JP3817258B2 - 基板位置合わせ装置 - Google Patents

Description

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、それに用いられる二枚の基板を相対的にＸＹθ方向へ位置合わせ（アライメント）した後に、これら基板同士を重ね合わせて封止し、その後、上下両基板の内外に生じる気圧差で両基板の間を所定のギャップまで加圧する基板貼り合わせ機の基板位置合わせ装置、特に大型な基板に対応可能な基板位置合わせ装置に関する。
詳しくは、真空室内で、互いに貼り合わせる二枚の基板を、上下の保持板に夫々着脱自在に保持して対向させ、これら両基板を真空中で相対的にＸＹθ方向へ調整移動して、基板同士の位置合わせを行う基板位置合わせ装置に関する。

従来、この種の基板位置合わせ装置として、上下基板の出入口が側面に開設された真空チャンバの内部に、上保持板（上テーブル）と下保持板（下テーブル）を備え、この真空チャンバの底壁に開設された貫通孔（開孔部）を、下保持板の台座部が貫通し、この台座部を介して下保持板がＸＹθステージで支持されており、このＸＹθステージが、駆動モーターによりＸＹ方向に移動可能に支持するＸＹステージと、このＸＹステージの内側において回転ベアリングと真空シールを介して駆動モータによりＸＹステージに対して回転可能なθステージから構成され、これら下保持板の台座部と真空チャンバの貫通孔とを蛇腹状の弾性体などの弾性シール部材で気密に結合したものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、上下基板を出し入れするために開閉自在な開口部が側面に開設された真空チャンバの内部に、上保持板（上テーブル）と下保持板（下テーブル）を備え、この真空チャンバの底壁に開設された複数の貫通孔（第一の開口部）にシャフト（第一のシャフト）を夫々挿通し、両者間を蛇腹状の弾性体などの弾性シール部材で気密に保持すると共に、これらシャフトを介して下保持板とＸＹθステージ（移動テーブル）とを連結することにより、この下保持板が両基板の貼り合わせ面と平行にＸＹθ方向へ調整移動自在に支持され、上記真空チャンバ内が所望の真空圧に到達してから、真空チャンバの外に配備されたＺ方向移動手段の駆動により上下保持板を相対的に接近させ、次に上記ＸＹθステージの駆動により各シャフト及び下保持板を介して両基板が相対的にＸＹθ方向へ位置合わせされ、その後、真空室内を大気圧に戻して、両基板間に大気圧が作用して両基板を更に加圧するものがある（例えば、特許文献２参照）。

：特開２００１−３０５５６３号公報（第３−４頁、図３、図６、図７） ：特開２００２−２２９０４２号公報（第３−６頁、図１−図５）

しかし乍ら、このような従来の基板位置合わせ装置では、基板同士を位置合わせするためのＸＹθ方向移動手段としてＸＹθステージを用いるが、現存するＸＹθステージは基本的にＸＹθ方向へｍｍ単位以上移動させるために設計されたものが一般的であり、特に基板のアライメントのように数百μｍ以下の僅かな移動量では、回転ベアリングの転動体が一回転分まで至らず、各基板のアライメント毎に数百μｍ以下の僅かな移動を繰り返した場合には、油切れにより摺動部が摩耗して精密な制御性に不可欠な再現性の高いスムースな応答が短期間の内に失われ、到底、実用には耐えないことを発見した。
ところで、近年では基板サイズが大型化する傾向で一辺が１０００ｍｍを超えるものまで製造され始めているが、基板サイズが大型化されても小型の基板と同様に精密な位置合わせが要求されることは変わりなく、特に一辺が１０００ｍｍ以上の大型基板であっても基板同士を位置合わせする際にＸＹθ方向へ移動させる量は、数百μｍを越えることはない。
このような環境下で、一辺が１０００ｍｍ以上の大型基板をＸＹθ方向へ調整移動する装置では、基板サイズの大型化に伴って装置全体も大きくなり、完成状態のままトラックに載置できない場合があった。
このような場合には、分解しなければトラック輸送できず、輸送コストが高くなり、しかも出荷時の分解作業や設置現場での組立作業を行う必要があるため、作動精度が低下する恐れがあると共に設置完了までに時間を要し、これが装置選定の際に致命的な欠点となる。
しかし、上記ＸＹθステージは構造的に大きいため、装置全体が大型化すると共に重くなって製造コスト及び輸送コストが高くなり、しかも近年の基板の大型化傾向に伴って装置全体の大型化が進み、上記の問題はますます大きくなりつつある。
また、真空チャンバの底壁とそれを貫通する可動部品との間に蛇腹状の弾性体などの弾性シール部材を介装して真空チャンバ内の真空状態が維持されるため、真空遮断にコストが掛かると共に、その密閉度を高めるために真空シールの表面を可動部品に強く密接させると、抵抗負荷が増大して調整移動に相当な力を必要とするため、出力の大きな位置調整用の駆動源が必要となって、その駆動形態に制約が多いという問題がある。
しかも、このような状態で上述した如く基板同士の位置合わせのために上記可動部品をミクロン単位又はサブミクロン単位で調整移動させた場合には、それに伴って弾性シール部材は一時的に弾性変形するものの、調整移動後に元の形状に戻ってしまう。即ち、調整段階で基板同士を正確に位置合わせしても、弾性シール部材が有する変形前の形状に復元しようとする弾性力により、基板同士の位置合わせに狂いが生じ、正確な位置合わせができないという問題がある。
また更に、真空チャンバの全体を分割して開閉できないために真空チャンバ内への基板の出し入れが行い難いばかりでなく、真空チャンバ内部のメンテナンスが行い難いという問題があった。

