KR20020091828A - 기판접합방법 및 접합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 접착제(37) 및 가고정용접착제(53)가 제공되는 2개의 기판(33, 34)이 감압된 상태에서 정전기적으로 흡착되고, 진공챔버(15)내에서 위치설정되며, 기판 사이의 거리를 감소시켜 1차가압되는 것을 특징으로 하는 기판접합방법 및 장치에 관한 것이다. 감압된 상태로 진공챔버(15)내에서 1차가압되는 기판(33, 34)의 가고정용접착제(53)는 압력 및 자외선을 동시에 가함으로써 경화된다. 이들 기판(33, 34)은 상기 진공챔버(15)내에 대기압을 다시 얻음으로써 제공되는 압력에 의하여 서로 접합된다.

이것은 이송시, 상부기판 및 하부기판의 변위를 피하고, 가고정용접착제에 근접한 위치에서도 기판 사이에 소정의 거리를 확보하게 하여, 이에 의하여, 불량품이 생산되는 것을 방지한다.

Description

기판접합방법 및 접합장치{SUBSTRATE ASSEMBLING METHOD AND ASSEMBLING APPARATUS}

본 발명은 감압된 상태에서 액정표시패널의 구성요소인 한 쌍의 기판을 접합시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 생산될 액정표시패널의 불량품발생을 방지하는데 효과적으로 사용될 수 있는 기판접합방법에 관한 것이다.

액정패널을 제조하기 위해서, 투명전극을 구비하며, 표면에 박막트랜지스터 어레이가 장착된 2개의 유리기판이 상기 기판의 주변부상에 예를 들어, 2microns의 매우 근접한 간격내에 정사각형 형태로 제공되는 접착제(이하, "밀봉제(sealing agent)")를 사용함으로써 서로 접합되며(접합후의 기판을 이후에는 "셀(cell)"로 칭함), 액정은 각각의 기판과 접착제 사이의 공간에서 봉입된다.

액정을 봉입하는 기판접합방법은 일본국 출원 특개평 제12-284295호의 공보에 개시되어 있다. 상기 방법에 따르면, 입구가 생기지 않도록 폐쇄된 (정사각형 형태의) 패턴상에 밀봉제가 쓰여진 하나의 기판상에 액정을 떨어뜨린다. 나머지 기판은 진공챔버내의 제1기판 위에 놓인다. 진공상태에서, 진공압력을 증가시켜 이들 두 기판 사이의 공간이 줄어들고, 이에 의하여 상부 및 하부 기판이 서로 접합된다. 또다른 방법은 일본국특개평 제10-1777178호에 개시되어 있으며, 여기서, 기판들을 서로 접합시키기 위한 접착제(밀봉제)를 경화시키기 위해서, 기판상에 코팅된 밀봉제가 임시로 복사 에너지에 의하여 경화된다. 그다음 액정을 기판상에 떨어뜨리고, 이에 의하여 그들이 서로 접합되도록 한다. 그 후, 밀봉제는 먼저 조사된 것과는 상이한 조사에너지에 의하여 경화된다.

최근에는, 액정표시패널의 크기가 커지고 있으며, 한 변이 1000mm를 초과하고 두께가 0.7mm인 기판도 등장했다. 부수적으로, 이러한 큰 기판의 양 끝단부가 상승되면, 대략 80 내지 100mm의 편향(deflection)이 발생한다는 것이 실험 및 컴퓨터분석에 의하여 증명되었다. 그래서, 서로 접합될 2개의 대형기판을 포함하는 셀 또한 이동시 그 자체의 중량하에서 편향되고, 예를 들어, 압축력이 하부기판의 밀봉된 표면에 가해지는 한편, 인장응력이 상부기판의 밀봉된 표면에 가해진다. 따라서, 상부 및 하부기판 사이에서 오정렬이 발생하며, 그 결과 밀봉된 부분이 손상되고 액정이 배출된다.

이러한 대형기판에는 상기 기판상에 복수의 절단부가 없는 연속적인 시일 패턴이 제공되며, 각각의 패턴은 복수의 액정표시패널이 형성되도록 액정으로 채워진다. 이러한 복수의 패턴 방법이 몇몇 경우에 사용된다. 이러한 경우에 2개의 기판을 서로 접합시키기 위해서, 상술된 일본국특개평 제12-284295호에 개시된 바와 같이, 감압된 상태인 2개의 기판에 압력이 가해진다. 진공챔버내에 대기압이 다시 얻어지면, 기판에 가해진 압력이 사용된다. 하지만, 상술된 대형 기판의 경우에는, 대기압이 다시 얻어지게 되면 균일한 압력이 가해지지 않고, 기판 사이에 적절한 갭이 얻어질 수 없다. 이러한 문제는 종래기술에서 발견되어 왔다. 이 문제를 해결하기 위해서, 즉, 균일한 압력이 가해지도록 하기 위해서, 밀봉제를 포함하는 액정을 충전하는 시일 패턴 외에도 또다른 더미시일(dummy seal) 패턴을 제공하는 방법이 사용될 수 있다. 또한, 상기 더미시일 패턴에 근접한 자외선 경화제를 타점도포(dot-coat)하고, 진공챔버 바깥쪽으로부터 자외선을 가할 수 있으며, 이에의하여 자외선 경화제를 경화시켜 가고정(temporary securing)하는 방법이 제공된다.

