JP4025092B2 - 基板貼合装置および基板貼合方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル等の製造に用いられる基板貼合装置に係り、とりわけ、２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合装置および基板貼合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルの製造工程においては、液晶表示パネル用の２枚の基板を接着剤としてのシール剤を介して貼り合わせる基板貼合工程がある。このような基板貼合工程においては一般に、図５(a)(b)に示すように、互いに対向するように設けられた下ステージ１１および上ステージ１２にて下基板３１および上基板３２をそれぞれ保持し、下ステージ１１および上ステージ１２のうちの少なくとも一方（例えば上ステージ１２）を移動させることにより、下基板３１および上基板３２の少なくとも一方（例えば下基板３１）に塗布されたシール剤３３を介して下基板３１と上基板３２とを貼り合わせるようにしている。
【０００３】
ところで、このようにして下基板３１と上基板３２とを貼り合わせる際には、下基板３１と上基板３２との間で相対的な位置合わせを行う必要がある。このような位置合わせは、下ステージ１１と上ステージ１２との間の平面方向の位置ずれ量を補正するためのものであり、下ステージ１１と上ステージ１２との間の距離を任意の値に保った状態で行うことができる。しかしながら、下ステージ１１や上ステージ１２に組み付け誤差がある場合等においては、下ステージ１１と上ステージ１２との間の距離の変化に伴って、下ステージ１１と上ステージ１２との平面方向の相対的な位置関係も変化する。具体的には例えば、図５(a)(b)に示すように、下ステージ１１との間の距離を変化させる際の上ステージ１２の移動方向が下ステージ１１の平面方向に対して傾いている場合を想定すると、下ステージ１１と上ステージ１２との間の平面方向の位置ずれ量が、下ステージ１１と上ステージ１２との間の距離に応じて変化することとなる。
【０００４】
このため、一般的には、上述したような位置合わせは、下基板３１と上基板３２とが完全に貼り合わされたときの基板間ギャップに近い状態で行われることが好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、下基板３１と上基板３２とが完全に貼り合わされた後においては、下基板３１と上基板３２との間に介在するシール剤３３や液晶３４等により、下基板３１および上基板３２の平面方向への移動に対して高い摩擦力が働くこととなる。このため、このような状態で、下ステージ１１および上ステージ１２を平面方向に関して相対的に移動させ、下基板３１と上基板３２との相対的な位置合わせを行うためには、上述した高い摩擦力に打ち勝つだけの力が必要となり、下基板３１または上基板３２を保持する下ステージ１１または上ステージ１２にも高い基板保持力が必要となる。
【０００６】
一般に、基板同士の貼り合わせを大気中で行う場合には、ステージに真空吸着チャック等を設けることにより高い基板保持力を確保することが可能である。しかしながら、近年の基板貼合工程においては、液晶滴下方式（基板同士を貼り合わせる過程で基板間の空間への液晶の充填も同時に行う方法）のように、基板同士の貼り合わせを大気中でなく真空中で行う方法もとられるようになってきている。このような方法で用いられる基板貼合装置においては、真空中であるため真空吸着チャックを用いることができず、真空中で動作可能なチャックとして静電チャックが一般的に用いられる。しかしながら、このような静電チャックでは、真空吸着チャックで得られていたような高い基板保持力を確保することが困難であり、下基板３１と上基板３２とが完全に貼り合わされたときの基板間ギャップに近い状態で下ステージ１１および上ステージ１２を平面方向に関して相対的に移動させると、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２上で平面方向にずれてしまう。このため、このような基板貼合装置においては、下基板３１と上基板３２との相対的な位置合わせを十分に行うことができず、下基板３１と上基板３２との間の最終的な貼り合わせ精度を向上させることができない、という問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ステージの基板保持力を十分に確保することができない場合でも、基板間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる、基板貼合装置および基板貼合方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の解決手段として、２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合装置において、一方の基板を保持する第１のステージと、前記第１のステージと対向するように設けられ、前記一方の基板に貼り合わされる他方の基板を保持する第２のステージと、前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させ、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を変化させる第１の駆動装置と、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の相対的な位置ずれ量を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された位置ずれ量に基づいて前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させ、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との相対的な位置合わせを行う第２の駆動装置と、前記第１の駆動装置および前記第２の駆動装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、位置合わせ開始位置まで前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を狭めた後、前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、その後、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行うよう、前記第１の駆動装置および前記第２の駆動装置を制御し、前記制御装置は、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離が狭まるにつれて、各段階における前記一方の基板と前記他方の基板との間の相対的な移動距離を大きな値から小さな値へと変化させるよう、前記第１の駆動装置を制御することを特徴とする、基板貼合装置を提供する。
【０００９】
なお、上述した第１の解決手段においては、前記一方の基板と前記他方の基板との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておく記憶装置をさらに備え、前記制御装置は、前記検出装置により検出された位置ずれ量と前記記憶装置に記憶された補正量とに基づいて前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行うよう、前記第２の駆動装置を制御することが好ましい。なお、前記記憶装置は、前記一方の基板および前記他方の基板の貼り合わせ条件に対応して前記補正量を複数記憶することが好ましい。
【００１０】
また、上述した第１の解決手段において、前記検出装置は、前記一方の基板または前記他方の基板の位置に応じて、前記第１のステージおよび前記第２のステージに対向する方向に移動可能な撮像装置を有することが好ましい。また、前記一方の基板または前記他方の基板の位置に応じて、前記一方の基板および前記他方の基板に対して異なる照度で照明光を照射する照明装置をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
