KR100479691B1 - 기판조립장치와 기판조립방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형기판의 접합을 행하는 감압 챔버내의 보수점검을 용이하게 하고, 또한 고정밀도의 접합을 실현하기 위하여, 감압상태에서 2매의 기판을 접합하는 조립장치를, 챔버를 상하 2분할 구조로 하여, 위쪽 챔버내에 한쪽의 기판을 착탈 자유롭게 유지시키는 상 테이블과, 아래쪽 챔버내에 다른쪽의 기판을 착탈 자유롭게 유지시키는 하 테이블을 각각 유지한 기판이 대향하도록 구비하고, 상기 상 테이블은 상 챔버의 바깥쪽에 상 테이블 및 상 챔버를 각각 독립하여 상하로 이동시키는 구동기구를 구비하고, 상기 하 테이블은 하 챔버와 일체로 결합하여, 상기 하 챔버의 바깥쪽에 상 챔버에 대하여 적어도 수평방향으로 이동하는 구동수단을 구비하였다.

Description

기판조립장치와 기판조립방법{WAFER ASSEMBLING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 기판접합장치에 관한 것으로, 특히 감압 챔버내에서 접합하는 기판끼리를 각각 유지하여 대향하고, 간격을 좁혀 서로 접합하는 액정표시패널 등의 조립에 적합한 기판조립장치에 관한 것이다.

종래의 액정표시패널의 제조장치로서, 일본국 특개평10-26763호 공보에 기재된 것이 있다. 이 공보에는, 투명전극이나 박막 트랜지스터 어레이를 설치한 2매의 유리기판의 한쪽측에 액정을 코팅하고, 다시 스페이서를 분산 배치한 후, 다른쪽의 기판을 상하기구를 가지는 핀으로 위에 탑재하고, 그 기판을 장치 좌우방향에 설치한 위치결정핀으로 위치맞춤을 한 후, 챔버내를 진공로 하여 기판을 포갠 후, 다시 위치맞춤을 행한 후에, 챔버내 압력을 대기압측으로 되돌림으로써 접합을 행하도록 하고 있다.

또 일본국 특개2001-305563호 공보에는, 일체구조의 진공챔버내에 상면 또는 하면에 양 기판 중 어느 한쪽을 착탈 자유롭게 유지하는 제 1 테이블과, 하면 또는 상면에 양 기판의 다른쪽을 착탈 자유롭게 유지하는 제 2 테이블을 구비한다. 그리고, 각각의 기판을 유지한 테이블의 상면 및 하면이 대향하도록 배치하여, 양 테이블의 한쪽은 탄성체를 거쳐 진공챔버와 기밀하게 이동 가능하게 결합되어 있고, 또한 상기 한쪽의 테이블은 상기 탄성체로 구획된 진공챔버의 대기측에 진공챔버에 대하여 적어도 수평방향으로 이동하는 구동수단을 구비하는 구조가 개시되어 있다.

또 일본국 특개2001-5401호 공보에는, 챔버를 상하 2개로 분할하여, 아래쪽 챔버를 기판의 반송 및 액정적하장치를 구비한 기판조립장치가 개시되어 있다.

상기 일본국 특개평10-26763호 공보에서는, 기판의 가압은 기판 사이와 기판바깥쪽의 기압차만을 사용하여 행하는 것으로, 이 경우, 기판 사이의 밀봉재가 상하 기판 사이를 확실하게 메운 상태가 되도록 하지 않으면 안된다. 이 때문에 사용하는 밀봉재의 양이 많이 필요하게 됨과 동시에, 표시부측으로 퍼질 염려도 있다. 또진공 중에서의 기판의 유지를 아래쪽의 기판은 평탄한 스테이지에 탑재하고 있으나, 위쪽의 기판은 그 둘레 가장자리의 적당한 부분을 핀형상의 부재로 지지하기 때문에, 대형기판 1m ×1m 이상의 대형기판인 경우, 휘어져 상하 양 기판의 정확한 위치결정을 하는 것이 곤란하게 되다.

또한 상하의 기판을 진공챔버 중에 직접 반송하고, 반송 후에 챔버내를 대기압으로부터 진공으로 배기하기 때문에 배기에 시간이 걸려, 생산성을 높게 할 수 없다고 하는 문제도 있다.

