 기판
Mk1: 제 1 상 마크(상 마크)
Mk2: 제 1 하 마크(하 마크)
P2: 진공 펌프(제 1 흡인 수단)
P3: 진공 펌프(제 2 흡인 수단)

Claims

하 기판을 유지하는 하부 기판면을 갖는 하 테이블과,
상기 하부 기판면에 대향하여, 상 기판을 유지하는 상부 기판면을 갖는 상 테이블과,
상기 하 테이블에 유지한 상기 하 기판과 상기 상 테이블에 유지한 상기 상 기판을 진공 환경하에서 맞붙이는 기판 조립 장치에 있어서,
상기 하 테이블을 상기 하부 기판면을 따라 변위, 회전하는 이동 기구와,
상기 상 기판에 부여되고, 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크를 갖는 상 마크와, 상기 하 기판에 부여되고, 상기 상 마크와 대응하고, 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크를 갖는 하 마크와의 대응을 촬상하는 촬상 장치와,
상기 촬상 장치로부터 입력되는 화상 데이터를 화상 처리하고, 상기 상 기판과 상기 하 기판에 부여된 거친 조정용 마크가 소정의 위치 관계가 되도록 상기 이동 기구를 변위, 회전 제어하고, 계속해서 상기 상 기판과 상기 하 기판에 부여된 미세 조정용 마크가 소정의 위치 관계가 되도록 상기 이동 기구를 변위, 회전 제어하는 제어 장치
를 구비하여 이루어지는 기판 조립 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상 마크와 상기 하 마크 중 일방의 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 검정 사각 형상으로 하고, 타방의 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 사각 프레임 형상으로, 상기 사각 프레임은 상기 검정 사각의 어긋남을 허용하는 규정 범위의 사이즈로 한 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 검정 사각 형상으로 하고, 상기 하 마크의 거친 조정용 마크와 미세 조정용 마크는 사각 프레임 형상으로, 당해 사각 프레임은 상기 검정 사각의 어긋남을 허용하는 규정 범위의 사이즈로 한 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 상 마크의 미세 조정용 마크는 거친 조정용 마크보다 사이즈가 작은 형상인 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하 기판 및 상기 상 기판은 직사각형을 이루며, 상기 거친 조정용 마크는 상기 상하 기판의 네 모서리에 배치하고, 상기 미세 조정용 마크는 상기 상 기판과 상기 하 기판의 각각의 대각이 되는 상기 거친 조정용 마크의 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.