JP2004233672A - 基板貼り合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電吸着面の破壊を目視に頼らず確実に見つける。
【解決手段】異物の噛み込みに伴って静電チャック３の電極表面側に位置する誘電層３ａに穴が開くなど破損すると、その破損部分から放電されるため、真空中において静電チャック３の電流を検出手段６で計測すれば、正常時に比べて電流値が僅かでも高くなった時には、誘電層３ａの破壊が容易に判断可能となる。また電極部３ｂを通って基材層３ｃまで穴が開くなど破損すると、その破損部分から過大電流が流れるため、大気中において静電チャック３の電流を検出手段６で計測すれば、正常時に比べて異常に電流値が高くなった時には、基材層３ｃの破壊が容易に判断可能となる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレー（ＬＣＤ）やプラズマディスプレー（ＰＤＰ）などのフラットパネルディスプレーの製造過程において、それに用いられる基板を静電気により吸着しながら位置合わせ（アライメント）して貼り合わせるフラットパネル用基板の貼り合わせ装置に関する。
詳しくは、上下一対の加圧板に取り付けられた静電吸着手段で二枚の基板を着脱自在に保持し、これら基板を真空中で重ね合わせると共に、相対的にＸＹθ方向へ調整移動して両基板同士の位置合わせを行う基板貼り合わせ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の基板貼り合わせ装置として、上方の加圧板の下面に静電吸着手段（静電吸着板）を設けると共に該静電吸着手段に複数の吸引孔を設け、上基板が大気中で吸引吸着力により保持され、減圧を進める過程で吸引吸着力が消えて落下する上基板を、受け止め手段により上方の加圧板から僅かに離れた程度の位置に受け止め、この上基板に静電吸着力を作用させて再度、静電吸着手段に上基板を保持することにより、真空中で貼り合わせが行われると共に、ＸＹθステージを微動させて基板同士の位置合わせを行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、上方の加圧板（上側基板保持具）に取り付けられた保持ヘッドにより、上側基板を大気中では真空吸着し且つ真空中では静電吸着して保持し、下方の加圧板（下側基板保持具）に取り付けられた静電吸着プレートにより、下側基板を静電吸着し、これら一対の基板を真空中で平行に重ね合わせてギャップ出しが行われると共に、相対的にＸＹθ方向へ調整移動して両基板同士の位置合わせが行われるものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８４２９５号公報（第３−５頁、図１−３）
【特許文献２】
特開２００２−２２９４７１号公報（第７−８頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、このような従来の基板貼り合わせ装置では、上下の加圧板の間に二枚の基板が搬入される度に、これらを静電吸着手段で静電吸着して処理するが、クリーンルーム内で基板の搬入及び静電吸着を行ったとしても、静電吸着手段へ搬入される基板の表面に付着した例えば微細なゴミなどの異物を完全に除去することはできず、このような異物が付着した基板の表面を静電吸着手段で直接吸着した場合には、これら基板と静電吸着面の間に異物を噛み込んでしまい、そのために静電吸着面が傷付いて破壊するという問題がある。
このような静電吸着面の破壊は、作業者が目で一瞬見ただけでは発見し難い場合が多く、破損により静電吸着力が低下した静電吸着面で基板を静電吸着すると、基板を確実に保持できない恐れがあり、その結果として基板の重ね合わせを高精度に行えない。
特に重なり合った両基板を相対的にＸＹθ方向へ調整移動して両基板同士の位置合わせが行われる場合には、噛み込んだ異物により静電吸着面の破損が深くなり易く、それに伴って静電吸着力の低下も顕著になると共に、静電吸着面と基板が位置ズレし易くなり、基板の位置合わせを高精度に行えないという問題がある。
また、近年、ＴＦＴガラスやＣＦガラスなどの基板は年々大型化され、現在では一辺が１０００ｍｍを超えるものまで製造され始めており、このような大型の基板を確実に静電吸着するには、それと対向して静電吸着面を大型化する必要があり、製造コストとメンテナンス性から考慮すれば、複数枚の静電チャックを互いに接近させて並列状に配置することが好ましい。
しかし、このような場合には、これら静電チャックのどれか一枚でも破損すれば、その部分の静電吸着力が極端に低下して大型の基板を確実に静電吸着できなくなるばかりでなく、過電流容量に伴う電圧低下から同じ電源に接続されている他の静電チャックも機能しなくなるため、これら全ての静電吸着面の破損を簡単に検出する必要がある。
【０００５】