또 일본국 특개평2001-305563호 공보의 구성에서는, 일체구조의 진공챔버내에 상하의 테이블이 배치되어 있기 때문에, 챔버내에서 기판이 파손된 경우, 또는 기판에의 부착물질로 테이블 표면이 오염된 경우에 챔버 내부에 있는 테이블을 청소하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다. 또 접합 후의 기판을 인출하기 위하여 기판을 들어 올리는 승강기구나, 또는 위치 어긋남을 방지하기 위하여 기판을 가고정하는 기구나, 기판의 위치결정을 행하기 위한 마크 인식기구 또는 조명기구는, 일체구성의 진공챔버 또는 진공챔버 외부의 구조체측에 고정하고 있다. 그런데, 진공챔버와 아래쪽 테이블은 위치결정시에 상대적으로 이동하기 때문에, 아래쪽 테이블에 설치하는 승강기구, 가고정, 인식 또는 위치결정용 홈, 또는 구멍의 크기가 커진다고 하는 문제가 있었다. 테이블에 설치하는 구멍, 또는 홈의 크기가 커지면, 기판을 위치결정한 후, 가압할 때에 국소적인 압력의 변동이 발생하여 접착제가 균일하게 찌부러지지 않는다고 하는 영향을 미치는 경우가 있다.

또한, 종래의 2분할 챔버를 구비한 장치에 있어서는, 하 테이블과 아래쪽 챔버는 일체화되어 있지 않고 테이블과 챔버 사이를 밀봉하여, 아래쪽 챔버에 대하여 아래쪽 테이블이 자유롭게 회전 등의 움직임을 할 수 있도록 하고 있다. 이 때문에 기판의 위치맞춤은 XY 방향으로는 챔버 전체를, θ방향의 움직임은 기판탑재 테이블을 움직이기 때문에 밀봉구조가 상하 챔버 사이와, 아래쪽 테이블과 아래쪽 챔버 사이의 2개소가 되어, 기밀유지의 점에서 문제가 발생하는 경우가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 기판이 대형화하여도 접합을 고정밀도로, 또한 고속으로 행할 수 있어, 생산성이 높은 기판접합장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 감압상태의 챔버내에서 양 기판을 접합하는 기판접합장치에 있어서, 챔버를 상하로 분할 가능한 구조로 하여, 위쪽 챔버내에 한쪽의 기판을 착탈 자유롭게 고정시키는 제 1 테이블과, 아래쪽 챔버에 다른쪽의 기판을 착탈 자유롭게 고정시키는 제 2 테이블을 각각의 기판이 대향하도록 구비하고, 상기 제 1 테이블은 상 챔버의 대기측에 챔버내를 상하로 이동시키는 구동기구를 구비하고, 상기 제 2 테이블은 하 챔버와 일체로 결합하여, 상기 하 챔버의 대기측에 상 챔버에 대하여 적어도 수평방향으로 미소 이동하는 구동수단을 구비한 구성으로 하였다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에 있어서, 기판조립장치는, 하 챔버(T1)부와 상 챔버(T2)부로 구성되어 있다. 상 챔버(T2)부에는, 위쪽 테이블(2)이, 상 챔버(T2)를 관통하는 지지다리 (3) 및 복수의 조정다리(4)에 의해 상하방향로 이동 가능하게 구비되어 있다. 지지 다리(3)는 Ｏ링(5)에 의하여, 또 조정다리(4)는 용접 벨로즈(6)에 의하여 상 챔버 (T2) 내부가 대기와 연통하지 않도록 차단하고 있다. 위쪽 테이블(2)의 지지다리 (3) 및 조정다리(4)는 가압 베이스판(7)에 고정되어 있다.

또한 이 가압 베이스판(7)의 중앙부가 중간 베이스판(8)에 고정되어 있다. 중간 베이스판(8)은 천정 프레임(9)에 설치된 구동모터(10) 및 감속기(11) 및 볼나사(12)로 구성되는 구동기구를 동작시킴으로써, 볼스플라인가이드(13)를 가이드로 하여 상하로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또 가대(架臺)(1) 위에 볼스플라인가이드와는 별도로 설치한 지지기둥에 의하여 천정 프레임(9)이 지지되어 있다. 가압 베이스판 (7)에 한쪽 끝이 고정된 각 조정다리(4)의 다른쪽 끝측은, 중간 베이스판(8)에 설치한 구동모터(14)에 의하여 구동되는 볼나사(15)에 연결되어 있다. 이 구동모터 (14)와 볼나사(15)로 이루어지는 상하 조정기구를 구동하여, 가압 베이스판(7)에 힘을 작용시킴으로써, 위쪽 테이블(2)은 평탄도를 유지하면서 상하로 이동할 수 있다.

도 2에 상 챔버(T2)의 구동을 위한 기구의 일례를 나타낸다. 상 챔버(T2)에는 실린더(50)에 의하여 구동되는 레버(51)와, T자형상의 체결부재(52)로 이루어지는 위쪽 테이블(2)과의 체결기구를 설치하고 있다. 가압 베이스판(7)에는 체결부재 (52)를 상하 이동할 수 있도록 관통구멍이 설치되어 있다. 가압 베이스판(7)이 하강한 상태에서, T자형의 체결부재(52)와 가압 베이스판(7)의 상면과의 사이에 레버 (51)를 넣음으로써, 가압 베이스판(7)을 들어 올리면 상 챔버(T2)도 함께 위쪽으로 이동할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한 상 챔버(T2)도 볼스플라인가이드(13)를 가이드로 하여 상하로 이동 가능하게, 전후 좌우(수평방향)에는 강(剛)에 가까운 형으로 설치되어 있다. 이 볼스플라인가이드(13)는 장치의 가대(1)에 한쪽 끝부가 고정되어 있다. 즉, 상 챔버(2)를 이동하기 위하여, 체결기구로 위쪽 테이블(2)과 상 챔버(T2)를 상하로 함께 이동할 수 있도록 구성하고 있다.

