KR100586787B1 - 기판 접합 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

기판(3, 4)을 각각 유지하는 하부 유지 테이블(15)과 상부 유지 테이블(18)은 서로에 대해 이동되어, 기판 중의 하나의 기판이 나머지 기판 상에 형성된 액정의 액적(6)에 접촉하게 한다. 하부 유지 테이블(15) 상에 유지된 기판(3)은 따라서 뜨게 된다. 다음에는, 떠 있는 기판(3)은 하부 유지 테이블(15)과 맞닿게 된다. 상기 기판을 함께 접합시키기 위해 적용될 접합 하중보다 작은 접촉 하중은 따라서 상기 2개의 기판에 적용되고, 따라서 상기 기판을 수평 방향으로 서로 정렬시킨다. 접합 하중은 그렇게 정렬된 상기 2개의 기판에 적용된다. 기판은 따라서 밀봉층(5)과 접합된다.

프레임, 밀봉층, 기판, 액적(液滴), 영역, 접합 하중, 접촉 하중, 표면장력, 하부 유지 테이블, 상부 유지 테이블, 구동 수단, 정렬 수단, 제어 수단.

Description

기판 접합 장치 및 방법{METHOD OF BONDING SUBSTRATES AND APPARATUS FOR BONDING SUBSTRATES}

본 발명은 2개의 기판 사이에 유체를 삽입한 상태에서 밀봉재를 사용하여 2개의 기판을 접합하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이 패널로 대표되는 평판 디스플레이 패널의 제조에 있어서, 2개의 기판은 서로 대향하여 소정 거리만큼 이격된다. 기판 사이의 갭은 유체인 액정으로 채워지고, 기판은 밀봉재로 접합된다.

2개의 기판을 함께 접합하기 위해, 밀봉재는 기판중 하나의 기판의 에지부에 도포되어 프레임 모양의 층을 형성한다. 다음에는, 액정은 소정의 양으로 기판 상에 적하(滴下)되어, 밀봉재의 프레임 모양의 층에 의해 둘러싸인 기판의 영역에 액적(液滴)을 형성한다. 또는, 액정은 다른 기판 상에 소정의 양으로 적하되어, 앞에서 언급한 기판의 영역에 대향하는 영역에 액적을 형성한다.

다음에, 2개의 기판은 각각 상부 테이블과 하부 테이블 상에 유지된다. 기판은 서로 대향하도록 위치되고 소정 거리만큼 이격된다. 이 상태에서, 기판은 X, Y 및 θ 방향의 수평면에 정렬된다. 다음에는 2개의 기판은 함께 접합된다.

2개의 기판은 마이크론 정도의 정밀도로 수평 방향으로 정렬되는 것이 요구된다. 초점 심도가 비교적 작은 고배율 카메라가 기판을 정렬시키기 위해 이용된 다.

2개의 기판이 비교적 긴 거리만큼 수직 방향으로 이격되면, 기판은 고배율 카메라의 초점 심도 내에 위치될 수 없다. 그 결과, 기판은 고정밀도로 정렬될 수 없다. 다시 말해서, 기판을 정렬시키는 정밀도는 원하는 만큼 높을 수 없다.

2개의 기판을 고정밀도로 정렬시키기 위해, 기판은 함께 접합될 때 서로 가까이 위치되고, 다음에는 고배율 카메라로 촬영된다. 기판의 사진에 기초하여, 기판 중의 하나는 X, Y 및 θ 방향으로 이동되어 다른 기판과 정렬된다.

2개의 기판이 너무 가까이 위치되면, 기판은 밀봉재와 접촉될 수 있다. 기판이 밀봉재와 접촉되면, 사진에 따라 수평 방향으로 기판을 이동시키는 힘은 밀봉재의 점성 저항으로 인해 증가한다. 따라서, 기판은 정밀하고 유연하게 이동될 수 없다.

2개의 기판이 너무 가까이 위치되면, 밀봉재가 기판을 함께 접합시킬 뿐만 아니라, 기판 중 하나의 기판 상의 액정의 액적은 붕괴되어 기판 사이의 갭을 채운다. 따라서, 액정은 기판의 접합을 증가시킨다. 이것은 기판을 원하는 거리만큼 정확하게 서로에 대해 수평 방향으로 이동시키는 것을 어렵게 한다. 궁극적으로, 기판을 유연하고 정밀하게 정렬시키는 것이 불가능하게 된다.

본 발명의 목적은 기판 중 하나를 비교적 작은 힘으로 이동시켜 기판을 고정밀도로 정렬시키고 함께 접합된 2개의 기판의 품질을 강화시킴으로써, 2개의 기판을 접합시키는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 기판 접합 방법을 제공한다. 상기 방법에 있어서, 프레임 형상의 밀봉층이 2개의 기판 중 하나의 기판 상에 형성된다. 다음에는, 유체가 적하(滴下)되어, 상기 프레임 형상의 밀봉층 내에 놓이는, 상기 2개의 기판 중 상기 하나의 기판의 영역에 액적을 형성한다. 접합 하중(bonding load)은 상기 2개의 기판에 적용되어 상기 기판을 함께 접합시킨다.

