(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧雰囲気にするため上下に分割可能なチャンバと、前記上チャンバ側に設けた一方の基板を保持する上テーブルと、前記上テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下ステージを下チャンバ側に設け、前記一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、前記上テーブルまたは下ステージの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、前記基板のどちらか一方に設けた接着剤により、減圧雰囲気中で貼り合わせを行う基板組立装置において、
前記上チャンバに設けた上テーブルの基板保持面を上向きにして一方の基板を保持する基板保持機構と、前記上チャンバと上テーブルを反転する反転機構と、前記反転した上テーブルを他方の基板を載置した下ステージの上部に移動する移動機構と、前記上チャンバと下チャンバを合体して減圧室を構成する機構とを備えたことを特徴とする基板組立装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板組立装置において、前記上チャンバと上テーブルとが一体に構成されていることを特徴とする基板組立装置。
【請求項３】
請求項１記載の基板組立装置において、前記上テーブルまたは下ステージに基板を一時仮保持するための複数の基板押し上げピンを設け、前記基板押し上げピンは基板の一方の端部を支持する側から基板の他方の端部に向かって順次下降させて、基板を上テーブルまたは下ステージに載置する構成としたことを特徴とする基板組立装置。
【請求項４】
減圧雰囲気にするためのチャンバと、前記チャンバ内に一方の基板を保持する上テーブルと、前記上テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下ステージと前記下ステージを駆動して前記一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、前記上テーブルまたは下ステージの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、前記基板のどちらか一方に設けた接着剤により、減圧雰囲気中で貼り合わせを行う基板組立装置において、上テーブルまたは下ステージに基板を一時仮保持するための複数の基板押し上げピンを設け、前記基板押し上げピンは基板中央部を支持する側から順次基板周辺部側に向かって下降させて上テーブルまたは下ステージに基板を載置する構成としたことことを特徴とする基板組立装置。
【請求項５】
減圧雰囲気にするためのチャンバと、前記チャンバ内に一方の基板を保持する上テーブルと、前記上テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下ステージと前記下ステージを駆動して前記一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、前記上テーブルまたは下ステージの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、前記基板のどちらか一方に設けた接着剤により、減圧雰囲気中で貼り合わせを行う基板組立装置において、
前記上テーブルまたは下ステージに基板を一時仮保持するための複数の基板押し上げピンを設け、前記基板押し上げピンは基板の一方の端部を支持する側から基板の他方の端部に向かって順次下降させて、基板を上テーブルまたは下ステージに載置する構成としたことを特徴とする基板組立装置。
【請求項６】
減圧雰囲気にするためのチャンバと、前記チャンバ内に一方の基板を保持する上テーブルと、前記上テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下ステージと前記下ステージを駆動して前記一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、前記上テーブルまたは下ステージの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、前記基板のどちらか一方に設けた接着剤により、減圧雰囲気中で貼り合わせを行う基板組立方法において、