또, 챔버내로 기판의 반입 · 반출을 행하기 위한 도어밸브(16)가 상 챔버 (T2)의 옆쪽 외벽측에 설치되어 있다. 또한 도어밸브(16)의 대향하는 상 챔버 측벽의 위치에는, 이온화 초음파공기를 기판 표면에 분출함으로써, 기판의 제전을 행할 수 있도록 이오나이저(17)를 설치하고 있다. 또한 챔버 바깥쪽의 도어밸브(16)의 근방에도 이오나이저(17a)가 설치되어 있고, 이에 의하여 도어를 개방한 상태에서 이온화 공기를 분출함으로써 기판의 제전효과를 올릴 수 있다. 또한 챔버내의 이오나이저(17)를 상 챔버(T2)에 설치하였으나, 기판면에 이온풍이 분출되면 좋고, 아래쪽 챔버(T1)에 설치되는 구성으로 하여도 좋음은 물론이다. 이 도어밸브(16)로부터 기판의 반입, 접합한 액정패널의 반출을 행한다.

상 챔버(T2)의 상면 외벽에는, 복수개의 부시구조의 서브가이드(18)가 챔버내에 센터축(19)을 돌출하여 설치하고 있다. 이 센터축(19)은, 위쪽 테이블(2)의 바깥 둘레에 설치한 돌출부에 설치한 구멍에 끼워 맞추어 위쪽 테이블(2)의 수평방향의 조정을 행할 수 있다. 즉, 위쪽 테이블(2)의 수평 조정기구로서 서브가이드 (18)와 센터축(19)이 동작한다. 이와 같이 위쪽 테이블(2)도 수평방향의 위치를 미세 조정할 수 있도록 함으로써, 기판의 위치맞춤이 용이하게 됨과 동시에, 기판에 가해지는 가압력도 균일화할 수 있다.

상 챔버(T2)에는, 챔버 안쪽에 볼록형상의 창틀 하단에 기판 마크 관측용의 복수의 관측창이 설치되어 있다. 이 관측용 창틀내에 카메라의 거울통(21)을 삽입하여, 기판에 설치한 마크를 카메라에 의하여 인식한다. 카메라의 거울통(21)은, 수평방향(X, Y방향) 이동축 및 수직방향(Z방향)의 이동축을 구비한 이동 스테이지 위에 설치되어 있고, 그 이동 스테이지는 상 챔버(T1) 위에 고정되어 있다. 또한 위쪽 테이블(2)에는, 기판 마크 인식용 구멍이, 상기 관측창과 대응하는 위치에 설치되어 있다.

본 실시형태에서는 카메라를 챔버의 밖에 배치하는 구성으로 하였으나, 이 카메라를 위쪽 테이블(2)에 직접 설치한 구성으로 함으로써, 관측창이 불필요하게 되어 챔버내의 기밀성을 향상할 수 있는 외에, 카메라를 기판에 근접하여 배치할 수 있어, 카메라에 의한 마크인식 정밀도를 향상하여, 기판 사이의 위치맞춤 정밀도를 향상할 수 있다.

또한 기판에 대한 가압력을 측정하기 위하여, 지지다리(3)의 중간 베이스와 볼나사의 사이에 로드셀(22)을 설치하고 있다. 또 상 테이블의 평탄도를 조정할 때에, 각 조정다리(4)를 구동하는 모터(14)가 과부하가 되지 않도록 모니터하기 위하여 가압 베이스판(7) 위의 각 조정다리마다 로드셀(23)을 각각 설치하고 있다.

아래쪽 챔버(T1)내에는 아래쪽 테이블(24)이 고정되어 있다. 이 아래쪽 테이블(24)은, 전면(全面)을 하 챔버에 접합 고정하면, 감압시에 하 챔버(T1)가 변형한 경우에, 그 변형이 그대로 아래쪽 테이블에 전달되어 평탄도가 어긋날 염려가 있다. 그 때문에 하 챔버(T1)의 변형의 영향을 받지 않도록 아래쪽 테이블의 주변부만을 아래쪽 챔버에 고정하고 있다. 또 하 챔버(T1)의 전 주위에는 뒤에서 설명하는 밀봉링 (25)을 설치하고 있다. 상 챔버(T2)가 밀봉링(25)과 접촉하고, 또한 도어밸브(16)가 폐쇄된 상태에서는 내부가 기밀하게 되어 감압실이 구성되도록 되어 있다.

