(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に移動自在に支持されるとともに、被処理基板を前記所定の方向で位置決めするためのステージと、
前記ステージの移動に伴う負荷の印加方向に対し該印加方向と直交する方向に配置された駆動軸と、
前記駆動軸に係合されて該駆動軸の駆動により移動するとともに、その移動方向が第１のガイド部材によって前記駆動軸の軸方向に規制された移動部材と、
前記移動部材と前記ステージとを連結するとともに、該連結部分に前記駆動軸の軸方向に対して所定の傾きを有するテーパー部と第２のガイド部材とを有し、前記駆動軸の駆動による前記移動部材の移動動作を前記テーパー部の傾きに応じて前記ステージの移動動作に変換するテーパーガイド機構とを備え、
前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材は、それぞれ直動ガイドによって構成されるとともに、互いに直交する２つの平面内に配置され、
前記第１のガイド部材を構成する直動ガイドの幅方向の中心位置から前記駆動軸の方向に延びる中心軸線と前記第２のガイド部材を構成する直動ガイドの幅方向の中心位置から前記駆動軸の方向に延びる中心軸線とが交わる交点に前記駆動軸の軸芯が配置されている基板位置決め装置。
【請求項２】
所定の方向に移動自在に支持されるとともに、被処理基板を前記所定の方向で位置決めするためのステージと、
前記ステージの移動に伴う負荷の印加方向に対し該印加方向と直交する方向に配置された駆動軸と、
前記駆動軸に係合されて該駆動軸の駆動により移動するとともに、その移動方向が第１のガイド部材によって前記駆動軸の軸方向に規制された移動部材と、
前記移動部材と前記ステージとを連結するとともに、該連結部分に前記駆動軸の軸方向に対して所定の傾きを有するテーパー部と第２のガイド部材とを有し、前記駆動軸の駆動による前記移動部材の移動動作を前記テーパー部の傾きに応じて前記ステージの移動動作に変換するテーパーガイド機構とを備え、
前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材は、それぞれ直動ガイドによって構成されるとともに、互いに直交する２つの平面内に配置され、
前記第１のガイド部材を構成する直動ガイドの幅方向の中心位置から前記駆動軸の方向に延びる中心軸線と前記第２のガイド部材を構成する直動ガイドの幅方向の中心位置から前記駆動軸の方向に延びる中心軸線とが交わる交点に前記駆動軸の軸芯が配置された基板位置決め装置を用いて、
一対の被処理基板を位置決めして貼り合わせる基板貼り合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板位置決め装置およびこれを用いた基板貼り合わせ装置に関するもので、特に、液晶表示パネルを形成する２枚の基板を位置合わせして貼り合わせる際に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程のなかに、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をアレイ状に配置形成したＴＦＴ基板とカラーフィルタ（ＣＦ）を形成したＣＦ基板とを位置合わせして貼り合わせる工程がある。かかる工程では、基板位置決め機能を備えた基板貼り合わせ装置を用いて、各々の基板に設けられたアライメントマークを基準に、ＴＦＴ基板とＣＦ基板の位置合わせを行っている。また、基板の位置合わせを行った後は、シール材を介して２枚の基板（ＴＦＴ基板，ＣＦ基板）を貼り合わせている。
【０００３】
図６は従来の基板貼り合わせ装置の概略構成を示す斜視図である。図６において、架台フレーム５１の上端部にはベースプレート５２が取り付けられている。ベースプレート５２の四隅には支柱５３が垂直に立てられ、これらの支柱５３によってアッパープレート５４が水平状態に支持されている。アッパープレート５４には２つのアクチュエータ（シリンダ等）５５が取り付けられ、さらに各アクチュエータ５５の出力軸（ロッド）に加圧定盤５６が取り付けられている。
【０００４】
加圧定盤５６の四隅にはＣＣＤカメラ等の撮像カメラ５７が配置されている。これらの撮像カメラ５７は、位置合わせの対象となるＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９に設けられたアライメントマークＭの画像（形状）を読み取って、その位置を正確に認識するためのものである。
【０００５】
