JP2010145533A - 基板合着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板間の間隔を調節するために上定盤と下定盤の間隔を調整するとき、微細な回転現象の発生がなく、上定盤全体が均一に移動できる基板合着装置を提供する。
【解決手段】上部チャンバー３００と、上記上部チャンバー３００の下方に配置されて、板形状に形成される上定盤と、上記上定盤の外側端に突出して設けられる支持ピン３５０と、上記上部チャンバー３００に接して基板の合着空間を形成する下部チャンバー４００と、上記支持ピン３５０を支持して、端部が上記支持ピン３５０を受容する溝形状のプッシュロード４１２と、上記下部チャンバー４００の縁部に設けられ、上記プッシュロード４１２を昇降させるアクチュエータ４１１と、を包含して構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板合着装置に関するもので、より詳しくは、平板表示パネルの製造工程において基板を合着させるために設けられる平板表示パネル用の基板合着装置に関するものである。

情報化社会の発展に連れ表示装置に対する要求も様々な形態に増加してきた。最近ではＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｎｅｌ）、ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）など多様な平板表示装置が研究され、その一部は既に実生活に広用されている。

その中でＬＣＤの場合はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に比べて画質に優れ、軽量、薄型及び低消費電力の特徴を有して、移動型画像表示装置の用途として広用されている。ＬＣＤに使われる液晶表示パネルの代表的な例としてＴＦＴ−ＬＣＤパネルが挙げられる。ＴＦＴ−ＬＣＤパネルは、複数のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がマトリックス状に形成されたアレイ基板と、カラーフィルターや遮光幕などが形成されたカラーフィルター基板と、が数μｍ程度の間隔を有して互いに対向して合着されて、合着前、合着中または合着後に液晶が注入されて封止されることによってパネルの製造が行われる。

従って、ＬＣＤに使われる液晶表示パネルを製造するためにはアレイ基板及びカラーフィルター基板をそれぞれ製造した後、それら基板を合着し、それら間の空間に液晶物質を注入する工程が必須で、この中でも基板を合着させる工程はＬＣＤの品質を決定する重要な工程中の一つである。

一般に基板合着工程は、内部を真空状態に形成させる上部チャンバー及び下部チャンバーにより構成される基板合着装置により行われる。一方、上部チャンバーと下部チャンバーにそれぞれ付着された基板は、上部チャンバーに付着された基板が移動しながら基板間の間隔を調節し、下部チャンバーに付着された基板を移動させて各基板の整列状態を調節するように構成される。

そして、各チャンバーから発生する構造的変形が基板に伝達されることを防止すると共に基板間の整列や間隔調節のために各チャンバーの内部には定盤、チャック及び整列装置などの部品が設けられ、各部品は各チャンバーの内側にボルトなどの結合部材により結合される。

上述したように、上部チャンバーと下部チャンバーの構造を有する基板合着装置は、上部チャンバーの下方に位置する上定盤と下部チャンバーの上面に位置する下定盤間の間隔を調整するために支持ピンを上定盤の外側端に設ける。上記支持ピンは、下部チャンバーの縁部に位置する駆動モジュール上に位置されて、駆動モジュールにより基板間の間隔が調節される。ただし、基板の水平移動を拘束するために板スプリングを支持ピンが設けられない面に設ける。
特開２００４−３１１９３４

しかし、板スプリングを設けても板スプリングの製作状態によって上定盤と下定盤間の間隔調整時に微細な回転現象が発生する。また、板スプリングの弾性がそれぞれ相違に製作され、それによって上定盤と下定盤間の間隔を調整するときに、上定盤全体が均一に移動しない場合がある。即ち、基板間の間隔を調節するために上定盤と下定盤の間隔を調整する時、微細な回転現象が発生する事もあり、上定盤全体が均一に移動しないときもあるという不都合な点がある。

本発明の目的は、基板間の間隔を調節するために上定盤を下定盤側へ移動する時、上定盤全体の回転現象がなく、上定盤全体の均一な移動ができる、基板合着装置を提供するものである。

本発明は基板合着装置を提供する。基板合着装置は、上部チャンバーと、上記上部チャンバーの下方に配置されて、板形状に形成される上定盤と、上記上定盤の外側端に突出して設けられる支持ピンと、上記上部チャンバーに接して基板の合着空間を形成する下部チャンバーと、上記支持ピンを支持して、端部が上記支持ピンを受容する溝形状のプッシュロードと、上記下部チャンバーの縁部に設けられ、上記プッシュロードを昇降させるアクチュエータと、を包含して構成される。