하 챔버(T1)는, 모터(26)와 도시 생략한 볼나사 및 회전 베어링(27)에 의하여 회전 구동하도록 구성한 θ베이스 테이블(28)의 위에 설치하고 있다. θ베이스 테이블(28)과 하 챔버(T1)의 체결에는 박스형 부재를 개재시켜 소정의 공간을 확보할 수 있도록 하고 있다. 이 공간은 하 챔버(T1)의 아래쪽에 UV 조사기구(40)나 기판유지포올 승강기구(41), 기판 리프트기구(42)를 설치하기 위하여 설치한 것이다. θ베이스 테이블(28)은 Y 테이블(32) 위에 회전 베어링(27)을 거쳐 설치되어 있다. 또 Y 테이블(32)은 X 테이블(33)에 설치한 리니어 레일 위를 모터(29)에 의하여 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 또한 X 테이블(33)은 가대(1)측에 설치한 리니어 레일 위를 모터(30)를 구동함으로써 이동할 수 있도록 설치하고 있다. 이와 같이 아래쪽 테이블을 고정한 아래쪽 챔버의 구동기구는, 아래쪽 챔버의 바깥쪽에 설치되어 아래쪽 챔버를 이동함으로써, 아래쪽 테이블 위의 기판의 위치결정을 할 수 있 도록 하고 있다. 이 때문에 챔버내의 기밀성을 유지할 수 있음과 동시에, 구동기구를 외부 배치로 하였기 때문에, 구동기구가 동작함으로써 발생하는 먼지의 영향을 기판이 받지 않고 정밀도가 좋은 접합을 행할 수 있다.

또 상 챔버(T2)가 하 챔버(T1)의 밀봉링(25)에 접촉하여 감압실을 구성하였을 때에, 밀봉링(25)의 찌부러짐량을 일정하게 하기 위하여, θ베이스 테이블(28)의 바깥 둘레부 위에 복수개의 상 챔버용 볼베어링(34)과, 조정기구부착의 받이자리(35)를 설치하고 있다. 이들 볼베어링(34)과 받이자리(35)로 상 챔버부(T2)의 하강위치를 조정하고 있다. 또한 본 실시형태에서는 상 챔버(T2)와 하 챔버(T1)의 결합은 상 챔버(T2)의 자중으로 행하고 있다. 이와 같이 상 챔버(T2)의 자중만으로도, 내부를 감압하여 감으로써, 대기측으로부터 챔버 내부를 향하여 힘이 작용하게 되어, 충분한 가압력이 상 챔버에 작용하기 때문에 큰 결합력으로 챔버끼리를 결합할 수 있다. 또 볼베어링(34)에는 상 챔버(T2)를 상하로 미동시키기 위한 미소 높이 승강기구를 구비하고 있다.

또한 θ베이스 테이블(28)이 변형하지 않도록, θ베이스 테이블(28)의 바깥 둘레부를 지지하도록, 장치 베이스(가대)(1) 위에 고정한 부재에 복수개의 θ베이스 플레이트(28)용의 볼베어링(37)과, 조정기구부착의 받이자리(38)를 설치하고 있다. 이것으로 θ베이스 플레이트(28)로부터의 하중을 받고 있다. 이와 같이 챔버용 볼베어링(34)과, θ베이스 테이블용 볼베어링(37)의 2단으로 상하 챔버 주위의 하중을 받는 구성으로 하였기 때문에, 챔버의 변형을 작게 억제할 수 있다.

하 챔버(T1)에는 마크인식을 행하기 위한 복수의 투과조명(39)을 설치하고, 아래쪽 테이블(24)이 대응하는 위치에 구멍을 뚫고 있다. 또한 하 챔버(T1)내에는 접합한 기판이 어긋나지 않도록 UV 접착제를 찌부러뜨려 경화시키기 위하여 복수의 가압 ·UV 조사기구(40)를 설치하고 있다. 또한 기판의 반입·반출을 행할 때, 기판의 폭방향의 휘어짐을 방지하기 위한 유지포올 승강기구(41)나, 로봇핸드의 휘어짐, 및 전후방향의 기판의 휘어짐을 방지하기 위한 회전승강핀이나, 접합한 기판을 승강하기 위한 기판 리프트기구(43)가 각각 설치되어 있다.

