JP2011033929A - 基板貼り合わせ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 上下の定盤に上下のガラス基板のズレの修正を効果的に行う。
【解決手段】
第1顕微鏡12、12により第1基板111の位置合わせマーク111c、111cを検出して得られた位置誤差に基づいて、第1定盤11に対して第1基盤111を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸周りに回転させる事により、第1基板111を第1定盤11に対して相対位置合わせ可能な第1位置合わせ手段13と第2顕微鏡22,22により第2基板121の位置合わせマーク121c、121cを検出して得られた位置誤差に基づいて第2定盤21に対して第2基板121を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸周りに回転させる事により、第2基板121を第2定盤21に対して相対位置合わせ可能な第2位置合わせ手段23を備えた。
【選択図】 図3
【解決手段】
第1顕微鏡12、12により第1基板111の位置合わせマーク111c、111cを検出して得られた位置誤差に基づいて、第1定盤11に対して第1基盤111を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸周りに回転させる事により、第1基板111を第1定盤11に対して相対位置合わせ可能な第1位置合わせ手段13と第2顕微鏡22,22により第2基板121の位置合わせマーク121c、121cを検出して得られた位置誤差に基づいて第2定盤21に対して第2基板121を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸周りに回転させる事により、第2基板121を第2定盤21に対して相対位置合わせ可能な第2位置合わせ手段23を備えた。
【選択図】 図3
Description
本発明は液晶ディスプレイ等の製造に用いられる、一対の透光性の基板を高精度に位置合わせして貼り合わせる基板貼り合わせ装置に関するものである。
液晶ディスプレイは、パターン化された電極が付設された一対のガラス基板に挟まれた液晶に電界をかけて光の透過、遮断を制御することにより文字や映像の表示をするものであるため、電極パターンがずれた状態で一対のガラス基板が貼り合わせると誤表示等が引き起こされる。従って、液晶ディスプレイの製造に用いられる基板貼り合わせ装置には、一対のガラス基板を所定の相対位置誤差以下に位置合わせして貼り合わせる機能が必要となる。
また、液晶ディスプレイの製造分野における近年の状況として、液晶ディスプレイの表示機能の高精細化が進んでいる。従って、前記一対のガラス基板の基板面内方向の相対位置誤差をより小さく、例えば該誤差を1μm程度以下とする必要性がある。また液晶ディスプレイの需要増大及び価格低下に対応する為に、生産性向上への要求が高まっている。
従来の基板貼り合わせ装置として、位置合せマークが描画された第1ガラス基板及び第2ガラス基板を保持する第1テーブル及び第2テーブルと、前記テーブルを3組の1軸直進駆動手段により水平面内に並進又は垂直軸まわりに回転させて位置合わせする位置合わせ手段と、位置合わせマークを異なった倍率で検出する可変倍率を有する光学系からなる検出手段とを備え、一方のガラス基板の位置合わせマークを検出光学系の低い倍率によって検出して前記位置合わせ手段により粗位置合わせをし、次いで、検出光学系の高い倍率位置合わせマークを検出して前記位置合わせ手段により微位置合わせを行うものがある。(例えば特許文献1参照)
また、表面側に位置合わせマークを有する上下のガラス基板を、前記位置合わせマークを基板裏面側から撮像するカメラが付設された上下の定盤により表面同士が対向するように保持し、前記カメラにより撮像された画像から検知した2つの位置合わせマークの相対的位置ずれ値に基づき、前記上下の定盤の基板面内の相対位置関係を変化させる事により前記上下のガラス基板を位置合わせして貼り合わせるものがある。(例えば特許文献2参照)
基板貼り合わせ装置において、上下のガラス基板は、それぞれ上下の定盤(ワークホルダー、テーブル)に静電吸着又は真空吸着されて保持される。このような静電吸着又は真空吸着は、例えば基板面垂直方向等の基板面外方向に作用する力に対しては保持力が大きいが、基板面に沿う方向である基板面内方向に作用する力に対しては保持力が比較的小さい。従って、上下のガラス基板を貼り合わせる際に、上下の定盤の平行度、上下の基板のばらつき又はシール剤、若しくは液晶の影響等に起因して生じる基板面内方向の作用力により、上下の定盤に対して上下のガラス基板のズレが生じ易いものであり、従来の基板貼り合わせ装置においては、このようなズレの修正を効果的に行う事が出来ず、結果として、一対のガラス基板を所定の相対位置誤差以下に位置合わせして貼り合わせる事が出来ない場合がある。尚、上下のガラス基板を貼り合わせる際に、定盤に対してガラス基板のズレが生じないように定盤に対して基板を完全に固定すると、上下のガラス基板の貼り合わせ時に脆性材料であるガラス基板に過大な応力が発生する為、好ましくない。
