KR101846510B1 - 기판 합착 장치 및 이를 이용한 기판 합착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 합착 장치에 관한 것으로, 제 1 및 제 2 기판이 합착되는 합착 영역 및 제 2 기판이 회전하는 회전 영역을 포함하고, 합착 영역 내에 마련되어 제 1 기판을 지지하는 제 1 챔버와, 제 2 기판을 지지하고 합착 영역 및 회전 영역을 수평 이동하며, 회전 영역에서 회전하는 제 2 챔버와, 제 2 챔버를 수평 및 수직 이동시키는 이동부와, 제 2 챔버를 회전시키는 회전부를 포함한다.

Description

기판 합착 장치 및 이를 이용한 기판 합착 방법{Substrate bonding apparatus and method of bonding the substrate}
본 발명은 기판 합착 장치에 관한 것으로, 특히 합착되는 두 기판 사이에 파티클의 유입을 최소할 수 있는 기판 합착 장치 및 이를 이용한 기판 합착 방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판 표시 소자로는 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에서 유기 발광 소자는 기판 위에 양극, 유기 박막, 음극을 순차적으로 형성하여 발광부를 형성하고, 양극과 음극 사이에 전압을 인가함으로써 유기 박막에 적당한 에너지의 차이가 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 홀(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생하는 것이다.
그런데, 유기 발광 소자는 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 취약하므로 외부의 영향으로부터 보호하여 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 캡슐화(encapsulation)해야 한다. 유기 발광 소자를 캡슐화하기 위한 방법으로는 불활성 기체, 예를 들면 질소(N2) 분위기에서 발광부가 구성된 기판의 상부에 접착제를 이용하여 글래스 기판 등으로 구성된 커버 기판을 합착 장치를 이용하여 합착하는 방법이 있다.
합착 장치는 발광부 등이 형성된 소자 기판을 지지하는 하부 스테이지를 포함하는 하부 챔버와, 커버 기판을 지지하는 상부 스테이지를 포함하는 상부 챔버와, 하부 및 상부 챔버를 승하강시키기 위한 구동부와, 상부 챔버를 회전시키기 위한 회전부 등을 포함하여 구성된다. 이러한 합착 장치는 커버 기판이 인입되어 상부 스테이지 상에 안착되면 상부 챔버는 구동부에 의해 상측으로 이동한 후 커버 기판이 하측을 향하도록 회전하고 다시 하측으로 이동하여 하부 스테이지 상부에 인입된 소자 기판과 합착하게 된다.
그러나, 종래의 합착 장치는 상부 스테이지가 상하 이동하면서 파티클이 발생하게 되어 합착 장치 내를 오염시키게 된다. 즉, 상부 스테이지를 상하 이동시키는 이동부는 가이드 레일과 결합구를 포함하고, 결합구가 가이드 레일에 결합되어 가이드 레일을 따라 이동하게 되는데, 가이드 레일과 결합구의 마찰에 의해 파티클이 발생된다. 파티클은 소자 기판 상에 낙하하게 되고, 파티클이 존재하는 상태에서 소자 기판과 커버 기판이 접합하게 된다. 따라서, 결합된 두 기판 사이에 파티클이 존재하게 되어 유기 발광 소자의 전기적 특성 등을 변화시키게 되고, 그에 따라 오동작을 일으키는 등 신뢰성을 저하시키게 된다.
또한, 종래의 합착 장치는 상부 챔버를 회전시키기 충분한 공간을 확보해야 하기 때문에 부피가 커지게 되고, 그에 따라 합착 장치 내에 기판이 인입될 때 공급되는 분위기 가스의 공급량이 늘어나게 되어 생산비가 증가하게 된다.
KR 10-0931607 B1
본 발명은 파티클의 발생을 최소화할 수 있는 기판 합착 장치 및 이를 이용한 기판 합착 방법을 제공한다.
본 발명은 기판을 합착하는 영역과 기판이 회전하는 영역을 별도로 구성하여 파티클의 발생을 최소화할 수 있는 기판 합착 장치 및 이를 이용한 기판 합착 방법을 제공한다.