本発明のうち請求項１記載の発明は、静電吸着面の破壊を目視に頼らず確実に見つけることを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、大型の基板と対向する全ての静電吸着面の破壊を簡単に見つけることを目的としたものである。
請求項３、４記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の目的に加えて、静電チャックの破損による事故の発生を防止することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、静電吸着手段が、基板と接触する誘電層と、この誘電層に電界を供給する電極部と、この電極部の土台となる基材層とを積層して貼り合わせた静電チャックであり、この静電チャックに流れる電流を計測して真空中の通電による過電流と大気中の通電による過電流を検出するための検出手段を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記静電吸着手段が、大型の基板と対向して複数枚の静電チャックを互いに接近させて並列状に配置し、これら静電チャックに亘って流れる電流を検出手段で計測するか、又は各静電チャックを個別に流れる電流を検出手段で計測する構成を加えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に、前記検出手段が、真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、静電チャックの異常を通報するか又は少なくとも静電チャックへの電界供給を停止させるための手段を設けた構成を加えたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に、前記基板と対向して複数枚の静電チャックを設け、これら静電チャックを同一の電源装置で駆動し、検出手段が、真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、異常な静電チャックのみを電気的に切り離す手段を設けた構成を加えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
請求項１の発明は、異物の噛み込みに伴って静電チャックの電極表面側に位置する誘電層に穴が開くなど破損すると、その破損部分から放電されるため、真空中において静電チャックの電流を検出手段で計測することにより、正常時に比べて電流値が僅かでも高くなった時には、誘電層の破壊が容易に判断可能となり、また電極部を通って基材層まで穴が開くなど破損すると、その破損部分から過大電流が流れるため、大気中において静電チャックの電流を検出手段で計測することにより、正常時に比べて異常に電流値が高くなった時には、基材層の破壊が容易に判断可能となるものである。
請求項２の発明は、請求項１記載の発明の作用に加えて、大型の基板と対向して並列状に配置された複数枚の静電チャックに亘って流れる電流を検出手段で計測することにより、これら静電チャックのどれか一枚でも破損すれば、それによる過電流が検出されるか、又は各静電チャックを個別に流れる電流を検出手段で計測することにより、各静電チャックの一枚単位で破損の検出が可能となる。
請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明の作用に加えて、検出手段が真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、静電チャックの異常を通報させる手段か又は少なくとも静電チャックへの電界供給を停止させる手段により、作業者が素早く静電チャックの破損を検知して対処可能となる。
請求項４の発明は、請求項１または２記載の発明の作用に加えて、検出手段が真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、異常な静電チャックのみを電気的に切り離す手段により、作業者が素早く静電チャックの破損を検知して対処可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例は、図１に示す如く上方の加圧板１が、上下方向へ往復動自在で且つＸＹθ方向へ調整移動自在に吊持された上定盤であると共に、下方の加圧板２が架台１１上に上下方向及びＸＹθ方向へ移動不能となるように高い剛性をもって支持された下定盤であり、これら上定盤１及び下定盤２の対向面に保持した二枚のガラス製基板Ａ，Ｂを真空雰囲気中で重ね合わせ、相対的にＸＹθ方向へ調整移動させることにより、アライメントとして両基板Ａ，Ｂの粗合わせ及び微合わせを行い、その後、両基板Ａ，Ｂを加圧して所定のギャップまで潰すことにより、両基板Ａ，Ｂが圧着された場合を示すものである。
【０００９】