例えば、特許文献1及び2の基板貼り合わせ装置は、位置合わせマークを画像認識して抽出した誤差を修正する為に、ガラス基板を保持する定盤をアクチュエータにより駆動している。このような定盤を駆動する構成では、上下のガラス基板を貼り合わせる際、実際に駆動される定盤に対してガラス基板のズレが生じた場合に、該ガラス基板のズレを修正して貼り合わせる事が困難になると言う問題点がある。また、アクチュエータにより駆動される負荷の慣性が大きい為、位置決め精度及び速応性等の制御性能が低下し、ガラス基板の高精度位置合わせ及び、ガラス基板貼り合わせの生産性向上が困難になると言う問題点もある。さらに、アクチュエータにより駆動される負荷の慣性が大きい為、モーター及び減速機等のアクチュエータの容量の増大によりコストが増大すると言う問題点もある。
また、特許文献1の基板貼り合わせ装置の構成は、前記1軸直進駆動手段がボール螺子、モーター及び、位置検出器からなるので、該機構のバックラッシュをなくして精度を上げようとしてボール螺子に予圧をかけると摩擦が増大すること等から、近年において要求されているようなガラス基板の貼り合わせ精度を得る事が出来ないものである。
さらに、特許文献2の基板貼り合わせ装置の機成は、上下の定盤に基板の真空吸着した後に昇降機を駆動して上下の基板間隔を1mm程度に保持した後にアライメント作業を行う為、微位置合わせの前に微位置合わせ調整範囲内にする為の粗位置合わせを行う必要があり、粗位置合わせを行う為の粗アライメントマークを上下の基板の設ける必要があると共に第3のカメラを設ける必要がある。その上、上下の基板間隔を段階的に狭めながら微位置合わせ動作を繰り返し行う必要がある為、位置合わせの処理時間が増大して生産性が低下するという問題点がある。
本発明は、前記のような問題点を解決する為になされたものであり、上下のガラス基板を貼り合わせる際における、上下の定盤に対する上下のガラス基板のズレの修正を効果的に行う事ができ、一対のガラス基板を所定の相対位置誤差以下に位置合わせして貼り合わせる事ができる基板貼り合わせ装置を得る事を目的とする。またガラス基板の貼り合わせ精度及び生産性を向上する事ができる基板貼り合わせ装置を得る目的とする。
本発明に係る基板貼り合わせ装置は、前記課題解決の為に、対向する第1定盤及び第2定盤にそれぞれ透光性の第1基板及び第2基板を吸着させ、前記定盤の間隔を狭める駆動手段により、前記基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記第1基板の基板面内の少なくとも2箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第1顕微鏡と前記第2基板の基板面内の少なくても2箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第2顕微鏡と前記第1顕微鏡により前記第1基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づき、前記第1定盤に対して前記第1基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第1基板を前記第1定盤に対して相対位置合わせ可能な第1位置合わせ手段と、前記第2顕微鏡により前記第2基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づき、前記第2定盤に対して前記第2基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第2基板を前記第2定盤に対して相対位置合わせ可能な第2位置合わせ手段を備えたものである。
ここで、前記第1顕微鏡が、前記第1定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第1定盤に固定された金属顕微鏡であり、前記第2顕微鏡が、前記第2定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第2定盤に固定された金属顕微鏡であると好ましい。
また、前記第1位置合わせ手段及び第2位置合わせ手段が、前記基板の長辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各長辺2個ずつの、前記基板の2長辺を挟んで対向する4個のアクチュエータ、及び、前記基板の短辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各短辺1個ずつの、前記基板の2短辺を挟んで対向する2個のアクチュエータであり、前記基板と前記アクチュエータとの間の圧力を測定する圧力センサーを備え、該圧力センサーによる検出圧力が所定値となるように前記位置合わせ手段により前記基板を前記定盤に対して位置合わせし、前記圧力センサーによる検出圧力を前記所定値に保つように前記アクチュエータを駆動制御しながら、前記駆動手段により前記基板を貼り合わせるのが好ましい。
さらに、前記アクチュエータが、前記基板の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド、該リニアガイドに支持された基板押圧部材、並び、該基板押圧部材を挟んで前記基板の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、前記基板押圧部材を偏心カムにより駆動する駆動装置及び前記基板押圧部材を該駆動装置方向に付勢する付勢装置であり、前記圧力センサーが、前記基板の辺に直交する基板面内方向の作用力による前記基板押圧部材のひずみを検出するひずみゲージであると好ましい。
さらにまた、真空チャンバー内において、前記第1定盤を支持する第1支持プレートと前記第2定盤を支持する第2支持プレートとの対向面の一方に少なくとも3本のガイドポストを垂設すると共に他方に該ガイドポストに外嵌するブッシュを垂設し、該ガイドポスト及びブッシュを前記駆動手段による前記基板貼り合わせ時の直動案内としてなると好ましい。
