KR101384695B1

KR101384695B1 - 플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법

Info

Publication number: KR101384695B1
Application number: KR1020120140552A
Authority: KR
Inventors: 김대호; 장인경
Original assignee: 주식회사 나래나노텍
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-04-21

Abstract

본 발명은 플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치; 상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성하는 상부 스테이지; 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 박막; 및 상기 상부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착액을 가경화시키는 가경화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법{Apparatus and Method of Bonding Substrates Using Flexible Film}

본 발명은 플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다.

좀 더 구체적으로, 본 발명은 접착액이 도포된 하부 기판 상에 미리 정해진 얇은 두께를 갖는 상부 기판을 진공 흡착 상태로 제공한 후 진공 해제와 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상부 스테이지의 하부에 제공되는 플렉시블 박막이 상부 기판의 상부 표면에 압력을 인가하여 하부 기판에 합착함으로써, 합착 기판이 후속 포토 공정에 사용하기에 충분한 두께의 확보가 가능하며, 상부 기판의 자중에 의한 영향이 제거되고, 종래 기술에서 상부 기판의 포토 공정 후 두께를 감소시키기 위한 보호막 형성 공정, 식각(etching) 공정, 세정 공정, 및 보호막 제거(stripping) 공정과 같은 복잡하고 번거로운 공정의 사용이 불필요하며, 상부 기판과 하부 기판의 사이즈가 동일한 경우 실질적으로 사용이 불가능한 라미네이션 롤 방식의 합착 방법을 대체할 수 있고, 그에 따라 상부 기판의 파손 등이 방지되어 최종 제품의 전체 제조 비용 및 제조 시간이 크게 감소되며, 대면적 합착 기판의 제조에 적합하고 또한 양산이 가능한 플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다.

정보화 사회의 발전에 따라, 영상 정보를 출력하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양해지면서 기존의 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display), 전계 방출 디스플레이(FED: Field Emission Display), 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), PC용 모니터, 태블릿(Tablet) PC용 모니터, 휴대폰, 및 스마트폰 등과 같은 여러가지 평판디스플레이(FPD)가 등장하였다.

상술한 여러 가지 FPD 중에서 휴대폰 화면에서부터 대형 TV 화면에까지 다양하게 쓰이고 있는 PDP, LCD, 또는 유기발광소자(OLED)가 가장 대표적인 평판디스플레이(FPD)로 사용되고 있다.

상술한 평판디스플레이(FPD)를 제조하기 위해서는 먼저 베어 글래스(bare glass)와 같은 하부 기판의 상부에 다양한 패턴을 형성한 후 커버 글래스(cover glass)와 같은 상부 기판을 합착하여야 한다.

좀 더 구체적으로, 도 1a는 종래 기술에 따른 평판디스플레이(FPD)를 제조하기 위해 사용되는 포토 인라인 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1b 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 평판디스플레이(FPD)를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 평판디스플레이(FPD)를 제조하기 위해서는 먼저 복수의 상부 기판(110)을 포토 인라인 장치(101)로 제공한다(도 1a 참조). 그 후, 상부 기판(110)을 포토 인라인 장치(101) 상에서 화살표 방향을 따라 순차적으로 이송하면서 상부 기판(110) 상에 필요한 다양한 패턴(120)을 형성한다(도 1b 참조). 이 경우, 상부 기판(110)은 예를 들어 0.8mm의 초기 두께(Ti)를 갖는다.

그 후, 포토 인라인 장치(101)로부터 상부 기판(110)을 보호막 증착 장치(미도시)로 이송하여 패턴(120)을 보호하기 위해 보호막(130)을 형성한다(도 1b 참조). 그 후, 상부 기판(110)를 식각 장치(미도시)로 이송한 후, 상부 기판(110)의 두께를 감소시키기 위해 식각액(142)이 담긴 시각조(140) 내로 이송한다(도 1b 참조). 그 후, 상부 기판(110)의 하부면이 식각액(142)에 의해 식각되어 두께(Tf)가 예를 들어 0.4mm로 감소된다(도 1c 참조).

그 후, 상부 기판(110)의 하부면에 대한 세정 공정이 이루어지고, 상부 기판(110)의 패턴(120) 상부에 형성된 보호막(130)이 제거된다(도 1c 참조). 그 후, 상부 기판(110)은 예를 들어 상부 기판 합착과 같은 후속 공정에 사용되어 최종적으로 평판디스플레이(FPD)가 제조될 수 있다.

상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 평판디스플레이(FPD)의 제조에서는, 포토 인라인 장치(101)에서 상부 기판(110) 상에 패턴(120)을 형성하는 선포토 공정이 수행된 후, 식각액(142)을 이용한 식각 공정을 통해 상부 기판(110)의 두께를 줄이는 공정이 수행된다.