本発明は、上定盤を下定盤側へ移動時、上定盤全体で回転現象が発生することを防止し、上定盤全体を均一に移動させることによって従来の基板合着装置に比べて基板間の間隔を一定に維持することができる。また、基板間の間隔を一定に維持して基板を合着させることができるので、合着される基板の不良率を低減し得るという効果がある。

図１は、本発明に係る基板合着装置を示した概略断面図である。

図１を参照すると、基板合着装置１００は、フレーム２００、上部チャンバー３００、下部チャンバー４００及び駆動部５００を含む。

フレーム２００は、基板合着装置１００の外形を形成し各構成部を支持して固定するためのものである。フレーム２００は、フレーム２００の下部を形成してベース２２０の縁部に固定される複数の柱２１０と、駆動部５００を固定させるベース２２０と、を包含して構成される。各柱２１０間には、それら柱２１０の強度を補強するための別途の梁（未図示）と支柱（未図示）が追加設けられる。

上部チャンバー３００は、フレーム２００の上部に固定され、下部チャンバー４００と密着して合着空間を形成する。上部チャンバー３００は、下部チャンバー４００と密着して合着空間を形成する上部チャンバー本体３１０と、上部チャンバー本体３１０の外側方向へ突出しフレーム２００の各柱２１０が貫通して固定される複数の支持バー３２０と、を含む。

上部チャンバー本体３１０の下側には上定盤３３０が配置される。上定盤３３０の下面には上部チャック３４０が付着される。上部チャック３４０は、板状に形成され、第１基板Ｐ１を付着する。上部チャック３４０は、静電力により第１基板Ｐ１を付着する静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）により形成されることが好ましい。上定盤３３０は、上部チャック３４０と一体に形成されることもできる。この時、上定盤３３０は第１基板Ｐ１を付着する。

上定盤３３０の外側端には支持ピン３５０が突出して設けられる。支持ピン３５０は後述するプッシュロード４１２により支持される。支持ピン３５０は円柱状に形成されることが好ましい。

上部チャンバー本体３１０の上面には、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２の相対的位置を調節するためのカメラ部３６０と、上部チャック３４０に第１基板Ｐ１を付着または分離させるために第１基板Ｐ１を吸着または加圧する基板分離装置３７０と、が配置される。

カメラ部３６０は、上部チャンバー本体３１０及び上定盤３３０に形成された貫通孔３６１を通して上定盤３３０の上部チャック３４０に付着された第１基板Ｐ１及び後述する第２基板Ｐ２の整列状態を判読する。

カメラ部３６０は、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２に形成される整列マーク（未図示）を重畳して観測できるように取り付けられ、少なくとも第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２の対角された二つのエッジ以上を重畳観測するように配置される。

基板分離装置３７０は、上部チャンバー本体３１０と上定盤３３０を貫通して配置される複数の分離ピン３７１と、上部チャンバー本体３１０の外部に配置されて分離ピン３７１を昇降させる分離ピン作動体３７２と、を含む。

分離ピン３７１は、中空管状に形成され、後述する排気部６００に連結されて排気部６００により分離ピン３７１の内部に真空圧が形成されると第１基板Ｐ１を吸着するように配置される。

排気部６００は、上部チャンバー本体３１０と後述する下部チャンバー４００により形成される合着空間に真空圧を形成するためのものである。排気部６００は、上部チャンバー本体３１０と下部チャンバー４００により形成される合着空間に連通される排気管６１０と、排気管６１０を通して合着空間に真空圧を形成する真空ポンプ（未図示）と、を含む。

排気管６１０は、合着空間に真空圧を形成するための真空ポンプが連結されて、真空圧を形成すると同時に合着時に必要なＮ２工程ガスを供給するか、合着空間の圧力を大気圧状態の圧力に形成するための圧力気体を供給し得るように形成される。

下部チャンバー４００は、上部チャンバー３００の下部に配置され、上部チャンバー３００側に昇降しながら上部チャンバー本体３１０に密着されて合着空間を形成する。下部チャンバー４００の上面には下定盤４２０が付着される。下定盤４２０の上面には下部チャック４３０が付着される。下部チャック４３０は第２基板Ｐ２を付着する。下部チャック４３０は静電力により第２基板Ｐ２を付着する静電チャックにより形成されることが好ましい。下定盤４２０は下部チャック４３０と一体に形成されることができる。この時、下定盤４２０は第２基板Ｐ２を付着する。