また、前記ガイドポストの先端凸部を直円錐台状とすると共に、該先端凸部に外嵌される前記ブッシュの凹部を直円錐台状として、該ガイドポストの直円錐台状部の斜面の母線と鉛直線とのなす角と、該ブッシュの直円錐台状部の斜面の母線と鉛直線とのなす角とを等しくしてなると好ましい。
本発明に係る基板貼り合わせ装置によれば、対向する第1定盤及び第2定盤にそれぞれ透光性の第1基板及び第2基板を吸着させ、前記定盤の間隔を挟める駆動手動により前記基板を貼り合わせる基盤貼り合わせ装置であって、前記第1基板の基板面内の少なくとも2箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第1顕微鏡と、前記第2基板の基板面内の少なくとも2箇所に設けられた位置合わせマークを各々個別に認識する、該位置合わせマークの位置に対応して配設された複数の第2顕微鏡と、前記第1顕微鏡により前記第1基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第1定盤に対して前記第1基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第1基板を前記第1定盤に対して相対位置合わせ可能な第1位置合わせ手段と、前記第2顕微鏡により前記第2基板の位置合わせマークを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第2定盤に対して前記第2基板を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第2基板を前記第2定盤に対して相対位置合わせ可能な第2位置合わせ手段とを備えたので、前記基板が前記位置合わせ手段により直接駆動されて前記定盤に対して位置合わせされる。従って、前記位置合わせ手段によって駆動される負荷の慣性が比較的小さく速応性等の制御性能が良い為、前記基板を貼り合わせる際に前記定盤に対して前記基板のズレが生じた場合に該基板を直接駆動して該ズレの修正を効果的に行う事が出来る。また、前記制御性能が良い事から、前記基板の貼り合わせ精度及び生産性を向上する事が出来る。
また、前記第1顕微鏡が、前記第1定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第1定盤に固定された金属顕微鏡であり、前記第2顕微鏡が前記第2定盤に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第2定盤に固定された金属顕微鏡であると、前記第1基板又は第2基板の前記位置合わせマークの近くに対物レンズが配設された状態で金属顕微鏡が前記第1定盤又は第2定盤に固定される為、該金属顕微鏡の焦点距離を小さくすることが出来、分解能を上げる事が出来る。従って、前記定盤に対して前記基板を、前記位置合わせ手段により高精度に位置合わせすることが出来る。また金属顕微鏡の焦点距離を調節する作業が不要になる為、生産性を向上する事が出来る。
さらに、前記第1位置合わせ手段及び第2位置合わせ手段が、前記基板の長辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各長辺2個ずつの、前記基板の2長辺を挟んで対向する4個のアクチュエータ、及び、前記基板の短辺に直交する基板面内方向へ基板を直進駆動する各短辺1個ずつの、前記基板の2短辺を挟んで対向する2個のアクチュエータであり、前記基板と前記アクチュエータとの間の圧力を測定する圧力センサーを備え、該圧力センサーによる検出圧力が所定値となるように前記位置合わせ手段により前記基板を前記定盤に対して位置合わせし、前記圧力センサーによる検出圧力を前記所定値に保つように前記アクチュエータを駆動制御しながら、前記駆動手段により前記基板を貼り合わせると、前記圧力センサーによる検出圧力が前記所定値から変化した場合に、該変化量に応じて前記基板を挟んで対向するアクチュエータが駆動されて前記検出圧力が前記所定値に保たれるため、前記基板を貼り合わせる際の前記基板のズレの修正をより迅速に行う事ができると共に前記基板に過大な応力が発生する事がない。
さらにまた、前記アクチュエータが、前記基板の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド、該リニアガイドに支持された基板押圧部材、並びに、該基板押圧部材を挟んで前記基板の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、前記基板押圧部材を偏心カムにより駆動する駆動装置及び前記基板押圧部材を該駆動装置方向に付勢する付勢装置であり、前記圧力センサーが、前記基板の辺に直交する基板面内方向の作用力による前記基板押圧部材のひずみを検出するひずみゲージであると、バックラッシュのない高精度なアクチュエータにより前記基板の貼り合わせを行う為、前記基板の貼り合わせ精度をさらに向上する事が出来る。また、圧力センサーまわりの構成が簡素となる為、コストを低減する事が出来ると共に動作の信頼性を向上する事が出来る。
また、真空チャンバー内において、前記第1定盤を支持する第1支持プレートと前記第2定盤を支持する第2支持プレートとの対向面の一方に少なくとも3本のガイドポストを垂設すると共に他方に該ガイドポストに外嵌するブッシュを垂設し、該ガイドポスト及びブッシュを前記駆動手段による前記基板貼り合わせ時の直動案内としてなると、真空チャンバー内において行われる前記第1基板及び第2基板の貼り合わせを容易に且つ高精度に行う事が出来る。
