JP3799378B2

JP3799378B2 - Substrate assembly method and apparatus

Info

Publication number: JP3799378B2
Application number: JP2003017800A
Authority: JP
Inventors: 聡八幡; 潔今泉; 正行齊藤; 明平井
Original assignee: 株式会社日立インダストリイズ
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: JP2003241160A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空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させ真空中で間隔を狭めて貼り合わせる基板の組立方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルの製造には、透明電極や薄膜トランジスタアレイなどを設けた２枚のガラス基板を数μｍ程度の極めて接近した間隔をもって接着剤（以下、シール剤ともいう）で貼り合わせ(以後、貼り合せ後の基板をセルと呼ぶ)、それによって形成される空間に液晶を封止する工程がある。
【０００３】
この液晶の封止には、注入口を設けないようにシール剤をクローズしたパターンに描画した一方の基板上に液晶を滴下しておいて他方の基板を一方の基板上に配置し、真空中で上下の基板を接近させて貼り合せる特開昭６２−１６５６２２号公報で提案された方法や、一方の基板上に注入口を設けるようにシール剤をパターン描画して真空中で基板を貼り合わせた後に液晶を注入口から注入する特開平１０−２６７６３号公報で提案された方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、シール剤のパターン描画の前後に係わらず、いずれも両基板を真空中で貼り合わせているが、真空中では大気状態時のように基板を大気との圧力差で吸引吸着することができない。
【０００５】
そこで、上側に位置する基板（以下、上基板と呼ぶ。）の端部を機械的に保持すると、基板の中央部がたわみ、そのたわみは最近の基板大型化，薄板化傾向が強まるにつれて大きくなっている。
【０００６】
貼り合わせをする前に、上下両基板の周縁部（端部）に設けた位置合わせマークを利用して光学的に位置決めを行うが、たわみが大きくなる程両基板の端部同士の間隔が拡がり、位置合わせマークに焦点を合せ難くなって正確な位置合わせが困難となる。
【０００７】
また、貼り合わせをする時には、上基板のたわんでいる中央部が周縁部よりも先に下側の基板（以下、下基板と呼ぶ。）に接触するので、基板間隔を一定にする為に基板間に散布されているスペーサが動き、基板上に形成されている配向膜などを傷つけてしまう。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とする処は、
基板サイズが大型化，薄板化しても真空中で高精度に貼り合せることが可能であり、
基板周縁部際に接着剤が設けられるものでも容易に上基板を保持することができ、
しかも配向膜などを傷つけることなく貼り合せることが可能であって、
特に、貼り合わされた基板（セル）を迅速かつ容易に、基板保持手段である粘着剤から剥がし得る、基板の組立方法とその装置とを提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、貼り合わせる一方の基板を貼り合わせる他方の基板上に保持して対向させ、いずれかの基板に設けた接着剤により真空中で貼り合わせる基板の組立方法において、一方の基板を加圧板に内蔵させた粘着手段で保持し、他方の基板と貼り合わせを行ってから、前記粘着手段を加圧板内に後退させることを第１の特徴とする。
また本発明は、真空チャンバ内の上方に一方の基板を保持する加圧板を、真空チャンバ内の下方に他方の基板を保持するテーブルを設け、該加圧版と該テーブルとに保持したいずれかの基板に設けた接着剤により真空中で両基板の間隔を狭めて基板同士を貼り合わせる基板の組立装置において、前記加圧板内に複数のアクチュエータと該アクチュエータで伸び縮みする軸とを設け、前記軸の先に粘着部材を設け、前記粘着部材の下面にその粘着力で前記一方の基板を前記加圧板の下面に密着せしめて保持する構成としたことを第２の特徴とし、この基板の組立装置において、前記加圧板に保持された一方の基板と、前記テーブル上に保持された他方の基板との間隔を狭めて貼り合わせを行った後、前記アクチュエータを用いて前記軸を加圧板内に後退させることで前記粘着部材を前記加圧板内に後退させて基板面から前記粘着部材を剥がす構成としたことを第３の特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１，図２において、本発明になる基板組立装置１は、下チャンバ部Ｔ１と上チャンバ部Ｔ２から構成され、下チャンバ部Ｔ１の下には、ＸＹθ駆動機構(図示を省略した)が備えられている。このＸＹ駆動機構により、下チャンバ部Ｔ１は、図面上で左右のＸ軸方向と、Ｘ軸と直交するＹ軸方向に往来できるようになっている。また、θ駆動機構により、シャフト２から真空シール３を介して下基板１ａを搭載するテーブル４を下チャンバユニット５に対して水平に回動可能としている。尚、下基板１ａは、テーブル４上に搭載されると、機械的にピンやローラ等で位置決め固定される構造及び吸引吸着される構造になっているが、簡略化のためそれらの構造の図示は省略している。
【００１３】
上チャンバ部Ｔ２では、上チャンバユニット６とその内部の加圧板７がそれぞれ独立して上下動できる構造になっている。即ち、上チャンバユニット６は、リニアブッシュと真空シールを内蔵したハウジング８を有しており、シャフト９をガイドとしてフレーム１０に固定されたシリンダ１１により上下のＺ軸方向に移動する。
【００１４】
ＸＹθ駆動機構上の下チャンバ部Ｔ１が上チャンバ部Ｔ２の直下に移動して上チャンバユニット６が下降すると、下チャンバユニット５の周りに配置してあるOリング１２に上チャンバユニット６のフランジが接触し一体となり、真空チャンバとして機能する状態になる。ここで、下チャンバユニット５の周囲に設置されたボールベアリング１３は、真空によるOリング１２のつぶれ量を調整するもので、上下方向の任意の位置に設定可能となっている。Oリング１２のつぶれ量は、真空チャンバ内を真空に保つことができ、かつ、最大の弾性が得られる位置に設定する。真空により発生する大きな力は、ボールベアリング１３を介して下チャンバユニット５で受けており、後述する上下基板の貼り合わせ時に下チャンバ部Ｔ１をOリング１２の弾性範囲内で容易に微動させ精密位置決することができる。