本発明は、第２の解決手段として、２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合方法において、第１のステージにて一方の基板を保持する工程と、前記第１のステージと対向するように設けられた第２のステージにて、前記一方の基板に貼り合わされる他方の基板を保持する工程と、前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させて、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板とを接着剤を介して貼り合わせる工程とを含み、前記一方の基板と前記他方の基板とを貼り合わせる工程において、位置合わせ開始位置まで前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を狭めた後、前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、その後、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離が狭まるにつれて、前記一方の基板と前記他方の基板との間の相対的な移動距離を大きな値から小さな値へと変化させることを特徴とする、基板貼合方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、一方のステージおよび他方のステージにてそれぞれ保持された一方の基板と他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において一方の基板と他方の基板との相対的な位置合わせを行うようにしているので、接着剤等による摩擦力により、一方の基板または他方の基板が一方のステージまたは他方のステージに対してずれてしまう状態になるまでに、一方の基板と他方の基板との平面方向の相対的な位置合わせを十分な回数だけ行うことができる。このため、ステージの基板保持力を十分に確保することができない場合でも、基板間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、一方の基板と他方の基板との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておき、検出された位置ずれ量と記憶された補正量とに基づいて一方の基板と他方の基板との相対的な位置合わせを行うことにより、基板間の最終的な貼り合わせ精度をより効果的に向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は本発明による基板貼合装置の一実施の形態を説明するための図である。
【００１５】
まず、図１により、本実施の形態に係る基板貼合装置の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、基板貼合装置１０は、真空チャンバ１３を備え、その内部には、ガラス基板等の下基板３１を保持する下ステージ（第１のステージ）１１が設けられている。また、真空チャンバ１３の内部には、下ステージ１１と対向するように上ステージ（第２のステージ）１２が設けられており、下基板３１に貼り合わされるガラス基板等の上基板３２を保持するようになっている。なお、真空チャンバ１３には、真空源（図示せず）に接続された真空排気弁１４、および、および、窒素や空気等の気体を供給する気体供給源（図示せず）に接続された大気開放弁１５が取り付けられており、必要に応じて真空排気および大気開放を行うことができるようになっている。
【００１７】
なお、下ステージ１１および上ステージ１２の表面には静電チャック等の保持機構（図示せず）が設けられており、下基板３１または上基板３２を保持することができるようになっている。また、上ステージ１２には、上ステージ１２をＺ方向（上下方向）に移動させるためのＺ軸モータ（第１の駆動装置）２３が設けられており、下基板３１と上基板３２との間の距離を変化させることができるようになっている。さらに、下ステージ１１には、下ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させるための下ステージ駆動部（第２の駆動装置）２６が設けられており、下基板３１と上基板３２との平面方向（ＸＹ平面方向）の相対的な位置合わせを行うことができるようになっている。
【００１８】
ここで、下ステージ１１に保持される下基板３１の表面には、液晶表示パネルの表示領域に対応する所望の領域を囲むような閉ループ状のパターンを描くように紫外線硬化樹脂からなる、接着剤としてのシール剤３３が塗布されている。また、閉ループ状のシール剤３３の内側には、所定量の液晶３４が複数箇所に点在する形で滴下されている。なお、下基板３１および上基板３２の四隅の近くには、位置合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が設けられている。
【００１９】
なお、図１に示すように、真空チャンバ１３の下方には、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）を撮像するＣＣＤカメラ（撮像装置）１６，１７が設けられている。また、真空チャンバ１３の上方には、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）の近傍に照明光を照射するための照明装置２８，２９が設けられている。なお、ＣＣＤカメラ１６，１７および照明装置２８，２９は、下基板３１および上基板３２の四隅の近くに設けられた４組のアライメントマーク（図示せず）のそれぞれに対応して４個ずつ設けられている。なお、下ステージ１１のうちＣＣＤカメラ１６，１７の撮像光路に対応する部分には、空洞１１ａ，１１ｂが設けられ、真空チャンバ１３の外壁のうちＣＣＤカメラ１６，１７の撮像光路に対応する部分には、透明体１３ａ，１３ｂが設けられている。また、上ステージ１２のうち照明装置２８，２９の照明光路に対応する部分には、空洞１２ａ，１２ｂが設けられ、真空チャンバ１３の外壁のうち照明装置２８，２９の照明光路に対応する部分には、透明体１３ｃ，１３ｄが設けられている。なお、透明体１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとしては、光を通す材料でかつ真空チャンバ１３の外壁として十分な強度を持つ材料であれば任意のものを用いることができ、例えば硬質のガラスや樹脂材等を用いることができる。
【００２０】
ここで、ＣＣＤカメラ１６，１７には画像処理装置２０が接続されており、画像処理装置２０により、ＣＣＤカメラ１６，１７による撮像結果を画像処理することにより、下基板３１と上基板３２との間の平面方向の相対的な位置ずれ量（ベクトル量であって、方向と量の両方の情報を持つ）を検出することができるようになっている。なお、ＣＣＤカメラ１６，１７および画像処理装置２０により検出装置が構成されている。
【００２１】
また、画像処理装置２０にはコントローラ２１が接続されており、コントローラ２１により、モータ制御器２２を介して下ステージ駆動部２６を制御することにより、ＣＣＤカメラ１６，１７および画像処理装置２０により検出された位置ずれ量に基づいて下ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させることができるようになっている。なお、コントローラ２１およびモータ制御器２２により制御装置が構成されている。ここで、モータ制御器２２にはＺ軸モータ２３も接続されており、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりＺ軸モータ２３を制御することにより、上ステージ１２をＺ方向に移動させることができるようになっている。また、モータ制御器２２にはカメラ駆動部１８，１９も接続されており、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりカメラ駆動部１８，１９を制御することにより、ＣＣＤカメラ１６，１７をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させることができるようになっている。なお、カメラ駆動部１８，１９には、ＣＣＤカメラ１６，１７とともに紫外線照射用ファイバ２４，２５が取り付けられており、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりカメラ駆動部１８，１９を制御することにより、下基板３１と上基板３２とが貼り合わされた後において、シール剤３３の一部に向けて紫外線照射用ファイバ２４，２５により紫外線を照射し、シール剤３３を部分的に硬化させ、下基板３１と上基板３２とを仮固定することができるようになっている。なお、各紫外線照射用ファイバ２４をシール剤３３に沿って移動させながら紫外線を照射し、シール剤３３を全域に亘って硬化させるようにしてもよい。
【００２２】
なお、コントローラ２１は、下基板３１と上基板３２との間の距離を所定量ずつ複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うよう、Ｚ軸モータ２３および下ステージ駆動部２６を制御するようになっている。また、コントローラ２１には、下基板３１と上基板３２との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておくための記憶装置２７が接続されており、ＣＣＤカメラ１６，１７および画像処理装置２０により検出された位置ずれ量に、記憶装置２７に記憶された補正量を加えた結果に基づいて下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うよう、下ステージ駆動部２６を制御するようになっている。なお、記憶装置２７には、下基板３１および上基板３２の貼り合わせ条件に対応して補正量が複数記憶されている。なお、ここでいう貼り合わせ条件には、基板自体や、基板と基板との間に介在する部材（シール剤や液晶等）、基板が接触する部材（ステージ等）等の品種情報が含まれる。
【００２３】
ここで、コントローラ２１は、下基板３１または上基板３２の上下方向の位置に応じて下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）をＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に位置付けるよう、モータ制御部２２を介してカメラ駆動部１８，１９を制御し、ＣＣＤカメラ１６，１７のＺ方向の位置を変化させることができるようになっている。なお、ＣＣＤカメラ１６，１７の焦点位置を変化させるため、ＣＣＤカメラ１６，１７に設けられたオートフォーカス機構等を制御してＣＣＤカメラ１６，１７の焦点距離等を変化させてもよい。また、コントローラ２１は、下基板３１または上基板３２の位置に応じて下基板３１および上基板３２に対して異なる照度で照明光を照射するよう、照明装置２８，２９を制御するようになっている。
