CN1916719A - 基板组装装置和基板组装方法 - Google Patents

Abstract

为了使进行大型基板的胶合的减压腔内的维护检查变得容易，且实现高精度的胶合，将在减压状态胶合2张基板的组装装置，作成分割为上下2个腔的构造，将在上侧腔内使一方的基板可自由拆装地保持的上台面、和在下侧腔内使另一方的基板可自由拆装地保持的下台面，与各自保持的基板相对地备置，前述上台面在上腔的外侧具有使上台面以及上腔分别独立地上下移动的驱动机构，前述下台面与下腔一体地结合，在前述下腔的外侧，具有相对于上腔至少在水平方向移动的驱动。

Description

基板组装装置和基板组装方法

本申请是日立产业有限公司于2003年6月26日提出的发明名称为“基板组装装置和基板组装方法”、申请号为03149313.0的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及基板胶合装置，特别是有关适用于在减压腔内使胶合的基板彼此间分别保持并相对、缩小间隔胶合的液晶显示板等的组装的基板组装装置。

背景技术

作为以往的液晶显示板的制造装置，在日本特开平10-26763号公报中有所记载。在此公报中，在设置有透明电极或者薄膜晶体管矩阵(トランジスタアレイ)的2张玻璃基板的一方侧上被覆液晶，接着，在分散配置隔片后，通过具有上下机构的销，将另一方的基板载置在上面，通过在装置的左右方向设置的定位销，对该基板定位后，使腔内为真空，重叠基板后，再次进行定位后，通过将腔内压力回复到大气压侧来进行胶合。

另外，在日本特开2001-305563号公报中，公开了如下的构造：在一体构造的真空腔内，具有将两基板的任意一方可自由拆装地保持在上面或者下面的第一台面、和将两基板的另一方可自由拆装地保持在下面或者上面的第二台面。而且，保持各自的基板的台面的上面以及下面相对地配置，两台面的一方通过弹性体与真空腔气密地可移动地结合，且该一方的台面在由前述弹性体划分的真空腔的大气侧，具有相对于真空腔至少在水平方向移动的驱动装置。

另外，在日本特开2001-5401号公报中，公开了将腔分割为上下2个，在下侧腔，具有基板的运送以及液晶滴下装置的基板组装装置。

在上述特开平10-26763号公报中，基板的加压仅仅是利用基板间和基板外侧的气压差进行的，在这种情况下，基板间的密封材料必须是确实填充到上下基板间的状态。因此，在所使用的密封材料必须是很大的量的同时，有扩大到显示部侧的可能。另外，在真空中的基板的保持，因为其下侧的基板载置于平坦的载物台上，上侧的基板在其周缘的适当的位置通过销状的部件支撑，所以在大型基板为1m×1m以上的大型基板的情况下，发生挠曲，难于确定上下两基板的正确位置。

再有，将上下基板直接搬送到真空腔中，在搬送后因为腔内从大气压排气至真空，需要排气的时间，所以存在不能提高生产性的问题。

另外，在特开平2001-305563号公报的构成中，因为上下的台面配置在一体构造的真空腔内，所以当在腔内有基板破损的情况，或者在由于基板的附着物质而污染台面表面的情况下，存在难以清扫在腔内部的台面的问题。另外，为了取出胶合后的基板而提升基板的升降机构、或为了防止位移而将临时固定基板的机构、或者为了进行基板的定位的标记识别机构或者照明机构，固定在一体构成的真空腔或者真空腔外部的构造体侧。但是，由于真空腔和下侧台面在定位时相对移动，所以存在设置在下侧台面上的升降机构、临时固定、识别或者定位的槽或者孔的尺寸变大的问题。若在台面上设置的孔或者槽的尺寸太大，则在对基板定位后，在加压时，产生局部压力的变化，有出现粘接剂不能均匀涂敷的影响的情况。

而且，在以往的具有2分割腔的装置中，下台面和下侧腔没有一体化，在台面和腔之间有密封，相对于下侧腔，下侧台面可以进行自由旋转等的运动。因此，因为基板的定位是在XY方向使腔整体移动、θ方向的运动是移动基板载置台面，所以密封的构造为上下腔之间和下侧台面与下侧腔之间的2个位置，从气密保持的观点来看，存在产生问题的情况。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种即使基板大型化，也可以进行高精度且高速胶合的、生产性高的基板胶合装置。