하지만, 이들 방법이 사용되면, 진공하에서 서로 접합되는 셀에 가해지는 압력이 대기압으로 되돌아 간다면 더미시일의 내측과 외측 사이에는 압력차가 발생한다. 타점도포된 자외선 경화제가 붕괴되지 않고, 그것의 높이는 밀봉제의 높이를 초과한다. 상술된 종래기술에 따르면, 이는 자외선 경화제에 근접한 기판들 사이의 적절치 못한 갭(faulty gap)을 야기하며, 그 결과 조명후의 컬러가 불균일해진다.

본 발명의 목적은 종래기술의 상술된 문제를 해결하고, 셀 이송시 상부 및 하부기판에 어떠한 변위도 없도록 자외선 경화제에 근접한 위치에도 소정의 갭을 확보하여, 이에 의하여 셀의 불량품의 발생을 피할 수 있게 하는 기판접합방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상술된 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 가고정기구를 채택하며, 여기서, 서로 더욱 밀접한 간격으로 배치되는 2개의 기판에서는 감압된 상태하에서 진공챔버내의 1차가압이 진행된 후에, 하나의 기판상에 복수의 위치에 제공되는 가고정용 경화제는 감압된 상태하에서 진공챔버내에 압력이 가해지는 동안 자외선을 이용하여 경화된다. 예를 들어, 상술된 가고정기구는 자외선을 투과시키는 재료로 진공 격리된(vaccume-isolated) 상태에서 중공원통형 가압바에 배치되는 자외선 화이버소자 다발로 구성되며, 진공챔버내의 감압된 상태가 유지될 때, 진공챔버내에서 수직방향으로 이동할 수 있다.

본 발명에서는, 상술된 1차가압단계인, 가고정 단계 다음에는 자외선 및 압력 모두를 가함으로써 1차가압공정을 거치는 각각의 기판의 가고정용접착제를 경화시키는 단계가 이어진다. 상기 가고정의 단계에서, 예를 들어, 기판의 가고정용접착제가 제공되는 상술된 중공원통형 가압바의 선단에 소정의 압력이 가해지고, 가압된 부분에서 기판 사이의 공간이 최종 갭으로서 결정된다. 그 후, 경화를 촉진하기 위하여 기판 사이에 끼워지는 가고정용접착제에 자외선이 가해진다. 이것은 독립부로서 가고정용접착제가 제공되는 부분이 최종 갭이 되도록 하며, 그 결과 상기 위치에서 가고정될 수 있다. 본 발명은 2차가압단계를 제공하며, 여기서, 가고정 공정후 진공챔버내에 대기압이 다시 얻어지고, 이에 의하여 기판이 서로 접합되도록 압력이 가해진다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 기판접합장치의 구성을 나타내고 있는 개략측면도,

도 2는 본 실시예에 따른 가고정기구의 구성을 나타내고 있는 단면도,

도 3은 본 실시예에 따른 자외선 경화제로 기판을 도포한 위치, 즉, 기판에 대한 가고정기구의 위치를 예시하고 있는 평면도,

도 4는 본 실시예에 따른 1차가압후의 한 쌍의 기판의 상태에 대한 예시를 나타내고 있는 측면도,

도 5는 본 실시예에 따른 가고정시의 한 쌍의 기판의 상태에 대한 예시를 나타내고 있는 측면도,

도 6은 본 실시예에 따른 본 발명의 기판접합장치의 제2실시예를 나타내며, 본 실시예에 따른, 가고정기구의 레이아웃 위치를 예시하고 있는 측면도,

도 7은 정전기척의 구성의 실시예를 예시하고 있는 도면,

도 8은 정전기척의 구성의 다른 실시예를 예시하고 있는 도면,

도 9는 정전기척의 구성의 또다른 실시예를 예시하고 있는 도면이다.

다음에는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판접합장치의 제1실시예를 기술한다.

[기판접합장치의 구성]

도 1에 도시된 바와 같이 크게 분류하면, 상술된 기판접합장치는,

접합대상물인 2개의 기판(33, 34)(여기서, 후술될 테이블(9)상에 장착 및 유지되는 기판(33)을 "하부기판(33)"으로 칭하는 한편, 가압판(16)상에 유지되는 기판(34)을 상부기판(34)이라 칭함)을 위치설정하는 X, Y, θ 스테이지부(S1);

기판(33, 34)을 접합하는 기판접합부(S2); 및

후술될 기판(33, 34)의 1차가압용 Z축 이동 스테이지부(S3)를 포함한다. 이들 부분들(S1, S2, S3)은 순차적으로 프레임(1)상에 배치된다. X, Y, θ 스테이지부(S1)는 프레임(1)상에 장착 및 유지되고, 기판접합부(S2)는, 예를 들어 프레임(1)상에 설치되는 4개의 지지기둥를 구비한 제1프레임(2)에 의하여 지지된다. Z축 이동 스테이지부(S3)는 예를 들어, 프레임(1)상에 설치되는 4개의 지지기둥를 구비한 제2프레임(3)에 의하여 지지된다. 이하 상술된 S1, S2, S3에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

[X, Y, θ 스테이지부]

X, Y, θ 스테이지부(S1)는 프레임(1)상에 배치되는 X 스테이지부(4a) 및 상기 X 스테이지부(4a)상에 배치되는 Y 스테이지부(4b) 및 상기 Y 스테이지부(4b)상에 배치되는 θ 스테이지부(4c)를 포함한다. 본 실시예의 X 스테이지부(4a)는 구동모터(5)에 의하여 측방향(도 1에서의 X축방향)으로 이동할 수 있도록 설계된다. Y 스테이지부(4b)는 구동모터(6)에 의하여 길이방향(도 1에서의 Y축방향)으로 θ 스테이지부를 이동시키도록 구성된다. 또한, θ 스테이지부(4c)는 회전베어링(7)을 통하여 구동모터(8)에 의하여 Y 스테이지부(4b)에 대하여 도 1에 도시된 바와 같은 θ방향으로 회전하도록 구성된다.

