KR100360833B1 - 기판의 조립장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판사이즈가 대형화, 박판화하여도 진공중에서 높은 정밀도로 같은 정도의 기판끼리를 접합하는 것이 가능한 기판의 조립방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 가압판으로부터 상 기판에 정전흡착력을 작용시켜 가압판에 상 기판을 유지시켜 진공중에서 접합을 행한다. 또한 상 기판을 가압판에 흡인흡착력으로 유지시켜 감압을 진행하는 과정에서 흡인흡착력이 없어졌을 때 낙하여 가압판으로부터 약간 떨어진 정도의 위치에 받아내어진 상 기판에 정전흡착력을 작용시키고, 다시 가압판에 상 기판을 유지시켜 진공중에서 접합을 행한다.

Description

기판의 조립장치{SUBSTRATE ASSEMBLING APPARATUS}

본 발명은 진공챔버내에서 접합할 기판끼리를 각각 유지하여 대향시켜 진공중에서 간격을 좁혀 접합하는 기판의 조립장치에 관한 것이다.

액정표시패널의 제조에는 투명전극이나 박막트랜지스터 어레이를 부착한 2매의 유리기판을 수㎛ 정도의 매우 근접한 간격을 두고 접착제(이하, 밀봉제라고도 함)로 접합하고(이후, 접합한 후의 기판을 셀이라 함), 그것에 의하여 형성되는 공간에 액정을 밀봉하는 공정이 있다.

이 액정의 밀봉에는 일본국 특개소62-165622호 공보에서 제안된 액정을 적하한 한쪽의 기판과 주입구를 설치하지 않도록 밀봉제를 차단한 패턴으로 묘화한 다른쪽의 기판을 준비하고, 그 후, 다른쪽의 기판을 한쪽의 기판상에 배치하여 진공중에서 상하의 기판을 근접시켜 접합하는 방법과, 일본국 특개평10-26763호 공보에서 제안된 한쪽의 기판상에 주입구을 설치하도록 밀봉제를 패턴묘화하여 진공중에서 기판을 접합한 후에 밀봉제의 주입구로부터 주입하는 방법 등이 있다.

상기 종래 기술에서는 밀봉제의 패턴묘화의 전후에 관계없이 어느것이나 양기판은 진공중에서 접합하고 있다. 그러나 진공중에서는 대기상태시와 같이, 기판을 대기와의 압력차로 흡인흡착할 수 없다.

또 위쪽에 위치하는 기판(이하, 상 기판이라 함)의 끝부를 기계적으로 유지하면 기판의 중앙부가 휘나, 이 휨은 최근의 기판의 대형화, 박판화경향이 강해짐에 따라 커지고 있다.

상하 각 기판의 둘레 가장자리 끝부에 설치한 위치맞춤 마크를 이용하여 위치결정을 행하기 때문에, 휨이 클 수록 양기판의 끝부끼리의 간격은 넓어져 위치 맞춤을 할 수 없게 된다.

또한 휨이 커지면 상 기판의 휨으로 상 기판의 중앙부가 둘레 가장자리부보다도 먼저 아래쪽의 기판(이하, 하 기판이라 함)에 접촉하기 때문에 기판간격을 일정하게 하기 위하여 기판사이에 산포되어 있는 스페이서가 움직여 기판상에 형성되어 있는 배향막 등을 손상한다.

실제로는 접합하는 상하의 기판은 같은 사이즈이기 때문에, 유지여유가 거의 취해지지 않는 상태이다.

또 밀봉제의 패턴에 관계없이 기판을 진공중에서 접합하는 경우, 각각의 기판에 설치한 적어도 2개소의 맞춤마크끼리를 수㎛ 이하의 정밀도로 일치시켜 접합할 필요가 있다. 이 정밀도를 실현하기 위하여 일반적으로는 상하중의 어느 한쪽의 기판측을 동작시켜 다른쪽 기판의 맞춤마크와 일치시키기 때문에, 진공챔버내부에 수평미동기구, 예를 들어 XY 스테이지를 설치하지 않으면 안된다.

그러나, XY 스테이지와 같은 수평미동기구는 구조가 복잡하여 볼트나 나사 구멍, 그외 구멍, 홈, 간극 등이 많아 진공챔버내를 감압하여 소정의 진공도에 도달하기 까지 시간이 많이 걸려 생산성이 현저하게 저하한다.

그러므로 본 발명의 목적은 기판사이즈가 대형화, 박판화하더라도 진공중에서 고정밀도로 같은 정도의 기판끼리를 접합하는 것이 가능한 기판의 조립장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 진공중에서 각 기판에 설치된 맞춤마크끼리를 고정밀도로 일치시켜 신속하게 접합하는 것이 가능한 기판의 조립장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태가 되는 기판조립장치를 나타내는 개략종단면도,

도 2는 도 1에 나타낸 기판조립장치에 의해 진공챔버가 형성된 상태를 나타내는 개략종단면도,

도 3은 도 1에 나타낸 기판조립장치에 있어서의 상 기판의 받아멈춤 수단을 나타내는 주요부 사시도,

도 4는 도 1에 나타낸 기판조립장치에 있어서 상하의 각 기판을 접합할 때의 상황을 나타내는 부분적 종단면도,

도 5는 도 1에 나타낸 기판조립장치에 있어서 상하의 각 기판의 위치맞춤을 행할 때의 상황을 나타내는 부분적 종단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시형태가 되는 기판조립장치에 있어서 상하의 각 기판의 위치맞춤을 행할 때의 상황을 나타내는 부분적 종단면도이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명장치의 특징으로 하는 점은, 접합할 기판끼리를 각각 유지하여 대향시켜 위치결정을 행함과 함께 간격을 좁혀 어느 한쪽의 기판에 설치한 접착제에 의하여 진공중에서 기판끼리를 접합하는 것에 있어서, 상 기판에 정전흡착력을 작용시켜 가압판에 상 기판을 유지시키는 수단을 설치하고, 진공중에서 접합을 행하는 데 있다.

