ディスプレイ製造装置
【課題】 一対の基板を平行で且つ所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせる装置を具備するディスプレイ製造装置において、ギャップ出しやアライメントの均一化や精度向上、装置構造の簡略化による低コスト化、生産性向上、気泡発生やゴミ混入の低減等を課題とする。
【解決手段】 真空容器を構成する一対の基板保持具が一対の基板を保持し、開閉機構によって閉じた後、内部が排気系によって排気され、ギャップ出しとアライメントが真空中で行われる。差圧印加機構が一方の基板の背後の隔膜によって形成される閉空間内にガス導入して基板を押圧するとともに、押圧機構が機械的に一方の基板を押圧することでギャップ出しが行われる。複数の距離センサにより一対の基板のギャップ長及び平行度が計測され、ギャップ出しの動作がフィードバック制御される。
【解決手段】 真空容器を構成する一対の基板保持具が一対の基板を保持し、開閉機構によって閉じた後、内部が排気系によって排気され、ギャップ出しとアライメントが真空中で行われる。差圧印加機構が一方の基板の背後の隔膜によって形成される閉空間内にガス導入して基板を押圧するとともに、押圧機構が機械的に一方の基板を押圧することでギャップ出しが行われる。複数の距離センサにより一対の基板のギャップ長及び平行度が計測され、ギャップ出しの動作がフィードバック制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の製造に使用されると好適なディスプレイ製造装置に関するものであり、特に、一対の基板を所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせる基板重ね合わせ装置を有するディスプレイ製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の製造においては、一対の基板を所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせることが必要である。この点を液晶ディスプレイを例にして説明する。
液晶ディスプレイは、コンピュータの表示部用を始めとして多くの用途に盛んに使用されている。液晶ディスプレイは、一対の基板の間に液晶が注入され、基板の内側面に駆動回路を形成した構造である。駆動回路によって液晶中に電界を与えると、液晶の分子配列が変化して光の透過・遮断が制御され、文字や映像の表示される。
【０００３】
一対の基板の互いに対向する内側面には、透明電極（ＩＴＯ）や駆動回路を構成するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の素子が形成される。従って、素子が正しく機能するよう、基板の板面方向（以下、単に板面方向）の位置関係が所定のものになるようにして一対の基板を重ね合わせることが必要である。また、駆動回路が正しく動作し、液晶の制御が正常に行われるようにするためには、一対の基板を所定の狭い間隔で重ね合わせることが必要である。以下の説明では、一対の基板の板面方向の位置合わせをアライメントと呼び、一対の基板の間隔（以下、ギャップ長）を所定のものにする位置合わせをギャップ出しと呼ぶ。
【０００４】
このようにして重ね合わされた一対の基板の間に液晶を封入することにより、液晶ディスプレイが製造される。液晶の封入に仕方は、注入式と滴下式に分けられる。
注入式では、まず一対の基板のうちの一方について、その板面の周縁に沿って光硬化性又は熱硬化性のシール材を周状に塗布する。シール材の塗布は完全な周状ではなく、少し途切れた部分を設けておく。この状態で、スペーサを介在させて他方の基板を重ね合わせ、アライメントとギャップ出しを行う。そして、硬化樹脂を光又は熱により硬化させ、一対の基板を貼り合わせる。
【０００５】
このように貼り合わせた一対の基板の間の空間は、シール材の途切れた部分以外では閉じた空間となっている。そして、シール材の途切れた部分（以下、注入孔）から、内部に液晶を注入する。液晶を溜めた容器と、貼り合わせた一対の基板とを真空中に配置し、真空中で注入孔を液晶中に浸ける。この状態で雰囲気を大気圧に戻し、圧力差により一対の基板の間に液晶を注入する。その後、注入孔をシール材等で閉じる。
【０００６】
滴下式の場合、一対の基板の一方について同様に周状にシール材を塗布する。
この際、途切れた部分はなく完全な周状（無終端状）で塗布を行う。そして、この基板を水平な姿勢に保ち、その表面に所定量の液晶を滴下する。液晶は、周状に塗布されたシール材の内側で広がる。その後、スペーサを介在させた状態で他方の基板を一方の基板に重ね合わせ、アライメントとギャップ出しを行う。そして、シール材を硬化させると、一対の基板の間への液晶の封入が完了する。
【０００７】
上述した二つの方式のうち、従来は注入式が多く採用されてきたが、基板の大型化等を考慮すると、滴下式の方が優れていると考えられる。注入式の場合、貼り合わせた一対の基板を持ち上げて注入孔を液晶に浸けなければならず、基板が大型化すると作業が困難になる。自動化する場合にも、機構的に大がかりになり易い。また、注入式では、差圧による液晶の注入に長い時間がかかり、生産性の点で問題がある。基板が大型化すると、この問題が顕著になる。さらに、注入式では、差圧により液晶の注入を行うため、液晶内に空気等が混入して液晶に気泡が生じやすい。気泡が生じると、やはり表示不良等の原因になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−６６１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、滴下式によっても、また注入式によっても、従来のやり方では以下のような課題がある。
まず、ギャップ出しにおける精度や均一さの問題である。即ち、基板の厚さ方向（以下、単に厚さ方向）の力を一方の基板に与えて一方の基板を他方の基板に押し付け、シール材を多少押しつぶしながらギャップ出しは行われるが、この押し付け力を均一に作用させることが難しく、ギャップが所々で異なってしまうことがある。ギャップが不均一になると、表示ムラ等が発生し易い。このような問題は、基板が大型化すると顕著である。
また、滴下式の場合、内部に液晶がある状態で基板を押し付けるため、より大きな押し付け力が必要である。しかしながら、大きな押し付け力は微妙に調節するのが困難であり、ギャップの精度を充分に高くできない問題がある。
【００１０】
さらに、従来のやり方では、押し付けている際にどの程度のギャップになっているかを検出しておらず、ある定められた押し付け力で押し付けておくのみである。そして、押し付けて貼り合わせた後、測定器でギャップの大きさを測定し、それが規定範囲に入っているかを確認している。そして、規定範囲に入っていなければ、再度ギャップ出しをやり直すようなことをやっている。つまり、ギャップ出しのプロセスにはフィードバック制御は用いられておらず、一種のオープンループ制御となっている。このため、必要なギャップ出し精度を得るのに長い時間を要してしまう問題がある。
また、表示ムラやギャップ出し時のスペーサによる傷の発生等を防止する観点から、一対の基板を充分に高い平行度で重ね合わせることが必要である。しかし、注入式にしろ、滴下式にしろ、高い平行度で基板を重ね合わせることができる実用的な装置はこれまでのところ存在していない。
【００１１】
従来の基板重ね合わせ装置では、平行度は、装置の機械的な又は機構的な精度に大きく依存している。即ち、一対の基板を保持する一対の部材が持つ平行度や、一対の部材のいずれか一方を移動させる移動機構の精度で平行度が決まってしまう。基板を保持する部材の加工精度や組立精度によっては充分な平行度が得られなかったり、移動機構の精度が低下することで充分な平行度が得られなかったりする場合があるが、この場合、重ね合わせの動作中にそれを修正する手段は従来の装置には無い。
従来の装置では、重ね合わせた一対の基板の平行度を検査し、それが所定の値になっていなかった場合、機械的な部分や機構的な部分に不具合があると判断し、装置のチェックや修理等を行うのみである。このため、生産性が悪く、また実用的なものではない。
【００１２】
また、従来のやり方では、多くの場合、基板の重ね合わせは大気中で行われる。しかしながら、大気中での重ね合わせには、以下のような問題がある。
注入式の場合、大気中で一対の基板を重ね合わせて貼り合わせた後、真空容器内に入れて真空雰囲気にして液晶の注入を行うが、大気と真空との圧力差から一対の基板が微妙にずれてしまうことがある。滴下式の場合にはこのような問題はないが、大気中で重ね合わせを行うと、重ね合わせる際に空気などを挟み込んでしまい、液晶中に気泡を生じさせる原因となり易い。
【００１３】
このような問題を防止するため、特許文献１に開示されているように、真空中で基板を重ね合わせる装置を使用することが考えられる。
しかしながら、同公報に開示されているような装置は、ギャップ出しやアライメントのための移動機構が真空容器内に設けられているため、真空容器が大型化する欠点がある。
【００１４】
真空容器が大型化すると、所定の圧力まで排気するために要する時間が長くなって生産性が低下したり、排気性能を高めるために高価な真空ポンプ等が必要になったり、大量のベントガスを消費するためランニングコストが高くなったりす欠点がある。また、短時間に排気を完了させるため排気速度を高くしたり、短時間にベントを完了するためベントガスの流量を多くしたりすると、真空容器内でゴミが舞い上がり易くなり、液晶中にゴミが混入し易くなる欠点がある。
【００１５】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、一対の基板を平行で且つ所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせる基板重ね合わせ装置において、ギャップ出しやアライメントを均一に精度良く行うことができたり、装置の構造が簡略されて低コストになったり、生産性が向上したり、気泡の発生やゴミの混入が低減されたりするする技術的意義をもたらすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、第１の発明は、真空中で一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長を所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板保持具の少なくとも一方は、前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器を構成する部材であるという構成を有する。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、第２の発明は、前記第１の構成において、前記一対の基板保持具の少なくとも一方を移動させることにより前記真空容器を開閉する開閉機構が設けられており、この開閉機構は、前記真空容器が大気に開放される際には前記一対の基板保持具が長い第一の距離離れて位置し、前記真空容器が真空に排気される際には第一の距離より短い第二の距離離れて位置するよう移動させるものであるという構成を有する。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、第３の発明は、前記第１の構成において、前記アライメント用移動手段は、前記一対の基板保持器のうち真空容器を構成する部材である基板保持具を移動させるものであって、この基板保持具又は真空容器を構成する別の部材であってこの基板保持具と一体に移動する部材に接触して真空を維持する第一真空シール手段が設けられており、この第一真空シール手段は、前記アライメント用移動手段によって基板保持具が移動する際にも真空を維持するものであるという構成を有する。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、第４の発明は、前記第３の構成において、前記第一真空シール手段は、前記アライメント用移動手段によって移動する前記基板保持具又は前記別の部材に接触する弾性体シール具と、前記アライメント用移動手段によって移動する前記基板保持具又は前記別の部材と前記真空容器を構成する部材であって移動しないものとが接触しない所定の間隔になるよう維持する間隔維持機構とから成るものであり、
前記所定の間隔は、前記弾性体シール具が真空シールを達成しつつその変形量を所定以下とする間隔であるという構成を有する。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、第５の発明は、前記第４の構成において、前記間隔維持機構は、前記アライメント用移動手段によって移動する前記基板保持具又は前記別の部材と、前記真空容器を構成する部材であって移動しないものとの間に介在された滑動又は転動可能な剛体により前記間隔を維持する機構、両者を磁気的に反発させて前記間隔を維持する機構、ないしは、両者の間に介在する流体の圧力を調整して前記間隔を維持する機構であるという構成を有する。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、第６の発明は、前記第３、４又は５の構成において、前記基板の厚さ方向に前記一対の基板保持具の少なくとも一方を移動させることにより前記真空容器を開閉する開閉機構が設けられており、この開閉機構により開閉の際に接触したり離間したりするシール部を真空シールする第二真空シール手段が前記第一真空シール手段とは別に設けられているという構成を有する。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、第７の発明は、真空中で一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
【００２３】
前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器が設けられており、この真空容器内の空間の容積は、前記一対の基板の容積とギャップの容積との合計の１倍以上５０倍以下であるという構成を有する。
【００２４】
また、上記課題を解決するため、第８の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、 一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
一対の基板保持具のうちの一方は、その基板保持具が保持する一方の基板が位置する空間とその一方の基板の背後の空間とを仕切る隔膜を有しており、この隔膜は基板と平行に延びる部材であり、前記ギャップ出し用移動手段によるギャップ出しの際、背後の空間の雰囲気圧力を一方の基板が位置する空間の雰囲気圧力に比べて高くする差圧を印加して一方の基板を他方の基板に向けて押圧する差圧印加機構が設けられており、 前記隔膜は、差圧印加機構により差圧が与えられた際に一方の基板を押して板厚方向に変位させることが可能な柔軟性を有するものであり、
前記ギャップ出し用移動手段は、この差圧印加機構と、一方の基板に機械的に押圧力を与える押圧機構とより構成されているという構成を有する。
【００２５】
また、上記課題を解決するため、第９の発明は、前記第８の構成において、前記ギャップ出し用移動手段は、前記差圧印加機構が与える差圧の大きさを制御してギャップ長を最終的に前記所定の値にしていくものであるという構成を有する。
【００２６】
また、上記課題を解決するため、第１０の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
一対の基板保持具のうちの一方は、その基板保持具が保持する一方の基板の背後の空間を閉空間とする隔膜を有しており、この隔膜は基板と平行に延びる部材であり、前記ギャップ出し用移動手段によるギャップ出しの際、背後の閉空間の雰囲気圧力を前方の他方の基板を臨む空間の雰囲気圧力に比べて高くする差圧を印加して一方の基板を他方の基板に押し付ける差圧印加機構が設けられており、 前記隔膜は、差圧印加機構により差圧が与えられた際に一方の基板を押して板圧方向に変位させることが可能な柔軟性を有するものであり、
さらに、前記アライメント用移動手段は、前記隔膜を有する一方の基板保持具を板面方向に移動させるものであり、前記隔膜は、前記アライメント用移動手段による板面方向の駆動力を基板に伝えるものであって板面方向には本質的に変形しないものであるという構成を有する。
【００２７】
また、上記課題を解決するため、第１１の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板のギャップ長を計測する距離センサを有しており、前記ギャップ出し手段は、距離センサからのフィードバックされた信号により前記基板の厚さ方向の移動を制御する主制御部を有しているという構成を有する。
【００２８】
また、上記課題を解決するため、第１２の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板保持具は各々保持する基板と平行な面を有しており、この面が互いに対向しており、この対向面の距離を計測する複数の距離センサと、複数の距離センサからの信号により一対の基板の平行度及び／又は距離を判断する判断部とを有しているという構成を有する。
【００２９】
また、上記課題を解決するため、第１３の発明は、前記第１２の構成において、前記ギャップ出し用移動手段は、前記判断部での判断結果により、一対の基板が前記所定の値よりも長い距離隔てて対向し且つ所定の平行度で対向させた後、平行度を保ちながら一対の基板の少なくとも一方を板面に垂直な方向に移動させてギャップ長を前記所定の値にするものであるという構成を有する。
【００３０】
また、上記課題を解決するため、第１４の発明は、前記第８乃至第１３いずれかの構成において、前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器が設けられており、真空中で重ね合わせを行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、第１１の発明は、前記第１乃至１４いずれかの構成において、前記アライメントを行う際に一対の基板の板面方向の位置関係のずれを検出する位置ずれ検出センサが設けられており、前記アライメント用移動手段は、この位置ずれ検出センサからの信号に従って位置ずれを補正するよう一対の基板保持具のうちの少なくとも一方の移動させるものであるという構成を有する。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明した通り、第１の発明によれば、一対の基板保持具の少なくとも一方が真空容器を構成しているので、真空容器内の空間容積を小さくすることができる。このため、排気やベントに要する時間が短くでき、生産性の向上に貢献できる。また、排気速度やベントの速度を高くする必要がないので、真空容器内の塵や埃を舞い上げてしまうことがなく、液晶中への塵や埃の混入が少なくなる。さらに、排気速度を高くする必要がないため高価な真空ポンプが不要であり、装置のコストの上昇抑制にも貢献している。
【００３２】
また、第２の発明によれば、上記効果に加え、開閉機構が真空容器を開閉するので、真空容器内の空間容積を最小化させる点とメンテナンスや基板の搬入搬出時の動作を容易にする点を両立させる技術的意義がある。
【００３３】
また、第３の発明によれば、上記効果に加え、第一真空シール手段によりアライメント時にも真空シールが維持されるので、真空中でのアライメントを可能になる。このため、ギャップ出しを真空中で行う場合にも位置ずれ発生しづらい等のメリットがある。そして、これらの点は、滴下式を採用するプロセスの場合、液晶中の気泡混入を効果的に防止できるメリットをもたらす。
【００３４】
また、第４又は第５の発明によれば、上記効果に加え、真空容器構成部材の接触を防止しつつ効果的に真空シールを維持することができる。このため、アライメントに大きな力を要してしまったり、ゴミの発生したりする問題が防止できる。
【００３５】
また、第６の発明によれば、上記効果に加え、開閉機構により開閉の際に接触したり離間したりするシール部を真空シールする第二真空シール手段が第一真空シール手段とは別に設けられているので、第一真空シール手段を常時真空シールとすることができる。このため、第一真空シール手段の劣化防止や真空シールの安定化等の技術的意義が得られる。
【００３６】
また、第７の発明によれば、上記効果に加え、真空容器内の空間容積が、基板容積の１倍以上５０倍以下であるので、排気やベントに要する時間の短縮といった技術的意義が充分に得られるとともに、ギャップ出しの際のストロークが充分に得られずに制御が難しくなったり、基板の搬入搬出の動作が難しくなるといった問題が生ずることがない。
