专利名称：基板组装装置和基板组装方法
技术领域：
本发明涉及一种基板粘合装置，尤其是适合于在真空室内分别保持并使要粘合的基扳相对、缩小间隔进行粘合的液晶显示屏等的组装的基板粘合装置以及粘合方法。
背景技术：
在密封液晶的方法中，有不设置注入口，当在封闭了密封剂的画成图案的一个基板上滴下液晶以后，在真空室内将另一个基板配置在该基板上，使上下基板接近进行粘合的方法等。日本专利公报特开2001-305563号所公开的方法是为了在该真空室内送入、送出基板，设置预备室，使真空室内为与预备室相同的氛围气，进行基板的存取。
上述现有技术，在存取基板时，为了使真空室为与预备室相同的氛围气，从大气状态变成真空状态，需要花费很多时间，从而成为了提高生产能力的瓶颈。另外，在日本专利公报特开2001-305563号中，虽然输送基板是将基板搭载在滚子上进行输送的，但有可能会弄伤基板，或者由于基板在滚子上移动，因摩擦而产生尘埃。
发明内容
达到上述目的的本发明的特征是由以下部分构成送入粘合前的2块基板的第1室；进行基板的粘合的第2室；送出粘合后的基板的第3室，可变地控制第1室内和第3室内，使它们从大气压变到进行粘合的高真空状态的中间的真空状态(以下称为中真空状态)，并且可变地控制第2室，使其从中真空状态变到高真空状态。
根据上述结构的本发明的基板粘合装置，在进行粘合时，能以很短的时间进行最费时间的、从大气压变成高真空状态的真空排气，且能在真空中高精度地粘合基板。
图1是表示成为本发明的一实施例的基板粘合装置的结构的剖视图。
图2是图1的基板粘合装置的动作的程序方框图。
图3所示是图2的基板粘合装置的动作的程序方框图的续页。
图4所示是图3的基板粘合装置的动作的程序方框图的续页。
图5是表示作为基板的输送机构使用台车的场合的结构的剖视图。
图6是基板输送台车的详细图。
图7是具备作为基板的输送机构使用齿条齿轮的驱动系的结构的剖视图。
具体实施例方式
以下依据附图对本发明的一实施例进行说明。如图1所示，本发明的基板粘合装置1具备送入基板的第1室(前处理室基板送入室)C1；真空粘合室(第2室)C2；将粘合了的基板(液晶显示屏)送出的第3室(后处理室)C3。为了分别送入2块基板(上基板30和下基板31)，在第1室C1中设有送入上基板用机械手R1和送入下基板用机械手R2。另外，在第3室C3中设有用于送出粘合结束了的基板的送出用机械手R3。再有，在第1室C1的入口侧设有第1门阀2，在第1室C1和第2室C2之间设有第1闸阀3。同样，在第2室C2和第3室C3之间设有第2闸阀4，在第3室C3的出口侧设有第2门阀5。
再有，设有通过用于对第1室C1进行减压的供给阀LV1连接的真空泵6；为了供给用于将基板吸附在各机械手R1、R2上的负压、通过三通阀V1、V2连接的真空泵7；为了将净化了的氮气供给到第1室C1内、通过供给阀NV1、SNV1连接的氮气供给源20。
在第2室C2内部设有放置下侧基板31的下台面8和吸附并保持上侧基板30的上台面(加压板)9。另外，在第2室C2的外侧设有用于使第2室内部为真空的真空泵10和通过供给阀LVT连接的涡轮分子泵11。而且，在涡轮分子泵11的吸入侧设有第3闸阀21。再有，用于供给负压、分别吸附并保持上下基板的台面吸附用的真空泵12通过三通阀V3、V4与上下台面连接，设有用于将上基板30吸附并保持到上台面9的面上进行提升的吸盘13，和通过三通阀V5将负压供给到吸盘13的吸盘用真空泵14。而且，吸盘13设有多个，虽然图未示出，但设有能分别上下移动的驱动机构。另外，在该第2室C2，为了净化氮气，通过供给阀NV2、SNV2还连接有氮气供给源20。在上台面9的下面一侧，除了上述的吸附口之外，为了即使在高真空状态下也能吸附并保持基板，还设有作用静电力或粘接力的保持卡盘17。同样，在下台面8上也设有保持卡盘18。而且，在用于下台面8的保持卡盘18所使用的结构是作用粘接力的结构的场合，使其作用局部的粘接力即可。再有，为了从机械手R2接收下基板31、且将粘合后的基板过渡到机械手R3，在下台面8一侧设有能使基板离开台面、将机械手插入到台面和基板之间的具备多个接收爪的基板升降机19。