【００１５】
ハウジング８は、上チャンバユニット６が下チャンバユニット５と真空チャンバを形成して大気圧で変形しても、シャフト９に対し真空漏れを起こさないで上下動可能な真空シールを内蔵しているので、真空チャンバの変形がシャフト９に与える力を吸収することができ、シャフト９に支持された加圧板７の変形がほぼ防止でき、粘着シート１８に貼り付けられた上基板１bとテーブル４に保持された下基板１ａとの平行を保って貼り合せが可能となる。尚、加圧板７の上下動はシャフト９の上部に設置された図示を省略した駆動機構で行う。
【００１６】
１４は上チャンバユニット６の側面に配置された真空配管で、図示していない真空バルブと配管ホースで真空源に接続され、これらは真空チャンバ内を減圧し真空にする時に使用される。１５はガスパージバルブとチューブで、窒素ガス（Ｎ2）やクリーンドライエアー等の圧力源に接続され、これらは真空チャンバを大気圧に戻す時に使用される。
【００１７】
次に、上基板１ｂを保持する粘着シート１８の駆動機構について説明する。
上チャンバユニット６内の１７はスピンドルで、ロール状に巻き付けた粘着シート１８を送り出し方向に駆動回転，自由回転，送り出し方向と逆トルクがかかった状態での送り出し方向への回転及び回転固定が可能になっている。
【００１８】
粘着シート１８は、回転自由のローラ１９を介して反対側の回転自由のローラ２０に向かい、ローラ２０と相対的に位置固定し配置されたスピンドル２１で巻き取り可能となっている。スピンドル２１は、粘着シート１８を巻き取り方向に駆動回転が可能で、かつ、巻き取り方向にトルクがかかった状態での逆回転と回転固定が可能になっている。また、ローラ２０と相対的に位置固定された巻き取り用のスピンドル２１は、粘着シート１８を巻き取り方向に駆動回転しながらスピンドル１７の方向に水平駆動可能になっている。尚、粘着シート１８の粘着面は下側になるように巻き取られているので、上基板１ｂが粘着シート１８に貼り付くと下基板１ａと対向するようになる。
【００１９】
スピンドル１７の上記回転動作は、図２に示しているように、モータ２４により行う。スピンドル２１の上記回転動作は、モータ２５により行い、上記水平動作は、モータ２５が固定されたボールナット２８が、モータ２７の駆動によりボールねじ２６が回転し移動することで実現する。尚、ボールナット２８の水平動作用ガイドは、図示を省略した。２９、３０は、ボールねじ２６のサポート軸受で、サポート軸受２９は上チャンバユニット６に固定され、サポート軸受３０はモータ２４及びローラ１９のシャフトとともにブラケット３１に固定され、ブラケット３１は、上チャンバユニット６に固定される構造となっている。
【００２０】
２２ａ、２２ｂは画像認識カメラで、上下各基板１ａ，１ｂに設けられている位置合わせマークを読み取るために設置される。２３ａ、２３ｂは、透明な覗き窓で、上チャンバユニット６に設けられた穴６ａ、６ｂの真空遮断を行う。
【００２１】
７ａ、７ｂは基板の位置合わせマークを見るため、加圧板７に設けた小径の穴である。ここで、粘着シート１８の幅は、粘着シート１８が画像認識カメラ２２ａ、２２ｂの視野を塞がないよう、図２に示すように、通常基板の対角位置にある位置合わせマーク２４ａ、２４ｂのＹ方向の距離より僅かに小さくしておくと良い。
【００２２】
次に、図３乃至図５で本基板組立装置１で基板を貼り合わせる工程について説明する。
図３(ａ)は上基板１ｂが保持される前の上チャンバ部Ｔ２の初期状態を示しており、スピンドル２１は粘着シート１８を広げた状態で図の右側に移動させてあり、加圧板７は上方に待機している。
【００２３】
図３(ｂ)は加圧板７を下降させ粘着シート１８に接触させた後、更にやや下降させた状態を示している。この時、スピンドル１７と２１に巻き取られている粘着シート１８が両方から送り出されるが、粘着シート１８はスピンドル１７，２１を回転駆動させるそれぞれのモータでトルク制御を行い、常に引っ張り力がかかった状態にする。引っ張り力は上基板１ｂの重量で決定し、図３(ｃ)に示すように，上基板１ｂを貼り付け保持させても加圧板７との間に隙間が殆どできない量に設定する。
【００２４】
このように上基板１ｂを粘着シート１８に貼り付け保持した後、図４に示すように、上基板１ｂと下基板１ａの貼り合わせを行なう。
【００２５】
先ず、図４(ａ)に示すように、下基板１ａをテーブル４上に搭載した下チャンバ部Ｔ１を上チャンバ部Ｔ２の真下に移動させ、図４(ｂ)に示すように、シリンダ１１により上チャンバユニット６を下降させ、下チャンバユニット５の周りに配置してあるOリング１２に上チャンバユニット６のフランジを接触させ上下チャンバ部Ｔ１，Ｔ２を一体にしてから真空配管１４から真空排気を行う。
【００２６】
尚、下基板１ａはテーブル４上に位置決め固定されており、下基板１ａ上の外周には、シール剤がクローズしたパターンで描画されており、その内側には適量の液晶が滴下されている。
【００２７】
さて、上チャンバユニット６と下チャンバユニット５が一体になってできた真空チャンバ内が所定の真空度に達したら、図４(ｃ)に示すように、上下両基板１ａ，１ｂの位置合わせを行いながらシャフト９上の図示していない上下駆動機構を動作させ，加圧板７を下降させ、所定の加圧力で上下両基板１ａ，１ｂの間隔を狭めて所望間隔で貼り合わせる。
【００２８】
この時も加圧板７が降下するにつれスピンドル１７と２１に巻き取られている粘着シート１８が両方から送り出されるが、上記したように粘着シート１８は常に適切な引っ張り力が掛かった状態なので、粘着シート１８が伸びたり切れたりしない。また、この引っ張り力により上基板１ｂは粘着シート１８を介して加圧板７にほぼ密着していて上基板１ｂの中央部が極端に垂れ下がっていることはなく、上下両基板１ａ，１ｂはほぼ平行であるから、上基板１ｂの中央部が基板１ａ上に散布されたスペーサに悪影響を与えたり、基板同士の位置合わせが不可能になることはない。
【００２９】
因みに、基板同士の位置合わせは、上チャンバユニット６に設けた覗き窓２３ａ、２３ｂから画像認識カメラ２２ａ、２２ｂで上下各基板１ａ，１ｂに設けられている位置合わせマークを読み取って画像処理により位置を計測し、下チャンバ部Ｔ１の図示していないＸＹθ駆動機構を微動させて、高精度な位置合わせを行なう。この微動において、Ｏリング１２が極端に変形しないで真空が維持されるように、ボールベアリング１３が上下チャンバユニット６，５の間隔を維持している。
