JP2004219934A

JP2004219934A - Substrate laminating apparatus and its method

Info

Publication number: JP2004219934A
Application number: JP2003009903A
Authority: JP
Inventors: Manabu Suzuki; 学鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate laminating apparatus and its method for accurately laminating two substrates while maintaining a good parallelism thereof. <P>SOLUTION: The substrate laminating apparatus is provided with a first holding member 200 for holding a first substrate 300, a second holding member 110 for holding a second substrate 400, and a pressing means for laminating the first and second substrates 300, 400 by pressing the second holding member 110 while facing the first substrate 300 to the second substrate 400. One substrate among the first and second substrates 300, 400 is tiltably supported against the other substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶表示パネルなどのパネルは、二枚の基板を貼り合わせて形成される。従来、この基板の貼り合わせは二枚の基板を機械的に加圧して行われている。すなわち、一方の基板を保持したベーステーブルと、他方の基板を保持した吸着ヘッドとの平行度を調整した後、平行度がずれないように吸着ヘッドをロックして吸着ヘッドをベーステーブルに押しつけることにより基板の貼り合わせを行う。
【０００３】
また、例えば液晶表示パネルでは、液晶の表示の高速化に伴ってギャップは小さくなる方向にあり、ギャップが１μｍ以下のパネルも製造されている。このようにギャップが小さくなると、二枚の基板を精度良く平行に貼り合わせて、ギャップをパネル全面にわたり極力均一にしないと表示画面のムラや着色等により表示品質が低下してしまう。
【０００４】
また、機械的な加圧方式以外には、エアーバックにより基板を加圧して基板の貼り合わせを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５５５４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の機械的な加圧方式では、高精度な貼り合わせや、微少な基板のうねり、反り等に対応して良好な平行度を有した状態で基板の貼り合わせを行うことは困難であるという問題がある。
【０００７】
また、上述したエアーバックを用いた方法では、基板の平行度は出せるものの、エアーバックによる加圧開始後は基板位置が成り行きになってしまい、高精度な貼り合わせができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、二枚の基板を良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせる基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成する本発明に係る基板貼り合わせ装置は、第一基板を保持する第一保持部材と、第二基板を保持する第二保持部材と、第一基板及び第二基板を対向させた状態で第二保持部材を押圧して、第一及び第二基板を貼り合わせるための押圧手段とを備える基板貼り合わせ装置において、第一及び第二基板のうちの一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持させることを特徴とする。
【００１０】
以上のような本発明に係る基板貼り合わせ装置においては、二枚の基板を貼り合わせる際に、第一及び第二基板のうちの一方の基板が他方の基板に対し傾動可能であるため、該傾動可能な基板が第一基板及び第二基板に加わる圧力の分布が均一となる方向に三次元的に変位することができる。ここで、第一基板及び第二基板に加わる圧力の分布が均一となる方向とは、第一基板及び第二基板の各対向面が略平行となる方向である。
【００１１】
これにより、第一基板と第二基板との間においてはならい動作が行われ、第一基板及び第二基板は特定の部分のみが偏重して加圧されることなく、各基板の微少なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。
【００１２】
すなわち、本発明によればこのようなならい作用を得ることができるため、第一基板及び第二基板を、その対向面の面全体で略均一な圧力分布で当接させることができ、傾動可能に支持された基板の傾動可能範囲において他の基板と略平行とすることができる。その結果、第一基板及び第二基板を良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせることができる。
【００１３】
また、この基板貼り合わせ装置の好適な態様としては、第二保持部材は押圧手段によって押圧される被押圧部材と、この被押圧部材と第二基板との間に介在され、第二基板を第一基板に対し傾動可能に支持させる傾動部材とを備えた構成とすることができる。このような構成とすることにより、被押圧部材を介して第二基板を確実に押圧することができ、また傾動部材により二枚の基板を貼り合わせる際に第二基板を第一基板に対して傾動可能に支持することができる。これにより、上述した本発明の効果を確実に得ることができる。
【００１４】
また、前記のような態様としては、傾動部材が、被押圧部材から突出された球体と、球体が摺動可能に嵌合する凹部を有し第二基板を支持する支持部材とを備える構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、第二基板を確実に傾動可能な状態で支持することができる。
【００１５】
また、この基板貼り合わせ装置の好適な態様としては、傾動部材は、被押圧部材及び支持部材間に介在する複数の弾性部材をさらに備えることが好ましい。これにより、支持部材をより確実に支持することができ、また、貼り合わせ時以外の時は、支持部材を略水平状態に保持することができ、第二基板の着脱時の操作性が向上する。
【００１６】
また、本発明においては、第二基板を押圧する押圧手段を第二基板を支持する保持部材の自重とすることも可能である。また、保持部材とこれに付随する部材の自重とすることができる。これにより、第二基板を押圧するために専用の押圧手段を設ける必要が無く、装置構成の簡略化を図ることが可能である。
【００１７】
そして、この基板貼り合わせ装置の好適な態様としては、上述したように保持部材またはこれに付随する部材の自重を基板の押圧手段として用いる場合においても他の押圧手段を備えることが好ましい。これにより、基板に対する押圧力の範囲を大きくすることができるとともに、ならい動作後に他の押圧手段により基板間が所望のギャップとなるまで押圧することができる。
【００１８】