그에 따라, 상부 기판(110)의 선포토 공정 후 두께를 감소시키기 위해 보호막(130) 형성 공정, 식각(etching) 공정, 세정 공정, 및 보호막(130) 제거 공정과 같은 복잡하고 번거로운 공정의 사용이 필수적으로 요구된다.

또한, 상술한 보호막(130) 형성 공정, 식각(etching) 공정, 세정 공정, 및 보호막(130) 제거 공정을 수행하는 도중에 상부 기판(110) 상에 형성된 패턴(120)이 오염 또는 손상 발생 가능성이 높으며, 그로 인하여 최종 제품의 불량 발생 가능성이 높아진다.

또한, 종래 기술에서는 상술한 문제점들로 인하여 평판디스플레이(FPD)의 제조 시간 및 비용이 증가하고 또한 양산이 어렵다는 문제가 발생한다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은 상부 기판(110) 상에 선포토 공정 후 식각 공정을 이용하여 상부 기판(110)의 두께를 줄이는 대신, 처음부터 0.4mm 이하의 얇은 두께를 갖는 상부 기판(110)을 사용할 수 있는 방안을 고려하게 되었다.

상술한 방안은 1) 먼저 얇은 두께를 갖는 상부 기판의 하부에 하부 기판을 합착하는 공정, 2) 합착 시트를 포토 인라인 장치에 제공하여 후포토 공정을 수행하는 공정, 3) 상부 기판에서 하부 기판을 탈착시키는 공정을 포함한다.

따라서, 상술한 바와 같이 얇은 두께를 갖는 상부 기판의 하부에 하부 기판을 합착하는 공정을 수행하기 위한 적합한 장치를 고려하였다.

도 2a는 종래 기술에 따른 라미네이팅 롤을 구비한 합착 장치를 사용하여 상부 기판을 하부 기판 상에 합착하는 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 상부 기판과 하부 기판이 합착된 합착 시트를 도시한 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 합착 장치(200)는 라미네이팅 롤(250)을 구비한다. 먼저, 합착 장치(200)의 스테이지(224) 상에 하부 기판(220)을 진공 흡착 방식으로 고정시킨 후, 하부 기판(220) 상에 합착액(221)을 도포한다. 그 후, 상부 기판(210)을 스테이지(224) 상으로 이송시켜 상부 기판(210)의 일측 단부는 스테이지(224) 상에 위치되는 제 1 지지 장치(260)에 지지하고, 상부 기판(210)의 타측 단부는 제 2 지지 장치(262)의 지지롤(264) 상에 지지되도록 위치시킨다. 그 후, 라미네이팅 롤(250)을 상부 기판(210) 상에서 수평 방향으로 가압 이동시켜 상부 기판(210)을 하부 기판(220) 상에 합착시킨다. 이 경우, 라미네이팅 롤(250)의 수평 방향 이동 속도에 대응하여 제 2 지지 장치(262)가 하강한다. 그에 따라, 상부 기판(210)에 접촉하는 지지롤(264)의 높이가 합착 완료 시점에 하부 기판(220)의 표면 높이와 실질적으로 동일한 높이로 하강한다. 그 결과, 최종적으로 상부 기판(210)과 하부 기판(220)이 합착된 합착 기판(215)이 얻어진다(도 2b 참조).

상술한 종래 기술의 합착 장치(200)를 사용하면, 상부 기판(210)의 두께(Tb)가 예를 들어 0.4.mm이고, 하부 기판(220)의 두께(Tc)가 예를 들어 0.5 내지 1mm인 경우, 합착 기판(215)의 두께(Tf)는 적어도 0.9 내지 1.4mm를 유지하므로 합착 기판(215)을 도 1a에 도시된 포토 인라인 장치(101)로 제공하여 후포토 공정을 수행할 수 있다. 이 경우, 상부 기판(210)이 후포토 공정에 사용하기에 충분한 두께가 확보된다는 장점이 달성된다.

그러나, 상술한 종래 기술의 합착 장치(200)를 사용하여 상부 기판(210)과 하부 기판(220)을 합착할 경우 여전히 다음과 같은 문제가 발생한다.

1. 종래 기술의 합착 장치(200)에서는, 라미네이팅 롤(250)을 이용하여 압착 방식으로 상부 기판(210)을 하부 기판(220) 상에 합착한다. 이 경우, 상부 기판(210)은 매우 얇은 두께(Tb)를 가지므로 자중에 의해 휘어짐이 발생할 뿐만 아니라 라미네이팅 롤(250)의 압착력이 인가되므로 상부 기판(210)에 크랙(crack)이 발생하거나 심한 경우 파손이 발생할 가능성이 매우 높다.