아래쪽 테이블(24)에는, 가압 ·UV 조사기구(40)가 아래쪽 테이블(24)내를 상하로 이동할 수 있도록 구멍이 설치되어 있다. 또한 가압 ·UV 조사기구(4O)는, 회전승강핀을 겸용할 수 있도록 하고 있다. 또 기판 리프트기구(43)가 상하로 이동할 수 있도록, 기판 지지측에 홈(노치부)이 각각 설치되어 있다. 기판의 반입 및 반출시에, 이 기판 리프트기구(43)를 동작시켜 기판 하면측에 로봇핸드를 삽입할 수 있도록 하고 있다. 이들 구멍, 또는 홈은, 하 챔버(T1)에 아래쪽 테이블(24)을 고정하고 있기 때문에, 최소의 여유값을 설치하는 것만으로 된다.

또한, 가압 ·UV 조사기구(40)와, 유지포올 승강기구(41)와, 기판 리프트기구 (42)는, 각각 하 챔버(T1)를 관통하는 상하 이동기구를 가지고 있으나, 하 챔버 (T1)와 이들 상하 이동기구부와의 사이에 Ｏ링이 설치되어 있어, 이에 의하여 기밀을 유지하는 구조로 되어 있다.

감압상태에서의 위쪽 테이블(2)에 의한 위쪽 기판의 유지기구는, 정전척에 의하여 전기적으로 유지하는 기구, 또는 점착재에 의하여 물리적으로 유지하는 기구 중 어느 것이어도 좋다. 정전척에 의하여 전기적으로 유지하는 경우에는, 인가전압을 절단하고, 일정한 제전시간후에 위쪽 테이블(2)을 상승함으로써, 위쪽 테이블 (2)에 의한 유지를 중단할 수 있다. 또 테이블면에 설치한 시트형상의 점착부재에 의하여 유지하는 경우에는, 위쪽 기판을 기계적으로 아래쪽의 기판에 가압하는 복수의 핀을 설치하여 두고, 핀을 아래쪽으로 가압한 상태에서 위쪽 테이블(2)만을 상승함으로써, 위쪽의 기판의 유지를 중단할 수 있다.

다른쪽 감압상태에서의 아래쪽 테이블(24)에 의한 아래쪽 기판의 유지기구도 마찬가지로 정전척에 의하여 전기적으로 유지하는 방법, 또는 점착재에 의하여 물리적으로 유지하는 방법 중 어느 것이어도 좋다. 예를 들면 위쪽 테이블(2)과 아래쪽테이블(24)의 감압상태에 있어서의 흡착방법의 조합은, 위쪽 테이블(2), 아래쪽 테이블(24) 중 어느 것이나 정전척, 또는 점착재로 하거나, 위쪽 테이블(2), 또는 아래쪽 테이블(24) 중 어느 한쪽을 정전척으로 하고, 다른쪽을 점착재할 수 있다. 이와 같이 감압상황하에서 테이블에 기판을 유지함으로써, 기준이 되는 평탄부를 유지하고, 테이블 사이의 평행을 유지하여 기판을 조립하는 것이 용이하게 된다. 따라서 상하의 기판을 균일하게 접합하는 것이 가능하게 된다. 또한 본 실시형태에서는 부압에 의한 흡인흡착을 하는 구성과 정전력에 의한 정전흡착의 양쪽을 겸용할 수 있도록 구성하고 있다.

감압챔버내의 감압은, 상하 어느 하나의 챔버에 설치한 도시 생략한 배기구를 통하여 진공밸브 및 드라이펌프 또는 터보분자펌프의 진공펌프에 접속하여 행한다. 또 챔버내의 대기벤트는, 모두 도시 생략한 상하 어느 하나의 챔버에 설치한 밸브를 통하여 질소 등의 불활성 가스, 또는 대기를 도입하여 행한다. 대기벤트는 챔버에 대한 수분의 부착을 적게 하여, 챔버내를 감압하기 위한 시간을 단축하는 의미로부터, 수분자의 함유량이 적은 질소 등의 불활성 가스가 바람직하다.

다음에, 본 발명이 되는 기판조립장치에 의하여, 액정패널을 접합하는 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 접착제를 프레임형상으로 액정패널의 바깥 둘레를 둘러싸는 블랙 매트릭스형상 또는 이 부근에 도포한 위쪽 기판을, 접착제를 도포한 면이 아래쪽이 되도록 반전한 상태로 배치하고, 로봇의 아래쪽에 위치하는 한쪽의 로봇팔 위에, 또 표면에 미리 액정을 도포한 아래쪽 기판을 액정의 적하면이 위쪽이 되도록 배치한 상태에서 위쪽에 위치하는 로봇의 다른쪽 팔 위에 탑재한다. 이와 같이 2매의 기판을 상하의 팔 위에 탑재한 상태로 로봇이 기판조립장치의 앞으로 이동한다. 기판조립장치의 제어장치의 지령에서는 상 챔버(T2)의 도어밸브(16)를 개방하고, 로봇은 아래쪽 로봇팔 위에 있는 반전한 위쪽 기판을 챔버내로 삽입한다.