【００２４】
次に、図２により、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２５】
図２に示すように、まず、真空チャンバ１３を上下に分離させる等により下基板３１および上基板３２の搬入空間を形成するとともに、下ステージ１１と上ステージ１２とを互いに十分に離間させた状態で配置し、上ステージ１２にて上基板３２を保持するとともに（工程１０１）、下ステージ１１にて下基板３１を保持する（工程１０２）。なおこのとき、下基板３１の表面には、あらかじめ、製造される液晶表示パネルの表示領域に対応する所望の領域を囲むような閉ループ状のパターンを描くようにシール剤３３を塗布するとともに、閉ループ状のシール剤３３の内側の複数箇所に所定量の液晶３４を滴下しておく。なお、下基板３１および上基板３２の四隅の近くには、位置合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が設けられている。
【００２６】
この状態で、真空源（図示せず）に接続された真空排気弁１４，１５を開いて真空チャンバ１３内を真空排気し、真空チャンバ１３の内部を真空状態にする（工程１０３）。
【００２７】
次に、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりＺ軸モータ２３を制御し、上基板３２が下基板３１のシール剤３３に接触し始める位置（位置合わせ開始位置）まで上ステージ１２を下降させる（工程１０４）。なお、このときの上ステージ１２の下降量は、下基板３１および上基板３２の厚さ、下基板３１に塗布されたシール剤３３の塗布高さ、および液晶３４の塗布高さの情報等に基づいて決定することができる。
【００２８】
その後、上基板３２が保持された上ステージ１２を所定量ずつ下降させながら、工程１０５〜１０８の処理を繰り返し行い、下ステージ１１に保持された下基板３１と上ステージ１２に保持された上基板３２とをシール剤３３を介して貼り合わせる。
【００２９】
まず、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりＺ軸モータ２３を制御し、上ステージ１２を所定量だけ下降させて下基板３１と上基板３２との間の距離を狭める（工程１０５）。
【００３０】
次に、コントローラ２１により、モータ制御部２２を介してカメラ駆動部１８，１９を制御し、ＣＣＤカメラ１６，１７のＺ方向の位置を変化させることにより、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）をＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に同時に位置付ける（工程１０６）。またこのとき、コントローラ２１により照明装置２８，２９を制御し、上基板３２の位置に応じて下基板３１および上基板３２に対して異なる照度で照明光を照射するようにしてもよい。
【００３１】
そして、ＣＣＤカメラ１６，１７により、下基板３１および上基板３２のそれぞれに設けられたアライメントマーク（図示せず）を撮像し、次いで、画像処理装置２０により、その撮像結果に基づいて下基板３１と上基板３２との間の平面方向の相対的な位置ずれ量を検出する（工程１０７）。
【００３２】
その後、このようにして検出された位置ずれ量に、記憶装置２７に記憶された補正量（貼り合わせ条件に合致する補正量）を加えた結果に基づいて、コントローラ２１およびモータ制御器２２により下ステージ駆動部２６を制御し、下ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させることにより、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う（工程１０８）。
【００３３】
その後、コントローラ２１において、工程１０５〜１０８を設定回数だけ実行したか否かを判断し（工程１０９）、設定回数だけ実行していない場合には、工程１０５に戻って処理を繰り返す。
【００３４】
これに対し、コントローラ２１において、工程１０５〜１０８を設定回数だけ実行したと判断した場合には、下基板３１と上基板３２との貼り合わせを終了し、大気開放弁１５を開き、真空チャンバ１３内を大気開放する（工程１１０）。なおこのとき、下ステージ１１に保持された下基板３１と上ステージ１２に保持された上基板３２とはシール剤３３を介して貼り合わされ、また、下基板３１と上基板３２との間の空間に液晶３４が一様に充填され、液晶基板が作製される。
【００３５】
その後、上ステージ１２による上基板３２の保持を解除した後、上ステージ１２を上昇させ、上ステージ１２から液晶基板を離間させる（工程１１１）。そして最終的に、下ステージ１１による下基板３１の保持を解除した後、作製された液晶基板を下流工程へ払い出す（工程１１２）。なお、この払い出しの際、真空チャンバ１３は、上下に分離して、液晶基板の搬出空間を形成する。
【００３６】
なお、上述した基板貼合工程において、工程１０３における真空排気の処理は、工程１０４〜１０９の処理と同時に行うことも可能であり、これにより、タクトタイムを短縮することができる。ただし、真空排気処理は、下基板３１と上基板３２との間に形成される空間がシール剤３３で密閉される前に完了させる必要があることはいうまでもない。
【００３７】
ここで、図３により、下基板３１と上基板３２との貼り合わせ過程（工程１０５〜１０９の処理）について詳細に説明する。なお、図３においては、上基板３２を保持する上ステージの組み付け誤差等により、上ステージに保持された上基板３２の移動方向が下ステージに保持された下基板３１の平面方向に対して傾いている場合を例に挙げて説明する。また、図３においては、説明を分かりやすくするために、記憶装置２７に記憶された補正量は用いないものとして説明する。なお、図３においては、上基板３２を下基板３１に対して所定の設定回数（３回）に亘って所定の移動量（Δｄ）ずつ下降させる場合を示している。ただし、設定回数および移動量Δｄについては、基板を保持するステージの基板保持力や、最終的な貼り合わせ後の基板間ギャップ、基板の平面方向への移動に対して働く摩擦力等を考慮して、任意に設定することができる。また、移動量Δｄも毎回一定ではなく、例えば下基板３１と上基板３２との間の距離が狭まるにつれて大きな値から小さな値へ変化させてもよい。さらに、このような設定回数および移動量は、作製対象となる液晶表示パネルの品種ごとにあらかじめ個別に準備して記憶装置２７等に記憶しておき、必要に応じてコントローラ２１により読み出すようにするとよい。
【００３８】
図３において、まず、上基板３２は位置合わせ開始位置（ギャップｄ１）にあり（図３(a)）、この位置からΔｄだけ下降した位置（ギャップｄ２（＝ｄ１−Δｄ））おいて、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う（図３(b)）。これにより、ギャップｄ２の位置における下基板３１と上基板３２との間の位置ずれが解消され、下基板３１と上基板３２との平面方向の位置が揃った状態になる（図３(c)）。
【００３９】
そして、同様にして、ギャップｄ２の位置（図３(c)）から基板３２をΔｄだけ下降させ、この位置（ギャップｄ３（＝ｄ２−Δｄ））において、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う（図３(d)）。これにより、ギャップｄ３の位置における下基板３１と上基板３２との間の位置ずれが解消され、下基板３１と上基板３２との平面方向の位置が揃った状態になる（図３(e)）。
【００４０】
その後、ギャップｄ３の位置（図３(c)）から上基板３２をΔｄだけ下降させ、この位置（ギャップｄ４（＝ｄ３−Δｄ））において、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う。しかし、この状態で、シール剤３３や液晶３４（図１参照）等による摩擦力により、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２に対してずれてしまう状態になると想定すると、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせはもはや行うことができず、下基板３１と上基板３２との間に位置ずれ（ｐ１）が残った状態になる（図３(f)）。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態においては、上基板３２を下基板３１に対して複数段階に亘って下降させながら下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行っているので、上基板３２を下基板３１に対して一度に下降させる場合に比べて最終的な位置ずれを最小限に抑えることができる。すなわち、図４(a)(b)に示すように、上基板３２をギャップｄ１の位置からギャップｄ４の位置（シール剤３３や液晶３４（図１参照）等による摩擦力により、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２に対してずれてしまう位置）まで一度に下降させる場合には、ギャップｄ４の位置において、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うことができず、下基板３１と上基板３２との間には大きな位置ずれ（ｐ２）が残った状態になる。