2. 종래 기술의 합착 장치(200)에서는 상부 기판(210)과 하부 기판(220)의 합착 시 상부 기판(210)이 제 1 지지 장치(260) 및 제 2 지지 장치(262)에 지지되어야 한다. 이를 위해, 하부 기판(220)의 사이즈는 상부 기판(210)의 사이즈보다 작아야 한다. 그에 따라, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)의 사이즈가 동일한 경우에는 종래 기술의 라미네이팅 롤(250)을 구비한 합착 장치(200)의 사용이 불가능하다.

또한, 상부 기판(210)의 사이즈가 하부 기판(220)의 사이즈보다 큰 경우에도, 최종적으로 형성된 합착 기판(215)의 양쪽 측면부(215a)에서의 두께(Ti)는 합착 부분의 두께(Tf)에 비해 얇아 상당히 취약하다. 따라서, 후포토 공정을 위해 합착 기판(215)을 이송하거나 후포토 공정 진행 도중 합착 기판(215)을 이송할 경우 합착 기판(215)의 양쪽 측면부(215a)에서 크랙이 발생하거나 심한 경우 파손이 발생할 가능성이 상당히 높아진다.

3. 상술한 1 및 2의 문제점으로 인하여, 종래 기술의 합착 장치(200)는 특히 상부 기판(210)이 대면적 글래스인 경우에 적용하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 궁극적으로 대면적 합착 기판의 양산이 어렵다는 문제가 발생한다.

따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 접착액이 도포된 하부 기판 상에 미리 정해진 얇은 두께를 갖는 상부 기판을 진공 흡착 상태로 제공한 후 진공 해제와 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상부 스테이지의 하부에 제공되는 플렉시블 박막이 상부 기판의 상부 표면에 압력을 인가하여 하부 기판에 합착함으로써, 합착 기판이 후속 포토 공정에 사용하기에 충분한 두께의 확보가 가능하며, 상부 기판의 자중에 의한 영향이 제거되고, 종래 기술에서 상부 기판의 포토 공정 후 두께를 감소시키기 위한 보호막 형성 공정, 식각(etching) 공정, 세정 공정, 및 보호막 제거(stripping) 공정과 같은 복잡하고 번거로운 공정의 사용이 불필요하며, 상부 기판과 하부 기판의 사이즈가 동일한 경우 실질적으로 사용이 불가능한 라미네이션 롤 방식의 합착 방법을 대체할 수 있고, 그에 따라 상부 기판의 파손 등이 방지되어 최종 제품의 전체 제조 비용 및 제조 시간이 크게 감소되며, 대면적 합착 기판의 제조에 적합하고 또한 양산이 가능한 플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치; 상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성하는 상부 스테이지; 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 필름; 및 상기 상부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착액을 가경화시키는 가경화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치; 상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 일측면에서 타측면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성하는 상부 스테이지; 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 필름; 및 상기 상부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착 기판의 4측면을 가경화시키는 가경화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 특징에 따른 기판 합착 방법은 a) 하부 기판을 하부 스테이지 상에 장착한 후 노즐 장치를 이용하여 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하는 단계; b) 복수의 흡착 영역을 구비한 상부 스테이지를 이용하여 상부 기판을 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착된 플렉시블 필름에 진공 흡착 방식으로 흡착하는 단계; c) 상기 상부 기판이 상기 하부 기판 상의 상기 합착액과 접촉하도록 상기 상부 스테이지를 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 단계; d) 상기 상부 기판의 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치에 의해 에어를 순차적으로 공급하여 상기 플렉시블 필름에 에어 가압력을 인가하는 단계; 및 e) 상기 에어 공급 장치로부터 상기 에어의 공급을 차단하여 상기 플렉시블 필름을 상기 상부 스테이지의 상기 하부면으로 복귀시킴으로써 합착 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 합착 방법은 a) 하부 기판을 하부 스테이지 상에 장착한 후 노즐 장치를 이용하여 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하는 단계; b) 복수의 흡착 영역을 구비한 상부 스테이지를 이용하여 상부 기판을 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착된 플렉시블 필름에 진공 흡착 방식으로 흡착하는 단계; c) 상기 상부 기판이 상기 하부 기판 상의 상기 합착액과 접촉하도록 상기 상부 스테이지를 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 단계; d) 상기 상부 기판의 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 일측면에서 타측면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치에 의해 에어를 순차적으로 공급하여 상기 플렉시블 필름에 에어 가압력을 인가하는 단계; 및 e) 상기 에어 공급 장치로부터 상기 에어의 공급을 차단하여 상기 플렉시블 필름을 상기 상부 스테이지의 상기 하부면으로 복귀시킴으로써 합착 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 플렉시블 박막을 이용한 기판 합착 장치 및 합착 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.

