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JP4785362B2 - 基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法 - Google Patents
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JP4785362B2 - 基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法 - Google Patents

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本発明は、パーソナルコンピュータ、モニターディスプレイなどのOA機器や、携帯型の情報通信機器などに用いられる液晶表示パネルの製造に採用して好適な基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法に関する。
従来の基板貼り合わせ装置の構成を、図6を参照して説明する。基板貼り合わせ装置は、2枚の基板1a・1bを収納して減圧雰囲気下で貼り合わせるための真空チャンバ2と、この真空チャンバ2に配管3を介して連結された真空ポンプ4とから構成されている。この真空ポンプ4はドライポンプ(DP)とメカニカルブースタポンプ(MB)とターボ分子ポンプ(TB)とから構成されている。
上記配管3には開閉バルブ5が設けられ、開閉バルブ5は真空チャンバ2及び真空ポンプ4とともに制御器6により制御可能に構成されている。
基板貼り合わせ装置を用いて液晶表示パネルを製造するとき、液晶を滴下した基板1aと、これに貼り合わされる他方の基板1bとを真空チャンバ2内に搬入して対向配置し、その後開閉バルブ5を開け、真空ポンプ4により真空チャンバ2内の真空引きを行い、2枚の基板1a・1bの位置合わせを行い貼り合わせ、その後真空チャンバ2内を大気圧に開放して、貼り合わされた2枚の基板1a・1bを真空チャンバ2内から搬出する貼り合わせ方法が採用されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−66163号公報(第7頁右欄)
従来の基板貼り合わせ装置では、真空チャンバに連結された真空ポンプを使用して真空チャンバ内を真空引きするように構成されていた。真空ポンプで真空チャンバ内の真空引きを行う場合の排気速度特性曲線を図7に示す。
真空ポンプは真空チャンバ内が大気圧Po(例えば105[Pa])の状態から真空引きを開始することになるが、大気圧Po下における初期の排気速度Voは、真空度が進み圧力Pmにおいてピークとなる排気速度Vmより小さいという特性を示す。従って、一定の空間容積を占める真空チャンバ内の真空引きには長時間を要していた。
そこで本発明は、真空チャンバ内の真空引きに際し、真空引き初期の排気速度における立ち上がり特性を改善し、短時間に真空引きが可能な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。
本発明は、真空タンクによる真空引きが、良好な初期排気速度を形成することに着目してなされたもので、本発明の真空装置は、物品を収納する真空チャンバと、この真空チャンバに連結され、真空引き可能な真空タンクと、前記真空チャンバに連結された真空ポンプと、前記真空チャンバと前記真空タンクとの間及び前記真空チャンバと前記真空ポンプとの間を選択的に連通可能な開閉バルブとを具備することを特徴とする。
本発明は、上下に対向して保持されている2枚の基板を減圧された真空チャンバ内で貼り合わせる基板貼り合わせ装置において、
前記真空チャンバに連結され、真空引き可能な真空タンクと、
前記真空チャンバに連結された真空ポンプと、
前記真空チャンバと前記真空タンクとの間及び前記真空チャンバと前記真空ポンプとの間を選択的に連通可能な開閉バルブと、
前記真空タンクによる前記真空チャンバ内の真空引きを開始した後、前記真空タンクによる真空引きが完了する前であって、前記真空タンクによる真空引きによって前記真空チャンバ内が所定の第1の圧力まで減圧された時点で前記真空ポンプによる前記真空チャンバ内の真空引きを開始するように前記開閉バルブを開閉制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする。