또한 상 기판을 가압판에 대기중에서 진공흡인력에 의하여 흡착유지시켜 감압을 진행시키는 과정에서 흡인흡착력이 없어졌을 때 낙하는 상 기판을 가압판으로부터 약간 떨어진 정도의 위치에 받아멈추는 수단을 설치하고, 이 받아멈추는 수단상의 상 기판에 가압판으로부터 정전흡착력을 작용시켜 다시 가압판에 상 기판을 유지시켜 진공중에서 접합을 행하는 데 있다.

또한 진공중에서 기판끼리를 접합하는 것으로서 접합할 기판끼리를 각각 유지하여 대향시키는 분할된 각 진공챔버유닛과, 각 진공챔버유닛을 밀봉을 거쳐 합체시켜 진공챔버를 형성하는 합체수단과, 합체에 의해 형성된 진공챔버를 감압하는 진공수단과, 한쪽의 진공챔버유닛을 다른쪽의 진공챔버유닛에 대하여 이동시키는 것으로 접합하는 기판끼리의 위치결정을 행하는 위치결정수단과, 유지하여 대향시킨 기판끼리의 간격을 좁히는 접합수단을 구비한 것, 또한 진공챔버유닛의 합체부에 합체에 의해 형성된 진공챔버를 감압함으로써 상기 밀봉에 소요되는 대기압을 부담하고, 위치결정수단에 의해 한쪽의 진공챔버유닛을 다른쪽의 진공챔버유닛에대하여 이동시키도록 하는 내압수단을 설치한 데 있다.

즉 상기 각 진공챔버유닛은 각각 상 기판 및 하 기판을 유지하는 수단을 구비하고 있으며, 상 기판을 유지하는 수단은 상 기판을 정전흡착력이나 진공흡인력으로 유지한다. 상기 합체수단은 상기 각 진공챔버유닛을 밀봉을 거쳐 합체시켜 진공챔버를 형성하고, 상기 진공수단은 그 진공챔버의 감압을 행한다. 이 감압으로 밀봉에 소요되는 대기압은 상기 내압수단으로 부담함과 함께 한쪽의 진공챔버유닛을 다른쪽의 진공챔버유닛에 대하여 이동시키도록 하여 상기 위치결정수단에 의한 기판끼리의 위치결정을 할 수 있도록 한다. 이 위치결정후에 접합수단은 유지하여 대향시킨 기판끼리의 간격을 좁혀 접합을 행한다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도 1 내지 도 5에 의거하여 설명한다.

도 1에 있어서, 본 발명이 되는 기판조립장치는 액정적하부(S1)와 기판접합부(S2)로 구성되고, 이 양 부분(S1, S2)은 가대(2)상에 인접하여 배치된다.

가대(2)의 위쪽에는 기판접합부(S2)를 지지하는 프레임(3)이 있다. 또 가대(2)의 상면에는 XYθ스테이지(T1)가 구비되어 있다. X 스테이지(4a)는 구동모터 (5)에 의하여 도면상에서 좌우의 X축방향으로 즉, 액정적하부(S1)와 기판접합부 (S2) 사이를 왕래할 수 있게 되어 있다. Y 스테이지(4b)는 X 스테이지(4a)상에 있고, 구동모터(6)에 의해 X 스테이지(4a)와 직교하는 Y 축방향으로 왕래할 수 있게 되어 있다. θ스테이지(4c)는 Y 스테이지(4b)상에 있고 회전베어링(7)을 거쳐 구동모터(8)에 의해 Y 스테이지(4b)에 대하여 수평으로 회전가능하게 되어 있으며, θ스테이지(4c)상에 기판을 탑재하는 테이블(9)이 고정되어 있다. 또 Y 스테이지(4b)에 플레이트(13)로 하 챔버유닛(10)이 고정되어 있다.

θ스테이지(4c)는 하 챔버유닛(10)에 대하여 회전베어링(11)과 진공밀봉(12)을 거쳐 회전자유롭게 설치되어 θ스테이지(4c)가 회전하여도 하 챔버유닛(10)은 연이어 회전하지 않는다.