본 발명은 제 2 챔버가 기판 합착 영역에서 제 2 기판을 안착한 후 회전 영역으로 이동하고, 회전 영역에서 상승 이동 및 회전한 후 다시 기판 합착 영역으로 이동하여 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 기판 합착 장치 및 이를 이용한 기판 합착 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버 결합 장치는 제1 챔버 및 상기 제1 챔버와 결합하여 소정 공간을 형성하는 제2 챔버가 마련되는 제1 영역; 상기 제1 영역과 공간적으로 분리되어 수평 방향으로 마련되며, 상기 제2 챔버가 이동하여 회전하는 제2 영역; 상기 제2 챔버를 수평 및 수직 이동시키는 이동부; 및 상기 제2 챔버를 회전시키는 회전부;를 포함하고, 상기 이동부는, 상기 제 1 챔버의 하측에 마련되어 상기 제 2 챔버를 수평 이동시키는 수평 이동부와, 상기 수평 이동부와 일부 결합되어 상기 제 2 챔버를 수직 이동시키는 수직 이동부를 포함한다.
상기 제 1 영역은, 상기 제2 영역보다 큰 공간을 가질 수 있다.
상기 수평 이동부는, 상기 제2 챔버를 상기 제1 공간 및 제2 공간으로 수평 이동시키고, 상기 회전부는, 상기 제2 챔버를 상기 제2 공간에서 회전시킬 수 있다.
상기 회전부는 상기 수직 이동부의 일부와 상기 제2 챔버 사이에 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 결합 방법은 제1 영역 내에 제1 챔버 및 상기 제1 챔버와 결합하여 소정 공간을 형성하는 제2 챔버를 마련하는 단계; 상기 제2 챔버가 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역으로 수평 이동하는 단계; 상기 제2 챔버가 상기 제2 영역에서 회전하는 단계; 상기 제2 챔버가 상기 제2 영역에서 상기 제1 영역으로 수평 이동하는 단계; 및 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 제1 영역에서 결합되는 단계;를 포함한다.
상기 제1 영역과 제2 영역은 수평 방향으로 공간적으로 분리될 수 있다.
상기 제2 챔버는 상기 제2 영역에서 회전하기 이전에 상측으로 수직 이동하고, 상기 제2 영역에서 회전한 후 하측으로 수직 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 합착 영역과 회전 영역이 분리 구성되며, 합착 영역에 제 1 챔버가 마련되고, 제 2 챔버가 합착 영역과 회전 영역을 수평 이동하고 회전 영역에서 수직 이동 및 회전하는 기판 합착 장치를 제공한다. 즉, 제 2 챔버는 제 1 챔버의 하측에 마련된 수평 구동부에 의해 수평 방향으로 이동하고, 수평 구동부와 수직하게 마련된 수직 구동부에 의해 수직 방향으로 이동하며, 회전부에 의해 회전하게 된다.
본 발명에 의하면, 합착 장치 내에서 파티클 발생의 원인이 되는 제 2 챔버의 수직 이동을 합착 영역과 별도로 구성된 회전 영역에서 하게 됨으로써 제 1 기판 상에 파티클이 낙하하지 않게 된다. 또한, 제 1 챔버의 하측에서 제 2 챔버가 수평 이동하게 됨으로써 제 2 챔버의 수평 이동에 의해 발생될 수 있는 파티클이 제 1 기판에 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 합착되는 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 파티클에 의한 제품의 오동작 등을 방지할 수 있다.