1. 얇은 두께의 상부 기판을 사용하더라도 하부 기판에 의해 합착 글래가 후속 포토 공정에 사용하기에 충분한 두께의 확보가 가능하다.

2. 플렉시블 박막을 사용하므로 합착 시 상부 기판의 자중에 의한 영향이 제거된다.

3. 상부 기판의 포토 공정 후 두께를 감소시키기 위한 종래 기술의 복잡하고 번거로운 공정의 사용이 불필요하다.

4. 사용이 불가능하거나, 합착 기판의 크랙 및 파손 발생 가능성이 높은 라미네이션 롤 방식의 합착 방법을 대체할 수 있다.

5. 상부 기판의 파손 등이 방지되어 최종 제품의 전체 제조 비용 및 제조 시간이 크게 감소된다.

6. 대면적 합착 기판의 제조에 적합할 뿐만 아니라 양산이 가능하다.

본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 평판디스플레이(FPD)를 제조하기 위해 사용되는 포토 인라인 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1b 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 평판디스플레이(FPD)를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 종래 기술에 따른 라미네이팅 롤을 구비한 합착 장치를 사용하여 상부 기판을 하부 기판 상에 합착하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 상부 기판과 하부 기판이 합착된 합착 기판을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 기판 및 하부 기판을 합착하기 위한 사전 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3d 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 도시한 도면이다.
도 3g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치의 상부 스테이지에 형성된 복수의 흡착 영역의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3h 내지 도 3i는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.

이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 기판 및 하부 기판을 합착하기 위한 사전 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 3d 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 도시한 도면이다.

도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치(300)는 하부 기판(320)이 장착되는 하부 스테이지(324); 상기 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포하기 위한 노즐 장치(326); 상부 기판(310)을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판(310)의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판(310)과 상기 하부 기판(320)이 합착된 합착 기판(315)을 형성하는 상부 스테이지(311); 상기 상부 스테이지(311)의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지(311)의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판(310)에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 박막(flexible film: 312); 및 상기 상부 스테이지(311) 상에 제공되며, 상기 합착 기판(315)의 4측면을 가경화시키는 가경화 장치(미도시)를 포함한다.

또한, 도 3h 내지 도 3i는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 도시한 도면이다.

도 3h 내지 도 3i를 도 3a 내지 도 3c와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 장치(300)는 하부 기판(320)이 장착되는 하부 스테이지(324); 상기 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포하기 위한 노즐 장치(326); 상부 기판(310)을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판(310)의 일측면에서 타측면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판(310)과 상기 하부 기판(320)이 합착된 합착 기판(315)을 형성하는 상부 스테이지(311); 상기 상부 스테이지(311)의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지(311)의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판(310)에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 박막(312); 및 상기 상부 스테이지(311) 상에 제공되며, 상기 합착 기판(315)의 4측면을 가경화시키는 가경화 장치(미도시)를 포함한다.

상술한 본 발명의 실시예들에 사용되는 상부 기판(310)은 예를 들어 베어 글래스(bare glass)이고, 하부 기판(320)은 캐리어 글래스(carrier glass)일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 기판 합착 장치(300)는 예를 들어 임의의 2개의 기판을 합착하여 합착 기판을 제조하는데 적용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착 장치(300) 및 방법을 상세히 기술한다.

다시 도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 먼저 하부 기판 카세트(320a)에 적재된 복수의 하부 기판(320)을 제 1 이송 부재(370)를 이용하여 순차적으로 하부 스테이지(324) 상으로 이송한다. 이 경우, 하부 스테이지(324)는 하부 기판(320)을 진공 흡착 방식으로 고정 장착한다. 그 후, 노즐 장치(326)를 이용하여 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포한다(도 3a 참조).

한편, 상부 스테이지(311)를 이용하여 상부 기판 카세트(310a)에 적재된 복수의 상부 기판(310)을 상부 스테이지(311)의 하부면에 장착되는 플렉시블 박막(312)에 진공 흡착 방식으로 흡착 및 지지한 후, 제 2 이송 부재(372)를 이용하여 순차적으로 하부 스테이지(324) 상에 고정 장착된 하부 기판(320) 상으로 이송한다(도 3b 참조).

상술한 본 발명의 실시예에 사용되는 제 1 이송 부재(370) 및 제 2 이송 부재(372)는 각각 예를 들어 로봇 암(robot arm) 또는 진공을 이용하여 탈부착이 가능한 픽업 부재(pick-up element)로 구현될 수 있다.

그 후, 도 3c 내지 도 3g를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 상부 스테이지(311)가 하부면에 장착된 플렉시블 박막(312)을 통해 상부 기판(310)을 진공 흡착한다. 이를 위해, 상부 스테이지(311)는 예를 들어 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)을 구비하며(도 3c 참조), 이러한 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 각각 예를 들어 관로(381)를 통해 진공 펌핑 장치(380)와 연결된다. 여기서 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 각각 동심원 형상의 흡착 영역으로 구현될 수 있다.