再有，在第3室C3上通过三通阀V6连接有为了在送出粘合了的基板时使放置在机械手上的基板不会错位、供给用于吸附的负压的吸附用真空泵15，中间隔着供给阀LV3设有用于使第3室C3内为负压的真空泵16。再有，用于净化氮气的氮气供给源20通过供给阀NV3和SNV3与第3室内相连接。上述供给阀SNV1～SNV3是用于供给微量的氮气的阀，并且是用于保持中真空状态或高真空状态的供给阀，供给阀NV1～NV3是用于供给大量的氮气的阀。
另外，在各室分别设有压力表P1～P3，依据由这些压力表测得的测试结果，通过控制各真空泵6、7、10、12、15、16、氮气供给阀NV1～NV3、SNV1～SNV3、闸阀3、4、19、或门阀2、5以及三通阀V1～V5、供给阀LV1～LV3等的动作，控制各腔室的真空状态。
在本实施例，对进行粘合的第2室C2实行控制，使其在送入、送出基板时也能保持规定的真空度(大约150Torr左右以下称为中真空)，并且在送入基板后使第2室C2回复到高真空(5×10-3Torr)。因此，在打开第1和第2闸阀3、4时回复到规定的真空度。另外，第2室C2，在从高真空变为中真空时，通过净化氮气，使其不会受到大气中水分的影响。
另外，如以上所述，为了控制各室内的真空度，在将基板送入到第1室C1内时自不必说，在保持规定的真空度的状态下，在从第1室C1送入到第2室C2时，也可通过吸附将基板保持在机械手上。
以下，使用图2、图3、图4所示的程序方框图对本装置的动作进行说明。
图2～图4所示是进行本发明的基板粘合的场合的程序方框图。
首先，为了将进行粘合的上下基板30、31递交到第1室C1内的各机械手R1、R2上，打开第1室C1入口的第1门阀2(步骤100)。接着，驱动真空泵7，同时，操作三通阀V1、V2，将负压输送到各机械手的基板保持部。然后，将上基板30吸附在第1室内的输送上基板用机械手R1上，送入到第1室内(步骤101)。同样，将下基板31吸附在第1室内的输送下基板用机械手R2上，输送到第1室内(步骤102)。若在第1室内送入上下基板的工作结束，则关闭第1门阀2(步骤103)。若第1门阀2已关闭，则使真空泵6动作，进行排气直至使第1室C1内为中等程度的真空度(步骤104、105)。
由于在第1室内通过吸附来保持基板，所以，平时由于微小泄漏会吸出腔室内气体。因此，从SNV1供给与排出的量相同量的氮气，以保持中真空状态为一定。由于在中真空状态下，通过吸附保持基板的场合，对于第1～第3室，都存在微小的泄漏，所以，平时进行控制，供给氮气，使腔室的内压为一定。
在使第1室C1为中真空期间，第2室为中真空状态。另外，既可以在高真空状态下对先前送入的基板进行粘合作业，也可以对先前送入、粘合结束了的基板进行送出作业(这种场合，第2室和第3室都为中真空状态)。在本实施例，第2室内为待机状态，以无基板等的状态进行说明。