【００３０】
貼り合わせが終了すると、真空配管１４につながっている図示していない真空バルブを締めてガスパージバルブ１５を開き、真空チャンバ内にＮ _２やクリーンドライエアーを供給し、大気圧に戻してからガスパージバルブ１５を閉じて、図５に示す貼り合わせで形成されたセルの取り出し工程に移る。
【００３１】
先ず、図５（ａ）に示すように、シリンダ１１で上チャンバユニット６を上昇させた後、加圧板７を上昇させる。
【００３２】
貼り合せた上基板１ｂの上面には粘着シート１８が貼り付いているので、以下、粘着シート１８を剥がす動作について図５(ｂ)で説明する。
【００３３】
この動作は、スピンドル２１を回転させ粘着シート１８を巻き取ると同時に、巻き取り速度と同期した速さで回転固定したスピンドル１７の方向に水平移動させることにより行う。
【００３４】
この時、粘着シート１８は上基板１ｂの上面から徐々に無理なく剥がされ、スピンドル２１がスピンドル１７に最も近接した時にすべて剥がれるようになっており、スピンドル２１は粘着シート１８の剥取手段としても働いている。
【００３５】
貼り合わされた下基板１ａはテーブル４で吸引吸着させており、粘着シート１８が剥がされている途中でもずれたり持ち上がったりしない。
【００３６】
上記動作が終了すると、図５(ｂ)に示すように下チャンバ部Ｔ１を図の左側に移動させ、テーブル４から上下基板１ｂ，１ａを貼り付けてできたセルｐｃを外すとともに、スピンドル１７から新しい粘着シート１８を送り出すためスピンドル２１を回転固定した状態で右方向に水平移動させ、次の貼り合わせに備える。
【００３７】
次に、図６により本発明の他の実施形態になる基板貼合装置での基板貼り合わせを説明する。
【００３８】
図６で図１乃至図５に示した一実施形態と同一物若しくは相当物には同一符号を付けて、説明は省略する。
【００３９】
この実施形態では、スピンドル２１による粘着シート１８の巻き取りに代えて、粘着シート１８のチャック機構４５を設け、スピンドル１７側のローラ１９の近傍に粘着シート１８のカッタ４０や粘着シート１８のチャックのための駆動機構を設けている。
【００４０】
即ち、図６では簡略化のために上基板１ｂの図示を省略しているが、基板貼り合わせ後に、アクチュエータ４２を介してカッタ台４１を支持したカッタベース４３をアクチュエータ４４でカッタ４０の刃の下端位置まで上昇させる。
【００４１】
次に、セルｐｃの外周部で粘着シート１８の幅方向（図のＹ方向）にカッタ４０を移動させ、上基板１ｂが貼り付いている粘着シート１８を切断する。
【００４２】
チャック４５は粘着シート１８の把持を開放し、粘着シート１８を付けたままセルｐｃを取り出し、適宜な時点でセルｐｃから粘着シート１８を剥ぎ取る。この剥ぎ取りまでは粘着シート１８は、セルｐｃの保護膜として働く。シール剤硬化のためにＵＶ光を照射することがあれば、粘着シート１８の大抵の粘着層はＵＶ光で劣化するので適宜な時点での粘着シート１８を剥ぎ取りは容易である。
【００４３】
セルｐｃを取り出した後は、カッタ台４１をアクチュエータ４２で僅かに下降させ、粘着シート１８の端部にチャック４５のつかみ代を作る。カッタ４０が退行（図の位置に戻ること）してから、モータ２７の駆動でボールねじ２６が回転し、チャック４５がスピンドル１７側のローラ１９のところに行って粘着シート１８の端部を把持する。尚、チャック４５における粘着シート１８の把持を行なう駆動機構は、チャック４５内に内蔵されている。
【００４４】
その後、アクチュエータ４４でカッタベース４３を下降させ、チャック４５をモータ２７で図の右側に移動させて粘着シート１８を繰り出すとともに水平に維持し、次の上基板１ｂの保持に備える。
【００４５】
次に、図７で本願発明の請求項１、同２、同３に対応する実施形態に係る基板貼合装置の構成と基板貼り合わせ操作とを説明する。
【００４６】
図７で図１乃至図５に示した一実施形態と同一物若しくは相当物には同一符号を付けて、説明は省略する。
【００４７】
図７において、５０は加圧板７に設けた開孔で、上方にアクチュエータ５１を備え、このアクチュエータ５１から下方に向かって伸びた軸の先に粘着部材５２が設けられている。アクチュエータ５１の動作で、開孔５０内で粘着部材５２が上下する。
【００４８】
上基板１ｂは、粘着部材５２の下面にその粘着作用により、加圧板７の下面に密着した形で保持されている。即ち、開孔５０は上基板１ｂを下基板１ａに対して水平に対向させるべく保持できるように、上基板１ｂの大きさ，形状に合わせて適宜な間隔や位置で加圧板７に設けられている。
【００４９】
図７（ａ）に示したように、下基板１ａをテーブル４上に固定した下チャンバ部Ｔ１は、上基板１ｂを粘着部材５２で保持している上チャンバ部Ｔ２の下に移動される。
【００５０】
その後、図６（ｂ）で示すように、シリンダ１１で上チャンバユニット６を下降させ、下チャンバユニット５と真空チャンバを形成してから内部を減圧し、真空にする。
【００５１】
次に、上下両基板１ｂ，１ａの位置合せをして、シャフト９で加圧板７を下降させ、加圧板７で直に上基板１ｂを押して上下両基板１ｂ，１ａの貼り合わせを行なう。この場合、開孔５０には粘着部材５２があるので、加圧力は上基板１ｂに平等に加わる。
【００５２】
貼り合わせてできたセルｐｃの上基板１ｂから粘着部材５２を剥がす時は、アクチュエータ５１により開孔５０内で粘着部材５２を上昇（退行）させる。すると、加圧板７の開孔５０の周縁部が上基板１ｂの移動を阻止するので、簡単に粘着部材５２と上基板１ｂを引き離すことができ、加圧板７が粘着部材５２の剥取手段として働く。
【００５３】
その後、真空チャンバ内に窒素ガスＮ _２やクリーンドライエアー等を供給して内部をパージしつつ大気圧に戻し、加圧板７を上昇させ上チャンバユニット６を上昇させ、下チャンバ部Ｔ１を図の左側に移動させてから、セルｐｃをテーブル４から取り出す。
【００５４】
この実施形態によれば、粘着部材が加圧板７に内蔵されているので、上チャンバユニット６内が簡素化され、真空チャンバの小型化により、減圧真空化の時間を短縮でき、処理枚数を高めることができる。
【００５５】
また、上基板１ｂのたるみを起こす中央部を加圧板７に内蔵した粘着部材で吊り上げておくことができるから、上基板の中央部がたわんで配向膜などを傷つける心配はない。
【００５６】
以上の実施形態に限らず、テーブル４に粘着部材を仕込んで、下基板１ａの固定に利用してもよい。また、粘着シート１８に代えて、上基板１ｂの平行な２辺に沿うように複数本の粘着テープを図１，図２に示した機構の如きもので、上チャンバユニット内で移動可能に設置して、上基板１ｂを下基板１ａに平行となるように保持させてもよい。