【００３７】
また、第８の発明によれば、上記効果に加え、ギャップ出し用移動手段が、機械的な押圧に加えてガスの差圧による押圧を併用するので、押圧力の不足を補える上、微妙な押圧力の調整も容易に行える。そして、ガス差圧による押圧であるため、均一に押圧力を作用させることができ、ギャップ長も均一化できるメリットがある。
【００３８】
また、第９の発明によれば、上記効果に加え、差圧印加機構が与える差圧の大きさの制御により最終的にギャップ出しが行われるので、ギャップ出しに大きな力が必要な場合であっても、ギャップ出しの精度を高めることができる。
【００３９】
また、第１０の発明によれば、上記効果に加え、隔膜がアライメントの際には板面方向の力を基板に伝えるものであって、板面方向には本質的に変形しないものであるため、アライメントが不安定となり、再現性や精度の悪化したりする恐れがない。
【００４０】
また、第１１の発明によれば、上記効果に加え、一対の基板のギャップ長を測定する距離センサが設けられており、距離センサからフィードバックされた信号により厚さ方向の移動が制御されるので、ギャップ出しを高精度に且つ短時間に行うことが可能になる。
【００４１】
また、第１２の発明によれば、上記効果に加え、距離センサが複数設けられており、複数の距離センサで平行度及び／又はギャップ長の測定を測定し、この測定結果により押圧力を制御しながらギャップ出しを行うので、さらにギャップ出しが高精度に行えたり、ギャップ出しを板面方向でより均一化させたりすることができる。
【００４２】
また、第１３の発明によれば、上記効果に加え、一対の基板を所定の平行度で対向させた後、平行度を保ちながら一対の基板の少なくとも一方を板面に垂直な方向に移動させてギャップ出しが行われるので、ギャップ出し後も平行度が高く維持される。このため、装置の機械的又は機構的な要素に左右されず、常に高い平行度でギャップ出しを行うことができる。
【００４３】
また、第１４の発明によれば、上記第７、８、９又は１０の効果を得ながら、真空中でギャップ出しとアライメントを行うことができる。このため、滴下式を採用するプロセスの場合、液晶中の気泡混入を効果的に防止できるので好ましい。
【００４４】
また、第１５の発明によれば、上記効果に加え、アライメント用移動手段が、位置ずれ検出センサからの信号に従って位置ずれを補正するよう一対の基板保持具のうちの少なくとも一方の移動させるので、アライメントがより高精度に行えるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明の実施形態に係る基板重ね合わせを使用する液晶ディスプレイの製造プロセスの概略を説明する図である。
【図２】図１に示す製造プロセスを実施する製造システムの斜視概略図である。
【図３】図２に示す製造システムが備える実施形態の基板重ね合わせ装置の正面断面概略図である。
【図４】図３に示す保持ヘッド２３に設けられた静電吸着機構の構成を示す概略図である。
【図５】基板重ね合わせ装置への基板９１，９２の搬入搬出動作について説明する斜視概略図である。
【図６】板面方向における距離センサ６３の配置位置について説明する図である。
【図７】図３に示す押圧ロッド６１１の下端に設けられたベアリング機構の断面概略図である。
【図８】本実施形態の装置の動作について説明する図である。
【図９】本実施形態の装置の動作について説明する図である。
【図１０】一方の基板保持具のみが真空容器を構成する場合について説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。以下の説明では、同様に液晶ディスプレイの製造に使用される基板重ね合わせ装置について説明する。
【００４７】
図１は、本願発明の実施形態に係る基板重ね合わせ装置を使用する液晶ディスプレイの製造プロセスの概略を説明する図である。この製造プロセスは、滴下式を採用している。即ち、重ね合わせの際に下側に位置する基板（以下、下側基板）９１の表面にシール材９３を塗布し（図１（１））、そのシール材９３の内側に所定量の液晶９４を滴下する（図１（２））。そして、後述する基板重ね合わせ装置を用いて、下側基板９１の上に上側基板９２を重ね合わせ、真空中でギャップ出しとアライメントとを行う（図１（３）及び（４））。その後、重ね合わされた一対の基板９１，９２を大気圧雰囲気に配置し（図１（５））、その後、光照射又は加熱によりシール材９３を硬化させる（図１（６））。
【００４８】
尚、真空から大気に戻した際（図１（５））、大気圧によって一対の基板９１，９２は圧縮されるので、ギャップ長はさらに短くなり、この状態でシール材９３の硬化が行われる（図１（６））。従って、シール材９３の硬化時に所定のギャップ長になっているよう、真空中でのギャップ出しの際にはそのギャップ長より少し大きい所定の値になるようギャップ出しを行う。
【００４９】
図２は、図１に示す製造プロセスを実施する製造システムの斜視概略図である。図２に示す製造システムは、基板９１，９２の投入や回収を行うロードステーション９０１と、下側基板９１にシール材９３を塗布するシール材塗布装置９０２と、シール材９３が塗布された下側基板９１の表面に液晶９４を滴下する液晶滴下装置９０３と、液晶滴下後に下側基板９１の上に上側基板９２を重ね合わせる実施形態の基板重ね合わせ装置９０４と、シール材９３を硬化させて一対の基板９１，９２を貼り合わせるシール材硬化装置９０５と、基板９１，９２の搬送を行う搬送ロボット９０６等から構成されている。
【００５０】
搬送ロボット９０６は、アーム９０７の先端に基板を水平な姿勢で保持し、アーム９０７の伸縮運動、垂直な回転軸の周りの回転運動、上下運動等を行って基板９１，９２を所定の位置に搬送するものとなっている。アーム９０７は、基板９１，９２を真空吸着しながら保持するものとなっている。アーム９０７の基板保持面には不図示の真空吸着孔が設けられており、搬送ロボット９０６は、この真空吸着孔から真空引きする不図示の真空ポンプを備えている。
【００５１】
また、搬送ロボット９０６は、基板９１，９２の上下の面を逆にできるよう基板９１，９２を保持しながらひっくりかえせるようになっている。具体的には、基板９１，９２を真空吸着しながらアーム９０７を水平な軸の周りに１８０度回転させることが可能となっている。
尚、搬送ロボット９０６は、アーム９０７を基板９１，９２の裏面に接触させて保持する。基板９１，９２の裏面とは、透明電極等の素子が形成される面とは反対側の面を指す。素子が形成される面（以下、素子面）で基板９１，９２を保持することはできないので、裏面で基板９１，９２を保持する。
【００５２】
図３は、図２に示す製造システムが備える実施形態の基板重ね合わせ装置の正面断面概略図である。
図３に示す基板重ね合わせ装置の第一の大きな特徴点は、真空中で一対の基板９１，９２を平行に重ね合わせてギャップ出しとアライメントとを行うものである点である。そして、第二の特徴点は、一対の基板９１，９２を真空雰囲気に配置するための真空容器が、一対の基板９１，９２を保持する一対の基板保持具１，２によって構成されている点である。
【００５３】
具体的に説明すると、一対の基板保持具１，２は、図３に示すように、水平な姿勢で一対の基板９１，９２を保持するようになっている。一対の基板保持具１，２のうち、下側基板９１を保持する基板保持具１を「下側基板保持具」と呼び、上側基板９２を保持する基板保持具２を「上側基板保持具」と呼ぶ。
【００５４】
上側基板保持具２は、図３に示すように、下面に凹部が形成されている保持具本体２１と、保持具本体２１の凹部の空間を仕切るように設けられた隔膜２２と、隔膜２２の下面に固定された保持ヘッド２３とから主に構成されている。
上側保持具本体２１は、剛性の高いジュラルミンやステンレス等の材料で形成されている。隔膜２２は、後述する差圧印加機構６２が印加する差圧により上側基板９２を押圧するものである。
【００５５】
保持ヘッド２３は、上側基板９２に接触して上側基板９２を直接的に保持する部材である。保持ヘッド２３は、上側基板９２を大気中では真空吸着し真空中では静電吸着して保持するようになっている。
静電吸着機構は、保持ヘッド２３内に設けられた一対の吸着電極（不図示）に、大きさが同じで極性が互いに異なるもしくは極性が同一の直流電圧を不図示の吸着電源により印加する構成である。保持ヘッド２３は、全体がアルミナ等の誘電体で形成されている。吸着電源が動作して一対の吸着電極に極性の異なる直流電圧が印加されると、保持ヘッド２３に誘電分極が生じて下面に静電気が誘起される。この静電気により上側基板９２が静電吸着される。
【００５６】
下側基板保持具１も、同様に剛性の高いジュラルミンやステンレス等の材料で形成されている。下側基板保持具１は、不図示の頑丈なベースによって支持されている。下側基板保持具１には、同様に静電吸着機構が設けられている。具体的には、下側基板保持具１の上面には、凹部が設けられており、この凹部に填め込まれるようにして静電吸着プレート１１が設けられている。静電吸着プレート１１は誘電体製であり、同様の構成により下側基板９１を静電吸着する。
【００５７】
さて、上述したように、一対の基板保持具１，２は、真空容器を構成する部材となっている。具体的には、真空容器は、一対の基板保持具１，２と、一対の基板保持具１，２の間に位置する中間リング３とから構成されている。
下側基板保持具１は排気路１２を有し、排気路１２には排気系４１が設けられている。排気系４１は、排気路１２と真空ポンプ４１１とをつなぐ排気管４１２と、排気管４１２上に設けられたバルブ４１３や不図示の排気速度調整器等から構成されている。そして、上側基板保持具２は、ベントガス導入路２５を有し、ベントガス導入路２５にはベントガス導入系４２が設けられている。ベントガスには、清浄化された乾燥空気（ドライエア）又は窒素等が使用される。 尚、下側基板保持具１の上面は、周辺部に段差を有しており、少し低くなっている。この低くなった部分は周状に延びており、この部分に中間リング３が位置している。
【００５８】
一対の基板保持具１，２は、開閉機構５により、真空容器が大気に開放される際には長い第一の距離離れて位置し、真空容器が真空に排気される際には短い第二の距離離れて位置するようになっている。具体的には、開閉機構５は、上側基板保持具２を上下動させるようになっている。以下の説明では、一対の基板保持具１，２の距離が第一の距離になるような上側基板保持具２の位置を上限位置と呼び、第二の距離になるような上側基板保持具２の位置を下限位置と呼ぶ。
【００５９】
開閉機構５は、上側基板保持具２を全体に保持した保持部材５１と、保持部材５１に駆動軸が固定された開閉駆動源５２とから主に構成されている。開閉駆動源５２にはサーボモータ等が使用され、ボールネジを回転させてその回転を上下動に変換する構成が採用される。
開閉機構５は、大気開放の際には、上側基板保持具２を上限位置に位置させ、真空排気の際には所定の下方位置に位置させるようになっている。上側基板保持具２が下限位置にあるとき、上側基板保持具２は、中間リング３に接触するようになっている。尚、一対の基板保持具１，２のみで真空容器が構成される場合、開閉機構５は、一対の基板保持具１，２が接触するよう移動させる。
【００６０】
このような構成は、一対の基板９１，９２の搬入搬出やメンテナンスなどを考慮したものである。単に大気開放するだけであればベントガス導入系４２を設ければ足りるが、真空容器内への基板９１，９２の搬入や真空容器外への基板９１，９２の搬出のため、一対の基板保持具１，２が長い距離離れて対向するようにしている。尚、基板９１，９２の搬入搬出のための構成としては、真空容器に開口を設けてこの開口を開閉するゲートバルブを設ける構成があるが、この構成では、内壁面のクリーニング等のメンテナンスの作業がしづらい。
【００６１】
本実施形態の装置は、一対の基板９１，９２の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具１，２の少なくとも一方を板面方向に移動させてアライメントを行うアライメント用移動手段７を備えている。本実施形態では、下側基板９１は板面方向には移動しないようになっており、静止した下側基板９１に対して上側基板９２を板面方向に移動させることでアライメントを行うようになっている。即ち、アライメント用移動手段７は、上側基板９２を板面方向に移動させてアライメントを行うものとなっている。尚、一対の基板９１，９２は水平方向に保持されるため、板面方向は水平方向である。
【００６２】
アライメント用移動手段７の構成について、図４及び図５を使用して説明する。図４は、図３の装置が備えるアライメント用移動手段７の構成について示す斜視概略図である。図５は、図３に示すアライメント用移動手段７の要部の斜視概略図である。
図３に示すように、アライメント用移動手段７は直接的には中間リング３を移動させるよう構成されている。上側基板保持具２は真空容器内外の差圧により中間リング３に対して大きな力で押し付けられる。アライメント用移動手段７は、この状態において中間リング３を移動させることで、中間リング３と一体に上側基板保持具２を移動させ、それによって上側基板９２を移動させる構成となっている。
【００６３】
アライメント用移動手段７は、図４及び図５に示すように、中間リング３に固定されたブラケット７０１と、ブラケット７０１を介して中間リング３を移動させる直線駆動源７０２と、直線駆動源７０２の出力軸に設けられた支点ピン７０３と、支点ピン７０３に連結された連結具７０４と、連結具７０４とブラケット７０１との間に設けられたリニアガイド７０５とから構成されている。
図４及び図５に示すように、ブラケット７０１、直線駆動源７０２、支点ピン７０３及びリニアガイド７０５から成るユニット７１，７２，７３，７４は、中間リング３の各辺のそれぞれに設けられている。以下、説明の都合上、各ユニットを第一ユニット７１、第二ユニット７２、第三ユニット７３、第四ユニット７４とする。図４に示すように、第一ユニット７１と第三ユニット７３、及び、第二ユニット７２と第四ユニット７４が、中間リング３の対向する辺にそれぞれ位置している。
【００６４】
各ユニット７１，７２，７３，７４において、直線駆動源７０２は、サーボモータ又はパルスモータ等のモータと、モータの出力を直線運動に変換するボールネジを含む運動変換機構とから構成されている。各直線駆動源７０２は、不図示の固定板に固定されており、移動しないようになっている。
連結具７０４は、図５に示すように断面コ状であり、開口を直線駆動源７０２の側に向けて配置されている。支点ピン７０３は、上下方向が軸方向になるよう配置されている。連結具７０４は、上側部分と下側部分に支点ピン７０３を挿入する孔を有している。支点ピン７０３は、この孔に上端と下端が挿入されている。支点ピン７０３と連結具７０４とは固定されておらず、静止した支点ピン７０３の周りに連結具７０４は回転できるようになっている。
【００６５】
ブラケット７０１は、図４及び５に示すように平面視が直角三角形のものである。ブラケット７０１は直角を成す一対の辺の一方が中間リング３の側面と平行となっており、この辺の部分で中間リング３の側面に固定されている。
リニアガイド７０５は、ブラケット７０１の直角を成す他方の辺に固定されている。リニアガイド７０５は、そのリニアガイド７０５が属するユニット７１，７２，７３，７４が設けられた中間リング３の辺の方向に対して直角な水平方向に長いものであり、この方向の直線移動をガイドするものである。連結具７０４は、リニアガイド７０５と同じ方向に長いものであってリニアガイド７０５の形状に適合した凹部又は段差を有する。リニアガイド７０５は、この凹部又は段差に沿って滑りながら直線移動をガイドする。
【００６６】
図４及び図５に示すアライメント用移動手段７の動作について、次に説明する。図４及び図５に示すアライメント用移動手段７は、各ユニット７１，７２，７３，７４の直線駆動源７０２を任意に動作させることで、水平面上の直交する二つの方向の直線移動（Ｘ方向及びＹ方向の移動）と、任意の位置を中心とする水平面上での円周方向の移動（θ方向の移動）とを中間リング３に行わせるように
なっている。
【００６７】
さらに具体的に説明する。図４に示すように、Ｘ方向は、第一第三ユニット７１，７３が配置された辺の方向とし、Ｙ方向は、第二第四ユニット７２，７４が配置された辺の方向とする。まず、Ｘ方向に中間リング３を直線移動させるには、第一ユニット７１及び第三ユニット７３の直線駆動源７０２を同時に動作させ、第二ユニット７２及び第四ユニット７４の直線駆動源７０２を動作させないようにする。この際、第一ユニット７１及び第三ユニット７３の直線駆動源７０２は、同じ距離だけ各ブラケット７０１が移動するよう駆動される。例えばモータがパルスモータである場合、同パルス数だけ駆動される。この結果、この駆動距離だけ中間リング３もＸ方向に直線移動する。尚、直線駆動源７０２を動作させないとは、モータがサーボモータのようなものである場合、その位置を保持して
動かないようにするよう（動作する）場合も含む意味である。
【００６８】
また、Ｙ方向に移動させる場合は、第二ユニット７２及び第四ユニット７４の直線駆動源７０２を同時に動作させ、第一ユニット７１及び第三ユニット７３の直線駆動源７０２を動作させないようにする。この場合も、第二ユニット７２及び第四ユニット７４の直線駆動源７０２の駆動距離は同じにする。これにより、中間リング３がＹ方向に駆動距離だけ直線移動する。
【００６９】
上記Ｘ方向及びＹ方向の移動において、各ユニット７１，７２，７３，７４のリニアガイド７０５は、移動をガイドする機能を持っている。即ち、Ｘ方向の移動の際、各ブラケット７０１も中間リング３と一体にＸ方向に移動する。この際、第二ユニット７２及び第四ユニット７４のブラケット７０１に設けられたリニアガイド７０５は、連結具７０４の凹部又は段差に沿って滑りながら移動し、Ｘ方向の移動をガイドする。つまり、第二第四ユニット７２，７４のリニアガイド７０５は、Ｘ方向の駆動力を逃がして直線駆動源７０２等に伝えないようにする
ものである。
また、Ｙ方向の移動の際、第一ユニット７１及び第三ユニット７３のブラケット７０１に設けられたリニアガイド７０５が連結具７０４の凹部又は段差に沿って滑り、Ｙ方向の移動をガイドする。
【００７０】
次に、θ方向に移動させる場合について説明する。
例えば、回転軸が中間リングと同軸即ち中間リング３の中心軸にある場合の移動について説明する。この場合は、例えば、第一ユニット７１の直線駆動源７０２と第三ユニット７３の直線駆動源７０２を同時に動作させ、第二ユニット７２の直線駆動源７０２と第四ユニット７４の直線駆動源７０２を動作させないでおく。この際、第一ユニット７１の直線駆動源７０２と第三ユニット７３の直線駆動源７０２を異なる向きに（前進と後退）同じ距離だけ駆動させる。この結果、中間リング３は、中心軸を中心とする水平な円周方向（図４にθ１で示す）に移動する。
【００７１】
このθ１方向の移動の際、各ブラケット７０１も中間リング３と一体にθ１方向に移動する。この際、第二第四ユニット７２，７４の支点ピン７０３及び連結具７０４は、θ１方向への駆動力を逃がして直線駆動源７０２に伝えないようにする機能を持っている。即ち、第二第四ユニット７２，７４のブラケット７０１がθ１方向に移動すると、リニアガイド７０５を介して連結具７０４も一体にθ１方向に移動する。しかし、支点ピン７０３は、直線駆動源７０２の出力軸に固定されており移動しない。従って、ブラケット７０１がθ１方向に移動すると、連結具７０４が支点ピン７０３を中心にして少し回転し、θ１方向への駆動力を逃がして直線駆動源７０２等に伝えないようにしている。
【００７２】
尚、θ１方向への移動は、第一第三ユニット７１，７３の直線駆動源７０２を動作させないでおき、第二第四ユニット７２，７４の直線駆動源７０２を異なる向きに同じ距離だけ駆動させることでも行うことができる。この場合、第二第四ユニット７２，７４の連結具７０４と支点ピン７０３がθ１方向の駆動力を逃がすよう動作する。
θ１方向以外の円周方向についても、各ユニット７１，７２，７３，７４の直線駆動源７０２の駆動のさせ方（駆動距離及び駆動の向き）を適宜選択することで自由に行うことができる。例えば、図４中θ２で示すように、基板９１，９２又は中間リング３等の方形の隅の位置を中心とする円周上の方向に移動させることができる。
【００７３】
上記アライメントの際の移動の距離は、かなり短い。Ｘ方向やＹ方向のような直線移動の場合、±２ｍｍ程度である。θ方向の移動の場合、角度で表すと±１度程度である。
