JP4025092B2

JP4025092B2 - Substrate pasting apparatus and substrate pasting method

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Publication number: JP4025092B2
Application number: JP2002047045A
Authority: JP
Inventors: 本眞一荻
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP2003247819A

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ｄ_１）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ｄ_２（＝ｄ_１−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ｄ_２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ｄ_２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ｄ_３（＝ｄ_２−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ｄ_３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ｄ_３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ｄ_４（＝ｄ_３−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（ｐ_１）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ｄ_１の位置からギャップｄ_４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ｄ_４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（ｐ_２）が残った状態になる。なお、図３(f)に示す位置ずれｐ_１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ｄ_３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ｄ_１，ｄ_２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ｄ_３，ｄ_４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
１６，１７ＣＣＤ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）
２３Ｚ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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate bonding apparatus used for manufacturing a liquid crystal display panel or the like, and more particularly to a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method for bonding two substrates through an adhesive.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a liquid crystal display panel, there is a substrate bonding step in which two substrates for a liquid crystal display panel are bonded together through a sealing agent as an adhesive. Generally in such a board | substrate bonding process, as shown to Fig.5 (a) (b), the lower board | substrate 31 and the upper board | substrate 32 are respectively shown in the lower stage 11 and the upper stage 12 provided so as to oppose each other. By holding and moving at least one of the lower stage 11 and the upper stage 12 (for example, the upper stage 12), the sealant 33 applied to at least one of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 (for example, the lower substrate 31). The lower substrate 31 and the upper substrate 32 are bonded to each other through the gap.
[0003]
By the way, when the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are bonded together in this way, it is necessary to perform relative alignment between the lower substrate 31 and the upper substrate 32. Such alignment is for correcting the amount of positional deviation in the planar direction between the lower stage 11 and the upper stage 12, and the distance between the lower stage 11 and the upper stage 12 is set to an arbitrary value. This can be done while keeping. However, when there is an assembly error in the lower stage 11 or the upper stage 12, the relative relationship in the planar direction between the lower stage 11 and the upper stage 12 is accompanied by a change in the distance between the lower stage 11 and the upper stage 12. The physical positional relationship also changes. Specifically, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the moving direction of the upper stage 12 when the distance to the lower stage 11 is changed is inclined with respect to the plane direction of the lower stage 11. Assuming the case, the amount of positional deviation in the planar direction between the lower stage 11 and the upper stage 12 changes according to the distance between the lower stage 11 and the upper stage 12.
[0004]
Therefore, in general, the alignment as described above is preferably performed in a state close to the inter-substrate gap when the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are completely bonded together.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, after the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are completely bonded to each other, the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are sealed by the sealant 33, the liquid crystal 34, or the like interposed between the lower substrate 31 and the upper substrate 32. A high frictional force acts on the movement in the plane direction. For this reason, in order to move the lower stage 11 and the upper stage 12 relative to each other in the plane direction and perform relative alignment between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in this state, the above-described high friction is required. A force sufficient to overcome the force is required, and a high substrate holding force is also required for the lower stage 11 or the upper stage 12 that holds the lower substrate 31 or the upper substrate 32.
[0006]
In general, when the substrates are bonded together in the air, a high substrate holding force can be secured by providing a vacuum chuck or the like on the stage. However, in recent substrate bonding processes, bonding of substrates is not performed in the atmosphere as in a liquid crystal dropping method (a method in which liquid crystal is simultaneously filled in a space between substrates in the process of bonding substrates). The method of performing in a vacuum has come to be used. In a substrate bonding apparatus used in such a method, a vacuum chuck cannot be used because it is in a vacuum, and an electrostatic chuck is generally used as a chuck operable in a vacuum. However, with such an electrostatic chuck, it is difficult to ensure a high substrate holding force as obtained with a vacuum chuck, and the substrate when the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are completely bonded together. If the lower stage 11 and the upper stage 12 are relatively moved with respect to the planar direction in a state close to the gap, the lower substrate 31 or the upper substrate 32 is displaced in the planar direction on the lower stage 11 or the upper stage 12. For this reason, in such a board | substrate bonding apparatus, the relative positioning of the lower board | substrate 31 and the upper board | substrate 32 cannot fully be performed, but the final between the lower board | substrate 31 and the upper board | substrate 32 is not possible. There is a problem that the bonding accuracy cannot be improved.