상술한 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)과 각각 연결되는 관로(381) 상에는 복수의 개폐 밸브(384)가 제공되어 있으며, 이러한 복수의 개폐 밸브(384)의 순차적인 개방 및 폐쇄 동작을 통해 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)의 진공 흡착 상태 및 진공 해제 상태가 제어된다(도 3c 참조). 또한, 복수의 개폐 밸브(384)는 각각 예를 들어 복수의 에어 관로(383)를 통해 에어 공급 장치(382)와 연결된다.

그 후, 상부 스테이지(311)의 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 진공 펌핑 장치(380)에 의해 상부 기판(310)을 플렉시블 박막(312)에 진공 흡착 상태로 지지한 상태에서(도 3d 상부 도면 참조), 상부 기판(310)이 하부 기판(320)의 합착액(321)과 접촉하도록 상부 스테이지(311)를 하부 기판(320 상으로 이동시킨다(도 3d 하부 도면 참조). 그 후, 복수의 개폐 밸브(384)를 순차적으로 개방하여 진공 펌핑 장치(380)에 의한 상부 기판(310)의 진공 흡착 상태를 상부 기판(310)의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치(382)에 의해 에어를 순차적으로 공급한다(도 3e 참조). 그에 따라, 에어 공급 장치(382)에 의해 공급된 에어가 플렉시블 박막(312)에 에어 가압력을 인가하고, 이러한 에어 가압력은 상부 기판(310)의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 상부 기판(310)을 가압한다. 이러한 에어 가압력에 의해 상부 기판(310)은 하부 기판(320) 상에 도포된 합착액(321)과 순차적으로 접촉한다. 그 후, 복수의 개폐 밸브(384)를 폐쇄하면, 에어 공급 장치(382)로부터 에어의 공급이 차단되고, 플렉시블 박막(312)은 자체 탄성에 의해 상부 스테이지(311)의 하부면으로 복귀하고, 궁극적으로 합착 기판(315)이 형성된다(도 3f 참조).

상술한 진공 펌핑 장치(380)의 진공 펌핑 및 해제 동작, 복수의 개폐 밸브(384)의 순차적인 개방 및 폐쇄 동작, 및 에어 공급 장치(382)의 에어 공급 및 차단 동작은 모두 진공 펌핑 장치(380), 복수의 개폐 밸브(384), 및 에어 공급 장치(382)와 각각 연결되는 컨트롤러(미도시)에 의해 제어된다.

그 후, 상부 스테이지(311) 상에 제공되는 가경화 장치(미도시)를 이용하여 합착 기판(315)의 4측면을 가경화시킨 후, 합착 기판(315)을 본경화 장치(미도시)로 이송하여 본경화를 수행한다.

도 3g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치의 상부 스테이지에 형성된 복수의 흡착 영역의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 3g를 도 3c와 함께 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)이 상부 스테이지(311)의 중앙 부분에서 외곽 부분으로 사각형 형상의 흡착 영역으로 형성되는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 도 3g의 실시예에서는 복수의 개폐 밸브(384)를 순차적으로 개방하면, 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)이 예를 들어 사각형 중앙 부분에서 사각형 외곽 부분으로(즉, 제 1 흡착 영역(Z1)에서 제 4 흡착 영역(Z4)으로) 진공 흡착 상태가 해제되면서 동시에 에어 공급 장치(382)에 의해 제 1 흡착 영역(Z1)에서 제 4 흡착 영역(Z4)을 따라 순차적으로 플렉시블 박막(312)에 에어 가압력이 인가된다. 따라서, 상부 기판(320)은 제 1 흡착 영역(Z1)에서 제 4 흡착 영역(Z4)을 따라 순차적으로 하부 기판(320) 상에 도포된 합착액(321)에 접촉되어 도 3f에 도시된 바와 같은 합착 기판(315)이 형성된다.

한편, 도 3h 및 도 3i를 도 3c와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에서는, 상부 스테이지(311)가 하부면에 장착된 플렉시블 박막(312)을 통해 상부 기판(310)을 진공 흡착한다(도 3c 참조).

그 후, 상부 스테이지(311)의 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 진공 펌핑 장치(380)에 의해 상부 기판(310)을 플렉시블 박막(312)에 진공 흡착 상태로 지지한 상태에서, 상부 기판(310)이 하부 기판(320)의 합착액(321)과 접촉하도록 상부 스테이지(311)를 하부 기판(320 상으로 이동시킨다(도 3g 도면 참조). 여기서 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 각각 상부 스테이지(311)의 일측면에서 타측면으로 연속적으로 이어진 직사각형 형상의 흡착 영역으로 구현될 수 있다.

