KR100550648B1

KR100550648B1 - 기판조립장치

Info

Publication number: KR100550648B1
Application number: KR1020030049096A
Authority: KR
Inventors: 나카야마유키노리; 무라야마다카오; 히라이아키라; 야와타사토시
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 인더스트리즈
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2006-02-08
Also published as: TW200401927A; SG107148A1; TW594297B; CN100405185C; KR20040010244A; CN1469171A

Abstract

대형기판을 접합하는 장치내에 반입하여, 특히 상 기판을 가압판(상 테이블)에 유지할 때, 기판에 휘어짐이 발생하고 있으면, 기판을 확실하게 유지할 수 없다고 하는 문제가 있다.

가압판(상 테이블)(2)의 중앙부 근방에 상하로 신축 가능한 흡착패드를 설치하여 반입된 상 기판의 휘어짐량에 따라 흡착패드를 신장하고, 가압판에 설치되어 있는 흡착구멍에 부압을 공급함과 동시에 흡착패드에도 부압을 공급하여, 기판을 흡착하고, 그후 흡착패드의 선단부가 가압판의 흡착면에 위치하도록 흡착패드를 수축시킴으로써, 가압판에 기판을 확실하게 유지할 수 있게 하였다.

Description

기판조립장치{WAFER ASSEMBLING APPARATUS}

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

도 2는 기판반입에 사용하는 로봇핸드의 개요를 나타내는 도,

도 3은 가압판에 설치한 흡착패드의 개략구성과, 기판이 휘어졌을 때의 유지방법을 설명하는 도,

도 4는 로봇핸드의 손가락부의 휘어짐에 의한 기판 휘어짐을 보정하는 기구의 설명도,

도 5는 본 발명의 휨 기판을 유지하기 위한 다른 구성의 도면이다.

본 발명은 액정 등의 기판을 접합하는 장치에 관한 것으로, 특히 감압챔버 내에서 접합하는 기판끼리를 각각 유지하여 대향시키고, 간격을 좁혀 접합하는 액정표시 패널 등의 조립에 적합한 기판조립장치에 관한 것이다.

액정표시 패널의 제조에는, 투명전극이나 박막트랜지스터 어레이를 설치한 2매의 유리기판을 수 ㎛정도의 매우 접근한 간격을 가지고 기판의 둘레 가장자리부에 설치한 접착제(이하, 밀봉제라고도 함)로 접합하고(이후, 접합 후의 기판을 셀 이라 함), 그에 의하여 형성되는 공간에 액정을 밀봉하는 공정이 있다.

이 액정의 밀봉에는 주입구를 설치하지 않도록 밀봉제를 밀봉한 패턴으로 묘획(描畵)한 한쪽의 기판 위에 액정을 적하하여 두고, 진공챔버 내에 있어서 다른쪽의 기판을 한쪽의 기판 위에 배치하여, 상하의 기판을 접근시켜 접합하는 방법이 일본국 특개 2000-284295호 공보에서 제안되어 있다.

상기 일본국 특개2000-284295호 공보의 종래기술에서는, 진공 중에서 기판의 유지를, 아래쪽의 기판은 평탄한 스테이지에 탑재하고 있으나, 위쪽의 기판은 대기상태에서 부압에 의하여 흡인 흡착하여, 소정의 진공상태가 되면 정전기력에 의한 정전흡착으로 기판을 유지하는 구성으로 하고 있다. 그런데, 최근은 기판크기가 1m ×1m 이상의 대형이 되고, 또한 기판의 두께도 3mm 내지 2mm, 1mm로 박형화가 되는 경향이 있다.

그 때문에, 기판을 가압판으로 (상 테이블) 흡착 유지할 때, 기판이 중앙부에서 휘어지고, 기판 중앙부의 기판과 가압판의 간격이 커져, 기판을 기판 반입수단으로부터 기판을 가압판이 수수될 때에, 기판을 유지할 수 없게 되는 경우가 발생한다. 특히 대화면의 기판을 유지하는 경우에는, 기판의 중앙부에는 배향막이나 TFT 등이 형성되어 있기 때문에 기판의 주변부밖에 지지할 수 없어, 기판의 휘어짐을 방지하는 것은 곤란하다. 또 유지할 수 있었다 하여도 기판에 잔류응력이 발생하거나, 기판의 위치맞춤 마크위치가 어긋난 상태로 유지되기도 한다. 또, 기판을 유지반송하는 로봇핸드의 손가락부도 길어져 기판을 유지할 때에 선단측이 휘어져, 역시 로봇핸드 선단측의 기판과 가압판의 간격이 커져 기판을 흡착할 수 없게 된다. 이 때문에 대형기판에 대한 상기 문제를 해결하지 않으면, 정확한 접합을 행할 수 없게 된다.