始めに前記上テーブルの基板保持面を上向きにして一方の基板を載置し、基板保持面上に一方の基板を確実に保持したのちに上テーブルを反転し、その後、上テーブルを他方の基板を載置した下ステージの上部に移動して減圧雰囲気中で両基板を貼り合わせることを特徴とする基板組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板組立装置に係り、特に、減圧チャンバ内で貼り合せる基板同士をそれぞれ保持して対向し、間隔を狭めて貼り合せる液晶表示パネルなどの組立に好適な基板組立装置と基板組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルの製造においては、基板の大型化に伴なって製造装置も大型基板に対応できるようにしている。例えば特開２００２−３１８３７８号公報に記載のように、上側基板を支持して真空チャンバを形成する上側容器を回転できるように構成すると共に、下側基板を支持するテーブルを設けた、下側容器を前記上側容器位置に移動可能に構成し、上側容器と合体位置に、上下容器を合体時に真空にするための排気管等と結合できる構成としている。
【特許文献１】
特開２００２−３１８３７８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２−３１８３７８号公報になる従来技術では、上側容器は回転と上下に移動する構成とし、水平方向は移動しないように固定状態に構成してある。また下側容器は水平方向に移動可能に構成したため、合体した容器内を真空にするための排気管を長い距離移動可能にできないため、上容器との合体位置に配管の接合部を設け、基板交換毎にこの接合したり解除したりする必要が有る。このため容器内を真空にする際に接合部から排気の漏れ等の生じる可能性が大きい。さらに、ほん特許文献１には大型基板をテーブルに保持する際に基板のたわみ等の変形の影響により基板とテーブル間に空気層が残りやすいこと、基板の撓みにより上下基板の位置合わせが正常に行われなくなる等の問題に関しては何ら開示が無い。
【０００４】
それゆえに、本発明の目的は、基板が大型化、薄型化しても、撓みの影響を極力小さくして基板を確実に保持でき、かつ、貼り合わせを高精度かつ高速に行うことができ、生産性が高い基板組立装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、減圧雰囲気にするためのチャンバと、前記チャンバ内に一方の基板を保持する上テーブルと、前記上テーブルに保持された基板に対向して間隔をあけて他方の基板を保持する下ステージとを設け、前記下ステージを駆動して前記一方の基板と他方の基板の位置合わせを行い、前記上テーブルまたは下ステージの一方を上下に駆動して基板間の間隔を狭め、前記基板のどちらか一方に設けた接着剤により、減圧雰囲気中で貼り合わせを行う装置であって、前記上テーブルの基板保持面を上向きにして一方の基板を載置し、一方の基板を保持した状態で上テーブルを反転し、前記上テーブルを他方の基板を載置した下ステージの上部に移動し、下ステージを水平方向に駆動して位置合わせして減圧雰囲気中で両基板を貼り合わせる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１乃至図８を用いて詳しく説明する。図１乃至図８は本発明になる基板組立装置の概略構成を示す縦断面図である。
【０００７】
図1において、コモンベース１の上には下部真空チャンバユニット２が設けてある。下部真空チャンバユニット２を構成する本体３の内部に下チャンバを形成する昇降台４が設けてある。この昇降台４は、コモンベース１上に設けられた昇降台駆動機構である加圧アクチュエータ５によって昇降される。また、昇降台４にはコモンベース１に取り付けられた複数のガイドロッド６によって、昇降時に傾きを生じないように案内されるための複数のガイド穴が設けてある。また昇降台４は凹形状に形成されており、その内部側（凹部）には下ステージ７が設けられている。下ステージ７と昇降台４の間にはフリーボール８が複数配設されており、昇降台４に対し、下ステージ７が水平面内において相対移動可能となっている。
【０００８】