그 후, 복수의 개폐 밸브(384)를 순차적으로 개방하여 진공 펌핑 장치(380)에 의한 상부 기판(310)의 진공 흡착 상태를 상부 기판(310)의 일측면에서 타측면으로(예를 들어, 제 1 흡착 영역(Z1)에서 제 4 흡착 영역(Z4)으로) 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치(382)에 의해 에어를 순차적으로 공급한다(도 3i 참조). 그에 따라, 에어 공급 장치(382)에 의해 공급된 에어가 플렉시블 박막(312)에 에어 가압력을 인가하고, 이러한 에어 가압력은 상부 기판(310)의 일측면에서 타측으로 순차적으로 상부 기판(310)을 가압한다. 이러한 에어 가압력에 의해 상부 기판(310)은 하부 기판(320) 상에 도포된 합착액(321)과 순차적으로 접촉한다. 그 후, 복수의 개폐 밸브(384)를 폐쇄하면, 에어 공급 장치(382)로부터 에어의 공급이 차단되고, 플렉시블 박막(312)은 자체 탄성에 의해 상부 스테이지(311)의 하부면으로 복귀하고, 궁극적으로 도 3f에 도시된 바와 같은 합착 기판(315)이 현성된다.

상술한 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 의해 제조된 합착 기판(315)은 상부 기판(310)과 하부 기판(320)이 합착된 것으로 그 두께가 하부 기판(320)에 의해 증가되므로, 도 1a에 도시된 포토 인라인 장치(101)로 제공되어 패턴이 형성되는 후속 포토 공정에 사용될 때 충분한 두께의 확보가 가능하다. 좀 더 구체적으로, 하부 기판(320)의 두께가 예를 들어 0.1T 내지 1.0T이고, 상부 기판(310)의 두께가 예를 들어 0.1T 내지 0.4T인 경우에도, 합착 기판(315)의 두께는 0.6T 내지 1.4T를 가지므로 후속 포토 공정에 사용될 때 파손 등의 문제가 발생하지 않는다.

또한, 상부 기판(310)이 플렉시블 박막(312)에 진공 흡착되므로 상부 기판(310)의 자중에 의한 영향이 제거된다. 따라서, 대면적 기판의 합착 시에도 용이하게 적용할 수 있다.

또한, 베어 글라스와 같은 상부 기판(310)의 포토 공정 후 두께를 감소시키기 위한 복잡하고 번거로운 별도의 추가 공정의 사용이 불필요할 뿐만 아니라, 포토 공정이 완료된 후 예를 들어 자외선 경화 장치 등을 이용하여 합착액(321)을 용융시켜 하부 기판(320)을 상부 기판(310)로부터 분리함으로써, 포토 공정에 의해 패턴이 형성된 얇은 두께의 상부 기판(310)(즉, 패턴이 형성된 베어 글래스)을 얻을 수 있다.

또한, 합착 기판(315)을 구성하는 상부 기판(310) 및 하부 기판(320)의 사이즈가 동일한 경우에 적용되므로, 도 2b에 도시된 바와 같은 합착 기판(215)의 양쪽 측면부(215a)에서의 두께(Ti)와 합착 부분의 두께(Tf)와의 차이에 따른 취약성 문제가 발생하지 않는다.

상술한 장점들로 인하여, 본 발명은 특히 대면적 합착 기판의 제조에 적합할 뿐만 아니라 양산이 가능해진다.

도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.

도 4a를 도 3a 내지 도 3g와 함께 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(400)은 a) 하부 기판(320)을 하부 스테이지(324) 상에 장착한 후 노즐 장치(326)를 이용하여 상기 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포하는 단계(410); b) 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)을 구비한 상부 스테이지(311)를 이용하여 상부 기판(310)을 상기 상부 스테이지(311)의 하부면에 장착된 플렉시블 박막(312)에 진공 흡착 방식으로 흡착하는 단계(420); c) 상기 상부 기판(310)이 상기 하부 기판(320) 상의 상기 합착액(321)과 접촉하도록 상기 상부 스테이지(311)를 상기 하부 기판(320) 상으로 이동시키는 단계(430); d) 상기 상부 기판(310)의 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판(310)의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치(382)에 의해 에어를 순차적으로 공급하여 상기 플렉시블 박막(312)에 에어 가압력을 인가하는 단계(440); 및 e) 상기 에어 공급 장치(382)로부터 상기 에어의 공급을 차단하여 상기 플렉시블 박막(312)을 상기 상부 스테이지(311)의 상기 하부면으로 복귀시킴으로써 합착 기판(315)을 형성하는 단계(450)를 포함한다.