【００５７】
いずれの実施形態でも、上基板をその主面側で保持しているので、中央部のたるみを消すことができ、シール剤が基板の周縁部ぎりぎりに設けられていても上基板の保持に支障はない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板サイズが大型化，薄板化しても真空中で高精度に基板同士を貼り合せることができ、かつ基板周縁部際に接着剤が設けられるものでも容易に上基板を保持して、配向膜などを傷つけることなく貼り合せることができ、
しかも、貼り合わされた基板（セル）を迅速容易に、保持手段である粘着部材から剥がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す基板組立装置の概略断面図である。
【図２】図１に示した基板組立装置における粘着シートの駆動機構の斜視図である。
【図３】図１に示した基板組立装置での上下両基板を貼り合わせる初期の工程を示す要部の断面図である。
【図４】図１に示した基板組立装置での上下両基板を貼り合わせる工程を示す要部の断面図である。
【図５】図１に示した基板組立装置での上下両基板を貼り合わせて形成したセルの取り出し工程を示す要部の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態になる基板組立装置での上下両基板を貼り合わせる工程を示す要部の斜視図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態になる基板組立装置での上下両基板を貼り合わせる工程を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１基板組立装置
１ａ下基板
１ｂ上基板
４テーブル
５下チャンバユニット
６上チャンバユニット
７加圧板
１２ Oリング
１３ボールベアリング
１４真空配管
１７，２１スピンドル
１８粘着シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for assembling substrates to be bonded to each other by holding the substrates to be bonded in a vacuum chamber so that the substrates are opposed to each other and the interval is reduced in a vacuum.
[0002]
[Prior art]
For the production of liquid crystal display panels, two glass substrates provided with transparent electrodes and thin film transistor arrays are bonded with an adhesive (hereinafter also referred to as a sealing agent) with a very close distance of about several μm (hereinafter referred to as bonding). The later substrate is called a cell), and there is a step of sealing the liquid crystal in the space formed thereby.
[0003]
For sealing the liquid crystal, the liquid crystal is dropped on one substrate drawn in a pattern in which a sealing agent is closed so as not to provide an injection port, and the other substrate is placed on one substrate and placed in a vacuum. The method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-165622, in which the upper and lower substrates are brought close together, and the substrate is bonded in a vacuum by patterning a sealing agent so as to provide an injection port on one of the substrates. After that, there is a method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-26763 in which liquid crystal is injected from an injection port.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, both substrates are bonded in a vacuum regardless of before and after the pattern drawing of the sealant, but in vacuum, the substrates are sucked and adsorbed by a pressure difference from the atmosphere as in the atmospheric state. I can't.
[0005]
Therefore, when the end portion of the upper substrate (hereinafter referred to as the upper substrate) is mechanically held, the central portion of the substrate is bent, and the deflection becomes larger as the recent trend toward larger and thinner substrates increases. ing.