一方、ベースプレート５２上には、図７（ａ），（ｂ）にも示すように、Ｘステージ６０、Ｙステージ６１およびθステージ６２が順に重ね配置されている。Ｘステージ６０は、該Ｘステージ６０とベースプレート５２との間に組み込まれた複数の直動ガイド６３によりＸ方向に移動自在に支持されている。Ｙステージ６１は、該Ｙステージ６１とＸステージ６０との間に組み込まれた複数の直動ガイド６４によりＹ方向に移動自在に支持されている。θステージ６２は、Ｙステージ６１上に取り付けられた筒状部材６５と該筒状部材６５の上端部に嵌め込まれた環状の軸受部材６６により、ＸＹ座標の中心Ｏを通るＺ軸を中心にθ方向に移動自在（回動自在）に支持されている。
【０００６】
また、ベースプレート５２上には、Ｘ軸上に位置して回転式の駆動モータ６７が取り付けられている。駆動モータ６７はカップリング部材６８を介してボールネジシャフト６９に連結されている。これに対して、Ｘステージ６０の下面にはボールネジナット７０が取り付けられ、このボールネジナット７０がボールネジシャフト６９に係合されている。この構成においては、駆動モータ６７の駆動によりボールネジシャフト６９が回転すると、その回転方向および回転量に応じてボールネジナット７０がシャフト上を移動し、これと一体にＸステージ６０が直動ガイド６３に案内されてＸ方向に移動する。
【０００７】
一方、Ｘステージ６０上には、Ｙ軸上に位置して回転式の駆動モータ７１が取り付けられている。駆動モータ７１はカップリング部材７２を介してボールネジシャフト７３に連結されている。これに対して、Ｙステージ６１の下面にはボールネジナット７４が取り付けられ、このボールネジナット７４がボールネジシャフト７３に係合されている。この構成においては、駆動モータ７１の駆動によりボールネジシャフト７３が回転すると、その回転方向および回転量に応じてボールネジナット７４がシャフト上を移動し、これと一体にＹステージ６１が直動ガイド６４に案内されてＹ方向に移動する。
【０００８】
さらに、Ｙステージ６１上には、Ｙ方向に沿って直動式の駆動モータ（リニアモータ）７５が取り付けられている。この駆動モータ７５の出力軸は、θステージ６２の側端面に取り付けられた操作部材７６に突き当てられている。また、操作部材７６の、駆動モータ７５との突き当て側と反対側には圧縮バネ（コイルバネ）７７が設けられ、この圧縮バネ７７のバネ圧により操作部材７６が常に駆動モータ７５側に付勢されている。この構成においては、駆動モータ７５の駆動により操作部材７６をＹ方向に移動させると、これに連動してθステージ６２が軸受部材６６に案内されてθ方向に移動（回動）する。
【０００９】
上記構成からなる基板貼り合わせ装置において、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９はそれぞれ図示せぬ基板搬送装置によってＡ矢視方向とＢ矢視方向から供給される。このとき、ＴＦＴ基板５８は加圧定盤５６に受け渡され、その定盤下面側に真空力等によって吸着保持される。また、ＣＦ基板５９はθステージ６２に受け渡され、そのステージ上面側に真空力等によって吸着保持される。これにより、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９とが上下方向（Ｚ軸方向）で対向する状態に配置される。
【００１０】
続いて、アクチュエータ５５の駆動により加圧定盤５６がθステージ６２の近傍位置まで下降する。この状態で、各々の基板の四隅に設けられたアライメントマークＭを、それぞれに対応する撮像カメラ５７で画像認識するとともに、その認識結果からマーク中心座標を把握する。そして、この把握したマーク中心座標を基に駆動モータ６７，７１，７５を駆動してＸ，Ｙ，θステージ６０，６１，６２を適宜移動させることにより、ＴＦＴ基板５８のマーク中心位置とＣＦ基板５９のマーク中心位置を合わせる。次いで、アクチュエータ５５の駆動と該駆動力によりＸステージ６０を更に下降および加圧し、これによってＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９を図示せぬシール材を介して貼り合わせる。
【００１１】
その後、加圧定盤５６の真空吸着等を解除した状態で、アクチュエータ５５の駆動により加圧定盤５６が上昇（退避）したのち、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９から成る貼り合わせ基板（５８＋５９）を図示せぬ基板搬送装置によりＸステージ６０からＢ′方向に取り出して次工程に搬送する。
【００１２】
このような基板の貼り合わせに際して、基板相互の位置合わせが正確に行われないと、これによって得られた液晶表示パネルを用いて画像を表示した場合に、色むらやモアレ、開口率誤差等の問題を招くになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の基板貼り合わせ装置においては、Ｘ，Ｙステージ６０，６１をそれぞれＸ方向およびＹ方向に移動させるにあたり、その駆動軸となるボールネジシャフト６９，７３が各ステージ６０，６１の移動方向（Ｘ方向，Ｙ方向）と同じ方向で取り付けられ、しかもステージ移動に伴う負荷（以下、「アライメント負荷」という）がそのままの大きさで、各ボールネジシャフト６９，７３の軸方向に作用するものとなっている。そうした場合、アライメント負荷によってボールネジシャフト６９，７３が軸方向に伸縮変形すると、基板の位置決め精度が低下してしまう。特に、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９の位置決めにはサブミクロンオーダーの精度が要求されることから、この要求に応えるためにはボールネジシャフト６９，７３の変形を極力抑える必要がある。