また、以上の目的を達成する本発明に係る基板貼り合わせ方法は、第一基板と当接した状態で該第一基板を保持する工程と、第二基板と当接した状態で該第二基板を保持する工程と、第一及び第二基板のうちの一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持した状態で他方の基板に対して押圧して貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
以上のような本発明に係る基板貼り合わせ方法では、二枚の基板を貼り合わせる際に、第一及び第二基板のうちの一方の基板を他方の基板に対し傾動可能に支持した状態で他方の基板に対して押圧するため、第一基板及び第二基板は特定の部分のみが偏重して加圧されることがない。これにより、第一基板及び第二基板は、各基板の微少なうねりや反りなどに対応して一方の基板が三次元的に傾動して接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。
【００２０】
すなわち、本発明に係る基板貼り合わせ方法によれば、このようなならい作用を得ることができるため、第一基板及び第二基板を、基板の対向面の面全体で略均一な圧力分布で当接させることができ、該対向面同士を略平行とすることができる。その結果、第一基板及び第二基板を良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２２】
図１は、本発明に係る基板貼り合わせ装置１の概略的な構成を示す断面図である。基板貼り合わせ装置１は、脚体１０に設けられたガイド２０に対して垂直方向、すなわち図１におけるＺ軸方向に移動自在に設けられたＬ字型を呈する支持部材３０を有する。該支持部材３０には、該支持部材３０に設けられたガイド４０に対して垂直方向、すなわち図１におけるＺ軸方向に移動自在に設けられた略Ｌ字型を呈する支持部材５０が取り付けられている。そして、支持部材５０の水平部の下面には、ヘッド部１００が取り付けられている。
【００２３】
支持部材３０の水平部分には、基板の位置合わせ用に一対のカメラ８０が設けられている。そして、カメラ８０は水平方向に移動自在とされており、貼り合わせる基板やヘッドの大きさ、位置等の諸条件により適宜配置位置を移動可能とされている。これにより、貼り合わせる基板同士の位置合わせを確実に行うことができる。
【００２４】
また、支持部材３０の垂直部分の上面には、該支持部材３０を昇降させるためのアクチュエータ９０がロッド９１を介して連結されている。さらに、支持部材３０の垂直部分には、アクチュエータ６０が固定された支持部６１、及びアクチュエータ７０が固定された支持部７１が固着されている。そして、アクチュエータ６０にはロッド６２が連結されている。このロッド６２をアクチュエータ６０により昇降動作させることで、ロッド６２の先端部に配置された押圧部６３により支持部材５０の水平部を押圧し、ヘッド部１００を加圧することができる。
【００２５】
アクチュエータ７０にはロッド７２が連結されている。このロッド７２をアクチュエータ７０により昇降動作させることで支持部材５０を保持、または昇降動作させることができる。すなわち、支持部材５０の上部に設けた突起部５１が支持部材５０の自重によりロッド７２の先端部に配置されたストッパ７３に係止されることで支持部材５０を所定の高さに保持することができる。
【００２６】
また、ロッド７２を上昇させた場合には、突起部５１がストッパ７３に係止された状態で上昇するため、支持部材５０を上昇させることができる。そして、ロッド７２を下降させた場合には、ストッパ７３の位置が下がるため、支持部材５０はその自重により下降するため、ストッパ７３が下がった位置まで支持部材５０を下げることができる。
【００２７】
また、支持部材３０には、水平方向に延出した支持部７５が固着されており、該支持部７５と支持部材５０の水平部上面とがバネ部材７６とで連結されている。
【００２８】
そして、ヘッド部１００の下部には、第一基板３００を保持する保持基板２００が、Ｚ軸方向に対して垂直方向に移動自在なＸＹθテーブル２０１に固定されている。保持基板２００は、透明または半透明な材料からなり、基板の貼り合わせ後に、ベーステーブルの下側からＵＶ等の照射が可能とされている。また、ＸＹθテーブル２０１は、基板に対応する位置はＵＶ等の照射を可能とするために所定の大きさの穴部が設けられる。これにより、基板間にＵＶ硬化性の接着材を配置した場合には、基板を高精度で貼り合わせた後、その状態で基板間に配置された接着材をＵＶ硬化させて基板を固定することができる。このような保持基板２００としては、ガラス基板により形成したガラスホルダなどを用いることができる。
【００２９】
図２は、ヘッド部１００の構成を示した断面図である。ヘッド部１００は、図２に示すように第二基板４００の保持部材であり略円盤状に形成された吸着ヘッド１１０と、吸着ヘッド１１０に対向して配置され支持部材５０の自重を押圧力として受ける非押圧部材である略円盤状の支持基板１２０とを備えて構成されている。吸着ヘッド１１０の下面、すなわち支持基板１２０と反対側の面は第二基板保持面１１１とされており、例えば真空吸着などの吸着手段により該第二基板保持面１１１に第二基板４００を吸着保持する。
【００３０】
吸着ヘッド１１０と支持基板１２０とは、外周側の所定の位置において、例えば三カ所において略同一長さ及び略同一のバネ係数を有するバネ部材１４０により連結されている。これにより、吸着ヘッド１１０はバネ部材１４０により支持基板１２０から所定の距離だけ離間して、支持基板１２０と略平行に保持される。これにより、吸着ヘッド１００をより確実に支持することができ、また、基板の貼り合わせ時以外の時は、支持部材を略水平状態に保持することができるため、第二基板４００の着脱時の操作性が向上する。
【００３１】
また、吸着ヘッド１１０は、任意の応力により、バネ部材１４０の伸縮可能な範囲において支持基板１２０に対して三次元的に傾動可能とされている。バネ部材１４０の配置数量及び配置箇所は特に限定されず、後述する貼り合わせ工程において吸着ヘッド１１０が応力により三次元的に傾動した際にも三次元的に傾動した状態で吸着ヘッド１１０を確実に保持することが可能な数量、及び位置であればよい。
【００３２】
なお、ここでは、吸着ヘッド１１０と支持基板１２０とを連結する部材はバネ部材１４０に限定されない。すなわち、吸着ヘッド１１０と支持基板１２０とを連結する部材は、所定の弾性を有する弾性体であり、上述したバネ部材１４０と同様の機能を発揮する弾性部材であればいずれのものも用いることができる。
【００３３】
また、支持基板１２０の吸着ヘッド１１０側の面の略中心部には、第二基板４００を支持した吸着ヘッド１１０を第一基板３００に対して傾動可能に支持させる傾動部材として、略球状とされた先端部１３１を有する支持部材１３０が設けられている。
【００３４】
一方、吸着ヘッド１１０の上面、すなわち支持基板１２０と反対側の面の略中心部は、中心部に支持部材１３０の先端部１３１の形状に摺動可能に嵌合する凹部１１６が形成された支持部材である凸部とされている。そして、該凹部１１６に支持部材１３０の略球状の先端部１３１が嵌合することにより、吸着ヘッド１１０に支持された第二基板４００が第一基板３００に対して傾動可能に支持されている。
【００３５】
ここで、凹部１１６は微少な応力に対応して、先端部１３１に対して三次元的に摺動可能とされている。そして、支持部材１３０は支持基板１２０に固着されているため、吸着ヘッド１１０に応力が加えられた場合には、先端部１３１に対して凹部１１６が三次元的に摺動して変位する。これにより第二基板４００を保持した吸着ヘッド１１０が三次元的に傾動するため、第二基板を傾動させることができる。この基板貼り合わせ装置１においては、この第二基板の傾動を利用することにより後述する貼り合わせ工程において微少な基板のうねり、反り等に対応することができ、高精度な貼り合わせが可能とされている。
【００３６】
