JP4954968B2 - 粘着チャック及びこれを有する基板合着装置 - Google Patents

Description

本発明は、粘着チャック及びこれを有する基板合着装置に関し、より詳しくは、粘着力を用いて基板を付着する粘着チャック及びこれを有する基板合着装置に関する。

情報化社会の発展に応じて表示装置に対する要求も多様な形態で増加されてきた。近来、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＥＬＤ(Electro Luminescent Display)、ＶＦＤ(Vacuum Fluorescent
Display)等多様な平板表示装置が研究されてきて、その一部は既に実生活に広く使われている。

そのうち、ＬＣＤの場合には、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)に比べて画質が優秀であり、軽量、薄型、低消費電力の特徴による長所によって移動型画像表示装置の用途で広く使われている。

このようなＬＣＤは電極が形成されているＴＦＴ(Thin Film Transistor)基板と蛍光体が塗布されたＣＦ(Color filter)基板との間に液晶(Liquid Crystal)を注入して形成される。両基板の外周面には液晶物質の漏れを防止のためシール材(Sealer)が備えられ、両基板間には所定間隔に両基板間の間隔を維持するためのスペーサ(Spacer)が配置される。

従って、ＬＣＤの製造の際においては、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板を各々製造した後に両基板を合着してその間の空間に液晶物質を注入する工程が必須的に必要であり、このうち基板を合着させる工程はＬＣＤの品質を決定する重要な工程中の一つである。

一般的に、基板合着工程は、内部を真空状態で形成させることができる上部チャンバと下部チャンバで構成される基板合着装置によって遂行され、このような基板合着装置に対する先行技術は、(株)富士通によって出願された国際公開番号“ＷＯ ２００４/０９７５０９”、“接合基板製造装置”、(株)信越エンジニアリングによって出願された国際公開番号“ＷＯ ２００３/０９１９７０”、“フラットパネル用基板の接合装置”等に開示されている。

一方、上述した従来技術及び同特許に係る基板の合着は、圧力を用いてアレイ基板とカラフィルタ基板をお互いに加圧することによって行われる。このために、基板合着装置は、上下にお互いに対向して配置される二つの静電チャック(ＥＳＣ；Electrostatic chuck)を各々備えて、この静電チャックに基板を接着する。また、両静電チャックの平行度を精密に維持させつつ、お互いに近接させた後、二つの基板の合着を進行する。

このような基板合着装置は、基板の合着の際、真空雰囲気で造成して工程を進行する場合が大部分である。従って、最初基板が搬入される時には基板合着装置の内部が大気圧状態であるため、真空吸着機を用いて基板を吸着し、以後、基板合着装置の内部が真空雰囲気で造成されると、静電チャックを用いて基板を接着する。即ち、二つの相異の物理的な力を用いて基板を支持する。このような基板合着装置に対する先行技術は、(株)富士通によって出願された国際公開番号“ＷＯ ２００４/０９７５０９”、“接合基板製造装置”、(株)信越エンジニアリングによって出願された国際公開番号“ＷＯ ２００３/０９１９７０”、“フラットパネル用基板の接合装置”等に開示されている。
国際公開番号 ＷＯ ２００４/０９７５０９ 国際公開番号 ＷＯ ２００３/０９１９７０

基板合着装置に使われる静電チャックは、ポリイミド(polyimide)に金属パターンを形成する形態で製作されるが、製造費用が高価であるという問題がある。また、工程進行の際、基板が破損された時、基板のパーティクルによって静電チャックの表面に塗布されたポリイミドフィルムが損傷されるおそれがあるという問題点がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、粘着力を発揮する粘着ゴムを使用して低い費用で基板を付着できるため、製造費用が節減される粘着チャック及びこれを有する基板合着装置を提供することである。