【００１４】
さらに、アクチュエータ５５の駆動力により加圧定盤５６に加圧力Ｐを加えた状態で、ＴＦＴ基板５８とＣＦ基板５９を図示せぬシール材を介して貼り合わせ、この状態でＸ，Ｙステージ６０，６１を移動させる場合にあっては、シール材との摩擦抵抗をμとすると、アライメント負荷Ｆが“Ｆ＝Ｐ・μ”となる。さらに、アライメント負荷Ｆがボールネジシャフト６９，７３に作用するときのシャフト変形量（軸方向の伸縮変形量）δは“δ＝Ｆ・Ｌ／Ａ・Ｅ”となる。ここで、Ａはボールネジシャフトの断面積、Ｌはボールネジシャフトの長さ、Ｅはボールネジシャフトの弾性係数である。この式からして、ボールネジシャフトの変形量を抑えるには、ボールネジシャフトの断面積Ａを大きくし、かつ長さＬを短くする必要がある。しかるに、ボールネジシャフトの長さＬを短くするにも限界があり、また断面積Ａを大きくすると、それに伴ってステージ全体の高さＨが高くなることから、アッベのオフセットによる曲げモーメントが大きくなって高精度な位置決めを行うことが難しくなる。
【００１５】
また、θステージ６２の駆動系においては、駆動モータ７５の推力に対抗するように圧縮バネ７７を設けることで駆動系のガタを除去しているため、この駆動系によるアライメント力Ｆθは、駆動モータ７５の推力をＰｍ、圧縮バネ７７のバネ圧をＰｓとすると、“Ｆθ＝Ｐｍ−Ｐｓ”となる。このとき、駆動モータ７５側への操作部材７６の押し戻しは圧縮バネ７７のバネ圧Ｐｓによってのみ行われるため、加圧定盤５６による加圧力Ｐによってアライメント負荷が大きくなると、その分だけ大きなバネ圧Ｐｓを必要とし、それと同時に該バネ圧Ｐｓに対抗するだけのモータ推力Ｐｍも必要となる。そのため、θ方向での高精度な位置決めとθステージ６２の駆動系の小型化を両立することが困難であった。
【００１６】
また、Ｘ，Ｙ，θステージ６０，６１，６２の駆動系の他の構成として、例えば図８に示すようなカム機構を用いたものもある。すなわち、Ｘステージ６０の駆動系としては、駆動モータ７８のモータ軸に軸着された偏心カム７９と、この偏心カム７９に圧縮バネ８０のバネ圧により当接するカムフォロア８１とを備え、駆動モータ７８により偏心カム７９を回転させた際の偏心量に応じてカムフォロア８１をＸ方向で変位させることにより、Ｘステージ６０を直動ガイド６３で案内しつつＸ方向に移動し得るものとなっている。また、Ｙステージ６１の駆動系としては、図示せぬ駆動モータのモータ軸に軸着された偏心カム８２と、この偏心カム８２に圧縮バネ８３のバネ圧により当接するカムフォロア８４とを備え、図示せぬ駆動モータにより偏心カム８２を回転させた際の偏心量に応じてカムフォロア８４をＹ方向で変位させることにより、Ｙステージ６１を直動ガイド６４で案内しつつＹ方向に移動し得るものとなっている。さらに、θステージ６２の駆動系としては、駆動モータ８５のモータ軸に軸着された偏心カム８６と、この偏心カム８６に圧縮バネ８７のバネ圧により当接するカムフォロア８８とを備え、駆動モータ８５により偏心カム８６を回転させた際の偏心量に応じてカムフォロア８８をＹ方向で変位させることにより、θステージ６２を軸受部材６６で案内しつつθ方向に移動（回動）し得るものとなっている。
【００１７】
ところが、上記カム機構を用いた場合も、Ｘ，Ｙ，θステージ６０，６１，６２を移動させるにあたって、その負荷がそのままの大きさで駆動源（モータ）側に作用し、またステージの移動にバネ圧を利用していることから、前述と同様の問題を抱えていた。さらに、図７および図８のいずれのメカ機構を採用した場合でも、駆動系の精度はボールネジや偏心カムの加工精度に大きく依存することから、サブミクロンオーダーの位置決めには難点があった。