さらに、前記ガイドポストの先端凸部を直円錐台状とすると共に、該先端凸部に外嵌される前記ブッシュの凹部を直円錐台状として、該ガイドポストの直円錐台状の斜面の母線と鉛直線とのなす角と、該ブッシュの直円錐台状部の斜面の母線と鉛直線とのなす角とを等しくしてなると、前記ガイドポストの斜面と前記ブッシュの斜面が当接して該ガイドポストと該ブッシュとの嵌合が行われる為、前記第1支持プレート及び第1定盤と前記第2支持プレート及び第2定盤との間に水平面内における位置誤差が生じた場合であっても、前記当接する斜面に沿って、前記ガイドポストと前記ブッシュとの芯合せが行われる。従って、前記第1定盤と前記第2定盤との位置合わせを、前記第1支持プレート及び第2支持プレートに垂設されたガイドポスト及びブッシュによってより高精度に行う事が出来る為、真空チャンバー内においては行われる前記第1基板及び第2基板の貼り合わせをより高精度に且つ確実に行う事が出来る。
実施の形態1
図1〜図7は、本発明の実施の形態1に係る基板貼り合わせ装置の構成を示す説明図であり、図1は正面図、図2は平面図、図3は上定盤及び下定盤まわりの構成を示す斜視図、図4は基板貼り合わせ時における上下チャンバーまわりの縦断側面図、図5は下定盤まわりの縦断側面図、図6は基板を直接駆動する位置合わせ手段の動作説
明図、図7は位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。
図1〜図7は、本発明の実施の形態1に係る基板貼り合わせ装置の構成を示す説明図であり、図1は正面図、図2は平面図、図3は上定盤及び下定盤まわりの構成を示す斜視図、図4は基板貼り合わせ時における上下チャンバーまわりの縦断側面図、図5は下定盤まわりの縦断側面図、図6は基板を直接駆動する位置合わせ手段の動作説
明図、図7は位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。
図1及び図2に示すように、基板貼り合わせ装置100は、架台上101の左右に並設された下基板受け渡しステージST1(基板貼り合わせステージST3)及び上基板受け渡しステージST2からなり、上下のチャンバー1 , 2内の図3に示す対向する上定盤11及び下定盤21にそれぞれ短形の透光性上基板111及び下基板121を吸着させ、前記定盤11,21の間隔を挟める駆動手段であるZテーブル102=図1参照により前記基板111、121を貼り合わせるものである。
上チャンバー1内には、その内下面に上支持プレート3が固定され、該上支持プレート3の下面に上定盤11が固定される。該上定盤11の下面には、図示しない静電吸着、又は、真空吸着等の吸着手段により上基板111が吸着可能とされる為、上定111を保持する事が出来る。また、下チャンバー2内には、前記Zテーブル102により昇降可能に支持された下支持プレート4上に下定盤21が固定される。該下定盤21の上面には、図示しない静電吸着、又は、真空吸着等の吸着手段により下基板121が吸着可能とされる為、下定盤21により下基板121を保持する事が出来る。
まず、基板貼り合わせ装置100による基板貼り合わせ動作の概要を説明する。図1及び図2において、下チャンバー2に対して上チャンバー1をZ軸105により上昇させて、上チャンバー1と下チャンバー2とを分離した状態とし、上チャンバー1を上基板受け渡しステージST2の上側までX軸104により移動させる(図中矢印X参照)。ここでX軸104及びZ軸105は、リニアガイド及びストロークが一定である為、例えばエアーシリンダー等のアクチュエータにより構成される。なお、上チャンバー1を移動させる構成ではなく、下チャンバー2を移動させる構成としてもよい。
下基板受け渡しステージST1(基盤貼り合わせステージST3)の下チャンバー2内において、水平面内の2軸(X軸及びY軸)及び昇降軸(Z軸)並びに昇降軸まわりの回転軸(θ軸)を有する図示しないハンドリングロボットにより下基板(121=図3参照)を吸着して下定盤21に近づけて、下定盤21内に埋め込まれた後述する下顕微鏡22,22による位置合わせマーク121C、121Cの観察に基づいて、前記ハンドリングロボットによりアライメントした後、下基板121を下定盤21の前記吸着手段により吸着する。この状態で、後述する第2位置合わせ手段23により精アライメントを行う事により、下基板121は下チャンバー2内の下定盤21に高精度に位置合わせる。
上基板受け渡しステージST2において、水平面内の2軸(X軸及びY軸)及び昇降軸(Z軸)並びに昇降軸まわりの回転軸(θ軸)を有するX、Y、Z、θテーブル103上に上基板111を真空吸着し、該上基板111を、前記の通りX軸104により上基板受け渡しステージST2まで移動させられた上チャンバー1内の上定盤11に近づけ、上定盤11内に埋め込まれた後述する上顕微鏡12,12による位置合わせマーク111C、111Cの観察に基づいて前記X、Y、Z、θテーブル103によりアライメントした後、上基板111を上定盤11の前記吸着手段により吸着する。この状態で後述する第1位置合わせ手段13により精アライメントを行うことにより、上基板111は、上チャンバー1内の上定盤11に高精度に位置合わされる。