또한, 합착 영역과 회전 영역이 분리되고 합착 영역의 부피가 종래보다 작아지기 때문에 합착 영역의 분위기를 조성하기 위한 가스의 공급량을 줄일 수 있고, 그에 따라 생산비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치의 내부 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치의 종단면도.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치를 이용한 기판 합착 방법을 설명하기 위해 공정 순으로 도시한 기판 합착 장치의 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치의 내부 사시도이고, 도 2는 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치는 유기 발광 소자 등이 형성된 제 1 기판(10)이 안착되는 제 1 챔버(100)와, 제 1 챔버(100)와 대향되어 마련되어 제 2 기판(20)이 안착되며 제 1 챔버(100)와 결합하여 합착 공간을 형성하는 제 2 챔버(200)와, 제 2 챔버(200)를 수평 및 수직 이동시키는 이동부(300)와, 제 2 챔버(200)를 회전시키는 회전부(400)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치는 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)이 인입되고 합착되는 합착 영역(1000)과, 제 2 기판(20)이 안착된 제 2 챔버(200)가 회전하는 회전 영역(2000)을 포함한다. 합착 영역(1000)과 회전 영역(2000)의 수평 방향으로 공간적으로 분리되어 마련된다. 또한, 도시되지 않았지만 외관을 이루는 복수의 프레임이 마련되고, 기판 합착 장치가 복수의 프레임이 이루는 공간 내부에 마련될 수 있다. 그리고, 프레임의 소정 영역에 제 1 및 제 2 기판(10, 20)을 인입 및 인출하기 위한 인출입구가 마련될 수 있다. 여기서, 회전 영역(2000)은 제 2 챔버(200)의 회전 공간을 마련하기 위해 합착 영역(1000)보다 큰 공간으로 마련될 수 있다. 합착 영역(1000)에는 제 1 및 제 2 기판(10, 20) 유입 시 분위기를 조성하기 위한 분위기 가스가 유입될 수 있다. 또한, 제 1 챔버(100)는 하부에 위치하며, 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100) 상부에 위치할 수 있다. 한편, 제 1 기판(10)은 유기 발광 소자 뿐만 아니라 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판 등의 평판 표시 장치 또는 태양 전지 등의 소자가 형성되는 소자 기판을 포함할 수 있고, 제 2 기판(20)은 유기 발광 소자 및 태양 전지 등의 커버 기판과 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판을 포함할 수 있다. 물론, 제 1 및 제 2 기판(10, 20)은 평판 표시 장치 또는 태양 전지 등의 반도체 기술 분야 이외에도 적어도 두 기판을 합착하는 모든 산업 분야에서 합착되는 두 기판에 해당될 수도 있다.
제 1 챔버(100)는 프레임(100)에 의해 마련된 합착 영역(1000)의 하측에 마련되며, 제 2 챔버(200)와 결합되어 합착 공간을 형성한다. 제 1 챔버(100)는 상부가 개방되고 하부 및 측부가 폐쇄되어 내부에 소정 공간이 마련되며, 지지대(160) 상에 마련되는 제 1 하우징(110)과, 제 1 하우징(110) 내의 공간 상에 마련되어 상부에 제 1 기판(10)이 안착되는 제 1 스테이지(120)를 포함한다. 제 1 하우징(110)은 대략 사각 형상 등의 제 1 기판(10)의 형상을 갖는 제 1 베이스(112)와, 제 1 베이스(112)의 외곽으로부터 상측으로 마련된 제 1 측면(114)을 포함하며, 제 1 베이스(112)와 제 1 측면(114)에 의해 내부에 소정의 공간이 마련된다. 또한, 제 1 스테이지(120)는 제 1 베이스(112) 상에 마련되는데, 제 1 측면(114)과 소정 간격 이격되어 마련된다. 여기서, 제 1 스테이지(120)의 높이는 제 1 스테이지(120) 상에 제 1 기판(10)이 안착된 상태에서 제 1 측면(114)의 높이와 바람직하게는 동일하도록 제 1 측면(114)의 높이보다 낮게 마련된다. 이는 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)을 합착하기 위해 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)가 접촉할 때 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이의 갭을 최소화하기 위해서이다. 한편, 제 1 하우징(110)의 제 1 측면(114)의 상부에 제 2 챔버(200)의 하부면과 접촉되어 합착 공간의 기밀을 유지시키는 기밀 부재(130)가 더 마련된다. 또한, 제 1 챔버(100)에는 합착 공간의 합착 환경을 조성하기 위한 배기관(140)과, 공급관(150)이 설치된다. 즉, 제 1 스테이지(120)와 제 1 측면(114) 사이의 공간으로 노출되고 제 1 베이스(112)를 관통하도록 각각 적어도 하나의 배기관(140) 및 공급관(150)이 마련된다. 또한, 배기관(140)은 합착 공간을 진공 상태로 전환시키기 위한 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 공급관(150)은 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)이 접촉되면 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 적어도 어느 하나를 가압하기 위한 공정 가스를 합착 공간으로 제공하기 위해 가스 공급원(미도시)과 연결된다. 이때, 공정 가스로는 불활성 가스를 이용할 수 있는데, 예를 들어 질소(N2) 가스가 이용될 수 있다.