为了达到上述目的的本发明，是在减压状态的腔内将两基板胶合的基板胶合装置中，其构成为，将腔作成上下可分割的构造，在上侧腔内使一方的基板可自由拆装地固定的第一台面、和在下侧腔内使另一方的基板可自由拆装地固定的第二台面，与各自的基板相对备置，前述第一台面在上腔的大气侧具有使之在腔内上下移动的驱动机构，前述第二台面与下腔一体结合，在前述下腔的大气侧，具有相对于上腔至少在水平方向微小移动的驱动装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的基板组装装置的构成的图。

图2是表示用于将上腔和加压基础板连接进行移动的连接机构的图。

图3是表示上腔和下腔之间的密封环的截面形状的一例的图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的一个实施方式。

在图1中，基板组装装置是由下腔T1部和上腔T2部构成的。在上腔T2部上，上侧台面2通过贯通上腔T2的支撑腿3以及多个调整腿4，在上下方向可移动地被安装。支撑腿3通过O形环5，另外调整腿4通过焊接波纹管6，将上腔T2内部遮断为与大气不连通。上侧台面2的支撑腿3以及调整腿4固定于加压基础板7上。

而且，此加压基础板7的中央部固定在中间基础板8上。中间基础板8的构成为，通过使在顶部机架9上安装的由驱动马达10及减速机11、以及滚珠螺钉12构成的驱动机构动作，将滚珠花键导向机构13作为导向装置，可以上下移动。另外，在台架1上，通过与滚珠花键导向机构分别设置的支撑柱，来支撑顶部机架9。一端固定在加压基础板7上的各调整腿4的另一端侧，与通过安装在中间基础板8上的驱动马达14所驱动的滚珠螺钉15连结。驱动由该驱动马达14和滚珠螺钉15构成的上下调整机构，通过使力作用于加压基础板7，上侧台面2可以一边保持平坦度，一边上下移动。

在图2中表示了用于驱动上腔T2的机构的一例。在上腔T2上，设置了由通过缸50驱动的杆51和T字状的连接部件52构成的上侧台面2的连接机构。在加压基础板7上，设置有连接部件52可以上下的贯通孔。在加压基础板7下降的状态下，若在T字形的连接部件52和加压基础板7的上面之间，通过***杆51，提升加压基础板7，上腔T2也可以一同向上侧移动而构成。另外，上腔T2也将滚珠花键导向装置13作为导向装置以可以上下移动、在前后左右(水平方向)接近刚性的形态安装。此滚珠花键13一端部固定在装置台架1上。即，为了移动上腔T2，通过连接机构，可以使上侧台面2和上腔T2一同上下移动而构成。

另外，在腔内，为了进行基板的搬入·搬出的门阀16设置在上腔T2的侧方外壁侧。而且，在门阀16相对的上腔的侧壁位置上，设置有通过将离子化超音波空气吹附到基板表面，可以进行对基板的除去静电的离子发生器17。再有，在腔外侧的门阀16的附近也设置有离子发生器17a，据此，在门阀打开的状态下，通过吹附离子化空气，可以提高对基板的消电效果。另外，虽然腔内的离子发生器17设置在上腔T2上，当然只要将离子风吹附到基板面上即可，作为安装在下腔T1上的构成也可以。从此门阀16将基板搬入，在胶合后进行液晶板的搬出。

在上腔T2的上面外壁上，多个套筒构造的副导向装置18使中心轴19向腔内突出地设置。此中心轴19与在设置于上侧台面2的外周上的突出部上设置的孔系合，可以进行上侧台面2的水平方向的调整。即，作为上侧台面2的水平调整机构，副导向装置18和中心轴19动作。这样一来，通过上侧台面2也可以微调其水平方向的位置，在使基板的定位变得容易的同时，也可以使施加在基板上的加压力均等化。

在上腔T2中，在腔内侧凸形状的窗框下端，设置有基板标记观测用的多个观测孔。将摄象机的镜头21***此观测用的窗框内，通过摄象机确认在基板上设置的标记。摄象机的镜头21设置在具有水平方向(X、Y方向)移动轴以及垂直方向(Z方向)移动轴的移动载物台上，该移动载物台固定在上腔T2上。再有，在上侧台面2上，基板标记识别用的孔设置在与上述观测孔相对应的位置上。

在本实施方式中，虽然是将摄象机配置在腔外的构成，通过将此摄象机直接安装在上侧台面2上的构成，不需要观测孔，除可以提高腔内的密封性以外，还可以接近基板配置摄象机，使提高基于摄象机的标记识别的精度提高，从而提高基板间的定位精度。