また、本実施形態の装置は、アライメントを行う際に一対の基板９１，９２の板面方向の位置関係のずれを検出する位置ずれ検出センサ７５を備えている。位置ずれ検出センサ７５は、下側基板保持具１に取り付けられている。
【００７４】
具体的に説明すると、下側基板保持具１には、上下に延びる検出用貫通孔１４を有する。位置ずれ検出センサ７５は、検出用貫通孔１４の下端開口を臨む位置に取り付けられている。検出用貫通孔１４は複数設けられており、そのそれぞれに位置ずれ検出センサ７５が取り付けられている。尚、検出用貫通孔１４の下端開口は、光学窓１５によって気密に塞がれている。
各位置ずれ検出センサ７５は、具体的にはＣＣＤカメラ等の撮像素子である。一対の基板９１，９２のそれぞれには、板面上の所定の位置にアライメント用マークが設けられている。一対の基板９１，９２は透明であって同じ形状寸法である。そして、アライメント用マークは、一対の基板９１，９２において同じ位置
に設けられている。
【００７５】
前述したように搬送ロボット９０６により下側基板９１が搬入された際、搬送ロボット９０６は、アライメントマークが検出用貫通孔１４の上端開口に位置するよう精度良く下側基板９１を下側基板保持具１に載置する。アライメントの際、位置ずれ検出センサ７５は、検出用貫通孔１４を通して下側基板保持具１のアライメントマークと上側基板９２のアライメントマークとを撮像するようになっている。
【００７６】
本実施形態では、上側基板９２を下側基板９１に向けて押圧してギャップ出しを行うようになっている。即ち、上側基板９２を下側基板９１に向けて移動させてギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段が設けられている。
ギャップ出し用移動手段の構成は、本実施形態の三番目の大きな特徴点を成している。即ち、ギャップ出し用移動手段は、上側基板９２に機械的に押圧力を与える機構（以下、押圧機構）６１と、ガスの差圧により上側基板９２に押圧力を与える機構（以下、差圧印加機構６２）とを併用しており、この点が大きな特徴
点となっている。
【００７７】
押圧機構６１は、上側基板保持具２に固定された複数の押圧ロッド６１１と、各押圧ロッド６１１のそれぞれに設けられた押圧駆動源６１２とから主に構成されている。各押圧ロッド６１１は、垂直な姿勢であり、下端が隔膜２２に固定されて上方に延び、上側基板保持具２を気密に貫通している。各押圧駆動源６１２は、押圧ロッド６１１の上端に連結されている。各押圧駆動源６１２は、サーボモータ等の位置制御用のモータとなっており、ボールネジ等を用いた運動変換機構によりその回転運動が直線運動に変換されるようになっている。
【００７８】
尚、各押圧ロッド６１１の貫通部分には、各押圧ロッド６１１の上下動を許容しつつ真空シールを行う押圧用真空シール手段６１３が設けられている。この押圧用真空シール手段６１３には、磁性流体を用いたメカニカルシールを用いることができる。また、各押圧ロッド６１１と上側基板保持具２との間にベローズを設けても良い。
【００７９】
隔膜２２によって仕切られた空間のうち、上側の空間は、上側保持具本体２１と隔膜２２とによって囲まれた閉空間２６となっている。この閉空間２６は、上側基板９２の背後に位置する。差圧印加機構６２は、この閉空間２６内にガスを導入し、上側基板９２が位置する空間との間で差圧を与えるようになっている。即ち、差圧印加機構６２は、上側保持具本体２１に接続された差圧用配管６２１と、差圧用配管６２１を通して閉空間２６内にガスを導入する不図示のボンベと、差圧用配管６２１上に設けられた差圧用主バルブ６２２から主に構成されてる。尚、上側保持具本体２１は、差圧用配管６２１が接続された箇所にガス導入路２７を有している。閉空間２６とは、このようなガス導入路２７以外の部分では基本的に閉じた空間であるという意味である。
【００８０】
また、差圧印加機構６２は、閉空間２６内の圧力を調節する不図示の圧力調整器を有している。不図示の圧力調整器には、制御用の電気信号の入力に従って圧力を調節する電−空レギュレータが使用される。電−空レギュレータは、電気信号（電圧又は電流）によって圧力を制御する機器である。例えば、圧電素子によってダイヤフラム（隔膜）を制御し、これによって内部バルブを調整して圧力を制御する構成のものが使用される。このような電−空レギュレータは各社から市販されているので、適宜選択して使用する。
尚、図３に示すように、閉空間２６内を排気するための補助排気ポンプ６２６が設けられている。補助排気ポンプ６２６は、差圧用配管６２１、バルブ６２２，６２４及び補助排気管６２３を通して閉空間２６内を排気するようになっている。
【００８１】
本実施形態の装置では、ギャップ出しを高精度で行えるよう、多くの工夫が成されている。
まず、ギャップ出しのために上側基板９２を下側基板９１に押し付けている際、両者の距離を間接的に測定する距離センサ６３が設けられており、この距離センサ６３からの信号をフィードバックして押圧力を制御している。
より具体的に説明すると、距離センサ６３は複数設けられており、下側基板保持具１に取り付けられている。下側基板保持具１の上面には、下側基板９１を保持する部分の外側に凹部が設けられており、距離センサ６３はこの凹部を埋めるように設けられている。
【００８２】
図３に示すように、下側基板保持具１の基板保持具面（静電吸着プレート１１の上面）と上側基板保持具２の基板保持面（保持ヘッド２３の下面）は平行である。また、下側基板９１の厚さと上側基板９２の厚さは既知である。従って、下側基板保持具１の基板保持面と上側基板保持具２の基板保持面との距離が判れば、一対の基板９１，９２のギャップ長（離間距離）が判る。距離センサ６３に対する下側基板保持具１の基板保持面の位置関係は不変であるので、距離センサ６３から保持ヘッド２３の下面までの距離を計ることによって、一対の基板９１，９２のギャップ長が間接的に求まることになる。
【００８３】
距離センサ６３には、例えばうず電流を検出するものが使用できる。即ち、センサの一方を交流磁界を発生させる構成とし、他方をこの交流磁界により生ずるうず電流を検出する構成とする。うず電流の大きさにより距離が求められる。この他、磁界強度により距離を測定するセンサやレーザー干渉計を用いた距離センサ等が使用できる。また、電気式接触式マイクロメータを使用しても良い。
【００８４】
図６は、板面方向における距離センサ６３の配置位置について説明する図である。
本実施形態のさらに別の大きな特徴点は、ギャップ出し用移動手段の各押圧ロッド６１１と対を成すように距離センサ６３を配置している点である。即ち、図６に示すように、本実施形態では、四つの押圧ロッド６１１が設けられている。各押圧ロッド６１１は、上側基板保持具２と同軸の仮想的な長方形又は正方形の角の位置に配置されている。そして、各距離センサ６３も、同様に四つ設けられており、各押圧ロッド６１１の下方に位置して対を成している。
より正確には、四つの押圧ロッド６１１を結んだ方形と、四つの距離センサ６３を結んだ方形とは相似形であって同軸上である。そして、各対を成す押圧ロッド６１１と距離センサ６３とは、方形の同じ頂点の位置に位置している。
【００８５】
また、上側基板保持具２が有する隔膜２２は、上記アライメント用移動手段７による板面方向の駆動力を上側基板９２に伝えるものとなっている。即ち、前述したようにアライメント用移動手段７は、中間リング３を介して上側基板保持具２を板面方向に移動させる。この移動の力は、隔膜２２及び押圧ロッド６１１を介して保持ヘッド２３に伝えられ、この結果、保持ヘッド２３に静電吸着されている上側基板９２が移動する。
【００８６】
前述したように、隔膜２２は、ギャップ出し用移動手段の差圧印加機構６２により厚さ方向に膨らんで上側基板９２に押圧力を与える。そして、その一方で、アライメントの際には板面方向の力を上側基板９２に伝える。この際重要なことは、隔膜２２は、厚さ方向には変形が可能であるが、押圧ロッド６１１で強固に支持されているためと、それ自身の剛性により板面方向には本質的に変形しないものとなっていることである。板面方向に変形してしまうと、アライメントが不安定となり、再現性や精度の悪化する恐れがある。「本質的に変化しない」とは、例えば、厚さ方向に力Ｆ１が加えられたときの変形量をΔＴ１とし、板面方向に大きさの同じ力Ｆ２が加えられたときのΔＴ２としたとき、
ΔＴ２／ΔＴ１≦０．１
となるような場合を指す。
隔膜２２には、薄いシート状であり、例えばカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の材料又は金属から成るものが使用される。隔膜２２の厚さは、例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００８７】
また、本実施形態の装置は、板面方向の力を上側基板９２に伝える隔膜２２の機能を考慮して、押圧ロッド６１１の下端に特別のベアリング機構（図３中不図示）を備えている。図７は、図３に示す押圧ロッド６１１の下端に設けられたベアリング機構の断面概略図である。
ベアリング機構は、隔膜２２に固定された軸受け６１４と、軸受け６１４と押圧ロッド６１１の下端と間に介在された主ベアリング６１５と、押圧ロッド６１１の下端部側面と軸受け６１４の内側面との間に介在された副ベアリング６１６とから主に構成されている。
【００８８】
前述したように、アライメント用移動手段７により隔膜２２に板面方向の力が加えられると、隔膜２２は非常に薄いものであるため、場合によっては隔膜２２が波打つように変形し易い。このような変形が生ずると、板面方向の力が上側基板９２に上手く伝わらず、アライメントが上手くいかなかったり、精度が低下したりする場合がある。
【００８９】
このため、本実施形態では、図７に示すベアリング機構により、波打ちのような変形を防止している。即ち、波打ちのような変形が生ずると、図７中に点線で示すように隔膜２２は局所的には斜めに傾いた状態となる。この状態になると、隔膜２２自体が持っている張力により隔膜２２は元の水平な状態に戻ろうとする。主ベアリング６１５は、この隔膜２２の動きを助ける働きをする。
尚、副ベアリング６１６は、軸受け６１４と押圧ロッド６１１との間で板面方向で遊び（バックラッシュ）が無いようにするものである。遊びがあると、アライメント精度が低下してしまう。
【００９０】
次に、図３を使用して、本実施形態の第四の大きな特徴点を成す真空シール手段８１，８２の構成について説明する。前述したように一対の基板保持具１，２と中間リング３は真空容器を構成するから、それらの接触箇所は、真空シールされている必要がある。この真空シールを行う真空シール手段８１，８２の構成も、本実施形態の装置の大きな特徴点となっている。
【００９１】
まず、中間リング３と下側基板保持具１との間には、第一真空シール手段８１が設けられている。特徴的な点は、この第一真空シール手段８１が、上記アライメントのために上側基板保持具２と中間リング３とが一体に移動する際にも真空シールを維持するものとなっている点である。
具体的に説明すると、第一真空シール手段８１は、アライメント用移動手段７によって移動する中間リング３に接触する弾性体シール具８１１と、弾性体シール具８１１の変形量を限定する剛体８１２とより構成されている。
【００９２】
弾性体シール具８１１は、典型的にはＯリングのような真空シール具である。下側基板保持具１の上面のうち周辺部の低くなった場所には周状の溝が形成されており、この溝に弾性体シール具８１１が填め込まれている。一方、中間リング３は、下面の内縁に沿って凸部が周状に形成されており、この凸部が弾性体シール具８１１に接触することにより真空シールがされるようになっている。
一方、剛体８１２は、球状であり、軸受鋼等の剛性の高い材料から形成されている。剛体８１２は複数設けられており、任意の向きに転動可能な状態で不図示の係止具により係止されている。尚、剛体８１２は、周状の弾性体シール具８１１の周囲に均等間隔を置いて複数設けられている。
【００９３】
通常の真空シール手段の構成では、真空シールがされるべき部材の間にＯリングのような弾性体シール具を介在させ、この状態で両者を接触させてネジ止め等を行う。ネジ止め等のみでは両者の接触は完全ではなく真空シールはされないが、弾性体シール具が両者の間に気密に挟み込まれることで、真空シールが達成される。
【００９４】
しかしながら、このような構成は、本実施形態では採用できない。アライメントの際、固定された下側基板保持具１に対して中間リング３を水平方向に移動させる必要があるためである。本実施形態では、下側基板保持具１が「真空容器を構成する部材であって移動しない部材」に相当している。下側基板保持具１と中間リング３とが接触している構成の場合、アライメントを行うには、中間リング３を下側基板保持具１に対して擦らせながら中間リング３を移動させることになる。このようなことを行うと、移動に大きな力を要する問題の他、擦動により塵等のゴミが発生する問題がある。
【００９５】
弾性体シール具８１１の弾性力を大きい最適なものにすることで、中間リング３と下側基板保持具１との接触を防止する構成も考えられる。しかしながら、このようにすると、ギャップ出しの際の上側基板保持具２からの圧力及び大気圧と真空圧力との差圧による圧力が弾性体シール具８１１のみにかかることになる。このため、弾性体シール具８１１の弾性力をかなり大きなものにしなければならず、適正な真空シール作用を得るのが困難になることもあり得る。また、弾性力が小さいと、大きな力が弾性体シール具８１１に加わる結果、弾性体シール具８１１の変形量が徐々に大きくなり、最終的には中間リング３と下側基板保持具１とが接触してしまう恐れもある。このように、弾性体シール具８１１のみであると、最適な弾性力の範囲が狭く、選定が非常に困難である。
【００９６】
一方、本実施形態のように、剛体８１２によって弾性体シール具８１１の変形を限定すると、中間リング３と下側基板保持具１とが接触しない範囲に弾性体シール具８１１の変形を限定することが容易にできる。即ち、球状である剛体８１２の直径を適当な値にすれば良い。
【００９７】
また、剛体８１２による弾性体シール具８１１の変形の限定は、真空シールを維持したアライメントの点でも大きな技術的意義を有する。
具体的に説明すると、アライメントの際、中間リング３が移動すると、弾性体シール具８１１は中間リング３に擦り付けられる状態となる。即ち、中間リング３は、その下面に弾性体シール具８１１を滑らせながら移動する状態となる。
この場合、弾性体シール具８１１に大きな力が加わって変形量が大きくなると、摩擦力が大きくなり、中間リング３が充分に移動できなかったり、移動に大きな力を要したり、移動距離の制御の精度が低下したりする恐れがある。また、無理に移動させる結果、弾性体シール具８１１の摩耗が激しかったり、塵等のゴミが多く発生したりする恐れもある。さらに、弾性体シール具８１１の変形が小さくなるよう弾性力を大きくすると、真空シールが維持できない恐れもある。
【００９８】
本実施形態の構成によれば、剛体８１２があるため、弾性体シール具８１１の変形が限定され、中間リング３と下側基板保持具１との間の圧力が分散する。このため、上記のような問題はなく、中間リング３を充分に高い制御性で容易に移動させることができ、ゴミの発生等の問題もない。
【００９９】
本実施形態では、摩擦によるゴミの発生の低減等の効果をさらに高く得るための工夫が施されている。まず、弾性体シール具８１１はシリコンゴム等から成るが、テフロン（登録商標）等の潤滑剤で表面をコーティングしたものが使用されている。また、剛体８１２の表面も、同様に潤滑剤でコーティングされている。そして、弾性体シール具８１１や剛体８１２に接触する中間リング３の下面は鏡面加工されており、さらにその面には潤滑剤が設けられている。この潤滑剤は、具体的には潤滑油であり、中間リング３の下面に塗布されている。このような構成のため、中間リング３の移動が小さい力で済んだり、制御が容易であったり、摩擦によるゴミの発生が少なくなったりする効果がさらに高く得られるようになっている。
【０１００】
また、図３に示すように、剛体８１２は、弾性体シール具８１１よりも外側（基板保持具１，２の中心軸から見て遠い側）に位置している。従って、剛体８１２の接触箇所でゴミが発生したとしても、そのゴミは、弾性体シール具８１１により遮られ、基板９１，９２の重ね合わせを行う空間には進入しない。つまり、剛体８１２が弾性体シール具８１１よりも外側に位置する点も、液晶９４中へのゴミの混入、基板９１，９２の素子面へのゴミの付着等を防止するのに貢献して
いる。
【０１０１】
このような第一真空シール手段８１の構成において、剛体８１２は転動を行うものであるが、滑動を行うものであっても良い。即ち、剛体８１２は、直方体等の形状のブロックであり、表面にフッ素樹脂等の潤滑剤が塗布されたものであっても良い。この場合、中間リング３に対して剛体８１２は相対的に滑動する。 また、第一真空シール手段８１の構成としては、剛体８１２に代えて、中間リング３と下側基板保持具１とを磁気的に反発させて両者の間隔を維持する機構でも良い。この場合は、中間リング３と下側基板保持具１とに磁石を設け、同一極性の磁極が向かい合うようにする。磁石を電磁石で構成し、電流を制御して所定の間隔が維持されるようにする。
【０１０２】
また、中間リング３と下側基板保持具１との間に介在する流体の圧力を調整して間隔を維持する機構が採用できる。この場合は、中間リング３と下側基板保持具１とのベローズ等でつなぎながら密閉された空間とし、この空間にガスを導入する。導入するガスの圧力を調整して両者の間隔を所定の値に保つ。いずれにしても、このような間隔の維持により、弾性体シール具８１１の変形を所定以下にすることができるとともに、中間リング３と下側基板保持具１との接触が防止できるので、アライメントの際に大きな力を要したりゴミが発生したりする問題が生じない。
【０１０３】
真空シールに関する本実施形態の別の大きな特徴点は、開閉機構５により開閉の際に接触したり離間したりするシール部を真空シールする第二真空シール手段８２が、上述した第一真空シール手段８１とは別に設けられている点である。以下、この点について説明する。
開閉機構５により開閉の際に接触したり離間したりする部材は、本実施形態では、上側基板保持具２と中間リング３である。従って、第二真空シール部材は、上側基板保持具２と中間リング３との間の真空シールするようになっている。
【０１０４】
第二真空シール手段８２は、第一真空シール手段８１とは異なり、弾性体シール具８２１のみから構成されている。この弾性体シール具８２１も、典型的にはＯリング等である。中間リング３の上面には、図３に示すような断面台形状の溝が周状に設けられており、この溝内に弾性体シール具８２１が填め込まれている。弾性体シール具８２１は、真空シールしない状態では溝から少し突出する形状であるが、真空シール時には、上側基板保持具２によって押しつぶされるようにして上側基板保持具２に接触し、真空シールを確保するようになっている。
【０１０５】
このような第二真空シール手段８２を採用する構成は、以下のような技術的意義を有する。
本実施形態の構成において、第二真空シール手段８２を設けないようにすることも不可能ではない。例えば、中間リング３を上側基板保持具２と一体のものにすれば（中間リング３を設けなければ）、第二真空シール手段８２は不要である。しかしながら、このようにすると、開閉機構５による開閉の際、上側基板保持具２と下側基板保持具１とが接触したり離間したりすることになる。つまり、第一真空シール手段８１において、大気開放と真空シールとを繰り返すことになる。
【０１０６】
しかしながら、第一真空シール手段８１の部分が大気に開放されると、ゴミの付着の問題が生じ易い。弾性体シール具８１１の表面にゴミが付着すると、アライメントの際に中間リング３に擦り付けられる結果、弾性体シール具８１１の表面が傷つき、弾性体シール具８１１の性能が低下してリーク（真空の漏れ）が生じやすくなる。また、中間リング３の下面にゴミが付着すると、弾性体シール具８１１が擦り付けられる結果、ゴミによって鏡面に傷が付き、摩擦力が大きくなる等の問題が生じることがある。さらに、開閉のたびに、弾性体シール具８１１及び剛体８１２に対して中間リング３が接触と離間を繰り返す結果、潤滑剤が摩耗したり、潤滑剤が削れてゴミになったりすることもあり得る。
【０１０７】
本実施形態の構成によれば、第二真空シール手段８２があるため、第一真空シール手段８１の部分において開閉を行う必要はなく、常時真空シールの構成とすることができる。従って、上述したような問題は本実施形態においては無い。