액정적하부(S1)는 테이블(9)에 유지된 하 기판(1a)에 소망량의 액정제를 적하하기 위한 프레임(3)으로부터 돌출된 브래킷(14)으로 지지된 디스펜서(액정적하수단)(17)와, 이것을 상하이동시키기 위한 Z축스테이지(15)와, 그것을 구동하는 모터(16)로 구성된다. 하 기판(1a)을 테이블(9)상에 유지탑재한 XYθ스테이지(T1)는 액정제를 적하하는 디스펜서(17)의 노즐(18)에 대하여 X 및 Y 방향으로 이동한다. 이에 따라 하 기판(1a)상의 임의의 개소에 소망량의 액정제를 적하할 수 있다. 도 1에는 나타나 있지 않으나, 액정제를 적하하는 디스펜서(17)와는 별개의 밀봉제를 토출하는 디스펜서가 프레임(3)에 있어 XYθ스테이지(T1)의 각 모터(5, 6)로 하 기판(1a)을 XY축방향으로 이동시키면서 밀봉제를 토출시키면, 하 기판(1a)상에 차단 (폐쇄)한 패턴으로 밀봉제를 묘화할 수 있다. 즉, 이 디스펜서와 XYθ스테이지 (T1)의 이동기구는 밀봉제(접착제)의 묘화수단을 구성한다. 액정제는 밀봉제로 형성한 패턴속에 적하한다.

액정적하후의 하 기판(1a)을 탑재유지한 XYθ스테이지(T1)는 기판접합부 (S2)의 하부로 구동모터(5)에 의하여 이동한다.

도 2는 XYθ스테이지(T1)가 기판접합부(S2)의 하부로 이동하여 진공챔버가 형성된 상태를 나타내고 있다.

기판접합부(S2)에서는 상 챔버유닛(21)과 그 내부의 가압판(27)이 각각 독립하여 상하이동할 수 있는 구조로 되어 있다. 즉, 상 챔버유닛(21)은 리니어부시와 진공밀봉을 내장한 하우징(30)을 가지고 있고, 프레임(3)에 고정된 실린더(22)의 샤프트에 의하여 상하의 Z축방향으로 이동한다.

가압판(27)의 하면에는 정전흡착판(28)이 설치되어 있다.

XYθ스테이지(T1)가 기판접합부(S2)로 이동하고 있고 상 챔버유닛(21)이 하강하면 하 챔버유닛(10)의 주위에 배치되어 있는 O 링(밀봉)(44)에 상 챔버유닛 (21)의 플랜지가 접촉하여 일체로 되고, 이때 양 챔버유닛(10, 21)는 합체하여 진공챔버(100)로서 기능하는 상태가 된다.

따라서 상기 구동모터(5)는 하 챔버유닛(10)이 상 챔버유닛(21)과 합체를 해제하였을 때, 하 챔버유닛(10)을 수평으로 이동시키는 이동수단을 구성한다. 또 실린더(22)는 상하 양 챔버유닛(10, 21)의 합체수단을 구성한다.

O 링(44)의 찌그러짐량은 상 챔버유닛(21)의 하강정지위치를 후기하는 볼베어링 (87)으로 조정하여 진공챔버(100)내를 진공으로 유지할 수 있고, 또 최대의 탄성이 얻어지는 정도로 설정한다.

하우징(30)은 상 챔버유닛(21)이 하 챔버유닛(10)과 진공챔버(100)를 형성하여 변형하여도 샤프트(29)에 대하여 진공누설을 일으키지 않고 상하이동 가능한 진공밀봉을 내장하고 있다. 따라서 진공챔버(100)의 변형이 샤프트(29)에 주는 힘을 흡수할 수 있어 샤프트(29)에 고정되어 정전흡착판(28)을 유지한 가압판(27)의 변형을 대략 방지할 수 있다. 그 때문에 후기하는 바와 같이 정전흡착판(28)에 유지된 상 기판(1b)과 테이블(9)에 유지된 하기판(1a)의 평행을 유지하여 접합이 가능하게 된다.

23은 진공밸브, 24는 배관호스로서 도시 생략한 진공원에 접속되고, 이들 진공수단은 진공챔버(100)를 감압하여 진공으로 할 때 사용된다. 또 25는 가스퍼지밸브, 26은 가스튜브로 N₂나 청정한 드라이에어 등의 압력원에 접속되고, 이들은 진공챔버(100)를 대기압으로 되돌릴 때 사용된다.

상 기판(1b)은 정전흡착판(28)의 하면에 밀착유지되나, 대기하에 있어서 상 기판(1b)은 흡인흡착으로 정전흡착판(28)에 유지되도록 되어 있다. 즉, 41은 흡인흡착용 이음매, 42는 흡인튜브로 도시 생략한 진공원에 접속되고, 정전흡착판(28)면에는 그것에 이어지는 복수의 흡인구멍[진공흡인력으로 상 기판(1b)을 흡착유지하는 수단]이 설치되어 있다. 또한 주위가 대기인 경우, 정전흡착을 병용하여도 좋고, 정전흡착력이 큰 경우는 흡인흡착을 필요로 하지 않아도 좋다.

정전흡착판(28)은 샤프트(29)로 지지된 가압판(27)에 설치되고 있고, 샤프트 (29)는 하우징(31, 32)에 고정되어 있다. 하우징(31)은 프레임(3)에 대하여 리니어가이드(34)로 설치되고, 정전흡착판(28)은 상하이동 가능한 구조로 되어 있다. 그 상하 구동은 프레임(3)과 이어지는 프레임(35)상의 브래킷(38)에 고정된 모터(40)에 의하여 행한다. 구동의 전달은 볼나사(36)와 너트하우징(37)으로 실행된다. 너트하우징(37)은 하중계(33)를 거쳐 하우징(32)과 이어지고, 그 하부의 정전흡착판(28)과 일체로 동작한다.