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板位置決め装置においては、所定の方向に移動自在に支持されるとともに、被処理基板を前記所定の方向で位置決めするためのステージと、このステージの移動に伴う負荷の印加方向に対し該印加方向と直交する方向に配置された駆動軸と、この駆動軸に係合されて該駆動軸の駆動により移動するとともに、その移動方向が第１のガイド部材によって前記駆動軸の軸方向に規制された移動部材と、この移動部材と前記ステージとを連結するとともに、該連結部分に前記駆動軸の軸方向に対して所定の傾きを有するテーパー部と第２のガイド部材とを有し、前記駆動軸の駆動による前記移動部材の移動動作を前記テーパー部の傾きに応じて前記ステージの移動動作に変換するテーパーガイド機構とを備え、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材は、それぞれ直動ガイドによって構成されるとともに、互いに直交する２つの平面内に配置され、前記第１のガイド部材を構成する直動ガイドの幅方向の中心位置から前記駆動軸の方向に延びる中心軸線と前記第２のガイド部材を構成する直動ガイドの幅方向の中心位置から前記駆動軸の方向に延びる中心軸線とが交わる交点に前記駆動軸の軸芯が配置された構成を採用している。
【００１９】
上記構成の基板位置決め装置およびこれを用いた基板貼り合わせ装置においては、駆動軸の駆動によって移動部材を移動させると、その移動動作がテーパーガイド機構によりステージの移動動作に変換される。これにより、ステージを所定の方向に移動させて被処理基板を位置決めすることが可能となる。また、被処理基板の位置決めに際しては、ステージを移動させる際の負荷がテーパー部で軽減されて駆動軸側に作用するとともに、その負荷が駆動軸の軸方向と直交する方向でガイド部材により受けられる。これにより、駆動軸の変形を最小限に抑えることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、例えば液晶表示装置の製造に使用される基板貼り合わせ装置に適用した場合の本発明の好適な実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係る基板貼り合わせ装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は同側面図である。図１および図２において、架台プレート１の上端部にはベースプレート２が取り付けられている。ベースプレート２の四隅には支柱３が垂直に立てられ、これらの支柱３の上端にトッププレート４が水平状態に取り付けられている。トッププレート４には２つのアクチュエータ（シリンダ等）５が取り付けられている。
【００２２】
また、トッププレート４の下方にはアッパープレート６が配置されている。アッパープレート６の下面の四隅には、図２に示すようにブラケット７がネジ等により固定されている。また、各々のブラケット７とこれに対応する支柱３との間にはそれぞれ昇降用の直動ガイド８が組み込まれ、この直動ガイド８によってアッパープレート６が昇降自在に支持されている。さらに、上記２つのアクチュエータ５の出力軸（ロッド）５ａはアッパープレート６に連結されている。この構成により、アクチュエータ５の出力軸５ａが進退動作すると、それに連動してアッパープレート６が直動ガイド８に案内されてＣ矢視方向に昇降動作するものとなっている。ちなみに、図１においては、上記ブラケット７と昇降用の直動ガイド８の表示を省略してある。
【００２３】
さらに、アッパープレート６の下面側にはＸステージ９が取り付けられている。Ｘステージ９は、その下面側に被処理基板（後述）を真空吸着力等により保持するための保持機構を備えるとともに、該Ｘステージ９とアッパープレート６との間に組み込まれた複数の直動ガイド１０によりＸ方向に移動自在に支持されている。また、Ｘステージ９の近傍には、これをＸ方向に移動させるための駆動系（以下、「Ｘ軸駆動系」という）１１が設けられている。
【００２４】
Ｘステージ９の四隅にはＣＣＤカメラ等の撮像カメラ１２が配置されている。これらの撮像カメラ１２は位置合わせの対象となる被処理基板、この場合はＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４に設けられたアライメントマークＭの画像（形状）を読み取って、その位置を正確に認識するためのものである。このうち、ＴＦＴ基板１３は図示せぬ基板搬送装置によってＡ矢視方向からＸステージ９に供給されるようになっており、その基板供給方向（基板搬送方向）Ａと直交する方向でＸステージ９の移動方向Ｘが設定されている。
【００２５】
一方、ベースプレート２上には、Ｙステージ１５とθステージ１６が順に重ね配置されている。Ｙステージ１５は、該Ｙステージ１５とベースプレート２との間に組み込まれた複数の直動ガイド１７によりＹ方向に移動自在に支持されている。θステージ１６は、その上面側に被処理基板（本形態ではＣＦ基板１４）を真空吸着力等により保持するための保持機構を備えるとともに、Ｙステージ１５上に取り付けられた筒状部材１８と該筒状部材１８の上端部に嵌め込まれた環状の軸受部材１９により、ＸＹ座標の中心を通るＺ軸を中心にθ方向に移動自在（回動自在）に支持されている。また、θステージ１６に対しては図示せぬ基板搬送装置によってＢ矢視方向からＣＦ基板１４が供給されるようになっており、その基板供給方向（基板搬送方向）Ｂと直交する方向でＹステージ１５の移動方向Ｙが設定されている。