このように微少な応力に対応して第二基板４００を傾動させるには、例えば先端部１３１及び凹部１１６の表面摩擦を極力低く形成することが必要である。また、先端部１３１と凹部１１６との間に潤滑剤等を配置して摺動状態を向上させても良い。
【００３７】
また、支持部材１３０の先端部１３１と凹部１１６とは嵌合しているため、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００は面内方向における位置が固定される。これにより、第二基板４００は後述する貼り合わせ工程中において面内方向における変位、すなわち位置ずれが確実に防止され、高精度な基板貼り合わせが可能とされている。
【００３８】
また、吸着ヘッド１１０及び支持基板１２０には、前述のカメラ８０を用いた画像認識により基板の位置合わせをするために略円形のカメラ窓１１５、１２５がそれぞれ形成されている。そして、基板の所定の位置に設けられるアライメントマークをこのカメラ窓１１５、１２５を通して認識して基板の位置合わせを行うことができる。
【００３９】
なお、支持基板１２０には、上面外周側の所定の位置にボルト穴１２４が設けられており、該ボルト穴１２４にボルト部材を螺着固定することにより支持部材５０に固定される。
【００４０】
次に、以上のように構成された基板貼り合わせ装置１による基板の貼り合わせ方法について説明する。
【００４１】
まず、アクチュエータ９０によりロッド９１を下降させて支持部材３０を下方に移動させる。一方、アクチュエータ７０によりロッド７２を上昇させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３により係止させて、支持部材５０を上方に引き上げる。これによりヘッド部１００とＸＹθテーブル２０１との間に十分な空間を設けることができる。
【００４２】
また、このとき、アクチュエータ６０によりロッド６２を上昇させてロッド６２の先端部に配置された押圧部６３を支持部材５０から離間させ、支持部材５０に圧力が加わらない状態とする。
【００４３】
次いで、図３に示すようにＸＹθテーブル２０１の所定の位置に専用ホルダに収められた第二基板４００を載置する。そして、アクチュエータ７０によりロッド７２を下降させ、ストッパ７３に支持部材５０の上部に設けた突起部５１を係止させながら支持部材５０を下方に引き下げる。そして、ヘッド部１００における吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に第二基板４００を吸着保持する。
【００４４】
次いで、再びアクチュエータ７０によりロッド７２を上昇させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３に係止させた状態で支持部材５０を上方に引き上げる。そして、第一基板３００を吸着保持した保持基板２００をＸＹθテーブル２０１の所定の位置に載置し、固定する。ここで、所定の位置は、第一基板３００と第二基板４００とが対応する位置である。また、第一基板３００上面の外周縁部には、貼り合わせ後に第二基板４００と固着するためのＵＶ硬化性接着材が適量塗布されている。
【００４５】
続いて、保持基板２００に保持された第一基板３００とヘッド部１００に保持された第二基板４００との位置合わせを行う。ここでは、第二基板４００に設けたアライメントマークをカメラ８０の視野内に入れるためのおおまかな位置合わせを行う。また、第一基板３００と第二基板４００との位置合わせは、カメラ８０を用いた画像認識により行う。
【００４６】
上述した第一基板３００と第二基板４００との位置合わせ終了後、アクチュエータ９０によりロッド９１を所定の位置まで下降させて支持部材３０を下方に移動させる。さらに、アクチュエータ７０によりロッド７２を下降させ、支持部材５０の上部に設けた突起部５１をストッパ７３に係止させた状態で支持部材５０を下降させる。支持部材５０は、吸着ヘッド１１０の第二基板保持面１１１に吸着保持された第二基板４００の下面、すなわち第一基板３００との対向面が、第一基板３００の上面、すなわち第二基板４００との対向面に接触するまで引き下げる。そして、さらにロッド７２を十分に下げることにより、ストッパ７３は突起部５１から外れ、ヘッド部１００及び支持部材５０の自重が第二基板４００及び第一基板３００に対する加圧力となる。また、このタイミングで画像処理を行って最終的な基板の位置合せを行う。最終的な基板の位置合わせは、アクチュエータ７０とアクチュエータ９０を下げた状態で、第一基板３００及び第二基板４００の双方のアライメントマークをカメラ８０で同時に認識して画像処理を行い、この結果に基づいて第一基板３００と第二基板４００との相対位置をＸＹθテーブルで補正することにより行う。
【００４７】
このとき、第二基板４００及び第一基板３００には、ヘッド部１００及び支持部材５０の自重を加圧力として加えるのみであり、アクチュエータ６０及びロッド６２を用いた積極的な加圧は行わない。これにより、専用の加圧手段を設けることなく第二基板４００に加圧力を加えることができる。また、ヘッド部１００及び支持部材５０の自重が重すぎる場合には、ストッパ７３を突起部５１に引っかけた状態として加圧力を制限しても良い。
【００４８】
また、図１に示すように第二基板４００及び第一基板３００に所定の加圧力しか加わらないように、予め所定のバネ係数とされたバネ部材７６で支持部７５と支持部材５０の水平部上面とを連結して加圧力を制限しても良い。
【００４９】
このように、第二基板４００及び第一基板３００に所定の加圧力を加えることにより第二基板４００及び第一基板３００との間でならい動作を行うことができ、第二基板４００と第一基板３００とを高い平行度を有する状態にならして貼り合わせることができる。
【００５０】
以下に、基板貼り合わせ装置１におけるならい動作を図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す模式図を用いて詳細に説明する。なお、以下の図面においては、理解の容易のため、第一基板３００の変形を誇張した記載としてある。
【００５１】
まず、上述したように保持基板２００に保持された第一基板とヘッド部１００に保持された第二基板との位置合わせを行う。ここでは、第二基板４００に設けたアライメントマークをカメラ８０の視野内に入れるためのおおまかな位置合わせを行う。また、第一基板３００と第二基板４００との位置合わせは、上述したようにカメラ８０を用いた画像認識により行う。次いで、図４（ａ）に示すようにヘッド部１００を下降させる。
【００５２】
このとき、例えば第一基板３００の下面と第二基板４００の上面とが平行ではない場合には、第一基板３００と第二基板４００とは基板面内の特定の一部のみが物理的に接触し、図４（ｂ）に示すように片当たり状態となる。このような片当たり状態では、第一基板３００及び第二基板４００には、物理的に接触した特定の部分のみが偏重的に加圧された状態となっている。従来の貼り合わせ装置においては、この状態で接着材を硬化させたり、またはさらなる加圧力をかけた後接着材を硬化させたりするため、図４（ｂ）に示すような片当たり状態で二枚の基板が貼り合わされてしまい、基板の面内で略均一なギャップを有し、良好な平行度を有する高精度な貼り合わせが行われたパネルを構成することができない。
【００５３】
しかしながら、本発明に係る基板貼り合わせ装置１においては、上述したような第二基板４００を傾動可能に支持するヘッド部１００を備えるため、ならい動作が行われ、良好な平行度を得ることができる。すなわち、図４（ｂ）に示すように第一基板３００と第二基板４００とが基板面内の特定の一部で片当たりした状態からさらにヘッド部１００が下降して基板が加圧されると、基板に対する偏重的な加圧に対応して、先端部１３１に対して凹部１１６が三次元的に摺動して吸着ヘッド１１０が三次元的に傾動する。
【００５４】