次に、上チャンバー1をX軸104により基板貼り合わせステージST3まで移動させた後、前記Z軸105により下降させて上下のチャンバー1,2のフランジ面を接触させる。図4に示すように、該フランジ面にはOリング等のシール手段7が設けられている為、上下のチャンバー1,2の接触面間は密封される。この状態で、図示しない真空ポンプにより上下のチャンバー1,2内の排気を開始して設定真空度に到達するまで放置する。
上チャンバー1内において上定盤11が固定された上支持プレート3と下チャンバー2内において下定盤21が固定された下支持プレート4とは対向しており、上支持プレート3下面の四隅にはブッシュ5、・・・が上支持プレート3の基準位置に対して位置決めされて垂設され、下支持プレート4上面の四隅には前記ブッシュ5、・・・に対向する位置にガイドポスト6、・・・が下支持プレート4の基準位置に対して位置決めされて垂設される。
したがって、設定真空度に到達した状態で、定盤11,21の間隔を狭める駆動手段であるZテーブル102を上昇させて上下の支持プレート3,4(上下の定盤11,21)の間隔が狭められると、前記上下のブッシュ5、・・・及びガイドポスト6、・・・が嵌合する為、該ブッシュ5、・・・及びガイドポスト6、・・・が基板111,121貼り合わせ時の直動案内となり、真空チャンバー内において行われる上下の基板111、121の貼り合わせを容易に且つ高精度に行う事が出来る。
図3及び図4に示すように、ガイドポスト6の先端凸部は直円錐台状とされ、母線と鉛直線とのなす角(傾斜角度)がθである斜面(円錐面6a)が形成されている。ここで傾斜角度θは、例えば15°〜45°とされる。また、図4に示すように、ブッシュ5の凹部には、ガイドポスト6の先端凸部の斜面6aの傾斜角度θと等しい傾斜角度の直円錐台側面状の斜面5aが形成されている。
したがって、ブッシュ5の凹部の斜面5aとガイドポスト6の先端凸部の斜面6aとが当接して前記嵌合が行われる為、上支持プレート3及び上定盤11と下支持プレート4及び下定盤21との間に水平面内における位置誤差が生じた場合であっても、前記当接する斜面5a、6aに沿って、ブッシュ5とガイドポスト6との芯合せが行われる。よって、上定盤11と下定盤21との位置合わせを、上支持プレート3下面四隅のブッシュ5、・・・と下支持プレート4上面四隅のガイドポスト6、・・・によって高精度に行う事が出来る為、真空チャンバー内において行われる上下の基板111,121の貼り合わせをより高精度にかつ確実に行う事が出来る。
なお、以上の説明においては、ブッシュ5、・・・及びガイドポスト6、・・・をそれぞれ上支持プレート3及び下支持プレート4の四隅に4個ずつ設ける場合を示したが、必ずしも四隅に設ける必要性はなく、水平面内において直線上に並ばない適宜箇所に3個以上設ければよい。また、上支持プレート3にガイドポスト6、・・・を設けて下支持プレート4にブッシュ5、・・・を設けてもよい。
次に、上顕微鏡12,12及び下顕微鏡22,22の構成について説明する。図3及び図5に示す下顕微鏡22,22は、前記の通り下定盤21に吸着される矩形の透光性下基板121の対角位置2箇所には、位置合わせマーク121c、121cが設けられおり、略矩形の下定盤21の対角位置2箇所には、該位置合わせマーク121c、121cの直下に、対物レンズ部22bが下基板121に近接して凹部21a、21a内に位置するように、下顕微鏡22,22が下定盤21内に埋め込まれた状態で位置決めされ固定される。
下顕微鏡22は、対物レンズ部22b内の対物レンズの中から光源22aから出た光を下基板121に当てて高倍率で観察する金属顕微鏡であり、該観察による位置合わせマーク121cの画像はCCDカメラ22cにより撮像されて図示しない制御装置に画像データが取り込まれる。したがって、該制御装置により、位置合わせマーク121c、121cの位置ズレ量を演算すると共に、該位置ズレ量から、前記ハンドリングロボットの駆動制御データ、又は、第2位置合わせ手段(23)の各アクチュエータの駆動制御データを作成する事ができる。
また、図3に示す上顕微鏡12,12は、下顕微鏡22,22と同様の構成であり、下顕微鏡22の光源22a、対物レンズ部22b及びCCDカメラ22cに相当する、光源12a、図示しない対物レンズ部及びCCDカメラ12cを備えている。また、上定盤11が上基板111を吸着した状態で、位置合わせマーク111c、111cの直上に、図示しない対物レンズ部が上基板111に近接して上定盤11の図示しない凹部内に位置するように、上顕微鏡12,12が上定盤11内に埋め込まれた状態で位置決めされ固定される。上顕微鏡12においても、下顕微鏡と同様に、位置合わせマーク111cの画像はCCDカメラ12cにより撮像されて図示しない制御装置に画像データが取り込まれる。従って、該制御装置により、位置合わせマーク111c、111cの位置ズレ量を演算すると共に、該位置ズレ量から、前記X、Y、Z、θテーブル103の駆動制御データ、又は第1位置合わせ手段13の各アクチュエータの駆動制御データを作成する事ができる。
このように、上基板111又は下基板121の位置合わせマーク111c、111c、121c、121cの近くに対物レンズが配設された状態で金属顕微鏡が上定盤11又は下定盤21に固定される為、該金属顕微鏡の焦点距離を小さくする事ができ、分解能を上げる事ができる。したがって、定盤11,21に対してそれぞれ基板111,121を、第1位置合わせ手段13、第2位置合わせ手段23により高精度に位置合わせする事が出来る。また、金属顕微鏡の焦点距離を調節する作業が不要となるため、生産性を向上させる事ができる。