제 2 챔버(200)는 합착 영역(1000)과 회전 영역(2000)을 이동하며, 회전 영역(2000)에서 회전하게 된다. 즉, 제 2 챔버(200)는 이동부(300)에 의해 합착 영역(1000)과 회전 영역(2000)을 수평 이동하고, 이동부(300)에 의해 회전 영역(2000)에서 수직 이동하며, 회전부(400)에 의해 회전 영역(2000)에서 회전한다. 제 2 챔버(200)의 이동 및 회전을 보다 상세하게 설명하면, 제 2 챔버(200)는 합착 영역(1000)에서 제 2 기판(20)이 안착된 후 이동부(300)에 의해 회전 영역(2000)으로 수평 이동되고, 회전 영역(2000)에서 이동부(300)에 의해 상승 이동된 후 회전부(400)에 의해 회전되며, 이동부(300)에 의해 하강 이동 및 수평 이동되어 합착 영역(1000)으로 이동하게 된다. 이러한 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100)와 대략 동일한 형상 및 구조로 마련될 수 있다. 즉, 제 2 챔버(200)는 상부가 개방되고 하부 및 측부가 폐쇄되어 내부에 소정 공간이 마련되는 제 2 하우징(210)과, 제 2 하우징(210) 내의 공간 상에 마련되어 상부에 제 2 기판(20)이 안착되는 제 2 스테이지(220)를 포함한다. 제 2 하우징(210)은 대략 사각 형상 등의 제 2 기판(20)의 형상을 갖는 제 2 베이스(212)와, 제 2 베이스(212)의 외곽으로부터 상측으로 마련된 제 2 측면(214)을 포함하며, 제 2 베이스(212)와 제 2 측면(214)에 의해 내부에 소정의 공간이 마련된다. 또한, 제 2 스테이지(220)는 제 2 베이스(212) 상에 마련되는데, 제 2 측면(214)과 소정 간격 이격되어 마련된다. 여기서, 제 2 스테이지(220)의 높이는 제 2 스테이지(220) 상에 제 2 기판(20)이 안착된 상태에서 제 2 측면(214)의 높이와 바람직하게는 동일하도록 제 2 측면(214)의 높이보다 낮게 마련될 수 있다. 또한, 제 2 챔버(200)가 회전할 때 제 2 기판(20)이 제 2 스테이지(220) 상에 안정적으로 고정될 수 있도록 제 2 스테이지(220)에는 정전척(Electrostatic Chuck)(미도시)이 더 마련될 수 있다. 정전척은 제 2 스테이지(220)와 수직 방향의 정전력을 제공하여 제 2 기판(20)을 고정한다. 한편, 제 2 스테이지(220)는 복수의 고정 부재(230)에 의해 제 2 챔버(200)에 결합될 수 있다. 즉, 복수의 고정 부재(230)는 제 2 측면(214)과 제 2 스테이지(220)의 사이, 그리고 제 2 베이스(212)와 제 2 스테이지(220) 사이의 공간에 마련되어 제 2 스테이지(220)를 제 2 측면(214) 및 제 2 베이스(212)에 고정하게 된다. 또한, 고정 부재(230)는 제 2 스테이지(220)를 제 2 챔버(200)의 내부에서 전후, 좌우, 상하로 조절함으로써 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이의 수평도 및 간격 등을 조절할 수 있고, 그에 따라 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)이 정렬되도록 할 수 있다. 또한, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 합착 시에 밀봉제가 이용될 경우 제 2 챔버(200)의 상부, 즉 제 2 스테이지(220)가 마련되는 제 2 베이스(212)의 일면과 대향되는 타면에 밀봉제를 경화시키기 위한 경화 모듈(미도시)이 더 구비될 수 있다. 경화 모듈은 밀봉제를 경화시키기 위하여 제 2 챔버(200)를 관통하여 제 2 스테이지(220) 측으로 자외선을 조사하도록 마련될 수 있다. 또한, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 정렬을 위하여 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)에 각각 정렬 마크(미도시)를 형성하고 이를 촬영하여 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 정렬 상태를 조절할 수 있다. 이를 위하여 제 2 챔버(200)의 상측, 즉 경화 모듈이 설치되는 제 2 베이스(212)의 이면에는 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)에 각각 형성된 정렬 마크를 촬영하기 위한 카메라(미도시)가 더 설치될 수 있다. 또한, 제 1 챔버(100)의 하측에는 카메라가 정렬 마크를 촬영할 수 있도록 카메라 측으로 조명을 제공하는 조명 장치(미도시)가 설치될 수 있다. 이때, 제 1 챔버(100)와 제 1 스테이지(120)에는 서로 연통되는 조명홀(미도시)이 형성될 수 있으며, 제 2 챔버(200)와 제 2 스테이지(220)에는 서로 연통되는 촬영홀(미도시)이 형성될 수 있다.