このとき、吸着ヘッド１１０はバネ部材１４０により支持基板１２０に保持されているため、バネ部材１４０の伸縮可能範囲内で、吸着ヘッド１１０は支持部材１３０による支持部、すなわち支持部材１３０の略球状の先端部１３１と吸着ヘッド１１０の上面の凸部に設けられた凹部１１６との嵌合部を変位中心として三次元的に傾動する。
【００５５】
そして、吸着ヘッド１１０は、第一基板３００及び第二基板４００に加わる圧力の不均一性を解消する方向、すなわち、第一基板３００及び第二基板４００の面内において圧力分布が均一となる方向に三次元的に傾動する。これに伴い、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００も第一基板３００及び第二基板４００に加わる圧力分布が均一となるように三次元的に傾動する。
【００５６】
ここで、第一基板３００及び第二基板４００に加わる圧力の分布が均一となる方向とは、第一基板３００の上面及び第二基板４００の下面、すなわちそれぞれの基板の対向面が略平行となる方向である。したがって、吸着ヘッド１１０は、第一基板３００及び第二基板４００とが略平行となるように三次元的に傾動する。これに伴い、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００も第一基板３００の上面及び第二基板４００の下面、すなわちそれぞれの基板の対向面が略平行となる方向に三次元的に傾動する。
【００５７】
これにより、第一基板３００及び第二基板４００は、特定の部分のみが偏重して加圧されることがなく、各基板の微少なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆく。
【００５８】
すなわち、本発明に係る基板貼り合わせ装置１においては、このようなならい作用により各基板の微少なうねりや反りなどに対応して三次元的に接触面を変化させながら接触面を広げてゆくことができる。これにより第一基板３００及び第二基板４００はその対向面の面全体で略均一な圧力分布で当接した状態となり、吸着ヘッド１１０の傾動可能範囲内、すなわち第二基板４００の傾動可能範囲内において対向面である第一基板３００の上面及び第二基板４００の下面が略平行となる。その結果、第一基板３００と第二基板４００との間は、対向面の面全体において良好な平行度が実現され、略等しいギャップとされる。
【００５９】
なお、第一基板３００及び第二基板４００の対向面の平行度の測定、判断基準は特に限定されない。例えば図１に示すように保持基板２００に該保持基板２００の上面近傍に、圧力を感知する圧力感知手段２１０を設け、保持基板２００の面内の圧力分布を測定することにより平行度を測定することができる。また、貼り合わせた基板の厚みを測定して平行度を測定することもできる。なお、平行度の判断基準、判断方法はこれに限られるものではない。
【００６０】
また、このタイミングで画像処理を行って最終的な基板の位置合せを行う。最終的な基板の位置合わせは、第一基板３００及び第二基板４００の双方のアライメントマークをカメラ８０で同時に認識して画像処理を行い、この結果に基づいて第一基板３００と第二基板４００との相対位置をＸＹθテーブルで補正することにより行う。そして、第一基板３００の上面及び第二基板４００の下面が略平行となった後、アクチュエータ６０によりロッド６２を下降させてロッド６２の先端部に配置された押圧部６３を支持部材５０に接触させる。そして、ロッド６２を下降させることにより、支持部材５０に所定の加圧力を印加して第一基板３００及び第二基板４００間を所望のギャップとする。
【００６１】
この後、第一基板３００の裏面側、すなわち保持基板２００側からＵＶ照射を行うことにより接着材を硬化させて第一基板３００と第二基板４００を固着する。以上により、基板貼り合わせ装置１を用いて第一基板３００と第二基板４００とを良好な平行度を有した状態で高精度に貼り合わせることができる。
【００６２】
上述したように、この基板貼り合わせ装置１においては、第一基板３００に対して第二基板４００を傾動可能に支持するヘッド部１００を備えることにより、基板貼り合わせ工程において微少な基板のうねり、反り等に対応することができ、高精度な貼り合わせが可能とされている。すなわち、この基板貼り合わせ装置１においては、第二基板４００が基板貼り合わせ工程において第一基板３００に対して傾動することによるならい作用を利用することで、基板に微少なうねりや反り等がある場合においても基板同士が片当たりの状態で貼り合わされることを防止し、高い平行度を有する状態で二枚の基板を貼り合わせることができる。
【００６３】
また、前記の基板貼り合わせ装置１においては、支持部材１３０の先端部１３１と凹部１１６とが嵌合しているため、吸着ヘッド１１０に保持された第二基板４００は後述する貼り合わせ工程中においてその面内方向における変位、すなわち位置ずれが確実に防止され、高精度な基板貼り合わせが可能とされている。
【００６４】
また、前記においては支持部材１３０の先端部１３１が略球状である場合について説明したが、本発明においては支持部材１３０の先端部１３１の形状はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明においては、基板を貼り合わせる際に吸着ヘッド１１０が三次元的に傾動できるように支持部材１３０の先端部１３１で吸着ヘッド１１０を支持できる構成であれば良い。すなわち、例えば図５に示すように支持部材１７０の先端部が略半球形とされ、これに対応して吸着ヘッド１６０の上面に設けられる凹部１６６が略半球形とされても良い。ただし、この場合は、吸着ヘッド１６０をバネ部材１４０により確実に保持する必要がある。
【００６５】
また、前記においては、吸着ヘッド１１０が支持基板１２０と直接バネ部材１４０により連結され、また、吸着ヘッド１１０の上面に凹部１１６が形成されて該凹部１１６と支持部材１３０の先端部１３１と凹部１１６とが嵌合している構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば吸着ヘッド１１０が他の支持基板に当接され、該支持基板上に傾動部材が配された構成とすることもできる。
【００６６】
なお、前記においては二枚の基板を、ＵＶ硬化性接着剤を用いて接着する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板表面の粘性のみにより基板同士を貼り合わせる場合や、接着材等の成分を使用せずに単に基板同士を貼り合わせる場合等、様々な場合において適用可能である。
【００６７】
そして、本発明は、液晶パネルなどを構成する際に二枚のパネルを貼り合わせる場合に用いて好適であるが、その用途はこれに限定されず、様々な基板の貼り合わせに広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板貼り合わせ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】基板貼り合わせ装置のヘッド部の断面図である。
【図３】ＸＹθテーブル上に第二基板が載置された状態を示す断面図である。
【図４】基板貼り合わせ装置のならい動作を説明する模式図である。
【図５】ヘッド部の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１基板貼り合わせ装置、１０脚体、２０ガイド、３０支持部材、４０ガイド、５０支持部材、６０アクチュエータ、６１支持部、６２ロッド、６３押圧部、７０アクチュエータ、７１支持部、７２ロッド、７５支持部、７６バネ部材、８０カメラ、９０アクチュエータ、９１ロッド、１００ヘッド部、１１０吸着ヘッド、１２０支持基板、１３０支持部材、２００保持基板、２０１ＸＹθテーブル、２１０圧力感知手段、３００第一基板、４００第二基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method.