상기 방법은

하부 유지 테이블 상에 상기 기판 중 하나의 기판을 유지하는 단계,

상기 하부 유지 테이블과 대향하는 상부 유지 테이블 상에 나머지 기판을 유지하는 단계,

상기 상부 및 하부 유지 테이블 중 적어도 하나를 구동시켜 상기 상부 및 하부 유지 테이블을 서로를 향해 이동시키는 단계,

상기 2개의 기판이 상기 유체에 접촉하게 하고, 상기 2개의 기판을 서로를 향해 당기는 유체의 표면장력을 사용함으로써, 상기 기판 중 상기 하나의 기판을 상기 하부 유지 테이블로부터 뜨게 하는 단계,

상기 기판 중 떠 있는 상기 하나의 기판이 상기 하부 유지 테이블에 맞닿게 하고, 상기 접합 하중보다 작은 접촉 하중(contact load)을 적용시키는 단계,

상기 접촉 하중이 상기 2개의 기판에 적용되는 동안에, 상기 상부 및 하부 유지 테이블 중 적어도 하나를 수평 방향으로 이동시켜 상기 2개의 기판을 서로 정렬시키는 단계, 및

상기 접합 하중을 서로 정렬된 상기 2개의 기판에 적용시키고, 상기 밀봉층 을 사용하여 상기 기판을 함께 접합시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기판 접합 장치를 제공한다.

장치에서, 프레임 형상의 밀봉층이 2개의 기판 중 하나의 기판 상에 형성되고, 유체(fluid)의 액적(液滴)(drops)은 상기 프레임 형상의 밀봉층 내에 놓이는, 상기 2개의 기판 중 상기 하나의 기판의 영역에 유체를 적하(滴下)시킴으로써 형성되며, 접합 하중(bonding load)은 상기 2개의 기판에 적용되어 상기 기판을 함께 접합시킨다.

상기 장치는

상기 기판 중 하나의 기판을 유지하는 하부 유지 테이블,

상기 하부 유지 테이블과 대향하며, 나머지 기판을 유지하는 상부 유지 테이블,

상기 상부 유지 테이블을 상기 하부 유지 테이블로 향해 또한 상기 하부 유지 테이블로부터 멀리 구동시키는 구동 수단,

상기 2개의 기판이 상기 접합 하중보다 작은 접촉 하중에 의해 상기 유체에 접촉하는 동안에, 상기 구동 수단에 의해 서로에 대해 이동된 상기 2개의 기판을 수평 방향으로 정렬시키는 정렬 수단, 및

상기 2개의 기판이 상기 접촉 하중으로 인해 서로 접촉할 때, 상기 구동 수단을 제어하여 상기 상부 유지 테이블이 아래로 이동하는 것을 멈추게 하며, 상기 정렬 수단이 상기 기판을 서로에 대해 정렬시킬 때, 상기 구동 수단을 제어하여 상 기 기판에 상기 접합 하중을 적용시키는 제어 수단

을 포함하며,

상기 하부 유지 테이블은, 상기 2개의 기판이 상기 유체에 접촉할 때 상기 유체의 표면장력으로부터 발생되고, 상기 2개의 기판을 서로에 대해 당기며, 상기 기판 중 상기 하나의 기판을 상기 하부 유지 테이블로부터 뜨게 하는 힘보다 작은 힘으로 상기 기판 중 상기 하나의 기판을 유지하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널을 조립하기 위해 설계된 시스템의 개략도이다.

도 2는 시스템 내에 합체되고 한 쌍의 기판을 함께 접합하도록 설계된 기판 접합 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 3a 내지 도 3e는 한 쌍의 기판을 접합시키는 순서를 설명하는 단면도이다.

본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기술된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널을 조립하도록 설계된 시스템(1)의 개략도이다. 시스템(1)은 밀봉재를 도포하는 밀봉재-도포 장치(2)를 구비한다. 제1 기판(3)은 밀봉재-도포 장치(2)에 공급된다. 제1 기판(3)은 제2 기판(4)에 접합되어야 하는 것이다.

밀봉재-도포 장치(2)는 테이블(도시되지 않음)과, 테이블 위에 위치된 밀봉 재-도포 노즐(도시되지 않음)을 구비한다. 테이블은 제1 기판(3)을 유지한다. 밀봉재-도포 노즐은 X, Y, 및 θ 방향으로 제1 기판(3)에 대해 구동되어, 점성 탄성 재료인 밀봉재(5)를 도포한다. 즉, 밀봉재(5)는 제1 기판(3)의 에지를 따라 제1 기판(3)의 내면{즉, 기판(3)이 다른 기판에 접합되는 면}에 도포된다. 그렇게 도포된 밀봉재(5)는 프레임 모양의 층(도 3에 도시되지 않음)을 형성한다.