따라서 본 발명의 목적은, 기판이 대형화하여도 기판을 정밀도 좋게 유지할 수 있고, 또한 접합을 고정밀도로 또한 고속으로 행할 수 있는 생산성이 높은 기판조립장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 감압분위기로 하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내에 한쪽의 기판을 유지하여 상하로 이동 가능하게 구성한 가압판 (위쪽 테이블)과, 상기 가압판에 유지된 기판에 대향하여 간격을 두고 다른쪽의 기판을 유지하는 기판유지테이블(아래쪽 테이블)과, 상기 기판유지테이블을 구동하여, 상기 한쪽의 기판과 다른쪽의 기판의 위치맞춤을 행하고, 상기 가압판을 상하로 구동하여 기판 사이의 간격을 좁히고, 상기 기판 중 어느 한쪽에 설치한 접착제에 의하여 감압 분위기 중에서 접합을 행하는 기판조립장치에 있어서, 상기 가압판에 기판을 유지하기 위하여 부압에 의한 복수의 흡착구멍과, 복수의 정전흡착기구에 더하여 가압판에 상하이동 가능한 복수의 가동식 흡착패드를 설치한 구성으로 하였다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에 있어서, 기판조립장치는, 하 챔버(T1)부와 상 챔버(2)부로 구성되어 있다. 상 챔버(T2)부에는, 위쪽 테이블(2)(이후 가압판이라 부르는 경우도 있다) 이, 상 챔버(T2)를 관통하는 지지다리(3) 및 복수의 조정다리(4)에 의하여 상하방향으로 이동 가능하게 구비되어 있다. 지지다리(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 천정프레임(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(1) 위에 볼스플라인가이드와는 별도로 설치한 지지기둥에 의하여 천정프레임(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)을 평탄도를 유지하면서 상하로 이동할 수 있다.

또한, 상 챔버(T2)는 가압 베이스판(7) 사이를 결합하는 체결기구를 구비하고 있고, 상 챔버(T2)를 하 챔버(T1)와 분리하는 경우에, 이 체결기구를 동작시켜 가압 베이스판과 상 챔버(T2)를 일체화하여, 구동모터(10)를 동작시켜 상 방향으로 들어 올리도록 하고 있다.

또, 챔버 내에 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 초음파 공기를 기판 표면에 내뿜음으로써 기판의 제전(除電)을 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 에어를 내뿜음으로써 기판의 제전(除電)효과를 올릴 수 있다.

상 챔버(T2)의 상면 외벽에는, 복수개의 부시구조의 서브가이드(18)가 챔버 내로 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.

상 챔버(T2)에는, 기판 마크 관측용의 복수의 관측창이 설치되어 있다. 이 관측창에 카메라의 거울통(21)을 삽입하여, 기판에 설치한 마크를 카메라에 의하여 인식한다. 카메라의 거울통(21)은, 수평방향(X, Y방향) 이동축 및 수직방향(Z 방향)의 이동축을 구비한 이동 스테이지 위에 설치되어 있고, 그 이동 스테이지는 상 챔버(T2) 위에 고정하고 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 카메라를 기판에 근접하여 배치할 수 있고, 카메라에 의한 마크 인식 정밀도가 향상하여, 기판 사이의 위치맞춤 정밀도를 향상할 수 있다.

또한, 기판에 대한 가압력을 측정하기 위하여, 지지다리(3)의 중간 베이스판 (8)과 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.

하 챔버(T1)내에는 아래쪽 테이블(24)이 고정되어 있다. 이 아래쪽 테이블 (24)은, 전면(全面)을 하 챔버(T1)에 접합 고정하면, 감압시에 하 챔버(T1)가 변형한 경우에, 그 변형을 받아 평탄도가 어긋날 염려가 있다. 그 때문에 하 챔버(T1)의 변형의 영향을 받지 않도록 주변부만을 고정하고 있다. 또 하 챔버(T1)의 전체 주위에는, 뒤에서 설명하는 밀봉링(25)을 배치하여 상 챔버(T2)가 접촉하고, 또한 도어밸브(16)가 폐쇄된 상태에서는 내부가 기밀하게 되어 감압실이 구성된다.

하 챔버(T1)는, 모터(26)와 도시 생략한 볼나사 및 회전베어링(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 기판유지포올승강기구(41), 기판 리프트기구(42)를 설치하기 위하여 마련한 것이다. θ베이스 테이블(28)은 Y 테이블(32) 위에 회전 베어링(27)을 거쳐 설치하고 있다. 또 Y 테이블(32)은 X 테이블(33)에 설치한 리니어레일 위를 모터(29)에 의하여 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 또한 X 테이블(33)은 가대(1)측에 설치한 리니어레일 위를 모터(30)를 구동함으로써 이동할 수 있도록 설치하고 있다.