[0002]
[Prior art]
For example, a panel such as a liquid crystal display panel is formed by bonding two substrates. Conventionally, the bonding of the substrates is performed by mechanically pressing the two substrates. That is, after adjusting the parallelism between the base table holding one substrate and the suction head holding the other substrate, the suction head is locked so that the parallelism does not shift, and the suction head is pressed against the base table. To perform the bonding of the substrates.
[0003]
In a liquid crystal display panel, for example, the gap tends to become smaller as the speed of liquid crystal display increases, and a panel having a gap of 1 μm or less is also manufactured. When the gap is reduced as described above, the display quality is degraded due to unevenness or coloring of the display screen unless the two substrates are bonded together in parallel with high accuracy and the gap is made as uniform as possible over the entire surface of the panel.
[0004]
In addition to the mechanical pressing method, there has been proposed a method of bonding the substrates by pressing the substrates with an air bag (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-255540 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the conventional mechanical pressing method, it is difficult to perform high-precision bonding or bonding of substrates with good parallelism in response to minute substrate undulations and warpage. There is a problem that there is.
[0007]
Further, in the above-described method using an airbag, although the parallelism of the substrate can be obtained, the substrate position is determined after the start of pressurization by the airbag, and there is a problem that high-precision bonding cannot be performed.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and has a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method for bonding two substrates with high accuracy while having good parallelism. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A substrate bonding apparatus according to the present invention that achieves the above objects includes a first holding member that holds a first substrate, a second holding member that holds a second substrate, and a first substrate and a second substrate that face each other. A pressing means for pressing the second holding member in a state in which the first and second substrates are bonded to each other, wherein one of the first and second substrates is connected to the other substrate. It is characterized in that it is tiltably supported with respect to.
[0010]
In the substrate bonding apparatus according to the present invention as described above, when bonding two substrates, one of the first and second substrates can be tilted with respect to the other substrate. The tiltable substrate can be three-dimensionally displaced in a direction in which the distribution of the pressure applied to the first substrate and the second substrate becomes uniform. Here, the direction in which the distribution of the pressure applied to the first substrate and the second substrate is uniform is a direction in which the opposing surfaces of the first substrate and the second substrate are substantially parallel.
[0011]
Thereby, a slicing operation is performed between the first substrate and the second substrate, and only a specific portion of the first substrate and the second substrate are not biased and pressurized, and a slight undulation of each substrate is obtained. The contact surface is expanded while changing the contact surface three-dimensionally in response to warping or warping.
[0012]
That is, according to the present invention, since such a tracing action can be obtained, the first substrate and the second substrate can be brought into contact with a substantially uniform pressure distribution over the entire surface of the opposing surfaces, and can be tilted. Can be made substantially parallel to other substrates in the tiltable range of the substrate supported by the substrate. As a result, the first substrate and the second substrate can be bonded with high precision while having good parallelism.
[0013]
In a preferred aspect of the substrate bonding apparatus, the second holding member is a member to be pressed pressed by the pressing means, and the second holding member is interposed between the member to be pressed and the second substrate. And a tilting member for tiltably supporting one substrate. With such a configuration, the second substrate can be reliably pressed via the pressed member, and the second substrate is attached to the first substrate when the two substrates are bonded by the tilting member. It can be tiltably supported. Thereby, the effect of the present invention described above can be reliably obtained.
[0014]
Further, as the above aspect, a configuration in which the tilting member includes a sphere protruding from the pressed member, and a support member having a recess in which the sphere is slidably fitted and supporting the second substrate is provided. Is preferred. With such a configuration, the second substrate can be reliably supported in a tiltable state.
[0015]
In a preferred aspect of the substrate bonding apparatus, the tilting member preferably further includes a plurality of elastic members interposed between the pressed member and the support member. Thereby, the support member can be more reliably supported, and the support member can be held in a substantially horizontal state at times other than the time of bonding, and the operability at the time of attaching and detaching the second substrate is improved. .
[0016]
Further, in the present invention, the pressing means for pressing the second substrate may be the weight of the holding member supporting the second substrate. In addition, the weight of the holding member and the members accompanying the holding member can be used. Thus, there is no need to provide a dedicated pressing means for pressing the second substrate, and the configuration of the apparatus can be simplified.
[0017]
As a preferable aspect of the substrate bonding apparatus, it is preferable to provide another pressing unit even when the own weight of the holding member or the member attached thereto is used as the pressing unit of the substrate as described above. Accordingly, the range of the pressing force on the substrate can be increased, and after the copying operation, the pressing can be performed by another pressing means until the desired gap is formed between the substrates.
[0018]
Further, a substrate bonding method according to the present invention that achieves the above object includes a step of holding the first substrate in contact with the first substrate, and a step of holding the second substrate in contact with the second substrate. And a step of pressing and bonding to one of the first and second substrates while pressing the other substrate in a state of being tiltably supported with respect to the other substrate. I do.
[0019]
In the substrate bonding method according to the present invention as described above, when the two substrates are bonded to each other, one of the first and second substrates is tiltably supported with respect to the other while the other substrate is tilted. Since the first substrate and the second substrate are pressed against specific substrates, only specific portions of the first substrate and the second substrate are not biased. As a result, the first substrate and the second substrate expand the contact surface while changing the contact surface by three-dimensionally tilting one of the substrates in response to slight undulation or warpage of each substrate.
[0020]
That is, according to the substrate bonding method of the present invention, since such an imitation function can be obtained, the first substrate and the second substrate are applied with a substantially uniform pressure distribution over the entire opposing surface of the substrate. The opposing surfaces can be substantially parallel to each other. As a result, the first substrate and the second substrate can be bonded with high precision while having good parallelism.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
[0022]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a substrate bonding apparatus 1 according to the present invention. The substrate bonding apparatus 1 includes an L-shaped support member 30 provided to be movable in a direction perpendicular to the guide 20 provided on the leg 10, that is, in the Z-axis direction in FIG. The support member 30 has a substantially L-shaped support member 50 movably provided in a direction perpendicular to the guide 40 provided on the support member 30, that is, in the Z-axis direction in FIG. I have. The head part 100 is attached to the lower surface of the horizontal part of the support member 50.
[0023]
A pair of cameras 80 are provided on a horizontal portion of the support member 30 for positioning the substrate. The camera 80 is movable in the horizontal direction, and can be moved to an appropriate position according to various conditions such as the size and position of the substrate to be bonded and the head. Thereby, the alignment of the substrates to be bonded can be reliably performed.