本発明のうち請求項１記載の発明は、ＸＹθステージを用いずに精度良く位置合わせす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、可動させる上下保持板の一方を簡単な構造でＸＹθ方向へ調整可能に平面支持することを目的としたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、可動させる上下保持板の一方を簡単な構造でＸＹθ方向へスムーズに調整可能に平面支持することを目的としたものである。
請求項４記載の発明は、請求項１、２または３に記載の発明の目的に加えて、真空室をコンパクトに設計することを目的としたものである。
請求項５記載の発明は、請求項２に記載の発明の目的に加えて、真空貫通部品を増やすことなく簡単な構造で基板同士を位置合わせに最適な間隔に調整することを目的としたものである。
請求項６記載の発明は、請求項３に記載の発明の目的に加えて、真空貫通部品を増やすことなく簡単な構造で基板同士を位置合わせに最適な間隔に調整することを目的としたものである。

前述した目的を達成するため、本発明は、真空室内の上下保持板のうち、アライメントを行うために可動させる方の保持板を「揺動リンクガイド機構」で支承することを最大の特色とする。
この「揺動リンクガイド機構」とは、後述の例で明らかになるように、ブランコのように揺動するリンク機構であり、本質的には円弧運動であるが、ごく微小な範囲においては、近似的に実用上問題ない精度で二次元の平面ガイド（軸受）を実現するものであり、従来のＸＹθ各独立の転動を主体としたガイドに比べ、きわめて優れた応答性と制御性が得られる。同機構は、ブランコを逆さにして下から立ち上がる形に構成しても良い。
また「揺動リンクガイド機構」には、この他に、リンクの一部が弾性変形して二次元の平面ガイドを実現するものも含む。
そして、この保持板の駆動は、このような二次元平面ガイドに対応して、二次元の３点変位駆動カム方式で行うのが最も相応しい。
即ち、本発明のうち請求項１記載の発明は、上記揺動リンクガイド機構を真空室の上部か又は下部に設置することを特徴とし、真空室の上部に設置する場合には、真空室の天井壁から揺動リンクガイド機構を吊り下げ、真空室の下部に設置する場合には、真空室の底壁から揺動リンクガイド機構を立ち上げるものである。
詳しくは、上下保持板のどちらか一方を他方に対し両基板同士を平行に保持したままＸＹθ方向へ調整移動自在に支持するための手段として、上下保持板の一方と、真空室の天井壁又は底壁或いは該底壁が固定されたベースフレームとの双方に固定された揺動リンクガイド機構を設け、この揺動リンクガイド機構をＸＹθ方向移動手段によりＸＹθ方向へ揺動させることで、上下保持板の一方を他方に対してＸＹθ方向へ調整移動し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に記載の揺動リンクガイド機構を、真空室の外部に複数設けて上保持板又は下保持板を支持することを特徴とし、真空室の上部に設置する場合には、真空室の天井壁から略平行なリンク部材を立ち上げて上保持板を支持し、真空室の下部に設置する場合には、真空室の底壁から略平行なリンク部材を吊り下げて下保持板を支持するものである。
詳しくは、請求項１記載の発明の構成に、前記揺動リンクガイド機構が、上下保持板の一方から真空室の外部へ向けて設けられたＸＹθ方向へ変形不能なシャフトと、夫々が真空室の天井壁又は底壁に一端部を取り付けて鉛直方向へ設けた複数の略平行なリンク部材と、その端部同士を連結する連結部材とからなり、この連結部材と上下保持板の一方とを上記シャフトで連結した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に記載の揺動リンクガイド機構を、真空室の天井壁より上側か又は底壁より下側へ設置することを特徴とし、真空室の上部に設置する場合には、真空室の天井壁より上側にあるベースフレームから支柱を吊り下げて上保持板を支持し、真空室の下部に設置する場合には、真空室の底壁より下側にあるベースフレームから支柱から支柱を立て上げて下保持板を支持するものである。
詳しくは、請求項１記載の発明の構成に、前記揺動リンクガイド機構が、上下保持板の一方からそれと対向する真空室の天井壁又は底壁を貫通してベースフレームへ向け夫々鉛直方向へ設けた複数の支柱からなり、これら支柱をＸＹθ方向へ揺動自在にし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、２または３記載の発明の構成に、前記真空室の外側にＸＹθ方向移動手段を配置し、このＸＹθ方向移動手段と上下保持板の一方とを揺動リンクガイド機構を介して間接的に連係させた構成を加えたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に、前記真空室内又は真空室を囲む周壁の内部或いはシャフトに、上下保持板の少なくともどちらか一方と連係する基板間隔調整手段を設け、この基板間隔調整手段により上下保持板を相対的にＺ方向へ平行移動させる構成を加えたことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に、前記真空室内又は真空室を囲む周壁の内部或いは支柱に、上下保持板の少なくともどちらか一方と連係する基板間隔調整手段を設け、この基板間隔調整手段により上下保持板を相対的にＺ方向へ平行移動させる構成を加えたことを特徴とする。