이 경우에, 하부기판(33)을 지니는 테이블(9)이 지지기둥(10)을 거쳐 θ 스테이지(4c)상에 고정된다. 또한, 상기 지지기둥(10)의 회전에 의하여 상기 아암(11)이 회전되지 않는 방식으로 회전베어링(13)과 진공시일(14)을 거쳐 Y스테이지부(4b)상에 지지기둥(10)의 하부측을 싸는 아암(11)이 장착된다. 또한, 상기 아암(11)과 후술될 기판접합부(S2)의 진공접합챔버(15)의 사이에는 상기 아암(11)상에 일 끝단부가 고정되고, 진공접합챔버(15)의 하부상에 다른 끝단부가 고정되며, 상기 지지기둥(10)을 덮는 텔레스코픽 탄성체(telescopic elostic body)로 이루어지는 진공 벨로우즈(vaccume bellows)(12)가 배치된다. 이는 진공접합챔버(15)내의 감압된 상태를 유지하는 역할을 한다.

본 실시예에서, 1개의 지지기둥(10)이 테이블(9)의 대략 중앙에 설치되어 있으나, 본 발명은 그것에 대하여 한정을 두고 있지는 않다. 즉, 이는, 예를 들어, θ 테이블로부터 초래되는 테이블의 소정값(후술될 위치설정 마크의 변위량)을 보정하기에 충분한 회전을 제공할 수 있을만큼 복수개의 지지기둥(10)도 설치될 수 있다.

[기판접합부]

기판접합부(S2)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 감압된 상태에서의 2개의 기판(33, 34) 사이를 접합하는 진공접합챔버(15)(진공챔버(15)), 상기 진공접합챔버(15)내에 배치되는 테이블(9) 및 상기 진공접합챔버(15)내에서 테이블의 위쪽에 대향하여 배치되는 가압판(16)을 포함한다. 이 경우에, 테이블(9)에는 후술될 더미시일(54)을 지니는 하부기판(33), 자외선 경화제(53), 접착제(37) 및 액정(39)이 제공된다. 가압판(16)은 상기 하부기판(33)에 접합될 상부기판(34)을 지닌다.

상술된 진공접합챔버(15)의 측부분상에는 기판(33, 34)의 삽입 및 제거용 제1개구부(15a)가 형성되어 있다. 상기 측부분에는 상기 제1개구부(15a)를 폐쇄하는 게이트밸브(17)도 제공된다. 여기서, 상기 게이트밸브(17)는 수직방향(도 1에서의 Z축방향)으로 실린더(17)에 의하여 자유로이 이동가능하게 설계된다.

또한, 진공접합챔버(15) 내부를 진공배기하기 위한 제1 및 제2배기관이 상기 진공접합챔버(15)의 하부상에 설치된다. 이들 배기관(20a, 20b)은 스위칭밸브(예시 안됨)를 통하여 진공펌프에 연결된다. 여기서, 제1배기관(20a)은 제2배기관(20b) 보다 더 작다. 예를 들어, 두 배기관 모두 대략 원형태를 갖는다고 가정하자. 이 경우에, 제1배기관(20a)의 직경이 1이라면 제2배기관(20b)의 직경이 대략 10 내지 100배에 이른다. 여기서, 진공접합챔버(15)가 후술되는 바와 같이 제1배기관(20a)으로부터 배기되는 경우에 하부기판(33)상의 액정을 산란시키거나 또는 감압으로 인하여 수분을 얼게하거나 또는 개스흐름으로 초래되는 기판(33, 34)의 이탈이 발생하지 않는 방식으로 속도를 설정하도록 제1배기관(20a)의 직경이 결정된다. 예를 들어, 직경이 설정되면, 설치되는 제1배기관은 상이한 직경의 배관을 사용하여 수행되는 실험의 결과에 따라 결정되는 직경을 갖는다. 여기서, 본 실시예의 접합단계에서의 진공접합챔버(15)내의 압력은 대략 0.67Pa(5×10^-3Torr)이다.

본 실시예에서, 제1 및 제2배기관(20a, 20b)은 배기루트를 변경시키기 위한 스위칭밸브에 의하여 스위칭되며, 이에 의하여 배기속도가 제어된다. 하지만, 본 발명은 상기 방법으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 실시예에 나타낸 바와 같이 2개의 배기관(20a, 20b)을 제공하지 않고 단지 하나의 배기관을 배치시키는 것도 가능하며, 배기속도를 조절하기 위하여 제어되는 진공펌프에 상기 배기관을 연결시키는 것도 가능하다. 이 경우에, 배기관은 더 큰 관의 직경(본 실시예의 제2배기관(20b)의 직경)을 갖는 것이 바람직하다.

진공접합챔버(15)내의 테이블(9)에는 이송유닛(도시 안됨)으로부터 하부기판(33)을 수용하거나 또는 셀을 제거하는 데 사용되는 복수의 승강핀(35)이 제공된다. 이들 승강핀(35)의 일 끝단부(도 1에서의 저부)상에는 실린더(36)가 설치되어 테이블(90)에 형성되는 홀을 통하여 수직방향으로 이동할 수 있도록 한다.