이동부(300)는 수평 이동부(310) 및 수직 이동부(320)를 포함하여 제 2 챔버(200)를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동하도록 한다. 수평 이동부(310)는 제 1 챔버(100)의 하측에 마련되어 수평 방향으로 마련된 제 1 가이드 레일(312)과, 제 1 가이드 레일(312)과 결합되는 제 1 결합 수단(314)을 포함한다. 제 1 가이드 레일(312)은 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 소정의 폭 및 길이를 갖는 바 형상으로 제작될 수 있고, 길이 방향으로 홈이 마련되는 형상으로 제작될 수도 있다. 제 1 결합 수단(314)은 일 측이 제 1 가이드 레일(312)에 결합되고 타측이 수직 이동부(320)에 결합된다. 따라서, 제 1 가이드 레일(312)을 따라 제 1 결합 수단(314)이 이동함으로써 수직 이동부(320)가 수평 이동하게 된다. 이러한 제 1 결합 수단(312)은 제 1 가이드 레일(312)에 형상에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 바 형상의 제 1 가이드 레일(312)을 감싸는 형상으로 제작될 수 있고, 홈 형상의 제 1 가이드 레일(312)에 삽입되는 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 수직 이동부(320)는 제 1 결합 수단(314)에 의해 제 1 가이드 레일(312)과 연결되고 수직 방향으로 제 2 가이드 레일(322)과, 제 2 가이드 레일(322)과 결합되는 제 2 결합 수단(324)을 포함한다. 제 2 가이드 레일(322)은 하측에 제 1 결합 수단(314)의 타측이 고정 결합되고, 상측에 제 2 결합 수단(324)이 고정 결합된다. 이러한 제 2 가이드 레일(322)는 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 수직 방향으로 마련되어 대략 "T"자의 단면 형상을 갖도록 제작될 수 있고, 소정 폭 및 길이를 갖는 서로 대면하는 두 개의 판이 마련되고 일 판의 말단부가 절곡되어 타 판에 고정된 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 제 2 결합 수단(324)은 제 2 가이드 레일(322)의 형태에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 제 2 결합 수단(324)은 제 2 가이드 레일(322)를 감싸도록 제작되어 제 2 가이드 레일(322)을 따라 상하 방향으로 이동된다. 한편, 제 1 및 제 2 결합 수단(314, 324)의 내측 또는 외측에는 고정 수단(미도시)이 더 마련될 수 있다. 고정 수단은 수평 이동부(310)에 의해 제 2 챔버(200)가 회전 영역(2000)으로 이동된 후 위치를 고정하고, 수직 이동부(320)에 의해 제 2 챔버(200)가 상측 또는 하측으로 이동한 후 위치를 고정하는 역할을 한다. 한편, 제 2 챔버(200)를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키기 위해 수직 구동부(310) 및 수평 구동부(320), 예컨데 제 1 및 제 2 결합 수단(314, 324)에 구동력을 제공하는 구동 수단(미도시)이 더 마련될 수 있다. 구동 수단은 구동 모터를 포함할 수 있다.