これら基板Ａ，Ｂの対向面のどちらか一方、図示例の場合には下方の基板Ｂの表面周縁部に沿って、例えば液晶封止用シール材として線形状の接着剤Ｃが閉鎖した額縁状に塗布され、その内部には液晶（図示せず）が充填されると共に、必要に応じて多数のギャップ調整用スペーサー（図示せず）が散布される。
【００１０】
上定盤１及び下定盤２は、例えば金属やカーボンなどの剛体で構成され、これら対向面には、両基板Ａ，Ｂを移動不能に保持する機構として一対の静電吸着手段３，３が夫々設けられると共に、本実施例の場合には、大気中における吸着保持を補助するための吸引吸着手段３′，３′が追加して設けられ、この吸引吸着手段３′，３′として開穿した複数の吸引孔を例えば真空ポンプなどの吸引源（図示せず）に配管連絡させている。
【００１１】
各静電吸着手段３は、例えばポリイミドなどの絶縁性有機材料で平滑な薄膜状に形成されて、基板Ａ，Ｂと接触する誘電層３ａと、この誘電層３ａに電界を供給するために誘電層３ａの内部に埋め込まれた電極部３ｂと、この電極部３ｂの土台となるために例えばエンジニアリングプラスチック或いはセラミックスなどから選ばれる硬質な絶縁材料で板状に形成された基材層３ｃとを積層して貼り合わせた静電チャックである。
図示例の場合には、上定盤１及び下定盤２の対向面と静電チャック３との間に、例えばアルミニウムなどの金属台座３ｄを介在させると共に、この金属台座３ｄの表面に対して静電チャック３を例えばネジなどの固着手段（図示せず）により着脱自在に連結固定している。
【００１２】
更に本実施例の場合には、平面矩形（図示例では略正方形）に形成された複数枚の静電チャック３…を互いに接近させて並列状に配置すると共に、夫々の表面を面一状に配置して加圧ムラが発生しないようにし、これら複数枚の静電チャック３…により、一辺が例えば１０００ｍｍ以上の大型な基板Ａ，Ｂの全面を夫々分割して吸着保持するようにしている。
【００１３】
これら静電チャック３…は、図２に示す如く任意波形の発生が可能な波形発生装置４ａと高圧電源装置４ｂからなる制御装置４によって作動制御され、プログラムコントローラ５からの吸着開始と吸着停止の各指令を受けることにより、図示例の場合には、櫛形に形成した一対の電極が交互に間隔をおいて配列された双極型の静電チャックを駆動させている。
具体的には、双極型静電チャックの吸着開始動作に際して、先ず吸着時の印可電圧と逆の双極電圧を特定波形に応じて印可した後に、吸着時の印可電圧を特定波形に応じて印可することにより、双極型静電チャックの分極を促進して吸着力の安定化を実現すると共に、双極型静電チャックの吸着停止動作に際して、まず吸着時の印可電圧と逆の双極電圧を特定波形に応じて印可した後に、電圧の印可を停止することにより、双極型静電チャックの除電を促進して吸着力の急峻解除を実現している。
【００１４】
そして、上記静電チャック３…には、その電極部３ｂ…に流れる電流を計測して真空中の通電による過電流と大気中の通電による過電流を検出するための検出手段６が設けられる。
図示例の場合には、高圧電源装置４ｂから静電チャック３…の電極部３ｂ…へ至る回路の途中に電流計６，６を設け、これら電流計６，６で計測した電流値を上記プログラムコントローラ５に内装したＡ／Ｄ変換器５ａを介して波形表示装置７へ出力することにより、吸着開始動作から吸着停止動作までの電流波形を表示して、正常な吸着時における電流波形と比較可能にしている。
【００１５】
なお、本実施例の場合には、複数の静電チャック３…に亘って流れる電流を検出手段６で計測しているが、これに限定されず、各静電チャック３を個別に流れる電流を検出手段６で計測しても良い。
【００１６】
ここで、上記静電チャック３…の破損について説明すれば、各静電チャック３と基板Ａ，Ｂとの間に例えば微細なゴミなどの異物を噛み込むことによって、図３（ａ）に示す如く誘電層３ａのみに穴が開くなどの破損Ｈ１が発生した場合には、作業者が目で一瞬見ただけでは発見し難い場合が多く、電気的にも大気中の通電や吸着力チェックでは判別できない。
しかし、数Ｐａ程度の中真空領域では、上記破損部分Ｈ１と、真空な閉空間Ｓを形成するためのチャンバー容器などの間で断続的に放電が起こるため、真空中の通電による過電流、即ち真空中における静電チャック３の電流波形は図４（ａ）に示す如く、図５（ａ）に示す正常時の電流波形に比べて電流値が断続的に僅かでも高くなった時には、誘電層３ａのみが破壊していることが考えられる。
【００１７】
また図３（ｂ）に示す如く電極部３ｂを通って基材層３ｃ又は金属台座３ｄ付近まで穴が開くなどの破損Ｈ２が発生した場合には、その破損部分Ｈ２から金属台座３ｄに向かって過大電流が流れるため、大気中の通電による過電流、即ち大気中における静電チャック３の電流波形は図４（ｂ）に示す如く、図５（ｂ）に示す正常時の電流波形に比べて異常に電流値が高くなった時には、金属台座３ｄ近くまで破壊していることが考えられる。
【００１８】