而且，为测定对基板的加压力，在支撑腿3的中间基础和滚珠螺钉之间设置有负载传感器22。另外，在调整上台面的平坦度时，因为需要监视驱动各调整腿4的马达14不会发生过载，所以在加压基础板7上的各个调整腿上分别设置负载传感器23。

下侧台面24固定在下侧腔T1内。此下侧台面24，若其全面与下腔接合固定，则在减压时下腔T1变形的情况下，存在该变形原样传递到下侧台面产生平坦度偏差的可能性。因此，为不受下腔T1变形的影响，仅将下侧台面的周边部固定在下侧腔上。另外，在下腔T1的全周上，配置有后述的密封环25。上腔T2与密封环25接触，且门阀16在关闭的状态下，其内部密封，构成减压室。

下腔T1设置在θ基础台面28上，该θ基础台面28构成为通过马达26和没有图示的滚珠螺钉以及旋转轴承27而旋转驱动。在θ基础台面28和下腔T1的连接中，使箱形部件介于其中，可以确保所规定的空间。此空间是为在下腔T1的下侧，安装UV照射机构40或者基板保持爪升降机构41、基板升降机构43而设置的。θ基础台面28通过旋转轴承27安装在Y台面32上。另外，Y台面32设置成通过马达29可以在设置于X台面33上的线性轨道上移动。再有，X台面33设置成通过驱动马达30的可以在设置于台架1侧的线性轨道上移动。这样，固定下侧台面的下侧腔的驱动机构配置在下侧腔的外侧，通过移动下侧腔，可以对下侧台面上的基板定位。因此，在可以保持腔内密封性的同时，因为将驱动机构作为外部配置，所以通过驱动机构动作，基板可以不受所产生的尘埃的影响，从而进行精度良好的胶合。

另外，上腔T2与下腔T1的密封环25接触而构成减压室时，为使密封环25的压碎量保持一定，在θ基础台面28的外周部上，设置多个上腔用的滚珠轴承34和带有调整机构的碰板35。通过这些滚珠轴承34和碰板35，调整上腔部T2的下降位置。另外，在本实施方式中，上腔T2与下腔T1的结合通过上腔T2的自重进行。这样，即使仅靠上腔T2的自重，也可以逐渐对内部减压，从大气侧向腔内部作用外力，因为上腔T2在作用充足的推压力，可以通过巨大的结合力使腔结合。另外，在滚珠轴承34上，具备有用于使上腔T2在上下微动的微小高度升降机构。

而且，为使θ基础台面28不变形，为支撑θ基础台面28的外周部，在装置基础(台架)1上固定的部件上，设置有多个θ基础压板28用的滚珠轴承37和带有调整机构的碰板38。据此，接受来自θ基础压板28的负重。这样，因为是通过腔用滚珠轴承34和θ基础台面用的滚珠轴承37这2层，接受上下腔的周围的负重而构成，所以可以将腔的变形抑制成很小。

在下腔T1上设置用于进行标记识别的多个透过照明39，在与下侧台面24对应的位置开孔。而且，在下腔T1内，为使胶合的基板不位移，而将UV粘接剂捣碎使之硬化，设置多个加压·UV照射机构40。另外，分别设置在进行基板的搬入·搬出时，为防止基板的宽度方向挠曲的保持爪升降机构41，或为防止机械手的挠曲以及前后方向的基板的挠曲的旋转升降销42，或用于将胶合后的基板升降的基板升降机构43。

在下侧台面24上，为使加压·UV照射机构40在下侧台面24内可以上下移动而设置孔。另外，加压·UV照射机构40可以兼做旋转升降销42使用。另外，为使基板升降机构43可以上下移动，而在基板支撑侧分别设置槽(切口部)。在搬入及搬出基板时，使此基板升降机构43动作，使机械手可以***基板下面侧。这些孔或者槽，因为在下腔T1上固定下侧台面24，所以只设置最小的余量即可。

再有，加压·UV照射机构40、和保持爪升降机构41、及基板升降机构43分别具有贯通下腔T1的上下移动机构，在下腔T1和这些上下移动机构部之间，设置O型环，据此作为保持密封的构造。

在减压状态下基于上侧台面2的上侧基板保持机构，可以是通过静电卡盘而电气保持的机构，或者是通过粘接材料而物理保持的机构中的任意一种。在通过静电卡盘而电气保持的情况下，切断外加电压，在一定的消电时间后，通过使上侧台面2上升，可以中断基于上侧台面2的保持。另外，在通过配置在台面上的片状的粘接部件而保持的情况下，预先设置多个将上侧基板机械地推向下侧基板的销，在将销向下侧推压的状态下，通过仅使上侧台面2上升，就可以中断上侧基板的保持。