회전부(400)는 제 2 챔버(200)의 서로 대향되는 두 측면에 마련되어 제 2 챔버(200)의 상부 및 하부가 반전되도록 제 2 챔버(200)를 회전시킨다. 예를 들어, 회전부(400)는 제 2 챔버(200)의 서로 대향하는 두 제 2 측면(214)의 외측 중앙부에 마련된다. 그러나, 회전부(400)는 제 2 챔버(200)의 양측 뿐만 아니라 일측에만 마련될 수도 있다. 이 경우 회전부(400)와 대향되는 제 2 챔버(200)의 타측에는 제 2 챔버(200)를 회전 가능하게 지지하는 별도의 힌지부(미도시)가 마련될 수도 있다. 이러한 회전부(400)는 수직 구동부(320)의 일측과 연결되어 수직 구동부(320)에 지지되는 지지 수단(410)과, 지지 수단(410)과 제 2 챔버(200) 사이에 마련되어 제 2 챔버(200)를 회전시키는 회전 수단(420)을 포함한다. 즉, 지지 수단(410)은 제 2 챔버(200)의 제 2 측면(214)과 수직 구동부(320)의 제 2 결합 수단(324) 사이에 마련되고, 제 2 결합 수단(324)에 결합되어 회전부(400)가 수직 구동부(320)에 지지되도록 한다. 또한, 회전 수단(420)은 제 2 챔버(200)와 지지 수단(410) 사이에 마련되어 수직 구동부(320)에 회전부(400)가 지지되는 상태에서 제 2 챔버(200)를 회전시킨다. 이러한 회전부(400)는 회전 동력을 발생시키는 동력 발생부(미도시)와 이를 감속하여 전달하는 동력 전달부(미도시)가 더 마련될 수 있다. 동력 발생부와 동력 전달부는 다양한 실시 예가 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치는 합착 영역(1000)과 회전 영역(2000)이 분리되어 구성되며, 합착 영역(1000)에 제 1 챔버(100)가 마련되고 제 2 챔버(200)는 합착 영역(1000)과 회전 영역(2000)을 수평 이동하고, 회전 영역(2000)에서 수직 이동 및 회전하게 된다. 즉, 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100)의 하측에 마련된 수평 구동부(310)에 의해 수평 방향으로 이동하고, 수평 구동부(310)와 수직하게 마련된 수직 구동부(320)에 의해 수직 방향으로 이동하며, 회전부(400)에 의해 회전하게 된다. 따라서, 합착 장치 내에서 파티클 발생의 원인이 되는 제 2 챔버(200)의 수직 이동을 합착 영역(1000) 외측의 회전 영역(2000)에서 하게 됨으로써 제 1 기판(10) 상에 파티클이 낙하하지 않게 된다. 또한, 제 1 챔버(100)의 하측에서 제 2 챔버(200)가 수평 이동하게 됨으로써 제 2 챔버(200)의 수평 이동에 의해 발생될 수 있는 파티클이 제 1 기판(10)에 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 합착되는 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이의 파티클에 의한 제품의 오동작 등을 방지할 수 있다. 이러한 합착 영역(1000)과 회전 영역(2000)이 따로 구성된 기판 합착 장치의 동작 방법을 도 3 내지 도 8을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착 장치의 동작을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 기판 합착 장치의 개략도이다.
도 3을 참조하면, 제 2 챔버(200)는 초기에 합착 영역(1000) 내에 위치하게 된다. 즉, 제 1 챔버(100)가 하측에 마련되고, 제 2 챔버(200)가 제 1 챔버(100)의 상측에 마련된다. 이때, 제 2 챔버(200)는 제 2 스테이지(220)가 상측으로 노출되도록 위치하게 된다. 이어서, 제 2 기판(20)이 합착 영역(1000) 내로 인입되어 제 2 챔버(200)의 제 2 스테이지(220) 상에 안착된다.
도 4를 참조하면, 제 2 기판(20)이 안착된 제 2 챔버(200)는 수평 구동부(310)에 의해 회전 영역(2000)으로 수평 이동하게 된다. 이때, 수평 구동부(310)는 제 1 챔버(100)의 하측에 마련되고, 이에 따라 수평 구동부(310)의 수평 이동에 의해 파티클이 발생될 수 있으나, 제 1 챔버(100) 상으로는 유입되지 않는다.
도 5를 참조하면, 회전 영역(2000)에 위치한 제 2 챔버(200)는 회전 영역(2000)의 상측으로 수직 이동하게 된다. 제 2 챔버(200)의 회전 반경을 고려하여 제 2 챔버(200)는 설정된 위치까지 상승하게 된다. 이어서, 제 2 챔버(200)가 회전부에 의해 회전하게 되고, 이에 따라 제 2 기판(20)은 하측 방향을 향하도록 위치가 조정된다. 이때, 제 2 스테이지(220)는 정전척 등이 마련되어 제 2 기판(20)이 이탈되지 않도록 고정할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제 1 기판(10)이 합착 영역(1000) 내로 인입되어 제 1 기판(200)의 제 1 스페이지(220) 상에 안착되어 고정된다. 이어서 또는 이와 동시에 제 2 챔버(200)가 수직 구동부(320)에 의해 하측으로 수직 이동하게 된다. 이때, 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100)와의 합착 공간을 고려하여 최대한 근접한 위치까지 하측으로 수직 이동될 수 있다.