[0007]
The present invention has been made in consideration of such points, and even when the substrate holding force of the stage cannot be sufficiently ensured, the final bonding accuracy between the substrates can be effectively improved. It aims at providing the board | substrate bonding apparatus and board | substrate bonding method which can be performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a first solution, the present invention provides a substrate laminating apparatus for laminating two substrates via an adhesive so that the first stage holding one substrate faces the first stage. A second stage that holds the other substrate bonded to the one substrate, and moves at least one of the first stage and the second stage, and is held by the first stage. A first driving device for changing a distance between the one substrate and the other substrate held on the second stage; the one substrate held on the first stage; and the first substrate A detection device that detects a relative displacement amount between the other substrate held on the second stage, and the first stage and the second stage based on the displacement amount detected by the detection device. No A second driving device that moves at least one of the first and second relative positions of the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage. And a control device for controlling the first drive device and the second drive device, the control device comprises: After reducing the distance between the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage to the alignment start position, the one substrate and the other substrate Perform relative alignment with the substrate, then The first substrate and the other substrate are aligned relative to each other while the distance between the one substrate and the other substrate is narrowed over a plurality of steps. And the second driving device, and the control device controls the one substrate and the other substrate at each stage as the distance between the one substrate and the other substrate decreases. The board | substrate bonding apparatus characterized by controlling said 1st drive device so that the relative moving distance between may be changed from a big value to a small value.
[0009]
The first solving means described above further includes a storage device that stores in advance as a correction amount a reproducible misalignment amount resulting from the bonding between the one substrate and the other substrate, The control device performs the relative alignment between the one substrate and the other substrate based on the amount of misalignment detected by the detection device and the correction amount stored in the storage device. It is preferable to control the second driving device. Note that the storage device preferably stores a plurality of correction amounts corresponding to the bonding conditions of the one substrate and the other substrate.
[0010]
In the first solving means described above, the detection device is movable in a direction facing the first stage and the second stage according to the position of the one substrate or the other substrate. It is preferable to have an imaging device. Moreover, it is preferable to further include an illuminating device that irradiates illumination light with different illuminance on the one substrate and the other substrate according to the position of the one substrate or the other substrate.
[0011]
As a second solution, the present invention provides a substrate bonding method in which two substrates are bonded together with an adhesive, a step of holding one substrate on a first stage, and the first stage. A step of holding the other substrate to be bonded to the one substrate at a second stage provided so as to be opposed, and moving at least one of the first stage and the second stage; Bonding the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage via an adhesive, the one substrate and the other substrate In the process of pasting together After reducing the distance between the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage to the alignment start position, the one substrate and the other substrate Perform relative alignment with the substrate, then While narrowing the distance between the one substrate and the other substrate over a plurality of steps, the one substrate and the other substrate are relatively aligned in each step, and the one substrate is And changing the relative movement distance between the one substrate and the other substrate from a large value to a small value as the distance between the substrate and the other substrate decreases. Provide a combination method.
[0012]
According to the present invention, while reducing the distance between one substrate and the other substrate held by one stage and the other stage over a plurality of stages, in each stage, Since the relative alignment with the substrate is performed, until one substrate or the other substrate is displaced with respect to one stage or the other stage due to the frictional force of the adhesive or the like. The relative alignment in the planar direction between one substrate and the other substrate can be performed a sufficient number of times. For this reason, even when the substrate holding force of the stage cannot be ensured sufficiently, the final bonding accuracy between the substrates can be effectively improved.
[0013]
Further, according to the present invention, a reproducible misregistration amount resulting from the bonding of one substrate and the other substrate is stored in advance as a correction amount, and the detected misregistration amount and the stored correction are stored. By performing relative alignment between the one substrate and the other substrate based on the amount, the final bonding accuracy between the substrates can be more effectively improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are views for explaining an embodiment of a substrate bonding apparatus according to the present invention.
[0015]
First, FIG. 1 demonstrates the structure of the board | substrate bonding apparatus which concerns on this Embodiment.
[0016]
As shown in FIG. 1, the substrate bonding apparatus 10 includes a vacuum chamber 13, and a lower stage (first stage) 11 that holds a lower substrate 31 such as a glass substrate is provided therein. An upper stage (second stage) 12 is provided inside the vacuum chamber 13 so as to face the lower stage 11, and holds an upper substrate 32 such as a glass substrate bonded to the lower substrate 31. It is like that. The vacuum chamber 13 includes an evacuation valve 14 connected to a vacuum source (not shown), and an atmosphere connected to a gas supply source (not shown) for supplying a gas such as nitrogen or air. An open valve 15 is attached so that evacuation and atmospheric release can be performed as necessary.