なお、図３(f)に示す位置ずれｐ１を記憶装置２７に記憶させる補正量として用いることができる。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、下ステージ１１および上ステージ１２にてそれぞれ保持された下基板３１と上基板３２との間の距離を所定量ずつ複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うようにしているので、シール剤３３や液晶３４等による摩擦力により、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２に対してずれてしまう状態になるまでに、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置ずれを極力修正することができる。このため、下ステージ１１または上ステージ１２の基板保持力を十分に確保することができない場合でも、下基板３１と上基板３２との間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、下基板３１と上基板３２との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶させておき、検出された位置ずれ量に記憶された補正量を加えて下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うようにしているので、下基板３１と上基板３２との間の最終的な貼り合わせ精度をより効果的に向上させることができる。
【００４４】
なお、上述した実施の形態においては、ＣＣＤカメラ１６，１７を、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）に対応する４箇所の撮像位置に１個ずつ設けているが、カメラ駆動部１８，１９によりＣＣＤカメラの撮像位置を適宜変更するようにすれば、撮像位置の数よりも少ない台数のＣＣＤカメラにより対応することが可能である。
【００４５】
また、上述した実施の形態においては、ＣＣＤカメラ１６，１７を真空チャンバ１３の下方に配置し、照明装置２８，２９を真空チャンバ１３の上方に配置しているが、ＣＣＤカメラ１６，１７を真空チャンバ１３の上方に配置し、照明装置２８，２９を真空チャンバ１３の下方に配置することももちろん可能である。
【００４６】
さらに、上述した実施の形態においては、照明装置２８，２９を真空チャンバ１３の外部に設けているが、これに限らず、真空チャンバ２３の内部に設けるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、上述した実施の形態においては、下基板３１と上基板３２との間の距離を変化させるためのＺ軸モータ２３を上ステージ１２側に設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、Ｚ軸モータ２３を下ステージ１１側に設けたり、上ステージ１２側および下ステージ１１側の両方に設けるようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上述した実施の形態においては、下基板３１と上基板３２との貼り合わせを真空チャンバ１３内で行う場合を例に挙げて説明したが、上述したような液晶滴下方式（真空中で２枚の基板を貼り合わせる過程で基板間の空間に液晶を一様に充填する方法）でなく、液晶注入方式（２枚の基板を貼り合わせた後、シール剤の一部に形成された注入口から基板間の空間に液晶を注入する方法）をとる場合には、真空チャンバ１３を用いる必要はない。
【００４９】
さらに、上述した実施の形態においては、基板貼合装置１０を液晶表示パネル用の液晶基板を作製する用途で用いているが、２枚の基板を所定のギャップを保って貼り合わせるものであれば、これに限らず、任意の用途で用いることができる。
【００５０】
さらに、上述した実施の形態においては、接着剤として紫外線硬化樹脂からなるシール剤を用いているが、これに限らず、熱硬化樹脂等の他の種類のものを用いることもできる。
【００５１】
さらに、上述した実施の形態において、ＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に下基板３１および上基板３２のアライメントマークを同時に位置付けることができない場合には、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを個別に撮像するようにしてもよい。例えば、図３において、ギャップｄ３以下でないと、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを同時にＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に入れることができないことを想定した場合、ギャップｄ１，ｄ２ のときは、ＣＣＤカメラ１６，１７の位置を上下に調整することにより、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを個別に撮像し、ギャップｄ３，ｄ４においては、上述した実施の形態と同様に、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを一度に撮像するようにする、といった具合である。
【００５２】
さらに、上述した実施の形態において、工程１０６の処理は、工程１０１の処理の前に行うこともできる。また、工程１０４の処理の後において、工程１０５の処理を行うことなく、次の工程を実行するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ステージの基板保持力を十分に確保することができない場合でも、基板間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板貼合装置の一実施の形態の構成を示す図。
【図２】図１に示す基板貼合装置における基板貼合工程の手順を説明するためのフローチャート。
【図３】図１に示す基板貼合装置における基板の貼り合わせ過程を説明するための図。
【図４】従来の基板貼合装置における基板の貼り合わせ過程を説明するための、図３と同様の図。
【図５】従来の基板貼合装置を説明するための図。
【符号の説明】
１０ 基板貼合装置
１１ 下ステージ（第１のステージ）
１１ａ，１１ｂ 空洞
１２ 上ステージ（第２のステージ）
１２ａ，１２ｂ 空洞
１３ 真空チャンバ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 透明体
１４，１５ 真空排気弁
１６，１７ ＣＣＤカメラ（撮像装置）
１８，１９ カメラ駆動部
２０ 画像処理装置
２１ コントローラ（演算装置）
２２ モータ制御器（制御装置）
２３ Ｚ軸モータ（駆動装置）
２４，２５ 紫外線照射用ファイバ
２６ 下ステージ駆動部
２７ 記憶装置
２８，２９ 照明装置
３１ 下基板
３２ 上基板
３３ シール剤
３４ 液晶
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル等の製造に用いられる基板貼合装置に係り、とりわけ、２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合装置および基板貼合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルの製造工程においては、液晶表示パネル用の２枚の基板を接着剤としてのシール剤を介して貼り合わせる基板貼合工程がある。このような基板貼合工程においては一般に、図５(a)(b)に示すように、互いに対向するように設けられた下ステージ１１および上ステージ１２にて下基板３１および上基板３２をそれぞれ保持し、下ステージ１１および上ステージ１２のうちの少なくとも一方（例えば上ステージ１２）を移動させることにより、下基板３１および上基板３２の少なくとも一方（例えば下基板３１）に塗布されたシール剤３３を介して下基板３１と上基板３２とを貼り合わせるようにしている。
【０００３】
ところで、このようにして下基板３１と上基板３２とを貼り合わせる際には、下基板３１と上基板３２との間で相対的な位置合わせを行う必要がある。このような位置合わせは、下ステージ１１と上ステージ１２との間の平面方向の位置ずれ量を補正するためのものであり、下ステージ１１と上ステージ１２との間の距離を任意の値に保った状態で行うことができる。しかしながら、下ステージ１１や上ステージ１２に組み付け誤差がある場合等においては、下ステージ１１と上ステージ１２との間の距離の変化に伴って、下ステージ１１と上ステージ１２との平面方向の相対的な位置関係も変化する。具体的には例えば、図５(a)(b)に示すように、下ステージ１１との間の距離を変化させる際の上ステージ１２の移動方向が下ステージ１１の平面方向に対して傾いている場合を想定すると、下ステージ１１と上ステージ１２との間の平面方向の位置ずれ量が、下ステージ１１と上ステージ１２との間の距離に応じて変化することとなる。
【０００４】