尚、装置は、各部の制御を行う不図示の主制御部を有している。主制御部は、複数の距離センサからの信号に従い、一対の基板のギャップ長や平行度を判断する判断部を備えている。判断部は、各距離センサからの信号を比較して平行度を判断するとともに、各距離センサからの信号を平均するなどしてギャップ長を判断するようになっている。さらに、主制御部は、位置ずれ検出センサからの信号に従い、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになっているかを判断する判断部も備えている。そして、このような主制御部は、ギャップ出し用移動手段やアライメント用移動手段に制御信号を送るようになっている。
【０１０８】
次に、上記構成に係る本実施形態の装置の動作について説明する。
図８及び図９は、本実施形態の装置の動作について説明する図である。図８の（１）（２）（３）、続いて、図９の（１）（２）（３）の順に動作が進行することを示している。尚、図８及び図９は、図３に示す装置のほぼ右半分を示したものである。
【０１０９】
また、図８及び図９は、図３には示されていない装置の詳細な構成が一部示されている。まず、図８（１）〜（３）に示すように、一対の基板保持具１，２のそれぞれには、基板９１，９２の受け渡し用のリフトピン１６，２８が設けられている。各基板保持具１，２には、リフトピン１６，２８用の貫通孔が設けられている。貫通孔は垂直な方向に長く、リフトピン１６，２８も垂直な姿勢で貫通孔内に配置されている。尚、貫通孔及びリフトピン１６，２８は、各基板保持具１，２に複数（例えば四つ）均等に設けられている。
【０１１０】
各リフトピン１６，２８には、リフトピン１６，２８を上下動させる不図示の昇降機構が設けられている。また、リフトピン２８は管状であり、先端の開口の部分で基板を真空吸着できるようになっている。即ち、リフトピン２８を通して真空吸引する不図示の真空ポンプが設けられている。
また、図９（３）に示すように、下側基板保持具１には、仮止め用の光照射部１７が設けられている。光照射部１７は、本実施形態では、光ファイバ１７１の先端部となっている。光ファイバ１７１は、紫外線ランプ１７２からの光を導いてシール材に照射するものとなっている。尚、光ファイバ１７１の先端は複数に分岐しており、光照射部１７は、下側基板保持具１に複数均等に設けられている。
【０１１１】
まず、一対の基板９１，９２の搬入動作について、図８（１）〜（３）に従って説明する。まず、上側基板９２は、搬送ロボット９０６のアーム９０７に真空吸着されながら保持されて搬送され、所定位置で停止する。尚、上側基板９２は、下側が素子面になるので、上側の面で真空吸着されて搬送される。そして、図８（１）に示すように、上側基板保持具２のリフトピン（以下、上側リフトピン）２８が下降し、上側基板９２を真空吸着する。この際、上側リフトピン２８は、アーム９０７に干渉しない位置で下降して真空吸着する。アーム９０７の真空吸着が解除された後、図８（２）に示すように、上側リフトピン２８が上昇し、上側基板９２が保持ヘッド２２に接触する位置で停止する。そして、真空吸着機構が動作し、上側基板９２が保持ヘッド２２に真空吸着される。その後、上側リフトピン２８は、真空吸着を解除した後、さらに上昇し、所定の待機位置で停止する。
【０１１２】
次に、下側基板９１が同様に搬送ロボット９０６のアーム９０７に真空吸着されながら保持されて搬送され、所定位置で停止する。下側基板９１は上側が素子面なので、下側で真空吸着される。そして、アーム９０７の真空吸着を解除した後、下側基板保持具１のリフトピン（以下、下側リフトピン）１６が上昇して下側基板９１の下面に接触した後、所定距離下降する。この結果、図８（３）に示すように、下側基板９１は静電吸着プレート１１の上に載置された状態となる。その後、静電吸着プレート１１の真空吸着機構が動作して下側基板９１が静電吸着プレート１１に真空吸着される。下側リフトピン２８は、さらに下降して所定の待機位置で停止する。
【０１１３】
次に、図３に示す開閉機構５が動作し、上側基板保持具２が下限位置に位置するよう所定距離下降させる。これにより、図９（１）に示すように、上側基板保持具２と中間リング３とが接触し、第二真空シール手段８２により真空シールが達成される。この状態で、排気系４１が動作し、一対の基板保持具１，２と中間リング３とから成る真空容器内を所定の圧力まで排気する。この際、隔膜２２の背後の閉空間２６内も同様に排気され、真空容器内と同程度の真空圧力とされる。また、排気開始と同時に静電吸着機構を動作させ基板９１，９２を静電吸着するとともに、真空吸着を解除する。尚、後述するアライメントの動作が阻害されないよう、上側基板保持具２と中間リング３とが接触した後、不図示の機構により、保持部材５１は開閉駆動源５２から切り離される。
【０１１４】
次に、ギャップ出し用移動手段及びアライメント用移動手段７が動作し、ギャップ出しとアライメントが行われる。まず、本装置において最終的に達成すべきギャップ長として設定されている所定の値（以下、ギャップ長設定値）よりも少し大きなギャップ長（以下、ギャップ長スタンバイ値）になるようにする。即ち、ギャップ出し用移動手段が、押圧駆動源６１２を動作させ、上側基板保持具２を下降させ、一対の基板９１，９２のギャップ長がギャップ長スタンバイ値になるようにする。
尚、ギャップ長スタンバイ値の状態では、上側基板９２は下側基板９１上のシール材には接触していない。つまり、ギャップ長スタンバイ値は、シール材の塗布高さよりも充分に大きな値となっている。
【０１１５】
この状態で、まず平行度を所定の高い値にする動作を行う。即ち、各距離センサ６３からの信号により不図示の主制御部が平行度を求め、それが所定の高い値になっているかを不図示の判断部が判断する。平行度が所定の高い値になっていないと判断されると、主制御部は、ギャップ出し用移動手段６の各押圧駆動源６１２に制御信号を送り、一対の基板９１，９２が平行になるように各押圧駆動源６１２を制御する。即ち、特定の距離センサ６３で測定された距離が他の距離センサ６３で測定された距離に比べて長い場合、その距離センサ６３の上方に位置する（対になっている）押圧ロッド６１１が少し下方に変位するようにその押圧ロッド６１１を駆動する押圧駆動源６１２に制御信号を送る。このようにして各押圧駆動源６１２を制御し、各距離センサ６３からの信号の大きさを比べる。そして、各距離センサ６３からの信号の大きさの違いが所定の小さい範囲内であると判断されたら、一対の基板９１，９２の平行度が所定の高い値であるとする。
【０１１６】
次に、アライメントを行う。即ち、位置ずれ検出センサ７５によって二つのアライメントマークを撮像する。撮像されたイメージデータは、主制御部において処理されてデジタル化され、位置ずれが算出される。そして、位置ずれを補正するよう主制御部がアライメント用移動手段７の各ユニット７１，７２，７３，７４の直線駆動源７０２に制御信号を送る。制御信号に従って直線駆動源７０２が駆動され、Ｘ、Ｙ及び／又はθの各方向に上側基板９２が移動する。引き続き位置ずれ検出センサ７５から送られる二つのアライメントマークのイメージデータから、位置ずれが補正されたと主制御部が判断すると、アライメントが完了する。
【０１１７】
この状態で、次に、ギャップ出し用移動手段が再び動作し、上側基板９２を下側基板９１に向けて板面方向に移動させ、ギャップ長がギャップ長設定値になるようにする。即ち、主制御部は、ギャップ長がギャップ長設定値になるように四つの押圧駆動源６１２に同様に制御信号を送る。しかしながら、各押圧駆動源６１２による押圧力のみでは足らない場合が多く、所定時間経過後もギャップ長はギャップ長設定値にならない。この場合、主制御部は、補助排気管６２３上の補助バルブ６２４を閉じ、不図示のボンベにつながるバルブ６２５及び差圧用主バルブ６２２を開け、閉空間２６内を加圧する。この結果、真空と大気圧との差圧に加えて、大気圧より高い圧力と真空との差圧により上側基板９２が下側基板９１に向けて押圧される。
【０１１８】
そして、四つの距離センサ６３からの出力を平均して得られたギャップ長がギャップ長設定値になるよう、不図示の圧力調整器に信号を送り、差圧印加機構６２を負帰還制御する。ギャップ長がギャップ長設定値に一致したと判断されたら、位置ずれ検出センサ７５からの信号により位置ずれがないか主制御部がもう一度判断する。
【０１１９】
位置ずれがあると判断された場合、アライメントを再び行うが、この際、上側基板９２を少し上昇させる。ギャップ長設定値の状態では、上側基板９２は下側基板９１上のシール材に接触している。この状態で再びアライメントを行おうとすると、粘性の高いシール材に接触しているため、上側基板９２を動かすのに非常に大きな力が必要になってしまう。また、滴下式の場合、ギャップ内に液晶があるため、この問題は顕著である。さらに、ギャップ長設定値の状態でアライメントを行おうとすると、上側基板９２がスペーサを引きずってしまい、基板９１，９２の表面に傷が付いてしまうことがある。
【０１２０】
このようなことから、本実施形態では、ギャップ長設定値の状態から上側基板９２を少し浮かせ、その状態で再度アライメントを行う。この際のギャップ長は、ギャップ長スタンバイ値でも良いし、ギャップ長スタンバイ値よりは短いものの、上側基板９２がシール材から離れることが可能な長さとしても良い。
【０１２１】
このようにして再度アライメントをした後、再び上側基板９２を下降させてギャップ出しを行う。再びギャップ出しを行う前に、もう一度平行度を確認するようにすると好適である。平行度が所定の高い値になっていなかったら、前述したように各押圧駆動源６１２を制御して平行度を出す動作をする。
【０１２２】
再びギャップ出しを行って、ギャップ長がギャップ長設定になっており、位置ずれも発生していないと判断されたら、図９（３）に示すように、シール材の仮止めを行う。即ち、光照射部１７より紫外線をスポット的に照射して、シール材を部分的に硬化させる。
その後、上側基板保持具２の静電吸着機構の動作を停止し、上側基板保持具２による上側基板９２の保持を解除する。そして、閉空間２６内を排気して真空容器内と同程度の圧力にするとともに、押圧用駆動源６１２を動作させて保持ヘッド２２を当初の位置まで上昇させる。
【０１２３】
次に、真空容器及び閉空間２６内にガスを導入して大気圧とし、開閉機構５を動作させて上側基板保持具２を上限位置まで上昇させる。その後、下側基板保持具１の静電吸着機構を停止し、下側リフトピン２８を上昇させる。この結果、一対の基板９１，９２は下側リフトピン２８によって持ち上げられ、下側基板保持具１から離れる。その後、搬送ロボット９０６のアーム９０７が進入し、一対の基板９１，９２を真空吸着しながら保持して装置から搬出する。一対の基板９１，９２は、搬送ロボット９０６により回収用カセット９１３に搬送される。
【０１２４】
上述した構成及び作用に係る本実施形態の基板重ね合わせ装置によれば、ギャップ出し用移動手段及びアライメント用移動手段７が真空容器の外に配置されているので、真空容器内の空間容積を小さくすることができる。このため、排気やベントに要する時間が短くでき、生産性の向上に貢献できる。また、排気速度やベントの速度を高くする必要がないので、真空容器内の塵や埃を舞い上げてしまうことがなく、液晶９４中への塵や埃の混入が少なくなる。さらに、排気速度を高くする必要がないため高価な真空ポンプが不要であり、装置のコストの上昇抑制にも貢献している。
【０１２５】
また、一対の基板保持具１，２自体が真空容器を構成している点は、真空容器内の空間容積をさらに小さくするのに貢献している。基板保持具１，２が真空容器を構成していない場合、真空容器内に基板保持具１，２を収容する構造となる。この構造だと、基板保持具１，２の占めるスペースの分だけ真空容器内の空間容積が大きく必要になってしまう。
尚、上記実施形態では、一対の基板９１，９２を水平な状態で重ね合わせる構成であったため、一対の基板保持具１，２は上側基板保持具２と下側基板保持具１であったが、これに限定される訳ではない。注入式の場合、一対の基板９１，９２を垂直に立てた状態で重ね合わせをする場合もある。この場合は、左側基板保持具及び右側基板保持具というようになる。
【０１２６】
真空容器内の空間容積低減の技術的意義は、一対の基板保持具１，２が真空容器を構成しなくとも、いずれか一方の基板保持具１，２が真空容器を構成すれば得られる。図１０は、この点を説明した図であり、一方の基板保持具１，２のみが真空容器を構成する場合について説明した図である。図１０（１）に示すように、上側基板保持具２のみが真空容器を構成していてもよく、図１０（２）に示すように、下側基板保持具１のみが真空容器を構成していても良い。
【０１２７】
また、上述した真空容器の構成において、真空容器内の空間容積は、一対の基板９１，９２の容積とギャップの容積の合計（以下、基板容積と呼ぶ）の１倍以上５０倍以下であることが好ましい。真空容器内の空間容積とは、例えば真空容器の内壁面の形状が直方体である場合、その縦、横、高さの積である。また、「ギャップの容積」とは、ギャップ出し後の容積、即ちギャップ長設定値での容積である。
【０１２８】
真空容器内の空間容積が基板容積の５０倍より大きいと、上述した排気やベントに要する時間の短縮といった技術的意義が充分に得られない。また、真空容器内の空間容積が基板容積の１倍より小さいと、前記ギャップ長スタンバイ値に保つ際に、上側基板９１がシール材や液晶に接触してしまったり、基板９１，９２間の真空排気が充分に行えないといった問題が発生する。
【０１２９】
また、開閉機構５が一対の基板保持具１，２を開閉する構造は、前述した通り、真空容器内の空間容積を最小化させる点とメンテナンスや基板９１，９２の搬入搬出時の動作を容易にする点を両立させる技術的意義がある。尚、開閉機構５は、上側基板保持具２を上下動させて開閉を行ったが、下側基板保持具１を上下動させても良い。
【０１３０】
また、アライメント時にも真空シールを維持する第一真空シール手段８１は、真空中でのアライメントを可能にする技術的意義がある。第一真空シール手段８１が無い場合、アライメント時には大気圧ということになってしまう。この場合、ギャップ出しを真空中で行ったりすると、雰囲気圧力の違いから、基板９１，９２の位置がアライメント時から僅かにずれてしまったりすることがあり得る。第一真空シール手段８１は、このような問題を防ぐ技術的意義がある。
【０１３１】
また、機械的な押圧とガスの差圧による押圧とを併用する構成は、以下のような技術的意義がある。即ち、ギャップ出しには、かなり大きな押圧力が必要であり、内部に液晶が挟み込まれている滴下式のプロセスの場合、その傾向が強い。この場合、サーボモータのような押圧駆動源６１２を使用した機械的な押圧のみでは、押圧力が不足し、必要なギャップ長まで押圧できないことが多い。機械的な押圧のみでギャップ出しを行おうとすると、非常に大出力の押圧駆動源６１２を使用することになるが、ギャップ長を充分な精度でギャップ長設定値に一致させるため押圧力を微妙に調節することが困難になる。また、機械的な押圧のみでは、押圧力が不均一になり、その結果、ギャップ長が板面方向で不均一になり易いという問題もある。
【０１３２】
本実施形態のように、機械的な押圧に加えてガスの差圧による押圧を併用すると、押圧力の不足を補える上、微妙な押圧力の調整も容易に行える。そして、ガス差圧による押圧であるため、均一に押圧力を作用させることができ、ギャップ長も均一化できるメリットがある。
【０１３３】
尚、本実施形態では、差圧印加機構６２は、閉空間２６内にガス導入して差圧を印加するものであったが、上側基板９２が配置された空間の圧力に対して、隔膜２２により仕切られた上側基板９２の背後の空間の圧力が高くなれば足りる。従って、背後の空間が閉空間２６ではなく単に大気圧の開放空間であり、真空容器内を排気する排気系４１をもって差圧印加機構６２とすることもできる。また、大気中でギャップ出しを行う場合には、差圧印加機構６２は、上側基板９２の背後の閉空間２６をガス導入して大気圧より高い圧力にする構成となる。さらに、差圧印加機構６２は、真空中でギャップ出しを行う場合、背後の閉空間２６の圧力を真空容器内の真空圧力よりも高い真空圧力にする構成、例えば差動排気を行うような構成でも良い。また、差圧印加機構６２としては、上述したようなガス導入によって差圧を印加するもの他、液体等のガス以外の流体を導入して差圧を印加するものが採用される場合もある。
【０１３４】
また、一対の基板９１，９２のギャップ長を測定する距離センサ６３が設けられており、ギャップ出し手段が、距離センサ６３からの負帰還制御して厚さ方向の移動を制御する構成は、ギャップ出しを高精度に且つ短時間に行うことを可能にする技術的意義を有する。従来は、前述したように、ある定められた押圧した後、測定器でギャップの大きさを測定し、それが規定範囲に入っていなければ、再度ギャップ出しをやり直すのみである。これに比べると、本実施形態の構成によれば、ギャップ出しを高精度に且つ短時間に完了させることができる。
【０１３５】
また、距離センサ６３が複数設けられており、複数の距離センサ６３で上記負帰還制御を行う点は、測定精度が向上し、さらにギャップ出しを高精度に行える技術的意義を有する。そして、複数の距離センサ６３の測定データから一対の基板９１，９２の平行度を検出する点は、一対の基板９１，９２を高い平行度で重ね合わせるのに貢献しており、このことは、ギャップ出しを板面方向でより均一化する技術的意義を有する。
【０１３６】
また、一対の基板９１，９２の板面方向での位置ずれを検出する位置ずれ検出センサ７５が設けられ、アライメント用移動手段７が、位置ずれ検出センサ７５からの信号に従って位置ずれを補正するよう一対の基板保持具１，２のうちの少なくとも一方の移動させるものである点は、アライメントをより高精度に行える技術的意義をもたらす。
尚、上記実施形態では、上側基板保持具２を板面方向に移動させてアライメントを行ったが、下側基板保持具１を移動させても良く、また、双方を移動させても良い。
また、開閉機構５は、上側基板保持具２を厚さ方向に直線移動させて開閉を行うものであったが、下側基板保持具１を直線移動させて開閉を行う場合もある。また、直線移動の他、蝶番による開き扉のようにして開閉を行う場合もある。
【０１３７】
（実施例）
次に、上記実施形態の発明の実施例を説明する。
同様に液晶ディスプレイ製造プロセスにおける基板重ね合わせを例にして、実施例を説明する。
ＴＦＴタイプの液晶ディスプレイでは、一対の基板９１，９２の一方にカラーフィルタが形成され、他方に駆動素子としてＴＦＴが形成される。上記実施形態の装置を用いる場合、例えばカラーフィルタが形成された基板が上側基板９２であり、ＴＦＴが形成された基板が下側基板９１とされる。基板の大きさは、大型基板と呼ばれるものと同様であり、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ程度である。
【０１３８】
このような一対の基板９１，９２を重ね合わせる場合、アライメントの精度は±１μｍ、最終的なギャップ長は５μｍ程度とされる。真空中で５μｍのギャップ長にする場合、ギャップ出し手段による押圧力は５×１０−４Ｎ／ｍ２程度である。尚、真空圧力は、０．１Ｐａ程度でよい。この真空圧力の場合、最終的にギャップ出しを行う際の閉空間内の圧力は約５０ｋＰａである。
【０１３９】
上記実施形態及び実施例では、液晶ディスプレイ製造プロセスにおける基板の重ね合わせについて専ら説明したが、プラズマディスプレイの製造プロセス等にも、本願発明の装置を使用することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 下側基板保持具
２２ 隔膜
２ 上側基板保持具
３ 中間リング
４１ 排気系
４２ ベントガス導入系
５ 開閉機構
６１ 押圧機構
６２ 差圧印加機構
６３ 距離センサ
７ アライメント用移動手段
７０１ ブラケット
７０２ 直線駆動源
７０３ 支点ピン
７０４ 連結具
７０５ リニアガイド
７５ 位置ずれ検出センサ
８１ 第一真空シール手段
８１１ 弾性体シール具
８１２ 剛体
８２ 第二真空シール手段
９１ 下側基板
９２ 上側基板
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の製造に使用されると好適なディスプレイ製造装置に関するものであり、特に、一対の基板を所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせる基板重ね合わせ装置を有するディスプレイ製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の製造においては、一対の基板を所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせることが必要である。この点を液晶ディスプレイを例にして説明する。