また、本発明の基板貼り合わせ方法は、真空チャンバ内に2枚の基板を搬入して上下に対向配置する工程と、
この工程の後に、真空タンクにより前記真空チャンバ内を真空引きする第1の真空引き工程と、
この第1の真空引き工程を開始した後、第1の真空引き工程が終了する前であって、前記真空タンクによる真空引きによって前記真空チャンバ内が所定の第1の圧力まで減圧された時点で前記真空ポンプにより前記真空チャンバ内を真空引きする第2の真空引き工程と、
前記第1の真空引き工程及び前記第2の真空引き工程の後に、前記真空チャンバ内の前記2枚の基板を貼り合わせる工程と、
この工程の後に、前記真空チャンバ内を大気圧に戻して貼り合わされた前記2枚の基板を前記真空チャンバ内から搬出する工程と
からなることを特徴とする。

本発明の基板貼り合わせ装置は、真空チャンバに真空ポンプと真空タンクを連結したので、真空ポンプに先立って真空タンクを用いて真空チャンバを真空引きすることができ、真空引きの立ち上がり特性が改善され、真空引き時間の短縮を図ることができる。
また、本発明の基板貼り合わせ方法によれば、真空ポンプにより真空チャンバ内の真空引きを行う第2の真空引き工程に先立ち、第1の真空引き工程において、真空タンクにより真空チャンバ内の真空引きを行うので、真空引きの立ち上がり特性は改善され、真空引き時間を短縮することができる。
以下本発明の基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法の一実施例を、図1ないし図5を参照して説明する。なお、図1及び図4において、図6に示した従来の構成と同一構成には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
すなわち、図1は本発明による基板貼り合わせ装置の第一実施例の構成を示したもので、搬入される2枚の基板1a、1bのうち一方の基板1aを保持する不図示の上テーブルと他方の基板1bを保持する不図示の下テーブルとを対向して配置してなる貼り合わせ機構を収納してなる真空チャンバ2と、この真空チャンバ2に設置された圧力測定器2aと、前記真空チャンバ2に配管31を介して連結された真空ポンプ4と、同じく真空チャンバ2に配管32を介して連結された真空タンク7とから構成され、真空ポンプ4と真空タンク7は配管33を介して連結されている。
そして上記配管31には開閉バルブ51が、配管32には開閉バルブ52が、また配管33には開閉バルブ53がそれぞれ設けられている。
各開閉バルブ51・52・53は真空チャンバ2、圧力測定器2a及び真空ポンプ4とともに制御器6により制御可能に構成されている。
なおここで、説明をわかりやすくするために各配管31〜33は、図6に示した従来技術の配管3と同一の直径(断面積)を有するものとして説明する。
以下、本実施例に係る基板貼り合わせ装置の動作並びに操作手順を図1の構成図、図2に示したフローチャート、及び図3に示した真空ポンプ4及び真空タンク7による真空チャンバ2の排気速度特性曲線を参照して説明する。
なお、図3は圧力に対する排気速度の特性曲線を示したグラフで、真空チャンバ2内の圧力変化は、真空引き開始後の時間経過に対応することから、説明の便宜上、圧力変化に対応し、真空引きの開始時刻T0からの経過時間点をT1,T2を付して以下説明する。また図3において、一点鎖線は真空タンク7による排気速度の特性曲線3Aを示し、点線及びそれに連なる実線は図7に示した特性曲線と同じく、真空ポンプ4による排気速度の特性曲線3Bを示したものである。
まず、上記構成の基板貼り合わせ装置で、制御器6は真空チャンバ2を駆動制御し、真空チャンバ2内に順次搬入される2枚の基板1a・1bを真空雰囲気中で貼り合わせるように制御する。そのため制御器6は、その貼り合わせ操作に同期したタイミングで開閉バルブ51・52・53を開閉制御し、真空チャンバ2に対する真空引きを実行する。なお、以下の説明では真空ポンプ4は常に作動しているものとする。