[0017]
A holding mechanism (not shown) such as an electrostatic chuck is provided on the surface of the lower stage 11 and the upper stage 12 so that the lower substrate 31 or the upper substrate 32 can be held. Further, the upper stage 12 is provided with a Z-axis motor (first driving device) 23 for moving the upper stage 12 in the Z direction (vertical direction), and between the lower substrate 31 and the upper substrate 32. The distance can be changed. Further, the lower stage 11 is provided with a lower stage driving unit (second driving device) 26 for moving the lower stage 11 in the X direction, the Y direction, and the θ direction. Relative positioning in the plane direction (XY plane direction) can be performed.
[0018]
Here, on the surface of the lower substrate 31 held by the lower stage 11, an adhesive made of an ultraviolet curable resin so as to draw a closed loop pattern surrounding a desired area corresponding to the display area of the liquid crystal display panel. The sealing agent 33 is applied. In addition, a predetermined amount of liquid crystal 34 is dropped inside the closed-loop sealant 33 in a form of being scattered at a plurality of locations. Note that alignment marks (not shown) for alignment are provided near the four corners of the lower substrate 31 and the upper substrate 32.
[0019]
As shown in FIG. 1, CCD cameras (imaging devices) 16 and 17 for imaging alignment marks (not shown) provided on the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are provided below the vacuum chamber 13. ing. Further, above the vacuum chamber 13, illumination devices 28 and 29 for irradiating illumination light in the vicinity of alignment marks (not shown) provided on the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are provided. Four CCD cameras 16 and 17 and four illumination devices 28 and 29 are provided corresponding to four sets of alignment marks (not shown) provided near the four corners of the lower substrate 31 and the upper substrate 32, respectively. It has been. In the lower stage 11, cavities 11 a and 11 b are provided in portions corresponding to the imaging optical paths of the CCD cameras 16 and 17, and portions corresponding to the imaging optical paths of the CCD cameras 16 and 17 on the outer wall of the vacuum chamber 13. Are provided with transparent bodies 13a and 13b. In addition, cavities 12 a and 12 b are provided in portions of the upper stage 12 corresponding to the illumination light paths of the illumination devices 28 and 29, and portions of the outer wall of the vacuum chamber 13 corresponding to the illumination light paths of the illumination devices 28 and 29 are provided. Are provided with transparent bodies 13c and 13d. As the transparent bodies 13a, 13b, 13c, and 13d, any material can be used as long as it is a material that transmits light and has a sufficient strength as the outer wall of the vacuum chamber 13. For example, a hard glass or resin is used. A material etc. can be used.
[0020]
Here, the image processing device 20 is connected to the CCD cameras 16 and 17, and the image processing results by the CCD cameras 16 and 17 are processed by the image processing device 20, whereby the lower substrate 31 and the upper substrate 32. It is possible to detect a relative positional deviation amount in the plane direction between them (a vector amount having both direction and amount information). The CCD cameras 16 and 17 and the image processing device 20 constitute a detection device.
[0021]
In addition, a controller 21 is connected to the image processing apparatus 20, and the controller 21 controls the lower stage drive unit 26 via the motor controller 22, thereby detecting by the CCD cameras 16 and 17 and the image processing apparatus 20. The lower stage 11 can be moved in the X direction, the Y direction, and the θ direction based on the positional deviation amount. The controller 21 and the motor controller 22 constitute a control device. Here, a Z-axis motor 23 is also connected to the motor controller 22, and the upper stage 12 can be moved in the Z direction by controlling the Z-axis motor 23 by the controller 21 and the motor controller 22. It has become. Further, camera drive units 18 and 19 are also connected to the motor controller 22, and the camera drive units 18 and 19 are controlled by the controller 21 and the motor controller 22, so that the CCD cameras 16 and 17 are moved in the X direction and Y direction. It can be moved in the direction and the Z direction. The camera driving units 18 and 19 are provided with ultraviolet irradiation fibers 24 and 25 together with the CCD cameras 16 and 17, and the camera driving units 18 and 19 are controlled by the controller 21 and the motor controller 22. After the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are bonded to each other, the sealing agent 33 is partially cured by irradiating a part of the sealing agent 33 with ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation fibers 24 and 25. And the upper substrate 32 can be temporarily fixed. In addition, ultraviolet rays may be irradiated while moving each ultraviolet irradiation fiber 24 along the sealing agent 33, and the sealing agent 33 may be cured over the entire region.