[0006]
Before bonding, optical positioning is performed using alignment marks provided on the peripheral edges (ends) of the upper and lower substrates, but as the deflection increases, the distance between the ends of both substrates increases. This makes it difficult to focus on the alignment mark, making accurate alignment difficult.
[0007]
In addition, when bonding, the central portion of the upper substrate that is bent contacts the lower substrate (hereinafter referred to as the lower substrate) before the peripheral portion, so that the substrate can be kept constant. The spacers dispersed in between move and damage the alignment film formed on the substrate.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances,
Even if the substrate size is large or thin, it can be bonded with high precision in a vacuum.
Even if the adhesive is provided near the periphery of the substrate, the upper substrate can be easily held,
And it is possible to bond without damaging the alignment film,
In particular, the present invention provides a substrate assembling method and apparatus capable of quickly and easily peeling a bonded substrate (cell) from an adhesive as a substrate holding means.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention to achieve the above object, are opposed to each other and held on the other substrate to be bonded to one of the substrates to be bonded, the assembly method of a substrate to be bonded in a vacuum by an adhesive provided without Re of the substrate have The first feature is that one of the substrates is held by an adhesive means built in the pressure plate, and after being bonded to the other substrate, the adhesive means is retracted into the pressure plate.
The present invention, a pressing plate for holding one substrate above the vacuum chamber, provided with a table which holds the other substrate beneath the vacuum chamber, Re not want to keep the the pressurized pressure plate and the table in the assembly device for the substrate to align Ri adhered to substrates to each other by narrowing the distance between both substrates in a vacuum by an adhesive provided on the Kano substrate, and a shaft which expands and contracts with a plurality of actuators and the actuator in said pressure plate provided the earlier the adhesive member of the shaft is provided, in that the one substrate in the adhesion to the lower surface of the adhesive member is configured to hold in close contact to the lower surface of the pressure plate and the second feature, the substrate In the assembling apparatus, after the one substrate held by the pressure plate and the other substrate held on the table are bonded to each other with a small gap, the shaft is attached to the pressure plate using the actuator. The adhesive member by retracting retracting into the pressure plate to a third feature that it has a configuration in which peeling the adhesive member from the substrate surface.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2, a substrate assembly apparatus 1 according to the present invention includes a lower chamber portion T1 and an upper chamber portion T2, and an XYθ drive mechanism (not shown) is provided below the lower chamber portion T1. It has been. With this XY drive mechanism, the lower chamber portion T1 can come and go in the left and right X-axis directions and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis in the drawing. Further, the table 4 on which the lower substrate 1a is mounted from the shaft 2 through the vacuum seal 3 can be horizontally rotated with respect to the lower chamber unit 5 by the θ drive mechanism. The lower substrate 1a, when mounted on the table 4, has a structure that is mechanically positioned and fixed by pins, rollers, and the like and a structure that is sucked and sucked. For simplicity, these structures are illustrated. Is omitted.
[0013]
The upper chamber unit T2 has a structure in which the upper chamber unit 6 and the pressure plate 7 therein can be moved up and down independently. That is, the upper chamber unit 6 has a housing 8 incorporating a linear bush and a vacuum seal, and moves in the vertical Z-axis direction by a cylinder 11 fixed to the frame 10 with a shaft 9 as a guide.
[0014]
When the lower chamber portion T1 on the XYθ drive mechanism moves directly below the upper chamber portion T2 and the upper chamber unit 6 is lowered, the flange of the upper chamber unit 6 is attached to the O-ring 12 arranged around the lower chamber unit 5. They come into contact with each other and function as a vacuum chamber. Here, the ball bearing 13 installed around the lower chamber unit 5 adjusts the amount of collapse of the O-ring 12 due to vacuum, and can be set at an arbitrary position in the vertical direction. The collapse amount of the O-ring 12 is set at a position where the inside of the vacuum chamber can be kept in a vacuum and the maximum elasticity is obtained. The large force generated by the vacuum is received by the lower chamber unit 5 via the ball bearing 13, and the lower chamber portion T1 is easily finely moved within the elastic range of the O-ring 12 when the upper and lower substrates to be described later are bonded together. You can decide.
[0015]
The housing 8 incorporates a vacuum seal that can move up and down without causing a vacuum leak to the shaft 9 even if the upper chamber unit 6 forms a vacuum chamber with the lower chamber unit 5 and deforms at atmospheric pressure. The force applied to the shaft 9 by the deformation of the vacuum chamber can be absorbed, the deformation of the pressure plate 7 supported by the shaft 9 can be substantially prevented, and the upper substrate 1b attached to the adhesive sheet 18 and the table 4 are held. Bonding is possible while maintaining parallel to the lower substrate 1a. The vertical movement of the pressure plate 7 is performed by a drive mechanism (not shown) installed at the upper part of the shaft 9.
[0016]
Reference numeral 14 denotes a vacuum pipe disposed on the side surface of the upper chamber unit 6, which is connected to a vacuum source by a vacuum valve and a pipe hose (not shown), and these are used when the inside of the vacuum chamber is depressurized and evacuated. A gas purge valve and a tube 15 are connected to a pressure source such as nitrogen gas (N2) or clean dry air, and these are used when the vacuum chamber is returned to atmospheric pressure.
[0017]
Next, the drive mechanism of the adhesive sheet 18 that holds the upper substrate 1b will be described.
17 in the upper chamber unit 6 is a spindle, and the adhesive sheet 18 wound in a roll shape can be driven and rotated in the delivery direction, freely rotated, and rotated and fixed in the delivery direction with a reverse torque applied to the delivery direction. It has become.