昇降台４の凹部外側には下ステージ７を移動させる下ステージ駆動機構であるＸＹθアクチュエータユニット９が設けてある。このＸＹθアクチュエータユニット９は、少なくとも３個の直動アクチュエータ（９A,９B,９C）から構成されている。すなわち、ステージ７と昇降台４の間の水平方向に設けた戻しばね１０に抗して、アクチュエータユニット９を駆動することによって、昇降台４に対する下ステージ７の位置（X、Y）及び垂直軸回りの角度（θ）を制御することが可能である。図の様に直動アクチュエータ９Ａによって伸縮するロッド９ＡＲと昇降台４の間には真空シール１１が設けてある。この真空シール１１により、昇降台４の内部を減圧状態にした時にロッド９ＡＲからの圧力漏れを防ぐ役目をする。
【０００９】
下部真空チャンバユニット２の本体３と昇降台４との間の上下方向はベローズ１２で連結されている。さらに、下部真空チャンバユニット２の本体３の上面には、弾性体の真空シール１３が配設されている。本構成とすることで、真空チャンバを構成する空間を昇降台４の凹部に限定でき、チャンバ内の減圧空間を、本体内部の空間にする場合より小さくすることで減圧時間を短縮できる。
【００１０】
また昇降台４の下部には、複数の下基板押し上げピン１４を可動するための駆動機構１５が設けてある。この下基板押し上げピン１４は昇降台４と下ステージ７を貫通して設けてあり、昇降台４と押し上げピン１４の間には真空シール１６が設けられており、昇降台内部を減圧した時の圧力漏れを防止するようにしてある。
【００１１】
さらに、昇降台４には真空排気口１７が設けてあり、排気管（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）と連結している。また排気管の中間には真空破壊弁（図示せず）が設けられている。このように、真空排気口１７が水平方向に移動しない昇降台４に設けたため、接続部を固定状態とすることができる。
【００１２】
またコモンベース１上には、２本のリニアガイド２６が設けてある。このリニアガイド２６上を、上テーブル２０を支持して下部真空チャンバユニット２上まで移動させるための上テーブル搬送体２５が設けてある。上テーブル２０は、上チャンバを構成するバックアッププレート２１と一体になっている。上テーブル２０には上基板を保持するための機構（例えば真空吸着孔が配設された静電吸着板）が設けられている。
【００１３】
バックアッププレート２１は枠２３に対して回動可能なように軸２２によって枢軸支持されている。この軸２２を回転駆動する上テーブル回動アクチュエータ２４が枠２３に取り付けてある。回動アクチュエータ２３を駆動することによってバックアッププレート２１及び上テーブル２０は枠２３に対して軸２２回りに回動反転させることができる。上プレート搬送体２５は搬送機構である搬送アクチュエータ（図示せず）によってコモンベース1上を図上左右方向に移動することができる。さらに、枠２３と上テーブル搬送体２５の間には上テーブル昇降アクチュエータ２７が配設されている。この上テーブル昇降アクチュエータ２７を駆動することによって、枠２３は昇降動作可能となっている。枠２３は上プレート搬送体２５に設けられたリニアガイド２８上を移動する構成となっている。このため、回転駆動用のモータや、上テーブル昇降アクチュエータの配線を移動郷里に合わせた長さに設ける必要がある。
【００１４】
また、バックアッププレート２１には、複数の上基板押し上げピン２９を駆動する駆動機構である押し上げピンアクチュエータ３０が設けてある。上基板押し上げピン２９は一体化された上テーブル２０とバックアッププレート２１を貫通して設けてある。上基板押し上げピン２９とバックアッププレート２１の間には真空シール３１が設けてある。真空シール３１によってバックアッププレート２１と下部真空チャンバユニット２の本体３に設けた真空シール１３とが接触することで形成される減圧室を減圧した時の圧力漏れを防ぐ役目をする。さらに後述するように、バックアッププレート２１の上テーブル２０と反対側の面には、上テーブル２０を位置決めするための位置決め用テーパ孔３４が設けてある。
【００１５】
さらに、バックアッププレート２１と上テーブルを貫通して複数のサイトグラス３２（透光部）が設けてある。このサイトグラス３２を介して上テーブル２０に載置された上基板の位置合わせマークをバックアッププレート２１側から観察することができる。
【００１６】
また、コモンベース１の下部真空チャンバユニット２の外側に設けた支持柱の上部にはマーク認識カメラ支持構造体４０が設置されている。マーク認識カメラ支持構造体４０には基板位置合わせマークを認識するための複数のカメラ４１と複数の上テーブル位置決めアクチュエータ４２が取り付けられている。
【００１７】
続いて、図２乃至図８を用いて本発明になる基板組立装置の実施例の動作を説明する。
【００１８】