[0022]
In addition, the controller 21 reduces the distance between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 by a predetermined amount over a plurality of stages, and the relative position of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in the planar direction at each stage. The Z-axis motor 23 and the lower stage drive unit 26 are controlled so as to match. The controller 21 is connected to a storage device 27 for storing a reproducible misalignment amount generated as a result of bonding the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in advance as a correction amount. 16 and 17 and the relative displacement in the plane direction of the upper substrate 32 based on the result of adding the correction amount stored in the storage device 27 to the displacement amount detected by the image processing device 20. The lower stage drive unit 26 is controlled to perform the above. The storage device 27 stores a plurality of correction amounts corresponding to the bonding conditions of the lower substrate 31 and the upper substrate 32. Note that the bonding conditions referred to here include product type information such as the substrate itself, a member interposed between the substrates (such as a sealant or liquid crystal), and a member that contacts the substrate (such as a stage).
[0023]
Here, the controller 21 puts alignment marks (not shown) provided on the lower substrate 31 and the upper substrate 32 within the focal depth of the CCD cameras 16 and 17 according to the vertical position of the lower substrate 31 or the upper substrate 32. The camera driving units 18 and 19 are controlled via the motor control unit 22 so that the positions of the CCD cameras 16 and 17 in the Z direction can be changed. In order to change the focal positions of the CCD cameras 16 and 17, the focal distances of the CCD cameras 16 and 17 may be changed by controlling an autofocus mechanism or the like provided in the CCD cameras 16 and 17. Further, the controller 21 controls the illumination devices 28 and 29 so as to irradiate the lower substrate 31 and the upper substrate 32 with illumination light with different illuminances according to the position of the lower substrate 31 or the upper substrate 32. Yes.
[0024]
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIG.
[0025]
As shown in FIG. 2, first, a loading space for the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is formed by separating the vacuum chamber 13 up and down, and the lower stage 11 and the upper stage 12 are sufficiently separated from each other. The upper substrate 32 is held by the upper stage 12 (step 101), and the lower substrate 31 is held by the lower stage 11 (step 102). At this time, a sealant 33 is applied to the surface of the lower substrate 31 in advance so as to draw a closed loop pattern surrounding a desired area corresponding to the display area of the liquid crystal display panel to be manufactured. A predetermined amount of liquid crystal 34 is dropped at a plurality of locations inside the sealing agent 33 in the form of a tube. Note that alignment marks (not shown) for alignment are provided near the four corners of the lower substrate 31 and the upper substrate 32.
[0026]
In this state, the evacuation valves 14 and 15 connected to a vacuum source (not shown) are opened to evacuate the vacuum chamber 13, and the vacuum chamber 13 is evacuated (step 103).
[0027]
Next, the controller 21 and the motor controller 22 control the Z-axis motor 23 to lower the upper stage 12 to a position (positioning start position) where the upper substrate 32 starts to contact the sealing agent 33 of the lower substrate 31 (step) 104). Note that the amount of lowering of the upper stage 12 at this time depends on the thickness of the lower substrate 31 and the upper substrate 32, the application height of the sealing agent 33 applied to the lower substrate 31, the information on the application height of the liquid crystal 34, and the like. Can be determined based on.
[0028]
After that, while lowering the upper stage 12 holding the upper substrate 32 by a predetermined amount, the processes of Steps 105 to 108 are repeated, and the lower substrate 31 held on the lower stage 11 and the upper substrate held on the upper stage 12 are performed. 32 are bonded together through a sealing agent 33.
[0029]
First, the Z-axis motor 23 is controlled by the controller 21 and the motor controller 22, and the upper stage 12 is lowered by a predetermined amount to narrow the distance between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 (step 105).
[0030]
Next, the controller 21 controls the camera driving units 18 and 19 via the motor control unit 22 to change the position of the CCD cameras 16 and 17 in the Z direction, thereby providing the lower substrate 31 and the upper substrate 32. An alignment mark (not shown) is simultaneously positioned within the focal depth of the CCD cameras 16 and 17 (step 106). At this time, the illumination devices 28 and 29 may be controlled by the controller 21 so that the illumination light is irradiated to the lower substrate 31 and the upper substrate 32 with different illuminances according to the position of the upper substrate 32.