若第1室内为中真空状态，则打开第1闸阀3(步骤106)。若第1闸阀3已打开，则使分别保持上下基板的机械手R1、R2动作，将各自的基板30、31递交到第2室C2内的上台面9和下台面8上。而且，在上台面9上设有多个吸盘13，使真空泵14动作，将三通阀V5的向吸盘13供给负压的一侧打开，向吸附口供给负压。另外，在将基板从输送上基板用机械手R1转交给吸盘13时，使吸盘突出于上台面的面，使吸附口靠近基板面并进行吸附，打开三通阀V1的与腔室导通的一侧，解除吸附力，机械手R1将基板递交到吸盘13一侧，后退。然后，吸盘13上升到位于台面的面的位置。若吸盘13上升到台面的面上，将三通阀V3的向台面的面供给负压的一侧打开，靠真空泵12的负压吸引基板，上基板30被吸附并保持在上台面9的面上。然后，在真空中使保持卡盘17动作，保持上基板30。同样，使输送下基板用机械手R2动作，将机械手上的下基板31输送到下台面8的面上。在下台面8，使基板升降机19上升，从机械手R2接收下基板31。然后，使输送上下基板用机械手返回到第1室，同时，使基板升降机下降，将下基板放置在下台面的面上。另外，第1闸阀3关闭(步骤109)。此时，驱动真空泵12，将三通阀V4的向台面供给负压的一侧打开，下基板31被设置在下台面的面上的多个吸附口吸附并保持在台面的面上。然后，使由静电吸附机构或粘接吸附机构构成的真空中保持卡盘18动作，将下基板固定在台面的面上。而且，当然也可以上下同时地向第2室内输送上下基板。
至此上述工序结束，则如图3所示，第1室C1打开第1门阀(步骤110)，使第1室C1内从中真空状态回复到大气压状态(步骤111)，准备下一次的基板输送。另外，在第2室C2内，进行上下基板的新的定位处理(步骤112)。在该上下基板定位时，虽然图未示出，但由多个摄像头观测预先设置在各基板上的多个定位标记，求出位置偏移量，使下台面8沿水平方向进行移动。该下台面的驱动机构包含摩擦滑动部，为设置在第2室外部的结构。用由波纹管等构成的弹性体连接设置在下台面上的连接轴和驱动部之间，使其能保持第2室内的真空状态。
接着，虽然第2室内是中真空状态，但使真空泵10和涡轮分子泵11动作，进一步为高真空状态(步骤113)。判断第2室内是否为粘合基板的真空度(步骤114)，在为高真空度的场合，精密地对上下基板进行定位(步骤115)。然后，控制上台面向下台面一侧移动，一边测量压力或基板间隔，一边加压，进行粘合(步骤116)。在进行该粘合的中途(进行加压的中途)，控制着进行若干次精密定位。当达到规定的加压力或规定的基板间隔时，结束加压。
在上述的说明中，虽然是使上台面上下移动进行粘合的，但当然也可以是上台面固定、使下台面上升进行粘合的结构。
若加压粘合结束，则向暂时固定用的粘接剂的位置照射UV光，暂时固定粘合基板(步骤117)。也可以在敞开大气后(步骤124)在第3室进行暂时固定。然后，使上台面上升。接着，在第2室内净化氮气，加压至为中真空状态(步骤118)。判断第2室内是否为中真空(步骤119)，若为中真空，则打开第2闸阀4(图4的步骤120)。
然后，使第2室内的基板升降机动作，从下台面的面举起粘合结束了的基板。接着，使第3室内的输送粘合基板用机械手R3动作，伸到接收基板的位置。若将基板递交到机械手R3上，则使真空泵15动作，将粘合结束了的基板固定在机械手上。然后，缩回机械手，将基板送入到第3室内(步骤121)。若基板被送入到第3室内，关闭第2闸阀4，净化氮气，加压到大气压(步骤123)。在不在真空中暂时固定的场合，在本步骤由UV进行暂时固定。然后，操作第2门阀5，打开门阀，将粘合结束了的基板从第3室送出，送到下一个工序(步骤126)。若从第3室送出粘合了的基板，则使第2门阀为关闭的状态(步骤127)。接着，使真空泵16动作，对第3室内进行真空排气，使其成为中真空状态(步骤128)。判断第3室内是否是中真空状态(步骤129)，如果是中真空状态，则保持该状态(步骤130)。