또, 상 챔버(T2)를 하 챔버(T1)에 접촉하여 감압실을 구성하였을 때에 밀봉링 (25)의 찌그러짐량을 일정하게 하기 위하여 θ베이스 테이블(28)의 바깥 둘레부 위에 복수개의 상 챔버용 볼베어링(34)과, 조절기구부착의 받이자리(35)를 설치하고 있다. 이들 볼베어링(34)과 받이자리(35)로 상 챔버부(T2)의 하강위치를 조정하고 있다.

또한 θ베이스 테이블(28)이 변형하지 않도록, θ베이스 테이블(28)의 바깥 둘레부를 지지하도록, 장치베이스(가대)(1) 위에 고정한 부재에 복수개의 θ베이스 플레이트(28)용 볼베어링(37)과, 조절기구부착의 받이자리(38)를 설치하고 있다. 이것으로 θ베이스 플레이트(28)로부터의 하중을 받고 있다. 이와 같이, 챔버용 볼베어링(34)과, θ베이스 테이블용 볼베어링(37)과의 2단으로 상하 챔버 주위의 하중을 받도록 구성하였기 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 찌그려뜨려 경화시키기 위하여, 복수의 가압 ·UV 조사기구(40)를 설치하고 있다. 또한, 기판의 반입 ·반출을 행할 때, 기판의 폭방향의 휘어짐을 방지하기 위한 유지포올승강기구(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 마련되어 있다. 또한 가압 ·UV 조사기구(40)는, 회전승강핀을 겸용할 수 있도록 하고 있다. 또 기판 리프트기구(43)를 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 마련하는 것만으로 된다.

또한 가압·UV 조사기구(40)와, 유지포올승강기구(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 된다. 정전척에 의하여 전기적으로 유지하는 경우에는, 인가전압을 절단하여, 일정한 제전시간 후에 위쪽 테이블(2)을 상승함으로써, 위쪽 테이블 (2)에 의한 유지를 중단할 수 있다. 또 점착재에 의하여 유지하는 경우에는, 위쪽 기판을 기계적으로 아래쪽의 기판에 가압하는 복수의 핀을 설치하여 두고, 핀을 아래쪽으로 가압한 상태에서 위쪽 테이블(2)만을 상승함으로써 위쪽 기판의 유지를 중단할 수 있다.

다른쪽 감압상태에서의 아래쪽 테이블(24)에 의한 아래쪽 기판의 유지기구도 마찬가지로, 정전척에 의하여 전기적으로 유지하는 정전흡착기구를 구비한 방법, 또는 점착재에 의하여 물리적으로 유지하는 점착유지기구를 구비한 방법 중 어느 것이어도 된다. 위쪽 테이블(2)과 아래쪽 테이블(24)의 흡착방법의 조합은, 위쪽 테이블(2), 아래쪽 테이블(24) 모두를 정전척으로 하거나, 위쪽 테이블(2), 또는 아래쪽 테이블(24) 중 어느 한쪽을 정전척으로 하고, 다른쪽을 점착재로 하는 것이 기준이되는 평탄부를 가지고, 테이블 사이를 평행으로 조립하는 것이 용이하게 되고, 따라서 상하의 기판을 균일하게 접합하는 것이 가능하게 된다고 하는 점에서 바람직하다. 또한 본 실시형태에서는 부압에 의한 흡인흡착을 하는 흡인 흡착기구와 정전력에 의한 정전 흡착기구의 양쪽을 겸용할 수 있도록 구성하고 있다.

감압챔버 내의 감압은, 상하 어느 하나의 챔버에 설치한 도시 생략한 배기구를 통하여 진공밸브, 및 드라이펌프 또는 터보분자펌프의 진공펌프에 접속하여 행한다. 또 챔버 내의 대기 벤트는, 이것도 도시 생략한 상하 어느 하나의 챔버에 설치한 밸브를 통하여 질소 등의 불활성 가스, 또는 대기를 도입하여 행한다. 대기 벤트는 챔버에의 수분의 부착을 적게 하고, 챔버 내를 감압하기 위한 시간을 단축하는 의미에서 수분자의 함유량이 적은 질소 등의 불활성 가스가 바람직하다.

이상 본 발명을 적용하는 기판조립장치의 일례로서, 감압챔버를 2분할할 수 있는 구성으로 설명하였으나, 이 예의 구성에 한정하지 않고 감압챔버를 일체화한 구성으로 한 경우의 장치에서도, 위쪽 테이블에 한쪽의 기판을 유지하여, 그 상태에서 위쪽 테이블을 다른쪽의 기판을 유지한 아래쪽 테이블측으로 이동함으로써(기판간격을 좁힌다) 기판끼리를 접합하는 장치이면 적용할 수 있는 것이다.