또한, 진공접합챔버(15)의 상부에는 감압된 상태로부터 진공접합챔버(15)내의 대기압을 다시 얻기위한 배관(21) 및 진공접합챔버(15)내로 가스(공기)를 도입 또는 차단하기 위한 배관(21)의 중간지점에 위치되는 밸브(22)가 제공된다. 여기서, 배관(21)은 펌프와 같은 압력원(예시 안됨)에 연결되어 진공접합챔버(15)로 들어가는 가스의 속도를 제어한다. 상기 압력원이 항상 제공될 필요는 없다는 점에 유의해야 한다.

(상술된 게이트밸브(17)가 설치되는 곳에 대향하는) 진공접합챔버(15)의 측부분에는 진공접합챔버(15)내에 형성되는 대략 원형의 제2개구부(15b)를 폐쇄하는 판형상체를 포함하는 대기개방밸브(atmospheric relief valve)(23) 및 상기 대기개방밸브가 제2개구부(15b)로부터 분리될 수 있게 하는 실린더(24)가 제공된다. 상술된 바와 같이, 진공접합챔버(15)내의 압력은 대기개방밸브(23)가 제2개구부(15b)로부터 분리될 수 있게 하여 신속하게 대기압으로 되돌릴 수 있다. 상술된 배관(21)이 대략 원형상의 단면을 가진다면, 제2개구부(15b)의 직경은 배관(21)의 직경을 1로 가정할 때 5 이상인 것이 바람직하다.

또한, 진공접합챔버(15)에는 가압판(16)상에 형성되는 마크식별홀(도시 안됨)을 통하여 상부 및 하부기판(33, 34)를 위치설정하는 마크를 관측하기 위한 복수의 창(25)이 구비된다. 도 1에 나타낸 인식용카메라(26)는 상술된 마크를 관측하는데 사용된다. 이 카메라(26)는 기판(33, 34)를 위치설정하는 마크의 오정렬을 측정한다.

테이블(9)에는 정전기 또는 흡착력에 의하여 하부기판(33)을 흡착하는 정전기흡착용전극(도시 안됨)이 구비된다.

또한, 가압판(16)에는 정전흡입을 위하여 많은 영역으로 분할되는 복수의 정전기 척이 제공된다. 이 정전기척의 양 및 음의 승강으로부터의 리드 와이어는 각각의 정전기척(electrostatic chucks)을 위한 제어를 허용하기 위해서 진공접합챔버(15)의 바깥쪽으로 경로가 정해진다.

정전기흡착용기구는 2쌍 이상의 전극을 포함하며, 접합될 기판의 크기나 또는 생산될 패턴의 수가 변화하더라도 진공하에서 기판이 진공하에 유지될 수 있게하는 쌍극형 정전기척이다. 다음에는 가압판상에 장착되는 정전기흡착용기구를 기술한다. 테이블상에 장착되는 정전기흡착용기구에 대해서 동일한 설명이 적용된다.

도 7 및 도 8은 쌍극형 정전기척의 일반적인 레이아웃을 나타내고 있다. 설명의 편의를 위해, 도면에 하얀바탕으로 인쇄된 전극은 양의 전극이며, 사선이 쳐진 것은 음의 전극이라고 가정한다.

도 7(a)의 쌍극형 정전기척은 대략 직사각 형상의 2개의 후퇴부내에 매설되는 대략 직사각형상의 편평한 쌍극형 전극(23a, 24a)을 포함한다. 이들 쌍극형 전극(23a, 24a)의 표면(가압판(16a) 저부측의 표면)에는 주면이 가압판(16a)의 저부면과 균일하게 하는 유전체가 도포된다. 이 경우에, 쌍극형 정전기척은 양의 전압을 전극(23a)에, 음의 전압을 전극(24a)에 인가시켜, 이에 의하여 기판(34a)이 Coulomb력 또는 Johnson Rahbek력에 의하여 가압판(16a)상에 정전기적으로 흡착되도록 한다.

도 7(b)에 도시된 쌍극형 정전기척은 가압판내에 매설되고 그 내부에 유전체가 매설되는 한 쌍의 빗살형(comb-toothed) 쌍극형 정전기 전극(23b, 24b)를 가진다. 이 경우에도, 상기 쌍극형 정전기척은 양의 전압을 전극(23b)에 인가하고, 음의 전압을 전극(24b)에 인가시켜, 이에 의하여 기판(34a)이 Coulomb력에 의하여 가압판(16b)상에 정전기적으로 흡착되도록 한다.

여기서, 도 7(a)에 나타낸 한 쌍의 쌍극형 정전기 전극(23a, 24a) 및 도 7(b)에 나타낸 쌍극형 정전기 전극(23b, 24b)의 전체 크기는 기판(34a)의 크기보다 약간 더 작게 설계된다.

이에 비하여, 도 8(a) 및 8(b)는 기판의 크기가 한 쌍의 전체 전극의 크기보다 더 작은 경우를 나타내고 있다.

즉, 도 8(a) 및 8(b)에 나타낸 소형 기판(34b)이 도 7(a) 및 7(b)에 나타낸 바와 같이 쌍극형 정전기척이 구비된 가압판(16a, 16b)에 의하여 정전기적으로 흡착되는 경우에, 전극(23a, 23b, 24a, 24b)의 일부가 기판(34b)을 벗어나 위치된다. 이는 대형 기판이 가압될 수 있도록 가압판(16a, 16b)이 설계되기 때문이다. 전압(±100 내지 ±5000 전압 정도)이 진공상태(소정의 감압된 대기)에 부분적으로 노출되는 전극(유전체)(23a, 23b, 24a, 24b)에 인가된다면, 노출된 부분으로부터 유전체의 방전이 발생하고, 그 결과 기판(34b) 및 정전기척이 손상될 수 있다.