液晶ディスプレイは、コンピュータの表示部用を始めとして多くの用途に盛んに使用されている。液晶ディスプレイは、一対の基板の間に液晶が注入され、基板の内側面に駆動回路を形成した構造である。駆動回路によって液晶中に電界を与えると、液晶の分子配列が変化して光の透過・遮断が制御され、文字や映像の表示される。
【０００３】
一対の基板の互いに対向する内側面には、透明電極（ＩＴＯ）や駆動回路を構成するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の素子が形成される。従って、素子が正しく機能するよう、基板の板面方向（以下、単に板面方向）の位置関係が所定のものになるようにして一対の基板を重ね合わせることが必要である。また、駆動回路が正しく動作し、液晶の制御が正常に行われるようにするためには、一対の基板を所定の狭い間隔で重ね合わせることが必要である。以下の説明では、一対の基板の板面方向の位置合わせをアライメントと呼び、一対の基板の間隔（以下、ギャップ長）を所定のものにする位置合わせをギャップ出しと呼ぶ。
【０００４】
このようにして重ね合わされた一対の基板の間に液晶を封入することにより、液晶ディスプレイが製造される。液晶の封入に仕方は、注入式と滴下式に分けられる。
注入式では、まず一対の基板のうちの一方について、その板面の周縁に沿って光硬化性又は熱硬化性のシール材を周状に塗布する。シール材の塗布は完全な周状ではなく、少し途切れた部分を設けておく。この状態で、スペーサを介在させて他方の基板を重ね合わせ、アライメントとギャップ出しを行う。そして、硬化樹脂を光又は熱により硬化させ、一対の基板を貼り合わせる。
【０００５】
このように貼り合わせた一対の基板の間の空間は、シール材の途切れた部分以外では閉じた空間となっている。そして、シール材の途切れた部分（以下、注入孔）から、内部に液晶を注入する。液晶を溜めた容器と、貼り合わせた一対の基板とを真空中に配置し、真空中で注入孔を液晶中に浸ける。この状態で雰囲気を大気圧に戻し、圧力差により一対の基板の間に液晶を注入する。その後、注入孔をシール材等で閉じる。
【０００６】
滴下式の場合、一対の基板の一方について同様に周状にシール材を塗布する。
この際、途切れた部分はなく完全な周状（無終端状）で塗布を行う。そして、この基板を水平な姿勢に保ち、その表面に所定量の液晶を滴下する。液晶は、周状に塗布されたシール材の内側で広がる。その後、スペーサを介在させた状態で他方の基板を一方の基板に重ね合わせ、アライメントとギャップ出しを行う。そして、シール材を硬化させると、一対の基板の間への液晶の封入が完了する。
【０００７】
上述した二つの方式のうち、従来は注入式が多く採用されてきたが、基板の大型化等を考慮すると、滴下式の方が優れていると考えられる。注入式の場合、貼り合わせた一対の基板を持ち上げて注入孔を液晶に浸けなければならず、基板が大型化すると作業が困難になる。自動化する場合にも、機構的に大がかりになり易い。また、注入式では、差圧による液晶の注入に長い時間がかかり、生産性の点で問題がある。基板が大型化すると、この問題が顕著になる。さらに、注入式では、差圧により液晶の注入を行うため、液晶内に空気等が混入して液晶に気泡が生じやすい。気泡が生じると、やはり表示不良等の原因になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−６６１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、滴下式によっても、また注入式によっても、従来のやり方では以下のような課題がある。
まず、ギャップ出しにおける精度や均一さの問題である。即ち、基板の厚さ方向（以下、単に厚さ方向）の力を一方の基板に与えて一方の基板を他方の基板に押し付け、シール材を多少押しつぶしながらギャップ出しは行われるが、この押し付け力を均一に作用させることが難しく、ギャップが所々で異なってしまうことがある。ギャップが不均一になると、表示ムラ等が発生し易い。このような問題は、基板が大型化すると顕著である。
また、滴下式の場合、内部に液晶がある状態で基板を押し付けるため、より大きな押し付け力が必要である。しかしながら、大きな押し付け力は微妙に調節するのが困難であり、ギャップの精度を充分に高くできない問題がある。
【００１０】
さらに、従来のやり方では、押し付けている際にどの程度のギャップになっているかを検出しておらず、ある定められた押し付け力で押し付けておくのみである。そして、押し付けて貼り合わせた後、測定器でギャップの大きさを測定し、それが規定範囲に入っているかを確認している。そして、規定範囲に入っていなければ、再度ギャップ出しをやり直すようなことをやっている。つまり、ギャップ出しのプロセスにはフィードバック制御は用いられておらず、一種のオープンループ制御となっている。このため、必要なギャップ出し精度を得るのに長い時間を要してしまう問題がある。
また、表示ムラやギャップ出し時のスペーサによる傷の発生等を防止する観点から、一対の基板を充分に高い平行度で重ね合わせることが必要である。しかし、注入式にしろ、滴下式にしろ、高い平行度で基板を重ね合わせることができる実用的な装置はこれまでのところ存在していない。
【００１１】
従来の基板重ね合わせ装置では、平行度は、装置の機械的な又は機構的な精度に大きく依存している。即ち、一対の基板を保持する一対の部材が持つ平行度や、一対の部材のいずれか一方を移動させる移動機構の精度で平行度が決まってしまう。基板を保持する部材の加工精度や組立精度によっては充分な平行度が得られなかったり、移動機構の精度が低下することで充分な平行度が得られなかったりする場合があるが、この場合、重ね合わせの動作中にそれを修正する手段は従来の装置には無い。
従来の装置では、重ね合わせた一対の基板の平行度を検査し、それが所定の値になっていなかった場合、機械的な部分や機構的な部分に不具合があると判断し、装置のチェックや修理等を行うのみである。このため、生産性が悪く、また実用的なものではない。
【００１２】
また、従来のやり方では、多くの場合、基板の重ね合わせは大気中で行われる。しかしながら、大気中での重ね合わせには、以下のような問題がある。
注入式の場合、大気中で一対の基板を重ね合わせて貼り合わせた後、真空容器内に入れて真空雰囲気にして液晶の注入を行うが、大気と真空との圧力差から一対の基板が微妙にずれてしまうことがある。滴下式の場合にはこのような問題はないが、大気中で重ね合わせを行うと、重ね合わせる際に空気などを挟み込んでしまい、液晶中に気泡を生じさせる原因となり易い。
【００１３】
このような問題を防止するため、特許文献１に開示されているように、真空中で基板を重ね合わせる装置を使用することが考えられる。
しかしながら、同公報に開示されているような装置は、ギャップ出しやアライメントのための移動機構が真空容器内に設けられているため、真空容器が大型化する欠点がある。
【００１４】
真空容器が大型化すると、所定の圧力まで排気するために要する時間が長くなって生産性が低下したり、排気性能を高めるために高価な真空ポンプ等が必要になったり、大量のベントガスを消費するためランニングコストが高くなったりす欠点がある。また、短時間に排気を完了させるため排気速度を高くしたり、短時間にベントを完了するためベントガスの流量を多くしたりすると、真空容器内でゴミが舞い上がり易くなり、液晶中にゴミが混入し易くなる欠点がある。
【００１５】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、一対の基板を平行で且つ所定の間隔を持って所定の位置関係で重ね合わせる基板重ね合わせ装置において、ギャップ出しやアライメントを均一に精度良く行うことができたり、装置の構造が簡略されて低コストになったり、生産性が向上したり、気泡の発生やゴミの混入が低減されたりするする技術的意義をもたらすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、第１の発明は、真空中で一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長を所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板保持具の少なくとも一方は、前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器を構成する部材であるという構成を有する。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、第２の発明は、前記第１の構成において、前記一対の基板保持具の少なくとも一方を移動させることにより前記真空容器を開閉する開閉機構が設けられており、この開閉機構は、前記真空容器が大気に開放される際には前記一対の基板保持具が長い第一の距離離れて位置し、前記真空容器が真空に排気される際には第一の距離より短い第二の距離離れて位置するよう移動させるものであるという構成を有する。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、第３の発明は、前記第１の構成において、前記アライメント用移動手段は、前記一対の基板保持器のうち真空容器を構成する部材である基板保持具を移動させるものであって、この基板保持具又は真空容器を構成する別の部材であってこの基板保持具と一体に移動する部材に接触して真空を維持する第一真空シール手段が設けられており、この第一真空シール手段は、前記アライメント用移動手段によって基板保持具が移動する際にも真空を維持するものであるという構成を有する。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、第４の発明は、前記第３の構成において、前記第一真空シール手段は、前記アライメント用移動手段によって移動する前記基板保持具又は前記別の部材に接触する弾性体シール具と、前記アライメント用移動手段によって移動する前記基板保持具又は前記別の部材と前記真空容器を構成する部材であって移動しないものとが接触しない所定の間隔になるよう維持する間隔維持機構とから成るものであり、
前記所定の間隔は、前記弾性体シール具が真空シールを達成しつつその変形量を所定以下とする間隔であるという構成を有する。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、第５の発明は、前記第４の構成において、前記間隔維持機構は、前記アライメント用移動手段によって移動する前記基板保持具又は前記別の部材と、前記真空容器を構成する部材であって移動しないものとの間に介在された滑動又は転動可能な剛体により前記間隔を維持する機構、両者を磁気的に反発させて前記間隔を維持する機構、ないしは、両者の間に介在する流体の圧力を調整して前記間隔を維持する機構であるという構成を有する。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、第６の発明は、前記第３、４又は５の構成において、前記基板の厚さ方向に前記一対の基板保持具の少なくとも一方を移動させることにより前記真空容器を開閉する開閉機構が設けられており、この開閉機構により開閉の際に接触したり離間したりするシール部を真空シールする第二真空シール手段が前記第一真空シール手段とは別に設けられているという構成を有する。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、第７の発明は、真空中で一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
【００２３】
前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器が設けられており、この真空容器内の空間の容積は、前記一対の基板の容積とギャップの容積との合計の１倍以上５０倍以下であるという構成を有する。
【００２４】
また、上記課題を解決するため、第８の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、 一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
一対の基板保持具のうちの一方は、その基板保持具が保持する一方の基板が位置する空間とその一方の基板の背後の空間とを仕切る隔膜を有しており、この隔膜は基板と平行に延びる部材であり、前記ギャップ出し用移動手段によるギャップ出しの際、背後の空間の雰囲気圧力を一方の基板が位置する空間の雰囲気圧力に比べて高くする差圧を印加して一方の基板を他方の基板に向けて押圧する差圧印加機構が設けられており、 前記隔膜は、差圧印加機構により差圧が与えられた際に一方の基板を押して板厚方向に変位させることが可能な柔軟性を有するものであり、
前記ギャップ出し用移動手段は、この差圧印加機構と、一方の基板に機械的に押圧力を与える押圧機構とより構成されているという構成を有する。
【００２５】
また、上記課題を解決するため、第９の発明は、前記第８の構成において、前記ギャップ出し用移動手段は、前記差圧印加機構が与える差圧の大きさを制御してギャップ長を最終的に前記所定の値にしていくものであるという構成を有する。
【００２６】
また、上記課題を解決するため、第１０の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
一対の基板保持具のうちの一方は、その基板保持具が保持する一方の基板の背後の空間を閉空間とする隔膜を有しており、この隔膜は基板と平行に延びる部材であり、前記ギャップ出し用移動手段によるギャップ出しの際、背後の閉空間の雰囲気圧力を前方の他方の基板を臨む空間の雰囲気圧力に比べて高くする差圧を印加して一方の基板を他方の基板に押し付ける差圧印加機構が設けられており、 前記隔膜は、差圧印加機構により差圧が与えられた際に一方の基板を押して板圧方向に変位させることが可能な柔軟性を有するものであり、
さらに、前記アライメント用移動手段は、前記隔膜を有する一方の基板保持具を板面方向に移動させるものであり、前記隔膜は、前記アライメント用移動手段による板面方向の駆動力を基板に伝えるものであって板面方向には本質的に変形しないものであるという構成を有する。
【００２７】
また、上記課題を解決するため、第１１の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板のギャップ長を計測する距離センサを有しており、前記ギャップ出し手段は、距離センサからのフィードバックされた信号により前記基板の厚さ方向の移動を制御する主制御部を有しているという構成を有する。
【００２８】
また、上記課題を解決するため、第１２の発明は、一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長の所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板保持具は各々保持する基板と平行な面を有しており、この面が互いに対向しており、この対向面の距離を計測する複数の距離センサと、複数の距離センサからの信号により一対の基板の平行度及び／又は距離を判断する判断部とを有しているという構成を有する。
【００２９】
また、上記課題を解決するため、第１３の発明は、前記第１２の構成において、前記ギャップ出し用移動手段は、前記判断部での判断結果により、一対の基板が前記所定の値よりも長い距離隔てて対向し且つ所定の平行度で対向させた後、平行度を保ちながら一対の基板の少なくとも一方を板面に垂直な方向に移動させてギャップ長を前記所定の値にするものであるという構成を有する。
【００３０】
また、上記課題を解決するため、第１４の発明は、前記第８乃至第１３いずれかの構成において、前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器が設けられており、真空中で重ね合わせを行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、第１１の発明は、前記第１乃至１４いずれかの構成において、前記アライメントを行う際に一対の基板の板面方向の位置関係のずれを検出する位置ずれ検出センサが設けられており、前記アライメント用移動手段は、この位置ずれ検出センサからの信号に従って位置ずれを補正するよう一対の基板保持具のうちの少なくとも一方の移動させるものであるという構成を有する。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明した通り、第１の発明によれば、一対の基板保持具の少なくとも一方が真空容器を構成しているので、真空容器内の空間容積を小さくすることができる。このため、排気やベントに要する時間が短くでき、生産性の向上に貢献できる。また、排気速度やベントの速度を高くする必要がないので、真空容器内の塵や埃を舞い上げてしまうことがなく、液晶中への塵や埃の混入が少なくなる。さらに、排気速度を高くする必要がないため高価な真空ポンプが不要であり、装置のコストの上昇抑制にも貢献している。
【００３２】
また、第２の発明によれば、上記効果に加え、開閉機構が真空容器を開閉するので、真空容器内の空間容積を最小化させる点とメンテナンスや基板の搬入搬出時の動作を容易にする点を両立させる技術的意義がある。
【００３３】
また、第３の発明によれば、上記効果に加え、第一真空シール手段によりアライメント時にも真空シールが維持されるので、真空中でのアライメントを可能になる。このため、ギャップ出しを真空中で行う場合にも位置ずれ発生しづらい等のメリットがある。そして、これらの点は、滴下式を採用するプロセスの場合、液晶中の気泡混入を効果的に防止できるメリットをもたらす。
【００３４】
また、第４又は第５の発明によれば、上記効果に加え、真空容器構成部材の接触を防止しつつ効果的に真空シールを維持することができる。このため、アライメントに大きな力を要してしまったり、ゴミの発生したりする問題が防止できる。
【００３５】
また、第６の発明によれば、上記効果に加え、開閉機構により開閉の際に接触したり離間したりするシール部を真空シールする第二真空シール手段が第一真空シール手段とは別に設けられているので、第一真空シール手段を常時真空シールとすることができる。このため、第一真空シール手段の劣化防止や真空シールの安定化等の技術的意義が得られる。
【００３６】
また、第７の発明によれば、上記効果に加え、真空容器内の空間容積が、基板容積の１倍以上５０倍以下であるので、排気やベントに要する時間の短縮といった技術的意義が充分に得られるとともに、ギャップ出しの際のストロークが充分に得られずに制御が難しくなったり、基板の搬入搬出の動作が難しくなるといった問題が生ずることがない。
【００３７】
また、第８の発明によれば、上記効果に加え、ギャップ出し用移動手段が、機械的な押圧に加えてガスの差圧による押圧を併用するので、押圧力の不足を補える上、微妙な押圧力の調整も容易に行える。そして、ガス差圧による押圧であるため、均一に押圧力を作用させることができ、ギャップ長も均一化できるメリットがある。
【００３８】
また、第９の発明によれば、上記効果に加え、差圧印加機構が与える差圧の大きさの制御により最終的にギャップ出しが行われるので、ギャップ出しに大きな力が必要な場合であっても、ギャップ出しの精度を高めることができる。
【００３９】
また、第１０の発明によれば、上記効果に加え、隔膜がアライメントの際には板面方向の力を基板に伝えるものであって、板面方向には本質的に変形しないものであるため、アライメントが不安定となり、再現性や精度の悪化したりする恐れがない。
【００４０】
また、第１１の発明によれば、上記効果に加え、一対の基板のギャップ長を測定する距離センサが設けられており、距離センサからフィードバックされた信号により厚さ方向の移動が制御されるので、ギャップ出しを高精度に且つ短時間に行うことが可能になる。
【００４１】
また、第１２の発明によれば、上記効果に加え、距離センサが複数設けられており、複数の距離センサで平行度及び／又はギャップ長の測定を測定し、この測定結果により押圧力を制御しながらギャップ出しを行うので、さらにギャップ出しが高精度に行えたり、ギャップ出しを板面方向でより均一化させたりすることができる。
【００４２】
また、第１３の発明によれば、上記効果に加え、一対の基板を所定の平行度で対向させた後、平行度を保ちながら一対の基板の少なくとも一方を板面に垂直な方向に移動させてギャップ出しが行われるので、ギャップ出し後も平行度が高く維持される。このため、装置の機械的又は機構的な要素に左右されず、常に高い平行度でギャップ出しを行うことができる。
【００４３】
また、第１４の発明によれば、上記第７、８、９又は１０の効果を得ながら、真空中でギャップ出しとアライメントを行うことができる。このため、滴下式を採用するプロセスの場合、液晶中の気泡混入を効果的に防止できるので好ましい。