도 2에 기판조립장치내로 반입하기 위한 로봇핸드의 핸드부의 구조를 나타낸 것이다. 도 3에 가압판의 흡착 패드부에 있어서의 기판흡착의 모식도를 나타낸다.

도 2에 있어서, 로봇핸드의 핸드부는 팔부(52)로부터 복수개의 기판(60)을 지지하기 위한 손가락부(51)가 설치되어 있고, 이 손가락부(51)에는 복수의 흡착패드 (53)가 설치되어 있다. 이 흡착패드(53)는 선단부에 흡착구멍이 설치되어 있어 부압에 의하여 기판(60)을 흡착할 수 있게 되어 있다. 이 손가락부(51)의 흡착패드 (53)는 상하로 이동 가능하게 되어 있어, 유지하는 기판(60)의 모따기수에 따라, 액정 표시부의 면에 접촉하는 부분의 흡착패드(53)를, 미리 기판면에 접촉하지 않는 위치로 퇴피(退避)시켜 두는 구성으로 되어 있다. 이 때문에 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 1 모따기 기판(60)의 경우, 중앙부의 손가락에 설치한 흡착패드(53) 중, 중앙부의 흡착패드(53b)는 기판면에 접촉하지 않도록 퇴피시키고, 주변부의 흡착패드 (53a)로 기판(60)을 지지하도록 하고 있다.

이 때문에, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 기판은 중앙부에 오목하게 지지되게 된다. 이 상태에서 가압판(상 테이블)(2)에 설치한 흡인구멍으로 부압에 의해 흡인 흡착하는 경우, 기판(60)의 중앙부에는 부압이 작용하지 않아 상 테이블(2)에 기판(60)을 유지할 수 없는 경우가 발생한다. 또 유지할 수 있었던 경우라도 기판의 흡착이 균일하지 않게 되고, 기판에 국소적으로 큰 인장력이 작용하여 접합할 때의 정밀도 저하를 초래하는 한 원인도 된다. 따라서 본 실시형태에서는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 상 테이블(가압판)(2)에 기판 중앙부를 확실하게 흡착할 수 있도록 상하로 이동 가능한 흡착패드를, 가압판(2)의 중앙부 근방에 복수개 설치한 것이다.

흡착패드는 상하 이동시키기 위한 에어실린더(55)와, 에어실린더(55)에 의하 여 신축하는 로드부(57)와 선단의 패드부(56)로 이루어진다. 또, 도시 생략하였으나, 로드부(57)는 중공으로 되어 있고, 그곳에 부압의 공기를 공급하는 구성으로 되어 있다. 또한 선단의 패드부(56)에도 로드부(57)의 중공부와 연통하는 구멍이 설치되어 있다.

도 3(a)에는 도시 생략하였으나, 가압판(2)의 기판 흡착면에는 복수의 부압에의한 흡인 흡착구멍이 설치되어 있다. 상기 구성에서 로봇핸드(50)로부터 기판 (60)의 수수작업을 행하는 경우, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 가압판(2)의 부압에 의한 흡인 흡착기구를 동작시킴과 동시에, 상하 이동 가능한 흡착패드의 로드부 (57)를 기판측에, 필요한 양만큼 신장하여 패드부(56)에서 기판(60)을 유지한 후, 로드부(57)를 상 테이블(2)의 기판 유지면까지 후퇴시킴으로써, 중앙부 부근의 흡인 흡착구멍에 확실하게 흡착하도록 한 것이다. 또한 기판(60)에 가압력을 작용시켜 접합을 행하고 있을 때는, 패드부(56)도 흡인 흡착구멍으로서 부압이 공급되고 있다. 또한, 패드부(56)는 기판(60)에 접촉하였을 때에 기판(60)을 손상하지 않도록 고무 등의 탄성체로 구성되어 있다.

본 실시형태에서는 로드부(57)의 상하의 이동은, 에어실린더로 행하도록 하고 있다. 이 구동부는 본 실시형태에서는 감압챔버(T2)의 바깥쪽에 설치하도록 하고 있으나, 가압판의 가압면과 반대측면에 설치하는 구성으로 하여도 된다. 또, 흡착패드의 로드부(57)의 신장량은, 미리 기판의 휘어짐량을 측정하여 두고, 측정량에 따라 신장을 억제하는 스토퍼의 위치를 가변하여 둠으로써 신장량을 소정량으로 하고 있다. 또 구동장치로서 모터 등을 사용하는 구성으로 하여도 되고, 반입 된 기판마다에 휘어짐량을 계측하는 센서를 설치하여 두고, 그 계측결과에 따라 로드부 (57)의 신장량을 제어하는 것도 가능하다.