以上是本装置的一连串的动作，但通过大致同时进行第1闸阀3和第2闸阀4的操作、向第2室送入基板、送出粘合了的基板，能大幅缩短基板粘合时间。此时，第1～第3室的真空度为中真空状态，为能用吸附保持基板的状态。即，吸附用的真空度提供高真空状态的负压。
另外，在上述工序中，虽然对在高真空状态的粘合室进行暂时固定的情况进行了说明，但也可以将照射UV光的暂时固定用的光源并不是设置在粘合室(第2室)，而是设置在第3室，在第3室为半真空的状态下进行暂时固定的作业。
如以上所述，在本发明中，由于可变地控制第1室和第3室从大气压变成中真空状态，并且可变地控制第2室从中真空状态变成高真空状态，所以，可以大幅缩短使各室内分别为真空状态的时间，并且，由于在各室内净化氮气，所以，即使改变了真空状态，也没有水分的影响，不必设置大容量的涡轮分子泵，便于整个装置的小型化。
以上实施例，对将机械手作为在第1室中分别输送上下2块基板的输送机构、作为用于在第3室送出粘合后的液晶基板的输送机构为具备1台机械手的结构进行了说明。
以下作为第2实施例，用图5到图8对使用移动用台车构造的输送机构的情况的例子进行说明。
在图5中，与图1相同的部件标相同的符号。
在本实施例，与图1大不相同的地方是在第1室内取代机械手而使用基板输送台车51的构造，从而能省略设置在机械手上的吸附机构。图6示出了输送台车的详细情况。
图6(a)所示是第1室和第2室的局部剖视图，图6(b)所示是基板输送台车的放大图。基板输送台车51由上下2层构成，为在下层放置下基板30、在上层(台车上面)放置上基板进行输送的结构。如图所示，下层侧由多个悬臂的基板支撑板60构成。另外，如图所示，为了能向输送方向弯曲着输送上基板30，上层具备上基板弯曲保持机构。该上基板弯曲保持机构由多个基板棱边夹紧装置59和在台车中央附近、与输送方向垂直排列成一排、向上推着支承基板的多个基板支承机构58构成。再有，作为上基板弯曲保持机构，在上层侧的与输送方向垂直的两端部侧，设有弯曲状态的基板侧支架57。
在该基板输送台车51的两侧，设有线性导轨的驱动部，通过在设置于第1室内的线性导轨上移动、并且设置在台车下部的多个双联支承辊54，台车能在设置于第1室C1的导轨55和设置于第2室的导轨56上移动。即，为了无轨通过第1闸阀，双联支承辊54的车轮间隔比导轨55、56的间隔要大。
另外，图6所示的结构，作为基板升降机19，与图5的结构不同，在设置于第2室内的下台面21上，设有多个气缸和由它使其上下运动的支承销。
如以上所述，使用基板输送台车51从第1室送入到第2室的下基板31，通过由设置在下台面8上的基板升降机19从下层的放置台向上举，在使台车移动后，使基板升降机19下降，能水平地放置在下台面的面上。另外，为了使在真空排气的过程以及粘合基板的过程中下基板不移动，在下台面8上设有静电吸附机构或局部粘接机构，由这些基板保持机构不使放置在下台面的面上的基板移动。
另外，对于在上层的放置台上以输送方向的中央部弯曲成凸状的状态送入的上基板30，若使上台面下降到基板面上，则从该凸部开始接触、吸附。这样一来，由于从基板中央部开始吸附并保持，所以，即使基板大、容易弯曲，也能不弯曲地将其吸附保持在台面的面上。
另外，在本实施例中，与先前的图1的动作不同之处是在先前的实施例，在将上基板和下基板送入到第2室内时，用上下分别设置的机械手一个一个地进行送入；但在本实施例，在输送台车51上设有搭载侧下侧基板31的悬臂梁结构的基板支撑板60，由于上侧基板弯曲着保持在台车上面进行输送，所以，能同时送入上下基板，能同时进行分别递交到上下台面上的作业。除此之外，由于大致与图1的装置相同，所以，省略此处的说明。