밀봉재(5)가 도포된 제1 기판(3)은 적하 장치(7)에 공급된다. 적하 장치(7)는 테이블(도시되지 않음)과, 테이블 위에 위치된 적하 노즐(도시되지 않음)을 구비한다. 적하 노즐은 제1 기판(3)에 대해 X, Y, 및 θ 방향으로 구동된다. 그렇게 구동되는 동안에, 적하 노즐은 유체인 액정을 제1 기판(3) 상에 적하시켜, 밀봉재의 프레임 모양의 층에 의해 둘러싸인 제1 기판(3)의 영역에 액정의 액적(6)을 형성한다. 액적(6)은 소정 패턴, 예로서 로우 및 칼럼으로 배열된다.

제1 기판(3) 상에 형성된 액정의 액적(6)은 도 3a에 도시되듯이 밀봉재(5)의 높이(H)보다 큰 높이(h)를 갖는다. 액정이 고정된 양으로 제1 기판(3)에 도포되면, 각각의 액적(6)의 부피, 따라서 액적(6)의 높이(h)는 제1 기판(3) 상에 형성된 액적(6)의 수에 의해 결정된다. 따라서, 액정이 도포되는 고정된 양에 기초하여, 형성된 액적(6)의 수를 조정함으로써 높이(h)는 높이(H)보다 클 수 있고, 즉, h>H일 수 있다.

이제 액정의 액적(6)을 가진 제1 기판(3)은 기판 접합 장치(11)에 공급된다. 다른 기판, 또는 제2 기판(4)은 기판 접합 장치(11)에 공급된다. 장치(11)에서, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 뒤에서 설명되듯이 서로 정렬되고 함께 접합된다. 한 쌍을 이루는 기판(3, 4)이 밀봉재(5)를 사용하여 함께 접합될 때, 액정의 액적(6)은 이 기판(3, 4) 사이의 갭에 밀봉된다.

도 2에 도시듯이, 기판 접합 장치(11)는 챔버(12)를 구비한다. 챔버(12)는 감압 펌프(10)가 구동될 때 예로서 1 Pa로 감압된다. 챔버(12)는 한 면에 포트(14)를 구비한다. 포트(14)는 셔터(13)로 폐쇄될 수 있다. 포트(14)를 통해서, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 챔버(12)내로 삽입되거나 챔버(12)로부터 제거될 수 있다.

챔버(12)는 하부 유지 테이블(15)을 포함한다. 하부 유지 테이블(15)은 XYθ 구동기(16)에 의해 X, Y, 및 θ 방향으로 구동될 수 있다. 제1 기판(3)은 하부 유지 테이블(15)의 유지면(15a)(holding surface)(상면) 상에 위치되고, 그 내면을 위로 향한 상태로 위치된다. 제1 기판(3)의 내면은 그 상부에 밀봉재(5)와 액정의 액적(6)이 도포된다. 제1 기판(3)의 외면(예로서, 하면)은 소정의 유지력, 즉 예로서 정전기력에 의해 유지면(15a) 상에 유지된다.

상부 유지 테이블(18)은 하부 유지 테이블(15) 위에 제공된다. 테이블(18)은 구동 유닛(17)에 의해 Z 방향으로 하부 유지 테이블(15)로 향해 또한 그로부터 멀리 구동될 수 있다. 제2 기판(4)은 상부 유지 테이블(18)의 하면, 또는 유지면(18a) 상에 정전기력에 의해 유지된다. 제2 기판(4)은 그 외면을 상부 유지 테이블(18)과 접촉한 상태로 그렇게 유지된다.

다수의 전극(15c)과 다수의 전극(18c)은 각각 유지 테이블(15, 18) 상에 제공된다. 이러한 전극(15c, 18c)은 전원(도시되지 않음)이 전력을 공급할 때 정전기력을 발생시킨다. 정전기력은 기판(3, 4)을 각각 유지 테이블(15, 18) 상에 유지한 다.

구동 유닛(17)은 Z-구동 모터(19)를 구비한다. 브래킷(20)은 Z-구동 모터(19)를 유지부(21)에 고정시킨다. 모터(19)는 스크루 샤프트(23)가 커플링되는 샤프트(22)를 구비한다. 스크루 샤프트(23)는 C자형의 가동 부재(24)의 상부 부분(24a)과 스크루 결합된다. 상부 부분(24a)의 말단부는 브래킷(20) 상에 제공되고 수직 방향으로 연장되는 선형 가이드(25)와 미끄럼 접촉 상태로 유지된다. 따라서, 가동 부재(24)는 Z-구동 모터(19)가 모터(19)의 샤프트(22)에 커플링된 스크루 샤프트(23)를 회전시킬 때 선형 가이드(25)를 따라 상하 이동될 수 있다.

가동 부재(24)는 챔버(12) 내로 연장되면 상하 이동될 수 있다. 가동 부재(24)는 챔버(12)의 상부 벽에 제공된 밀봉 기구(26)에 의해 공기 밀폐 상태로 유지된다. C자형 가동 부재(24)의 하부 부분(24b)은 상부 유지 테이블(18)의 상면에 고정된 L자형 스톱퍼(31)의 수평부를 유지한다. 로드 셀(load cell)(32)은 가동 부재(24)와 스톱퍼(31) 사이에 삽입된다. 로드 셀(32)은 구동 유닛(17)의 가동 부재(24)에 적용된 하중을 검출하도록 설계된다.