下部チャンバー４００の縁部には上部チャンバー本体３１０の下面に接触して合着空間の気密を維持するためのシーリング部材４４０が設けられる。

下部チャンバー４００の縁部には、上部チャンバー本体３１０を貫通して上定盤３３０から突出される支持ピン３５０を支持して、上定盤３３０と下定盤４２０間の間隔を調節するための間隔調節部４１０が配置される。

下部チャンバー４００の下面には、第２基板Ｐ２を下部チャック４３０に付着するか、または、下部チャック４３０に付着された第２基板Ｐ２を下部チャック４３０から分離するための基板昇降装置４５０が配置される。

基板昇降装置４５０は、下部チャンバー４００を貫通して配置される複数の昇降ピン４５１と、下部チャンバー４００の外部に位置されて複数の昇降ピン４５１を昇降させる昇降ピン作動体４５２と、を含む。

下部チャンバー４００の下面には、後述する駆動部５００により支持され、下部チャンバー４００の位置を調節して上部チャンバー本体３１０及び下部チャンバー４００を整列する位置調節ステージ４６０が設けられる。

駆動部５００は、フレーム２００の下部に配置されて、下部チャンバー４００と上部チャンバー３００が合着空間を形成するように下部チャンバー４００を上部チャンバー３００側に昇降させる。駆動部５００は、フレーム２００のベース２２０の縁部に設けられる複数の昇降装置５１０と、昇降装置５１０により支持される昇降板５２０と、を含む。

そして、昇降装置５１０は、昇降板５２０を支持する昇降柱５１１と、昇降柱５１１を昇降させる昇降体５１２と、を含む。

このような昇降体５１２は、昇降板５２０を昇降させるための動力を直接発生させる油圧シリンダー（未図示）により構成されるか、モータ（未図示）と、モータにより発生される動力の方向を転換すると同時に減速させる減速機（未図示）と、減速機の回転運動を直線運動に転換させるためのスクリュー結合体（未図示）と、の組合せにより構成される。このような昇降体５１２の構造は様々な実施例により具現することが可能で、上述した構造に限定されるものではない。

図２は、本発明の一実施例に係る間隔調節部の内部構造を正面から見た断面図である。図３は、本発明の一実施例に係る間隔調節部を示した部分切開斜視図である。図４は、本発明の一実施例に係る間隔調節部を示した側断面図である。図５は、本発明の一実施例に係る上定盤及び支持ピンを示した平面図である。

図２〜図４を参照して本発明の一実施例に係る間隔調節部４１０を説明する。間隔調節部４１０は、上定盤３３０に形成される複数の支持ピン３５０を支持するように配置される。間隔調節部４１０は、アクチュエータ４１１及びプッシュロード４１２を含む。

アクチュエータ４１１は、下部チャンバー４００の縁部に設けられて、プッシュロード４１２を昇降させる役割をする。プッシュロード４１２は、支持ピン３５０を支持して、アクチュエータ４１１により昇降される。

プッシュロード４１２の端部は、上定盤３３０に配置された支持ピン３５０を受容できる溝の形状である。例えば、プッシュロード４１２の端部は凹溝形状になる。従って、プッシュロード４１２は、支持ピン３５０の長手方向を横切る方向への移動を拘束する。ここでは、プッシュロード４１２の端部の形状を溝形状に説明したが、これに限定されるものではない。従って、支持ピン３５０の長手方向を横切る方向への移動を拘束する形態であれば、プッシュロード４１２の端部の形状には制限がない。

図５を参照すれば、支持ピン３５０は複数個であり、上定盤３３０の各外側端に設けられる。上定盤３３０の一側端と、上記一側端と対向する他側端にだけ支持ピン３５０が設けられると、上定盤３３０の昇降による各基板Ｐ１、Ｐ２間の間隔調整時に水平移動を拘束することができない。従って、支持ピン３５０が上定盤３３０の各外側端に設けられると、上定盤３３０の昇降による各基板Ｐ１、Ｐ２間の間隔調整時に水平移動を拘束することができるので、各基板Ｐ１、Ｐ２間の間隔を一定に維持しながら上定盤３３０が昇降する。

支持ピン３５０及びプッシュロード４１２の数量は一つまたはそれ以上である。従って、支持ピン３５０及びプッシュロード４１２の数量には制限がない。但し、支持ピン３５０は、上定盤３３０の各外側端に設けられる。

図６は、本発明の他の実施例に係る間隔調節部の内部構造を正面から示した断面図である。図７は、本発明の他の実施例に係る間隔調節部を示した側断面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、本発明の他の実施例に係る上定盤及び支持ピンを示した平面図である。