本発明の他の目的は、簡単な構造の粘着ゴムを使用して維持補修が容易な粘着チャック及びこれを有する基板合着装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る基板合着装置は、第１の基板が安着する第１の定盤を備える第１のチャンバ；上記第１のチャンバから離隔され、上記第１の基板と合着される第２の基板が安着する第２の定盤を備える第２のチャンバ；上記第１の定盤に備えられて上記第１の基板を粘着する複数個の粘着ゴムが備えられた粘着モジュール；上記粘着モジュールのうち少なくとも一つ以上を昇降させるための昇降部材が備えられる。

また、上記粘着モジュールは、設置プレイト、上記設置プレイトに設けられる第１の粘着ゴム、上記第１の粘着ゴムと共に上記第１の基板を粘着するために下降し、上記第１の基板を離脱させるために上昇するように、上記昇降部材により上昇する第２の粘着ゴムを含み、上記第２の粘着ゴムは、上記第１の粘着ゴムより上記第１の基板に対する接触面積が大きく形成する。

一方、上記の目的を達成するための本発明に係る粘着チャックは、基板が安着する定盤；上記定盤に備えられて上記基板を粘着する複数個の粘着ゴムが備えられた粘着モジュール；上記粘着モジュールのうち少なくとも一つ以上を昇降させるための昇降部材が備えられる。

また、上記粘着モジュールは、設置プレイト、上記設置プレイトに設けられる第１の粘着ゴム、上記第１の粘着ゴムと共に上記基板を粘着するために下降し、上記基板を離脱させるために上昇するように、上記昇降部材により上昇する第２の粘着ゴムを含み、上記第２の粘着ゴムは、上記第１の粘着ゴムより上記基板に対する接触面積が大きく形成する。

また、上記第１の粘着ゴムまたは第２の粘着ゴムのうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが曲線を形成したり、上記第１の粘着ゴムまたは第２の粘着ゴムのうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが多角形を形成するようにする。

また、上記第１の粘着ゴムまたは第２の粘着ゴムのうち少なくともいずれか一つは断面の周りが多角形を形成し、他の一つは断面の周りが曲線を形成するようにする。

本発明に係る粘着チャック及びこれを有する基板合着装置によると、粘着ゴムを使用して低い費用で基板を付着できるため、製造費用が節減される効果がある。

また、簡単な構造の粘着ゴムを使用して維持補修が容易な粘着チャック及びこれを有する基板合着装置を得る効果がある。

以下、本発明に係る粘着チャック及びこれを有する基板合着装置の実施例を図面を参照してより詳細に説明し、各図面に示された同一参照符号は同じ機能をする同一部材を示す。

図１は、本発明の一実施例による基板合着装置を示した概略図である。
基板合着装置は、第１の基板(Ｓ１)と第２の基板(Ｓ２)が安着する第１のチャンバ(１００)と、第２のチャンバ(２００)とを備える。第２のチャンバ(２００)はベースに固定され、第１のチャンバ(１００)は昇降部(３００)により昇降する。

第１のチャンバ(１００)には第１の基板(Ｓ１)を安着させることができる粘着チャック(１１０)が備えられ、第２のチャンバ(２００)には第２の基板(Ｓ２)を安着させることができる基板チャック(２１０)が備えられる。粘着チャック(１１０)と基板チャック(２１０)は、各々第１のチャンバ(１００)に備えられた第１の定盤(１０１)と第２のチャンバ(２００)に備えられた第２の定盤(２０１)に設けられる。

基板チャック(２１０)は、第２の基板(Ｓ２)を安着するために静電気力で吸着する静電チャック(Electro Static chuck、ＥＳＣ)であることがあり、基板チャック(２１０)には第２の定盤を貫介して出没する多数個のリフトピン(２２０、Lift Pin)が位置するようになる。

リフトピン(２２０)は、基板チャック(２１０)に位置する第２の基板(Ｓ２)が搬入される場合上昇し、第２の基板(Ｓ２)を受取した後下降して基板チャック(２１０)に位置させる役割をし、合着工程が完了されて上部の第１の基板(Ｓ１)と下部の第２の基板(Ｓ２)が合着されてパネルとなった場合、合着されたパネルを外部に搬出するために上昇させる役割をする。