【００４４】
また、第１５の発明によれば、上記効果に加え、アライメント用移動手段が、位置ずれ検出センサからの信号に従って位置ずれを補正するよう一対の基板保持具のうちの少なくとも一方の移動させるので、アライメントがより高精度に行えるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明の実施形態に係る基板重ね合わせを使用する液晶ディスプレイの製造プロセスの概略を説明する図である。
【図２】図１に示す製造プロセスを実施する製造システムの斜視概略図である。
【図３】図２に示す製造システムが備える実施形態の基板重ね合わせ装置の正面断面概略図である。
【図４】図３に示す保持ヘッド２３に設けられた静電吸着機構の構成を示す概略図である。
【図５】基板重ね合わせ装置への基板９１，９２の搬入搬出動作について説明する斜視概略図である。
【図６】板面方向における距離センサ６３の配置位置について説明する図である。
【図７】図３に示す押圧ロッド６１１の下端に設けられたベアリング機構の断面概略図である。
【図８】本実施形態の装置の動作について説明する図である。
【図９】本実施形態の装置の動作について説明する図である。
【図１０】一方の基板保持具のみが真空容器を構成する場合について説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。以下の説明では、同様に液晶ディスプレイの製造に使用される基板重ね合わせ装置について説明する。
【００４７】
図１は、本願発明の実施形態に係る基板重ね合わせ装置を使用する液晶ディスプレイの製造プロセスの概略を説明する図である。この製造プロセスは、滴下式を採用している。即ち、重ね合わせの際に下側に位置する基板（以下、下側基板）９１の表面にシール材９３を塗布し（図１（１））、そのシール材９３の内側に所定量の液晶９４を滴下する（図１（２））。そして、後述する基板重ね合わせ装置を用いて、下側基板９１の上に上側基板９２を重ね合わせ、真空中でギャップ出しとアライメントとを行う（図１（３）及び（４））。その後、重ね合わされた一対の基板９１，９２を大気圧雰囲気に配置し（図１（５））、その後、光照射又は加熱によりシール材９３を硬化させる（図１（６））。
【００４８】
尚、真空から大気に戻した際（図１（５））、大気圧によって一対の基板９１，９２は圧縮されるので、ギャップ長はさらに短くなり、この状態でシール材９３の硬化が行われる（図１（６））。従って、シール材９３の硬化時に所定のギャップ長になっているよう、真空中でのギャップ出しの際にはそのギャップ長より少し大きい所定の値になるようギャップ出しを行う。
【００４９】
図２は、図１に示す製造プロセスを実施する製造システムの斜視概略図である。図２に示す製造システムは、基板９１，９２の投入や回収を行うロードステーション９０１と、下側基板９１にシール材９３を塗布するシール材塗布装置９０２と、シール材９３が塗布された下側基板９１の表面に液晶９４を滴下する液晶滴下装置９０３と、液晶滴下後に下側基板９１の上に上側基板９２を重ね合わせる実施形態の基板重ね合わせ装置９０４と、シール材９３を硬化させて一対の基板９１，９２を貼り合わせるシール材硬化装置９０５と、基板９１，９２の搬送を行う搬送ロボット９０６等から構成されている。
【００５０】
搬送ロボット９０６は、アーム９０７の先端に基板を水平な姿勢で保持し、アーム９０７の伸縮運動、垂直な回転軸の周りの回転運動、上下運動等を行って基板９１，９２を所定の位置に搬送するものとなっている。アーム９０７は、基板９１，９２を真空吸着しながら保持するものとなっている。アーム９０７の基板保持面には不図示の真空吸着孔が設けられており、搬送ロボット９０６は、この真空吸着孔から真空引きする不図示の真空ポンプを備えている。
【００５１】
また、搬送ロボット９０６は、基板９１，９２の上下の面を逆にできるよう基板９１，９２を保持しながらひっくりかえせるようになっている。具体的には、基板９１，９２を真空吸着しながらアーム９０７を水平な軸の周りに１８０度回転させることが可能となっている。
尚、搬送ロボット９０６は、アーム９０７を基板９１，９２の裏面に接触させて保持する。基板９１，９２の裏面とは、透明電極等の素子が形成される面とは反対側の面を指す。素子が形成される面（以下、素子面）で基板９１，９２を保持することはできないので、裏面で基板９１，９２を保持する。
【００５２】
図３は、図２に示す製造システムが備える実施形態の基板重ね合わせ装置の正面断面概略図である。
図３に示す基板重ね合わせ装置の第一の大きな特徴点は、真空中で一対の基板９１，９２を平行に重ね合わせてギャップ出しとアライメントとを行うものである点である。そして、第二の特徴点は、一対の基板９１，９２を真空雰囲気に配置するための真空容器が、一対の基板９１，９２を保持する一対の基板保持具１，２によって構成されている点である。
【００５３】
具体的に説明すると、一対の基板保持具１，２は、図３に示すように、水平な姿勢で一対の基板９１，９２を保持するようになっている。一対の基板保持具１，２のうち、下側基板９１を保持する基板保持具１を「下側基板保持具」と呼び、上側基板９２を保持する基板保持具２を「上側基板保持具」と呼ぶ。
【００５４】
上側基板保持具２は、図３に示すように、下面に凹部が形成されている保持具本体２１と、保持具本体２１の凹部の空間を仕切るように設けられた隔膜２２と、隔膜２２の下面に固定された保持ヘッド２３とから主に構成されている。
上側保持具本体２１は、剛性の高いジュラルミンやステンレス等の材料で形成されている。隔膜２２は、後述する差圧印加機構６２が印加する差圧により上側基板９２を押圧するものである。
【００５５】
保持ヘッド２３は、上側基板９２に接触して上側基板９２を直接的に保持する部材である。保持ヘッド２３は、上側基板９２を大気中では真空吸着し真空中では静電吸着して保持するようになっている。
静電吸着機構は、保持ヘッド２３内に設けられた一対の吸着電極（不図示）に、大きさが同じで極性が互いに異なるもしくは極性が同一の直流電圧を不図示の吸着電源により印加する構成である。保持ヘッド２３は、全体がアルミナ等の誘電体で形成されている。吸着電源が動作して一対の吸着電極に極性の異なる直流電圧が印加されると、保持ヘッド２３に誘電分極が生じて下面に静電気が誘起される。この静電気により上側基板９２が静電吸着される。
【００５６】
下側基板保持具１も、同様に剛性の高いジュラルミンやステンレス等の材料で形成されている。下側基板保持具１は、不図示の頑丈なベースによって支持されている。下側基板保持具１には、同様に静電吸着機構が設けられている。具体的には、下側基板保持具１の上面には、凹部が設けられており、この凹部に填め込まれるようにして静電吸着プレート１１が設けられている。静電吸着プレート１１は誘電体製であり、同様の構成により下側基板９１を静電吸着する。
【００５７】
さて、上述したように、一対の基板保持具１，２は、真空容器を構成する部材となっている。具体的には、真空容器は、一対の基板保持具１，２と、一対の基板保持具１，２の間に位置する中間リング３とから構成されている。
下側基板保持具１は排気路１２を有し、排気路１２には排気系４１が設けられている。排気系４１は、排気路１２と真空ポンプ４１１とをつなぐ排気管４１２と、排気管４１２上に設けられたバルブ４１３や不図示の排気速度調整器等から構成されている。そして、上側基板保持具２は、ベントガス導入路２５を有し、ベントガス導入路２５にはベントガス導入系４２が設けられている。ベントガスには、清浄化された乾燥空気（ドライエア）又は窒素等が使用される。 尚、下側基板保持具１の上面は、周辺部に段差を有しており、少し低くなっている。この低くなった部分は周状に延びており、この部分に中間リング３が位置している。
【００５８】
一対の基板保持具１，２は、開閉機構５により、真空容器が大気に開放される際には長い第一の距離離れて位置し、真空容器が真空に排気される際には短い第二の距離離れて位置するようになっている。具体的には、開閉機構５は、上側基板保持具２を上下動させるようになっている。以下の説明では、一対の基板保持具１，２の距離が第一の距離になるような上側基板保持具２の位置を上限位置と呼び、第二の距離になるような上側基板保持具２の位置を下限位置と呼ぶ。
【００５９】
開閉機構５は、上側基板保持具２を全体に保持した保持部材５１と、保持部材５１に駆動軸が固定された開閉駆動源５２とから主に構成されている。開閉駆動源５２にはサーボモータ等が使用され、ボールネジを回転させてその回転を上下動に変換する構成が採用される。
開閉機構５は、大気開放の際には、上側基板保持具２を上限位置に位置させ、真空排気の際には所定の下方位置に位置させるようになっている。上側基板保持具２が下限位置にあるとき、上側基板保持具２は、中間リング３に接触するようになっている。尚、一対の基板保持具１，２のみで真空容器が構成される場合、開閉機構５は、一対の基板保持具１，２が接触するよう移動させる。
【００６０】
このような構成は、一対の基板９１，９２の搬入搬出やメンテナンスなどを考慮したものである。単に大気開放するだけであればベントガス導入系４２を設ければ足りるが、真空容器内への基板９１，９２の搬入や真空容器外への基板９１，９２の搬出のため、一対の基板保持具１，２が長い距離離れて対向するようにしている。尚、基板９１，９２の搬入搬出のための構成としては、真空容器に開口を設けてこの開口を開閉するゲートバルブを設ける構成があるが、この構成では、内壁面のクリーニング等のメンテナンスの作業がしづらい。
【００６１】
本実施形態の装置は、一対の基板９１，９２の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具１，２の少なくとも一方を板面方向に移動させてアライメントを行うアライメント用移動手段７を備えている。本実施形態では、下側基板９１は板面方向には移動しないようになっており、静止した下側基板９１に対して上側基板９２を板面方向に移動させることでアライメントを行うようになっている。即ち、アライメント用移動手段７は、上側基板９２を板面方向に移動させてアライメントを行うものとなっている。尚、一対の基板９１，９２は水平方向に保持されるため、板面方向は水平方向である。
【００６２】
アライメント用移動手段７の構成について、図４及び図５を使用して説明する。図４は、図３の装置が備えるアライメント用移動手段７の構成について示す斜視概略図である。図５は、図３に示すアライメント用移動手段７の要部の斜視概略図である。
図３に示すように、アライメント用移動手段７は直接的には中間リング３を移動させるよう構成されている。上側基板保持具２は真空容器内外の差圧により中間リング３に対して大きな力で押し付けられる。アライメント用移動手段７は、この状態において中間リング３を移動させることで、中間リング３と一体に上側基板保持具２を移動させ、それによって上側基板９２を移動させる構成となっている。
【００６３】
アライメント用移動手段７は、図４及び図５に示すように、中間リング３に固定されたブラケット７０１と、ブラケット７０１を介して中間リング３を移動させる直線駆動源７０２と、直線駆動源７０２の出力軸に設けられた支点ピン７０３と、支点ピン７０３に連結された連結具７０４と、連結具７０４とブラケット７０１との間に設けられたリニアガイド７０５とから構成されている。
図４及び図５に示すように、ブラケット７０１、直線駆動源７０２、支点ピン７０３及びリニアガイド７０５から成るユニット７１，７２，７３，７４は、中間リング３の各辺のそれぞれに設けられている。以下、説明の都合上、各ユニットを第一ユニット７１、第二ユニット７２、第三ユニット７３、第四ユニット７４とする。図４に示すように、第一ユニット７１と第三ユニット７３、及び、第二ユニット７２と第四ユニット７４が、中間リング３の対向する辺にそれぞれ位置している。
【００６４】
各ユニット７１，７２，７３，７４において、直線駆動源７０２は、サーボモータ又はパルスモータ等のモータと、モータの出力を直線運動に変換するボールネジを含む運動変換機構とから構成されている。各直線駆動源７０２は、不図示の固定板に固定されており、移動しないようになっている。
連結具７０４は、図５に示すように断面コ状であり、開口を直線駆動源７０２の側に向けて配置されている。支点ピン７０３は、上下方向が軸方向になるよう配置されている。連結具７０４は、上側部分と下側部分に支点ピン７０３を挿入する孔を有している。支点ピン７０３は、この孔に上端と下端が挿入されている。支点ピン７０３と連結具７０４とは固定されておらず、静止した支点ピン７０３の周りに連結具７０４は回転できるようになっている。
【００６５】
ブラケット７０１は、図４及び５に示すように平面視が直角三角形のものである。ブラケット７０１は直角を成す一対の辺の一方が中間リング３の側面と平行となっており、この辺の部分で中間リング３の側面に固定されている。
リニアガイド７０５は、ブラケット７０１の直角を成す他方の辺に固定されている。リニアガイド７０５は、そのリニアガイド７０５が属するユニット７１，７２，７３，７４が設けられた中間リング３の辺の方向に対して直角な水平方向に長いものであり、この方向の直線移動をガイドするものである。連結具７０４は、リニアガイド７０５と同じ方向に長いものであってリニアガイド７０５の形状に適合した凹部又は段差を有する。リニアガイド７０５は、この凹部又は段差に沿って滑りながら直線移動をガイドする。
【００６６】
図４及び図５に示すアライメント用移動手段７の動作について、次に説明する。図４及び図５に示すアライメント用移動手段７は、各ユニット７１，７２，７３，７４の直線駆動源７０２を任意に動作させることで、水平面上の直交する二つの方向の直線移動（Ｘ方向及びＹ方向の移動）と、任意の位置を中心とする水平面上での円周方向の移動（θ方向の移動）とを中間リング３に行わせるように
なっている。
【００６７】
さらに具体的に説明する。図４に示すように、Ｘ方向は、第一第三ユニット７１，７３が配置された辺の方向とし、Ｙ方向は、第二第四ユニット７２，７４が配置された辺の方向とする。まず、Ｘ方向に中間リング３を直線移動させるには、第一ユニット７１及び第三ユニット７３の直線駆動源７０２を同時に動作させ、第二ユニット７２及び第四ユニット７４の直線駆動源７０２を動作させないようにする。この際、第一ユニット７１及び第三ユニット７３の直線駆動源７０２は、同じ距離だけ各ブラケット７０１が移動するよう駆動される。例えばモータがパルスモータである場合、同パルス数だけ駆動される。この結果、この駆動距離だけ中間リング３もＸ方向に直線移動する。尚、直線駆動源７０２を動作させないとは、モータがサーボモータのようなものである場合、その位置を保持して
動かないようにするよう（動作する）場合も含む意味である。
【００６８】
また、Ｙ方向に移動させる場合は、第二ユニット７２及び第四ユニット７４の直線駆動源７０２を同時に動作させ、第一ユニット７１及び第三ユニット７３の直線駆動源７０２を動作させないようにする。この場合も、第二ユニット７２及び第四ユニット７４の直線駆動源７０２の駆動距離は同じにする。これにより、中間リング３がＹ方向に駆動距離だけ直線移動する。
【００６９】
上記Ｘ方向及びＹ方向の移動において、各ユニット７１，７２，７３，７４のリニアガイド７０５は、移動をガイドする機能を持っている。即ち、Ｘ方向の移動の際、各ブラケット７０１も中間リング３と一体にＸ方向に移動する。この際、第二ユニット７２及び第四ユニット７４のブラケット７０１に設けられたリニアガイド７０５は、連結具７０４の凹部又は段差に沿って滑りながら移動し、Ｘ方向の移動をガイドする。つまり、第二第四ユニット７２，７４のリニアガイド７０５は、Ｘ方向の駆動力を逃がして直線駆動源７０２等に伝えないようにする
ものである。
また、Ｙ方向の移動の際、第一ユニット７１及び第三ユニット７３のブラケット７０１に設けられたリニアガイド７０５が連結具７０４の凹部又は段差に沿って滑り、Ｙ方向の移動をガイドする。
【００７０】
次に、θ方向に移動させる場合について説明する。
例えば、回転軸が中間リングと同軸即ち中間リング３の中心軸にある場合の移動について説明する。この場合は、例えば、第一ユニット７１の直線駆動源７０２と第三ユニット７３の直線駆動源７０２を同時に動作させ、第二ユニット７２の直線駆動源７０２と第四ユニット７４の直線駆動源７０２を動作させないでおく。この際、第一ユニット７１の直線駆動源７０２と第三ユニット７３の直線駆動源７０２を異なる向きに（前進と後退）同じ距離だけ駆動させる。この結果、中間リング３は、中心軸を中心とする水平な円周方向（図４にθ１で示す）に移動する。
【００７１】
このθ１方向の移動の際、各ブラケット７０１も中間リング３と一体にθ１方向に移動する。この際、第二第四ユニット７２，７４の支点ピン７０３及び連結具７０４は、θ１方向への駆動力を逃がして直線駆動源７０２に伝えないようにする機能を持っている。即ち、第二第四ユニット７２，７４のブラケット７０１がθ１方向に移動すると、リニアガイド７０５を介して連結具７０４も一体にθ１方向に移動する。しかし、支点ピン７０３は、直線駆動源７０２の出力軸に固定されており移動しない。従って、ブラケット７０１がθ１方向に移動すると、連結具７０４が支点ピン７０３を中心にして少し回転し、θ１方向への駆動力を逃がして直線駆動源７０２等に伝えないようにしている。
【００７２】
尚、θ１方向への移動は、第一第三ユニット７１，７３の直線駆動源７０２を動作させないでおき、第二第四ユニット７２，７４の直線駆動源７０２を異なる向きに同じ距離だけ駆動させることでも行うことができる。この場合、第二第四ユニット７２，７４の連結具７０４と支点ピン７０３がθ１方向の駆動力を逃がすよう動作する。
θ１方向以外の円周方向についても、各ユニット７１，７２，７３，７４の直線駆動源７０２の駆動のさせ方（駆動距離及び駆動の向き）を適宜選択することで自由に行うことができる。例えば、図４中θ２で示すように、基板９１，９２又は中間リング３等の方形の隅の位置を中心とする円周上の方向に移動させることができる。
【００７３】
上記アライメントの際の移動の距離は、かなり短い。Ｘ方向やＹ方向のような直線移動の場合、±２ｍｍ程度である。θ方向の移動の場合、角度で表すと±１度程度である。
また、本実施形態の装置は、アライメントを行う際に一対の基板９１，９２の板面方向の位置関係のずれを検出する位置ずれ検出センサ７５を備えている。位置ずれ検出センサ７５は、下側基板保持具１に取り付けられている。
【００７４】
具体的に説明すると、下側基板保持具１には、上下に延びる検出用貫通孔１４を有する。位置ずれ検出センサ７５は、検出用貫通孔１４の下端開口を臨む位置に取り付けられている。検出用貫通孔１４は複数設けられており、そのそれぞれに位置ずれ検出センサ７５が取り付けられている。尚、検出用貫通孔１４の下端開口は、光学窓１５によって気密に塞がれている。
各位置ずれ検出センサ７５は、具体的にはＣＣＤカメラ等の撮像素子である。一対の基板９１，９２のそれぞれには、板面上の所定の位置にアライメント用マークが設けられている。一対の基板９１，９２は透明であって同じ形状寸法である。そして、アライメント用マークは、一対の基板９１，９２において同じ位置
に設けられている。
【００７５】
前述したように搬送ロボット９０６により下側基板９１が搬入された際、搬送ロボット９０６は、アライメントマークが検出用貫通孔１４の上端開口に位置するよう精度良く下側基板９１を下側基板保持具１に載置する。アライメントの際、位置ずれ検出センサ７５は、検出用貫通孔１４を通して下側基板保持具１のアライメントマークと上側基板９２のアライメントマークとを撮像するようになっている。
【００７６】
本実施形態では、上側基板９２を下側基板９１に向けて押圧してギャップ出しを行うようになっている。即ち、上側基板９２を下側基板９１に向けて移動させてギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段が設けられている。
ギャップ出し用移動手段の構成は、本実施形態の三番目の大きな特徴点を成している。即ち、ギャップ出し用移動手段は、上側基板９２に機械的に押圧力を与える機構（以下、押圧機構）６１と、ガスの差圧により上側基板９２に押圧力を与える機構（以下、差圧印加機構６２）とを併用しており、この点が大きな特徴
点となっている。
【００７７】