このため、一般的には、上述したような位置合わせは、下基板３１と上基板３２とが完全に貼り合わされたときの基板間ギャップに近い状態で行われることが好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、下基板３１と上基板３２とが完全に貼り合わされた後においては、下基板３１と上基板３２との間に介在するシール剤３３や液晶３４等により、下基板３１および上基板３２の平面方向への移動に対して高い摩擦力が働くこととなる。このため、このような状態で、下ステージ１１および上ステージ１２を平面方向に関して相対的に移動させ、下基板３１と上基板３２との相対的な位置合わせを行うためには、上述した高い摩擦力に打ち勝つだけの力が必要となり、下基板３１または上基板３２を保持する下ステージ１１または上ステージ１２にも高い基板保持力が必要となる。
【０００６】
一般に、基板同士の貼り合わせを大気中で行う場合には、ステージに真空吸着チャック等を設けることにより高い基板保持力を確保することが可能である。しかしながら、近年の基板貼合工程においては、液晶滴下方式（基板同士を貼り合わせる過程で基板間の空間への液晶の充填も同時に行う方法）のように、基板同士の貼り合わせを大気中でなく真空中で行う方法もとられるようになってきている。このような方法で用いられる基板貼合装置においては、真空中であるため真空吸着チャックを用いることができず、真空中で動作可能なチャックとして静電チャックが一般的に用いられる。しかしながら、このような静電チャックでは、真空吸着チャックで得られていたような高い基板保持力を確保することが困難であり、下基板３１と上基板３２とが完全に貼り合わされたときの基板間ギャップに近い状態で下ステージ１１および上ステージ１２を平面方向に関して相対的に移動させると、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２上で平面方向にずれてしまう。このため、このような基板貼合装置においては、下基板３１と上基板３２との相対的な位置合わせを十分に行うことができず、下基板３１と上基板３２との間の最終的な貼り合わせ精度を向上させることができない、という問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ステージの基板保持力を十分に確保することができない場合でも、基板間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる、基板貼合装置および基板貼合方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の解決手段として、２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合装置において、一方の基板を保持する第１のステージと、前記第１のステージと対向するように設けられ、前記一方の基板に貼り合わされる他方の基板を保持する第２のステージと、前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させ、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を変化させる第１の駆動装置と、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の相対的な位置ずれ量を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された位置ずれ量に基づいて前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させ、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との相対的な位置合わせを行う第２の駆動装置と、前記第１の駆動装置および前記第２の駆動装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、位置合わせ開始位置まで前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を狭めた後、前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、その後、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行うよう、前記第１の駆動装置および前記第２の駆動装置を制御し、前記制御装置は、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離が狭まるにつれて、各段階における前記一方の基板と前記他方の基板との間の相対的な移動距離を大きな値から小さな値へと変化させるよう、前記第１の駆動装置を制御することを特徴とする、基板貼合装置を提供する。
【０００９】
なお、上述した第１の解決手段においては、前記一方の基板と前記他方の基板との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておく記憶装置をさらに備え、前記制御装置は、前記検出装置により検出された位置ずれ量と前記記憶装置に記憶された補正量とに基づいて前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行うよう、前記第２の駆動装置を制御することが好ましい。なお、前記記憶装置は、前記一方の基板および前記他方の基板の貼り合わせ条件に対応して前記補正量を複数記憶することが好ましい。
【００１０】
また、上述した第１の解決手段において、前記検出装置は、前記一方の基板または前記他方の基板の位置に応じて、前記第１のステージおよび前記第２のステージに対向する方向に移動可能な撮像装置を有することが好ましい。また、前記一方の基板または前記他方の基板の位置に応じて、前記一方の基板および前記他方の基板に対して異なる照度で照明光を照射する照明装置をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
本発明は、第２の解決手段として、２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合方法において、第１のステージにて一方の基板を保持する工程と、前記第１のステージと対向するように設けられた第２のステージにて、前記一方の基板に貼り合わされる他方の基板を保持する工程と、前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させて、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板とを接着剤を介して貼り合わせる工程とを含み、前記一方の基板と前記他方の基板とを貼り合わせる工程において、位置合わせ開始位置まで前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を狭めた後、前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、その後、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離が狭まるにつれて、前記一方の基板と前記他方の基板との間の相対的な移動距離を大きな値から小さな値へと変化させることを特徴とする、基板貼合方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、一方のステージおよび他方のステージにてそれぞれ保持された一方の基板と他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において一方の基板と他方の基板との相対的な位置合わせを行うようにしているので、接着剤等による摩擦力により、一方の基板または他方の基板が一方のステージまたは他方のステージに対してずれてしまう状態になるまでに、一方の基板と他方の基板との平面方向の相対的な位置合わせを十分な回数だけ行うことができる。このため、ステージの基板保持力を十分に確保することができない場合でも、基板間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、一方の基板と他方の基板との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておき、検出された位置ずれ量と記憶された補正量とに基づいて一方の基板と他方の基板との相対的な位置合わせを行うことにより、基板間の最終的な貼り合わせ精度をより効果的に向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は本発明による基板貼合装置の一実施の形態を説明するための図である。
【００１５】
まず、図１により、本実施の形態に係る基板貼合装置の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、基板貼合装置１０は、真空チャンバ１３を備え、その内部には、ガラス基板等の下基板３１を保持する下ステージ（第１のステージ）１１が設けられている。また、真空チャンバ１３の内部には、下ステージ１１と対向するように上ステージ（第２のステージ）１２が設けられており、下基板３１に貼り合わされるガラス基板等の上基板３２を保持するようになっている。なお、真空チャンバ１３には、真空源（図示せず）に接続された真空排気弁１４、および、および、窒素や空気等の気体を供給する気体供給源（図示せず）に接続された大気開放弁１５が取り付けられており、必要に応じて真空排気および大気開放を行うことができるようになっている。
【００１７】