図２は下ステージ７と上テーブル２０の上に下基板１８と上基板３３を載置した状態を示す図である。下基板１８及び上基板３３はそれぞれ、搬送ロボット（図示せず）等の基板搬送装置によって下ステージ７及び上テーブル２０上に搬送される。このとき、下基板押し上げピン１４及び上基板押し上げピン２９の全てが先端が下ステージ７及び上テーブル２０の上面から所定量突き出すように、それぞれのアクチュエータ１５及び３０によって上方に押し出されている。
【００１９】
図３は下ステージ７と上テーブル２０の上に下基板１８と上基板３３を密着させる動作を示す図である。下ステージ７と上テーブル２０の上に下基板１８と上基板３３が載置されると、まず、図３に示したように下ステージ７と上テーブル２０に設けられた下基板押し上げピン１４及び上基板押し上げピン２９のうち、中央部に配置された押し上げピンをそれぞれのアクチュエータ１５及び３０を動作させて引き込むことによって下降する。それに伴なって、下基板１８と上基板３３の中央部がそれぞれ下ステージ７と上テーブル２０の上面に接触する。
【００２０】
次に、下ステージ７と上テーブル２０に設けられた下基板押し上げピン１４及び上基板押し上げピン２９のうち、周辺部に配置された押し上げピンをそれぞれのアクチュエータ１５及び３０を引き込むことによって下降させる。それに伴なって、下基板１８と上基板３３の周辺部がそれぞれ下ステージ７と上テーブル２０の上面に接触する。このように、下基板１８及び上基板３３を下ステージ７及び上テーブル２０面上に乗せることによって、基板とテーブルの載置面間の空気が中央部から周辺部へと排気され、基板にも大きな歪が発生することが無い。このため、基板とテーブルとをきれいに密着させることができる。なお、本実施例では中央部の押し上げピンを始めに下降し、順次周辺部に向かって下降させる例について説明したが、一方の端部から他の端部に向かって順次押し上げピンを下降させる方式を用いても同様の効果を得ることができる。
【００２１】
その後、上テーブル２０に設けられた上基板保持機構（例えば真空吸着孔が設けられた静電吸着板）を作動させて、上基板を確実に保持する。なお前記の例では、真空吸着孔からの排気は、押し上げピン全てがテーブル面より下に下降状態で動作させることで説明したが、中央部、または一方の端部の押し上げピンを下降動作させる前または同時に動作させても良い。
【００２２】
図４は上テーブル２０及びバックアッププレート２１を反転させた状態を示す図である。
【００２３】
上テーブル２０の上に上基板３３を吸着保持したのちに、枠２３に取り付けられた上テーブル回動アクチュエータ２４を作動させて、枠２３に対し、上テーブル２０及びバックアッププレート２１を反転させる。なお、この動作中に下ステージ上に載置された下基板１８に設けられた基板位置合わせマークをマーク認識カメラ４１によって撮像し、画像処理装置（図示せず）によって基板位置合わせマークの位置から下ステージ上における下基板の位置（X１、Y１、θ１）を解析し、その結果を制御装置（図示せず）に転送して記憶しておく。
【００２４】
図５は上テーブル搬送体２５によって、上テーブル２０を下ステージ７の上部へ搬送した状態を示す図である。上テーブル搬送体２５に支持された枠２３、上テーブル２０（及び上テーブルと一体のバックアッププレート２１）は上テーブル搬送アクチュエータ（図示せず）を動作させることによって、リニアガイド２６に案内されて下部真空チャンバ２の下ステージ７の上部に搬送される。
【００２５】
図６は上テーブル２０を下降させた状態を示す図である。枠３に支持された上テーブル２０は上テーブル昇降アクチュエータ２７を動作させることによって下降し、下部真空チャンバ２の本体３上に載置される。この状態で、バックアッププレート２１、下ステージ昇降台４、ベローズ１２、本体３上に配設された弾性体の真空シール１３、基板押し上げピン１４、２９の真空シール１６、３１及びＸＹθアクチュエータユニット９の真空シール１１によって、下ステージ７及び上テーブル２０を囲む空間は完全な閉空間を構成することになる。
【００２６】
図７は上テーブル位置決めアクチュエータ４２によって、下部真空チャンバ２の本体３に対して上テーブル２０を強固に位置決めした状態を示す図である。図６で説明した様に上テーブル２０を下部真空チャンバ２の本体３上に載置した後に、上テーブル位置決めアクチュエータ４２を作動させて、位置決めアクチュエータ４２のロッド４２Rを伸長し、ロッド４２Rによって上テーブル２０のバックアッププレート２１を下部真空チャンバ２の本体３に押し付ける。バックアッププレート２１の上面には位置決め用テーパ孔３４が設けられており、ロッド４２R先端部に設けられたテーパ部と嵌合させることによって上テーブル２０は下部真空チャンバ２の本体３に対して上テーブル２０を強固に位置決めされる。