[0024]
An actuator 90 for moving the support member 30 up and down is connected to the upper surface of the vertical portion of the support member 30 via a rod 91. Further, a support portion 61 to which the actuator 60 is fixed and a support portion 71 to which the actuator 70 is fixed are fixed to the vertical portion of the support member 30. A rod 62 is connected to the actuator 60. By moving the rod 62 up and down by the actuator 60, the horizontal portion of the support member 50 is pressed by the pressing portion 63 arranged at the tip of the rod 62, and the head portion 100 can be pressed.
[0025]
A rod 72 is connected to the actuator 70. The support member 50 can be held or moved up and down by moving the rod 72 up and down by the actuator 70. That is, the protrusion 51 provided on the upper portion of the support member 50 is locked by the stopper 73 disposed at the distal end of the rod 72 by the weight of the support member 50, thereby holding the support member 50 at a predetermined height. Can be.
[0026]
Further, when the rod 72 is raised, the protrusion 51 is raised in a state where the protrusion 51 is locked by the stopper 73, so that the support member 50 can be raised. When the rod 72 is lowered, the position of the stopper 73 is lowered, and the support member 50 is lowered by its own weight. Therefore, the support member 50 can be lowered to the position where the stopper 73 is lowered.
[0027]
Further, a support portion 75 extending in the horizontal direction is fixed to the support member 30, and the support portion 75 and the upper surface of the horizontal portion of the support member 50 are connected by a spring member 76.
[0028]
A holding substrate 200 holding the first substrate 300 is fixed to a lower part of the head unit 100 on an XYθ table 201 that is movable in a direction perpendicular to the Z-axis direction. The holding substrate 200 is made of a transparent or translucent material, and can be irradiated with UV or the like from below the base table after bonding the substrates. The XYθ table 201 is provided with a hole of a predetermined size at a position corresponding to the substrate in order to enable irradiation with UV or the like. In this way, when a UV-curable adhesive is placed between the substrates, the substrates are bonded with high precision, and then the adhesive placed between the substrates is UV-cured in that state to fix the substrate. Can be. As such a holding substrate 200, a glass holder formed of a glass substrate or the like can be used.
[0029]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the head unit 100. As shown in FIG. 2, the head unit 100 is a holding member for the second substrate 400, which is a substantially disk-shaped suction head 110, and the self-weight of the support member 50 that is arranged to face the suction head 110 and is a pressing force. And a substantially disc-shaped support substrate 120 which is a non-pressing member for receiving. The lower surface of the suction head 110, that is, the surface opposite to the support substrate 120 is a second substrate holding surface 111, and the second substrate 400 is sucked and held on the second substrate holding surface 111 by suction means such as vacuum suction. I do.
[0030]
The suction head 110 and the support substrate 120 are connected at predetermined positions on the outer peripheral side, for example, at three locations by a spring member 140 having substantially the same length and substantially the same spring coefficient. Thus, the suction head 110 is separated from the support substrate 120 by a predetermined distance by the spring member 140 and is held substantially parallel to the support substrate 120. Accordingly, the suction head 100 can be more reliably supported, and the support member can be held in a substantially horizontal state at times other than when bonding the substrates. Operability is improved.
[0031]
Further, the suction head 110 can be three-dimensionally tilted with respect to the support substrate 120 within a range in which the spring member 140 can expand and contract by an arbitrary stress. The number and location of the spring members 140 are not particularly limited, and even when the suction head 110 is three-dimensionally tilted due to stress in a bonding process described later, the suction head 110 is securely tilted three-dimensionally. Any number and position that can be held may be used.
[0032]
Here, the member that connects the suction head 110 and the support substrate 120 is not limited to the spring member 140. That is, the member that connects the suction head 110 and the support substrate 120 is an elastic body having a predetermined elasticity, and any elastic member that performs the same function as the above-described spring member 140 may be used. it can.
[0033]
In addition, a substantially spherical part is formed at a substantially central portion of the surface of the support substrate 120 on the suction head 110 side as a tilting member for tiltably supporting the suction head 110 supporting the second substrate 400 with respect to the first substrate 300. A support member 130 having a front end 131 is provided.
[0034]
On the other hand, the upper surface of the suction head 110, that is, the substantially central portion of the surface opposite to the support substrate 120, is provided with a concave portion 116 slidably fitted in the shape of the distal end portion 131 of the support member 130 at the central portion. The projection is a member. The substantially spherical tip 131 of the support member 130 is fitted into the recess 116, so that the second substrate 400 supported by the suction head 110 is tiltably supported with respect to the first substrate 300.
[0035]
Here, the concave portion 116 is slidable three-dimensionally with respect to the distal end portion 131 in response to a small stress. Since the support member 130 is fixed to the support substrate 120, when a stress is applied to the suction head 110, the concave portion 116 slides and moves three-dimensionally with respect to the distal end portion 131. Thus, since the suction head 110 holding the second substrate 400 tilts three-dimensionally, the second substrate can be tilted. In the substrate bonding apparatus 1, by utilizing the tilting of the second substrate, it is possible to cope with minute undulation, warpage, etc. of the substrate in a bonding step described later, thereby enabling high-precision bonding. ing.
[0036]
In order to tilt the second substrate 400 in response to such a small stress, it is necessary to form, for example, the surface friction of the tip portion 131 and the concave portion 116 as low as possible. Further, a lubricant or the like may be disposed between the tip 131 and the recess 116 to improve the sliding state.
[0037]
Further, since the distal end portion 131 of the support member 130 and the concave portion 116 are fitted, the position of the second substrate 400 held by the suction head 110 in the in-plane direction is fixed. Thereby, the displacement of the second substrate 400 in the in-plane direction, that is, the displacement thereof in the in-plane direction during the bonding process described later is reliably prevented, and the high-precision substrate bonding is enabled.
[0038]
In addition, substantially circular camera windows 115 and 125 are formed in the suction head 110 and the support substrate 120 to align the substrates by image recognition using the camera 80 described above. Then, the alignment mark provided at a predetermined position on the substrate can be recognized through the camera windows 115 and 125 to perform the alignment of the substrate.
[0039]
The support substrate 120 is provided with a bolt hole 124 at a predetermined position on the outer peripheral side of the upper surface, and is fixed to the support member 50 by screwing a bolt member into the bolt hole 124.
[0040]
Next, a method of bonding substrates using the substrate bonding apparatus 1 configured as described above will be described.
[0041]
First, the rod 91 is lowered by the actuator 90 to move the support member 30 downward. On the other hand, the rod 72 is raised by the actuator 70, the projection 51 provided on the upper part of the support member 50 is locked by the stopper 73, and the support member 50 is pulled up. Thereby, a sufficient space can be provided between the head unit 100 and the XYθ table 201.
[0042]
At this time, the rod 62 is lifted by the actuator 60 to separate the pressing portion 63 disposed at the distal end of the rod 62 from the support member 50, so that no pressure is applied to the support member 50.