이상은, 기판(60)의 중앙부에 휘어짐이 발생한 경우에 동작시키는 기구를 설명하였으나, 로봇핸드(50)의 복수개의 손가락부(51)로 기판(60)을 반입하는 경우, 손가락부(51)의 강성을 크게 하기 위하여 손가락부(51)가 커져 로봇핸드(50)의 동작을 저해한다. 이 때문에 손가락부(51)의 강성을 크게 할 수 없다. 따라서 대형기판 반입시에 도 4와 같이 손가락부(51)의 선단부가 휘어지고, 가압판(2)은 부압에 의하여 기판(60)을 흡착할 수 없게 되는 경우가 발생한다. 그 때문에 챔버 내에 상 기판 (60)을 흡인 흡착하기 전에 기판(60)의 선단부를 들어 올리기 위한 보정포올을 가지는 기판 선단 보정기구(70)를 설치하고 있다. 이 기판 선단 보정기구(70)는, 기판을 끝부를 유지하는 기판끝 유지부(71)와, 로봇핸드의 손가락부(51)를 들어 올리기 위한 손가락부 유지부(72)를 구비하고 있다. 기판끝 유지부(71)는 로봇핸드의 인접하는 손가락부 사이에 설치하고 있고, 도 4(a)와 같이 기판의 손가락 사이의 휘어짐을 보정하여 가압판(2)에 흡착하기 쉽게 하고 있다. 이 때문에 손가락부의 선단측뿐만 아니라, 팔부측에도 기판끝 유지부(71)를 설치하고 있다.

본 도면에서는 아래쪽 챔버(T1)에 실린더에 의하여 상하 이동하는 기판 선단 보정기구(70)를 설치하고 있다. 이에 의하여 로봇핸드(50)의 손가락부(51)가 휘어진 경우에, 기판 선단 보정기구(70)를 동작시켜 기판의 휘어짐을 보정함으로써, 확실하게 기판(60)을 가압판(2)에 흡착할 수 있다.

또한 기판 선단 보정기구(70)를 설치하는 대신에, 앞의 실시예와 마찬가지로 로봇핸드(50)의 손가락부(51) 선단측의 기판유지부의 위치(챔버의 기판 반입구측에 대하여 반대측, 즉 가장 안 깊이측의 위치)에 상당하는 위치의 가압판(2)에, 상하의 구동기구를 구비한 흡착패드를 설치하는 구성으로 하여도 된다.

도 5에 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서는 가압판(2)에 설치하는 흡인 흡착구멍을 복수의 군(R1, R2, R3)으로 분할하여, 각 군마다 공급하는 부압력을 가변할 수 있도록 부압원을 각각 설치하거나, 하나의 부압원을 분기시켜 배관 도중에 압력조절밸브를 설치하여 조정할 수 있도록 한다.

도 5에 있어서는, 흡인 흡착구멍을 3개의 군(R1, R2, R3)으로 나누어, 각각의 부압원을 A1과 A2의 2개의 부압력을 가하도록 한 것이다. 기판(60)의 중앙부에는, 액정패널의 배향막 등이 형성되어 있기 때문에, 로봇핸드의 양측의 흡착패드(53)에 의해 지지되어 조립장치내로 운반되어 오고 있다. 이 때문에 도 5(a)와 같이 기판 중앙부가 휘어져 가압판(2)으로부터 거리가 있는 상태로 되어 있다. 그 때문에 중앙의 흡인 흡착구멍(R2)에 먼저 큰 부압력(A1)을 작용시켜, 기판 중앙부를 흡착한다[도 5 (b)]. 다음에 양측의 흡인 흡착구멍(R1, R3)에 중앙부에 가한 부압력(A1)보다 작은 부압력(A2)을 가함으로써 기판(60)에 왜곡이 남지 않은 상태로 가압판(2)에 기판 (60)을 흡착하는 것이 가능하게 된다[도 5(c)]. 본 실시형태에서는 흡착구멍을 3개의 군으로 분할화한 상태를 예로 들어 설명하였으나, 더욱 세밀하게 분할한 군으로하여, 기판 중앙부로부터 기판 끝부를 향하여 서서히 흡착함으로써, 더욱 고정밀도의 흡착이 가능하게 된다. 또 본 동작은, 도 3에서 설명한 상하 이동 가능한 흡착패드(56)를 가압판(2)에 복수 배치하고, 중앙부가 주위를 향하여 순차 흡인 흡착하여 끌어올림을 행하고, 이것에 대응하는 가압판(2)에 구비하고 있는 복수의 흡인 흡착구멍에 의하여 흡착하여 가는 것에 의해서도 실현할 수 있다. 또한, 도시 생략하였으나, 가압판에는, 기판조립장치의 챔버 내를 감압하였을 때에 기판의 낙하를 방지하기 위하여, 상기한 흡인 흡착기구 외에, 점착 유지기구나 정전 흡착기구를 병설하고 있다.