次に、図3、図6及び図7を用いて、第2位置合わせ手段23の構成及び動作について説明する。第2位置合わせ手段23は、下基板121の長辺121a、121aに直交する基板面内方向(図6中の矢印A方向)へ基板121を直進駆動する各長辺12、121aに2個ずつの、基板121の2長辺121a、121aを挟んで対向する4個のアクチュエータ24、・・・、及び基板121の短辺121b、121bに直交する基板面内方向(図6中の矢印B方向)へ基板121を直進駆動する各短辺121bに1個ずつの、基板121の2短辺121b、121bを挟んで対向する2個のアクチュエータ25,25の計6個のアクチュエータからなる。
したがって、図6において例えば、下基板121の短辺121bを駆動するアクチュエータ25,25を同方向に駆動すれば、下基板121はA方向に並進し、下基板121の長辺121aを駆動するアクチュエータ24、・・・を同方向に駆動すれば、下基板121はA方向に並進する。すなわち第2位置合わせ手段23により、下定盤21に対して下基板121を基板面内方向に並進させる事ができる。また、下基板121の同一長辺121aを駆動するアクチュエータ24,24、を逆方向に駆動すれば、下基板121は基板面垂直方向軸まわりに回転する。すなわち、第2位置合わせ手段23により、下定盤21に対して下基板121を基板面垂直方向軸まわりに回転させる事ができる。
前記アクチュエータ24,25は、例えば図7に示すアクチュエータ31であり、同一の構成からなるものである。基板押圧部材36は、その段部36aに下基板121の端縁を当接させた状態で、リニアガイド35aにより圧力センサー33に対してアクチュエータ31の動作方向(図6の矢印A又はB参照)に移動可能に支持される。また、圧力センサー33及び支持部は、リニアガイド35によりアクチュエータ31の動作方向に移動可能に支持され、圧力センサー33の支持部が、編心カム37aを図示しないモーター、又は、減速機付きモーターにより駆動する駆動装置37により駆動されると共に、付勢装置38により駆動装置38方向に付勢される。
図7の構成において、圧力センサー33は、基盤押圧部材36を弾性付勢する構成となっており、圧力センサー33に対する基板押圧部材36の相対位置変化を静電容量型の変位計又は作業トランス等により検出する事により、下基板121と各アクチュエータ31との間の圧力を測定する。
第1位置合わせ手段13は、第2位置合わせ手段23と同様に、図7に示すアクチュエータ31からなり、図3に示すように、上基板111の長辺111a、111aに直交する基板面内方向へ基板111を直進駆動する各長辺111aに2個ずつの、基板111の2長辺111a、111aを挟んで対向する4個のアクチュエータ14、・・・、及び、基板111の短辺111b、111bに直交する基板面内方向へ基板111を直進駆動する各短辺111bに1個ずつの、基板111の2短辺111b、111bを挟んで対向する2個のアクチュエータ15,15の計6個のアクチュエータからなる。従って、第1位置合わせ手段13は、第2位置合わせ手段23と同様に動作する為、第1位置合わせ手段13により、上定盤11に対して上基板111を基板面内方向に並進させる事、及び、上定盤11に対して上基板111を基板面垂直方向軸まわりに回転させる事ができる。
以上のようなアクチュエータ31、14、・・・、15,15、24、・・・、25,25からなる第1位置合わせ手段13及び第2位置合わせ手段23により上基板111及び下基板121が直接駆動されて、それぞれ上定盤11及び下定盤21に対して位置合わせされる為、第1位置合わせ手段13及び第2位置合わせ手段23によって駆動される負荷の慣性が比較的小さく速応性等の制御性能が良い為、基板111,121を貼り合わせる際に上定盤11に対して上基板111のズレが生じた場合、又は、下定盤21に対して下基板121のズレが生じた場合に、該基板111又は121を直接駆動して該ズレの修正を効果的に行う事が出来る。また、前記制御性能が良い事から、基板111,121の貼り合わせ精度及び生産性を向上する事が出来る。更に、バックラッシュのない高精度なアクチュエータにより基板111又は121を駆動する為、基板111,121の貼り合わせ精度を向上する事ができる。
また、圧力センサー33による検出圧力が所定値から変化した場合に、該変化量に応じて上基板111又は下基板121を挟んで対向するアクチュエータ31、14、・・・、15、15、24、・・・、25,25が駆動されて前記検出圧力が前記所定値に保たれる為、基板111,121を貼り合わせる際の基板111,121のズレの修正をより迅速に行う事が出来ると共に基板111,121に過大な応力が発生する事がない。
実施の形態2
図8は、本発明の実施の形態2に係る基板貼り合わせ装置の位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。実施の形態2に係る基板貼り合わせ装置の構成は、第1位置合わせ手段13及び第2位置合わせ手段23を構成するアクチュエータ32以外の構成は、実施の形態1に係る基板貼り合わせ装置の構成と同様である。
図8は、本発明の実施の形態2に係る基板貼り合わせ装置の位置合わせ手段を構成するアクチュエータの構成を示す側面図である。実施の形態2に係る基板貼り合わせ装置の構成は、第1位置合わせ手段13及び第2位置合わせ手段23を構成するアクチュエータ32以外の構成は、実施の形態1に係る基板貼り合わせ装置の構成と同様である。
実施の形態2においても、第1位置合わせ手段13を構成するアクチュエータ14、・・・、及び15,15並びに第2位置合わせ手段23を構成するアクチュエータ24、・・・及び25,25は、図8に示すアクチュエータ32からなる同一のものである。