【００２６】
さらに、Ｙステージ１５の近傍には、これをＹ方向に移動させるための駆動系（以下、「Ｙ軸駆動系」という）２０が設けられ、θステージ１６の近傍には、これをθ方向に移動（回動）させるための駆動系（以下、「θ軸駆動系」という）２１が設けられている。
【００２７】
続いて、本実施の形態に係る基板貼り合わせ装置の基本的な動作手順について説明する。先ず、被処理基板となるＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４のうち、ＴＦＴ基板１３はＡ矢視方向からＸステージ１５に供給され、ＣＦ基板１４はＢ矢視方向からθステージ１６に供給される。このとき、θ方向への基板の位置決めに際しては、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４の各中心位置が、θステージ１６の回転中心（Ｚ軸）に一致していないと、θステージ１６の回転中心から各基板の四隅に設けられたアライメントマークＭまでの距離に違いが出るため、的確な位置決めが困難になる。
【００２８】
これに対して本実施の形態の装置構成では、ＴＦＴ基板１３の供給方向Ａに対してこれと直交する方向にＸステージ９の移動方向Ｘを設定する一方、ＣＦ基板１４の供給方向Ｂに対してこれと直交する方向にＹステージ１５の移動方向Ｙを設定していることから、Ａ，Ｂ方向における基板の供給位置とＸ，Ｙ方向における各ステージ９，１５の移動位置を適宜調整することにより、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４の各々をＸ，Ｙ方向で任意に位置合わせしてθステージ１６の回転中心に位置決めすることが可能となる。
【００２９】
次に、上述の如く供給されたＴＦＴ基板１３をＸステージ９で吸着保持するとともに、ＣＦ基板１４をθステージ１６で吸着保持する。これにより、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４とが上下方向（Ｚ軸方向）で対向する状態に配置される。
【００３０】
続いて、アクチュエータ５の駆動によりアッパープレート６が直動ガイド８に案内されて下降し、これと一体になってＸステージ９がθステージ１６の近傍位置まで下降する。この状態で、各々の基板の四隅に設けられたアライメントマークＭを、それぞれに対向する撮像カメラ１２で画像認識するとともに、その認識結果からマーク中心座標を把握する。そして、この把握したマーク中心座標を基に各駆動系１１，２０，２１でＸ，Ｙ，θステージ９，１５，１６を適宜移動させることにより、ＴＦＴ基板１３のマーク中心位置とＣＦ基板１４のマーク中心位置を合わせたのち、アクチュエータ５の駆動と該駆動力によりＸステージ９を更に下降および加圧し、これによってＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４を図示せぬシール材（例えば、紫外線硬化型の接着樹脂等）を介して貼り合わせる。
【００３１】
その後、Ｘステージ９の真空吸着等を解除した状態で、アクチュエータ５の駆動によりＸステージ９がアッパープレート６と一緒に上昇（退避）したのち、ＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４から成る貼り合わせ基板（１３＋１４）を図示せぬ基板搬送装置によりθステージ１６からＢ′方向に取り出して次工程に搬送する。このような手順で基板の位置決めおよび貼り合わせが行われる。
【００３２】
ここで、本実施の形態に係る基板貼り合わせ装置の主たる特徴は、Ｘ，Ｙ，θステージ９，１５，１６を移動させる駆動系１１，２０，２１の構成にある。ちなみに、Ｘ，Ｙステージ９，１５を移動させる各駆動系１１，２０の構成は、その動作原理を含めて基本的に同様であるため、ここではＹ軸駆動系２０とθ軸駆動系２１の構成についてのみ説明する。
【００３３】
図３は本実施の形態に係る基板貼り合わせ装置の基板位置決め機構を説明する平面図であり、図４は図３のＤ矢視方向から見た部分断面図、図５は図３のＥ矢視方向から見た部分断面図である。
【００３４】
先ず、Ｙ軸駆動系２０の構成について図３および図４を参照して説明する。
ベースプレート２上にはブラケット２２を介して駆動モータ２３が取り付けられている。駆動モータ２３のモータ軸はカップリング部材２４を介してボールネジシャフト２５に連結されている。ボールネジシャフト２５は、Ｙステージ１５の移動方向Ｙと直交する状態、つまりＸ方向と平行に配置され、この状態でシャフト両端部が軸受部材２６により回動自在に支持されている。
【００３５】