다음에 본 발명이 되는 기판조립장치(1)에 의하여, 액정패널을 접합하는 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 접착제를 프레임형상으로 액정패널의 바깥 둘레를 둘러 싸는 블랙매트릭스형상 또는 이 부근에 도포한 위쪽 기판을, 접착제를 도포한 면이 아래쪽이 되도록 반전한 상태로 배치하여 로봇핸드의 아래쪽에 위치하는 한쪽의 손가락부 위에 탑재한다. 또, 표면에 미리 액정을 도포한 아래쪽 기판을 액정의 적하면이 위쪽이 되도록 배치한 상태에서 위쪽에 위치하는 로봇핸드의 다른쪽의 손가락부 위에 탑재한다. 이와 같이 2매의 기판을 상하의 손가락부 위에 탑재한 상태에서 로봇핸드가 접합장치의 앞으로 이동한다. 기판조립장치(1)는 상 챔버(T2)부의 도어밸브(16)를 개방하고, 로봇핸드는 아래쪽의 손가락부 위에 있는 반전한 위쪽 기판을 장치내로 삽입한다.

기판조립장치(1)는 위쪽 테이블(2)을 하강하고, 부압에 의한 흡인흡착에 의하여 위쪽 테이블(2)의 밑으로 반전한 위쪽 기판을 흡착 유지한다. 이때 기판에 휘어짐이 있을 때는 기판 선단 보정기구(70)나 흡착패드를 함께 동작시켜 평탄하게 유지한다. 즉, 기판에 휘어짐이 있는 경우는, 흡착패드를 테이블면으로부터 기판이 흡착할 수 있는 위치까지 돌출시키고 있고, 흡착패드가 기판을 흡착하면 흡착패드면이 상 테이블면의 위치가 될 때까지 후퇴시킴으로써, 테이블면에 기판을 평탄하게 유지할 수 있다.

또한 위쪽 테이블의 흡착구멍이 복수의 군으로 나뉘어져 있는 경우는, 중앙부의 흡착구멍으로부터 순차 끝부측의 흡착구멍을 향하여 부압을 작용시킴으로써, 기판을 왜곡이 남지 않도록 평탄하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 아래쪽 로봇핸드는 일단 기판조립장치(1)내로부터 후퇴하고, 이 후퇴를 기다려 기판조립장치(1)는 아래쪽 테이블(24) 위에 있는 이미 접합이 끝난 액정패널을 기판 리프트기구(43) 및 유지포올승강기구(41)를 사용하여 위쪽으로 들어 올린다. 그 상태에서 아래쪽 로봇핸드를 다시 기판조립장치(1)내의 액정패널 아래쪽으로 삽입하여 핸드를 위쪽으로 들어 올린 후, 이것을 후퇴시킴으로써 액정패널을 기판조립장치(1)로부터 외부로 인출한다. 기판조립장치(1)는 기판 리프트기구(43) 및 유지포올승강기구(41)를 하강시킨다.

다음에, 위쪽의 로봇핸드 위에 있는 미리 액정을 도포한 아래쪽 기판을 기판조립장치(1)내에 삽입한다. 기판조립장치(1)는 유지포올승강기구(41)를 상승하여 아래쪽 기판을 들어 올려 로봇핸드의 후퇴를 기다리고, 아래쪽 기판을 아래쪽 테이블(24)의 위에 설치하여 아래쪽 기판을 흡인 흡착한다.

다음에 위쪽 기판의 기판 마크위치를 카메라의 거울통(21)을 수직방향의 이동축을 하강하여 측정하고, 수평방향 이동축을 사용하여 위쪽 기판의 마크 중심위치와 카메라의 거울통(21)의 중심이 일치하는 위치로 이동한다. 계속해서 위쪽 테이블 (2)를 하강하여, 위쪽 기판과 아래쪽 기판의 마크위치의 어긋남을 카메라의 거울통 (21)에 의하여 측정한다. 그리고 볼베어링(34)을 도시 생략한 승강기구로 들어 올림으로써 조절기구부착의 받이자리(35)를 통하여 상 챔버부(T2)를 상승하고, 밀봉링 (25)과 상 챔버부(T2)가 약간 접촉하거나, 또는 접촉하지 않도록 하여(밀봉링에 상 챔버의 하중이 작용하지 않도록 하여), 하 챔버부(T1)를 모터(26), 모터(29), 모터 (30)를 구동한다. 이에 의하여 하 챔버(T1)와 함께 아래쪽 테이블(24)이 XYθ방향으로 수평 이동하여, 하 기판과, 상 기판의 중심맞춤 마크의 대략 위치결정을 행한다. 대략 위치결정을 종료한 후, 볼베어링(34)을 하강한다. 다음에 상하의 테이블이 정전척에 의한 기판 흡착을 사용하고 있는 경우에는, 정전척에 전압을 인가하여 기판의 흡착을 행한다. 이 상태에서 도어밸브(16)를 폐쇄하고, 진공펌프를 사용하여 감압챔버 내를 감압배기한다. 감압배기 중은 상하 기판 사이의 가스가 배기되기 쉽도록 위쪽 테이블(2)을 상승하여 둔다.