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、上下保持板のどちらか一方を他方に対し両基板同士を平行に保持したままＸＹθ方向へ調整移動自在に支持するための手段として、上下保持板の一方と、真空室の天井壁又は底壁或いは該底壁が固定されたベースフレームとの双方に固定された揺動リンクガイド機構を設け、この揺動リンクガイド機構をＸＹθ方向移動手段でＸＹθ方向へ揺動させることにより、上下保持板の一方が他方に対しＸＹθ方向へ調整移動されて、これら上基板と下基板がＸＹθ方向へ相互に位置合わせされる。
従って、ＸＹθステージを用いずに精度良く基板同士を位置合わせすることができる。
その結果、基板同士を位置合わせするためのＸＹθ方向移動手段としてＸＹθステージを用いる従来のものに比べ、ＸＹθステージが必要ないから、ＸＹθ方向移動手段の構造を小型化でき、それにより繰返しアライメントに対して油切れにより摺動部の摩耗がなくて耐久性の向上が期待できると共に、製造コストの低減化が図れるだけでなくメンテナンスが容易になり、しかも基板サイズが大型化しても装置全体をコンパクト化でき、設置スペースが狭くなり、輸送コストの低減化だけでなく出荷時の分解作業や設置現場での組立作業をも省くことができる。
更に、基板サイズの大型化に伴って真空室への大気圧荷重が増加しても位置合わせの制御性を向上できると共に、真空室の天井壁又は底壁が大気圧による荷重によって変形しても、それに関係なく正確に位置合わせできる。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、揺動リンクガイド機構が、上下保持板の一方から真空室の外部へ向けて設けられたＸＹθ方向へ変形不能なシャフトと、夫々が真空室の天井壁又は底壁に一端部を取り付けて鉛直方向へ設けた複数の略平行なリンク部材と、その端部同士を連結する連結部材とからなり、この連結部材と上下保持板の一方とを上記シャフトで連結することにより、揺動自在な部材及び連結部材がＸＹθ方向へ揺動移動してもシャフトの剛性で、上下保持板の一方と真空室の天井壁又は底壁との間隔が略一定に保持されて接触しないから摺動抵抗が発生しない。
従って、可動させる上下保持板の一方を簡単な構造でＸＹθ方向へ調整可能に平面支持することができる。
その結果、ＸＹθ方向への調整移動に伴って摩擦接触する部分が無いため、この摩擦接触により塵が発生せず、両基板同士の位置合わせにおいて発塵による両基板への悪影響を防止できる。

請求項３の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、揺動リンクガイド機構が、上下保持板の一方からそれと対向する真空室の天井壁又は底壁を貫通してベースフレームへ向け夫々鉛直方向へ設けた複数の支柱からなり、これら支柱をＸＹθ方向へ揺動自在にすることで、上下保持板の一方と真空室の天井壁又は底壁とが大気圧の影響を全く受けることなく無接触で調整移動して摺動抵抗が発生しない。
従って、可動させる上下保持板の一方を簡単な構造でＸＹθ方向へスムーズに調整可能に平面支持することができる。
その結果、ＸＹθ方向移動手段の駆動源を小型化できると共に、ＸＹθ方向への調整移動に伴って摩擦接触する部分が無いため、この摩擦接触により塵が発生せず、両基板同士の位置合わせにおいて発塵による両基板への悪影響を防止できる。

請求項４の発明は、請求項１、２または３の発明の効果に加えて、真空室の外側にＸＹθ方向移動手段を配置し、このＸＹθ方向移動手段と上下保持板の一方とを揺動リンクガイド機構の支柱を介して間接的に連係させることにより、外部駆動で基板同士の位置合わせが行われる。
従って、真空室をコンパクトに設計することができる。

請求項５の発明は、請求項２の発明の効果に加えて、真空室内又は真空室を囲む周壁の内部或いはシャフトに、上下保持板の少なくともどちらか一方と連係する基板間隔調整手段を設け、この基板間隔調整手段で上下保持板を相対的にＺ方向へ平行移動させることにより、ＸＹθ方向移動に伴って基板の間隔が僅かに変化した分を補正することが可能となる。
請求項６の発明は、請求項３の発明の効果に加えて、真空室内又は真空室を囲む周壁の内部或いは支柱に、上下保持板の少なくともどちらか一方と連係する基板間隔調整手段を設け、この基板間隔調整手段で上下保持板を相対的にＺ方向へ平行移動させることにより、ＸＹθ方向移動に伴って基板板の間隔が僅かに変化した分を補正することが可能となる。
従って、真空貫通部品を増やすことなく簡単な構造で基板同士を位置合わせに最適な間隔に調整することができる。

本発明の基板位置合わせ装置Ｄが備えられた基板貼り合わせ機は、図１〜図６に示す如く、上保持板１及び下保持板２の背後に、これらと略平行に対向する天井壁３と底壁４を夫々Ｚ方向へ移動自在に横設し、これら天井壁３と底壁４の相対的な接近移動によって、両者間に上下方向へ分割（開閉）自在な真空室Ｓが上下保持板１，２を囲むように区画形成され、この真空室Ｓ内が所定の真空度に達した時に、上記基板位置合わせ装置ＤのＸＹθ方向移動手段５が作動開始して、二枚のガラス製基板Ａ，Ｂを相対的にＸＹθ方向へ調整移動させ、基板Ａ，Ｂ同士の位置合わせ（アライメント）として粗合わせと微合わせが順次行われる。

更に詳しく説明すれば、天井壁３の下面外周部と、底壁４の上面外周部とに夫々環状の周壁３ａ，４ａを一体形成するか又は一体的に設け、この天井壁３及び周壁３ａで囲まれた真空室Ｓの内部上側に上保持板１を配置すると共に、底壁４及び周壁４ａで囲まれた真空室Ｓの内部下側に下保持板２を配置し、これら天井壁３及び周壁３ａと底壁４及び周壁４ａを、ジャッキなどからなる昇降手段１１の伸長作動によりＺ方向へ離（開動）した状態で、上下保持板１，２に基板Ａ，Ｂがセットされ、その後、この昇降手段１１の短縮作動により天井壁３が下動して上記環状周壁３ａ，４ａを密接させることにより真空室Ｓが区画形成される。

そして、この真空室Ｓから吸気手段１２の作動により空気を抜いて所定の真空度に達したところで、ＸＹθ方向移動手段５により上保持板１及び下保持板２のどちらか一方を他方に対しＸＹθ方向へ調整移動して、これら上保持板１の保持面に着脱自在に保持された上基板Ａと、下保持板２の保持面に着脱自在に保持された下基板Ｂとの粗合わせ及び微合わせが順次行われる。

これらの位置合わせが完了した後は、上保持板１の保持面から窒素ガスなどの気体を噴き出すことにより、該保持面から上基板Ａを強制的に剥離して下基板Ｂ上の環状接着剤Ｃへ瞬間的に圧着し、両者間を封止して重ね合わせる。