상 기판이 삽입되면 제어장치의 지령에 의하여 위쪽 테이블(2)을 하강하고, 부압에 의한 흡인 흡착에 의하여 위쪽 테이블(2)의 밑에 반전한 위쪽 기판을 흡착유지한다. 로봇팔 선단을 연장시켰을 때의 휘어짐이 커서 흡인 흡착이 곤란한 경우에는, 로봇팔의 선단을 챔버내의 회전 승강 핀을 사용하여 아래쪽으로부터 밀어 올려 지지한다. 아래쪽 로봇팔은 일단 챔버내로부터 후퇴하고, 이 후퇴를 기다려 기판조립장치의 제어장치는, 아래쪽 테이블(24) 위에 있는 이미 접합이 끝난 액정 패널을 기판 리프트기구(43)나, 유지포올 승강기구(41)에 제어지령을 내어 기판을 위쪽으로 들어 올린다. 로봇은 아래쪽 로봇팔을 다시 챔버내의 액정패널 아래쪽에 삽입하여 핸드를 위쪽으로 들어 올린 후, 이것을 후퇴시킴으로써 액정패널을 챔버내로부터 외부로 인출한다. 그후 제어장치의 지령으로 기판 리프트기구(43) 및 유지포올 승강기구(41)가 하강한다.

다음에 로봇은 위쪽의 로봇팔 위에 있는 미리 액정을 도포한 아래쪽 기판을, 챔버내에 삽입한다. 챔버내에 하 기판이 삽입되면 유지포올 승강기구(41)를 상승하고, 아래쪽 기판을 들어 올려 로봇팔의 후퇴를 기다려 아래쪽 기판을 아래쪽 테이블(24)의 위에 설치하고, 아래쪽 기판을 부압에 의하여 흡인 흡착한다.

다음에 위쪽 기판의 기판 마크위치를 카메라의 거울통(21)을 수직방향의 이동축(CZ)을 하강하여 측정하고, 수평방향 이동축(CX, CY)을 사용하여 위쪽 기판의 마크 중심위치와 카메라의 거울통(21)의 중심이 일치하는 위치로 이동한다. 계속해서, 위쪽 테이블(2)을 하강하여, 위쪽 기판과 아래쪽 기판의 마크위치의 어긋남을 카메라의 거울통(21)에 의하여 측정한다. 다음에 볼베어링(34)을 도시 생략한 미소 높이 승강기구로 들어 올려, 상 챔버측에 설치하고 있는 조정기구부착의 받이자리 (35)와 함께 상 챔버(T2)를 상승하여, 밀봉링(25)과 상 챔버(T2)가 미소 접촉하거나 접촉하지 않는 위치로 들어 올린다. 그후 하 챔버부(T1)를 θ축 구동모터(26)와, Y축 구동모터(29)와, X축 구동모터(30)를 구동하여 XYθ방향으로 수평 이동하여, 하 기판과 상 기판과의 중심 맞추기 마크의 대략의 위치결정을 행한다.

대략의 위치결정 종료후, 볼베어링(34)을 하강한다. 그리고 상하의 테이블에 정전척을 설치하고 있는 경우에는, 정전척에 전압을 인가하여 기판을 테이블에 정전흡착한다. 이 상태에서 도어밸브(16)를 폐쇄하고 진공펌프를 사용하여 챔버내의 공기를 배기한다. 배기 중은 상하 기판 사이의 가스가 배기되기 쉽도록 위쪽 테이블 (2)을 상승하여 둔다. 챔버내가 일정한 감압상태가 된 후, 다시 위쪽 테이블(2)을 하강하여, 상하의 기판 사이의 위치 어긋남을 측정하고, 하 챔버(T1)를 모터(26), 모터(29), 모터(30)를 구동함으로써 XYθ방향으로 수평 이동하여, 하 기판과 상 기판의 중심 맞추기 마크의 미세 위치결정을 행한다. 이와 같이 상 챔버(T2)가 하 챔버(T1)에 끼워 맞춰진 상태에서 하 챔버를 XYθ방향으로 미소 이동한 경우에, 상 챔버 (T2)가 이동하지 않도록, 하 챔버(T1)에 배치한 밀봉링(25)이 연구되고 있다.

또한 상기 기판의 유지방법에서는 대기 중에서, 부압에 의한 흡착력을 작용시킨 상태에서 기판에 정전 흡착력을 작용시키도록 하고 있으나, 이 경우 정전척에 인가하는 전압을 기판과 정전척 사이에 방전현상이 발생하지 않는 작은 전압을 가하여 감압상태에 따라 전압을 올릴 필요가 있다. 따라서 진공챔버내가 소정의 감압상태가 되고 나서 정전척에 소정의 전압을 인가하도록 하여도 좋다.