在另一方减压状态下的基于下侧台面24的下侧基板保持机构也同样，可以是通过静电卡盘而电气保持的方法，或者是通过粘接部件而物理保持方法中的任意一种。例如，在上侧台面2和下侧台面24的减压状态下的吸附方法的组合，可以是将上侧台面2、下侧台面24均作为静电卡盘、或者粘接材料，或者是将上侧台面2、或者下侧台面24的任意一方作为静电卡盘，另一方作为粘接材料。象这样，通过在减压状态下将基板保持在台面上，可以确保作为基准的平坦部，维持台面间的平行，从而容易地组装基板。因此，可以均一地胶合上下基板。另外，在本实施方式中，可以将基于负压而吸引吸附的构成和基于静电而静电吸附的这双方兼用而构成。

减压腔内的减压是通过在上下任意的腔内设置的没有图示的排气孔，与真空阀以及干式泵或者涡轮分子泵的真空泵连接来进行的。另外，腔内的大气排放是通过这些也没有图示的在上下任意的腔上设置的阀，将氮等的不活跃气体或者大气导入而进行的。大气排放从对腔附着的水分少、缩短用于对腔内减压的时间的意义上看，希望是水分子含有量少的氮气等的惰性气体。

下面，通过构成本发明的基板组装装置，就胶合液晶板的动作进行说明。首先，将粘接剂呈框状包围液晶板的外周地涂敷成黑色矩阵状或者其附近的上侧基板，在涂敷了粘接剂的面为下侧而翻转的状态下进行配置，搭载于在位于机器人的下侧的一方的机械臂上，或是在表面上预先涂有液晶的下侧基板，以将液晶滴下面作为上侧配置的状态，而位于上侧的机器人的另一方的臂上。这样在将2片基板搭载于上下臂上的状态下，机器人向基板组装装置的前方移动。在基板组装装置的控制装置的指令中，打开上腔T2的门阀16，机器人将在下侧机械臂上翻转的上侧基板***到腔内。

若上基板***，则根据控制装置的指令，上侧台面2下降，通过基于负压的吸引吸附，将翻转的上侧基板吸附保持在上侧台面2的下面。在机械臂的前端延伸时的挠曲较大，吸引吸附困难的情况下，使用腔内的旋转升降销42，从下侧上翻支撑机械臂的前端。下侧的机械臂暂时从腔内后退，等待此后退，基板组装装置的控制装置，对在下侧台面24上的已经完成胶合的液晶板，对基板升降机构43或者保持爪升降机构41发出控制指令，将基板向上方提升。机器人再次将下侧机械臂***到腔内的液晶板下侧，通过手提升到上方后，使其后退，将液晶板从腔内取出到外部。其后，通过控制装置的指令，基板升降机构43以及保持爪升降机构41下降。

接着，机器人将在上侧的机械臂上的预先涂有液晶的下侧基板***到腔内。若下基板***腔内，则保持爪升降机构41上升，提升下侧基板，等待机械臂的后退，将下侧基板设置在下侧台面24的上面，通过负压吸引吸附下侧基板。

然后，将摄象机镜头21沿垂直方向的移动轴CZ降下，测定上侧基板的基板标记位置，使用水平方向移动轴CX、CY，移动上侧基板的标记中心位置和摄象机镜头21的中心到达一致的位置。接着，降下上侧台面2，通过摄象机镜头21，测定上侧基板和下侧基板的标记位置的偏差。接着，通过没有图示的微小高度升降机构来提升滚珠轴承34，使上腔T2与在上腔侧设置的带有调整机构的碰板35一同上升，提升到密封环25与上腔T2略微接触或者不接触的位置。其后，驱动θ轴驱动马达26和Y轴驱动马达29及X轴驱动马达30，使下腔部T1向XYθ方向水平移动，进行下基板和上基板的校正标记的粗定位。

粗定位后，降下滚珠轴承34。于是，在上下台面上设置有静电卡盘的情况下，对静电卡盘施加电压，静电吸附基板到台面。在此状态下，关闭门阀16，使用真空泵，排出腔内的空气。在排气中，为容易地使上下基板间的气体排出，将上侧台面2提升。在腔内达到一定的减压状态后，再次降下上侧台面2，测定上下基板间的位置偏差，通过驱动马达26、马达29、马达30，使下腔T1向XYθ方向水平移动，进行下基板和上基板的校正标记的微定位。象这样，在上腔T2与下腔T1契合的状态下，在下腔向XYθ方向微小移动的情况下，为不使上腔T2移动，对在下腔T1上配置的密封环25采取措施。