감압챔버 내가 일정한 감압상태가 된 후, 다시 위쪽 테이블(2)을 하강하여 상하의 기판 사이의 위치 어긋남을 측정하고, 하 챔버(T1)부를 모터(26), 모터(29), 모터(30)를 구동함으로써 XYθ방향으로 수평 이동하여, 하 기판과, 상 기판의 중심맞춤 마크의 미세 위치결정을 행한다. 미세 위치결정 종료 후, 로드셀(22)의 값을 측정하면서, 다시 위쪽 테이블(2)를 하강하여 기판의 가압 ·접합을 행한다. 가압력이 접착제를 찌그러뜨리는 소정의 값에 도달한 후, 가압을 종료하고, 가압·UV 조사기구(40)에 의하여 기판의 가고정 위치에 미리 도포된 가고정용 UV 접착제를 가압하면서 UV 광을 조사하여 기판의 위치가 어긋나지 않도록 가고정을 행한다.

가고정이 종료한 후, 가압 ·UV 조사기구(40)를 상승한다. 위쪽 테이블(2)이 정전척에 의한 진공 중에서의 흡착을 이용하고 있는 경우에는, 전압을 절단하여 제전시간만큼 대기한 후, 위쪽 테이블(2)을 상승한다. 위쪽 테이블(2)이 점착을 이용하고 있는 경우에는, 복수의 핀에 의하여 위쪽 기판을 기계적으로 아래쪽의 기판에 가압하고, 핀을 아래쪽으로 가압한 상태에서 위쪽 테이블만을 상승함으로써, 위쪽 기판의 유지를 중단한다.

이후, 감압챔버에 설치한 밸브를 통하여 질소 등의 불활성 가스, 또는 대기를 감압챔버 내에 도입하여 대기에 개방한다. 계속해서 도어밸브(16)를 개방하여 기판의 반입 및 반출을 행한다. 기판조립장치(1)의 진공챔버 내에 대하여, 클리닝 등의 메인티넌스를 행하는 경우에는, 상 챔버부(T2)에 설치한 체결기구를 동작시켜, 가압베이스판(7)과 상 챔버(T2)부를 일체화하고, 구동모터(10)를 사용하여 위쪽 테이블 (2)과 함께 Z축 방향으로 들어 올린다. 이에 의하여 챔버를 개방한 상태로 상하 테이블의 메인티넌스를 행하는 것이 가능하게 된다. 상기한 바와 같이 본 실시형태에서는, 대형기판을 위쪽 테이블에 유지할 때에, 기판 반입시에 발생하고 있는 기판의 휘어짐에 의하여 위쪽 테이블에 확실하게 기판을 유지할 수 없다고 하는 문제를 해결하여, 기판접합의 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 기판접합장치에 의하면, 기판을 장치내로 반입할 때, 특히 대형의 상 기판을 위쪽 테이블에 유지할 때, 기판에 발생하는 휘 어짐의 영향을 없애어 확실하게 소정위치에 기판을 유지할 수 있기 때문에 위치맞춤의 정밀도를 향상할 수 있음과 동시에, 위치맞춤에 요하는 시간도 단축하는 것이 가능하게 된다.

Claims

감압 분위기로 하기 위한 챔버와;

상기 챔버 내에 한쪽의 기판을 유지하여 상하로 이동 가능하게 구성한 가압판과,

상기 가압판에 유지된 기판에 대향하여 간격을 두고 다른쪽의 기판을 유지하는 기판유지테이블과,

상기 기판유지테이블을 구동하여, 상기 한쪽의 기판과 다른쪽의 기판과의 위치 맞춤을 행하고, 상기 가압판을 상하로 구동하여 기판 사이의 간격을 좁혀, 상기 기판의 어느 한쪽에 설치한 접착제에 의하여 감압분위기 중에서 접합을 행하는 기판조립장치에 있어서,

상기 가압판에 기판을 유지하기 위하여 부압을 공급하는 복수의 흡착구멍을 구비하고,

상기 복수의 흡착구멍 중 가압판 중앙부 근방 및 그 주위의 흡착구멍은 상하이동기구를 구비한 복수의 흡착패드에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 흡착패드를 가압판 중앙부 근방에만 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
제 1항에 있어서,