また、ボールネジシャフト２５のネジ部分にはボールネジナット２７が係合されている。ボールネジナット２７はハウジング２８内に挿入固定されている。ハウジング２８は全体として略直方体をなし、その下面と、Ｙステージ１５に対向する側の側面には、図４に示すように、それぞれ凹状の嵌合溝２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００３６】
ハウジング２８とベースプレート２との間には直動ガイド２９が組み込まれている。直動ガイド２９は、ハウジング２８の移動方向をボールネジシャフト２５の軸方向に規制（案内）するもので、これは、ベアリングを内蔵する可動子２９ａと、該可動子２９ａの移動を案内するレール状の固定子２９ｂとから構成されている。このうち、可動子２９ａはハウジング下面の嵌合溝２８ａに嵌合した状態でハウジング２８にネジ等により固定され、固定子２９ｂはベースプレート２の上面にネジで固定されている。
【００３７】
一方、ハウジング２８とＹステージ１５とは以下のようなテーパーガイド機構により連結されている。すなわち、Ｙステージ１５の、ボールネジシャフト２５と対向する側の側面には中間部材３０がネジで取り付けられている。この中間部材３０には、駆動軸となるボールネジシャフト２５の軸方向（Ｘ軸方向）に対して所定の傾き（例えば、３°程度）を有して形成されている。これに対して、ハウジング２８の嵌合溝２８ｂの凹部底面は、上記テーパー部３０ａと同じ傾斜方向および傾斜角度をもってテーパー状に形成されている。つまり、中間部材３０のテーパー部３０ａと嵌合溝２８ｂの凹部底面は、平面的に見て互いに平行に形成されている。
【００３８】
また、ハウジング２８と中間部材３０との間には直動ガイド３１が組み込まれている。直動ガイド３１は、前述と同様にベアリングを内蔵する可動子３１ａと、この可動子３１ａの移動を案内するレール状の固定子３１ｂとから成るもので、このうち、可動子３１ａはハウジング側面の嵌合溝２８ｂに嵌合した状態でハウジング２８にネジ等により固定され、固定子３１ｂは中間部材３０のテーパー部３１ａにネジで固定されている。
【００３９】
さらに、ハウジング２８の嵌合溝２８ａ，２８ｂに嵌合する２つの直動ガイド２９，３１は、互いに直交する２つの平面（ＸＹ平面，ＸＺ平面）内にそれぞれ配置され、かつ各々の平面内において各直動ガイド２９，３１の中心を通る軸線がボールネジシャフト２５の中心（軸芯）Ｐｃで交わるように配置されている。
【００４０】
上記構成からなるＹ軸駆動系２０においては、駆動モータ２３の駆動によりボールネジシャフト２５が回転すると、その回転方向および回転量に応じてボールネジナット２７がシャフト上を移動し、これと一体にハウジング２８が直動ガイド２９に案内されてＸ方向に移動する。そうすると、ハウジング２８側面の嵌合溝２８ｂに嵌合された可動子３１ａは、中間部材３０のテーパー部３０ａに沿う固定子３１ｂに案内されて移動する。
【００４１】
このとき、中間部材３０のテーパー部３０ａがボールネジシャフト２５の軸方向Ｘに対して所定の傾きを有し、かつハウジング２８の移動方向が直動ガイド２９でボールネジシャフト２５の軸方向Ｘに規制されていることから、Ｘ方向へのハウジング２８の移動動作はテーパー部３０ａの傾きに応じてＹステージ１５の移動動作に変換される。これにより、駆動モータ２３の駆動により、Ｙステージ１５をＹ方向に移動させることができる。
【００４２】
ちなみに、ボールネジシャフト２５の回転量をｎ、ボールネジシャフト２５のネジ部分のリードピッチをＬｐとすると、Ｘ方向へのハウジング２８の移動量Ｌｍは“Ｌｍ＝ｎ・Ｌｐ”となる。また、テーパー部３０ａのテーパー比を１／ｔとすると、Ｙステージ１５は、ハウジング２８の移動方向Ｘと直交する方向Ｙに“ｎ・Ｌｐ／ｔ”だけ移動することになる。
【００４３】
このようなＹ軸駆動系２０においては、Ｙテーブル１５の移動に伴う負荷が、中間部材３０、直動ガイド３１、ハウジング２８等を介してボールネジシャフト２５側に作用するものの、その負荷の印加方向Ｙに対してこれと直交する方向Ｘにボールネジシャフト２５を配置し、しかもその負荷を直動ガイド２９で受けるようにしているため、ボールネジシャフト２５の軸方向に負荷がかかることがない。これにより、従来のようなボールネジシャフトの伸縮変形によるアライメント誤差を解消することができる。
【００４４】
さらに、中間部材３０のテーパー部３０ａとこれに平行なハウジング２８側面の係合溝２８ｂ（凹部底面）の傾きを利用してＹステージ１５を移動させるメカ構成を採用しているため、ボールネジシャフト２５側への負荷がテーパー部３０ａのテーパー比に応じて軽減される。
【００４５】
具体的には、テーパー部３０ａのテーパー比を１／ｔ、Ｙステージ１５の移動に伴ってボールネジシャフト２５側に作用するアライメント負荷をＦａとすると、実際にボールネジシャフト２５に作用する負荷Ｆｂを“Ｆｂ＝Ｆａ／ｔ”、つまり１／ｔに軽減することができる。また、従来方式と同一のボールネジシャフトを用いた場合に比較すると、シャフト自体の剛性をｔ倍だけ高めることができる。さらに、ロストモーションやバックラッシュ等の問題がある減速機を介さずにトルク向上が図られるため、高剛性化による位置決め精度の向上を実現することが可能となる。