상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(400)에서, 상기 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 각각 동심원 형상의 흡착 영역 또는 사각형 형상의 흡착 영역으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(400)에서, f) 상기 상부 스테이지(311) 상에 제공되는 가경화 장치(미도시)를 이용하여 상기 합착 기판(315)의 4측면을 가경화시키는 단계; 및 g) 상기 합착 기판(315)을 본경화 장치(미도시)로 이송하여 본경화를 수행하는 단계를 추가로 포함한다.

도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.

도 4b를 도 3h 및 도 3i를 도 3a 내지 도 3c와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법(400)은 a) 하부 기판(320)을 하부 스테이지(324) 상에 장착한 후 노즐 장치(326)를 이용하여 상기 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포하는 단계(410); b) 상부 스테이지(311)를 이용하여 상부 기판(310)을 상기 상부 스테이지(311)의 하부면에 장착된 플렉시블 박막(312)에 진공 흡착 방식으로 흡착하는 단계(420); c) 상기 상부 기판(310)이 상기 하부 기판(320) 상의 상기 합착액(321)과 접촉하도록 상기 상부 스테이지(311)를 상기 하부 기판(320) 상으로 이동시키는 단계(430); d) 상기 상부 기판(310)의 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판(310)의 일측면에서 타측면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치(382)에 의해 에어를 순차적으로 공급하여 상기 플렉시블 박막(312)에 에어 가압력을 인가하는 단계(440); 및 e) 상기 에어 공급 장치(382)로부터 상기 에어의 공급을 차단하여 상기 플렉시블 박막(312)을 상기 상부 스테이지(311)의 상기 하부면으로 복귀시킴으로써 합착 기판(315)을 형성하는 단계(450)를 포함한다.

상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법(400)에서, 상기 복수의 흡착 영역(Z1,Z2,Z3,Z4)은 각각 상기 상부 스테이지(311)의 일측면에서 타측면으로 연속적으로 이어진 직사각형 형상의 흡착 영역으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법(400)은 f) 상기 상부 스테이지(311) 상에 제공되는 가경화 장치(미도시)를 이용하여 상기 합착 기판(315)의 4측면을 가경화시키는 단계; 및 g) 상기 합착 기판(315)을 본경화 장치(미도시)로 이송하여 본경화를 수행하는 단계를 추가로 포함한다.

다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

101: 포토 인라인 장치 110,210,310: 상부 기판 120: 패턴
130: 보호막 140: 식각조 142: 식각액 200,300: 합착 장치
211,311: 상부 스테이지 215,315: 합착 기판 215a; 측면부
220,320: 하부 기판 221,321: 합착액 224,324: 하부 스테이지
250: 라미네이팅 롤 260,262: 지지 장치 264: 지지롤
310a: 상부 기판 카세트 312: 플렉시블 박막 320a: 하부 기판 카세트
326; 노즐 장치 370,372: 이송 부재 380: 진공 펌핑 장치
381: 관로 382: 에어 공급 장치 383: 에어 관로 384: 개폐 밸브