상기 가압판의 기판 반입측과는 반대측의 끝부측에도 상하이동기구를 구비한 복수의 흡착패드를 설치한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
감압분위기로 하기 위한 챔버와,

상기 챔버 내에 한쪽의 기판을 유지하여 상하로 이동 가능하게 구성한 가압판과,

상기 가압판에 유지된 한쪽의 기판에 대향하여 간격을 두고 다른쪽의 기판을 유지하는 기판유지테이블과,

상기 기판유지테이블을 수평방향으로 구동하여, 상기 한쪽의 기판과 다른쪽의 기판의 위치 맞춤을 행하고,

상기 가압판을 상하로 구동함으로써 기판 사이의 간격을 좁혀, 상기 기판의 어느한쪽에 설치한 접착제에 의하여 감압 분위기 중에서 접합을 행하는 기판조립장치에 있어서,

상기 가압판에 부압을 공급하는 복수의 흡착구멍을 설치하고,

상기 가압판에 기판을 반송하는 로봇핸드의 손가락부 선단측의 휘어짐량에 따라 상기 한쪽의 기판을 가압판측으로 밀어 올리기 위한 기판 선단 보정기구를 챔버 내에 설치하고,

상기 기판선단보정기구로 기판선단부를 가압판측으로 밀어올린 상태에서 상기 가압판의 흡착구멍에 부압을 공급하여 기판을 가압판에 유지하는 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
감압분위기로 하기 위한 챔버와,

상기 챔버 내에 한쪽의 기판을 유지하여 상하로 이동 가능하게 구성한 가압판과,

상기 가압판에 유지된 한쪽의 기판에 대향하여 간격을 두고 다른쪽의 기판을 유지하는 기판유지테이블과,

상기 기판유지테이블을 수평방향으로 구동하여, 상기 한쪽의 기판과 다른쪽의 기판과의 위치 맞춤을 행하고,

상기 가압판을 상하로 구동하여 기판 사이의 간격을 좁혀, 상기 기판의 어느한쪽에 설치한 접착제에 의하여 감압 분위기 중에서 접합을 행하는 기판조립장치에 있어서,

상기 가압판에 부압을 공급하여 기판을 흡인흡착하여 유지하는 복수의 흡인 흡착구멍을 설치하고, 상기 흡착구멍을 3개 이상의 군으로 분할하여, 각 군마다 흡착력을 가변할 수 있도록 부압원이나 압력조절밸브를 구비한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가압판에 설치한 흡착구멍에 더하여, 기판을 감압하여 흡인흡착력이 작아져도 기판을 유지하는 유지력을 작용시키기 위한 정전흡착기구 또는 점착유지기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판조립장치.
진공챔버 내에서 2매의 기판을 상하로 간격을 두고 대향시켜 상하의 테이블에 흡인 흡착력에 의하여 각각 유지하여 위치맞춤을 행하고, 양 기판의 간격을 좁힘으로써 어느 한쪽의 기판에 설치한 접착제에 의하여 양 기판의 접합을 행하는 기판조립방법에 있어서,

상기 위쪽 테이블 기판을 유지하는 경우에, 로봇핸드 위에 기판 중앙부가 오목상태로 되도록 유지하여 챔버 내의 위쪽 테이블의 밑으로 반입하고, 상기 위쪽 테이블에 설치한 복수의 흡착구멍 중, 상기 기판의 중앙부에 대응하는 흡착구멍으로부터 차례로 주변부의 흡착구멍에 부압을 공급함으로써 상기 기판의 중앙부로부터 차례로 둘레 가장자리부를 향하여 흡인흡착 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 기판조립방법.
진공챔버 내에서 2매의 기판을 상하로 간격을 두고 대향시켜 상하의 테이블에 흡인 흡착에 의하여 각각 유지하여 위치맞춤을 행하고, 양 기판의 간격을 좁힘으로써 어느 한쪽의 기판에 설치한 접착제에 의하여 양 기판의 접합을 행하는 기판조립방법에 있어서,

상기 위쪽 테이블에는 흡인 흡착용의 흡착구멍과 상하 이동기구를 가지는 복수의 흡착패드를 구비하고,

상기 위쪽 테이블 기판을 유지하는 경우에, 먼저 상기 기판의 중앙부의 흡착패드를 기판면까지 강하시켜 상기 흡착패드의 흡착구멍에 부압을 공급함으로써 기판을 흡착패드에 흡착시키고, 둘레 가장자리부를 향하여 차례로 상하 이동기구를 구비한 흡착패드를 동작시켜 흡착패드로 기판을 유지한 후, 흡착패드를 위쪽 테이블면까지 끌어올림으로써 기판을 위쪽 테이블면으로 끌어올려 흡인흡착 유지하는 것을 특징으로 하는 기판조립방법.