図６及び図７を参照して本発明の他の実施例に係る間隔調節部４１０を説明する。間隔調節部４１０は、上定盤３３０に設けられる複数の支持ピン３５０を支持するように配置される。間隔調節部４１０は、アクチュエータ４１１、プッシュロード４１２及び弾性部材４１３を含む。

アクチュエータ４１１は、下部チャンバー４００の縁部に設けられて、プッシュロード４１２を昇降させる役割をする。プッシュロード４１２は、支持ピン３５０を支持してアクチュエータ４１１により昇降される。

プッシュロード４１２の端部は、上定盤３３０に配置された支持ピン３５０を受容できる溝の形状である。例えば、プッシュロード４１２の端部は凹溝形状になる。従って、プッシュロード４１２は、支持ピン３５０の長手方向を横切る方向への移動を拘束する。ここでは、プッシュロード４１２の端部の形状を溝形状に説明したが、これに限定されるものではない。従って、支持ピン３５０の長手方向を横切る方向への移動を拘束する形態であれば、プッシュロード４１２の端部の形状には制限がない。

弾性部材４１３は、支持ピン３５０終端を上部チャンバー３００に対して弾力支持する。

例えば、弾性部材４１３はボールプランジャー４１３である。ボールプランジャー４１３は、支持ピン３５０の長手方向への移動を拘束する役割をする。即ち、アクチュエータ４１１により支持ピン３５０が昇降される時、支持ピン３５０はボールプランジャー４１３のボールと接触して上下へ移動するので支持ピン３５０は長手方向へ移動しない。

図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照すると、支持ピン３５０は複数個で、上定盤３３０の外側端に沿って互いに対向する位置にそれぞれ設けられる。支持ピン３５０は、プッシュロード４１２により支持されて水平移動が拘束され、また、支持ピン３５０は、ボールプランジャー４１３により水平移動が拘束される。従って、支持ピン３５０は、プッシュロード４１２及びボールプランジャー４１３により水平移動が拘束されるので、支持ピン３５０を上定盤３３０の全ての外側端に設ける必要がなく、上定盤３３０の外側端に沿って互いに対向する位置にだけそれぞれ設ける。

同様に、支持ピン３５０、プッシュロード４１２及びボールプランジャー４１３の数量は一つまたはそれ以上である。従って、支持ピン３５０、プッシュロード４１２及びボールプランジャー４１３の数量には制限がない。但し、支持ピン３５０は上定盤３３０の外側端に沿って互いに対向する位置にそれぞれ設ける。

図９は、本発明の実施例に係る基板合着装置の作動を示したフローチャートである。

図９を参照すると、先ず、第１基板Ｐ１及び第２基板Ｐ２は基板供給装置（未図示）により上部チャンバー３００と下部チャンバー４００間に供給される（Ｓ１１０）。

第１基板Ｐ１が先に供給される場合は、第１基板Ｐ１が上部チャンバー３００と下部チャンバー４００間に進入されて、上部チャンバー本体３１０に配置された上定盤３３０の上部チャック３４０により付着される。

第２基板Ｐ２が供給されると、下部チャンバー４００に配置された昇降ピン４５１が昇降ピン作動体４５２により下部チャンバー４００の上部に上昇し、上昇する昇降ピン４５１により上部チャンバー３００と下部チャンバー４００間に位置する第２基板Ｐ２が支持される。昇降ピン４５１が昇降ピン作動体４５２により下降されると、昇降ピン４５１により支持された第２基板Ｐ２が一緒に下降され、第２基板Ｐ２の下部に位置する下定盤４２０の下部チャック４３０の付着力により下部チャック４３０に付着される。

第１基板Ｐ１及び第２基板Ｐ２の付着が終了すると、駆動部５００により下部チャンバー４００が上部チャンバー３００側へ上昇しながら整列される（Ｓ１２０）。

下部チャンバー４００が支持される昇降板５２０は、独立的に作動可能な複数の昇降装置５１０により支持される。各昇降装置５１０に配置された昇降体５１２を独立的に作動させて、各昇降体５１２により昇降される昇降柱５１１により昇降板５２０の垂直位置状態が調節される。この時、カメラ部３６０は、第１基板Ｐ１及び第２基板Ｐ２の整列マーク（未図示）を撮影して第１基板Ｐ１及び第２基板Ｐ２の整列状態を確認する。そして、駆動部５００により下部チャンバー４００が昇降されると、下部チャンバー４００と駆動部５００の昇降板５２０間に設けられた位置調節ステージ４６０により下部チャンバー４００及び上部チャンバー本体３１０の水平位置整列が行われる。