なお、下ステージ１１および上ステージ１２の表面には静電チャック等の保持機構（図示せず）が設けられており、下基板３１または上基板３２を保持することができるようになっている。また、上ステージ１２には、上ステージ１２をＺ方向（上下方向）に移動させるためのＺ軸モータ（第１の駆動装置）２３が設けられており、下基板３１と上基板３２との間の距離を変化させることができるようになっている。さらに、下ステージ１１には、下ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させるための下ステージ駆動部（第２の駆動装置）２６が設けられており、下基板３１と上基板３２との平面方向（ＸＹ平面方向）の相対的な位置合わせを行うことができるようになっている。
【００１８】
ここで、下ステージ１１に保持される下基板３１の表面には、液晶表示パネルの表示領域に対応する所望の領域を囲むような閉ループ状のパターンを描くように紫外線硬化樹脂からなる、接着剤としてのシール剤３３が塗布されている。また、閉ループ状のシール剤３３の内側には、所定量の液晶３４が複数箇所に点在する形で滴下されている。なお、下基板３１および上基板３２の四隅の近くには、位置合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が設けられている。
【００１９】
なお、図１に示すように、真空チャンバ１３の下方には、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）を撮像するＣＣＤカメラ（撮像装置）１６，１７が設けられている。また、真空チャンバ１３の上方には、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）の近傍に照明光を照射するための照明装置２８，２９が設けられている。なお、ＣＣＤカメラ１６，１７および照明装置２８，２９は、下基板３１および上基板３２の四隅の近くに設けられた４組のアライメントマーク（図示せず）のそれぞれに対応して４個ずつ設けられている。なお、下ステージ１１のうちＣＣＤカメラ１６，１７の撮像光路に対応する部分には、空洞１１ａ，１１ｂが設けられ、真空チャンバ１３の外壁のうちＣＣＤカメラ１６，１７の撮像光路に対応する部分には、透明体１３ａ，１３ｂが設けられている。また、上ステージ１２のうち照明装置２８，２９の照明光路に対応する部分には、空洞１２ａ，１２ｂが設けられ、真空チャンバ１３の外壁のうち照明装置２８，２９の照明光路に対応する部分には、透明体１３ｃ，１３ｄが設けられている。なお、透明体１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとしては、光を通す材料でかつ真空チャンバ１３の外壁として十分な強度を持つ材料であれば任意のものを用いることができ、例えば硬質のガラスや樹脂材等を用いることができる。
【００２０】
ここで、ＣＣＤカメラ１６，１７には画像処理装置２０が接続されており、画像処理装置２０により、ＣＣＤカメラ１６，１７による撮像結果を画像処理することにより、下基板３１と上基板３２との間の平面方向の相対的な位置ずれ量（ベクトル量であって、方向と量の両方の情報を持つ）を検出することができるようになっている。なお、ＣＣＤカメラ１６，１７および画像処理装置２０により検出装置が構成されている。
【００２１】
また、画像処理装置２０にはコントローラ２１が接続されており、コントローラ２１により、モータ制御器２２を介して下ステージ駆動部２６を制御することにより、ＣＣＤカメラ１６，１７および画像処理装置２０により検出された位置ずれ量に基づいて下ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させることができるようになっている。なお、コントローラ２１およびモータ制御器２２により制御装置が構成されている。ここで、モータ制御器２２にはＺ軸モータ２３も接続されており、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりＺ軸モータ２３を制御することにより、上ステージ１２をＺ方向に移動させることができるようになっている。また、モータ制御器２２にはカメラ駆動部１８，１９も接続されており、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりカメラ駆動部１８，１９を制御することにより、ＣＣＤカメラ１６，１７をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させることができるようになっている。なお、カメラ駆動部１８，１９には、ＣＣＤカメラ１６，１７とともに紫外線照射用ファイバ２４，２５が取り付けられており、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりカメラ駆動部１８，１９を制御することにより、下基板３１と上基板３２とが貼り合わされた後において、シール剤３３の一部に向けて紫外線照射用ファイバ２４，２５により紫外線を照射し、シール剤３３を部分的に硬化させ、下基板３１と上基板３２とを仮固定することができるようになっている。なお、各紫外線照射用ファイバ２４をシール剤３３に沿って移動させながら紫外線を照射し、シール剤３３を全域に亘って硬化させるようにしてもよい。
【００２２】
なお、コントローラ２１は、下基板３１と上基板３２との間の距離を所定量ずつ複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うよう、Ｚ軸モータ２３および下ステージ駆動部２６を制御するようになっている。また、コントローラ２１には、下基板３１と上基板３２との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておくための記憶装置２７が接続されており、ＣＣＤカメラ１６，１７および画像処理装置２０により検出された位置ずれ量に、記憶装置２７に記憶された補正量を加えた結果に基づいて下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うよう、下ステージ駆動部２６を制御するようになっている。なお、記憶装置２７には、下基板３１および上基板３２の貼り合わせ条件に対応して補正量が複数記憶されている。なお、ここでいう貼り合わせ条件には、基板自体や、基板と基板との間に介在する部材（シール剤や液晶等）、基板が接触する部材（ステージ等）等の品種情報が含まれる。
【００２３】
ここで、コントローラ２１は、下基板３１または上基板３２の上下方向の位置に応じて下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）をＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に位置付けるよう、モータ制御部２２を介してカメラ駆動部１８，１９を制御し、ＣＣＤカメラ１６，１７のＺ方向の位置を変化させることができるようになっている。なお、ＣＣＤカメラ１６，１７の焦点位置を変化させるため、ＣＣＤカメラ１６，１７に設けられたオートフォーカス機構等を制御してＣＣＤカメラ１６，１７の焦点距離等を変化させてもよい。また、コントローラ２１は、下基板３１または上基板３２の位置に応じて下基板３１および上基板３２に対して異なる照度で照明光を照射するよう、照明装置２８，２９を制御するようになっている。
【００２４】
次に、図２により、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２５】
図２に示すように、まず、真空チャンバ１３を上下に分離させる等により下基板３１および上基板３２の搬入空間を形成するとともに、下ステージ１１と上ステージ１２とを互いに十分に離間させた状態で配置し、上ステージ１２にて上基板３２を保持するとともに（工程１０１）、下ステージ１１にて下基板３１を保持する（工程１０２）。なおこのとき、下基板３１の表面には、あらかじめ、製造される液晶表示パネルの表示領域に対応する所望の領域を囲むような閉ループ状のパターンを描くようにシール剤３３を塗布するとともに、閉ループ状のシール剤３３の内側の複数箇所に所定量の液晶３４を滴下しておく。なお、下基板３１および上基板３２の四隅の近くには、位置合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が設けられている。
【００２６】
この状態で、真空源（図示せず）に接続された真空排気弁１４，１５を開いて真空チャンバ１３内を真空排気し、真空チャンバ１３の内部を真空状態にする（工程１０３）。
【００２７】
次に、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりＺ軸モータ２３を制御し、上基板３２が下基板３１のシール剤３３に接触し始める位置（位置合わせ開始位置）まで上ステージ１２を下降させる（工程１０４）。なお、このときの上ステージ１２の下降量は、下基板３１および上基板３２の厚さ、下基板３１に塗布されたシール剤３３の塗布高さ、および液晶３４の塗布高さの情報等に基づいて決定することができる。
【００２８】
その後、上基板３２が保持された上ステージ１２を所定量ずつ下降させながら、工程１０５〜１０８の処理を繰り返し行い、下ステージ１１に保持された下基板３１と上ステージ１２に保持された上基板３２とをシール剤３３を介して貼り合わせる。
【００２９】
まず、コントローラ２１およびモータ制御器２２によりＺ軸モータ２３を制御し、上ステージ１２を所定量だけ下降させて下基板３１と上基板３２との間の距離を狭める（工程１０５）。