その後は、吸気手段１２を作動させると共に後述する吸引吸着手段１ｂ，２ｂの貫通孔を利用して真空室Ｓ内に空気や窒素を供給するか、又はどちらか一方の作動で、該真空室Ｓ内の雰囲気を大気圧に戻すことにより、両基板Ａ，Ｂの内外に生じる気圧差で均等に加圧され、液晶が封入された状態で所定のギャップまで押し潰れて製品が完成する。
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１は、図１及び図２に示す如く、前記真空室Ｓの底壁４を筺状の架台１３ａの上に載置固定して移動不能に支持し、それに対し天井壁３を前記昇降手段１１の伸縮作動でＺ方向へ往復動（開閉動）させ、この真空室Ｓの内部には、上記ＸＹθ方向移動手段５のカム５ａを配設すると共に、このカム５ａと係合する当接部２ｅを下保持板２の底面に凹設し、密閉された真空室Ｓの内部において、下保持板２の底面の当接部２ｅをカム５ａの駆動でＸＹθ（水平）方向へ調整移動（押動）することにより、基板Ａ，Ｂ同士が平行に保持されたまま粗合わせと微合わせを順次行われる場合を示すものである。

前記上保持板１及び下保持板２は、例えば金属やセラミックスなどの剛体で歪み（撓み）変形しない厚さの平板状に形成された定盤であり、夫々の対向面には、両基板Ａ，Ｂを移動不能に保持する機構として静電吸着板１ａ，２ａが夫々設けられると共に、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１ｂ，２ｂが追加して設けられ、更に基板搬送用ロボット（図示せず）との受け渡しを行うために、Ｚ方向へ往復動して吸着保持するリフトピン１ｃ，２ｃを複数配置することが好ましい。

更に、上記静電吸着板１ａ，２ａは静電チャックであり、金属製の台座１ｄ，２ｄに例えば互いに接近させて並列状に配置され、これら台座１ｄ，２ｄと上保持板１及び下保持板２の対向面との間には、例えば皿バネなどの高さ調整治具１ｅ，２ｅを介装することにより、これら台座１ｄ，２ｄの平行度を微調整するようにしても良いし、高さ調整治具１ｅ，２ｅを介装せずに台座１ｄ，２ｄと上保持板１及び下保持板２の対向面を直接接着しても良い。

また、上保持板１の上面と天井壁３の下面との間に、Ｚ方向のみ弾性変形可能な例えばスプリングなどの弾性部材１ｆを複数介装して一体的に吊持することにより、真空室Ｓ内と大気圧との圧力差で天井壁３が変形する可能性があったとしても、真空室Ｓ内の上保持板１に悪影響を与えないようにしている。

そして、前記下保持板２の底面に設けられる凹設される当接部２ｅと係合するＸＹθ方向移動手段５は、カム５ａと、このカム５ａを回転する例えばモーターなどの位置合わせ用駆動源５ｂと、該カム５ａを上記下保持板２の当接部２ｅへ常時当接させるための例えばスプリングなどの弾性体５ｃとから構成され、これら一つのユニットとして、下保持板２の底面の当接部２ｅ毎に一組ずつ配置する。

図示例の場合には図２に示す如く、下保持板２の四隅近くなどの相互に離れた位置に、該当接部２ｅと上記ＸＹθ方向移動手段５のカム５ａ、位置合わせ用駆動源５ｂ及び弾性体５ｃとを一つのユニットとして、Ｘ方向及びＹ方向へ作動するように少なくとも３組以上配置すると共に、この位置合わせ用駆動源５ｂを真空室Ｓの内部から底壁４に対して気密状に埋設し、これら位置合わせ用駆動源５ｂの作動１９より、夫々の回転駆動をＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａで夫々Ｘ方向とＹ方向へ往復運動に変えると共に各弾性体５ｃに抗して、各当接部２ｅを直接ＸＹθ方向へ調整移動（押動）している。

なお、上述した当接部２ｅとＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａ、位置合わせ用駆動源５ｂ及び弾性体５ｃの配置は、図示例以外に、前記リフトピン２ｃなどの配置に邪魔とならなければ他の配置にすることも可能である。
更に、位置合わせ用駆動源５ｂの配置構造も図示例以外に、この位置合わせ用駆動源５ｂの内部空間を通って真空室Ｓの内部に外気が侵入したり、該位置合わせ用駆動源５ｂの配置場所から真空室Ｓの内部に外気が侵入しないように取り付け可能であれば、他の設置構造にすることも可能である。

また、前記下保持板２を上保持板１に対して両基板Ａ，Ｂ同士を平行に保持したままＸＹθ方向へ調整移動自在に支持するための支持手段６が設けられる。
この支持手段６は、下保持板２の底面から、その下方に横設された移動不能な真空室Ｓの底壁４を貫通して真空室Ｓの外側に突出する揺動リンクガイド機構で構成され、この揺動リンクガイド機構６の少なくとも一部を、上記ＸＹθ方向移動手段５の作動によりＸＹθ方向へ揺動させることで、下保持板２を上保持板１に対してＸＹθ方向へ調整移動している。

上記揺動リンクガイド機構６は、下保持板２をＸＹθ方向へ調整移動させるためにＸＹθ方向へブランコのように揺動するリンク機構で、これを所定角度まで揺動させると共に、その揺動角度を保持することにより、上保持板１に対して下保持板２をＸＹθ方向へ移動不能に位置決めするものであり、これを一つのユニットとして下保持板２及び底壁４の離れた位置に複数組配置している。

本実施例の場合には、上記揺動リンクガイド機構６が夫々、真空室Ｓの底壁４から夫々鉛直方向（Ｚ方向）へ吊り下げた略平行なリンク部材６ｂと、その端部同士を連結する連結部材６ｃとからなり、この連結部材６ｃと下保持板２とをＸＹθ方向へ変形不能で鉛直方向へ大きな剛性を持ったシャフト６ａで連結し、これらリンク部材６ｂを前記ＸＹθ方向移動手段５でＸＹθ方向へ揺動させると共にその揺動角度を保持している。