更に必要な応じて上記検出手段６が、真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、静電チャック３…の異常を通報させる警報手段８か又は少なくとも静電チャック３…への電界供給を停止させるための緊急停止手段８′を設けても良い。
なお、これら警報手段８や緊急停止手段８′に代えて、検出手段６が真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、異常な静電チャック３のみを電気的に切り離す手段８″を設けても良い。
【００１９】
次に、斯かる基板貼り合わせ装置の作用について説明する。
先ず、異物の噛み込みに伴って静電チャック３の電極表面側に位置する誘電層３ａに穴が開くなどの破損Ｈ１が発生した場合には、その破損部分Ｈ１から断続的に放電されるため、その特徴が現れ易い真空中において静電チャック３の電流を検出手段６で計測すれば、正常時に比べて電流値が断続的に僅かでも高くなった時には、誘電層３ａのみが破壊していることを容易に判断可能となる。
【００２０】
また静電チャック３の電極部３ｂを通って基材層３ｃ又は金属台座３ｄ付近まで穴が開くなどの破損Ｈ２が発生した場合には、その破損部分Ｈ２から金属台座３ｄに向かって過大電流が流れるため、大気中において静電チャック３の電流を検出手段６で計測すれば、正常時に比べて異常に電流値が高くなった時には、金属台座３ｄ近くまで破壊していることを容易に判断可能となる。
その結果、静電吸着面の破壊を目視に頼らず確実に見つけることができる。
【００２１】
特に本実施例の場合には、大型の基板Ａ，Ｂと対向して並列状に配置された複数枚の静電チャック３に亘って流れる電流を検出手段６で計測すれば、これら静電チャック３のどれか一枚でも破損すれば、それによる過電流が検出され、また各静電チャック３を個別に流れる電流を検出手段６で計測すれば、各静電チャック３の一枚単位で破損の検出が可能となる。
その結果、大型の基板Ａ，Ｂと対向する全ての静電吸着面の破壊を簡単に見つけることができるという利点がある。
【００２２】
更に検出手段６が真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、静電チャック３の異常を通報させる警報手段８か又は少なくとも静電チャック３…への電界供給を停止させるために緊急停止手段８′か、或いは異常な静電チャック３のみを電気的に切り離す手段８″を設けた場合には、作業者が素早く静電チャック３…の破損を検知して対処可能となる。
その結果、静電チャック３…の破損による事故の発生を防止できるという利点がある。
【００２３】
一方、図示例の場合には、前記上定盤１の周縁部１ａと下定盤２の周縁部２ａとの間に、これら両者間の密閉状態を維持したまま相対的にＸＹθ方向へ移動自在に支持する移動ブロック１２が、両基板Ａ，Ｂを囲むように環状に設けられている。
【００２４】
そして、上定盤１の周縁部１ａから移動ブロック１２へ等間隔毎に複数配設されたリニアアクチュエーター１３を伸長することにより、上定盤１の周縁部１ａと移動ブロック１２の上面をＸＹθ方向へ一体的に係合させると共に、ジャッキからなる昇降手段１４により上定盤１のみを上動して移動ブロック１２と分離させた状態で、基板Ａ，Ｂがセットされ、その後、上定盤１を下動してリニアアクチュエーター１３により移動ブロック１２と一体的に係合させて、両基板Ａ，Ｂを囲むように閉空間Ｓが形成される。
【００２５】
この状態で、モーターからなる駆動源１４ａの作動によりカム１４ｂを回動させると、移動ブロック１２と下定盤２に亘って架設されたスプリング１４ｃが伸縮し、それにより位置調整手段１５が移動して上定盤１及び移動ブロック４ａが下定盤２上をＸＹθ方向へ調整移動し、両基板Ａ，Ｂの粗合わせが行われるようになっている。
【００２６】
尚、前示実施例では、上方の加圧板１が、上下方向へ往復動自在な上定盤であり、下方の加圧板２がＸＹθ方向へ調整移動自在に支持された下定盤である場合を示したが、これに限定されず、これと逆に上定盤をＸＹθ方向へ調整移動自在に支持し、下定盤を上下方向へ往復動自在に支持しても良い。
更に真空雰囲気中でアライメントする場合を示したが、これに限定されず、特殊ガス雰囲気中でアラメイントする場合も同様である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、異物の噛み込みに伴って静電チャックの電極表面側に位置する誘電層に穴が開くなど破損すると、その破損部分から放電されるため、真空中において静電チャックの電流を検出手段で計測することにより、正常時に比べて電流値が僅かでも高くなった時には、誘電層の破壊が容易に判断可能となり、また電極部を通って基材層まで穴が開くなど破損すると、その破損部分から過大電流が流れるため、大気中において静電チャックの電流を検出手段で計測することにより、正常時に比べて異常に電流値が高くなった時には、基材層の破壊が容易に判断可能となるので、静電吸着面の破壊を目視に頼らず確実に見つけることができる。