另外，在上述基板的保持方法中，在大气中，在使基于负压的吸附力作用的状态下，是使静电吸附力作用于基板，这种情况下，有必要在静电卡盘上施加使所施加的电压在基板和静电卡盘之间不产生放电现象的小电压，从而根据减压状态提高电压。因此，也可以从真空腔内成为规定的减压状态开始，对静电卡盘施加规定的电压。

图3是表示在本实施方式中所使用的密封环25的截面形状的一例。即，在本实施方式中所使用的密封环25是使用与上下方向的弹力相比，其前后左右方向为小弹力形状(图3的(a)或者(b)的形状)的密封环25。而且，因为上腔T2如前所述，上下方向可以移动，前后左右方向(水平方向)几乎不能动地安装在滚珠花键导向装置13上，所以即使使下腔T1在水平方向微小移动，也不能带动上腔移动，从而可以使上下的台面位置重合。另外，本密封环的形状不限于图3的形状，可以说只要可发挥前述的特性，任意形状均可。

在完成微定位后，一边测定负载传感器22的值，一边进一步使上侧台面2下降，进行基板的加压·胶合。加压力到达压碎粘接剂的规定值后，结束加压，通过加压·UV照射机构40，一边对在基板的临时固定位置上预先涂敷的临时固定用的UV粘接剂进行加压，一边照射UV光，为不使基板位置偏差，而进行临时固定。

临时固定结束后，提升加压·UV照射机构40。在上侧台面2是利用基于静电卡盘的减压状态下的吸附的情况下，切断电压，利用离子发生器17除去静电。在等待经过了消电时间后，提升上侧台面2。为谋求缩短消电时间，也可以在电源供给线上通过转换开关使其接地。在上侧台面2是利用粘接的情况下，通过多个销，将上侧基板机械地推向下侧基板，在将销推压到下侧的状态下，通过仅提升上侧台面2来中断对上侧基板的保持。

其后，通过设置在腔上的阀，将氮等的惰性气体、或者大气导入腔内，对大气开放。接着，开放门阀16，进行基板的搬入以及搬出。

有关基板组装装置的腔内，在进行清洗等的维护的情况下，将安装在上腔部T2的缸驱动杆51，在加压基础板7降下的状态下，***加压基础板7和安装在上腔T2的连接部件52之间，在此状态下，使用驱动马达10，与上侧台面2一同向Z轴方向提升。这样，上腔T2与上侧台面2通过连接机构结合，因为使用用于对上侧台面2加压的驱动马达10，可以提升上腔T2，所以没有必要另行设置提升上腔T2用的驱动机构，可以谋求装置的简单化。另外，据此在腔开放的状态下，可以进行上下台面的维护。

如上述那样，在本发明中，由于其构成是在基板组装时，在上下腔一体化的状态下进行一连串的作业，在规定量的基板胶合结束、进行装置的维护时，才进行上下腔的分离，所以在可以谋求缩短胶合时间的同时，也可谋求缩短维护时间。

根据上述说明的本发明的基板胶合装置，因为是使下台面与上腔为一体，通过设置在腔外侧的驱动机构进行位置对合等，所以可以尽量减少在腔上设置的孔，可以在稳定保持减压状态的状态下，进行高精度的胶合，且因为是作为使上腔可以上下移动的构成，所以真空腔内的维护保养也变得容易。

Claims (2)

1.一种基板组装方法，使应胶合的基板彼此分别上下地保持并相对，在进行定位的同时，缩短间隔，通过在至少任意一方的基板上设置的粘接剂，在减压状态的腔内将两基板胶合，其特征在于，

在输送基板的机器人的一方的臂上以涂敷有粘接剂的面位于下侧的方式保持上侧基板，在另一方的臂上以向表面滴下液晶的面为上侧的方式保持下侧基板，首先将一方的臂***腔内、将上侧基板向上侧台面交接，然后，将位于下侧台面上的已经完成胶合的液晶面板保持在上述一方的臂上、向腔外取出，然后，将保持在另一方的机器人臂上的下侧基板向下侧台面交接。

2.如权利要求1所述的基板组装方法，其特征在于，在从上述一方的臂向上侧台面上交接上侧基板时，在上述一方的臂的挠曲较大时，使用设置在腔室内的旋转升降销从下侧上翻支撑机器人臂的前端。