상술된 바와 같이, 유전체가 진공상태에 노출되지 않도록 전극과 유전체의 면적을 줄임으로써 더욱 소형의 기판을 취급할 수 있다. 하지만, 더 소형의 전극이 더 소형의 기판을 유지하는데 사용되는 경우에도, 더 큰 기판을 유지하는데 요구되는 정전기흡착력을 생성할 수가 없기 때문에, 결과적으로는 유지하는 것이 불가능하지 않다. 따라서, 기판이 효과적으로 흡착 및 유지될 수 있도록 전체 전극의 크기가 기판의 크기보다 약간 더 작을 필요가 있다.

최근에는, 큰 기판(마더 보드(mother board))상에 복수의 액정기판을 형성시키고, 기판접합후의 절단에 의하여 소정 크기의 복수의 액정기판을 얻는 생산방법이 생겨났다. 이 생산방법에서는, 어떤 경우에는 마더 보드에서 잘라낸 복수의 형태의 기판이 동일한 생산 라인에 공급된다. 이들 경우에 있어서, 기판의 크기에 적합하게 전극을 나누고, 전압이 인가된 전극(유전체)이 진공상태에 노출되지 않아, 방전이 발생하지 않도록 확실히 할 필요가 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 정전기흡착용기구는 2쌍 이상의 전극을 사용한다. 더욱 구체적으로는, 상기 정전기흡착용기구는 복수의 전극 쌍 각각이 최소면적을 갖는 기판을 흡착 및 유지할 수 있도록 형성된 2개의 전극을 포함하는 방식으로 설계된다. 상기 정전기흡착용기구는 양 및 음의 전압이 인가되는 전극의 기판 크기에 적합하게 스위칭함으로써 크고 작은 기판 모두를 취급할 수 있는 쌍극형 정전기척이다. 쌍극형 정전기척에는 소정의 전극 쌍에 전압을 인가하는 전압인가수단이 구비되어 있다. 예를 들어, 상술된 전압인가수단은 작업자가 필요에 따라 서로 접합될 기판에 적합하게 전압을 인가하기 위한 전극을 전환시키는 방식으로 설계될 수 있다. 대안적으로는, 시스템내에 반입될 기판의 크기에 관한 다양한 유형의 정보를 미리 입력시켜 각각의 반입된 기판에 대하여 소정의 전극이 선택되는 방식으로 구성될 수 있다. 도 9는 2개의 전극을 각각 포함하고 있는 2개의 전극쌍이 구비된 가압판(16)이 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해, 도면에서 흰색으로 인쇄된 전극은 양의 전극, 사선이 그어진 전극은 음의 전극으로 가정한다.

도 9(a) 및 9(b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 쌍극형 정전기척은 대략 직사각형상의 편평한 전극(23D1, 24D1, 23D2, 24D2)이 가압판(16D)의 하부면에 형성되는 대략 직사각형상의 4개의 후퇴부에 매설되고, 대략 직사각형상의 전극(23D1, 24D1, 23D2, 24D2)의 표면에는 주면(main surface) 가압판(16D)의 저면(bottom surface)과 같은 면이 되는 유전체가 도포된다. 이 경우에, 상기 쌍극형 정전기척은 양의 전압을 전극(23D1, 23D2)에 인가하여 그들을 양으로 만들고, 음의 전압을 전극(24D1, 24D2)에 인가하여 그들을 음으로 만들며, 이에 의하여 기판은 가압판(16)에 의하여 정전기적으로 흡착되고 제위치에서 유지된다.

도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 큰 상부 기판(34D)의 경우에, 큰 흡착력이 모든 전극(23D1, 24D1, 23D2, 24D2)에 전압을 인가함으로써 생성되고, 상부 기판(34D)이 흡착되어 제위치에서 유지된다. 또한, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 작은 상부 기판(34E)의 경우에는, 단지 인접한 양극 및 음극(본 실시예에 따른 가압판(16D)의 중심 부근에 배치된 한 쌍의 전극(23D2, 24D1))에 전압을 인가하여 필요하고 충분한 흡착력이 얻어지며, 상부기판(34D)이 흡착되어 제위치에 유지된다.이 경우에는, 전압이 나머지 전극(23D1, 24D2)에 인가되지 않으며, 이는 종래기술의 방법에서와 마찬가지로 방전이 일어나는 것을 막는다.

상술된 바와 같이, 기판의 크기가 변화하는 경우에, 기판들 중 몇가지 형태의 기판은 기판의 크기에 적합하게 전극 쌍의 수를 3, 4, 5 등으로 증가시킴으로써 진공하에서 견고하게 흡착되어 제위치에 유지될 수 있다. 즉, 최소의 면적을 갖는 기판의 형상에 적합하게 정전기흡착을 위한 복수 쌍의 전극이 가압판(후술될 테이블)상에 설치되기 때문에, 기판의 크기와는 상관없이 기판이 큰 흡착력에 의하여 흡착되어 제위치에 유지될 수 있다. 본 실시예에서는, 측방향으로 제공되는 전극의 열이 예시로서 도시되어 있다. 하지만, 본 발명은 그것에 대하여 제한되지 않는다. 예를 들어, 전극의 복수의 열이 길이방향으로 제공될 수 있으며, 또한 복수의 쌍극형 빗살형태의 전극이 제공될 수도 있다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에서 정전기흡착용전극용 전극은 대략 직사각 형상의 편평한 전극이다. 전극은 대략 직사각형상의 복수의 후퇴부내에 각각 장착된다. 또한, 정전기흡착용전극의 표면(테이블의 상부면)에는 유전체가 도포되어 있으며, 유전체의 주면은 테이블(9)의 상부면과 균일하게 되어있다. 테이블상에 장착된 정전기흡착용전극은 적절한 양/음 스위치를 통하여 양/음 DC 전원에 연결된다. 따라서, 양 또는 음의 전압이 각가의 정전기흡착용전극에 인가되면, 하부기판(33)은 테이블(9)에 의하여 정전기적으로 흡착된다. 여기서, 각각의 정전기흡착용전극에 인가되는 전압은 상이한 극성을 갖는 단극형 또는 쌍극형일 수 있다.