[0043]
Next, as shown in FIG. 3, the second substrate 400 stored in the dedicated holder is placed at a predetermined position on the XYθ table 201. Then, the rod 72 is lowered by the actuator 70, and the support member 50 is pulled down while the protrusion 73 provided on the support member 50 is locked by the stopper 73. Then, the second substrate 400 is suction-held on the second substrate holding surface 111 of the suction head 110 in the head unit 100.
[0044]
Next, the rod 72 is raised again by the actuator 70, and the support member 50 is pulled up in a state where the protrusion 51 provided on the upper portion of the support member 50 is locked by the stopper 73. Then, the holding substrate 200 holding the first substrate 300 by suction is placed at a predetermined position on the XYθ table 201 and fixed. Here, the predetermined position is a position where the first substrate 300 and the second substrate 400 correspond. Further, an appropriate amount of a UV-curable adhesive for fixing to the second substrate 400 after bonding is applied to the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 300.
[0045]
Subsequently, the first substrate 300 held by the holding substrate 200 and the second substrate 400 held by the head unit 100 are aligned. Here, rough alignment is performed to bring the alignment mark provided on the second substrate 400 into the field of view of the camera 80. The alignment between the first substrate 300 and the second substrate 400 is performed by image recognition using the camera 80.
[0046]
After the above-described alignment between the first substrate 300 and the second substrate 400 is completed, the rod 90 is lowered to a predetermined position by the actuator 90 to move the support member 30 downward. Further, the rod 72 is lowered by the actuator 70, and the support member 50 is lowered with the protrusion 51 provided on the upper part of the support member 50 being locked by the stopper 73. The lower surface of the second substrate 400 held by suction on the second substrate holding surface 111 of the suction head 110, that is, the surface facing the first substrate 300 is the upper surface of the first substrate 300, ie, the second substrate 400. Pull down until it comes into contact with the opposite surface. By further lowering the rod 72 sufficiently, the stopper 73 is disengaged from the protruding portion 51, and the weight of the head portion 100 and the supporting member 50 becomes a pressing force on the second substrate 400 and the first substrate 300. Also, image processing is performed at this timing to perform final alignment of the substrate. In the final alignment of the substrate, image processing is performed by simultaneously recognizing the alignment marks of both the first substrate 300 and the second substrate 400 with the camera 80 while the actuator 70 and the actuator 90 are lowered. This is performed by correcting the relative position between the first substrate 300 and the second substrate 400 based on the XYθ table based on the XYθ table.
[0047]
At this time, only the own weight of the head unit 100 and the support member 50 is applied to the second substrate 400 and the first substrate 300 as the pressing force, and the active pressing using the actuator 60 and the rod 62 is not performed. Thus, a pressing force can be applied to the second substrate 400 without providing a dedicated pressing unit. If the weight of the head unit 100 and the supporting member 50 is too heavy, the pressing force may be limited with the stopper 73 hooked on the protrusion 51.
[0048]
Also, as shown in FIG. 1, the horizontal portions of the support portion 75 and the support member 50 are formed by a spring member 76 having a predetermined spring coefficient so that only a predetermined pressure is applied to the second substrate 400 and the first substrate 300. The pressing force may be limited by connecting to the upper surface.
[0049]
In this way, by applying a predetermined pressure to the second substrate 400 and the first substrate 300, the copying operation between the second substrate 400 and the first substrate 300 can be performed, and the second substrate 400 and the first substrate 300 can be moved. The substrate 300 and the substrate 300 can be bonded to each other with a high degree of parallelism.
[0050]
Hereinafter, the copying operation in the substrate bonding apparatus 1 will be described in detail with reference to schematic diagrams shown in FIGS. In the following drawings, the deformation of the first substrate 300 is exaggerated for easy understanding.
[0051]
First, as described above, the first substrate held by the holding substrate 200 and the second substrate held by the head unit 100 are aligned. Here, rough alignment is performed to bring the alignment mark provided on the second substrate 400 into the field of view of the camera 80. Further, the alignment between the first substrate 300 and the second substrate 400 is performed by image recognition using the camera 80 as described above. Next, the head unit 100 is lowered as shown in FIG.
[0052]
At this time, for example, when the lower surface of the first substrate 300 and the upper surface of the second substrate 400 are not parallel, only a specific part of the first substrate 300 and the second substrate 400 is physically located within the substrate surface. As a result, they come into contact with each other as shown in FIG. In such a one-sided contact state, only a specific portion physically contacting the first substrate 300 and the second substrate 400 is in a state of being biased unevenly. In a conventional bonding apparatus, in order to cure the adhesive in this state, or to cure the adhesive after applying a further pressing force, two sheets are used in one-sided contact as shown in FIG. Substrates are bonded together, and a panel having a substantially uniform gap in the plane of the substrates and having high parallelism and good parallelism cannot be formed.
[0053]
However, in the substrate bonding apparatus 1 according to the present invention, since the head unit 100 that tiltably supports the second substrate 400 as described above is provided, a tracing operation is performed, and good parallelism can be obtained. . That is, as shown in FIG. 4B, the head unit 100 further descends from a state where the first substrate 300 and the second substrate 400 have hit each other at a specific part in the substrate surface, and the substrate is pressed. Accordingly, the concave portion 116 slides three-dimensionally with respect to the tip portion 131 in response to the uneven pressurization of the substrate, and the suction head 110 tilts three-dimensionally.
[0054]
At this time, since the suction head 110 is held on the support substrate 120 by the spring member 140, the suction head 110 is supported by the support member 130, that is, the substantially spherical shape of the support member 130 within the extendable range of the spring member 140. It tilts three-dimensionally with the fitting portion between the tip 131 and the concave portion 116 provided on the convex portion on the upper surface of the suction head 110 as the center of displacement.
[0055]
Then, the suction head 110 is in a direction to eliminate the non-uniformity of the pressure applied to the first substrate 300 and the second substrate 400, that is, a direction in which the pressure distribution is uniform in the plane of the first substrate 300 and the second substrate 400. In three dimensions. Accordingly, the second substrate 400 held by the suction head 110 also tilts three-dimensionally so that the distribution of the pressure applied to the first substrate 300 and the second substrate 400 becomes uniform.
[0056]
Here, the direction in which the distribution of the pressure applied to the first substrate 300 and the second substrate 400 becomes uniform means that the upper surface of the first substrate 300 and the lower surface of the second substrate 400, that is, the opposing surfaces of the respective substrates are substantially parallel. Direction. Therefore, the suction head 110 tilts three-dimensionally so that the first substrate 300 and the second substrate 400 are substantially parallel. Accordingly, the second substrate 400 held by the suction head 110 also tilts three-dimensionally in a direction in which the upper surface of the first substrate 300 and the lower surface of the second substrate 400, that is, the opposing surfaces of the respective substrates are substantially parallel. .