따라서 모터(40)에 의하여 샤프트(29)가 하강하고, 상 기판(1b)을 유지한 정전흡착판(28)이 하강하여 상 기판(1b)이 테이블(9)상의 하 기판(1a)과 밀착하여 가압력을 줄 수 있는 구조로 되어 있다. 이 경우 하중계(33)는 가압력센서로서 작용하고, 차차로 피드백된 신호를 기초로 모터(40)를 제어하는 것으로 상하 기판(1a, 1b)에 소망의 가압력을 주는 것이 가능하게 되어 있다.

하 기판(1a)은 중력방향의 탑재이기 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이 테이블(9)에 설치한 위치결정부재(81)에 압압롤러(82)에 의한 수평방향에서의 압압에의한 위치결정의 고정으로 충분하나, 접합하기 직전의 미소위치결정시, 상 기판 (1b)이 하 기판(1a)상의 밀봉제나 액정제와 접촉한 영향으로 하 기판(1a)이 어긋나거나 들릴 가능성이 있는 것과, 진공챔버(1OO)내가 감압되어 진공이 되는 과정에서 하 기판(1a)과 테이블(9)사이로 들어가 있는 공기가 빠져나가 하 기판(1a)이 뛰어올라 어긋날 가능성이 있기 때문에, 테이블(9)에 대해서도 정전흡착의 기능(정전흡착판)을 가지게 하여도 좋다. 그리고 테이블(9)에 상하 Z축방향으로 이동할 수 있는 핀을 설치하여 접지하여 두면, 기판접합후의 셀의 대전방지와 테이블(9)로부터의 셀제거를 용이하게 행할 수 있다.

도 3에 나타내는 60은 정전흡착판(28)이 진공력으로 흡인흡착을 하고 있는 상태로부터 진공챔버(100)가 감압되어 흡인흡착력이 없어져 상 기판(1b)이 낙하할때 정전흡착판(28)의 약간 아래위치에서 받아내는 받아멈춤 포올(받아멈춤 수단)이다. 이 받아멈춤 포올은 상 기판(1b)의 2개의 대각위치에 있어 아래쪽으로 신장한 샤프트(59)로 현가형으로 지지되어 있다. 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이, 샤프트(59)는 상 챔버유닛(21)의 하우징(58)을 거쳐 진공밀봉되어 회전과 상하이동을 할 수 있게 되어 있다. 즉, 샤프트(59)는 샤프트(29)에 설치한 브래킷 (63)에 고정된 승강액츄에이터(62)로 샤프트(29)의 상하이동과는 독립하여 다시 상하로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 회전액츄에이터(61)에 의하여 회전할 수 있게 되어 있다.

즉, 회전액츄에이터(61)는 받아멈춤 포올(60)을 퇴피시키는 수단을 구성한다. 또한 이 퇴피수단에 있어서는 후기한다.

다음에 기판을 흡착하는 정전흡착판(28)에 관하여 설명한다.

정전흡착판(28)은 절연물의 판이며, 사각형의 오목부를 2개 가지고 있고, 각 오목부에 내장된 평판전극을 유전체로 덮어 그 유전체의 주면이 정전흡착판(28)의 하면과 동일평면으로 되어 있다. 매립된 각 평판전극은 각각 음양의 직류전원에 적절한 스위치를 거쳐 접속되어 있다.

따라서 각 평판전극에 양 또는 음의 전압이 인가되면, 정전흡착판(28)의 하면과 동일평면으로 되어 있는 유전체의 주면에 음 또는 양의 전하가 유기되고, 그들 전하에 의하여 상 기판(1b)의 투명전극막과의 사이에 발생하는 쿨롱력으로 상 기판(1b)이 정전흡착된다. 각 평판전극에 인가하는 전압은 동극이어도 좋고, 각각 다른 쌍극이어도 좋다.

그런데 하 챔버유닛(10)의 플랜지부에 전체 둘레에 걸쳐 적절한 간격으로 설치된 볼베어링(87)은 진공챔버(100)를 감압함으로써 상하 챔버유닛(10, 21)사이에 소요되는 대기압을 부담하여 0 링(44)이 찌그러지는 양을 조정하는 것(내압수단)으로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 볼베어링(87)을 하 챔버유닛(10)에 고정한다. 볼트너트의 조임정도 등으로 상하방향의 임의의 위치에 설정가능하게 되어 있다.

0 링(44)의 찌그러짐 량은 진공챔버(100)내를 진공으로 유지할 수 있고, 또한 최대의 탄성이 얻어지는 것으로 한다. 이와 같은 수단이 없는 경우, 상 챔버유닛 (21)은 상 챔버유닛(21)의 수직투영면적에 대응하는 큰 진공력(약 1kgf/cm²= 98kPa)으로 O 링(44)을 대략 찌그러트리기 때문에 탄성변형이 불가능게 되고, 상하의 챔버유닛(10, 21)이 서로 갉아(scuffing) XYθ스테이지(T1)의 미동이 생기지 않게 된다. 본 실시형태에서는 진공에 의해 발생하는 큰 힘은 볼베어링(87)을 거쳐 하 챔버유닛(10)으로 받고 있고, O 링(44)의 탄성변형이 가능하며, 또 하 챔버유닛 (10)에 설치된 볼베어링(87)의 볼은 여러 방향으로 자유롭게 회전할 수 있기 때문에 후기하는 바와 같이 기판접합시에 XYθ스테이지(T1)를 O 링(44)의 탄성범위내에서 용이하게 미동시켜 기판끼리의 정밀위치결정을 할 수 있다.