また、第１のチャンバ(１００)には第１の基板(Ｓ１)と第２の基板(Ｓ２)に表示された整列マーク(Align mark)を撮影して基板が正確な合着支店に位置したか否かを確認することができるようにするカメラ(１３０)が設けられる。カメラ(１３０)は第１のチャンバ(１００)を貫通する撮影ホールを介して整列マークを撮影する。このとき、カメラ(１３０)が整列マークを撮影できるように、照明装置(２３０)が第２のチャンバ(２００)の下側に設けられてカメラ(１３０)に照明を提供するようになる。

また、図示していないが、第１のチャンバ(１００)と第２のチャンバ(２００)にはこれらの密着で工程空間を形成する場合、内部を真空状態で形成するための高真空分子ポンプ(Turbo Molecular Pump、ＴＭＰ)及びドライポンプ(Dry pump)が連結される。

一方、粘着チャック(１１０)は、図２ないし図６に示されたように、多数の単位粘着モジュール(１２４)と昇降部材(１３１)からなる。粘着モジュール(１２４)は第１の定盤(１０１)にマトリクス形態に配置されている。このような多数個のマトリクス形態に配置するのは維持補修の便宜性を増大させるためである。

単位粘着モジュール(１２４)には粘着力により第１の基板(Ｓ１)を付着する複数個の粘着ゴムが備えられ、ここでは２つの粘着ゴムが備えられた形態をその一つの実施例として説明し、２つの粘着ゴムは、第１の粘着ゴム(１２６)及び第２の粘着ゴム(１２７)である。

第１及び第２の粘着ゴム(１２６)(１２７)は、少量のケイ素原子と結合するアルケニル系を含有するオルガノポリシロキサン(１０ないし７５重量部)、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(５ないし３０重量部)及び付加反応触媒などを主成分とする付加反応硬化型シリコンゴム組成物を硬化させることによって得られることができる。

このような場合、粘着ゴム(１２６)(１２７)を圧縮成形や注入成形、射出成形などにより直接外形を形成して粘着ゴム(１２６)(１２７)を製造できる。このような粘着ゴム(１２６)(１２７)の製造方法は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

第１の粘着ゴム(１２６)及び第２の粘着ゴム(１２７)は、設置プレイト(１２９)に設けられる形態にして一つの単位粘着モジュール(１２４)となる。

第１の粘着ゴム(１２６)は設置プレイト(１２９)に固定された形態で、第２の粘着ゴム(１２７)は設置プレイト(１２９)に対して上下に昇降する形態で設けられる。このような第２の粘着ゴム(１２７)の昇降は昇降部材(１３１)により行われる。

第２の粘着ゴム(１２７)を昇降させるのは、合着工程のうち第１の基板(Ｓ１)を対向している第２の基板(Ｓ２)側に落下させて合着されるようにするためである。

最初にチャンバ内部に第１の基板(Ｓ１)が入る場合、第１の粘着ゴム(１２６)と第２の粘着ゴム(１２７)はその端が同一線上に位置した状態で第１の基板(Ｓ１)を付着して支持するようになる。

第２の基板(Ｓ２)との合着のための工程条件がなされた状態で、第１の基板(Ｓ１)は、第２の基板(Ｓ２)側に整列され、下降して第２の基板(Ｓ２)に近接した状態となる。

第２の基板(Ｓ２)に近接した状態で、第２の粘着ゴム(１２７)は昇降部材(１３１)により上昇するようになって、第１の基板(Ｓ１)は第２の粘着ゴム(１２７)から離脱するようになって、以後、残りの第１の粘着ゴム(１２６)でも離脱して第２の基板(Ｓ２)側に落下して合着される。これを可能にするために、第２の粘着ゴム(１２７)の第１の基板(Ｓ１)に対する接触面積は第１の粘着ゴム(１２６)より大きくなるようにする。即ち、第１の基板(Ｓ１)を付着していた粘着力が弱くなって第１の基板(Ｓ１)は落下するようになる。