XYθ 구동기(16)와 Z-구동 모터(19)는 콘트롤러(34)에 의해 공급된 구동 신호에 의해 구동된다. 로드 셀(32)은 가동 부재(24) 상에 적용된 하중을 나타내는 신호를 생성한다. 신호는 콘트롤러(34)에 입력된다.

챔버(12)는 하부 벽에 형성된 창(35)을 구비한다. 창(35)은 광학적으로 투명하다. 고배율 촬영 카메라(36)는 창(35)에 대향하여 위치된다. 제1 기판(3) 및 제2 기판(4)이 후에 설명하듯이 서로 가까이 위치될 때, 촬영 카메라(36)는 하부 유지 테이블(15) 상에 유지된 제1 기판(3)의 4개의 코너 상에 제공된 정렬 마크(도시되지 않음)를 촬영한다. 카메라(36)는 또한 상부 유지 테이블(18) 상에 유지된 제2 기판(4)의 4개의 코너 상에 제공된 정렬 마크(도시되지 않음)를 촬영한다. 2개의 기판의 코너에 있는 정렬 마크는 하부 유지 테이블(15)에 만들어진 개구(37)를 통해 볼 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

다른 카메라(도시되지 않음)는 고배율 촬영 카메라(36) 근처에 배치된다. 고배율 촬영 카메라(36)보다 적은 배율을 가진 카메라는 제1 기판(3) 및 제2 기판(4)의 대략적인 정렬을 달성하기 위해 사용된다.

촬영 카메라(36)는 비디오 신호를 발생시키며, 비디오 신호는 영상 처리 유닛(38)에 공급된다. 유닛(38)은 비디오 신호를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호는 제어장치(34)에 입력된다. 디지털 신호로부터, 제어장치(34)는 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이의 상대적 변위, 즉, 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이의 수평 변위를 계산한다.

제어장치(34)는 변위를 나타내는 신호를 생성하고 이 신호를 XYθ 구동기(16)에 공급한다. 이 신호에 의해 구동되어, XYθ 구동기(16)는 하부 유지 테이블(15)을 구동한다. 따라서 하부 유지 테이블(15) 상에 유지된 제1 기판(3)은 제2 기판(4)과 정렬되도록 이동된다.

제1 기판(3)과 제2 기판(4)을 접합하기 위해 기판 접합 장치(11)가 수행하는 순서는 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 기술된다.

도 3a에 도시되듯이, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 각각 하부 유지 테이블 (15)과 상부 유지 테이블(18) 상에 위치된다. 따라서, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 서로 대향되며 소정 거리만큼 수직으로 이격된다. 대략적인 정렬을 달성하기 위한 카메라(도시되지 않음)는 2개의 기판의 4개의 코너를 촬영한다. 다음에는, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 2개의 기판의 4개의 코너의 촬영된 영상에 따라 X, Y 및 θ 방향으로 대략적으로 정렬된다.

다음에는, 구동 유닛(17)은 상부 유지 테이블(18)을 아래로 낮은 속도로 구동한다. 제2 기판(4)이 도 3b에 도시하듯이 제1 기판(3)에 접근할 때, 제2 기판(4)의 하면은 제1 기판(3)의 상면 상에 형성되고 밀봉층(5)의 높이(H)보다 큰 높이(h)를 가진 액정의 액적(6)과 접촉한다. 액적(6)은 모세관 작용으로 인해 변형된다. 더욱 정밀하게는, 도 3a에 도시되듯이 반구체(半球體)인 액적(6)은 도 3b에 도시되듯이 모래시계 모양의 액적로 변한다.

액정의 액적(6)은 표면장력에 의해 반구체 형상으로 복귀하고자 한다. 표면장력은 제1 기판(3)을 제2 기판(4)으로 향해 당긴다. 이 때에, 제1 기판(3)은 표면장력이 하부 유지 테이블(15) 상의 제1 기판(3)을 유지하는 힘과 제1 기판(3)의 중량의 합보다 크면 도 3c에 도시되듯이 하부 유지 테이블(15)로부터 순간적으로 뜬다.

구동 유닛(17)이 상부 유지 테이블(18)을 아래로 향해 낮은 속도로 더욱 구동할 때, 제1 기판(3)은 도 3d에 도시되듯이 하부 유지 테이블(15)의 상면과 접촉하고, 액정의 액적(6)은 제2 기판(4)을 유지하는 상부 유지 테이블(18)의 중량을 받는다. 이것은 상부 유지 테이블(18)로부터 스톱퍼(31)를 거쳐 가동 부재(24)에 적용된 하중을 감소시킨다.

가동 부재(24)에 적용된 하중이 감소되기 때문에, 가동 부재(24)와 스톱퍼(31) 사이에 삽입된 로드 셀(32)에 의해 검출된 하중 역시 감소한다. 따라서 로드 셀(32)에 의해 생성된 신호는 크기가 변한다. 신호의 이러한 변화는 제어장치(34)로 하여금 Z-구동 모터(19)를 정지시키게 한다. 그 결과, 상부 유지 테이블(18)은 아래로 이동하는 것을 멈춘다.