[0031]
Then, an alignment mark (not shown) provided on each of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is imaged by the CCD cameras 16 and 17, and then the lower substrate 31 is based on the imaging result by the image processing device 20. A relative displacement amount in the plane direction between the upper substrate 32 and the upper substrate 32 is detected (step 107).
[0032]
After that, based on the result of adding the correction amount (correction amount matching the bonding condition) stored in the storage device 27 to the positional deviation amount detected in this way, the controller 21 and the motor controller 22 reduce the positional deviation amount. By controlling the stage driving unit 26 and moving the lower stage 11 in the X direction, the Y direction, and the θ direction, the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are relatively aligned in the plane direction (step 108).
[0033]
Thereafter, the controller 21 determines whether or not the steps 105 to 108 have been performed a set number of times (step 109). If the controller 21 has not performed the set number of times, the process returns to step 105 and the process is repeated.
[0034]
On the other hand, when the controller 21 determines that the steps 105 to 108 have been executed a set number of times, the bonding of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is finished, the atmosphere release valve 15 is opened, and the vacuum chamber 13 is opened. The inside is opened to the atmosphere (step 110). At this time, the lower substrate 31 held by the lower stage 11 and the upper substrate 32 held by the upper stage 12 are bonded together via a sealant 33, and a space between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is also obtained. The liquid crystal 34 is uniformly filled in to prepare a liquid crystal substrate.
[0035]
Thereafter, after holding the upper substrate 32 by the upper stage 12 is released, the upper stage 12 is raised, and the liquid crystal substrate is separated from the upper stage 12 (step 111). Finally, after the holding of the lower substrate 31 by the lower stage 11 is released, the manufactured liquid crystal substrate is dispensed to the downstream process (process 112). At the time of paying out, the vacuum chamber 13 is separated into upper and lower parts to form a carry-out space for the liquid crystal substrate.
[0036]
Note that, in the above-described substrate bonding step, the evacuation process in the process 103 can be performed simultaneously with the processes in the processes 104 to 109, thereby shortening the tact time. However, it goes without saying that the evacuation process needs to be completed before the space formed between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is sealed with the sealant 33.
[0037]
Here, with reference to FIG. 3, the bonding process of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 (processing in steps 105 to 109) will be described in detail. In FIG. 3, the moving direction of the upper substrate 32 held on the upper stage is inclined with respect to the plane direction of the lower substrate 31 held on the lower stage due to an assembly error of the upper stage holding the upper substrate 32. An example will be described. Further, in FIG. 3, the correction amount stored in the storage device 27 is assumed not to be used for easy understanding. FIG. 3 shows a case where the upper substrate 32 is lowered with respect to the lower substrate 31 by a predetermined movement amount (Δd) over a predetermined number of times (three times). However, for the set number of times and the movement amount Δd, the substrate holding force of the stage holding the substrate, the gap between the substrates after final bonding, the frictional force acting on the movement of the substrate in the plane direction, etc. are taken into consideration. Can be set arbitrarily. Further, the movement amount Δd is not constant every time, and may be changed from a larger value to a smaller value as the distance between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 becomes narrower, for example. Further, the set number of times and the amount of movement are prepared separately for each type of liquid crystal display panel to be manufactured and stored in the storage device 27 and the like, and read out by the controller 21 as necessary. Good.
[0038]
In FIG. 3, first, the upper substrate 32 is positioned at the alignment start position (gap d ₁ ) (FIG. 3 (a)), and a position (gap d) lowered by Δd from this position. ₂ (= D ₁ −Δd)), the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are relatively aligned in the planar direction (FIG. 3B). As a result, the gap d ₂ The position shift between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 at the position is eliminated, and the positions of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in the planar direction are aligned (FIG. 3C).
[0039]
Similarly, the gap d ₂ The substrate 32 is lowered by Δd from the position (FIG. 3C), and this position (gap d ₃ (= D ₂ −Δd)), the relative alignment of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in the planar direction is performed (FIG. 3D). As a result, the gap d ₃ The position shift between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 at the position is eliminated, and the positions of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in the planar direction are aligned (FIG. 3E).