图7所示是另一实施例。
用图7对基板送入机构进行说明。在第1室C1的下侧的室外，设有驱动小齿轮轴的油缸71。在该缸轴的前端上下安装有形成有齿槽的能旋转的小齿轮70P。另外，为了放置基板并进行输送，在腔室的左右两侧设有2根沿输送方向长的导向板72。在导向板72上设有多个与基板接触支承的支承销74。再有，在一个导向板72上直线状地设有用于传递驱动力的齿条70R2。设置在上述小齿轮70P上的上侧的齿与该齿条70R2相啮合。另外，在腔室一侧设有固定的齿条70R1，使其与小齿轮70P的下侧的齿相啮合。而且，左右设置的导向板72虽然未图示但相互连接着，如果一个被驱动，另一个也一起移动。小齿轮70P设置在第2室C1一侧，在移动到最大行程时，导向板上的基板位于第2室的台面的面上。
另外，如以前所述的那样，在该第1室C1内的上部，设有用于暂时保持下基板31的沿输送方向细长的升降缓冲器73。而且，在该升降缓冲器73的上部，设有多个用于支承下基板31的支承销74。该升降缓冲器73位于先前的导向板72的外侧，产生驱动力的油缸77分别固定在输送方向的前后位置上。而且，虽然未图示，但油缸77的轴通过臂与升降缓冲器73连接，通过该臂使缸轴位于腔室壁一侧。因此，在将下基板31递交到导向板72上的支承销74上后，由于升降缓冲器73在原来的位置上待机，所以，在将下基板31移动到第2室C2时，缸轴并不妨碍移动。而且，通过驱动油缸77，能从导向板72的支承销上部的水平位置下降到下侧。
另外，在本实施例，在设置于第2室内的下台面8的面上，设有在需要基板或送出基板用的导向板72移动过来时，使其能平稳移动的导向板用的槽8h。再有，为了进行上下基板的水平方向的定位，下台面制成通过设置在腔室外的驱动机构能向XYθ方向移动。而且，驱动机构的活动部设置在腔室的外部，其连接部用波纹形状的弹性部件连接，以使真空不会泄漏。
权利要求
1.一种基板粘合装置，其特征是具备设有用于分别送入上下基板的送入机构的第1室；使第1室内从大气压变成中真空状态的真空泵；第2室，其具备在中真空状态从上述送入机构接收2块基板、在高真空状态分别保持2块基板的上台面和下台面，使任意一个台面沿水平方向移动，使上下2块基板对位，使上下任意一个台面上下动作，缩小基板间隔而进行粘合；第3室，其具备在中真空状态将粘合了的基板从第2室送出的送出机构，在大气状态将上述粘合了的基板送出到室外，上述第1室、第2室和第3室分别具备测量各自的室内压力的测量机构，设有控制各腔室的真空度的控制机构。
2.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是第1～第3室各具有用于在中真空状态下吸附基板的真空泵，使吸附系统与各室内连接，通过开关设置在它们中间的阀来控制吸附力。
3.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是从上述第1室向上述第2室输送基板的输送机构，由分别输送上基板的输送机械手和输送下基板的输送机械手构成，在上述输送机械手的基板输送臂上设有多个防止基板移动的吸盘。
4.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是上述输送机构由搭载2块基板进行输送的输送台车构成，上述上基板保持在凸状态进行输送。
5.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是上述第1室设有输送机构，该输送机构具备用于初次保持下基板的保持机构；和用于一个一个地将上下基板输送到第2室的、由齿条、小齿轮构成的驱动机构。