[0018]
The pressure-sensitive adhesive sheet 18 is directed to a rotation-free roller 20 on the opposite side via a rotation-free roller 19 and can be taken up by a spindle 21 that is positioned and fixed relative to the roller 20. The spindle 21 can drive and rotate the adhesive sheet 18 in the winding direction, and can be reversely rotated and fixed in a state where torque is applied in the winding direction. The take-up spindle 21 fixed in position relative to the roller 20 can be driven horizontally in the direction of the spindle 17 while driving and rotating the adhesive sheet 18 in the take-up direction. Since the pressure-sensitive adhesive surface of the pressure-sensitive adhesive sheet 18 is wound so as to be on the lower side, when the upper substrate 1b is attached to the pressure-sensitive adhesive sheet 18, it faces the lower substrate 1a.
[0019]
The rotation operation of the spindle 17 is performed by a motor 24 as shown in FIG. The rotating operation of the spindle 21 is performed by the motor 25, and the horizontal operation is realized by the ball nut 28 to which the motor 25 is fixed being rotated and moved by the ball screw 26 driven by the motor 27. The horizontal operation guide for the ball nut 28 is not shown. Reference numerals 29 and 30 denote support bearings of the ball screw 26. The support bearing 29 is fixed to the upper chamber unit 6. The support bearing 30 is fixed to the bracket 31 together with the shafts of the motor 24 and the roller 19, and the bracket 31 is fixed to the upper chamber unit. 6 is fixed to the structure.
[0020]
Reference numerals 22a and 22b denote image recognition cameras which are installed to read the alignment marks provided on the upper and lower substrates 1a and 1b. Reference numerals 23 a and 23 b are transparent viewing windows, and perform vacuum blocking of the holes 6 a and 6 b provided in the upper chamber unit 6.
[0021]
7a and 7b are small-diameter holes provided in the pressure plate 7 in order to see the alignment marks on the substrate. Here, the width of the adhesive sheet 18 is such that the adhesive sheet 18 does not block the visual field of the image recognition cameras 22a and 22b, as shown in FIG. It may be slightly smaller than the distance in the Y direction.
[0022]
Next, a process of bonding substrates with the substrate assembly apparatus 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3A shows an initial state of the upper chamber portion T2 before the upper substrate 1b is held, and the spindle 21 is moved to the right side of the drawing with the adhesive sheet 18 spread, and the pressure plate 7 Is waiting upwards.
[0023]
FIG. 3B shows a state where the pressure plate 7 is lowered and brought into contact with the adhesive sheet 18 and then slightly lowered. At this time, the pressure-sensitive adhesive sheet 18 wound around the spindles 17 and 21 is fed out from both, but the pressure-sensitive adhesive sheet 18 performs torque control with the respective motors that rotationally drive the spindles 17 and 21, and is always subjected to a tensile force. Put it in a state. The pulling force is determined by the weight of the upper substrate 1b, and is set to such an amount that there is almost no gap between the upper plate 1b and the pressure plate 7 as shown in FIG.
[0024]
After the upper substrate 1b is stuck and held on the adhesive sheet 18 in this manner, the upper substrate 1b and the lower substrate 1a are bonded together as shown in FIG.
[0025]
First, as shown in FIG. 4 (a), the lower chamber portion T1 on which the lower substrate 1a is mounted on the table 4 is moved directly below the upper chamber portion T2, and as shown in FIG. The upper chamber unit 6 is lowered, the flange of the upper chamber unit 6 is brought into contact with the O-ring 12 arranged around the lower chamber unit 5, and the upper and lower chamber portions T 1 and T 2 are integrated, and then vacuum exhaust is performed from the vacuum pipe 14. Do.
[0026]
The lower substrate 1a is positioned and fixed on the table 4. On the outer periphery of the lower substrate 1a, a sealant is drawn in a closed pattern, and an appropriate amount of liquid crystal is dropped inside.
[0027]
When the inside of the vacuum chamber formed by integrating the upper chamber unit 6 and the lower chamber unit 5 reaches a predetermined degree of vacuum, the upper and lower substrates 1a and 1b are aligned as shown in FIG. While performing, a vertical drive mechanism (not shown) on the shaft 9 is operated, the pressure plate 7 is lowered, and the gap between the upper and lower substrates 1a and 1b is narrowed with a predetermined applied pressure, and bonded at a desired interval.
[0028]
At this time, as the pressure plate 7 is lowered, the adhesive sheet 18 wound around the spindles 17 and 21 is sent out from both. However, as described above, the adhesive sheet 18 is always in an appropriate tensile state, so The sheet 18 does not stretch or break. Further, the upper substrate 1b is substantially in close contact with the pressure plate 7 via the adhesive sheet 18 by this pulling force, and the central portion of the upper substrate 1b does not droop extremely, and the upper and lower substrates 1a and 1b are substantially parallel. Therefore, the central portion of the upper substrate 1b does not adversely affect the spacers scattered on the substrate 1a, and the alignment between the substrates is not impossible.
[0029]
Incidentally, the alignment between the substrates is performed by image processing by reading the alignment marks provided on the upper and lower substrates 1a and 1b with the image recognition cameras 22a and 22b from the observation windows 23a and 23b provided in the upper chamber unit 6. Is measured, and an XYθ drive mechanism (not shown) of the lower chamber portion T1 is finely moved to perform highly accurate alignment. In this fine movement, the ball bearing 13 maintains the space between the upper and lower chamber units 6 and 5 so that the vacuum is maintained without the O-ring 12 being extremely deformed.
[0030]
When the bonding is completed, a vacuum valve (not shown) connected to the vacuum pipe 14 is closed, the gas purge valve 15 is opened, N ₂ or clean dry air is supplied into the vacuum chamber, and the pressure is returned to atmospheric pressure. 15 is closed, and the process proceeds to a step of taking out the cell formed by the bonding shown in FIG.