진극접합챔버(15)내에 대기압이 작용하고 있는 경우에는, 흡입홀(9a)에 의하여 상술된 흡착방법을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 정전기척이 사용되는 경우에, 하부기판(33)과 테이블(9) 사이에 공기층이 존재하면 정전기적 방전으로 인하여 방전이 일어나기 때문이다. 이것은 하부기판(33) 또는 테이블(9)에서 손상을 야기할 수 있다. 예를 들어, 하부기판(33)이 테이블(9)과 먼저 접촉하게 되면, 그것이 대기압으로 둘러싸이기 때문에 진공챔버내의 압력을 줄이기 위해서 진공흡입이 수행된다. 방전이 일어나지 않는 지점에서 압력이 줄어든 후에 정전기흡착을 개시하는 것이 바람직하다.

각각의 흡입홀(9a)은 진공접합챔버(15) 바깥쪽에 제공되는 흡입밸브(도시 안됨)에 연결되고, 상기 흡입밸브를 통하여 진공펌프(도시 안됨)에 연결된다. 이 경우에, 압력가스를 도입하거나 진공흡입해제밸브를 통하여 대기로 압력가스를 배출시키는 배관(18)의 몇몇 중간점에 바이패스 밸브가 제공된다. 진공흡입의 상태는 압력가스를 도입하거나 진공흡입해제밸브를 통하여 대기로 압력가스를 배출시킴으로써 강제적으로 해제된다. 이러한 방식으로 구성되는 테이블(9)은 상술된 바와 같이, 지지기둥(10)을 통하여 θ스테이지부(4c)상에 고정된다.

테이블(9)과 유사하게, 가압판(16)에는 상부기판(34)을 흡착하는 정전기흡착용전극 및 복수의 흡입홀(16a)이 구비된다. 후술될 바와 같이, 가압판(16)에 의하여 흡착되는 상부기판(34)에 의하여 진공접합챔버(15)내의 압력이 줄어든다면, 흡착력이 줄어들고 상부기판(34)이 떨어질 수 있다. 이를 피하기 위해서, 가압판(16) 약간 아래의 위치에 상부기판(34)을 수용하는 기판유지포올(pawl)(도시 안됨)이 진공접합챔버(15)내에 제공된다. 이 기판유지포올은 예를 들어, 상부기판(34)의 대각선 위치인 2각부(two angles)와 일치하도록 배치된다. 그것은 진공접합챔버(15)의 상부로부터 아래방향으로 연장된 샤프트에 의하여 들어올려져 유지된다.

더욱 구체적으로는, 샤프트가 진공접합챔버(15)의 상부상에 형성된 관통홀 (도시 안됨)을 통하여 삽입된다. 이 샤프트는 그것의 축선방향 주위를 회전하고 수직방향으로 이동하도록 설계된다. 이 경우에, 상기 샤프트에는 진공접합챔버(15)내에서 진공누설이 발생하지 않도록 진공 시일로 커버된다. 상술된 샤프트의 회전은 샤프트의 끝단부에 연결된 회전액추에이터(도시 안됨)에 의하여 제공되며, 수직방향으로의 이동은 샤프트의 끝단부에 연결된 승강액추에이터(도시 안됨)에 의하여 제공된다. 상술된 바와 같이, 기판(33, 34)은 샤프트의 회전 또는 수직이동에 의하여 서로 접합된다. 하부기판(33)상에 떨어지는 액정제가 기판(33, 34) 각각의 주면의 확대방향으로 퍼질 때 방해되지 않도록 기판유지포올이 후퇴될 수 있다.

상술된 흡입홀(16a)은 배관(19)를 통하여 진공접합챔버(15)의 바깥쪽에 장착되는 흡입밸브(도시 안됨)에 연결되고 상기 흡입밸브를 통하여 진공펌프(도시 안됨)에 연결된다. 이 경우에, 테이블(9)과 유사하게 상기 배관(19)의 중간점에 진공흡입해제밸브를 통하여 대기로 배출시키기 위한 바이패스관이 제공된다. 진공흡입의 상태는 상기 진공흡입해제밸브를 통하여 대기로 해제시키거나 또는 압력가스를 도입함으로써 강제적으로 해제된다. 이러한 방식으로 구성되는 가압판(16)은 복수의 지지기둥(27)을 통하여 Z축선 이동 스테이지부(S3)의 (후술될) 이동베이스(29)로부터 매달려 제위치에 유지된다.