【００３０】
次に、コントローラ２１により、モータ制御部２２を介してカメラ駆動部１８，１９を制御し、ＣＣＤカメラ１６，１７のＺ方向の位置を変化させることにより、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）をＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に同時に位置付ける（工程１０６）。またこのとき、コントローラ２１により照明装置２８，２９を制御し、上基板３２の位置に応じて下基板３１および上基板３２に対して異なる照度で照明光を照射するようにしてもよい。
【００３１】
そして、ＣＣＤカメラ１６，１７により、下基板３１および上基板３２のそれぞれに設けられたアライメントマーク（図示せず）を撮像し、次いで、画像処理装置２０により、その撮像結果に基づいて下基板３１と上基板３２との間の平面方向の相対的な位置ずれ量を検出する（工程１０７）。
【００３２】
その後、このようにして検出された位置ずれ量に、記憶装置２７に記憶された補正量（貼り合わせ条件に合致する補正量）を加えた結果に基づいて、コントローラ２１およびモータ制御器２２により下ステージ駆動部２６を制御し、下ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させることにより、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う（工程１０８）。
【００３３】
その後、コントローラ２１において、工程１０５〜１０８を設定回数だけ実行したか否かを判断し（工程１０９）、設定回数だけ実行していない場合には、工程１０５に戻って処理を繰り返す。
【００３４】
これに対し、コントローラ２１において、工程１０５〜１０８を設定回数だけ実行したと判断した場合には、下基板３１と上基板３２との貼り合わせを終了し、大気開放弁１５を開き、真空チャンバ１３内を大気開放する（工程１１０）。なおこのとき、下ステージ１１に保持された下基板３１と上ステージ１２に保持された上基板３２とはシール剤３３を介して貼り合わされ、また、下基板３１と上基板３２との間の空間に液晶３４が一様に充填され、液晶基板が作製される。
【００３５】
その後、上ステージ１２による上基板３２の保持を解除した後、上ステージ１２を上昇させ、上ステージ１２から液晶基板を離間させる（工程１１１）。そして最終的に、下ステージ１１による下基板３１の保持を解除した後、作製された液晶基板を下流工程へ払い出す（工程１１２）。なお、この払い出しの際、真空チャンバ１３は、上下に分離して、液晶基板の搬出空間を形成する。
【００３６】
なお、上述した基板貼合工程において、工程１０３における真空排気の処理は、工程１０４〜１０９の処理と同時に行うことも可能であり、これにより、タクトタイムを短縮することができる。ただし、真空排気処理は、下基板３１と上基板３２との間に形成される空間がシール剤３３で密閉される前に完了させる必要があることはいうまでもない。
【００３７】
ここで、図３により、下基板３１と上基板３２との貼り合わせ過程（工程１０５〜１０９の処理）について詳細に説明する。なお、図３においては、上基板３２を保持する上ステージの組み付け誤差等により、上ステージに保持された上基板３２の移動方向が下ステージに保持された下基板３１の平面方向に対して傾いている場合を例に挙げて説明する。また、図３においては、説明を分かりやすくするために、記憶装置２７に記憶された補正量は用いないものとして説明する。なお、図３においては、上基板３２を下基板３１に対して所定の設定回数（３回）に亘って所定の移動量（Δｄ）ずつ下降させる場合を示している。ただし、設定回数および移動量Δｄについては、基板を保持するステージの基板保持力や、最終的な貼り合わせ後の基板間ギャップ、基板の平面方向への移動に対して働く摩擦力等を考慮して、任意に設定することができる。また、移動量Δｄも毎回一定ではなく、例えば下基板３１と上基板３２との間の距離が狭まるにつれて大きな値から小さな値へ変化させてもよい。さらに、このような設定回数および移動量は、作製対象となる液晶表示パネルの品種ごとにあらかじめ個別に準備して記憶装置２７等に記憶しておき、必要に応じてコントローラ２１により読み出すようにするとよい。
【００３８】
図３において、まず、上基板３２は位置合わせ開始位置（ギャップｄ１）にあり（図３(a)）、この位置からΔｄだけ下降した位置（ギャップｄ２（＝ｄ１−Δｄ））おいて、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う（図３(b)）。これにより、ギャップｄ２の位置における下基板３１と上基板３２との間の位置ずれが解消され、下基板３１と上基板３２との平面方向の位置が揃った状態になる（図３(c)）。
【００３９】
そして、同様にして、ギャップｄ２の位置（図３(c)）から基板３２をΔｄだけ下降させ、この位置（ギャップｄ３（＝ｄ２−Δｄ））において、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う（図３(d)）。これにより、ギャップｄ３の位置における下基板３１と上基板３２との間の位置ずれが解消され、下基板３１と上基板３２との平面方向の位置が揃った状態になる（図３(e)）。
【００４０】
その後、ギャップｄ３の位置（図３(c)）から上基板３２をΔｄだけ下降させ、この位置（ギャップｄ４（＝ｄ３−Δｄ））において、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行う。しかし、この状態で、シール剤３３や液晶３４（図１参照）等による摩擦力により、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２に対してずれてしまう状態になると想定すると、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせはもはや行うことができず、下基板３１と上基板３２との間に位置ずれ（ｐ１）が残った状態になる（図３(f)）。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態においては、上基板３２を下基板３１に対して複数段階に亘って下降させながら下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行っているので、上基板３２を下基板３１に対して一度に下降させる場合に比べて最終的な位置ずれを最小限に抑えることができる。すなわち、図４(a)(b)に示すように、上基板３２をギャップｄ１の位置からギャップｄ４の位置（シール剤３３や液晶３４（図１参照）等による摩擦力により、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２に対してずれてしまう位置）まで一度に下降させる場合には、ギャップｄ４の位置において、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うことができず、下基板３１と上基板３２との間には大きな位置ずれ（ｐ２）が残った状態になる。なお、図３(f)に示す位置ずれｐ１を記憶装置２７に記憶させる補正量として用いることができる。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、下ステージ１１および上ステージ１２にてそれぞれ保持された下基板３１と上基板３２との間の距離を所定量ずつ複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うようにしているので、シール剤３３や液晶３４等による摩擦力により、下基板３１または上基板３２が下ステージ１１または上ステージ１２に対してずれてしまう状態になるまでに、下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置ずれを極力修正することができる。このため、下ステージ１１または上ステージ１２の基板保持力を十分に確保することができない場合でも、下基板３１と上基板３２との間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、下基板３１と上基板３２との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶させておき、検出された位置ずれ量に記憶された補正量を加えて下基板３１と上基板３２との平面方向の相対的な位置合わせを行うようにしているので、下基板３１と上基板３２との間の最終的な貼り合わせ精度をより効果的に向上させることができる。
【００４４】
なお、上述した実施の形態においては、ＣＣＤカメラ１６，１７を、下基板３１および上基板３２に設けられたアライメントマーク（図示せず）に対応する４箇所の撮像位置に１個ずつ設けているが、カメラ駆動部１８，１９によりＣＣＤカメラの撮像位置を適宜変更するようにすれば、撮像位置の数よりも少ない台数のＣＣＤカメラにより対応することが可能である。
【００４５】
また、上述した実施の形態においては、ＣＣＤカメラ１６，１７を真空チャンバ１３の下方に配置し、照明装置２８，２９を真空チャンバ１３の上方に配置しているが、ＣＣＤカメラ１６，１７を真空チャンバ１３の上方に配置し、照明装置２８，２９を真空チャンバ１３の下方に配置することももちろん可能である。
【００４６】