[0031]
First, as shown in FIG. 5A, after the upper chamber unit 6 is raised by the cylinder 11, the pressure plate 7 is raised.
[0032]
Since the adhesive sheet 18 is adhered to the upper surface of the bonded upper substrate 1b, the operation of peeling the adhesive sheet 18 will be described below with reference to FIG.
[0033]
This operation is performed by rotating the spindle 21 and winding the adhesive sheet 18 and simultaneously moving it horizontally in the direction of the spindle 17 that is rotated and fixed at a speed synchronized with the winding speed.
[0034]
At this time, the pressure-sensitive adhesive sheet 18 is gradually peeled off from the upper surface of the upper substrate 1b, and when the spindle 21 is closest to the spindle 17, all of the pressure-sensitive adhesive sheet 18 is peeled off. is working.
[0035]
The bonded lower substrate 1a is sucked and adsorbed by the table 4, and does not shift or lift even while the adhesive sheet 18 is being peeled off.
[0036]
When the above operation is completed, as shown in FIG. 5B, the lower chamber portion T1 is moved to the left side of the drawing, the cell pc formed by attaching the upper and lower substrates 1b, 1a is removed from the table 4, and the spindle 17 is removed. In order to send out the new adhesive sheet 18, the spindle 21 is horizontally moved in the right direction while being rotationally fixed, and is prepared for the next bonding.
[0037]
Next, FIG. 6 demonstrates the board | substrate bonding in the board | substrate bonding apparatus which becomes other embodiment of this invention.
[0038]
In FIG. 6, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts as those in the embodiment shown in FIGS.
[0039]
In this embodiment, instead of winding the adhesive sheet 18 by the spindle 21, a chuck mechanism 45 for the adhesive sheet 18 is provided, and the cutter 40 of the adhesive sheet 18 or the chuck of the adhesive sheet 18 is provided in the vicinity of the roller 19 on the spindle 17 side. A drive mechanism is provided.
[0040]
That is, in FIG. 6, the illustration of the upper substrate 1b is omitted for simplification, but after the substrates are bonded, the cutter base 43 supporting the cutter table 41 via the actuator 42 is replaced by the actuator 44 with the blade of the cutter 40. Raise to bottom position.
[0041]
Next, the cutter 40 is moved in the width direction (Y direction in the figure) of the adhesive sheet 18 at the outer periphery of the cell pc, and the adhesive sheet 18 to which the upper substrate 1b is attached is cut.
[0042]
The chuck 45 releases the adhesive sheet 18, takes out the cell pc with the adhesive sheet 18 attached, and peels off the adhesive sheet 18 from the cell pc at an appropriate time. Until the peeling, the adhesive sheet 18 functions as a protective film for the cell pc. If UV light is irradiated for curing the sealant, most of the pressure-sensitive adhesive layer of the pressure-sensitive adhesive sheet 18 is deteriorated by UV light, so that the pressure-sensitive adhesive sheet 18 can be easily peeled off at an appropriate time.
[0043]
After the cell pc is taken out, the cutter table 41 is slightly lowered by the actuator 42 to make a grip allowance for the chuck 45 at the end of the adhesive sheet 18. After the cutter 40 retracts (returns to the position shown in the figure), the ball screw 26 is rotated by driving the motor 27, and the chuck 45 goes to the roller 19 on the spindle 17 side to grip the end of the adhesive sheet 18. To do. A drive mechanism for gripping the adhesive sheet 18 in the chuck 45 is built in the chuck 45.
[0044]
Thereafter, the cutter base 43 is lowered by the actuator 44, the chuck 45 is moved to the right side of the drawing by the motor 27, the adhesive sheet 18 is fed out and kept horizontal, and is prepared for holding the next upper substrate 1b.
[0045]
Next, a first aspect of the present gun invention in FIG. 7, 2, illustrating the structure and the substrate bonding operation of a substrate laminating apparatus according to the embodiment corresponding to the 3.
[0046]
In FIG. 7, the same or equivalent parts as those in the embodiment shown in FIG. 1 to FIG.
[0047]
In FIG. 7, reference numeral 50 denotes an opening provided in the pressure plate 7, which is provided with an actuator 51 on the upper side, and an adhesive member 52 is provided on the tip of a shaft extending downward from the actuator 51. The adhesive member 52 moves up and down in the opening 50 by the operation of the actuator 51.
[0048]
The upper substrate 1b, with its adhesive applied to the lower surface of the adhesive member 52, is held in a form in close contact with the lower surface of the pressure plate 7. That is, the openings 50 are provided in the pressure plate 7 at appropriate intervals and positions according to the size and shape of the upper substrate 1b so that the upper substrate 1b can be held horizontally facing the lower substrate 1a. Yes.
[0049]
As shown in FIG. 7A, the lower chamber portion T1 in which the lower substrate 1a is fixed on the table 4 is moved below the upper chamber portion T2 that holds the upper substrate 1b with the adhesive member 52.
[0050]
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the upper chamber unit 6 is lowered by the cylinder 11 to form a vacuum chamber with the lower chamber unit 5, and then the inside is depressurized and evacuated.
[0051]
Next, the upper and lower substrates 1b and 1a are aligned, the pressure plate 7 is lowered by the shaft 9, and the upper substrate 1b is pressed directly by the pressure plate 7 to bond the upper and lower substrates 1b and 1a. In this case, since the adhesive member 52 is provided in the opening 50, the applied pressure is applied equally to the upper substrate 1b.
[0052]
When the adhesive member 52 is peeled from the upper substrate 1 b of the cell pc formed by bonding, the adhesive member 52 is raised (retracted) in the opening 50 by the actuator 51. Then, since the peripheral part of the opening 50 of the pressure plate 7 prevents the upper substrate 1b from moving, the adhesive member 52 and the upper substrate 1b can be easily separated, and the pressure plate 7 serves as a means for removing the adhesive member 52. work.