도 3에, 본 실시형태에서 사용한 밀봉링(25)의 단면형상의 일례를 나타낸다. 즉, 본 실시형태에서 사용하고 있는 밀봉링(25)은 상하방향의 탄성력에 비하여 전후 좌우방향이 작은 탄성력이 되는 형상[도 3(a), 또는 도 3(b)의 형상]의 밀봉링(25)을 사용하고 있다. 또한 상 챔버(T2)는 앞에 설명한 바와 같이 상하방향은 이동 가능하나 전후 좌우방향(수평방향)은 거의 움직이지 않도록 볼스플라인가이드(13)에 설치되어 있기 때문에, 하 챔버(T1)를 수평방향으로 미소 이동시켜도 상 챔버를 따라 이동하지 않아, 상하의 테이블의 위치맞춤이 가능하다. 또한 본 밀봉링의 형상은, 도 3의 형상에 한정하는 것이 아니라, 상기한 특성을 내놓을 수 있는 것이면 어떠한 형상이어도 좋음은 물론이다.

미세 위치결정 종료 후, 로드셀(22)의 값을 측정하면서, 다시 위쪽 테이블 (2)을 하강하고, 기판의 가압·접합을 행한다. 가압력이 접착제를 찌부러뜨리는 소정의 값에 도달한 후, 가압을 종료하고, 가압·UV 조사기구(40)에 의하여 기판의 가고정 위치에 미리 도포된 가고정용 UV 접착제를 가압하면서 UV 빛을 조사하여 기판의 위치가 어긋나지 않도록 가고정을 행한다.

가고정이 종료한 후, 가압·UV 조사기구(40)를 상승한다. 위쪽 테이블(2)이 정전척에 의한 감압상태에서의 흡착을 이용하고 있는 경우에는, 전압을 절단하고 이오나이저(17)를 사용하여 제전한다. 제전시간만큼 대기한 후, 위쪽 테이블(2)을 상승한다. 제전시간의 단축을 도모하기 위하여 전원공급선에 변환스위치로 어스에 떨어뜨리는 것도 가능하다. 위쪽 테이블(2)이 점착을 이용하고 있는 경우에는, 복수의 핀에 의하여 위쪽 기판을 기계적으로 아래쪽의 기판에 가압하고, 핀을 아래쪽으로 가압한 상태에서 위쪽 테이블(2)만을 상승함으로써 위쪽의 기판의 유지를 중단한다.

이후 챔버에 설치한 밸브를 통하여 질소 등의 불활성 가스, 또는 대기를 챔버내에 도입하여 대기에 개방한다. 계속해서 도어밸브(16)를 개방하여, 기판의 반입 및 반출을 행한다.

기판조립장치의 챔버내에 대하여, 클리닝 등의 메인티넌스를 행하는 경우에는 상 챔버부(T2)에 설치한 실린더 구동의 레버(51)를 가압 베이스판(7)이 하강한 상태에서 가압 베이스판(7)과 상 챔버(T2)에 설치한 체결부재(52)의 사이로 집어 넣고, 이 상태에서 구동모터(10)를 사용하여 위쪽 테이블(2)과 함께 Z축 방향으로 들어 올린다. 이와 같이 상 챔버(T2)와 위쪽 테이블(2)을 체결기구로 결합하여 위쪽 테이블 (2)의 가압에 사용한 구동용 모터(10)를 사용하여 상 챔버(T2)를 들어 올릴 수 있기 때문에, 상 챔버(T2) 들어올림용 구동기구를 따로 설치할 필요가 없어져, 장치의 간소화를 도모할 수 있다. 또 이에 의하여 챔버를 개방한 상태에서 상하 테이블의 메인티넌스를 행하는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이, 본 발명에서는 기판조립시에는, 상하 챔버를 일체화한 상태에서 일련의 작업을 행하나, 소정량의 기판 접합이 종료하고, 장치의 메인티넌스를 행할 때에 상하 챔버를 분리하여 행하는 구성으로 하고 있기 때문에, 접합의 시간단축을 도모할 수 있을 수 있음과 동시에, 메인티넌스의 시간단축도 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 기판접합장치에 의하면, 하 테이블과 하 챔버를 일체로 하여, 챔버 바깥쪽에 설치한 구동기구로 위치맞춤 등을 행하도록 하였기 때문에, 챔버에 설치하는 구멍을 아주 적게 할 수 있고, 감압상태를 안정되게 유지한 상태에서 고정밀도로 접합을 행할 수 있고, 또한 상 챔버를 상하로 이동할 수 있는 구성으로 하였기 때문에 진공챔버내의 보수점검도 용이하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태가 되는 기판조립장치의 구성을 나타내는 도,

도 2는 상 챔버와 가압 베이스판을 접속하여 이동하기 위한 체결기구를 나타내는 도,

도 3은 상 챔버와 하 챔버 사이의 밀봉링의 단면형상의 일례를 나타내는 도면이다.