XYθ스테이지(T1)의 미동량은 도 5에 나타내는 바와 같이 화상인식카메라 (46)에 의해 아래와 같이 하여 설정한다. 즉, 화상인식카메라(46)는 브래킷(51)을 거쳐 샤프트(29)에 고정되어 있고, 가압판(27)과 함께 상하동작한다. 도면에 있어서, 47은 상 챔버유닛(21)의 개구구멍(48)에 진공누설을 일으키지 않도록 고정된 유리제의 투시창으로 가압판(27) 및 정전흡착판(28)에도 개구구멍(49)이 있어 투시할 수 있게 되어 있다. 또 화상인식카메라(46)의 작동거리(촛점거리)(L1)는 상 기판(1b)상의 기판 맞춤마크(50b)에 맞추어 놓는다. 이 상태에서 상 기판(1b)이 가압판(27)과 함께 하강하여 초점심도(L2)의 범위에 하 기판(1a)의 기판 맞춤마크 (50a)가 들어 오면 상하 양기판(1a, 1b)의 각각의 맞춤마크(50a, 50b)를 동시에 카메라(46)로 인식할 수 있다. 이 화상인식카메라(46)는 예를 들어 상 챔버유닛(21)의 대각위치에 2대 설치하고, 상하 각 기판(1a, 1b)의 2개소의 맞춤마크에 관하여 화상처리를 하여 그 어긋난량을 XYθ스테이지(T1)의 미동량으로서 환산하고, XYθ 스테이지(T1)를 미동시켜 상하 양기판(1a, 1b)의 위치맞춤을 할 수 있게 되어 있다.

즉, 화상인식카메라(46)는 도 3에 있어서 받아멈춤 포올(60)이 상 기판(1b)을 받아내고 있지 않는 2개소의 각진 부에 설치된 맞춤마크(50b)와 그 아래쪽에 위치하는 하 기판(1a)상의 맞춤마크(50a)를 인식할 수 있게 되어 있다.

따라서 사각형의 상 기판(1b)은 진공배기(감압)중에 있는 대각인 곳에서 받아멈춤 포올(60)에 의해 지지됨과 함께, 정전흡착판(28)으로 정전흡착되었을 때, 나머지 대각인 곳의 맞춤마크(50b)를 이용하여 화상인식카메라(46)에 의한 위치맞춤이 행하여진다. 따라서 화상인식카메라(46)나 XYθ스테이지(T1)의 미동기구 등은 접합하는 상하 양기판(1a, 1b)의 위치결정수단을 구성한다.

다음에 본 기판조립장치로 기판을 접합하는 공정에 관하여 설명한다.

먼저 테이블(9)에 상 기판(1b)을 탑재하여 구동모터(5)로 XYθ스테이지(T1)를 기판접합부(S2)로 이동시킨다. 그곳에서 모터(40)에 의해 샤프트(29)를 거쳐 가압판(27)을 강하시켜 테이블(9)상의 상 기판(1b)을 진공력으로 흡인흡착시키고 나서 모터(40)로 상승시켜 상 기판(1b)을 대기상태로 한다.

XYθ스테이지(T1)는 액정적하부(S1)로 되돌아가 테이블(9)상에 하 기판(1a)이 탑재되어 소망위치로 고정유지된다.

도 1에는 도시 생략한 밀봉제의 디스펜서로 XYθ스테이지(T1)의 각 모터(5, 6)로 하 기판(1a)을 XY축방향으로 이동시키면서 밀봉제를 토출시키고, 하 기판(1a) 상에 차단(폐쇄)한 패턴으로 밀봉제를 묘화한다. 그후, 디스펜서(17)로부터 액정제를 하 기판(1a)상에 적하한다. 이 경우 밀봉제가 댐이 되어 적하한 액정제는 유실되는 일은 없다. 한편, 상류의 설비기계로 밀봉제를 묘화한 하 기판(1a)를 테이블(9)에 탑재하고, 즉시 디스펜서(17)로부터 액정제를 하 기판(1a)상에 적하하여도 좋다.

다음에 XYθ스테이지(T1)를 기판접합부(S2)로 이동시켜 실린더(22)로 상 챔버유닛(21)을 강하시키고, 그 플랜지부(21a)를 도 4에 나타내는 바와 같이 O 링 (44)에 접촉시켜 하 챔버유닛(1b)과 합체시켜 진공챔버(100)를 형성시킨다. 그리고 진공밸브(23)를 개방하여 진공챔버(100)내를 감압하여 간다.

이때 상 기판(1b)은 정전흡착판(28)에 흡인흡착된 상태로 되어 있기 때문에, 감압이 진행되어 진공화하여 가면, 상 기판(1b)에 작용하고 있던 진공흡착력은 없어져 가고, 상 기판(1b)이 자중으로 낙하한다. 이것을 도 4에 나타내는 바와 같이 받아멈춤 포올(60)로 받아내고, 도 4에 나타내는 바와 같이 정전흡착판(28)의 약간 아래위치에 유지하여 둔다.