図示例では、上記シャフト６ａが、下保持板２の底面から底壁４１９開穿された通孔４ｂをＸＹθ方向へ移動可能に貫通して吊り下げられ、上記リンク部材６ｂが、底壁４の通孔４ｂの周囲下面から該シャフト６ａの周囲を囲むように例えば４本吊り下げられ、これらリンク部材６ｂを、夫々軸方向へ分割して相互を例えばボールジョイントなどの屈曲部６ｄで連結してＸＹθ方向へ変形移動可能にしている。

即ち、シャフトからなるシャフト６ａを、ＸＹθ方向へ揺動可能なリンク部材６ｂと円板状の連結部材６ｃとによって、ブランコのように揺動自在に支持している。
更に、上記底壁４に開穿された通孔４ｂと、シャフト６ａとの隙間を、例えばベローズなどの蛇腹状に形成された弾性材料からなる弾性シール部材６ｅで覆うことにより、ＸＹθ方向へ移動可能に密閉して気密状に貫通させるか、或いは上記揺動リンクガイド機構６の周囲を仕切壁（図示せず）で夫々覆って真空室Ｓの内部と同じ雰囲気の空間にすれば、弾性シール部材６ｅで密閉する必要もなくなる。

なお、上記揺動リンクガイド機構６は、上述した構造とは逆に、中心のシャフト６ａをＸＹθ方向へ揺動自在に形成すると共に周囲のリンク部材６ｂをＺ方向へ剛性が高くてＸＹθ方向へ変形しないように形成したり、ＸＹθ方向へ揺動自在な構造としてボールジョイントなどの屈曲部６ｄを用いずに、弾性変形可能な柱やワイヤーなどからなる弾性杆材を用いるか、或いはシャフト６ａ又はリンク６ｂの一部或いは全体を弾性変形可能な材料で形成したり、リンク部材６ｂの全体を弾性変形可能な材料で円筒状に形成するなど、図示例以外の構造にすることも可能である。
更に、例えば上記揺動リンクガイド機構６を、図２に示す如く、下保持板２及び底壁４の四隅部分に一組ずつ計４組配置しているが、基板サイズの大型化に伴って、前記ＸＹθ方向移動手段５やリフトピン２ｃなどの配置に邪魔とならない位置に５組以上配置することも可能である。

一方、前記上下保持板１，２の少なくともどちらか一方と連係して真空室Ｓ内を真空状態に維持しながら上下保持板１，２を相対的にＺ方向へ平行移動させる基板間隔調整手段７が設けられる。
図示例では、各揺動リンクガイド機構６のシャフトからなる中心部材６ａの上下途中に、Ｚ方向へ伸縮動する基板間隔調整手段７を夫々設け、これら基板間隔調整手段７で下保持板２を底壁４に対してＺ方向へ平行移動させている。

各基板間隔調整手段７は、中心部材６ａの中間位置に配置された例えばリニアアクチュエーターや伸縮シリンダーなどの駆動体であり、両基板Ａ，Ｂをセットする前の時点で、基板Ａ，Ｂの厚みバランスなどの変化要因を考慮して各駆動体を別々に伸長させることにより、上下保持板１，２が平行となるように設定する。
基板Ａ，Ｂ同士の粗合わせと微合わせに際しては、それに連動して基板Ａ，Ｂの間隔を変えると共に、揺動リンクガイド機構６の周囲部材６ｂがＸＹθ方向へ変形移動することによって下保持板２と底壁４との間隔が僅かに短くなった分だけ伸長して、下保持板２と底壁４との間を所定の間隔に維持する。

基板Ａ，Ｂの間隔について詳しく説明すれば、真空室Ｓから空気を抜く状態では、上基板Ａが下基板Ｂ上の環状接着剤Ｃや液晶に全く接触しない約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の隙間を開け、粗合わせを行う前にはその最小値として上基板Ａが環状接着剤Ｃと接触しない約０．５ｍｍ程度まで接近させることが好ましく、微合わせを行う前にはその最小値として、上基板Ａが環状接着剤Ｃの少なくとも周方向一部に部分的に接触しても下基板Ｂとは接触しない約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度まで更に接近させることが好ましい。

次に、斯かる基板位置合わせ装置の作動について説明する。
先ず、密閉された真空室Ｓ内が所定の真空度に達した後に、図１に示す如く、基板間隔調整手段７の作動により、下保持板２を上昇させて上下基板Ａ，Ｂの間隔を、粗合わせ時には最小約０．５ｍｍ程度まで接近させると共に、微合わせ時には最小約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度まで更に接近させ、これら粗合わせ及び微合わせの段階で、両基板Ａ，Ｂに表示されたマークを顕微鏡とカメラで構成された検出器（図示せず）から出力されるデータに基づいて、複数のＸＹθ方向移動手段５を個別に作動させる。

各ＸＹθ方向移動手段５は、その位置合わせ用駆動源５ｂの回転によりＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａで、下保持板２の底面の当接部２ｅを上保持板１に対してＸＹθ方向へ調整移動（押動）し、それにより両基板Ａ，Ｂ同士の粗合わせと微合わせが順次行われる。
その結果、基板位置合わせ装置の全体ＸＹ寸法をコンパクト化しながら僅かな調整を確実でしかも精度良く行うことができる。

更に本実施例の場合には、下保持板２の当接部２ｅとカム５ａを、密閉された真空室Ｓ内に配置することにより、基板Ａ，Ｂ同士の位置合わせに伴うＸＹθ方向へ調整移動が真空室Ｓ内で行われるので、ＸＹθ方向移動手段５が真空室Ｓを貫通することなくスムーズに調整移動することができる。