진공접합챔버(15)상에 고정되는 일 끝단부 및 이동베이스(29)상에 고정되는다른 끝단부를 가지며 지지기둥(27)을 덮고 있는 텔레스코픽 탄성체로 이루어진 진공벨로우즈(28)는 진공접합챔버(15)와 이동베이스(29) 사이에 위치된다. 이것은 진공접합챔버(15)내의 감압된 상태를 유지하기 위한 역할을 한다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 진공접합챔버(15)의 최상부에는 후술될 1차 가압 후(감압된 상태의 압력에 의하여 기판(33, 34)이 서로 접합된 후)의 상승된 위치의 가압판(16)에 의하여 압력과 자외선 모두를 인가하여 하부기판(33)상에 미리 배치되는 가고정기구용 자외선경화제(ultraviolet curing agent)를 경화시키는 가고정기구부(S4)가 제공된다. 다음에는 도 2를 참조하여 가고정기구부(S4)에 대하여 기술한다.

가고정기구부(S4)는,

(진공접합챔버(15)내에 위치한) 선단부로부터 안쪽으로 글래스(44)를 유지하는 실린더로 이루어진 유리홀더(42);

스크루에 의하여 상기 유리홀더(42)와 함께 고정되는 중공원통형 가압바(60);

중공원통형 가압바(60)의 안쪽과 글래스(44) 부근에 위치되는 자외선조사를 위한 자외선 화이버(45);

진공차단용 O링(46)을 통하여 진공접합챔버(15)의 상부면상에 고정되고 중공원통형 가압바(60)가 삽입되는 실린더를 포함하는 플랜지; 및

수직방향으로 중공원통형 가압바(60)을 이동시키는 수단을 포함한다.

본 실시예의 이동수단은,

중공원통형 가압바(60)의 수직방향의 이동을 구동하는 실린더(49);

플랜지(50)의 외주부상에 배치되는 실린더(49)를 고정치키는 실런더 고정구(52); 및

중공원통형 가압바(60)의 일 끝단부(도 2에서의 상부 끝단부)상에 배치되고 실린더(49)의 작동부(이동샤프트)상에 고정되는 연결구(48)를 포함한다. 베어링(51)은 중공원통형 가압바(60)가 수직방향으로 원활하게 이동할 수 있도록 플랜지(50)내에 장착된다. 여기서, 중공원통형 가압바(60)가 수직방향으로 이동하면, 자외선 화이버(45) 또한 수직방향으로 이동한다. 중공원통형 가압바(60)의 일 끝단부로부터 연장되는 자외선 화이버(45)의 손상을 피하기 위하여, 고정구(55)에 의하여 연결구(48)에 연장부가 고정된다. 이러한 방식의 고정은 수직방향으로 이동시의 자외선 화이버(45)에 가해지는 응력을 줄여주어, 그 결과 파열가능성을 피할 수 있게한다.

유리홀더(42)의 선단에는 글래스(44)의 하부면과 접촉하는 원통형의 수축된 영역이 제공된다. 따라서, 후술될 바와 같이, 수축된 영역이 기판에 대하여 가압되더라도, 가압되는 표면이 작기때문에, 동시에 인접한 자외선경화제(53)에는 압력이 가해지지 않는다. 또한, 상기 수축된 영역은 자외선의 조사(irradiation)를 위한 포트의 역할을 하며, 따라서 글래스(44)를 통한 자외선은 기판에 직접적으로 가해지지 않는다.

진공차단용 O링(41)은 유리홀더(42)와 중공원통형 가압바(60) 사이의 접합 끝단부상에 배치되고, 진공차단용 O링(43)은 유리홀더(42)와 글래스(44) 사이에 장착된다. 진공차단용 O링(46)은 진공접합챔버(15)의 최상면과 플랜지(50)의 저부면 사이에 장착되고, 진공차단용 O링(47)은 플랜지(50)의 내주부와 중공원통형 가압바(60)의 외주부 사이에 설치된다. 이러한 배치는 진공접합챔버(15)내의 감압된 상태를 유지시킨다. 즉, 중공원통형 가압바(60)내의 압력이 대기압에 도달한다. 이 부분은 (예를 들어, 글래스(44) 부근에서) 구조적으로 기판에 가장 가깝게 자외선 화이버(45)를 위치시키는데 활용된다. 자외선 화이버(45)가 상기 위치에 장착되기 때문에, 기판에 가해지는 자외선의 감쇄가 매우 적다. 큰 직경의 집광렌즈를 설치할 필요는 없다. 이러한 이유로, 자외선의 투과율이 가장 좋은 특징을 갖는 재료, 예를 들어, 석영 글래스가 글래스(44)로서 가장 적합하다.

설계의 관점에서 실행가능하다면 유효 접합위치를 연구하여 상기 방식으로 구성되는 복수의 가고정기구부(S4)가 장착될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, (도 3에서 자외선 경화제(53) 윗쪽의) 기판 각 변상의 2개 이상의 위치에 그들을 배치시키는 것이 바람직하다. 또한, 가고정기구부(S4)에는 기판상에서의 수평방향 이동할 수 있게 하는 이동기구가 제공되며, 1개의 가고정기구부(S4)가 기판의 각 변에 제공될 수 있다.

[Z축선 이동 스테이지부]

Z축선 이동 스테이지부는,

가압판(16)을 매달고, 그것을 유지하는 이동베이스(29);

그것의 양 끝단부상에 배치되는 리니어가이드;

리니어가이드와 맞물리고 프레임(3)상에 제공되는 (도 1에 나타낸 Z축 방향의) 수직 레일(3a);

Z축선 방향으로 출력 샤프트가 구비되는 전동기(34); 및

이동베이스(29)의 측부분과 맞물리는 일 끝단부 및 전동기(32)의 출력샤프트 측과 맞물리는 다른 끝단부를 갖는 볼 스크루(31)를 포함한다.