下部チャンバー４００及び上部チャンバー本体３１０の位置整列が終了すると、下部チャンバー４００の上面が上部チャンバー本体３１０の下面に密着しながら第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２の合着のための合着空間が形成される（Ｓ１３０）。上部チャンバー本体３１０と下部チャンバー４００は、下部チャンバー本体３１０の縁部に配置されたシーリング部材４４０により気密が維持される。

合着空間が形成されると、間隔調節部４１０は、上部チャンバー３００と下部チャンバー４００にそれぞれ付着された第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２間の間隔を調節する（Ｓ１４０）。即ち、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２間の間隔を一定に維持するために間隔調節部４１０のアクチュエータ４１１が作動すると、アクチュエータ４１１により第１基板Ｐ１が付着された上部チャック３４０及び上定盤３３０が下降する。

第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２が一定距離を維持すると上定盤３３０の下降が停止して、排気部６００は上部チャンバー３００と下部チャンバー４００により形成された合着空間に真空圧を形成する（Ｓ１５０）。この時、合着空間に真空圧を形成する過程でも間隔調節部４１０により第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２間の間隔が一定に維持される。

合着空間の真空圧形成が終了すると、上部チャック３４０に付着された第１基板Ｐ１を下部チャック４３０に付着された第２基板Ｐ２の上部に自由落下させて、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２を仮接合させる（Ｓ１６０）。

仮接合された第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２の外部にＮ２工程ガスを供給して圧力を加えることによって、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２は堅固に接着されて合着される（Ｓ１７０）。即ち、合着空間の圧力を上昇させると、仮接合された第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２の内部と外部間の圧力差によって第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２は合着される。

第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２の合着が終了すると、合着空間の圧力を大気圧状態に復元して、合着された基板を基板合着装置１００の外部へ搬出する（Ｓ１８０）。この時、大気圧状態に復元する理由は、圧力の制御が容易で、その後の基板搬出作業が大気圧状態で行われるので、それ以上の工程が不必要であるからである。

以上、本発明の好ましい実施例に関して詳細に説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、添付された特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲を外れずに本発明を様々に変形して実施することができる。従って、本発明の今後の実施例の変更は本発明の技術を外れることができない。

例えば、本発明に他の付加的な機能を有する構成要素を追加したり、または、他の構成要素に交替して実施することができる。然し、変形された他の実施例が本発明の必須構成要素を含むなら本発明の技術的範囲に含まれると見なければならない。

本発明に係る基板合着装置を示した概略断面図である。 本発明の一実施例に係る間隔調節部の内部構造を示した正面断面図である。 本発明の一実施例に係る間隔調節部を示した部分切開斜視図である。 本発明の一実施例に係る間隔調節部を示した側断面図である。 本発明の一実施例に係る上定盤と支持ピンを示した平面図である。 本発明の他の実施例に係る間隔調節部の内部構造を示した正面断面図である。 本発明の他の実施例に係る間隔調節部を示した側断面図である。 本発明の他の実施例に係る上定盤と支持ピンを示した平面図である。 本発明の他の実施例に係る上定盤と支持ピンを示した平面図である。 本発明の実施例に係る基板合着装置の作動を示したフローチャートである。

符号の説明

１００：基板合着装置
２００：フレーム
３００：上部チャンバー
３３０：上定盤
３５０：支持ピン
４００：下部チャンバー
４１０：間隔調節部
４１１：アクチュエータ
４１２：プッシュロード
４１３：弾性部材
５００：駆動部
６００：排気部

Claims (5)

1. 上部チャンバーと、
   上記上部チャンバーの下方に配置されて、板形状に形成される上定盤と、
   上記上定盤の外側端に突出して設けられる支持ピンと、
   上記上部チャンバーに接して基板の合着空間を形成する下部チャンバーと、
   上記支持ピンを支持して、端部が上記支持ピンを受容する溝形状のプッシュロードと、
   上記下部チャンバーの縁部に設けられ、上記プッシュロードを昇降させるアクチュエータと、
   を包含して構成されることを特徴とする基板合着装置。
2. 上記支持ピンは複数個で、上記上定盤の各外側端に設けられることを特徴とする請求項１記載の基板合着装置。
3. 上記支持ピンの終端を上記上部チャンバーに対して弾力支持する弾性部材を更に包含して構成されることを特徴とする請求項１記載の基板合着装置。
4. 上記弾性部材は、ボールプランジャーであることを特徴とする請求項３記載の基板合着装置。
5. 上記支持ピンは一対で、上記上定盤の外側端に沿って相互対向する位置にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の基板合着装置。