[0040]
Then gap d ₃ The upper substrate 32 is lowered by Δd from the position (FIG. 3C), and this position (gap d ₄ (= D ₃ −Δd)), the relative alignment of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in the planar direction is performed. However, in this state, assuming that the lower substrate 31 or the upper substrate 32 is displaced from the lower stage 11 or the upper stage 12 due to the frictional force of the sealant 33, the liquid crystal 34 (see FIG. 1), or the like. The relative alignment in the planar direction between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 can no longer be performed, and the positional shift (p ₁ ) Remains (FIG. 3 (f)).
[0041]
However, in the present embodiment, the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are relatively aligned in the planar direction while lowering the upper substrate 32 with respect to the lower substrate 31 in a plurality of stages. As compared with the case where the upper substrate 32 is lowered with respect to the lower substrate 31 at once, the final positional deviation can be minimized. In other words, as shown in FIGS. ₁ From the position of the gap d ₄ (A position where the lower substrate 31 or the upper substrate 32 is displaced with respect to the lower stage 11 or the upper stage 12 due to the frictional force of the sealant 33, the liquid crystal 34 (see FIG. 1), etc.) Is the gap d ₄ In this position, relative alignment in the planar direction between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 cannot be performed, and a large positional shift (p ₂ ) Remains. Note that the positional deviation p shown in FIG. ₁ Can be used as a correction amount to be stored in the storage device 27.
[0042]
As described above, according to the present embodiment, the distance between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 held by the lower stage 11 and the upper stage 12, respectively, is reduced by a predetermined amount over a plurality of stages. Since the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are relatively aligned in the plane direction at the stage, the lower substrate 31 or the upper substrate 32 is moved to the lower stage 11 by the frictional force of the sealant 33, the liquid crystal 34, or the like. Alternatively, the relative positional deviation in the planar direction between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 can be corrected as much as possible before the state shifts to the upper stage 12. For this reason, even when the substrate holding force of the lower stage 11 or the upper stage 12 cannot be sufficiently ensured, the final bonding accuracy between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 can be effectively improved. it can.
[0043]
Further, according to the present embodiment, a reproducible misregistration amount resulting from the bonding of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is stored in advance as a correction amount, and stored in the detected misregistration amount. Since the relative alignment of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 in the planar direction is performed by adding the correction amount, the final bonding accuracy between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is further improved. It can be improved effectively.
[0044]
In the embodiment described above, one CCD camera 16 and 17 is provided at each of four imaging positions corresponding to alignment marks (not shown) provided on the lower substrate 31 and the upper substrate 32. However, if the imaging positions of the CCD cameras are appropriately changed by the camera driving units 18 and 19, it is possible to cope with a smaller number of CCD cameras than the number of imaging positions.
[0045]
In the above-described embodiment, the CCD cameras 16 and 17 are disposed below the vacuum chamber 13 and the illumination devices 28 and 29 are disposed above the vacuum chamber 13, but the CCD cameras 16 and 17 are vacuumed. Of course, it is also possible to arrange the illumination devices 28 and 29 below the vacuum chamber 13 by arranging them above the chamber 13.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, the illumination devices 28 and 29 are provided outside the vacuum chamber 13, but the present invention is not limited to this, and the illumination devices 28 and 29 may be provided inside the vacuum chamber 23.
[0047]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the Z-axis motor 23 for changing the distance between the lower substrate 31 and the upper substrate 32 is provided on the upper stage 12 side is described as an example. Not limited to this, the Z-axis motor 23 may be provided on the lower stage 11 side, or may be provided on both the upper stage 12 side and the lower stage 11 side.
[0048]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are bonded in the vacuum chamber 13 has been described as an example. Liquid crystal injection method (a method of filling the space between the substrates uniformly in the process of bonding the two substrates) instead of the liquid crystal injection method (the injection port formed in part of the sealant after bonding the two substrates) In the case of taking a method of injecting liquid crystal into the space between the substrates, the vacuum chamber 13 need not be used.
[0049]
Furthermore, in embodiment mentioned above, although the board | substrate bonding apparatus 10 is used for the use which produces the liquid crystal substrate for liquid crystal display panels, if two board | substrates are bonded together keeping a predetermined gap, However, the present invention is not limited to this, and can be used for any application.
[0050]
Furthermore, in the above-described embodiment, a sealing agent made of an ultraviolet curable resin is used as an adhesive, but the present invention is not limited to this, and other types such as a thermosetting resin can also be used.