로드 셀(32)에 의해 검출된 하중이 변하고 따라서 상부 유지 테이블(18)이 아래로 이동하는 것을 멈출 때, 제2 기판(4)은 액정의 액적(6)과 접촉하여, 도 3d에 도시되듯이 액적(6)을 약간 붕괴시킨다. 그러나, 액정은 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이의 갭을 채우지 않는다. 더욱이, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 제2 기판(4)이 아직 밀봉층(5)과 접촉하도록 이격된다. 다시 말해서, 하중은 2개의 기판(3, 4)이 결국 접촉하게 하도록 적용된다.

구동 유닛(17)은 로드 셀(32)에 의해 검출된 하중이 변할 때 정지되기 때문에, 접촉 하중이 제1 기판(3)과 제2 기판(4)에 적용된다. 접촉 하중(contact load)은 제1 기판(3)과 제2 기판(4)을 접합시키는 접합 하중(bonding load)보다 작으며, 접합 하중의 약 40 내지 50%로 설정된다. 따라서, 접촉 하중은 접합 하중이 200kg이면 80 내지 100kg이다.

상기와 같이, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 이격된 상태로 유지되어, 액정의 액적(6)은 기판(3, 4) 사이의 갭을 채우지 않고, 제2 기판(4)은 밀봉층(5)과 접촉하지 않는다. 즉, 액정의 액적(6)은 도 3a에 도시된 반구체로부터 도 3d에 도시되 듯이 모래시계 형상으로 변형되지만 한 쌍의 기판(3, 4)을 채우도록 결합하지는 않는다.

따라서, 액정의 액적(6)은 한 기판에 대향하는 다른 기판의 전체 표면에 힘을 발생시키지 않는다. 제2 기판(4) 역시 밀봉층(5)과 접촉하지 않는다. 따라서, 제1 기판(3)을 제2 기판(4)과 유연하게 또한 정밀하게 정렬시키도록 제1 기판(3)을 이동시키는 것이 가능하다.

도 3c에 도시되듯이, 제2 기판(4)은 액정의 액적(6)과 접촉되고, 제1 기판(3)은 하부 유지 테이블(15)로부터 뜬다. 이것은 이점을 제공한다. 제1 기판(3)은 표면장력으로부터 결과하는 제1 기판(3)을 당기는 힘이 제1 기판(3)의 중량과 균형을 이루는 레벨까지 뜬다. 다음에는, 상부 유지 테이블(18)은 더욱 아래로 이동되고, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 여전히 서로 이격된다. 제1 기판(3)은 곧 하부 유지 테이블(15)과 접촉하여, 하부 유지 테이블(15)에 하중을 적용한다. 접촉 하중이 하부 유지 테이블(15)에 적용될 때, 상부 유지 테이블(18)은 아래로 이동하는 것을 멈춘다.

상부 유지 테이블(18)이 아래로 이동하는 것을 멈출 때, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)은 액정의 액적(6)의 표면장력에 의해 결정되는 거리만큼 이격된다. 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이의 갭은 제1 기판(3)이 하부 유지 테이블(15)과 접촉하여 접촉 하중을 하부 유지 테이블(15)에 적용할 때 액정의 액적(6)의 표면장력으로 인해 더 이상 감소되지 않는다. 접촉 하중은 감소되지 않는다. 제1 기판(3)도 뜨는 것으로부터 방지된다. 따라서, 충분한 접촉 하중이 2개의 기판(3, 4) 둘 다에 신뢰 성 있게 적용될 수 있다.

이 접촉 하중에 의해, 액정의 액적(6)은 기판(3, 4) 사이의 갭을 채우지 않는다. 따라서, 서로 대향하는 각각의 기판의 전체 표면에 어떠한 힘도 발생되지 않는다. 이것은 하부 유지 테이블(15)이 유연하고 정밀하게 이동되어 제1 기판(3)이 제2 기판(4)과 정렬시키는 것을 가능하게 한다.

접촉 하중이 기판(3, 4) 둘 다에 적용되는 동안에, 촬영 카메라(36)는 제1 기판(3)의 4개의 코너에 제공된 정렬 마크(도시되지 않음)와 또한 제2 기판(4)의 4개의 코너에 제공된 정렬 마크를 촬영한다. 카메라(36)는 비디오 신호를 생성하며, 비디오 신호는 영상 처리 유닛(38)에 공급된다. 유닛(38)은 비디오 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호는 제어장치(34)에 입력된다. 디지털 신호에 따라, 제어장치(34)는 하부 유지 테이블(15)을 구동하는 XYθ 구동기(16)를 제어한다. 하부 유지 테이블(15) 상에 유지되는 제1 기판(3)은 따라서 이동되고 고정밀도를 가지고 제2 기판(4)과 정렬된다.