すなわち、図2のフローチャートに示すように、まず真空チャンバ2が開かれ、2枚の基板1a・1bが搬入される。それと並行してあるいは前もって制御器6は開閉バルブ51・52を閉じ、開閉バルブ53を開とし、真空タンク7の真空引きを行い、高真空化する(ステップ2A)。
次に、制御器6は真空チャンバ2を閉じ、2枚の基板1a・1bを真空雰囲気中で貼り合わせを行わしめるため、開閉バルブ53を閉じ、図3に示した時間T0において開閉バルブ52を開とし、真空タンク7による真空チャンバ2の真空引きを開始させる(ステップ2B)。
その結果、真空チャンバ2内は、高真空空間を形成した真空タンク7に配管32を介して直結されるので、図3に符号3Aで示したように、排気速度V0’の大きな排気速度での真空引きが進行し、真空チャンバ2内は急速に減圧される。
ここで、真空引きの開始時点T0から経過時間T2の間における排気速度が真空ポンプ4による排気速度(図3中曲線3Bで示す)よりも大となる真空タンク7の容積や真空タンク7内の圧力(真空度)は、実験により最適な値を求めることができる。
つまり、真空タンク7の容積が真空チャンバ2に対して充分大きくても真空タンク7内の真空度が低ければ充分な排気速度が得られない。また、真空タンク7内の真空度が充分に高くても真空タンク7の容積が充分でなければ一時的に高い排気速度が得られてもすぐに真空タンク7と真空チャンバ2との間の圧力差が均衡してしまう。従って、このような事情を考慮して真空タンク7の容積と真空タンク7内の真空度とを最適な値に決定する。
真空タンク7での真空引きにより、真空チャンバ2内が当初の大気圧の状態から第1の圧力P1まで減圧した経過時間T1において、制御器6は開閉バルブ51を開制御し、真空ポンプ4による真空チャンバ2の真空引きを開始させる(ステップ2C)。
さらに、減圧が進行し、真空チャンバ2内が第2の圧力P2にまで減圧された時間T2において、制御器6は開閉バルブ52を閉じ、真空タンク7による真空引きを終了させ、以降真空ポンプ4のみによる真空引きを継続させる。
ここで第1の圧力P1とは、真空タンク7と真空チャンバ2の圧力差が小さくなり、真空チャンバ2内の圧力の降下する割合が減少し始めた圧力値である。また、第2の圧力P2とは、真空チャンバ2内の圧力と真空タンク7内の圧力がほぼ等しくなる圧力値である。第1及び第2の圧力P1,P2へ到達したか否かは制御器6が圧力測定器2aによる測定値から判断する。
真空ポンプ4による真空チャンバ2内の高真空化の後、2枚の基板1a・1bの位置合わせが行われ、貼り合わせが行われ(ステップ2D)、貼り合わせ操作終了後は、制御器6による開閉バルブ51の閉操作、真空チャンバ2内への大気導入操作、及び真空チャンバ2の開操作による貼り合わされた2枚の基板1a・1bの搬出(ステップ2E)が行われる。
続いて、制御器6は、ステップ2Eで搬出した2枚の基板1a・1bが基板貼り合わせ操作の最終基板か否かを判定し、搬出した2枚の基板1a・1bが最終基板である(YES)であるときは、一連の基板貼り合わせ操作は終了し、搬出した2枚の基板1a・1bが最終基板でない(NO)であるときは、ステップ2Aに戻り、新たに貼り合わされる2枚の基板1a・1bの搬入ならびに対向配置が実行される(ステップ2F)。
上記説明のように、本実施例によれば、真空チャンバ2に真空ポンプ4と真空タンク7とを連結し、真空ポンプ4による真空チャンバ2の真空引きに先立ち真空タンク7による真空引きを行うことにより、初期の排気速度V0’は従来の基板貼り合わせ装置を使用した場合の初期の排気速度V0より大となるため、真空引き初期の排気速度における立ち上がり特性が改善され、真空チャンバ2内の真空引き時間の短縮を図ることができる。
なお、第1の圧力P1、第2の圧力P2への到達のタイミングは真空タンク7と真空チャンバ2との容積比によって異なり、真空タンク7の容積が真空チャンバ2の容積に対して大きくなればなるほど到達のタイミングは早くなり、真空引き時間は大きく短縮される。
従って、本実施例の基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法によれば、基板の貼り合わせに要する時間を大幅に改善でき、生産性を向上させることができる。