第１の粘着ゴム(１２６)または第２の粘着ゴム(１２７)のうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが曲線を形成するように製作でき、第１の粘着ゴム(１２６)または第２の粘着ゴム(１２７)のうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが多角形を形成するように製作することもできる。

また、上記のような製作方法を混用して第１の粘着ゴム(１２６)または第２の粘着ゴム(１２７)のうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが多角形を形成するようにし、他の一つは断面の周りが曲線を形成する方法を使用することもできる。このような方法の実施例は図５ａないし図５ｄに示されており、図示されない形態で多様に製作して使用することができる。

また、第２の粘着部材(１２７)を昇降させる昇降部材(１３１)は、図示されたように、一つを使用して多数個の第２の粘着部材(１２７)が昇降するようにすることができ、図示していないが、多数個の昇降部材(１３１)を使用して基板の一定部分に対して独立的に第２の粘着ゴム(１２７)が作動するようにする形態で使用することができる。

一方、本発明に係る粘着チャック(１１０)は、上述した基板合着装置に含まれる構成要素を説明するにおいて、既に上述された部分と重複した内容であるため省略する。粘着チャック(１１０)は、上述した内容の基板合着装置に含まれる形態で使用が可能で、且つ独立的な一つのユニットとしても使用が可能である。

以下、上述したような構成の本発明に係る基板合着装置の作動状態に対して説明する。

第１のチャンバ(１００)と第２のチャンバ(２００)が離隔された状態のその空間に、まずロボット(未図示)により第１の基板(Ｓ１)が搬入されると、第１のチャンバ(１００)に備えられた真空チャック(１２０)が下降して第１の基板(Ｓ１)を吸着して上昇する。

真空チャック(１２０)により吸着された状態で上昇した第１の基板(Ｓ１)は、第１の定盤(１０１)に備えられた第１及び第２の粘着ゴム(１２６)(１２７)に付着される。

また、ロボットにより第２の基板(Ｓ２)が搬入されると、第２の基板(Ｓ２)の受取のためにリフトピン(２２０)が上昇して第２の基板(Ｓ２)を支持し、ロボットは外部に抜け出す。以後、リフトピン(２２０)は下降して第２の定盤(２０１)に第２の基板(Ｓ２)を安着させるようになって、静電気力による基板チャック(２１０)に付着される。

以後、昇降部(３００)により第１のチャンバ(１００)が下降して第２のチャンバ(２００)と密着されることによって工程空間が形成される。工程空間が形成されると、ドライポンプと高真空分子ポンプにより真空状態を形成するようになって、このとき、第１の定盤(１０１)が下降して概略的に第１の基板(Ｓ１)と第２の基板(Ｓ２)の整列を実施するようになる。

概略的な整列が実施された後、基板(Ｓ１)(Ｓ２)間の微細整列が実施されて整列が仕上げになる。

整列が終わると、チャンバ(１００)(２００)の内部は工程のための真空状態となり、第１の基板(Ｓ１)と第２の基板(Ｓ２)は図６に示されたように近接した状態となる。

このような状態で昇降部材(１３１)を作動して第２の粘着ゴム(１２７)を上昇させて第１の基板(Ｓ１)から離れるようにする。このようになると、第１の基板(Ｓ１)は、これを支持していた第２の粘着ゴム(１２７)の粘着力が消滅するようになって、第１の粘着ゴム(１２６)に依存しては付着された状態を維持することができなくなる。これに伴い、第１の基板(Ｓ１)は図７に示されたように第２の基板(Ｓ２)側に落下して合着される。