제1 기판(3)을 제2 기판(4)과 정렬시키기 위해 기판(3, 4)에 적용된 접촉 하중은 로드 셀(32)에 의해 생성된 신호로부터 결정된 접촉 하중으로 유지된다. 따라서, 제2 기판(4)은 제1 기판(3)에 도포된 밀봉층(5)으로부터 이격된 상태로 남고, 기판(3, 4) 사이의 갭은 액정의 액적(6)로 채워지지 않은 상태로 남는다.

밀봉층(5)의 접착력은 제2 기판(4) 상에 작용하지 않고, 액정의 액적(6)의 접착력도 서로 대향하는 각각의 기판의 전체 표면상에 발생하지 않고, 또한, 상기 접촉력도 기판(3, 4) 둘 다를 촬영 카메라(36)의 초점심도 내에서 이동시킨다. 따 라서, 제1 기판(3)은 제2 기판(4)에 대해 X, Y 및 θ 방향으로 비교적 작은 힘으로 이동될 수 있다.

액정의 액적(6)이 서로 접촉하여, 한 쌍의 기판(3, 4) 사이의 갭을 채운다고 가정한다. 그러면, 액정의 액적(6)의 접착력이 기판(3, 4)의 대향하는 전체 표면상에 작용한다. 이것이 발생하면, 기판(3, 4)을 견고하게 접합시키는 힘은 증가되어, 제1 기판(3)을 제2 기판(4)에 대해 원하는 거리만큼 수평으로 이동시키는 것이 더 이상 가능하지 않게 한다.

그러나, 기판(3, 4)을 서로 정렬시키기 위해 기판(3, 4)에 적용되는 힘은 접촉력이다. 따라서, 액정의 액적(6)은 서로 접촉하지 않아, 기판(3, 4) 사이의 갭을 채우지 않는다. 제2 기판(4)은 밀봉층(5)과 접촉하지 않는다. 따라서, 제1 기판(3)은 작은 저항을 받지만 유연하게 이동될 수 있다. 이것은 기판(3, 4)을 서로 정렬시키는 정밀도를 향상시키는 것을 돕는다.

제1 기판(3)과 제2 기판(4)이 그렇게 정렬된 후에, Z-구동 모트(19)는 상부 유지 테이블(18)을 아래로 더욱 이동시켜, 접합력을 작용시켜 기판(3, 4)을 함께 접합시킨다. 그 결과, 기판(3, 4) 사이의 갭은 기판(3, 4)이 정렬되었던 때 이격되었던 거리로부터 도 3e에 도시되듯이 감소된다. 밀봉층(5)은 기판(3, 4)을 서로 접합시킨다. 따라서, 기판(3, 4) 사이의 갭은 액정의 액적(6)에 의해 채워진다.

기판(3, 4)이 그렇게 챔버(12) 내에서 접합될 때, 정전하(electrostatic charge)는 상부 유지 테이블(18)로부터 제거된다. 상부 유지 테이블(18)은 위로 이동되고, 가스가 챔버(12) 내로 도입된다. 그러면, 기판(3, 4)은 더욱 견고하게 접 합되는데, 왜냐하면 현재 챔버(12)내의 압력이 기판(3, 4) 사이의 갭 내의 압력보다 높기 때문이다. 이것은 기판(3, 4)의 신뢰성 있는 접합을 보장한다.

상술한 실시예에 따른 기판-접합 장치는 도 3c와 도 3d를 참조하여 설명하였듯이 고정밀도를 갖고 제1 기판(3)을 제2 기판(4)과 정렬시킬 수 있다. 따라서, 기판(3, 4)은 고정밀도를 갖고 함께 접합될 수 있다. 이것은 2개의 기판(3, 4)을 접합시킴으로써 제조된 액정 디스플레이 패널의 품질을 향상시키는 작용을 한다.

접촉 하중은 2개의 기판(3, 4)에 신뢰성 있게 적용될 수 있기 때문에, 기판(3, 4)은 하부 유지 테이블(15)이 제1 기판(3)을 제2 기판(4)과 정렬시키기 위해 제1 기판(3)을 이동시키는 동안에 피드백 제어를 받을 필요가 없다. 이것은 구동 유닛(17)에 의해 수행되는 제어를 단순화한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명은 대기 내에서 한 쌍의 기판(3, 4)을 접합시키는 방법에 적용될 수 있다. 실시예에서, 밀봉재(5)는 제1 기판(3)에 적용되고, 액정의 액적(6)은 제1 기판(3) 상에 적하된다. 대신에, 밀봉재는 2개의 기판 중 하나에 적용될 수 있고, 액정은 다른 기판에 적용될 수 있다.

상기와 같이, 한 쌍의 기판(3, 4)을 정렬시키는 단계에서, 제2 기판(4)은 액정의 액적(6)에 접촉되지만, 밀봉층(5)에 접촉하지는 않는다. 그러나, 밀봉층(5)이 작은 점성을 갖고 따라서 낮은 점성 저항을 작용시키면, 기판(3, 4)은 제2 기판(4)이 밀봉층(5)과 접촉하더라도 서로 정렬될 수 있다.