さらに、上述した実施の形態においては、照明装置２８，２９を真空チャンバ１３の外部に設けているが、これに限らず、真空チャンバ２３の内部に設けるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、上述した実施の形態においては、下基板３１と上基板３２との間の距離を変化させるためのＺ軸モータ２３を上ステージ１２側に設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、Ｚ軸モータ２３を下ステージ１１側に設けたり、上ステージ１２側および下ステージ１１側の両方に設けるようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上述した実施の形態においては、下基板３１と上基板３２との貼り合わせを真空チャンバ１３内で行う場合を例に挙げて説明したが、上述したような液晶滴下方式（真空中で２枚の基板を貼り合わせる過程で基板間の空間に液晶を一様に充填する方法）でなく、液晶注入方式（２枚の基板を貼り合わせた後、シール剤の一部に形成された注入口から基板間の空間に液晶を注入する方法）をとる場合には、真空チャンバ１３を用いる必要はない。
【００４９】
さらに、上述した実施の形態においては、基板貼合装置１０を液晶表示パネル用の液晶基板を作製する用途で用いているが、２枚の基板を所定のギャップを保って貼り合わせるものであれば、これに限らず、任意の用途で用いることができる。
【００５０】
さらに、上述した実施の形態においては、接着剤として紫外線硬化樹脂からなるシール剤を用いているが、これに限らず、熱硬化樹脂等の他の種類のものを用いることもできる。
【００５１】
さらに、上述した実施の形態において、ＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に下基板３１および上基板３２のアライメントマークを同時に位置付けることができない場合には、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを個別に撮像するようにしてもよい。例えば、図３において、ギャップｄ３以下でないと、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを同時にＣＣＤカメラ１６，１７の焦点深度内に入れることができないことを想定した場合、ギャップｄ１，ｄ２ のときは、ＣＣＤカメラ１６，１７の位置を上下に調整することにより、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを個別に撮像し、ギャップｄ３，ｄ４においては、上述した実施の形態と同様に、下基板３１および上基板３２のアライメントマークを一度に撮像するようにする、といった具合である。
【００５２】
さらに、上述した実施の形態において、工程１０６の処理は、工程１０１の処理の前に行うこともできる。また、工程１０４の処理の後において、工程１０５の処理を行うことなく、次の工程を実行するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ステージの基板保持力を十分に確保することができない場合でも、基板間の最終的な貼り合わせ精度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板貼合装置の一実施の形態の構成を示す図。
【図２】図１に示す基板貼合装置における基板貼合工程の手順を説明するためのフローチャート。
【図３】図１に示す基板貼合装置における基板の貼り合わせ過程を説明するための図。
【図４】従来の基板貼合装置における基板の貼り合わせ過程を説明するための、図３と同様の図。
【図５】従来の基板貼合装置を説明するための図。
【符号の説明】
１０ 基板貼合装置
１１ 下ステージ（第１のステージ）
１１ａ，１１ｂ 空洞
１２ 上ステージ（第２のステージ）
１２ａ，１２ｂ 空洞
１３ 真空チャンバ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 透明体
１４，１５ 真空排気弁
１６，１７ ＣＣＤカメラ（撮像装置）
１８，１９ カメラ駆動部
２０ 画像処理装置
２１ コントローラ（演算装置）
２２ モータ制御器（制御装置）
２３ Ｚ軸モータ（駆動装置）
２４，２５ 紫外線照射用ファイバ
２６ 下ステージ駆動部
２７ 記憶装置
２８，２９ 照明装置
３１ 下基板
３２ 上基板
３３ シール剤
３４ 液晶
Claims (6)
- ２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合装置において、
一方の基板を保持する第１のステージと、
前記第１のステージと対向するように設けられ、前記一方の基板に貼り合わされる他方の基板を保持する第２のステージと、
前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させ、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を変化させる第１の駆動装置と、
前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の相対的な位置ずれ量を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された位置ずれ量に基づいて前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させ、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との相対的な位置合わせを行う第２の駆動装置と、
前記第１の駆動装置および前記第２の駆動装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、位置合わせ開始位置まで前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を狭めた後、前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、その後、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行うよう、前記第１の駆動装置および前記第２の駆動装置を制御し、
前記制御装置は、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離が狭まるにつれて、各段階における前記一方の基板と前記他方の基板との間の相対的な移動距離を大きな値から小さな値へと変化させるよう、前記第１の駆動装置を制御することを特徴とする、基板貼合装置。 - 前記一方の基板と前記他方の基板との貼り合わせの結果生じる再現性のある位置ずれ量をあらかじめ補正量として記憶しておく記憶装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記検出装置により検出された位置ずれ量と前記記憶装置に記憶された補正量とに基づいて前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行うよう、前記第２の駆動装置を制御することを特徴とする、請求項１に記載の基板貼合装置。 - 前記記憶装置は、前記一方の基板および前記他方の基板の貼り合わせ条件に対応して前記補正量を複数記憶することを特徴とする、請求項２に記載の基板貼合装置。
- 前記検出装置は、前記一方の基板または前記他方の基板の位置に応じて、前記第１のステージおよび前記第２のステージに対向する方向に移動可能な撮像装置を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板貼合装置。
- 前記一方の基板または前記他方の基板の位置に応じて、前記一方の基板および前記他方の基板に対して異なる照度で照明光を照射する照明装置をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板貼合装置。
- ２枚の基板を接着剤を介して貼り合わせる基板貼合方法において、
第１のステージにて一方の基板を保持する工程と、
前記第１のステージと対向するように設けられた第２のステージにて、前記一方の基板に貼り合わされる他方の基板を保持する工程と、
前記第１のステージおよび前記第２のステージの少なくとも一方を移動させて、前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板とを接着剤を介して貼り合わせる工程とを含み、
前記一方の基板と前記他方の基板とを貼り合わせる工程において、位置合わせ開始位置まで前記第１のステージに保持された前記一方の基板と前記第２のステージに保持された前記他方の基板との間の距離を狭めた後、前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、その後、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離を複数段階に亘って狭めながら、当該各段階において前記一方の基板と前記他方の基板との相対的な位置合わせを行い、前記一方の基板と前記他方の基板との間の距離が狭まるにつれて、前記一方の基板と前記他方の基板との間の相対的な移動距離を大きな値から小さな値へと変化させることを特徴とする、基板貼合方法。
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