また、上記粗合わせと微合わせと同時に、前記下保持板２を底壁４に対してＸＹθ方向へ調整移動すると、各揺動リンクガイド機構６の周囲部材６ｂが同方向へ変形移動するものの、各中心部材６ａが有する鉛直方向への大きな剛性により、下保持板２の重量に耐えながら下保持板２と底壁４との間隔が保持されて接触しないため、ＸＹθ方向への調整移動によって摺動抵抗が発生しない。
その結果、ＸＹθ方向への調整移動がスムーズで極めて耐久性の高い揺動リンクガイド機構６を提供できる。

また更に、基板間隔調整手段７により下保持板２を底壁４に対してＺ方向へ平行移動させるから、基板Ａ，Ｂ同士の位置合わせに伴って両者の間隔が変更可能になると共に、各揺動リンクガイド機構６の周囲部材６ｂがＸＹθ方向へ変形移動するのに伴い上下寸法が僅かに短くなって、基板Ａ，Ｂ同士の間隔が若干広がると同時に下保持板２と底壁４との間隔が狭くなっても、その分を補正して所定間隔に維持できる。
その結果、コンパクトな構造で基板Ａ，Ｂ同士を精度良く位置合わせすると共にこの位置合わせに伴って発生したＺ方向の僅かな誤差を補正できる。

この実施例２は、図３及び図４に示す如く、前記ＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａと夫々係合する当接部２ｅ′を、下保持板２の底面から底壁４へ向けて突設し、これら下保持板２の底面の当接部２ｅ′をＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａの駆動でＸＹθ（水平）方向へ調整移動することにより、基板Ａ，Ｂ同士が平行に保持されたまま粗合わせと微合わせを順次行う構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

図示例では、前記真空室Ｓの底壁４を板状の架台１３ｂの上に載置固定し、この板状の架台１３ｂを複数本の柱状架台１３ｃで支えて該底壁４が移動不能に支持され、それに対し天井壁３を前記昇降手段１１の伸縮作動でＺ方向へ往復動（開閉動）させている。

更に、上記当接部２ｅ′が棒状に形成され、底壁４に開穿された貫通孔４ｃをＸＹθ方向へ移動自在に挿通して真空室Ｓの外側へ突出させ、これら棒状の当接部２ｅ′と貫通孔４ｃの隙間を例えばベローズなどの蛇腹状に形成された弾性材料からなる弾性シール部材２ｆで夫々密閉すると共に、各当接部２ｅ′と前記ＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａとに亘って、従動子５ｄを夫々Ｘ方向又はＹ方向へ移動自在に架設し、例えばスプリングなどの弾性体５ｅで各当接部２ｅ′を介して下保持板２がＸ方向及びＹ方向へ引っ張られると同時に、各カム５ａと従動子５ｄとを常時当接させている。

そして、これらＸＹθ方向移動手段５の位置合わせ用駆動源５ｂの作動により、夫々の回転駆動を各カム５ａで夫々Ｘ方向とＹ方向へ往復運動に変えると共に、各往復運動が各従動子５ｄに伝達され、各弾性体５ｅに抗して各当接部２ｅ′及び下保持板２を間接的にＸＹθ方向へ調整移動している。

なお、上述した当接部２ｅ′、ＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａ、位置合わせ用駆動源５ｂ、従動子５ｄ及び弾性体５ｅの配置や構造は、図示例の構造以外に、例えば図１及び図２に示した実施例１と同様に、該当接部２ｅ′を真空室Ｓの外側へ突出させずに真空室Ｓの内側でＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａと係合させたり、前述したリフトピン２ｃなどの配置に邪魔とならなければ、従動子５ｄ無しで当接部２ｅ′とカム５ａ直接係合させるなど、各当接部２ｅ′をカム５ａでＸＹθ方向へ調整移動できれば他の配置や構造にすることも可能である。

従って、図３及び図４に示すものは、前記図１及び図２に示した実施例１と同様な作用効果が得られる。
更に、前記ＸＹθ方向移動手段５と前記揺動リンクガイド機構６が接近して両者の配置が困難な場合には、例えば図示に示す如く、底壁４の環状突起４ａに複数開穿された横孔４ｄに対し、下保持板２の外周に突設された複数の支持梁２ｇを夫々遊嵌状に挿通して、ＸＹθ方向及びＺ方向へ調整移動自在に支持すると共に、この支持梁２ｆの下面に揺動リンクガイド機構６の中心部材６ａの上端部を接合しても良い。

この実施例３は、図５及び図６に示す如く、前記下保持板２の支持手段６である揺動リンクガイド機構が、下保持板２の底面から真空室Ｓの底壁４を貫通してベースフレーム１３ｄへ向け夫々鉛直方向へ設けた略平行な支柱６ｆからなり、これら支柱６ｆ及び／又は下保持板２を前記ＸＹθ方向移動手段５の作動でＸＹθ（水平）方向へ移動して、該支柱６ｆの略全体又は一部をＸＹθ方向へ揺動させることにより、基板Ａ，Ｂ同士が平行に保持されたまま粗合わせと微合わせを順次行う構成が、前記図１及び図２に示した実施例１や図３及び図４に示した実施例２は異なり、それ以外の構成は実施例１や実施例２と同じものである。

詳しくは、上記揺動リンクガイド機構６の支柱６ｆが、下保持板２をＸＹθ方向へ調整移動させるためにＸＹθ方向へ揺動自在に形成された揺動部材であり、それによって下保持板２が上下逆向きのブランコのように揺動自在に支持し、この支柱６ｆを前記ＸＹθ方向移動手段５でＸＹθ方向へ揺動させると共にその揺動角度を保持している。

図示例では、前記真空室Ｓの底壁４を板状の架台１３ｂの上に載置固定し、この板状の架台１３ｂを複数本の柱状架台１３ｃで支えて該底壁４が移動不能に支持され、それに対し天井壁３を前記昇降手段１１の伸縮作動でＺ方向へ往復動（開閉動）させると共に、これら柱状架台１３ｃの下端が夫々固着されるベースフレーム１３ｄの上面から真空室Ｓの底壁４を貫通して下保持板２の底面に亘り、上記揺動リンクガイド機構６の支柱６ｆを水平方向へ等間隔毎に４本又はそれ以上立設している。