上記説明の第一実施例に係る基板貼り合わせ装置は、一台の真空ポンプ4及び一台の真空タンク7を一台の真空チャンバ2に連結して基板貼り合わせを行うように構成したが、各一台の真空ポンプ及び真空タンクを2台(複数台)の真空チャンバに連結して構成し、2台(複数台)の真空チャンバ内の真空引きをより少ない台数の真空ポンプ及び真空タンクで実行するように構成したものである。
すなわち、図4は各一台の真空ポンプ及び真空タンクを2台の真空チャンバに連結した本発明の基板貼り合わせ装置の第二実施例を示した構成図で、図4に加え、図3に示した真空ポンプ4及び真空タンク7による真空チャンバ2の排気速度特性曲線を示したグラフ、及び図5に示したフローチャートを参照して説明する。なお、図4において、図1に示した第一実施例の構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、特に第一実施例と異なる構成及び作用を主に説明する。
図4において、本発明に係る第二実施例の基板貼り合わせ装置は、搬入された一方の2枚の基板11a・11bを収納して貼り合せる第1の真空チャンバ21と、他方の2枚の基板12a・12bを収納して貼り合せる第2の真空チャンバ22と、第1及び第2の真空チャンバ21・22にそれぞれ設置された圧力測定器21a・22aと、第1の真空チャンバ21には配管311を介して連結されるとともに第2の真空チャンバ22に配管314を介して連結された真空ポンプ4と、第1の真空チャンバ21には配管312を介して連結されるとともに第2の真空チャンバ22に配管313を介して連結された真空タンク7とから構成されている。また、真空ポンプ4と真空タンク7は配管315を介して連結されている。
そして配管311には開閉バルブ511が、配管312には開閉バルブ512が、配管313には開閉バルブ513が、配管314には開閉バルブ514が、配管315には開閉バルブ515がそれぞれ設けられている。
各開閉バルブ511・512・513・514・515は、第1及び第2の真空チャンバ21・22及び真空ポンプ4とともに制御器6により制御可能に構成されている。
上記構成の本実施例に係る基板貼り合わせ装置の動作並びに操作手順を図4の構成図、図5に示したフローチャート、及び図3に示した真空ポンプ4及び真空タンク7による第1及び第2の真空チャンバ21・22における排気速度特性曲線を示したグラフを参照して説明する。なお、この実施例でも、真空ポンプ4は常に作動しているものとする。
本実施例に係る基板貼り合わせ装置は、図5のフローチャートに示した手順で操作される。
すなわち、まず第1の真空チャンバ21が開かれ、2枚の基板11a・11bが搬入される間あるいは前もって、制御器6は、開閉バルブ511・512・513・514を閉じ、開閉バルブ515を開とし、真空タンク7内を真空ポンプ4によって真空引きし、高真空化する(ステップ5A)。
次に、制御器6は第1の真空チャンバ21を閉じ、閉空間が形成された後、開閉バルブ515を閉じ、図3に示した時間T0において開閉バルブ512を開とし、真空タンク7による第1の真空チャンバ21の真空引きを開始させる(ステップ5B)。
その後、真空タンク7での真空引きにより、第1の真空チャンバ21内が第1の圧力P1まで減圧された時間T1において、制御器6は開閉バルブ511を開制御し、真空ポンプ4による第1の真空チャンバ21の真空引きを開始させる(ステップ5C)。
さらに、真空ポンプ4による第1の真空チャンバ21の真空引きが進行し、第1の真空チャンバ21内が第2の圧力P2にまで減圧される時間T2において、制御器6は開閉バルブ512を閉じ、真空タンク7による真空引きを終了させ、以降真空ポンプ4のみによる真空引きが継続される。
この真空ポンプ4による第1の真空チャンバ21内の高真空化の後、2枚の基板11a・11bの位置合わせが行われ貼り合わせが行われる(ステップ5D)。貼り合わせ操作終了後は、制御器6による開閉バルブ511の閉操作、真空チャンバ21内への大気導入操作、及び第1の真空チャンバ21の開操作による貼り合わされた2枚の基板11a・11bの搬出(ステップ5E)が行われる。