진공챔버(100)내가 충분히 진공이 된 시점에서 정전흡착판(28)에 전압을 인가하여 받아멈춤 포올(60)상의 상 기판(1b)을 정전흡착판(28)에 쿨롱력으로 흡인유지한다. 이 경우 이미 진공으로 되어 있기 때문에, 정전흡착판(28)과 상 기판(1b) 사이에 공기가 남는 것 같은 일은 없으며, 그 공기가 빠져나갈 때 상 기판(1b)이 뛰어오르는 일도 없다.

보다 중요한 것은 정전흡착판(28)과 상 기판(1b) 사이에 공기가 존재하고 있지 않고 유기전하로 방전을 발생하지 않는 일이다. 공기가 양자(28, 1b) 사이에 있으면 방전하기 쉽고, 방전하면 쿨롱력이 약해지며, 또 급속한 진공배기(감압)로 양자(28, 1b)사이로 눌러 넣어져 있던 공기가 팽창한다. 이 팽창은 상 기판(1b)을 정전흡착판(28)으로부터 박리시키거나, 얇은 유리제의 상 기판(1b)을 파괴하는 일이 있다. 본 실시형태에 의하면 공기가 존재하지 않기 때문에, 그와 같은 이상사고는 발생하지 않는다.

도 5와 같이 상 기판(1b)은 정전흡착판(28)에 정전흡착으로 유지되고 나서 상하 각 기판(1a, 1b)상의 맞춤마크(50a, 50b)가 화상인식카메라(46)로 동시에 판독할 수 있는 위치까지 하강되어 하 기판(1a)과의 위치맞춤이 행하여진다.

기판(1a, 1b)끼리의 위치맞춤은 상 챔버유닛(21)에 설치한 투시창(47)으로부터 화상인식카메라(46)로 상하 각 기판(1a, 1b)에 설치되어 있는 위치맞춤마크를 판독하여 화상처리에 의하여 위치를 계측하고, XYθ스테이지(T1)의 각 스테이지 (4a 내지 4c)를 미동시켜 높은 정밀도의 위치맞춤을 행한다. 이 미동에 있어서 O 링(44)이 극단적으로 변형하지 않고 진공이 유지되도록 볼베어링(87)이 상하 챔버유닛(10, 21)사이에 작용하는 대기압을 부담하여 상하 챔버유닛(10, 21)의 간격을 유지하고 있음과 동시에, 볼베어링(87)의 볼의 회전에 의해 상하 챔버유닛(10, 21)사이의 마찰저항을 경감하고, XYθ스테이지(T1)에 있어서의 각 스테이지(4a 내지 4c)의 하 챔버유닛(10)과 함께 원활한 미동을 가능하게 하고 있다.

그후, 승강액츄에이터(62)로 샤프트(59)를 하강시키고, 다음에 회전액츄에이터(61)로 샤프트(59)를 회전시켜 받아멈춤 포올(60)이 상하 양기판의 접합의 장해가 되지 않도록 하고 나서 모터(40)로 가압판(27)을 강하시키고, 하중계(33)로 가압력을 계측하면서 모터(40)를 제어하여 상하 양기판(1a, 1b)을 소망간격으로 접합한다.

가압판(27)을 강하시킬 때, 하우징(30)에는 리니어부시가 내장되어 있기 때문에, 가령 상하 챔버유닛(10, 21)사이에 작용하는 대기압으로 상 챔버유닛(21)이 변형을 일으켰다 하여도 샤프트(29)에는 영향을 주는 일은 없고, 하우징(30)과 내부의 리니어부시는 변형흡수수단으로서 작용한다. 상하 양기판(1a, 1b)의 접합시, 상 기판(1b)은 정전흡착판(28)에 밀착하고 있어 중앙부가 밑으로 처지는 일은 없기 때문에 위치맞춤대로 기판(1a, 1b)을 접합할 수 있고, 액정제중의 스페이서에 악영향을 주거나, 기판끼리의 위치맞춤이 불가능하게 되는 일은 없다.

접합이 종료하면, 진공밸브(23)를 조여 가스퍼지밸브(25)를 개방하고, 진공챔버(100)내에 N₂나 청정드라이에어를 공급하여 챔버내를 대기압으로 되돌리고 나서 가스퍼지밸브(25)를 폐쇄하고, 실린더(22)로 상 챔버유닛(21)을 상승시켜 XYθ스테이지(T1)를 액정적하부(S1)로 되돌리고, 테이블(9)로부터 셀을 떼어내어 다음 접합에 대비한다. 여기서 접합후의 셀은 대전하고 있는 경우가 있으므로, 접지한 제전바에 접촉시키거나 이온풍을 쪼이는 등의 제전처리를 하고 나서, 테이블(9)로부터 셀을 떼어내면 좋다. 테이블(9)로부터 떼어낸 셀은 하류의 UV 광조사장치나 가열 장치 등으로 밀봉제가 경화된다.

이상의 실시형태에서는 밀봉제를 토출하여 액정을 적하하고 즉시 접합으로 이행하기 때문에, 기판이 먼지에 쉽게 노출되지 않아 생산수율을 향상할 수 있다. 또 XYθ스테이지(T1)를 상 기판(1b)의 진공챔버(10O)내로의 반송에 이용할 수 있어 장치의 소형화가 도모되고 있다. 그리고 감압시에 공기를 방출하는 기판위치맞춤스테이지는 진공챔버(100)의 밖에 있으며, 또한 진공챔버 용적은 작아짐으로써 진공챔버의 감압진공화는 급속하게 진행되어 위치맞춤 정밀도도 높게 유지할 수 있어 조립의 생산성은 향상한다.