상기와 같이, 제1 기판(3)은 정전기력에 의해 하부 유지 테이블(15) 상에 유지된다. 대신에, 예로서 고무로 제조된 탄성 시트가 하부 유지 테이블(15)의 상면 에 접착될 수 있다. 이 경우에, 탄성 시트와 제1 기판(3) 사이의 마찰은 제1 기판(3)이 하부 유지 테이블(15)의 유지면(15a) 상에서 이동하는 것을 방지한다. 탄성 시트는 하부 유지 테이블(15)만큼 클 수 있다. 탄성 시트는 다수의 조각으로 분할될 수 있다.

탄성 시트는 하부 유지 테이블(15)의 상면 상에 제공되고, 제1 기판(3)은 정전기 인력(attraction) 또는 진공 인력을 이용하지 않고 또는 기계식 인력 수단을 사용하지 않고 유지된다. 이 경우에는, 제1 기판(3)은 상부 유지 테이블(18)이 아래로 이동할 때 제2 기판(4)이 액정의 액적(6)과 접촉할 때 하부 유지 테이블(15)로부터 쉽게 뜬다. 이것은 지금 액정의 액적(6)과 접촉하는 액정의 액적(6)의 표면장력이 제1 기판(3)을 당기기 때문이다.

따라서, 액정의 액적(6)의 표면장력, 즉, 2개의 기판(3, 4) 사이의 갭을 좁히고자 하는 힘이 정전기력이 제1 기판(3)을 하부 유지 테이블(15)로 당기는 경우보다 더욱 쉽게 감소될 수 있다. 상부 유지 테이블(18)이 접촉 하중으로 인해 아래로 이동하는 것을 멈추더라도, 2개의 기판(3, 4) 사이의 갭은 액정의 액적(6)의 표면장력에도 불구하고 감소되지 않는다. 기판(3, 4) 사이의 갭은 감소하지 않기 때문에, 접촉 하중은 감소되지 않고, 제1 기판(3)은 뜨는 것이 방지된다.

따라서, 접촉 하중은 2개의 기판(3, 4)에 신뢰성 있게 적용될 수 있다. 그 결과, 기판(3, 4)은 액정의 액적(6)이 기판(3, 4) 사이의 갭을 채우지 않도록 이격된 상태로 남고, 어떠한 접착력된 서로 대향하는 각각의 기판의 전체 표면상에 발생되지 않는다. 따라서, 서로 가까이 위치된 2개의 기판(3, 4)을 정렬시키기 위해 서, 하부 유지 테이블(15)은 제1 기판(3)이 상기한 실시예에서와 같이 정전기력에 의해 하부 유지 테이블(15)로 끌리는 경우보다 탄성 시트가 하부 유지 테이블(15)에 접착되는 경우에 더욱 유연하고 정밀하게 이동될 수 있다.

2개의 기판(3, 4)을 서로 정렬시키는 단계에서, 제1 기판(3)과 탄성 시트 사이의 마찰 및 제1 기판(3)을 탄성 시트로 향해 누르는 힘(접촉 하중)은 하부 유지 테이블(15)이 이동되는 방향으로 제1 기판(3)이 이동하는 것을 방지한다. 따라서, 기판은, 정전기 인력 또는 진공 인력을 적용시키는 기판-유지 수단 또는 제1 기판(3)을 유지하는 기계식 유닛을 사용할 필요 없이 양호하게 정렬될 수 있다. 이것은 기판-접합 장치를 단순화하고 장치의 작동성을 강화하는 것을 도우며, 장치를 양호한 상태로 유지하는 것을 쉽게 한다.

탄성 시트는 기판(3, 4)이 서로 정렬되는 동안에 기판(3, 4) 사이에 작용하는 저항보다 큰 마찰력을 탄성 시트와 제1 기판(3) 사이에서 작용시키는 부재이어야만 한다.

탄성 시트의 한 표면 영역(유지면을 정의한다)이 제1 기판(3)과 탄성 시트가 서로 쉽게 분리될 수 있도록 비접착성 재료로 제조되거나 표면 처리되는 것이 바람직하다.

탄성 시트만이 아니라 정전기 인력 또는 진공 인력을 작용시키는 유지 기구가 사용될 수도 있다. 이 경우에, 유지 기구는 상부 유지 테이블(18) 상에 제공된 정전 척과 같은 유지 기구보다 작은 인력을 발생시키는 것일 수 있다. 또는, 유지 기구는 상부 유지 테이블(18)이 접촉으로 인해 정지할 때까지 아래로 이동하는 동 안에 작동하지 않는 다른 형태일 수 있다. 따라서, 상기와 동일한 이점이 달성될 수 있다.

이 발명에서, 밀봉재는 제2 기판(4)에 또는 기판(3, 4) 둘 다에 도포될 수 있다. 또한, 액정의 액적(6)은 제2 기판(4)에 또는 기판(3, 4) 둘 다에 적하될 수 있다.

구동 유닛(17)은 상부 유지 테이블(18) 상에 제공된다. 대신에, 유닛(17)은 하부 유지 테이블(15) 상에 제공될 수도 있다. 더욱이, 2개의 구동 유닛은 각각 유지 테이블(15, 18) 상에 제공될 수도 있다.