制御器6は、ステップ5Eで搬出した2枚の基板11a・11bが基板貼り合わせ操作の最終基板か否かを判定し、搬出した2枚の基板12a・12bが最終基板である(YES)であるときは、一連の基板貼り合わせ操作は終了し、搬出した2枚の基板12a・12bが最終基板でない(NO)であるときは、ステップ5Gに進む(ステップ5F)。
以下、第1の真空チャンバ21に対するステップ5Aからステップ5Fまでの工程と同様な手順で、図5に括弧を付して示したように、第2の真空チャンバ22内への基板12a,12bの搬入、第2の真空チャンバ22の真空引き、基板12a・12bの貼り合わせ、搬出、最終基板か否かの判定が順次行われる(ステップ5G〜5L)。
なお、ステップ5Lの最終基板か否かの判定において、判定が最終基板でない(NO)であった場合には、ステップ5Aに進む。
上記説明のように、本実施例によれば、一台の真空ポンプ4及び一台の真空タンク7を第1及び第2の二台の真空チャンバ21・22で共用するように構成されたので、真空チャンバ一台につき一台の真空ポンプ及び一台の真空タンクを連結する構成に比べて、真空ポンプ及び真空タンクを設置するスペースは少なくて済み、省スペース化を実現できる。
なお、第二実施例では、一台の真空ポンプ及び一台の真空タンクが二台の真空チャンバに連結されて作動させるように構成したが、三台以上の真空チャンバに連結して作動させるように構成しても良い。
また、第二実施例において、真空タンク7での第1及び第2の真空チャンバ21、22の真空引きを異なるタイミングで行う例で説明したが、第1及び第2の真空チャンバ21、22を真空タンク7で同時に真空引きをするようにしても良い。この場合、真空タンクは第1及び第2の真空チャンバ21、22を異なるタイミングで真空引きするときよりも大きな容積を有するものを用いることが好ましい。
また、上記説明の基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法の第一及び第二実施例において、真空タンク7は、要するに真空の空間を形成できるものであればよいため、真空タンク7のかわりに真空配管を用いてもよい。
なお、真空タンクの真空引きを真空チャンバ内に基板を搬入する動作と並行して行うようにした例で説明したが、真空タンクの真空引きは、真空ポンプが真空チャンバの真空引きに用いられていない間に行えば良い。従って、真空チャンバ内に基板を搬入する動作に加え、図2のステップ2E、図5のステップ5E(5K)の真空チャンバ内を大気圧に開放し基板を搬出する動作と並行して行っても良い。また、さらに加えて、図2のステップ2D、図5のステップ5D(5J)の真空チャンバ内で基板を貼り合わせる動作と並行して行っても良い。なお、真空タンクの真空引きを、真空チャンバ内で基板を貼り合わせる動作と並行して行う場合には、図2のステップ2D、図5のステップ5D(5J)において開いたままとしていた真空ポンプと真空チャンバとの間の開閉バルブ(図1における開閉バルブ51、図4における開閉バルブ511、514)を閉じておく必要がある。
また、真空タンク内を真空引きする真空ポンプを、真空チャンバ内を真空引きする真空ポンプで兼用する例で説明したが、真空タンクと真空チャンバとに個別に真空ポンプを設けても良い。このようにした場合、真空ポンプによる真空チャンバ内の真空引き中においても真空タンクの真空引きを並行して行うことができるので、真空タンクの真空引きを効率よく行うことができ、基板貼り合わせ装置の生産性をより向上させることができる。
また、真空チャンバと真空タンクとを連結する配管に設けた開閉バルブを、この配管を開閉操作するものとして説明したが、流量を調整する機能を有する可変流量式の開閉バルブとしても良い。このようにすることによって、配管の開動作に加え、流量の調整を行うことができるので、真空タンクによる真空チャンバ内の減圧開始時における排気速度の立ち上がりをコントロールすることができる。これにより、排気の初期段階で一気に開閉バルブを全開にしたときに生じる真空チャンバ内の気体の急激な流れによって真空チャンバ内に塵埃が舞い上がるような場合でも、上記排気速度の立ち上がりをコントロールすることで真空チャンバ内における塵埃の舞い上がりを抑制することができ、2枚の基板が貼り合わされて製造される液晶表示パネル等の表示品質を向上させることができる。