【００２７】
そして、真空ポンプ（図示せず）を動作させて、真空排気孔１７より下ステージ７及び上テーブル２０を囲む閉空間を減圧する。
【００２８】
さらに上テーブル２０に設けられた複数のサイトグラス３２を通して上基板３３に設けられた基板位置合わせマークをマーク認識カメラ４１で撮像し、画像処理装置（図示せず）によって基板位置合わせマークの位置から下ステージに対する上基板の位置（X２、Y２、θ２）を解析し、その結果を制御装置（図示せず）に転送する。制御装置では予め記憶しておいた下基板の位置（X１、Y１、θ１）と下ステージに対する上基板の位置（X２、Y２、θ２）を比較し、その差分（ΔX、ΔY、Δθ）がゼロになるように、ＸＹθアクチェータユニット９を駆動して下ステージ７の位置を補正する。このとき、下ステージ７と昇降台４の間にはフリーボール８が配設されているため、昇降台４に対して下ステージ７は自由に相対位置を変えることができる。
【００２９】
図８は上基板と下基板を貼り合せている状態を示す図である。図７で説明したように減圧雰囲気中で上基板３３と下基板１８の位置を精密に位置合わせした後に、加圧アクチュエータ５を動作させて、昇降台４及び下ステージ７を上昇させ、上基板３３と下基板１８を加圧して貼り合せる。このとき、下部真空チャンバ２の本体３と昇降台４はベローズ１２で連結されているため、昇降台４は昇降が可能な構成となっている。
【００３０】
その後、真空破壊弁を動作させて下ステージ７及び上テーブル２０を囲む閉空間の圧力を大気状態にし、上基板保持の解除、昇降台４の下降、上テーブル２０と本体３との位置決めの解除、上テーブル２０の上昇、移動等の動作を行った後に、組み立てられたセルを搬出するがそれらの動作の詳細な説明は割愛する。
【００３１】
以上のように、本発明の構成では、基板交換時に排気配管をいちいち、取り付け取り外す必要がなくなり、作業時間の短縮や、排気配管の漏れの発生を極力低減でき、さらに基板をテーブルに設置する際の、基板のたわみの影響による基板とテーブル間の残留空気が生じないように設置でき、基板をテーブル上に略平らにセットすることが可能となる。このため、上下基板の位置合わせ精度も向上する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明を用いることによって、基板が大型化、薄型化しても、基板を保持する際に基板とテーブル面間に残留空気がなく、基板も撓みのない状態で保持でき、かつ、貼り合わせを高精度かつ高速に行うことができ、生産性が高い基板組立装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる基板組立装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】テーブル上に基板設定の状態を示す図である。
【図３】基板をテーブルに保持する前の状態を示した図である。
【図４】基板吸着後に上テーブルを反転した状態を示す図である。
【図５】上テーブルを下ステージ上に移動した時の状態を示した図である。
【図６】上チャンバと下チャンバを合体した状態を示す図である。
【図７】上チャンバの位置合わせを行っている状態を示す図である。
【図８】下ステージを上テーブル側に移動して貼り合わせを行っている状態を示す図である。
【符号の説明】
１…コモンベース、２…下部真空チャンバユニット、３…下部真空チャンバユニットの本体、４…昇降台、５…加圧アクチュエータ、７…下ステージ、８…フリーボール、９…XYθアクチュエータユニット、１２…ベローズ、１３…真空シール、１４…下基板押し上げピン、１７…真空排気孔、１８…下基板、２０…上テーブル、２１…バックアッププレート、２３…枠、２４…上テーブル回動アクチュエータ、２５…上テーブル搬送体、２７…上テーブル昇降アクチュエータ、２９…上基板押し上げピン、３２…サイトグラス、３３…上基板、４１…マーク認識カメラ、４２…上テーブル位置決めアクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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