押圧機構６１は、上側基板保持具２に固定された複数の押圧ロッド６１１と、各押圧ロッド６１１のそれぞれに設けられた押圧駆動源６１２とから主に構成されている。各押圧ロッド６１１は、垂直な姿勢であり、下端が隔膜２２に固定されて上方に延び、上側基板保持具２を気密に貫通している。各押圧駆動源６１２は、押圧ロッド６１１の上端に連結されている。各押圧駆動源６１２は、サーボモータ等の位置制御用のモータとなっており、ボールネジ等を用いた運動変換機構によりその回転運動が直線運動に変換されるようになっている。
【００７８】
尚、各押圧ロッド６１１の貫通部分には、各押圧ロッド６１１の上下動を許容しつつ真空シールを行う押圧用真空シール手段６１３が設けられている。この押圧用真空シール手段６１３には、磁性流体を用いたメカニカルシールを用いることができる。また、各押圧ロッド６１１と上側基板保持具２との間にベローズを設けても良い。
【００７９】
隔膜２２によって仕切られた空間のうち、上側の空間は、上側保持具本体２１と隔膜２２とによって囲まれた閉空間２６となっている。この閉空間２６は、上側基板９２の背後に位置する。差圧印加機構６２は、この閉空間２６内にガスを導入し、上側基板９２が位置する空間との間で差圧を与えるようになっている。即ち、差圧印加機構６２は、上側保持具本体２１に接続された差圧用配管６２１と、差圧用配管６２１を通して閉空間２６内にガスを導入する不図示のボンベと、差圧用配管６２１上に設けられた差圧用主バルブ６２２から主に構成されてる。尚、上側保持具本体２１は、差圧用配管６２１が接続された箇所にガス導入路２７を有している。閉空間２６とは、このようなガス導入路２７以外の部分では基本的に閉じた空間であるという意味である。
【００８０】
また、差圧印加機構６２は、閉空間２６内の圧力を調節する不図示の圧力調整器を有している。不図示の圧力調整器には、制御用の電気信号の入力に従って圧力を調節する電−空レギュレータが使用される。電−空レギュレータは、電気信号（電圧又は電流）によって圧力を制御する機器である。例えば、圧電素子によってダイヤフラム（隔膜）を制御し、これによって内部バルブを調整して圧力を制御する構成のものが使用される。このような電−空レギュレータは各社から市販されているので、適宜選択して使用する。
尚、図３に示すように、閉空間２６内を排気するための補助排気ポンプ６２６が設けられている。補助排気ポンプ６２６は、差圧用配管６２１、バルブ６２２，６２４及び補助排気管６２３を通して閉空間２６内を排気するようになっている。
【００８１】
本実施形態の装置では、ギャップ出しを高精度で行えるよう、多くの工夫が成されている。
まず、ギャップ出しのために上側基板９２を下側基板９１に押し付けている際、両者の距離を間接的に測定する距離センサ６３が設けられており、この距離センサ６３からの信号をフィードバックして押圧力を制御している。
より具体的に説明すると、距離センサ６３は複数設けられており、下側基板保持具１に取り付けられている。下側基板保持具１の上面には、下側基板９１を保持する部分の外側に凹部が設けられており、距離センサ６３はこの凹部を埋めるように設けられている。
【００８２】
図３に示すように、下側基板保持具１の基板保持具面（静電吸着プレート１１の上面）と上側基板保持具２の基板保持面（保持ヘッド２３の下面）は平行である。また、下側基板９１の厚さと上側基板９２の厚さは既知である。従って、下側基板保持具１の基板保持面と上側基板保持具２の基板保持面との距離が判れば、一対の基板９１，９２のギャップ長（離間距離）が判る。距離センサ６３に対する下側基板保持具１の基板保持面の位置関係は不変であるので、距離センサ６３から保持ヘッド２３の下面までの距離を計ることによって、一対の基板９１，９２のギャップ長が間接的に求まることになる。
【００８３】
距離センサ６３には、例えばうず電流を検出するものが使用できる。即ち、センサの一方を交流磁界を発生させる構成とし、他方をこの交流磁界により生ずるうず電流を検出する構成とする。うず電流の大きさにより距離が求められる。この他、磁界強度により距離を測定するセンサやレーザー干渉計を用いた距離センサ等が使用できる。また、電気式接触式マイクロメータを使用しても良い。
【００８４】
図６は、板面方向における距離センサ６３の配置位置について説明する図である。
本実施形態のさらに別の大きな特徴点は、ギャップ出し用移動手段の各押圧ロッド６１１と対を成すように距離センサ６３を配置している点である。即ち、図６に示すように、本実施形態では、四つの押圧ロッド６１１が設けられている。各押圧ロッド６１１は、上側基板保持具２と同軸の仮想的な長方形又は正方形の角の位置に配置されている。そして、各距離センサ６３も、同様に四つ設けられており、各押圧ロッド６１１の下方に位置して対を成している。
より正確には、四つの押圧ロッド６１１を結んだ方形と、四つの距離センサ６３を結んだ方形とは相似形であって同軸上である。そして、各対を成す押圧ロッド６１１と距離センサ６３とは、方形の同じ頂点の位置に位置している。
【００８５】
また、上側基板保持具２が有する隔膜２２は、上記アライメント用移動手段７による板面方向の駆動力を上側基板９２に伝えるものとなっている。即ち、前述したようにアライメント用移動手段７は、中間リング３を介して上側基板保持具２を板面方向に移動させる。この移動の力は、隔膜２２及び押圧ロッド６１１を介して保持ヘッド２３に伝えられ、この結果、保持ヘッド２３に静電吸着されている上側基板９２が移動する。
【００８６】
前述したように、隔膜２２は、ギャップ出し用移動手段の差圧印加機構６２により厚さ方向に膨らんで上側基板９２に押圧力を与える。そして、その一方で、アライメントの際には板面方向の力を上側基板９２に伝える。この際重要なことは、隔膜２２は、厚さ方向には変形が可能であるが、押圧ロッド６１１で強固に支持されているためと、それ自身の剛性により板面方向には本質的に変形しないものとなっていることである。板面方向に変形してしまうと、アライメントが不安定となり、再現性や精度の悪化する恐れがある。「本質的に変化しない」とは、例えば、厚さ方向に力Ｆ１が加えられたときの変形量をΔＴ１とし、板面方向に大きさの同じ力Ｆ２が加えられたときのΔＴ２としたとき、
ΔＴ２／ΔＴ１≦０．１
となるような場合を指す。
隔膜２２には、薄いシート状であり、例えばカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の材料又は金属から成るものが使用される。隔膜２２の厚さは、例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００８７】
また、本実施形態の装置は、板面方向の力を上側基板９２に伝える隔膜２２の機能を考慮して、押圧ロッド６１１の下端に特別のベアリング機構（図３中不図示）を備えている。図７は、図３に示す押圧ロッド６１１の下端に設けられたベアリング機構の断面概略図である。
ベアリング機構は、隔膜２２に固定された軸受け６１４と、軸受け６１４と押圧ロッド６１１の下端と間に介在された主ベアリング６１５と、押圧ロッド６１１の下端部側面と軸受け６１４の内側面との間に介在された副ベアリング６１６とから主に構成されている。
【００８８】
前述したように、アライメント用移動手段７により隔膜２２に板面方向の力が加えられると、隔膜２２は非常に薄いものであるため、場合によっては隔膜２２が波打つように変形し易い。このような変形が生ずると、板面方向の力が上側基板９２に上手く伝わらず、アライメントが上手くいかなかったり、精度が低下したりする場合がある。
【００８９】
このため、本実施形態では、図７に示すベアリング機構により、波打ちのような変形を防止している。即ち、波打ちのような変形が生ずると、図７中に点線で示すように隔膜２２は局所的には斜めに傾いた状態となる。この状態になると、隔膜２２自体が持っている張力により隔膜２２は元の水平な状態に戻ろうとする。主ベアリング６１５は、この隔膜２２の動きを助ける働きをする。
尚、副ベアリング６１６は、軸受け６１４と押圧ロッド６１１との間で板面方向で遊び（バックラッシュ）が無いようにするものである。遊びがあると、アライメント精度が低下してしまう。
【００９０】
次に、図３を使用して、本実施形態の第四の大きな特徴点を成す真空シール手段８１，８２の構成について説明する。前述したように一対の基板保持具１，２と中間リング３は真空容器を構成するから、それらの接触箇所は、真空シールされている必要がある。この真空シールを行う真空シール手段８１，８２の構成も、本実施形態の装置の大きな特徴点となっている。
【００９１】
まず、中間リング３と下側基板保持具１との間には、第一真空シール手段８１が設けられている。特徴的な点は、この第一真空シール手段８１が、上記アライメントのために上側基板保持具２と中間リング３とが一体に移動する際にも真空シールを維持するものとなっている点である。
具体的に説明すると、第一真空シール手段８１は、アライメント用移動手段７によって移動する中間リング３に接触する弾性体シール具８１１と、弾性体シール具８１１の変形量を限定する剛体８１２とより構成されている。
【００９２】
弾性体シール具８１１は、典型的にはＯリングのような真空シール具である。下側基板保持具１の上面のうち周辺部の低くなった場所には周状の溝が形成されており、この溝に弾性体シール具８１１が填め込まれている。一方、中間リング３は、下面の内縁に沿って凸部が周状に形成されており、この凸部が弾性体シール具８１１に接触することにより真空シールがされるようになっている。
一方、剛体８１２は、球状であり、軸受鋼等の剛性の高い材料から形成されている。剛体８１２は複数設けられており、任意の向きに転動可能な状態で不図示の係止具により係止されている。尚、剛体８１２は、周状の弾性体シール具８１１の周囲に均等間隔を置いて複数設けられている。
【００９３】
通常の真空シール手段の構成では、真空シールがされるべき部材の間にＯリングのような弾性体シール具を介在させ、この状態で両者を接触させてネジ止め等を行う。ネジ止め等のみでは両者の接触は完全ではなく真空シールはされないが、弾性体シール具が両者の間に気密に挟み込まれることで、真空シールが達成される。
【００９４】
しかしながら、このような構成は、本実施形態では採用できない。アライメントの際、固定された下側基板保持具１に対して中間リング３を水平方向に移動させる必要があるためである。本実施形態では、下側基板保持具１が「真空容器を構成する部材であって移動しない部材」に相当している。下側基板保持具１と中間リング３とが接触している構成の場合、アライメントを行うには、中間リング３を下側基板保持具１に対して擦らせながら中間リング３を移動させることになる。このようなことを行うと、移動に大きな力を要する問題の他、擦動により塵等のゴミが発生する問題がある。
【００９５】
弾性体シール具８１１の弾性力を大きい最適なものにすることで、中間リング３と下側基板保持具１との接触を防止する構成も考えられる。しかしながら、このようにすると、ギャップ出しの際の上側基板保持具２からの圧力及び大気圧と真空圧力との差圧による圧力が弾性体シール具８１１のみにかかることになる。このため、弾性体シール具８１１の弾性力をかなり大きなものにしなければならず、適正な真空シール作用を得るのが困難になることもあり得る。また、弾性力が小さいと、大きな力が弾性体シール具８１１に加わる結果、弾性体シール具８１１の変形量が徐々に大きくなり、最終的には中間リング３と下側基板保持具１とが接触してしまう恐れもある。このように、弾性体シール具８１１のみであると、最適な弾性力の範囲が狭く、選定が非常に困難である。
【００９６】
一方、本実施形態のように、剛体８１２によって弾性体シール具８１１の変形を限定すると、中間リング３と下側基板保持具１とが接触しない範囲に弾性体シール具８１１の変形を限定することが容易にできる。即ち、球状である剛体８１２の直径を適当な値にすれば良い。
【００９７】
また、剛体８１２による弾性体シール具８１１の変形の限定は、真空シールを維持したアライメントの点でも大きな技術的意義を有する。
具体的に説明すると、アライメントの際、中間リング３が移動すると、弾性体シール具８１１は中間リング３に擦り付けられる状態となる。即ち、中間リング３は、その下面に弾性体シール具８１１を滑らせながら移動する状態となる。
この場合、弾性体シール具８１１に大きな力が加わって変形量が大きくなると、摩擦力が大きくなり、中間リング３が充分に移動できなかったり、移動に大きな力を要したり、移動距離の制御の精度が低下したりする恐れがある。また、無理に移動させる結果、弾性体シール具８１１の摩耗が激しかったり、塵等のゴミが多く発生したりする恐れもある。さらに、弾性体シール具８１１の変形が小さくなるよう弾性力を大きくすると、真空シールが維持できない恐れもある。
【００９８】
本実施形態の構成によれば、剛体８１２があるため、弾性体シール具８１１の変形が限定され、中間リング３と下側基板保持具１との間の圧力が分散する。このため、上記のような問題はなく、中間リング３を充分に高い制御性で容易に移動させることができ、ゴミの発生等の問題もない。
【００９９】
本実施形態では、摩擦によるゴミの発生の低減等の効果をさらに高く得るための工夫が施されている。まず、弾性体シール具８１１はシリコンゴム等から成るが、テフロン（登録商標）等の潤滑剤で表面をコーティングしたものが使用されている。また、剛体８１２の表面も、同様に潤滑剤でコーティングされている。そして、弾性体シール具８１１や剛体８１２に接触する中間リング３の下面は鏡面加工されており、さらにその面には潤滑剤が設けられている。この潤滑剤は、具体的には潤滑油であり、中間リング３の下面に塗布されている。このような構成のため、中間リング３の移動が小さい力で済んだり、制御が容易であったり、摩擦によるゴミの発生が少なくなったりする効果がさらに高く得られるようになっている。
【０１００】
また、図３に示すように、剛体８１２は、弾性体シール具８１１よりも外側（基板保持具１，２の中心軸から見て遠い側）に位置している。従って、剛体８１２の接触箇所でゴミが発生したとしても、そのゴミは、弾性体シール具８１１により遮られ、基板９１，９２の重ね合わせを行う空間には進入しない。つまり、剛体８１２が弾性体シール具８１１よりも外側に位置する点も、液晶９４中へのゴミの混入、基板９１，９２の素子面へのゴミの付着等を防止するのに貢献して
いる。
【０１０１】
このような第一真空シール手段８１の構成において、剛体８１２は転動を行うものであるが、滑動を行うものであっても良い。即ち、剛体８１２は、直方体等の形状のブロックであり、表面にフッ素樹脂等の潤滑剤が塗布されたものであっても良い。この場合、中間リング３に対して剛体８１２は相対的に滑動する。 また、第一真空シール手段８１の構成としては、剛体８１２に代えて、中間リング３と下側基板保持具１とを磁気的に反発させて両者の間隔を維持する機構でも良い。この場合は、中間リング３と下側基板保持具１とに磁石を設け、同一極性の磁極が向かい合うようにする。磁石を電磁石で構成し、電流を制御して所定の間隔が維持されるようにする。
【０１０２】
また、中間リング３と下側基板保持具１との間に介在する流体の圧力を調整して間隔を維持する機構が採用できる。この場合は、中間リング３と下側基板保持具１とのベローズ等でつなぎながら密閉された空間とし、この空間にガスを導入する。導入するガスの圧力を調整して両者の間隔を所定の値に保つ。いずれにしても、このような間隔の維持により、弾性体シール具８１１の変形を所定以下にすることができるとともに、中間リング３と下側基板保持具１との接触が防止できるので、アライメントの際に大きな力を要したりゴミが発生したりする問題が生じない。
【０１０３】
真空シールに関する本実施形態の別の大きな特徴点は、開閉機構５により開閉の際に接触したり離間したりするシール部を真空シールする第二真空シール手段８２が、上述した第一真空シール手段８１とは別に設けられている点である。以下、この点について説明する。
開閉機構５により開閉の際に接触したり離間したりする部材は、本実施形態では、上側基板保持具２と中間リング３である。従って、第二真空シール部材は、上側基板保持具２と中間リング３との間の真空シールするようになっている。
【０１０４】
第二真空シール手段８２は、第一真空シール手段８１とは異なり、弾性体シール具８２１のみから構成されている。この弾性体シール具８２１も、典型的にはＯリング等である。中間リング３の上面には、図３に示すような断面台形状の溝が周状に設けられており、この溝内に弾性体シール具８２１が填め込まれている。弾性体シール具８２１は、真空シールしない状態では溝から少し突出する形状であるが、真空シール時には、上側基板保持具２によって押しつぶされるようにして上側基板保持具２に接触し、真空シールを確保するようになっている。
【０１０５】
このような第二真空シール手段８２を採用する構成は、以下のような技術的意義を有する。
本実施形態の構成において、第二真空シール手段８２を設けないようにすることも不可能ではない。例えば、中間リング３を上側基板保持具２と一体のものにすれば（中間リング３を設けなければ）、第二真空シール手段８２は不要である。しかしながら、このようにすると、開閉機構５による開閉の際、上側基板保持具２と下側基板保持具１とが接触したり離間したりすることになる。つまり、第一真空シール手段８１において、大気開放と真空シールとを繰り返すことになる。
【０１０６】
しかしながら、第一真空シール手段８１の部分が大気に開放されると、ゴミの付着の問題が生じ易い。弾性体シール具８１１の表面にゴミが付着すると、アライメントの際に中間リング３に擦り付けられる結果、弾性体シール具８１１の表面が傷つき、弾性体シール具８１１の性能が低下してリーク（真空の漏れ）が生じやすくなる。また、中間リング３の下面にゴミが付着すると、弾性体シール具８１１が擦り付けられる結果、ゴミによって鏡面に傷が付き、摩擦力が大きくなる等の問題が生じることがある。さらに、開閉のたびに、弾性体シール具８１１及び剛体８１２に対して中間リング３が接触と離間を繰り返す結果、潤滑剤が摩耗したり、潤滑剤が削れてゴミになったりすることもあり得る。
【０１０７】
本実施形態の構成によれば、第二真空シール手段８２があるため、第一真空シール手段８１の部分において開閉を行う必要はなく、常時真空シールの構成とすることができる。従って、上述したような問題は本実施形態においては無い。
尚、装置は、各部の制御を行う不図示の主制御部を有している。主制御部は、複数の距離センサからの信号に従い、一対の基板のギャップ長や平行度を判断する判断部を備えている。判断部は、各距離センサからの信号を比較して平行度を判断するとともに、各距離センサからの信号を平均するなどしてギャップ長を判断するようになっている。さらに、主制御部は、位置ずれ検出センサからの信号に従い、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになっているかを判断する判断部も備えている。そして、このような主制御部は、ギャップ出し用移動手段やアライメント用移動手段に制御信号を送るようになっている。
【０１０８】
次に、上記構成に係る本実施形態の装置の動作について説明する。
図８及び図９は、本実施形態の装置の動作について説明する図である。図８の（１）（２）（３）、続いて、図９の（１）（２）（３）の順に動作が進行することを示している。尚、図８及び図９は、図３に示す装置のほぼ右半分を示したものである。
【０１０９】
また、図８及び図９は、図３には示されていない装置の詳細な構成が一部示されている。まず、図８（１）〜（３）に示すように、一対の基板保持具１，２のそれぞれには、基板９１，９２の受け渡し用のリフトピン１６，２８が設けられている。各基板保持具１，２には、リフトピン１６，２８用の貫通孔が設けられている。貫通孔は垂直な方向に長く、リフトピン１６，２８も垂直な姿勢で貫通孔内に配置されている。尚、貫通孔及びリフトピン１６，２８は、各基板保持具１，２に複数（例えば四つ）均等に設けられている。
【０１１０】
各リフトピン１６，２８には、リフトピン１６，２８を上下動させる不図示の昇降機構が設けられている。また、リフトピン２８は管状であり、先端の開口の部分で基板を真空吸着できるようになっている。即ち、リフトピン２８を通して真空吸引する不図示の真空ポンプが設けられている。
また、図９（３）に示すように、下側基板保持具１には、仮止め用の光照射部１７が設けられている。光照射部１７は、本実施形態では、光ファイバ１７１の先端部となっている。光ファイバ１７１は、紫外線ランプ１７２からの光を導いてシール材に照射するものとなっている。尚、光ファイバ１７１の先端は複数に分岐しており、光照射部１７は、下側基板保持具１に複数均等に設けられている。
【０１１１】