도 7을 참조하면, 수평 이동부(320)에 의해 제 2 챔버(200)가 합착 영역(1000)으로 수평 이동하고, 제 2 챔버(200)의 상면이 제 1 챔버(100)의 상면과 접촉되어 그 사이에 합착 공간이 형성된다. 이때, 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 접촉면 사이에 마련된 기밀 부재(230)에 의해 합착 공간의 기밀을 유지하게 된다. 한편, 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)에 의해 합착 공간이 형성되면, 합착 공간의 배기가 수행되어 합착 공간은 진공 상태로 전환된다. 이때, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이의 정렬이 수행된다. 정렬은 제 2 챔버(200)에 마련된 카메라(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 카메라는 제 1 챔버(100)에 마련된 조명 장치로부터 조명을 제공받으며, 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)에 형성된 정렬 마크(미도시)를 촬영한다. 이때, 촬영 결과에 따라 제 2 챔버(200)에 마련된 고정 부재(330)은 제 2 스테이지(220)를 전후, 좌우, 상하로 조절하며, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 정렬을 수행한다.
도 8을 참조하면, 합착 공간이 진공 상태로 전환되고 제 1 및 제 2 기판(10 및 20)이 정렬되면 제 2 스테이지(220)에 고정된 제 2 기판(20)의 고정이 해제되면서 제 2 기판(20)이 제 1 기판(10) 상부로 낙하되어 접촉된다. 제 2 기판(20)이 제 1 기판(10)에 접촉되면, 합착 공간으로 공정 가스(N2)를 주입하여 제 2 기판(20)이 제 1 기판(10)에 합착된다. 즉, 합착 공간으로 공정 가스가 주입됨에 따라 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이의 공간과 합착 공간에 발생되는 압력차에 의해 제 2 기판(20)이 제 1 기판(10) 측으로 가압된다. 여기서, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 적어도 어느 하나에는 밀봉제가 미리 도포될 수 있다. 이어서, 제 2 기판(20)이 제 1 기판(10) 측으로 가압됨에 따라, 제 2 기판(20)은 밀봉제에 의해 제 1 기판(10)과 합착되어 합착 기판으로 제공된다. 합착 기판은 제 1 스테이지(220) 상에 위치하고, 경화 모듈(미도시)에 의해 자외선이 합착 기판 측으로 조사되어 밀봉제가 경화된다.
이후, 자외선 조사에 의해 밀봉제가 경화되면, 수직 이동부(320)에 의해 제 2 챔버(200)가 상측으로 이동하여 합착 공간이 개방된다. 합착 공간이 개방되면, 합착 기판은 이송 장치(미도시)에 의해 합착 장치의 외부로 반출된다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 제 1 챔버 200 : 제 2 챔버
300 : 이동부 400 : 회전부
1000 : 합착 영역 2000 : 회전 영역

Claims (7)

  1. 제1 챔버 및 상기 제1 챔버와 결합하여 소정 공간을 형성하는 제2 챔버가 마련되는 제1 영역;
    상기 제1 영역과 공간적으로 분리되어 수평 방향으로 마련되며, 상기 제2 챔버가 이동하여 회전하는 제2 영역;
    상기 제2 챔버를 수평 및 수직 이동시키는 이동부; 및
    상기 제2 챔버를 회전시키는 회전부;를 포함하고,
    상기 이동부는,
    상기 제1 챔버의 하측에 수평 방향으로 마련되는 제1 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 상기 제1 가이드 레일에 결합되는 제1 결합 수단을 포함하는 수평 이동부;
    수직 방향으로 마련되어 상기 제1 결합 수단의 이동에 따라 수평 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1 결합 수단에 결합되는 제2 가이드 레일과, 상기 제2 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 상기 제2 가이드 레일에 결합되는 제2 결합 수단을 포함하는 수직 이동부; 및
    상기 제1 결합 수단 및 제2 결합 수단에 각각 마련되어, 상기 수평 이동부에 의하여 수평 방향으로 이동된 제2 챔버의 위치를 고정시키고, 상기 수직 이동부에 의하여 수직 방향으로 이동된 제2 챔버의 위치를 고정시키는 고정 수단;을 포함하는 챔버 결합 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 영역은, 상기 제1 영역보다 큰 공간을 가지는 챔버 결합 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 이동부는, 상기 제2 챔버를 상기 제1 영역 및 제2 영역으로 수평 이동시키고,
    상기 회전부는, 상기 제2 챔버를 상기 제2 영역에서 회전시키는 챔버 결합 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전부는, 상기 제2 결합 수단과 상기 제2 챔버 사이에 마련되는 챔버 결합 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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