Claims (13)

1. 접합해야 할 기판끼리를 각각 상하에 유지하여 대향시키고, 위치결정을 행함과 동시에 간격을 좁혀, 적어도 어느 한쪽의 기판에 설치한 접착제에 의하여 감압상태의 챔버내에서 양 기판을 접합시키는 기판조립장치에 있어서,

   상기 챔버를 상하 2분할 구조로 하고, 상 챔버내에 한쪽의 기판을 착탈 자유롭게 고정시키는 위쪽 테이블과, 하 챔버내에 다른쪽의 기판을 착탈 자유롭게 고정시키는 아래쪽 테이블을 각각의 기판이 대향하도록 구비하고, 상기 위쪽 테이블은 상 챔버의 바깥쪽에 챔버내를 상하로 이동시키는 구동기구를 구비하고, 상기 아래쪽 테이블은 하 챔버와 일체로 결합하여, 상기 하 챔버를 상 챔버에 대하여 적어도 수평방향으로 이동하는 구동기구를 하 챔버의 바깥쪽에 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상 챔버를 들어 올리는 가이드와 구동수단으로 이루어지는 승강기구를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상 챔버에 기판의 반입, 반출을 행하기 위한 도어밸브를 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상 챔버에 대하여 하 챔버를 기밀하게 또한 수평방향으로 이동 가능하게 결합하기 위하여, 상기 하 챔버의 바깥 둘레측에 밀봉링과 복수의 볼베어링을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   접합 후의 기판을 인출하기 위하여 기판을 들어 올리는 승강, 또는 위치 어긋남을 방지하기 위하여 기판을 가고정하는 기구, 기판의 위치결정을 행하기 위한 마크 인식기구 또는 조명기구를, 하 챔버의 안쪽에, 하 챔버 및 아래쪽 테이블과 일체로 이동하도록 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상 챔버를 하 챔버와 접촉하지 않는 높이로 들어 올리기 위한 미소 높이 승강기구를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상 챔버에 접합한 기판을 제전하기 위한 이오나이저를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상 챔버의 바깥쪽에 XYZ 방향으로 이동 가능한 테이블을 설치하고, 상기 테이블에 기판의 위치를 인식하는 카메라를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 위쪽 테이블에 기판의 위치맞춤 마크를 관측하기 위한 카메라를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 상 챔버에 상기 위쪽 테이블의 수평방향의 위치를 미세 조정하는 조정기구를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
11. 가대 위에 설치한 XYθ테이블과, 감압실을 구성하는 챔버와, 상기 챔버내에 상하로 2매의 기판을 대향하여 간격을 두고 유지하기 위한 상 테이블과 하 테이블을 설치하고, 상기 상 테이블을 상하로 구동하는 구동기구를 상기 챔버의 바깥쪽에 설치하고, 상기 구동장치에 의하여 상 테이블을 구동하여 테이블 간격을 좁혀 기판을 접합하는 기판조립장치에 있어서,

    상기 챔버를 상하 2분할 구조로 하고, 상기 상 챔버를 가이드에 설치하고, 상기 가이드를 따라 상하로 이동하도록 구성하고, 상기 상 테이블과 상기 상 챔버를 체결기구로 접속하고, 상기 상 테이블을 구동하는 구동모터로 상기 상 챔버를 이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
12. 가대 위에 설치한 XYθ테이블과, 감압실을 구성하는 챔버와, 상기 챔버내에 상하로 2매의 기판을 대향하여 간격을 두고 유지하기 위한 상 테이블과 하 테이블을 설치하고, 상기 상 테이블을 상하로 구동하는 구동기구를 상기 챔버의 바깥쪽에 설치하고, 상기 구동장치에 의하여 상 테이블을 구동하여 테이블 간격을 좁혀 기판을 접합하는 기판조립장치에 있어서,

    상기 챔버를 상하 2분할 구조로 하고, 상기 상 챔버와 하 챔버 사이에 설치한 밀봉링이 상하방향의 강성에 대하여 수평방향의 강성이 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
13. 하 챔버에 아래쪽 테이블을 구비하고, 상 챔버에 위쪽 테이블을 구비한 2분할 구조의 진공챔버를 가지고, 한쪽의 기판에 밀봉재를 고리형상으로 도포하고, 그 밀봉재로 둘러싸인 영역내에 액정을 적하한 한쪽의 기판을 아래쪽 테이블에 유지하고, 상기 한쪽의 기판에 대향하여 위쪽 테이블에 유지한 다른쪽 기판을 진공챔버내에서 간격을 좁혀 접합을 행하는 기판조립방법에 있어서,

    기판을 접합하는 경우에는, 위쪽 테이블만을 상하로 구동하고, 챔버내의 보수를 행하는 경우에는, 위쪽 테이블과 상 챔버를 체결부재로 결합하여 위쪽 테이블과 상 챔버를 함께 하 챔버로부터 분리하여 상승시키는 것을 특징으로 하는 기판조립방법.