まず、一対の基板９１，９２の搬入動作について、図８（１）〜（３）に従って説明する。まず、上側基板９２は、搬送ロボット９０６のアーム９０７に真空吸着されながら保持されて搬送され、所定位置で停止する。尚、上側基板９２は、下側が素子面になるので、上側の面で真空吸着されて搬送される。そして、図８（１）に示すように、上側基板保持具２のリフトピン（以下、上側リフトピン）２８が下降し、上側基板９２を真空吸着する。この際、上側リフトピン２８は、アーム９０７に干渉しない位置で下降して真空吸着する。アーム９０７の真空吸着が解除された後、図８（２）に示すように、上側リフトピン２８が上昇し、上側基板９２が保持ヘッド２２に接触する位置で停止する。そして、真空吸着機構が動作し、上側基板９２が保持ヘッド２２に真空吸着される。その後、上側リフトピン２８は、真空吸着を解除した後、さらに上昇し、所定の待機位置で停止する。
【０１１２】
次に、下側基板９１が同様に搬送ロボット９０６のアーム９０７に真空吸着されながら保持されて搬送され、所定位置で停止する。下側基板９１は上側が素子面なので、下側で真空吸着される。そして、アーム９０７の真空吸着を解除した後、下側基板保持具１のリフトピン（以下、下側リフトピン）１６が上昇して下側基板９１の下面に接触した後、所定距離下降する。この結果、図８（３）に示すように、下側基板９１は静電吸着プレート１１の上に載置された状態となる。その後、静電吸着プレート１１の真空吸着機構が動作して下側基板９１が静電吸着プレート１１に真空吸着される。下側リフトピン２８は、さらに下降して所定の待機位置で停止する。
【０１１３】
次に、図３に示す開閉機構５が動作し、上側基板保持具２が下限位置に位置するよう所定距離下降させる。これにより、図９（１）に示すように、上側基板保持具２と中間リング３とが接触し、第二真空シール手段８２により真空シールが達成される。この状態で、排気系４１が動作し、一対の基板保持具１，２と中間リング３とから成る真空容器内を所定の圧力まで排気する。この際、隔膜２２の背後の閉空間２６内も同様に排気され、真空容器内と同程度の真空圧力とされる。また、排気開始と同時に静電吸着機構を動作させ基板９１，９２を静電吸着するとともに、真空吸着を解除する。尚、後述するアライメントの動作が阻害されないよう、上側基板保持具２と中間リング３とが接触した後、不図示の機構により、保持部材５１は開閉駆動源５２から切り離される。
【０１１４】
次に、ギャップ出し用移動手段及びアライメント用移動手段７が動作し、ギャップ出しとアライメントが行われる。まず、本装置において最終的に達成すべきギャップ長として設定されている所定の値（以下、ギャップ長設定値）よりも少し大きなギャップ長（以下、ギャップ長スタンバイ値）になるようにする。即ち、ギャップ出し用移動手段が、押圧駆動源６１２を動作させ、上側基板保持具２を下降させ、一対の基板９１，９２のギャップ長がギャップ長スタンバイ値になるようにする。
尚、ギャップ長スタンバイ値の状態では、上側基板９２は下側基板９１上のシール材には接触していない。つまり、ギャップ長スタンバイ値は、シール材の塗布高さよりも充分に大きな値となっている。
【０１１５】
この状態で、まず平行度を所定の高い値にする動作を行う。即ち、各距離センサ６３からの信号により不図示の主制御部が平行度を求め、それが所定の高い値になっているかを不図示の判断部が判断する。平行度が所定の高い値になっていないと判断されると、主制御部は、ギャップ出し用移動手段６の各押圧駆動源６１２に制御信号を送り、一対の基板９１，９２が平行になるように各押圧駆動源６１２を制御する。即ち、特定の距離センサ６３で測定された距離が他の距離センサ６３で測定された距離に比べて長い場合、その距離センサ６３の上方に位置する（対になっている）押圧ロッド６１１が少し下方に変位するようにその押圧ロッド６１１を駆動する押圧駆動源６１２に制御信号を送る。このようにして各押圧駆動源６１２を制御し、各距離センサ６３からの信号の大きさを比べる。そして、各距離センサ６３からの信号の大きさの違いが所定の小さい範囲内であると判断されたら、一対の基板９１，９２の平行度が所定の高い値であるとする。
【０１１６】
次に、アライメントを行う。即ち、位置ずれ検出センサ７５によって二つのアライメントマークを撮像する。撮像されたイメージデータは、主制御部において処理されてデジタル化され、位置ずれが算出される。そして、位置ずれを補正するよう主制御部がアライメント用移動手段７の各ユニット７１，７２，７３，７４の直線駆動源７０２に制御信号を送る。制御信号に従って直線駆動源７０２が駆動され、Ｘ、Ｙ及び／又はθの各方向に上側基板９２が移動する。引き続き位置ずれ検出センサ７５から送られる二つのアライメントマークのイメージデータから、位置ずれが補正されたと主制御部が判断すると、アライメントが完了する。
【０１１７】
この状態で、次に、ギャップ出し用移動手段が再び動作し、上側基板９２を下側基板９１に向けて板面方向に移動させ、ギャップ長がギャップ長設定値になるようにする。即ち、主制御部は、ギャップ長がギャップ長設定値になるように四つの押圧駆動源６１２に同様に制御信号を送る。しかしながら、各押圧駆動源６１２による押圧力のみでは足らない場合が多く、所定時間経過後もギャップ長はギャップ長設定値にならない。この場合、主制御部は、補助排気管６２３上の補助バルブ６２４を閉じ、不図示のボンベにつながるバルブ６２５及び差圧用主バルブ６２２を開け、閉空間２６内を加圧する。この結果、真空と大気圧との差圧に加えて、大気圧より高い圧力と真空との差圧により上側基板９２が下側基板９１に向けて押圧される。
【０１１８】
そして、四つの距離センサ６３からの出力を平均して得られたギャップ長がギャップ長設定値になるよう、不図示の圧力調整器に信号を送り、差圧印加機構６２を負帰還制御する。ギャップ長がギャップ長設定値に一致したと判断されたら、位置ずれ検出センサ７５からの信号により位置ずれがないか主制御部がもう一度判断する。
【０１１９】
位置ずれがあると判断された場合、アライメントを再び行うが、この際、上側基板９２を少し上昇させる。ギャップ長設定値の状態では、上側基板９２は下側基板９１上のシール材に接触している。この状態で再びアライメントを行おうとすると、粘性の高いシール材に接触しているため、上側基板９２を動かすのに非常に大きな力が必要になってしまう。また、滴下式の場合、ギャップ内に液晶があるため、この問題は顕著である。さらに、ギャップ長設定値の状態でアライメントを行おうとすると、上側基板９２がスペーサを引きずってしまい、基板９１，９２の表面に傷が付いてしまうことがある。
【０１２０】
このようなことから、本実施形態では、ギャップ長設定値の状態から上側基板９２を少し浮かせ、その状態で再度アライメントを行う。この際のギャップ長は、ギャップ長スタンバイ値でも良いし、ギャップ長スタンバイ値よりは短いものの、上側基板９２がシール材から離れることが可能な長さとしても良い。
【０１２１】
このようにして再度アライメントをした後、再び上側基板９２を下降させてギャップ出しを行う。再びギャップ出しを行う前に、もう一度平行度を確認するようにすると好適である。平行度が所定の高い値になっていなかったら、前述したように各押圧駆動源６１２を制御して平行度を出す動作をする。
【０１２２】
再びギャップ出しを行って、ギャップ長がギャップ長設定になっており、位置ずれも発生していないと判断されたら、図９（３）に示すように、シール材の仮止めを行う。即ち、光照射部１７より紫外線をスポット的に照射して、シール材を部分的に硬化させる。
その後、上側基板保持具２の静電吸着機構の動作を停止し、上側基板保持具２による上側基板９２の保持を解除する。そして、閉空間２６内を排気して真空容器内と同程度の圧力にするとともに、押圧用駆動源６１２を動作させて保持ヘッド２２を当初の位置まで上昇させる。
【０１２３】
次に、真空容器及び閉空間２６内にガスを導入して大気圧とし、開閉機構５を動作させて上側基板保持具２を上限位置まで上昇させる。その後、下側基板保持具１の静電吸着機構を停止し、下側リフトピン２８を上昇させる。この結果、一対の基板９１，９２は下側リフトピン２８によって持ち上げられ、下側基板保持具１から離れる。その後、搬送ロボット９０６のアーム９０７が進入し、一対の基板９１，９２を真空吸着しながら保持して装置から搬出する。一対の基板９１，９２は、搬送ロボット９０６により回収用カセット９１３に搬送される。
【０１２４】
上述した構成及び作用に係る本実施形態の基板重ね合わせ装置によれば、ギャップ出し用移動手段及びアライメント用移動手段７が真空容器の外に配置されているので、真空容器内の空間容積を小さくすることができる。このため、排気やベントに要する時間が短くでき、生産性の向上に貢献できる。また、排気速度やベントの速度を高くする必要がないので、真空容器内の塵や埃を舞い上げてしまうことがなく、液晶９４中への塵や埃の混入が少なくなる。さらに、排気速度を高くする必要がないため高価な真空ポンプが不要であり、装置のコストの上昇抑制にも貢献している。
【０１２５】
また、一対の基板保持具１，２自体が真空容器を構成している点は、真空容器内の空間容積をさらに小さくするのに貢献している。基板保持具１，２が真空容器を構成していない場合、真空容器内に基板保持具１，２を収容する構造となる。この構造だと、基板保持具１，２の占めるスペースの分だけ真空容器内の空間容積が大きく必要になってしまう。
尚、上記実施形態では、一対の基板９１，９２を水平な状態で重ね合わせる構成であったため、一対の基板保持具１，２は上側基板保持具２と下側基板保持具１であったが、これに限定される訳ではない。注入式の場合、一対の基板９１，９２を垂直に立てた状態で重ね合わせをする場合もある。この場合は、左側基板保持具及び右側基板保持具というようになる。
【０１２６】
真空容器内の空間容積低減の技術的意義は、一対の基板保持具１，２が真空容器を構成しなくとも、いずれか一方の基板保持具１，２が真空容器を構成すれば得られる。図１０は、この点を説明した図であり、一方の基板保持具１，２のみが真空容器を構成する場合について説明した図である。図１０（１）に示すように、上側基板保持具２のみが真空容器を構成していてもよく、図１０（２）に示すように、下側基板保持具１のみが真空容器を構成していても良い。
【０１２７】
また、上述した真空容器の構成において、真空容器内の空間容積は、一対の基板９１，９２の容積とギャップの容積の合計（以下、基板容積と呼ぶ）の１倍以上５０倍以下であることが好ましい。真空容器内の空間容積とは、例えば真空容器の内壁面の形状が直方体である場合、その縦、横、高さの積である。また、「ギャップの容積」とは、ギャップ出し後の容積、即ちギャップ長設定値での容積である。
【０１２８】
真空容器内の空間容積が基板容積の５０倍より大きいと、上述した排気やベントに要する時間の短縮といった技術的意義が充分に得られない。また、真空容器内の空間容積が基板容積の１倍より小さいと、前記ギャップ長スタンバイ値に保つ際に、上側基板９１がシール材や液晶に接触してしまったり、基板９１，９２間の真空排気が充分に行えないといった問題が発生する。
【０１２９】
また、開閉機構５が一対の基板保持具１，２を開閉する構造は、前述した通り、真空容器内の空間容積を最小化させる点とメンテナンスや基板９１，９２の搬入搬出時の動作を容易にする点を両立させる技術的意義がある。尚、開閉機構５は、上側基板保持具２を上下動させて開閉を行ったが、下側基板保持具１を上下動させても良い。
【０１３０】
また、アライメント時にも真空シールを維持する第一真空シール手段８１は、真空中でのアライメントを可能にする技術的意義がある。第一真空シール手段８１が無い場合、アライメント時には大気圧ということになってしまう。この場合、ギャップ出しを真空中で行ったりすると、雰囲気圧力の違いから、基板９１，９２の位置がアライメント時から僅かにずれてしまったりすることがあり得る。第一真空シール手段８１は、このような問題を防ぐ技術的意義がある。
【０１３１】
また、機械的な押圧とガスの差圧による押圧とを併用する構成は、以下のような技術的意義がある。即ち、ギャップ出しには、かなり大きな押圧力が必要であり、内部に液晶が挟み込まれている滴下式のプロセスの場合、その傾向が強い。この場合、サーボモータのような押圧駆動源６１２を使用した機械的な押圧のみでは、押圧力が不足し、必要なギャップ長まで押圧できないことが多い。機械的な押圧のみでギャップ出しを行おうとすると、非常に大出力の押圧駆動源６１２を使用することになるが、ギャップ長を充分な精度でギャップ長設定値に一致させるため押圧力を微妙に調節することが困難になる。また、機械的な押圧のみでは、押圧力が不均一になり、その結果、ギャップ長が板面方向で不均一になり易いという問題もある。
【０１３２】
本実施形態のように、機械的な押圧に加えてガスの差圧による押圧を併用すると、押圧力の不足を補える上、微妙な押圧力の調整も容易に行える。そして、ガス差圧による押圧であるため、均一に押圧力を作用させることができ、ギャップ長も均一化できるメリットがある。
【０１３３】
尚、本実施形態では、差圧印加機構６２は、閉空間２６内にガス導入して差圧を印加するものであったが、上側基板９２が配置された空間の圧力に対して、隔膜２２により仕切られた上側基板９２の背後の空間の圧力が高くなれば足りる。従って、背後の空間が閉空間２６ではなく単に大気圧の開放空間であり、真空容器内を排気する排気系４１をもって差圧印加機構６２とすることもできる。また、大気中でギャップ出しを行う場合には、差圧印加機構６２は、上側基板９２の背後の閉空間２６をガス導入して大気圧より高い圧力にする構成となる。さらに、差圧印加機構６２は、真空中でギャップ出しを行う場合、背後の閉空間２６の圧力を真空容器内の真空圧力よりも高い真空圧力にする構成、例えば差動排気を行うような構成でも良い。また、差圧印加機構６２としては、上述したようなガス導入によって差圧を印加するもの他、液体等のガス以外の流体を導入して差圧を印加するものが採用される場合もある。
【０１３４】
また、一対の基板９１，９２のギャップ長を測定する距離センサ６３が設けられており、ギャップ出し手段が、距離センサ６３からの負帰還制御して厚さ方向の移動を制御する構成は、ギャップ出しを高精度に且つ短時間に行うことを可能にする技術的意義を有する。従来は、前述したように、ある定められた押圧した後、測定器でギャップの大きさを測定し、それが規定範囲に入っていなければ、再度ギャップ出しをやり直すのみである。これに比べると、本実施形態の構成によれば、ギャップ出しを高精度に且つ短時間に完了させることができる。
【０１３５】
また、距離センサ６３が複数設けられており、複数の距離センサ６３で上記負帰還制御を行う点は、測定精度が向上し、さらにギャップ出しを高精度に行える技術的意義を有する。そして、複数の距離センサ６３の測定データから一対の基板９１，９２の平行度を検出する点は、一対の基板９１，９２を高い平行度で重ね合わせるのに貢献しており、このことは、ギャップ出しを板面方向でより均一化する技術的意義を有する。
【０１３６】
また、一対の基板９１，９２の板面方向での位置ずれを検出する位置ずれ検出センサ７５が設けられ、アライメント用移動手段７が、位置ずれ検出センサ７５からの信号に従って位置ずれを補正するよう一対の基板保持具１，２のうちの少なくとも一方の移動させるものである点は、アライメントをより高精度に行える技術的意義をもたらす。
尚、上記実施形態では、上側基板保持具２を板面方向に移動させてアライメントを行ったが、下側基板保持具１を移動させても良く、また、双方を移動させても良い。
また、開閉機構５は、上側基板保持具２を厚さ方向に直線移動させて開閉を行うものであったが、下側基板保持具１を直線移動させて開閉を行う場合もある。また、直線移動の他、蝶番による開き扉のようにして開閉を行う場合もある。
【０１３７】
（実施例）
次に、上記実施形態の発明の実施例を説明する。
同様に液晶ディスプレイ製造プロセスにおける基板重ね合わせを例にして、実施例を説明する。
ＴＦＴタイプの液晶ディスプレイでは、一対の基板９１，９２の一方にカラーフィルタが形成され、他方に駆動素子としてＴＦＴが形成される。上記実施形態の装置を用いる場合、例えばカラーフィルタが形成された基板が上側基板９２であり、ＴＦＴが形成された基板が下側基板９１とされる。基板の大きさは、大型基板と呼ばれるものと同様であり、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ程度である。
【０１３８】
このような一対の基板９１，９２を重ね合わせる場合、アライメントの精度は±１μｍ、最終的なギャップ長は５μｍ程度とされる。真空中で５μｍのギャップ長にする場合、ギャップ出し手段による押圧力は５×１０−４Ｎ／ｍ２程度である。尚、真空圧力は、０．１Ｐａ程度でよい。この真空圧力の場合、最終的にギャップ出しを行う際の閉空間内の圧力は約５０ｋＰａである。
【０１３９】
上記実施形態及び実施例では、液晶ディスプレイ製造プロセスにおける基板の重ね合わせについて専ら説明したが、プラズマディスプレイの製造プロセス等にも、本願発明の装置を使用することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 下側基板保持具
２２ 隔膜
２ 上側基板保持具
３ 中間リング
４１ 排気系
４２ ベントガス導入系
５ 開閉機構
６１ 押圧機構
６２ 差圧印加機構
６３ 距離センサ
７ アライメント用移動手段
７０１ ブラケット
７０２ 直線駆動源
７０３ 支点ピン
７０４ 連結具
７０５ リニアガイド
７５ 位置ずれ検出センサ
８１ 第一真空シール手段
８１１ 弾性体シール具
８１２ 剛体
８２ 第二真空シール手段
９１ 下側基板
９２ 上側基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で上側基板と下側基板からなる一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置と、前記基板重ね合わせ装置に基板を搬送する搬送装置と、を有するディスプレイ製造装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長を所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板保持具の少なくとも一方は、前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器を構成する部材であり、前記搬送装置は、前記上側基板の裏面に接触させて保持した状態で、前記上側基板を、前記基板重ね合わせ装置に基板を搬送することを特徴とするディスプレイ製造装置。
【請求項１】
真空中で上側基板と下側基板からなる一対の基板を互いに平行で且つ所定の隙間を持って重ね合わせる基板重ね合わせ装置と、前記基板重ね合わせ装置に基板を搬送する搬送装置と、を有するディスプレイ製造装置であって、
一対の基板を保持する一対の基板保持具と、一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の厚さ方向に移動させて一方の基板と他方の基板とのギャップ長を所定の値にするギャップ出しを行うギャップ出し用移動手段と、一対の基板の板面方向の位置関係が所定のものになるよう一対の基板保持具の少なくとも一方を基板の板面方向に移動させるアライメントを行うアライメント用移動手段とを備えており、
前記一対の基板保持具の少なくとも一方は、前記ギャップ出し及び前記アライメントの際に前記一対の基板が内部に位置する真空容器を構成する部材であり、前記搬送装置は、前記上側基板の裏面に接触させて保持した状態で、前記上側基板を、前記基板重ね合わせ装置に基板を搬送することを特徴とするディスプレイ製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−８１４１８（Ｐ２０１１−８１４１８Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２２１（Ｐ２０１１−３２２１）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【分割の表示】特願２００１−１０６０９４（Ｐ２００１−１０６０９４）の分割
【原出願日】平成１３年４月４日（２００１．４．４）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【分割の表示】特願２００１−１０６０９４（Ｐ２００１−１０６０９４）の分割
【原出願日】平成１３年４月４日（２００１．４．４）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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