[0057]
As a result, the first substrate 300 and the second substrate 400 have three-dimensional contact surfaces corresponding to minute undulations and warpages of the respective substrates without being pressurized by biasing only specific portions. Spread the contact surface while changing.
[0058]
In other words, in the substrate bonding apparatus 1 according to the present invention, the contact surface is expanded while changing the contact surface three-dimensionally in response to the slight undulation or warpage of each substrate by such a copying action. Can be. As a result, the first substrate 300 and the second substrate 400 come into contact with each other with substantially uniform pressure distribution over the entire surface of the opposing surfaces, and are within the tiltable range of the suction head 110, that is, within the tiltable range of the second substrate 400. , The upper surface of the first substrate 300 and the lower surface of the second substrate 400, which are opposing surfaces, are substantially parallel. As a result, good parallelism is realized between the first substrate 300 and the second substrate 400 over the entire opposing surface, and the gaps are substantially equal.
[0059]
In addition, the measurement and determination criteria of the parallelism of the opposing surfaces of the first substrate 300 and the second substrate 400 are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a pressure sensing unit 210 for sensing pressure is provided on the holding substrate 200 near the upper surface of the holding substrate 200, and the parallelism is measured by measuring the pressure distribution in the plane of the holding substrate 200. be able to. The parallelism can also be measured by measuring the thickness of the bonded substrates. It should be noted that the criterion and method for determining the degree of parallelism are not limited to these.
[0060]
Also, image processing is performed at this timing to perform final alignment of the substrate. The final alignment of the substrates is performed by simultaneously recognizing the alignment marks of both the first substrate 300 and the second substrate 400 with the camera 80 and performing image processing. Is corrected by using the XYθ table. After the upper surface of the first substrate 300 and the lower surface of the second substrate 400 become substantially parallel, the rod 62 is lowered by the actuator 60 so that the pressing portion 63 arranged at the tip of the rod 62 comes into contact with the support member 50. Let it. Then, by lowering the rod 62, a predetermined pressing force is applied to the support member 50 to make a desired gap between the first substrate 300 and the second substrate 400.
[0061]
Thereafter, the first substrate 300 and the second substrate 400 are fixed by irradiating UV from the back surface side of the first substrate 300, that is, the holding substrate 200 side. As described above, the first substrate 300 and the second substrate 400 can be bonded with high accuracy using the substrate bonding apparatus 1 while maintaining good parallelism.
[0062]
As described above, the substrate bonding apparatus 1 includes the head unit 100 that supports the second substrate 400 in a tiltable manner with respect to the first substrate 300. It is possible to cope with warpage and the like, and it is possible to perform high-precision bonding. That is, in the substrate bonding apparatus 1, the substrate has a slight undulation or warpage by utilizing the tracing effect of the second substrate 400 tilting with respect to the first substrate 300 in the substrate bonding step. Even in such a case, it is possible to prevent the substrates from being bonded to each other in a one-sided state, and to bond the two substrates in a state having high parallelism.
[0063]
Further, in the above-described substrate bonding apparatus 1, since the distal end portion 131 of the support member 130 and the concave portion 116 are fitted, the second substrate 400 held by the suction head 110 is used during the bonding process described later. Displacement in the in-plane direction, that is, displacement is reliably prevented, and high-precision substrate bonding is enabled.
[0064]
In the above description, the case where the distal end 131 of the support member 130 is substantially spherical has been described. However, in the present invention, the shape of the distal end 131 of the support member 130 is not limited to this. That is, in the present invention, any configuration may be used as long as the suction head 110 can be supported by the distal end portion 131 of the support member 130 so that the suction head 110 can tilt three-dimensionally when the substrates are bonded. That is, for example, as shown in FIG. 5, the distal end of the support member 170 may have a substantially hemispherical shape, and the concave portion 166 provided on the upper surface of the suction head 160 may have a substantially hemispherical shape. However, in this case, it is necessary to securely hold the suction head 160 by the spring member 140.
[0065]
Further, in the above, the suction head 110 is directly connected to the support substrate 120 by the spring member 140, and a concave portion 116 is formed on the upper surface of the suction head 110, and the concave portion 116, the tip portion 131 of the support member 130, and the concave portion 116 are formed. Has been described, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the suction head 110 is in contact with another support substrate, and a tilting member is disposed on the support substrate. It is also possible to adopt a configuration.
[0066]
In the above description, the case where the two substrates are bonded using a UV curable adhesive has been described, but the present invention is not limited to this, and the substrates are bonded to each other only by the viscosity of the substrate surface. The present invention can be applied to various cases such as a case and a case where substrates are simply bonded to each other without using a component such as an adhesive.
[0067]
The present invention is suitable for use when two panels are bonded to each other when a liquid crystal panel or the like is formed, but the present invention is not limited to this, and can be widely applied to bonding various substrates. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a substrate bonding apparatus.
FIG. 2 is a sectional view of a head portion of the substrate bonding apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where a second substrate is placed on an XYθ table.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a copying operation of the substrate bonding apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the head unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate bonding apparatus, 10 legs, 20 guides, 30 support members, 40 guides, 50 support members, 60 actuators, 61 support portions, 62 rods, 63 pressing portions, 70 actuators, 71 support portions, 72 rods, 75 support Unit, 76 spring member, 80 camera, 90 actuator, 91 rod, 100 head unit, 110 suction head, 120 support substrate, 130 support member, 200 holding substrate, 201 XYθ table, 210 pressure sensing means, 300 first substrate, 400 Second substrate

Claims

A first holding member for holding the first substrate,
A second holding member for holding the second substrate,
With the first substrate and the second substrate facing each other, pressing the second holding member, a pressing unit for bonding the first and second substrates,
In a substrate bonding apparatus comprising:
A substrate bonding apparatus, wherein one of the first and second substrates is supported to be tiltable with respect to the other substrate.

The second holding member,
A pressed member pressed by the pressing means,
The substrate bonding method according to claim 1, further comprising: a tilting member interposed between the pressed member and the second substrate, the tilting member being configured to tiltably support the second substrate with respect to the first substrate. Matching device.

3. The tilting member according to claim 2, further comprising: a sphere protruding from the pressed member; and a support member having a recess in which the sphere is slidably fitted and supporting the second substrate. 3. The substrate bonding apparatus according to claim 1.

The substrate bonding apparatus according to claim 3, wherein the tilting member further includes a plurality of elastic members interposed between the pressed member and the support member.

The substrate bonding apparatus according to claim 1, further comprising another pressing unit that presses the second substrate.

Holding the first substrate in contact with the first substrate,
A step of holding the second substrate in contact with the second substrate,
Pressing one of the first and second substrates to the other substrate while supporting the other substrate so as to be tiltable with respect to the other substrate, and bonding the substrate to the other substrate. .