第１の基板(Ｓ１)と第２の基板(Ｓ２)が合着されると、チャンバ(１００)(２００)の内部を排気して待機状態となるようにし、このとき、図示していないが、第１のチャンバ(１００)側でＮ２ガスを供給して第１の基板(Ｓ１)と第２の基板(Ｓ２)がさらにかたく合着されるようにする。

上述したような過程が完了すると、第１のチャンバ(１００)と第２のチャンバ(２００)は離隔され、第２のチャンバ(２００)のリフトピン(２２０)は上昇するようになって、外部でロボットが入って合着された基板を搬出する過程を介して合着工程は完了する。

未説明符号「１３３」は、昇降部材(１３１)の作動により第２の粘着ゴム(１２７)を昇降させるように連結する昇降バーである。

本発明の一実施例による基板合着装置を示した概略図である。 本発明の一実施例による基板合着装置において粘着チャックを示した平面図である。 本発明の一実施例による基板合着装置に備えられた粘着チャックの斜視図である。 本発明の一実施例による基板合着装置に備えられた粘着チャックの背面側斜視図である。 本発明の他の実施例の粘着チャックを示した概略図である。 本発明の他の実施例の粘着チャックを示した概略図である。 本発明の他の実施例の粘着チャックを示した概略図である。 本発明の他の実施例の粘着チャックを示した概略図である。 本発明の一実施例による粘着チャック及びこれを有する基板合着装置の作動状態図である。 本発明の一実施例による粘着チャック及びこれを有する基板合着装置の作動状態図である。

符号の説明

１００ 第１のチャンバ
１０１ 第１の定盤
１２４ 粘着モジュール
１２６ 第１の粘着ゴム
１２７ 第２の粘着ゴム
１２９ 設置プレイト
１３１ 昇降部材
２１０ 基板チャック
５０１ 粘着チャック

Claims (7)

1. 第１の基板が安着する第１の定盤を備える第１のチャンバ；
   上記第１のチャンバから離隔され、上記第１の基板と合着される第２の基板が安着する第２の定盤を備える第２のチャンバ；
   設置プレイトと、上記設置プレイトに設けられる第１の粘着ゴムと、上記第１の粘着ゴムと共に上記第１の基板を粘着するために下降し、上記第１の基板を離脱させるために上昇する第２の粘着ゴムと、を含み、上記第１の定盤に備えられている粘着モジュール；及び
   上記第１の粘着ゴムに対して上記第２の粘着ゴムを昇降させるための昇降部材が備えられることを特徴とする基板合着装置。
2. 請求項１において、
   上記第２の粘着ゴムは、上記第１の粘着ゴムより上記第１の基板に対する接触面積が大きいことを特徴とする基板合着装置。
3. 基板が安着する定盤；
   設置プレイトと、上記設置プレイトに設けられる第１の粘着ゴムと、上記第１の粘着ゴムと共に上記基板を粘着するために下降し、上記基板を離脱させるために上昇する第２の粘着ゴムと、を含み、上記定盤に備えられている粘着モジュール；及び
   上記第１の粘着ゴムに対して上記第２の粘着ゴムを昇降させるための昇降部材が備えられることを特徴とする粘着チャック。
4. 請求項３において、
   上記第２の粘着ゴムは、上記第１の粘着ゴムより上記基板に対する接触面積が大きいことを特徴とする粘着チャック。
5. 請求項３または請求項４において、
   上記第１の粘着ゴムまたは第２の粘着ゴムのうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが曲線を形成することを特徴とする粘着チャック。
6. 請求項３または請求項４において、
   上記第１の粘着ゴムまたは第２の粘着ゴムのうち少なくともいずれか一つは、断面の周りが多角形を形成することを特徴とする粘着チャック。
7. 請求項３または請求項４において、
   上記第１の粘着ゴムまたは第２の粘着ゴムのうち少なくともいずれか一つは断面の周りが多角形を形成し、他の一つは断面の周りが曲線を形成することを特徴とする粘着チャック。