본 발명은 이상 설명한 실시형태에 한정하지 않고, 이하와 같이 실시하여도 좋다.

(1) 상 기판(1b)의 정전흡착판(28)으로의 공급은 XYθ스테이지(T1)에 상하방향으로 신축가능한 복수의 받아멈춤 포올[도 3의 받아멈춤 포올(60)상당의 것]을 설치하여 두어 XYθ스테이지(T1)가 액정적하부(S1)에 있을 때 그 복수의 받아멈춤 포올상에 상 기판(1b)을 얹어 XYθ스테이지(T1)를 기판접합부(S2)로 이동시키도록 하여도 좋다.

(2) 또 로봇핸드로부터 직접 정전흡착판(28)에 흡인흡착을 하여도 좋다.

(3) 상기 (1)에서 설명한 XYθ스테이지(T1)에 설치한 받아멈춤 포올로 감압이 진행될 때 낙하하는 상 기판(1b)를 받아내도록 하여도 좋다.

(4) 또한 도 3의 받아멈춤 포올(60)이나 상기 (1)에서 설명한 XYθ스테이지 (T1)에 설치한 받아멈춤 포올로 상 기판(1b)이 낙하하기 전에 상 기판(1b)을 정전흡착판(28)에 압압하여 두고 정전흡착판(28)에 흡인흡착된 상태로부터 감압을 진행시켜 정전흡착으로 전환하여도 좋다. 이 경우 이들 받아멈춤 포올은 압압수단을 구성하여 물리적으로 상 기판(1b)이 정전흡착판(28)에 밀착되어 있다는 일이 없도록 해둠으로써 상 기판(1b)과 정전흡착판(28) 사이의 공기를 감압과 함께 진공화할 수 있다.

(5) 또한 도 3의 받아멈춤 포올(60)이나 상기 (1)에서 설명한 XYθ스테이지 (T1)에 설치한 받아멈춤 포올로 상 기판(1b)을 정전흡착판(28)으로부터 약간 떨어진 위치에 유지하여 두고 흡인흡착을 하지 않고 감압을 진행시키는 도중에서 정전흡착을 행하여도 좋다.

(6) 또 도 3에서는 받아멈춤 포올(60)에 의하여 상 기판(1b)의 2개의 각진 부(대각을 구성하는 2모서리)를 유지하고 있으나, 상 기판(1b)의 4변 또는 길이방향의 2변 또는 폭방향의 2변를 적절한 수단으로 유지하도록 하여도 좋다.

(7) 볼베어링(87) 대신에, 진공챔버(100)에 인가되는 대기압을 견딜 수 있는 것이면 무엇이든 좋다. 예를 들어 도 6에 나타내는 바와 같이, 작은 지름의 바 (88)를 적절한 간격으로 하 챔버유닛(10)의 플랜지부에 세워설치하여 O 링(44)의 찌그러짐 량을 조정하고, XYθ스테이지(T1)의 수평방향의 미동은 작은 지름의 바(88)의 구부림 탄성의 범위에서 행하게 하도록 하여도 좋다. 또는 하 챔버유닛 (10)의 플랜지부에 O 링(44)을 둘러싸도록 설치되어 상 챔버유닛의 플랜지부의 전체 둘레에 충합하여 탄성변형하는 주름상자 등이어도 좋다.

(8) XYθ스테이지(T1)는 기판접합부(S2)에 있어서만 미동할 수 있고, 기판에대한 밀봉제 묘화가나 액정제 적하는 상류에 있어서의 설비기기로 행하여 기판의 조립만을 행하도록 할 수도 있다. 이 경우 기판의 반입반출은 상기한 바와 같이 로봇핸드 등으로 실행한다.

(9) 밀봉제가 액정제의 성능을 저해하는 것과 같은 것으로 밀봉제 패턴의 안쪽에 밀봉제와 액정제를 차단하는 물질의 패턴을 설치하는 표시패널에 대해서는 프레임(3)에 그와 같은 차단물질의 디스펜서를 설치하여 XYθ스테이지(T1)를 이용하여 묘화를 하여도 좋다.

(10) 액정표시패널의 제작뿐만 아니라, 위치맞춤을 하여 진공중에서 접합을 행하는 것이면 대상물은 한정되지 않는다.

(11) 상하 진공챔버유닛(10, 21)을 합체시켜 기판(1a, 1b)의 위치맞춤을 하고 나서, 진공챔버(100)의 감압진공화를 행하고, 그후 기판(1a, 1b)의 접합을 하여도 좋다. 이 경우에는 진공챔버(100)의 감압진공화전에 위치맞춤이 끝나 있기 때문에 내압수단은 상하 진공챔버유닛(10, 21) 상대이동을 허용하는 기능은 불필요하고, 내압기능을 달성하는 단순한 구성의 것으로 되는 이점이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 기판사이즈가 대형화, 박판화하더라도 진공중에서 높은 정밀도로 같은 정도의 기판끼리를 접합할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 각 기판에 설치된 맞춤마크끼리를 높은 정밀도로 일치시켜 신속하게 접합할 수 있다.