Claims

기판 합착 장치에 있어서,
하부 기판이 장착되는 스테이지;
상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치;
상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성하는 상부 스테이지;
상기 상부 스테이지의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 박막; 및
상기 상부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착액을 가경화시키는 가경화 장치
를 포함하는 기판 합착 장치.
제 1항에 있어서,
상기 상부 스테이지는 복수의 흡착 영역을 구비하고,
상기 복수의 흡착 영역은 각각 관로를 통해 진공 펌핑 장치와 연결되며,
상기 복수의 흡착 영역과 각각 연결되는 상기 관로 상에는 복수의 개폐 밸브가 제공되고,
상기 복수의 개폐 밸브는 각각 복수의 에어 관로를 통해 에어 공급 장치와 연결되는
기판 합착 장치.
제 2항에 있어서,
상기 진공 펌핑 장치가 상기 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 상기 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제함과 동시에 상기 에어 공급 장치가 상기 플렉시블 박막에 상기 에어 가압력을 순차적으로 인가하고,
상기 에어 공급 장치에 의한 상기 에어의 공급이 차단되면, 상기 플렉시블 박막은 상기 상부 스테이지의 상기 하부면으로 복귀하는
기판 합착 장치.
제 2항에 있어서,
상기 복수의 흡착 영역은 각각 동심원 형상의 흡착 영역 또는 사각형 형상의 흡착 영역으로 구현되는 기판 합착 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 기판은 베어 글래스이고,
상기 하부 기판은 캐리어 글래스인
기판 합착 장치.
기판 합착 장치에 있어서,
하부 기판이 장착되는 스테이지;
상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치;
상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하며, 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 일측면에서 타측면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어를 순차적으로 공급하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성하는 상부 스테이지;
상기 상부 스테이지의 하부면에 장착되며, 상기 상부 스테이지의 상기 에어 공급에 따라 상기 상부 기판에 에어 가압력을 인가하는 플렉시블 박막; 및
상기 상부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착 기판의 4측면을 가경화시키는 가경화 장치
를 포함하는 기판 합착 장치.
제 6항에 있어서,
상기 상부 스테이지는 복수의 흡착 영역을 구비하고,
상기 복수의 흡착 영역은 각각 관로를 통해 진공 펌핑 장치와 연결되며,
상기 복수의 흡착 영역과 각각 연결되는 상기 관로 상에는 복수의 개폐 밸브가 제공되고,
상기 복수의 개폐 밸브는 각각 복수의 에어 관로를 통해 에어 공급 장치와 연결되는
기판 합착 장치.
제 7항에 있어서,
상기 진공 펌핑 장치가 상기 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 상기 일측면에서 상기 타측면으로 순차적으로 해제함과 동시에 상기 에어 공급 장치가 상기 플렉시블 박막에 상기 에어 가압력을 순차적으로 인가하고,
상기 에어 공급 장치에 의한 상기 에어의 공급이 차단되면, 상기 플렉시블 박막은 상기 상부 스테이지의 상기 하부면으로 복귀하는
기판 합착 장치.
제 7항에 있어서,
상기 복수의 흡착 영역은 각각 상기 상부 스테이지의 상기 일측면에서 상기 타측면으로 연속적으로 이어진 직사각형 형상의 흡착 영역으로 구현되는 기판 합착 장치.
제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 기판은 베어 글래스이고,
상기 하부 기판은 캐리어 글래스인
기판 합착 장치.
기판 합착 방법에 있어서,
a) 하부 기판을 하부 스테이지 상에 장착한 후 노즐 장치를 이용하여 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하는 단계;
b) 복수의 흡착 영역을 구비한 상부 스테이지를 이용하여 상부 기판을 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착된 플렉시블 박막에 진공 흡착 방식으로 흡착하는 단계;
c) 상기 상부 기판이 상기 하부 기판 상의 상기 합착액과 접촉하도록 상기 상부 스테이지를 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 단계;
d) 상기 상부 기판의 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 중앙 부분에서 외곽면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치에 의해 에어를 순차적으로 공급하여 상기 플렉시블 박막에 에어 가압력을 인가하는 단계; 및
e) 상기 에어 공급 장치로부터 상기 에어의 공급을 차단하여 상기 플렉시블 박막을 상기 상부 스테이지의 상기 하부면으로 복귀시킴으로써 합착 기판을 형성하는 단계
를 포함하는 기판 합착 방법.
제 11항에 있어서,
상기 복수의 흡착 영역은 각각 동심원 형상의 흡착 영역 또는 사각형 형상의 흡착 영역으로 구현되는 기판 합착 방법.
제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 기판 합착 방법은
f) 상기 상부 스테이지 상에 제공되는 가경화 장치를 이용하여 상기 합착 기판의 4측면을 가경화시키는 단계; 및
g) 상기 합착 기판을 본경화 장치로 이송하여 본경화를 수행하는 단계
를 추가로 포함하는 기판 합착 방법.
기판 합착 방법에 있어서,
a) 하부 기판을 하부 스테이지 상에 장착한 후 노즐 장치를 이용하여 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하는 단계;
b) 복수의 흡착 영역을 구비한 상부 스테이지를 이용하여 상부 기판을 상기 상부 스테이지의 하부면에 장착된 플렉시블 박막에 진공 흡착 방식으로 흡착하는 단계;
c) 상기 상부 기판이 상기 하부 기판 상의 상기 합착액과 접촉하도록 상기 상부 스테이지를 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 단계;
d) 상기 상부 기판의 진공 흡착 상태를 상기 상부 기판의 일측면에서 타측면으로 순차적으로 해제하면서 동시에 에어 공급 장치에 의해 에어를 순차적으로 공급하여 상기 플렉시블 박막에 에어 가압력을 인가하는 단계; 및
e) 상기 에어 공급 장치로부터 상기 에어의 공급을 차단하여 상기 플렉시블 박막을 상기 상부 스테이지의 상기 하부면으로 복귀시킴으로써 합착 기판을 형성하는 단계
를 포함하는 기판 합착 방법.
제 14항에 있어서,
상기 복수의 흡착 영역은 각각 상기 상부 스테이지의 일측면에서 타측면으로 연속적으로 이어진 직사각형 형상의 흡착 영역으로 구현되는 기판 합착 방법.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,
상기 기판 합착 방법은
f) 상기 상부 스테이지 상에 제공되는 가경화 장치를 이용하여 상기 합착 기판의 4측면을 가경화시키는 단계; 및
g) 상기 합착 기판을 본경화 장치로 이송하여 본경화를 수행하는 단계
를 추가로 포함하는 기판 합착 방법.