[0053]
Thereafter, while purging the interior by supplying nitrogen gas N ₂ and clean dry air or the like in the vacuum chamber back to atmospheric pressure, to raise the upper chamber unit 6 raises the pressure plate 7, the figure lower chamber portion T1 After moving to the left side, the cell pc is taken out of the table 4.
[0054]
According to this embodiment, since the pressure-sensitive adhesive member is built in the pressure plate 7, the inside of the upper chamber unit 6 is simplified, the vacuum chamber can be reduced in size by reducing the size of the vacuum chamber, and the number of processed sheets can be increased. be able to.
[0055]
In addition, since the central portion that causes the sag of the upper substrate 1b can be lifted by the adhesive member built in the pressure plate 7, there is no concern that the central portion of the upper substrate will bend and damage the alignment film or the like.
[0056]
Not limited to the above embodiment, an adhesive member may be prepared in the table 4 and used for fixing the lower substrate 1a. Further, instead of the adhesive sheet 18, a plurality of adhesive tapes are installed along the two parallel sides of the upper substrate 1b as in the mechanism shown in FIGS. 1 and 2 so as to be movable in the upper chamber unit. Then, the upper substrate 1b may be held so as to be parallel to the lower substrate 1a.
[0057]
In any of the embodiments, since the upper substrate is held on the main surface side, the slack in the central portion can be eliminated, and even if the sealing agent is provided at the marginal portion of the substrate, the holding of the upper substrate is hindered. There is no.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the substrate size is increased or thinned, the substrates can be bonded with high accuracy in a vacuum , and an adhesive is provided at the periphery of the substrate. Easily hold the upper substrate and bond without damaging the alignment film.
Moreover, the bonded substrates (cells) can be quickly and easily peeled off from the adhesive member that is the holding means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a board assembly apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an adhesive sheet driving mechanism in the board assembly apparatus shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view of a principal part showing an initial step of bonding upper and lower substrates in the substrate assembly apparatus shown in FIG. 1; FIG.
4 is a cross-sectional view of a main part showing a step of bonding both upper and lower substrates in the substrate assembly apparatus shown in FIG. 1;
5 is a cross-sectional view of a main part showing a step of taking out a cell formed by bonding both upper and lower substrates in the substrate assembly apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a perspective view of an essential part showing a process of bonding upper and lower substrates in a substrate assembly apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a step of bonding upper and lower substrates in a substrate assembly apparatus according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate assembly apparatus 1a Lower substrate 1b Upper substrate 4 Table 5 Lower chamber unit 6 Upper chamber unit 7 Pressure plate 12 O ring 13 Ball bearing 14 Vacuum piping 17, 21 Spindle 18 Adhesive sheet

Claims

貼り合わせる一方の基板を貼り合わせる他方の基板上に保持して対向させ、いずれかの基板に設けた接着剤により真空中で貼り合わせる基板の組立方法において、
一方の基板を、加圧板に内蔵させた複数のそれぞれアクチュエータを備えた粘着手段で保持し、他方の基板と貼り合わせを行ってから、前記粘着手段を加圧板内に後退させて、該粘着手段を基板から剥がすことを特徴とする、基板の組立方法。Held on the other substrate for bonding the one substrate bonding are opposed to each other, in the method of assembling a substrate bonding in a vacuum by an adhesive provided without Re of the substrate have,
One substrate is held by an adhesive means provided with a plurality of actuators incorporated in the pressure plate, and after being bonded to the other substrate, the adhesive means is retracted into the pressure plate, and the adhesive means wherein the gas peeling from the substrate, the assembly method of the substrate.

真空チャンバ内の上方に一方の基板を保持する加圧板を、真空チャンバ内の下方に他方の基板を保持する保持テーブルを設け、該加圧板と該テーブルとに保持したいづれかの基板に設けた接着剤により真空中で両基板の間隔を狭めて基板同士を貼り合わせる基板の組立装置において、
前記加圧板内に複数のアクチュエータと、該アクチュエータで伸び縮みする軸とを設け、上記軸の先に粘着部材を設け、該粘着部材の下面にその粘着力で前記一方の基板を前記加圧板の下面に密着させて保持する構成としたことを特徴とする基板の組立装置。The pressing plate for holding one substrate above the vacuum chamber, provided with a holding table for holding the other substrate beneath the vacuum chamber, provided on one of the substrate Izure was held at the pressurizing plate and the table in the assembly device for the substrate to align Ri adhered to substrates to each other by narrowing the distance between both substrates in a vacuum by an adhesive,
A plurality of actuators in said pressure plate, provided a shaft which expands and contracts in the actuator, the previously adhesive member above Kijiku provided, the adhesive lower surface thereof adhesive strength the pressure plate to the one substrate in the member A substrate assembling apparatus characterized in that the substrate is held in close contact with the lower surface of the substrate.

請求項２記載の基板の組立装置において、
前記加圧板に保持された一方の基板と、前記テーブル上に保持された他方の基板との間隔を狭めて貼り合わせを行った後、前記アクチュエータを用いて前記軸を加圧板内に後退させることで前記粘着部材を前記加圧板内に後退させて基板面から前記粘着部材を剥がす構成としたことを特徴とする基板の組立装置。The board assembly apparatus according to claim 2 , wherein
After laminating the one substrate held by the pressure plate and the other substrate held on the table by narrowing, the shaft is retracted into the pressure plate using the actuator. The substrate assembly apparatus is characterized in that the adhesive member is retracted into the pressure plate and the adhesive member is peeled off from the substrate surface.