Claims (8)

1. 진공챔버내의 위쪽에 위치하는 가압판의 하면에 접합하는 한쪽의 기판을 유지하고, 접합하는 다른쪽의 기판을 진공챔버내의 아래쪽에 위치하는 테이블상에 유지하여 양 기판을 대향시키고, 진공챔버를 감압하여 형성되는 진공중에서 양 기판의 간격을 좁혀서 어느 한쪽의 기판에 설치한 접착제에 의하여 기판끼리를 접합하는 기판의 조립장치에 있어서,

   가압판에 한쪽의 기판을 정전흡착력으로 유지시키는 정전흡착판을 설치하고,

   상기 정전흡착판에 전압을 인가함으로써 상기 정전흡착판이 상기 한쪽의 기판을 유지하도록 하는 전압을 인가하는 수단을 설치하고,

   상기 정전흡착판 및 상기 테이블의 한쪽을 수평으로 이동시켜서 상기 정전흡착판 및 상기 테이블에 각각 유지된 접합할 기판끼리가 대향하도록 위치결정을 행하는 위치결정수단을 설치하며,

   상기 진공챔버에 상기 정전흡착판 및 상기 테이블의 한쪽을 상기 정전흡착판 및 상기 테이블의 각각 유지하여 대향된 접합할 기판끼리의 간격을 좁히도록 이동시켜서 양 기판의 접합을 행하는 접합수단을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정전흡착판은 상기 한쪽의 기판을 진공흡인력으로 흡착유지하는 수단을 구비하며, 상기 정전흡착판에 진공흡인력으로 흡착유지되어 있어서 상기 진공챔버내의 감압을 진행시키는 과정에서 흡인흡착력이 없어졌을 때 낙하하는 상기 한쪽의 기판을 상기 정전흡착판으로부터 약간 떨어진 정도의 위치에 받아멈추는 수단을 설치하고, 이 받아멈추는 수단의 위에 한쪽의 기판이 있을 때, 상기 전압을 인가하는 수단은 상기 한쪽의 기판에 정전흡착력을 작용시켜 상기 정전흡착판에 상기 한쪽의 기판을 유지시키는 것이며, 또한 상기 한쪽의 기판을 정전흡착력으로 상기 정전흡착판에 유지한 곳에서 상기 받아멈춤 수단을 퇴피시키는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 정전흡착판은 상기 한쪽의 기판을 진공흡인력으로 흡착유지하는 수단을 구비하며, 상기 정전흡착판에 진공흡인력으로 흡착유지되어 있어서 상기 진공챔버내의 감압을 진행시키는 과정에서 흡인흡착력이 없어졌을 때 낙하하는 상기 한쪽의 기판을 상기 정전흡착판에 압압하는 수단을 설치하고, 이 압압수단의 위에 한쪽의 기판이 있을 때, 상기 전압을 인가하는 수단은 상기 한쪽의 기판에 정전흡착력을 작용시켜 상기 정전흡착판에 상기 한쪽의 기판을 유지시키는 것이며, 또한 상기 한쪽의 기판을 정전흡착력으로 상기 정전흡착판에 유지한 곳에서 상기 압압하는 수단을 퇴피시키는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
4. 제 1항에 있어서,

   접합하는 기판끼리를 각각 유지하는 상기 가압판 및 상기 테이블을 각각 구비한 분할된 진공챔버유닛과, 상기 각 진공챔버유닛을 밀봉을 거쳐 합체시켜 상기 진공챔버를 형성하는 합체수단과, 합체에 의하여 형성된 상기 진공챔버내를 감압하는 진공수단을 설치하고, 상기 위치결정수단은 합체에 의해 형성된 상기 진공챔버에 관하여 한쪽의 진공챔버유닛을 다른쪽의 진공챔버유닛에 대하여 이동시켜서 상기 정전흡착판 및 상기 테이블의 한쪽을 수평으로 이동시켜서 상기 정전흡착판 및 상기 테이블에 각각 유지된 접합할 기판끼리의 위치결정을 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 진공챔버유닛의 합체부에 합체에 의해 형성된 진공챔버를 감압함으로써 상기 밀봉에 소요되는 대기압을 부담하고, 상기 위치결정수단에 의해 상기 한쪽의 진공챔버유닛을 상기 다른쪽의 진공챔버유닛에 대하여 이동시키도록 하는 내압수단을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 각 진공챔버유닛의 합체에 의해 형성된 진공챔버와, 상기 진공챔버안에서 상기 가압판 및 상기 테이블의 각각 유지하여 대향시킨 접합할 기판끼리의 간격을 좁혀 접합을 행하는 접합수단과의 사이에 상기 진공챔버내를 감압한 경우에 어느 한쪽의 진공챔버유닛이 변형하여 상기 접합수단에 주는 변형을 흡수하는 변형흡수수단을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 양진공챔버유닛의 합체에 의해 형성되는 진공챔버의 바깥쪽에, 합체를 해제하고 싶은 어느 한쪽의 진공챔버유닛을 수평으로 이동시키는 이동수단과, 상기 진공챔버의 바깥쪽에 위치하는 상기 테이블상의 다른쪽의 기판에 접착제를 폐쇄한 패턴으로 묘화하는 묘화수단 및 상기 테이블상의 다른쪽의 기판상의 접착제로 묘화한 폐쇄한 패턴의 안쪽에 액정을 적하하는 적하수단중의 적어도 한쪽을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 테이블에 다른쪽 기판을 정전흡착력으로 유지시키는 정전흡착판을 설치한 것을 특징으로 하는 기판의 조립장치.