例えば、下基板121を駆動する第2位置合わせ手段23を構成するアクチュエータ32は、図8に示すように、下基板121の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド35、該リニアガイド35に支持された基板押圧部材36、並びに、基盤押圧部材36を挟んで、下基板121の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、基盤押圧部材36を偏心カム37aにより駆動する駆動装置37及び基板押圧部材36を駆動装置方向に付勢する付勢装置38からなる。
圧力センサー33は、下基板121の辺に直交する基板面内方向の作用力による基板押圧部材36のひずみを検出する為に、基板押圧部材36のひずみゲージ貼付部36bに貼付されたひずみゲージ34により構成される。図8の構成において、圧力センサー33は、基板押圧部材36のひずみゲージ貼付部36bが弾性変形した場合のひずみをひずみゲージ34により検出する事により、下基板121と各アクチュエータ32との間の圧力を測定する。
このようなアクチュエータ32の構成によれば、該アクチュエータ32により上基板111及び下基板121が直接駆動されて、それぞれ上定盤11及び下定盤21に対して位置合わせされる為、基板111又は121を直接駆動して、前記ズレの修正を行う事が出来る事、及び基板111,121の貼り合わせ精度を向上する事が出来る事等の実施の形態1と同様の作業効果を奏する。また圧力センサー33まわりの構成が簡索となる為、コストを低減する事が出来ると共に動作の信頼性を向上させる事ができる。
A 長辺に直交する基板面内方向
B 短辺に直交する基板面内方向
100 基盤貼り合わせ装置
102 Zテーブル(定盤の間隔を挟める駆動手段)
111 上基板(第1基板)
111a 長辺
111b 短辺
111c 位置合わせマーク
121 下基板(第2基板)
121a 長辺
121b 短辺
121c 位置合わせマーク
1 上チャンバー
2 下チャンバー
3 上支持プレート(第1支持プレート)
4 下支持プレート(第2支持プレート)
5 ブッシュ
5a 斜面
6 ガイドポスト
6a 斜面
11 上定盤(第1定盤)
12 上顕微鏡(第1顕微鏡)
13 第1位置合わせ手段
14,15 直進駆動アクチュエータ
21 下定盤(第2定盤)
21a 凹部
22 下顕微鏡(第2顕微鏡)
22b 対物レンズ
23 第2位置合わせ手段
24,25 直進駆動アクチュエータ
31、32 アクチュエータ
33 圧力センサー
34 ひずみゲージ
35、35a リニアガイド
36 基盤押圧部材
36a 段部
36b ひずみゲージ貼付部
37 駆動装置
37a 編心カム
38 付勢装置
B 短辺に直交する基板面内方向
100 基盤貼り合わせ装置
102 Zテーブル(定盤の間隔を挟める駆動手段)
111 上基板(第1基板)
111a 長辺
111b 短辺
111c 位置合わせマーク
121 下基板(第2基板)
121a 長辺
121b 短辺
121c 位置合わせマーク
1 上チャンバー
2 下チャンバー
3 上支持プレート(第1支持プレート)
4 下支持プレート(第2支持プレート)
5 ブッシュ
5a 斜面
6 ガイドポスト
6a 斜面
11 上定盤(第1定盤)
12 上顕微鏡(第1顕微鏡)
13 第1位置合わせ手段
14,15 直進駆動アクチュエータ
21 下定盤(第2定盤)
21a 凹部
22 下顕微鏡(第2顕微鏡)
22b 対物レンズ
23 第2位置合わせ手段
24,25 直進駆動アクチュエータ
31、32 アクチュエータ
33 圧力センサー
34 ひずみゲージ
35、35a リニアガイド
36 基盤押圧部材
36a 段部
36b ひずみゲージ貼付部
37 駆動装置
37a 編心カム
38 付勢装置
Claims (6)
- 対向する第1定盤11及び第2定盤21にそれぞれ透光性の第1基板111及び第2基板121を吸着させ、前記定盤11,21の間隔を狭める駆動手段102により前記基板111,121を貼り合わせる基板貼り合わせ装置100であって、前記第1基板111の基板面内の少なくとも2箇所に設けられた位置合わせマーク111C,111Cを各々個別に認識する、該位置合わせマーク111C、111Cの位置に対応して配設された複数の第1顕微鏡12,12と、前記第2基板121の基板内面の少なくても2箇所に設けられた位置合わせマーク121C,121Cを各々個別に認識する、該位置合わせマーク121C、121Cの位置に対応して配設された複数の第2顕微鏡22,28と、前記第1顕微鏡12,12により前記第1基板111の位置合わせマーク111C、111Cを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第1定盤11に対して前記第1基板111を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させることにより、前記第1基板111を前記第1定盤11に対して相対位置合わせ可能な第1位置合わせ手段13と、前記第2顕微鏡22,22により前記第2基板121の位置合わせマーク121C、121Cを検出して得られた位置誤差に基づいて、前記第2定盤21に対して前記第2基板121を基板面内方向に並進又は基板面垂直方向軸まわりに回転させる事により、前記第2基板121を前記第2定盤21に対して相対位置合わせ可能な第2位置合わせ手段23とを備えた事を特徴とする基板貼り合わせ装置。