従って、静電吸着面の破壊が発見し難い従来のものに比べ、破壊した静電チャックの交換作業を早い段階で行えるから、破損により静電吸着力が低下した静電吸着面で基板を静電吸着するのを防止でき、基板の重ね合わせを高精度に行うことができると共に、静電吸着面と基板が位置ズレせず、基板の位置合わせを高精度に行うことができる。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、大型の基板と対向して並列状に配置された複数枚の静電チャックに亘って流れる電流を検出手段で計測することにより、これら静電チャックのどれか一枚でも破損すれば、それによる過電流が検出されるか、又は各静電チャックを個別に流れる電流を検出手段で計測することにより、各静電チャックの一枚単位で破損の検出が可能となるので、大型の基板と対向する全ての静電吸着面の破壊を簡単に見つけることができる。
従って、大型の基板を確実に静電吸着できる。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の効果に加えて、検出手段が真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、静電チャックの異常を通報させる手段か又は少なくとも静電チャックへの電界供給を停止させる手段により、作業者が素早く静電チャック３の破損を検知して対処可能となるので、静電チャックの破損による事故の発生を防止することができる。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１または２の発明の効果に加えて、検出手段が真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、異常な静電チャックのみを電気的に切り離す手段により、作業者が素早く静電チャックの破損を検知して対処可能となるので、静電チャックの破損による事故の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す基板貼り合わせ装置の縦断正面図である。
【図２】静電チャックの回路図である。
【図３】（ａ）（ｂ）の破損状態を示す部分的な拡大縦断正面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は破損時の電流波形を示すグラフである。
【図５】（ａ）（ｂ）は正常時の電流波形を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 基板 １ 加圧板（上定盤）
２ 加圧板（下定盤） ３ 静電吸着手段（静電チャック）
３ａ 誘電層 ３ｂ 電極部
３ｃ 基材層 ６ 検出手段
８ 異常通報手段 ８′ 緊急停止手段
８″ 電気的に切り離す手段

Claims (4)

1. 上下一対の加圧板（１，２）に取り付けられた静電吸着手段（３）で二枚の基板（Ａ，Ｂ）を着脱自在に保持し、これら基板（Ａ，Ｂ）を真空中で重ね合わせると共に、相対的にＸＹθ方向へ調整移動して両基板（Ａ，Ｂ）同士の位置合わせを行う基板貼り合わせ装置において、
   前記静電吸着手段（３）が、基板（Ａ，Ｂ）と接触する誘電層（３ａ）と、この誘電層（３ａ）に電界を供給する電極部（３ｂ）と、この電極部（３ｂ）の土台となる基材層（３ｃ）とを積層して貼り合わせた静電チャックであり、この静電チャック（３）に流れる電流を計測して真空中の通電による過電流と大気中の通電による過電流を検出するための検出手段（６）を設けたことを特徴とする基板貼り合わせ装置。
2. 前記静電吸着手段（３）が、大型の基板（Ａ，Ｂ）と対向して複数枚の静電チャックを互いに接近させて並列状に配置し、これら静電チャック（３）に亘って流れる電流を検出手段（６）で計測するか、又は各静電チャック（３）を個別に流れる電流を検出手段（６）で計測する請求項１記載の基板貼り合わせ装置。
3. 前記検出手段（６）が、真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、静電チャック（３）の異常を通報するための手段（８）か又は少なくとも静電チャック（３）への電界供給を停止させるための手段（８′）を設けた請求項１または２記載の基板貼り合わせ装置。
4. 前記基板（Ａ，Ｂ）と対向して複数枚の静電チャック（３）を設け、これら静電チャック（３）を同一の電源装置で駆動し、検出手段（６）が、真空中の通電による過電流や大気中の通電による過電流を検出した時に、異常な静電チャック（３）のみを電気的に切り離す手段（８″）を設けた請求項１または２記載の基板貼り合わせ装置。

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