【００４６】
また、ハウジング２８の下面に嵌合溝２８ａを形成し、該嵌合溝２８ａに直動ガイド２９の移動子２９ａを嵌合固定することにより、直動ガイド２９にかかる負荷（スラスト力）で移動子２９ａが変形しないように考慮しているため、長期にわたってハウジング２８を精度良くスムーズに移動させることができる。
【００４７】
次に、θ軸駆動系２１の構成について図３および図５を参照して説明する。
Ｙステージ１５上にはブラケット３２を介して駆動モータ３３が取り付けられている。駆動モータ３３のモータ軸にはカップリング部材３４を介してボールネジシャフト３５が連結されている。ボールネジシャフト３５は、θステージ１６の移動方向（回転方向）θと略直交する状態、つまりＹ方向と平行に配置され、この状態でシャフト両端部が軸受部材３６により回動自在に支持されている。
【００４８】
また、ボールネジシャフト３５のネジ部分にはボールネジナット３７が係合されている。ボールネジナット３７はハウジング３８内に挿入固定されている。ハウジング３８は平面視略Ｔ字形をなし、その一部をθステージ１６の下方位置まで延出したかたちの係合部３８ａを一体に有している。また、ハウジング３８の下面には、図５に示すように凹状の嵌合溝３８ｂが形成されている。
【００４９】
ハウジング３８とＹステージ１５との間には直動ガイド３９が組み込まれている。直動ガイド３９は、ハウジング３８の移動方向をボールネジシャフト３５の軸方向に規制（案内）するもので、これは、ベアリングを内蔵する可動子３９ａと、該可動子３９ａの移動を案内するレール状の固定子３９ｂとから構成されている。このうち、可動子３９ａはハウジング３８下面の嵌合溝３８ｂに嵌合した状態でハウジング３８にネジ等により固定され、固定子３９ｂはＹステージ１５の上面にネジで固定されている。また、直動ガイド３９はその中心を通る軸線がボールネジシャフト３５の中心（軸芯）Ｐｃを通過するように配置されている。
【００５０】
一方、ハウジング３８とθステージ１６とは以下のようなテーパーガイド機構により連結されている。すなわち、ハウジング３８の係合部３８ａの下面には凹溝状のテーパー部３８ｃが形成されている。このテーパー部３８ｃは、駆動軸となるボールネジシャフト３５の軸方向（Ｙ軸方向）に対して所定の傾き（例えば、３°程度）を有して形成されている。
【００５１】
これに対して、ハウジング３８の近傍には平面視略Ｌ字形の揺動部材４０が配設されている。揺動部材４０の中間部位（コーナー部）には軸受部材４１が組み込まれている。この軸受部材４１は、Ｙステージ１５上に立設された支軸４２に嵌合され、これによって揺動部材４０が支軸４２を中心に揺動自在に支持されている。
【００５２】
また、揺動部材４０の両端部にはそれぞれカムフォロア４３，４４が取り付けられている。このうち、一方のカムフォロア４３は、係合部３８ａのテーパー部３８ｃに係合され、他方のカムフォロア４４は、θステージ１６の下面にネジ固定された受け部材４５にＹ軸方向で挟まれるかたちで係合されている。
【００５３】
上記構成からなるθ軸駆動系２１においては、駆動モータ３３の駆動によりボールネジシャフト３５が回転すると、その回転方向および回転量に応じてボールネジナット３７がシャフト上を移動し、これと一体にハウジング３８が直動ガイド３９に案内されてＹ方向に移動する。このとき、ハウジング３８のテーパー部３８ｃがボールネジシャフト３５の軸方向Ｙに対して所定の傾きを有し、かつハウジング３８の移動方向が直動ガイド３９でボールネジシャフト３５の軸方向Ｙに規制されていることから、ハウジング３８の係合部３８ａに係合されたカムフォロア４３には、これをＸ方向に変位させる力が働く。
【００５４】
そうすると、上記カムフォロア４３に作用するＸ方向への変位力を受けて揺動部材４０が支軸４２を中心に揺動する。このとき、揺動部材４０の他方のカムフォロア４４が受け部材４５に係合していることから、揺動部材４０の揺動動作に連動するかたちでθステージ１６が軸受部材１９に案内されてθ方向に移動（回動）する。つまり、Ｙ方向へのハウジング３８の移動動作がテーパー部３８ｃの傾きに応じてθステージ１６の移動動作（回動動作）に変換される。これにより、駆動モータ３３の駆動により、θステージ１６をθ方向に移動（回動）させることができる。
【００５５】
このようなθ軸駆動系２１においては、θステージ１６の移動に伴う負荷が、受け部材４５、揺動部材４０、ハウジング３８等を介してボールネジシャフト３５側に作用するものの、その負荷の印加方向Ｘに対してこれと直交する方向Ｙにボールネジシャフト３５を配置し、しかもその負荷を直動ガイド３９で受けるようにしているため、ボールネジシャフト３５の軸方向に負荷がかかることがない。これにより、従来のようなボールネジシャフトの伸縮変形によるアライメント誤差を解消することができる。