各支柱６ｆは、その軸方向へ分割して相互を例えばボールジョイントなどの屈曲部６ｄで連結するか、又は各支柱６ｆの全体又は一部を弾性変形可能な材質などで構成することにより、少なくとも前記下保持板２の底面と連結される上側部分をＸＹθ方向へ揺動変形可能にしている。

更に、これら支柱６ｆの揺動側である上側部分には、相互に亘り上記連絡部材６ｇを連結して夫々一体化され、この連絡部材６ｇと前記ＸＹθ方向移動手段５とを連係させている。
また、各支柱６ｆの上端部分は、上記真空室Ｓの底壁４及び上記板状の架台１３ｂに開穿された貫通孔４ｅをＸＹθ方向へ移動自在に貫通して真空室Ｓの内外へ挿通し、この挿通部分と貫通孔４ｅの隙間を、例えばベローズなどの蛇腹状に形成された弾性材料からなる弾性シール部材６ｈで覆うことにより、ＸＹθ方向へ移動可能に密閉して気密状に貫通させるか、或いは各支柱６ｆ及び連絡部材６ｇと前記ＸＹθ方向移動手段５の周囲を仕切壁（図示せず）で覆って真空室Ｓの内部と同じ雰囲気の空間にすれば、弾性シール部材６ｈで密閉する必要もなくなる。

図示例では、上記支柱６ｆの上端に、ＸＹθ方向へ変形しないシャフト６ｉを夫々連結するなど一体化して下保持板２の底面に連結させ、このシャフト６ｉと上記底壁４の貫通孔４ｅとの隙間に弾性シール部材６ｈを設けると共に、これらシャフト６ｉの相互に亘って板状の連絡部材６ｇを連結している。

上記連絡部材６ｇと前記ＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａとの間には、従動子５ｆをＸ方向又はＹ方向へ移動自在に夫々架設し、例えぱスプリングなどの弾性体５ｇで連絡部材６ｇ、シャフト６ｉ及び支柱６ｆを介して下保持板２がＸ方向及びＹ方向へ引っ張られると同時に、各カム５ａと従動子５ｆとを常時当接させている。
即ち、これら連絡部材６ｇ、シャフト６ｉ及び支柱６ｆが、前記ＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａと夫々係合する当接部２ｅ″である。

そして、各ＸＹθ方向移動手段５の位置合わせ用駆動源５ｂの作動により、夫々の回転駆動をＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａで夫々Ｘ方向とＹ方向へ往復運動に変えると共に、各往復運動が各従動子５ｆに伝達され、各弾性体５ｇに抗して連絡部材６ｇを移動させると同時に、シャフト６ｉ及び支柱６ｆを介して下保持板２を間接的にＸＹθ方向へ調整移動している。

なお、上述したＸＹθ方向移動手段５のＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａ、位置合わせ用駆動源５ｂ、従動子５ｆ、弾性体５ｇ、及び支柱６ｆ、連絡部材６ｇ及びシャフト６ｉの配置や構造は、図示例の構造以外に、例えばシャフト６ｉを介さずに支柱６ｆの上端部を直接下保持板２の底面に連結したり、また図１及び図２に示した実施例１と同様に、真空室Ｓの内側で支柱６ｆ及び連絡部材６ｇとＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａとを係合させるなど、支柱６ｆをＸ方向カム５ａ及びＹ方向カム５ａでＸＹθ方向へ調整移動できれば他の配置や構造にすることも可能である。

従って、図５及び図６に示すものは、前記図１及び図２に示した実施例１や図３及び図４に示した実施例２と同様な作用効果が得られるだけでなく、それに加えて実施例１や実施例２に示した下保持板２の底面及び真空室Ｓの底壁４から夫々鉛直方向へ吊り下げた略平行なリンク部材６ｂと、その下端部同士を連結する連結部材６ｃとからなる揺動リンクガイド機構６に比べ、簡単な構造で下保持板２をＸＹθ方向へ調整可能に平面支持でき、それにより基板サイズの大型化に伴って真空室Ｓへの大気圧荷重が増加しても位置合わせの制御性を向上できると共に、真空室Ｓの底壁４が大気圧による荷重によって変形しても、それに関係なく正確に位置合わせできるという利点がある。

また、前述した基板Ａ，Ｂ同士の粗合わせと微合わせを行うために上下保持板１，２の少なくともどちらか一方と連係して真空室Ｓ内を真空状態に維持しながら上下保持板１，２を相対的にＺ方向へ平行移動させる基板間隔調整手段７を、真空室Ｓを囲む周壁３ａ，４ａの内部に配置しているが、図示例の構造以外に、この基板間隔調整手段７を真空室Ｓの内側か又は支柱６ｆの上下途中に設けることも可能である。

それにより、各支柱６ｆがＸＹθ方向へ変形移動するのに伴い上下寸法が僅かに短くなって、基板Ａ，Ｂ同士の間隔が若干広がると同時に下保持板２と底壁４との間隔が若干狭くなっても、このＺ方向の僅かな誤差分を補正して所定間隔に維持できる。
その結果、真空室Ｓを貫通する部品を増やすことなく簡単な構造で基板Ａ，Ｂ同士を位置合わせに最適な間隔に調整できる。

尚、前示各実施例では、真空室Ｓの底壁４を架台１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの上に載置固定して移動不能に支持し、それに対し天井壁３を昇降手段１１の伸縮作動でＺ方向へ開閉動させたが、これに限定されず、これと逆に天井壁３を移動不能に支持し、それに対し底壁４をＺ方向へ開閉動させることで、真空室Ｓが上下方向へ分割（開閉）するようにしても良い。