- 前記第1顕微鏡12が、前記第1定盤11に設けられた凹部内に対物レンズが位置するように該第1定盤11に固定された金属顕微鏡であり、前記第2顕微鏡22が前記第2定盤21に設けられた凹部21a内に対物レンズが位置するように該第2定盤21に固定された金属顕微鏡である請求項1記載の基板貼り合わせ装置。
- 前記第1位置合わせ手段13及び第2位置合わせ手段23が、前記基板111,121の長辺111a、121aに直交する基板面内方向へ基板111,121を直進駆動する各長辺111a、121a2個ずつの、前記基板111,121の2長辺111a、111a、121a、121aを挟んで対向する4個のアクチュエータ14・・・、24・・・、及び、前記基板111、121の短辺1116、1216に直交する基板面内方向へ基板111,121を直進駆動する各短辺1116,12161個ずつの、前記基板111,121の2短辺1116,1116,1216,1216を挟んで対向する2個のアクチュエータ15,15,25,25であり、前記基板111,121と前記アクチュエータ 14,15,24,25=31,32との間の圧力を測定する圧力センサー33を備え、該圧力センサー33による検出圧力が所定値となるように前記位置合わせ手段12,23により前記基板111,121を前記定盤11,21に対して位置合わせし、前記圧力センサー33による検出圧力を前記所定値に保つように前記アクチュエータ14,15,24,25=31,32を駆動制御しながら、前記駆動手段102により前記基板111,121を貼り合わせる請求項1記載の基板貼り合わせ装置。
- 前記アクチュエータ32が、前記基板111,121の辺に直交する基板面内方向のリニアガイド35、該リニアガイド35に支持された基板押圧部材36、並びに、該基板押圧部材36を挟んで前記基板の辺に直交する基板面内方向の前後に位置する、前記基板押圧部材36を編心カム37aにより駆動する駆動装置37及び前記基板押圧部材36を該駆動装置方向に付勢する付勢装置38であり、前記圧力センサー33が、前記基板111,121の辺に直交する基板面内方向の作用力による前記基板押圧部材36のひずみを検出するひずみゲージ34である請求項3記載の基板貼り合わせ装置。
- 真空チャンバー1,2内において、前記第1定盤11を支持する第1支持プレート3と前記第2定盤21を支持する第2支持プレート4との対向面の一方に少なくとも3本のガイドポスト6・・・を垂設すると共に他方に該ガイドポスト6・・・に外嵌するブッシュ5・・・を垂設し、該ガイドポスト6・・・及びブッシュ5・・・を前記駆動手段102による前記基板(111,121)貼り合わせ時の直動案内としてなる請求項1記載の基板貼り合わせ装置。
- 前記ガイドポスト6の先端凸部を直円錐台状とすると共に、該先端凸部に外嵌される前記ブッシュ5の凹部を直円錐台状として、該ガイドポスト6の直円錐台状部の斜面6aの母線と鉛直線とのなす角θと、該ブッシュ5の直円錐台状部の斜面5aの母線と鉛直線とのなす角θとを等しくしてなる請求項5記載の基板貼り合わせ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009181571A JP2011033929A (ja) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | 基板貼り合わせ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009181571A JP2011033929A (ja) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | 基板貼り合わせ装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2011033929A true JP2011033929A (ja) | 2011-02-17 |
Family
ID=43763046
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009181571A Pending JP2011033929A (ja) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | 基板貼り合わせ装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011033929A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014148162A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 日産自動車株式会社 | 位置決め方法および位置決め装置 |
-
2009
- 2009-08-04 JP JP2009181571A patent/JP2011033929A/ja active Pending
Cited By (1)
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WO2014148162A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 日産自動車株式会社 | 位置決め方法および位置決め装置 |
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