【００５６】
さらに、ハウジング３８のテーパー部３８ｃの傾きを利用してθステージ１６を移動（回動）させるメカ構成を採用しているため、前述のＹ軸駆動系２０の場合と同様にボールネジシャフト３５側への負荷をテーパー部３８ｃのテーパー比に応じて軽減し、これによってシャフト自体の剛性を高め、かつ高剛性化による位置決め精度の向上を実現することが可能となる。
【００５７】
また、ハウジング３８の下面に嵌合溝３８ｂを形成し、該嵌合溝３８ｂに直動ガイド３９の移動子３９ａを嵌合固定することにより、直動ガイド３９にかかる負荷（スラスト力）で移動子３９ａが変形しないように考慮しているため、長期にわたってハウジング３８を精度良くスムーズに移動させることができる。
【００５８】
これに加えて、本実施の形態に係る基板貼り合わせ装置においては、ボールネジシャフトの断面積を大きくしなくても十分な剛性が得られるうえ、Ｘ，Ｙ，θステージ９，１５，１６のうち、Ｘステージ９とＹステージ１５を上下方向（Ｚ軸方向）で完全に分離し、Ｘステージ９側でＴＦＴ基板１３を保持する一方、Ｙステージ１５側でＣＦ基板１４を保持する構成を採用していることから、加圧側のステージ（Ｘステージ９）高さと受圧側のステージ（Ｙステージ１５，θステージ１６）高さをそれぞれ低く抑えることができる。これにより、アッベのオフセットによる曲げモーメントを従来よりも小さくして位置決め精度を高めることができる。
【００５９】
また、Ｙ軸駆動系２０においては、ハウジング２８に嵌合する２つの直動ガイド２９，３１の各中心軸線の交点にボールネジシャフト２５の中心Ｐｃを配置し、θ軸駆動系２１においては、直動ガイド３９の中心軸線をボールネジシャフト３５の中心（軸芯）Ｐｃを通過するように配置しているため、アッベのオフセットを極力少なくして変形モーメント力を抑えることができる。
【００６０】
さらに、Ｘ，Ｙ，θ軸駆動系１１，２０，２１のいずれにも圧縮バネ等を用いていないことから、基板の高精度な位置決めと駆動系の小型化を同時に実現することができる。加えて、ボールネジによるハウジング（移動部材）の移動動作を、それぞれテーパーガイド機構におけるテーパー部３０ａ，３８ｂを利用して各ステージの微小な移動動作に変換しているため、駆動系の精度がボールネジの加工精度にそれほど依存しなくなり、よってサブミクロンオーダーの位置決めが容易になる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る基板位置決め装置によれば、被処理基板を所定の方向で位置決めするに際し、ステージを移動させるための駆動軸に作用する負荷を該駆動軸の軸方向と直交する方向でガイド部材により受けるとともに、その負荷を駆動軸の軸方向に作用させず、かつテーパーガイド機構のテーパー部で負荷を軽減できるため、駆動軸の変形による精度的な誤差を最小限に抑えて被処理基板を高精度に位置決めすることが可能となる。また、かかる基板位置決め装置を用いた基板貼り合わせ装置、特に、液晶表示パネル用の２枚の基板（ＴＦＴ基板、ＣＦ基板）を貼り合わせる基板貼り合わせ装置においては、各基板の画素位置を正確に位置決めして表示画像の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板貼り合わせ装置を示す斜視図図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板貼り合わせ装置を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る基板位置決め機構を説明する平面図である。
【図４】図３のＤ矢視方向から見た部分断面図である。
【図５】図３のＥ矢視方向から見た部分断面図である。
【図６】従来の基板貼り合わせ装置を示す斜視図である。
【図７】従来の基板貼り合わせ装置における基板位置決め機構を説明する図である。
【図８】従来の他の基板位置決め機構を説明する図である。
【符号の説明】
９…Ｘステージ、１１…Ｘ軸駆動系、１３…ＴＦＴ基板（被処理基板）、１４…ＣＦ基板（被処理基板）、１５…Ｙステージ、１６…θステージ、２０…Ｙ軸駆動系、２１…θ軸駆動系、２５，３５…ボールネジシャフト、２７，３７…ボールネジナット、２８，３８…ハウジング、３０…中間部材、３０ａ，３８ｃ…テーパー部、２９，３１，３９…直動ガイド、４０…揺動部材、４２…支軸、４３，４４…カムフォロア、４５…受け部材
【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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