更に、上記ＸＹθ方向移動手段５により下保持板２のみをＸＹθ方向へ調整移動して下基板Ｂと、ＸＹθ方向へ移動不能な上保持板１の上基板Ａとの位置合わせを行ったが、これに限定されず、これと逆にＸＹθ方向移動手段５により上保持板１のみをＸＹθ方向へ調整移動して上基板Ａと、ＸＹθ方向へ移動不能な下保持板２の下基板Ｂとの位置合わせを行っても良い。
この場合には、上保持板１から真空室Ｓの天井壁３へ向けて該上保持板１の支持手段６である揺動リンクガイド機構が架設される。

また、各ＸＹθ方向移動手段５のカム５ａで上下保持板１，２の一方をＸＹθ方向へ調整移動する場合を示したが、これに限定されず、カム５ａに代えて例えばアクチュエーターなどの他の駆動源でＸＹθ方向へ調整移動しても良い。

［図１］本発明の実施例１を示す基板位置合わせ装置の縦断正面図である。
［図２］下保持板及びＸＹθ方向移動手段を拡大して示す横断平面図である。
［図３］本発明の実施例２を示す基板位置合わせ装置の縦断正面図である。
［図４］下保持板及びＸＹθ方向移動手段を拡大して示す横断平面図である。
［図５］本発明の実施例３を示す基板位置合わせ装置の縦断正面図である。
［図６］図５の（６）−（６）に沿える部分拡大横断底面図である。

符号の説明

Ａ 基板（上基板） Ｂ 基板（下基板）
Ｃ 環状接着剤 Ｄ 基板位置合わせ装置
Ｓ 真空室 １ 上保持板
２ 下保持板 ２ｅ，２ｅ′，２ｅ″ 当接部
３ 天井壁 ３ａ 周壁
４ 底壁 ４ａ 周壁
４ｂ 通孔 ４ｃ 貫通孔
４ｄ 横孔 ４ｅ 貫通孔
５ ＸＹθ方向移動手段 ５ａ カム
５ｂ 位置合わせ用駆動源 ５ｃ 弾性体
５ｄ 従動子 ５ｅ 弾性体
５ｆ 従動子 ５ｇ 弾性体
６ 支持手段（揺動リンクガイド機構） ６ａ シャフト
６ｂ リンク部材 ６ｃ 連結部材
６ｄ 屈曲部 ６ｅ 蛇腹状の弾性シール部材
６ｆ 支柱 ６ｇ 連絡部材
６ｈ 蛇腹状の弾性シール部材 ６ｉ シャフト
７ 基板間隔調整手段 １１ 昇降手段
１２ 吸気手段 １３ｄ ベースフレーム

Claims (6)

1. 真空室（Ｓ）内で、互いに貼り合わせる二枚の基板（Ａ，Ｂ）を、上下の保持板（１，２）に夫々着脱自在に保持して対向させ、これら両基板（Ａ，Ｂ）を相対的にＸＹθ方向へ調整移動して、基板（Ａ，Ｂ）同士の位置合わせを行う基板位置合わせ装置において、
   前記上下保持板（１，２）のどちらか一方を他方に対し両基板（Ａ，Ｂ）同士を平行に保持したままＸＹθ方向へ調整移動自在に支持するための手段として、上下保持板（１，２）の一方と、真空室（Ｓ）の天井壁（３）又は底壁（４）或いは該底壁（４）が固定されたベースフレーム（１３ｄ）との双方に固定された揺動リンクガイド機構（６）を設け、この揺動リンクガイド機構（６）をＸＹθ方向移動手段（５）によりＸＹθ方向へ揺動させることで、上下保持板（１，２）の一方を他方に対してＸＹθ方向へ調整移動したことを特徴とする基板位置合わせ装置。
2. 前記揺動リンクガイド機構（６）が、上下保持板（１，２）の一方から真空室（Ｓ）の外部へ向けて設けたＸＹθ方向へ変形不能なシャフト（６ａ）と、夫々が真空室（Ｓ）の天井壁（３）又は底壁（４）に一端部を取り付けて鉛直方向へ設けた複数の略平行なリンク部材（６ｂ）と、これらリンク部材（６ｂ）の他端部同士を連結する連結部材（６ｃ）とからなり、この連結部材（６ｃ）と上下保持板（１，２）の一方とを上記シャフト（６ａ）で連結した請求項１記載の基板位置合わせ装置。
3. 前記揺動リンクガイド機構（６）が、上下保持板（１，２）の一方からそれと対向する真空室（Ｓ）の天井壁（３）又は底壁（４）を貫通してベースフレーム（１３ｄ）へ向け夫々鉛直方向へ設けた複数の支柱（６ｆ）からなり、これら支柱（６ｆ）をＸＹθ方向へ揺動自在にした請求項１記載の基板位置合わせ装置。
4. 前記真空室（Ｓ）の外側にＸＹθ方向移動手段（５）を配置し、このＸＹθ方向移動手段（５）と上下保持板（１，２）の一方とを揺動リンクガイド機構（６）を介して間接的に連係させた請求項１、２または３記載の基板位置合わせ装置。
5. 前記真空室（Ｓ）内又は真空室（Ｓ）を囲む周壁（３ａ，４ａ）の内部或いはシャフト（６ａ）に、上下保持板（１，２）の少なくともどちらか一方と連係する基板間隔調整手段（７）を設け、この基板間隔調整手段（７）により上下保持板（１，２）を相対的にＺ方向へ平行移動させる請求項２記載の基板位置合わせ装置。
6. 前記真空室（Ｓ）内又は真空室（Ｓ）を囲む周壁（３ａ，４ａ）の内部或いは支柱（６ｆ）に、上下保持板（１，２）の少なくともどちらか一方と連係する基板間隔調整手段（７）を設け、この基板間隔調整手段（７）により上下保持板（１，２）を相対的にＺ方向へ平行移動させる請求項３記載の基板位置合わせ装置。

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