[0051]
Furthermore, in the above-described embodiment, when the alignment marks of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 cannot be simultaneously positioned within the focal depth of the CCD cameras 16 and 17, the alignment marks of the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are set. You may make it image separately. For example, in FIG. ₃ If it is assumed that the alignment marks on the lower substrate 31 and the upper substrate 32 cannot be placed at the same time within the focal depth of the CCD cameras 16 and 17, the gap d ₁ , D ₂ In this case, by adjusting the positions of the CCD cameras 16 and 17 up and down, the alignment marks on the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are individually imaged, and the gap d ₃ , D ₄ In this case, as in the above-described embodiment, the alignment marks on the lower substrate 31 and the upper substrate 32 are imaged at a time.
[0052]
Furthermore, in the above-described embodiment, the process of step 106 can be performed before the process of step 101. Further, after the process of step 104, the next process may be executed without performing the process of step 105.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the substrate holding force of the stage cannot be sufficiently ensured, the final bonding accuracy between the substrates can be effectively improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a substrate bonding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a procedure of a substrate bonding step in the substrate bonding apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a view for explaining a substrate bonding process in the substrate bonding apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 for explaining a substrate bonding process in a conventional substrate bonding apparatus.
FIG. 5 is a view for explaining a conventional substrate bonding apparatus.
[Explanation of symbols]
10 substrate bonding equipment
11 Lower stage (first stage)
11a, 11b cavity
12 Upper stage (second stage)
12a, 12b cavity
13 Vacuum chamber
13a, 13b, 13c, 13d Transparent body
14, 15 Vacuum exhaust valve
16, 17 CCD camera (imaging device)
18, 19 Camera drive unit
20 Image processing device
21 Controller (arithmetic unit)
22 Motor controller (control device)
23 Z-axis motor (drive device)
24, 25 UV irradiation fiber
26 Lower stage drive
27 Storage device
28, 29 Lighting device
31 Lower substrate
32 Upper substrate
33 Sealant
34 liquid crystal

Claims

In a substrate bonding apparatus that bonds two substrates through an adhesive,
A first stage for holding one substrate;
A second stage that is provided to face the first stage and holds the other substrate bonded to the one substrate;
A distance between the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage by moving at least one of the first stage and the second stage A first drive device that changes
A detection device that detects a relative displacement amount between the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage;
At least one of the first stage and the second stage is moved based on the amount of displacement detected by the detection device, and the one substrate and the second stage held on the first stage A second driving device for performing relative alignment with the other substrate held on the substrate;
A control device for controlling the first drive device and the second drive device;
The control device narrows the distance between the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage to an alignment start position, and then Performing relative alignment between the substrate and the other substrate, and then narrowing the distance between the one substrate and the other substrate over a plurality of steps, Controlling the first drive device and the second drive device to perform relative alignment with the other substrate;
As the distance between the one substrate and the other substrate becomes narrower, the control device increases the relative movement distance between the one substrate and the other substrate at each stage from a large value to a small value. The board | substrate bonding apparatus characterized by controlling said 1st drive device so that it may change to.

A storage device that stores in advance a reproducible displacement amount generated as a result of bonding between the one substrate and the other substrate as a correction amount;
The control device performs the relative alignment between the one substrate and the other substrate based on the amount of misalignment detected by the detection device and the correction amount stored in the storage device. The board | substrate bonding apparatus of Claim 1 which controls a 2nd drive device.

The detection device includes an imaging device that can move in a direction facing the first stage and the second stage according to a position of the one substrate or the other substrate. Claim | item 1 thru | or 3 board | substrate bonding apparatus.

The illumination device that irradiates illumination light with different illuminances on the one substrate and the other substrate according to the position of the one substrate or the other substrate. The board | substrate bonding apparatus in any one of thru | or 4.

In the substrate bonding method of bonding two substrates through an adhesive,
Holding one of the substrates in the first stage;
Holding the other substrate to be bonded to the one substrate in a second stage provided to face the first stage;
At least one of the first stage and the second stage is moved so that the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage are bonded to each other. Including the step of bonding through
In the step of bonding the one substrate and the other substrate, between the one substrate held on the first stage and the other substrate held on the second stage up to an alignment start position After the distance between the one substrate and the other substrate is relatively narrowed, the distance between the one substrate and the other substrate is narrowed in a plurality of stages. However, in each of the stages, the one substrate and the other substrate are relatively aligned, and as the distance between the one substrate and the other substrate decreases, the one substrate and the other substrate The board | substrate bonding method characterized by changing the relative movement distance between these boards from a big value to a small value.