6.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是当在高真空状态下将基板保持在第2室内的上台面上时，使用利用粘合力的夹头。
7.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是当在高真空状态下将基板保持在第2室内的上台面上时，使用利用静电吸附力的夹头。
8.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是为了防止粘合后的上下基板错位，在输送基板时，使腔室内为中真空状态。
9.根据权利要求1所记载的基板粘合装置，其特征是为了在中真空状态下为保持基板而使用吸附，具有平时将由于吸附而排出的气体供给到腔室的机构。
10.一种基板粘合装置，具备粘合室，该粘合室具备在高真空状态下分别保持2块基板的上台面和下台面，使任意一个台面沿水平方向移动，使上下2块基板对位，使上下任意一个台面上下动作，缩小基板间隔进行粘合，其特征是具备送入上述上下基板、在作为上述高真空和大气压之间的气压的中真空状态，将上述上下基板输送到上述粘合室的第1室；和在作为上述高真空和大气压之间的气压的中真空状态下，从上述粘合室接收粘合了的基板的第3室。
11.一种基板粘合装置，包括送入上下基板的第1室、粘合从第1室送入的上下基板的第2室，和用于送出在第2室粘合了的基板的第3室，其特征是上述第1室和第3室反复从大气状态变成半真空状态，第2室反复变为半真空状态和高真空状态。
12.一种基板粘合方法，包含在作为高真空和大气压之间的气压的中真空状态下，将上下基板送入到粘合室的工序；使该粘合室内为高真空状态的工序；对上述上下基板进行对位的工序；粘合该上下基板的工序；使上述粘合室内成为作为高真空和大气压之间的气压的中真空状态的工序；在该中真空状态下，将上述粘合了的基板从上述粘合室送出的工序。
13.一种基板粘合方法，用于在真空中对在涂敷成环状的密封剂的内侧滴下适量的液晶的下基板和上基板进行粘合，其特征是使用于送入上述上下基板的送入室从大气状态变成半真空状态，分别保持在半真空状态的粘合室的上下台面上，使上述粘合室为高真空状态，将上下基板对位粘合，使粘合室为半真空状态，将粘合结束了的基板送出到半真空状态的后处理室。
14.根据权利要求13所记载的基板粘合方法，其特征是在使上述粘合室为高真空状态、对上下基板进行粘合期间，使上述送入室为大气状态，进行接下来进行粘合的上下基板的送入工序。
15.根据权利要求13所记载的基板粘合方法，其特征是上述后处理室，在半真空状态下，将光照射在送入的粘合了的基板的密封剂的一部分上进行临时定位。
16.一种基板输送台车，具有基板载置台，该基板载置台具备分别保持2块基板的上台面和下台面，使任意一个台面沿水平方向移动，使上下2块基板对位，将上述上下基板送入到使上下任意一个台面上下动作、缩小基板间隔进行粘合的粘合室，其特征是上述基板载置台具备上基板弯曲保持机构，该上基板弯曲保持机构以沿输送方向使上述上基板的基板中央部弯曲成凸状的方式对其进行保持。
全文摘要
为了实现能高速、高精度地在真空中对基板进行粘合的基板粘合装置，由送入粘合前的2块基板的第1室(C1)、对基板进行粘合的第2室(C2)和送出粘合后的基板的第3室构成，能控制上述第1室室内和第3室室内从大气压变成中真空状态，能控制第2室从中真空变成高真空。
文档编号G02F1/1339GK1936678SQ20061011107
公开日2007年3月28日 申请日期2006年8月18日 优先权日2005年9月2日
发明者中山幸德, 山本立春, 齐藤正行 申请人:株式会社日立工业设备技术