本発明の基板貼り合わせ装置の第一実施例を示す構成図である。 図1に示した基板貼り合わせ装置の操作手順を示すフローチャートである。 図1に示した真空チャンバにおける排気速度特性曲線を示したグラフである。 本発明の基板貼り合わせ装置の第二実施例を示す構成図である。 図4に示した基板貼り合わせ装置の操作手順を示すフローチャートである。 従来の基板貼り合わせ装置を示す構成図である。 図6に示した真空チャンバおける排気速度特性曲線を示したグラフである。
符号の説明
1a・1b・11a・11b・12a・12b 基板
2 真空チャンバ
21 第1の真空チャンバ
22 第2の真空チャンバ
2a・21a・22a 圧力測定器
3・31・32・33・311・312・313・314・315 配管
4 真空ポンプ
5・51・52・53・511・512・513・514・515 開閉バルブ
6 制御器
7 真空タンク

Claims (4)

  1. 上下に対向して保持されている2枚の基板を減圧された真空チャンバ内で貼り合わせる基板貼り合わせ装置において、
    前記真空チャンバに連結され、真空引き可能な真空タンクと、
    前記真空チャンバに連結された真空ポンプと、
    前記真空チャンバと前記真空タンクとの間及び前記真空チャンバと前記真空ポンプとの間を選択的に連通可能な開閉バルブと、
    前記真空タンクによる前記真空チャンバ内の真空引きを開始した後、前記真空タンクによる真空引きが完了する前であって、前記真空タンクによる真空引きによって前記真空チャンバ内が所定の第1の圧力まで減圧された時点で前記真空ポンプによる前記真空チャンバ内の真空引きを開始するように前記開閉バルブを開閉制御する制御手段と、
    を具備することを特徴とする基板貼り合わせ装置。
  2. 前記開閉バルブは、
    前記真空チャンバと前記真空ポンプとを連結する第1の配管に設けられる第1の開閉バルブと、前記真空チャンバと前記真空タンクとを連結する第2の配管に設けられる第2の開閉バルブと、前記第1の開閉バルブと前記真空ポンプとの間で前記第1の配管から分岐して前記真空タンクに連結される第3の配管に設けられる第3の開閉バルブとを備え、
    前記制御手段は、
    前記第1、第2の開閉バルブを閉、前記第3の開閉バルブを開にして前記真空タンクを真空引きした状態で、前記第3の開閉バルブを閉、前記第2の開閉バルブを開にして前記真空タンクによる前記真空チャンバの真空引きを開始し、
    前記真空チャンバ内が所定の第1の圧力まで減圧された状態で、前記第1の開閉バルブを開にして、前記真空ポンプによる前記真空チャンバの真空引きを開始し、
    前記第1の圧力から減圧が進行して所定の第2の圧力まで減圧されると、前記第2の開閉バルブを閉にして前記真空タンクによる真空引きを終了させ、前記真空ポンプによる真空引きのみを実行する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の基板貼り合わせ装置。
  3. 真空チャンバ内に2枚の基板を搬入して上下に対向配置する工程と、
    この工程の後に、真空タンクにより前記真空チャンバ内を真空引きする第1の真空引き工程と、
    この第1の真空引き工程を開始した後、第1の真空引き工程が終了する前であって、前記真空タンクによる真空引きによって前記真空チャンバ内が所定の第1の圧力まで減圧された時点で前記真空ポンプにより前記真空チャンバ内を真空引きする第2の真空引き工程と、
    前記第1の真空引き工程及び前記第2の真空引き工程の後に、前記真空チャンバ内の前記2枚の基板を貼り合わせる工程と、
    この工程の後に、前記真空チャンバ内を大気圧に戻して貼り合わされた前記2枚の基板を前記真空チャンバ内から搬出する工程と
    からなることを特徴とする基板貼り合わせ方法。
  4. 前記真空タンクを、前記真空ポンプにより真空引きする工程をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の基板貼り合わせ方法。
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