하중 검출 수단으로서 사용되는 로드 셀(32)은 구동 유닛(17) 상에 제공된다. 대신에, 로드 셀(32)은 예로서 하부 유지 테이블(15)과 XYθ 구동기(16) 사이에 제공될 수도 있다. 로드 셀(32)이 함께 접합될 2개의 기판(3, 4) 상에 적용된 하중을 검출하도록 위치되면 족하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기판이 함께 접합되기 위해 서로 접근할 때 2개의 기판 사이에 액정이 발생시키는 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 기판은 유연하고 정밀하게 정렬될 수 있다. 그렇게 접합된 2개의 기판을 포함하는 제품은 따라서 고품질을 가질 수 있다.

Claims (4)

1. 프레임 형상의 밀봉층이 2개의 기판 중 하나의 기판 상에 형성되고, 유체(fluid)의 액적(液滴)(drops)이 상기 프레임 형상의 밀봉층 내에 놓이는, 상기 2개의 기판 중 상기 하나의 기판의 영역에 유체를 적하(滴下)시킴으로써 형성되며, 접합 하중(bonding load)이 상기 2개의 기판에 적용되어 상기 기판을 함께 접합시키는, 기판 접합 방법에 있어서,

   하부 유지 테이블 상에 상기 기판 중 하나의 기판을 유지하는 단계,

   상기 하부 유지 테이블과 대향하는 상부 유지 테이블 상에 나머지 기판을 유지하는 단계,

   상기 상부 및 하부 유지 테이블 중 적어도 하나를 구동시켜 상기 상부 및 하부 유지 테이블을 서로를 향해 이동시키는 단계,

   상기 2개의 기판이 상기 유체에 접촉하게 하고, 상기 2개의 기판을 서로를 향해 당기는 유체의 표면장력을 사용함으로써, 상기 기판 중 상기 하나의 기판을 상기 하부 유지 테이블로부터 뜨게 하는 단계,

   상기 기판 중 떠 있는 상기 하나의 기판이 상기 하부 유지 테이블에 맞닿게 하고, 상기 접합 하중보다 작은 접촉 하중(contact load)을 적용시키는 단계,

   상기 접촉 하중이 상기 2개의 기판에 적용되는 동안에, 상기 상부 및 하부 유지 테이블 중 적어도 하나를 수평 방향으로 이동시켜 상기 2개의 기판을 서로 정렬시키는 단계, 및

   상기 접합 하중을 서로 정렬된 상기 2개의 기판에 적용시키고, 상기 밀봉층을 사용하여 상기 기판을 함께 접합시키는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판 상에 형성된 유체의 액적은 상기 밀봉층의 높이보다 큰 높이를 가진 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 접촉 하중은, 서로 가까이 이동된 상기 2개의 기판 사이의 갭을 채우도록 상기 유체의 상기 액적을 붕괴시키지 않고, 상기 2개의 기판이 상기 밀봉층과 접합되는 것을 방지하는 하중이어서, 상기 2개의 기판은 서로 이격된 상태로 남는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
4. 프레임 형상의 밀봉층이 2개의 기판 중 하나의 기판 상에 형성되고, 유체(fluid)의 액적(液滴)(drops)이 상기 프레임 형상의 밀봉층 내에 놓이는, 상기 2개의 기판 중 상기 하나의 기판의 영역에 유체를 적하(滴下)시킴으로써 형성되며, 접합 하중(bonding load)은 상기 2개의 기판에 적용되어 상기 기판을 함께 접합시키는, 기판 접합 장치에 있어서,

   상기 기판 중 하나의 기판을 유지하는 하부 유지 테이블,

   상기 하부 유지 테이블과 대향하며, 나머지 기판을 유지하는 상부 유지 테이블,

   상기 상부 유지 테이블을 상기 하부 유지 테이블로 향해 또한 상기 하부 유지 테이블로부터 멀리 구동시키는 구동 수단,

   상기 2개의 기판이 상기 접합 하중보다 작은 접촉 하중에 의해 상기 유체에 접촉하는 동안에, 상기 구동 수단에 의해 서로에 대해 이동된 상기 2개의 기판을 수평 방향으로 정렬시키는 정렬 수단, 및

   상기 2개의 기판이 상기 접촉 하중으로 인해 서로 접촉할 때, 상기 구동 수단을 제어하여 상기 상부 유지 테이블이 아래로 이동하는 것을 멈추게 하며, 상기 정렬 수단이 상기 기판을 서로에 대해 정렬시킬 때, 상기 구동 수단을 제어하여 상기 기판에 상기 접합 하중을 적용시키는 제어 수단

   을 포함하며,

   상기 하부 유지 테이블은, 상기 2개의 기판이 상기 유체에 접촉할 때 상기 유체의 표면장력으로부터 발생되고, 상기 2개의 기판을 서로에 대해 당기며, 상기 기판 중 상기 하나의 기판을 상기 하부 유지 테이블로부터 뜨게 하는 힘보다 작은 힘으로 상기 기판 중 상기 하나의 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 장치.

Images