이러한 방식으로 구성되는 Z축선 이동 스테이지부(S3)는 이동베이스(29)가 전동기(32)에 의하여 레일을 따라 수직방향으로 이송되고, 가압판(16)이 수직방향으로 이송되도록 한다.

[기판접합장치의 작동]

다음에는 본 실시예에 따른 기판접합장치의 작동에 대하여 기술한다. 여기서, 액정패널용 기판이 접합될 기판으로 사용되는 경우를 참조하게될 것이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 기판이 서로 접합될 때 소정 프레임내에 액정을 가두어 밀봉하도록 액정밀봉혼합물(접착제)(37)을 사용하여 서로 접합될 2개의 기판 중 하나상에 연속프레임(continuous frame)이 미리 제공된다. 유사하게, 상술된 프레임을 에워싸도록 접착제(37)와는 별도로 연속프레임(54)(이후에는, "더미시일(dummy seal)"로 칭함)이 제공된다. 자외선경화제(53)는 더미시일(54)의 기판 끝단부 부근에 점이나 (소정 길이를 갖는)선형태로 제공된다. 소정량의 액정(39)은 접착제(37)를 포함하는 액정밀봉프레임(39)으로 떨어진다. 본 실시예에서, 표면에 액정(39)을 떨어뜨린 기판은 하부기판(33)으로서 사용된다. 어떤 경우에는, 더미시일(54)은 제공되지 않는다. 이러한 경우에, 자외선경화제(53)는 대략 같은 위치에 제공된다.

아래쪽을 향하는 막표면을 갖는 상부기판(34)의 외주부는 진공접합챔버(15) 바깥쪽에 설치되는 이송유닛(도시 안됨)의 핸드(hand)를 사용하여 저부로부터 흡착된다. 그다음, 진공접합챔버(15)의 제1개구부(15a)에서 게이트밸브(17)가 개방되고 이송유닛의 핸드가 제1개구부(15a)로부터 진공접합챔버(15)내로 삽입된다. 전동기(32)의 작동에 의하여 하강된 가압판(16)은 상부기판(34)에 대하여 가압된다. 그 후, 상기 핸드의 흡입이 해지되고, 진공펌프가 작동되어 상부기판(34)이 흡입홀(16a)을 통하여 가압판(16)에 의하여 흡입되도록 한다. 상부기판(34)의 흡입이 완료되는 때에, 상기 핸드는 진공접합챔버(15) 밖으로 후퇴한다.

그다음, 각각의 승강핀(35)은 그것의 선단이 테이블(9)의 상부면으로부터 돌출되는 방식으로 실린더(36)의 작동에 의하여 상승한다. 액정을 떨어뜨린 표면이 위쪽을 향하는 하부기판(33)의 외주부는 이송유닛의 핸드에 의하여 아래로부터 흡착되며, 상기 핸드는 하부기판(33)이 각각의 상승핀(35)상으로 이송되도록 진공접합챔버(15)내로 삽입된다. 하부기판(33)의 이송이 완료되는 때에, 상기 핸드는 진공접합챔버(15)의 밖으로 후퇴되고, 게이트밸브(17)는 폐쇄된다. 그 후, 각각의 승강핀(35)이 하강되고, 하부기판(33)은 테이블(9)상에 위치하게 된다. 진공펌프는 하부기판(33)이 흡힙홀(9a)을 통하여 테이블(9)에 흡착되도록 작동된다.

테이블(9) 및 가압판(16)에 의한 기판(33, 34) 흡착의 종료시에, 진공접합챔버(15)로부터 점진적으로 가스를 배출하도록 제1배기관(20a)측의 측부분상의 밸브가 개방된다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서는, 장치의 초기상태는 제1 및 제2배기관(20a, 20b) 모두가 스위칭밸브에 의하여 폐쇄되도록 미리 설정된다. 기판(33,34) 흡착의 종료시, 스위칭밸브는 제1배기관(20a)측이 개방되고, 제2배기관(20b)측이 폐쇄되도록 변환되어, 가스가 진공접합챔버(15)로부터 점진적으로 배출된다. 이 경우에, 감압으로 인하여 수분을 얼게하거나 또는 하부기판(33)상의 액정을 산란시키는 가스흐름으로부터 초래되는 기판(33, 34)의 이탈이 발생하지 않는 방식으로 상술된 값으로 설정된 직경을 갖는 제1배기관(20a)을 사용하여 저속으로 가스가 배출된다.

진공접합챔버(15)내의 압력이 배기관(20a)을 통한 가스의 배출로 인하여 소정 수준에 도달하게 되면 -보다 구체적으로는, 압력게이지(도시 안됨)에 의하여 측정되는 진공접합챔버(15)내의 압력이 배기속도가 올라가더라도 함유수분을 결빙시키거나 액정을 산란시키는 기판의 이탈이 발생하지 않는 수준에 도달하게되면(예를 들어, 흡입력에 의하여 흡착된 상부기판(34)이 분리되지 않을 정도로 상기 압력이 줄어들게 되면) 제1배기관(20a)의 밸브는 폐쇄된다.

그다음 제2배기관(20b)의 밸브가 개방되고 진공접합챔버(15)내의 압력은 기판(33, 34)을 접합시키기 위해 요구되는 수준까지 신속하게 저감된다(본 실시예에서는 대략 0.67Pa). 여기서, 진공접합챔버(15)내의 압력은 현재의 압력수준하에서의 상부기판(34)의 흡입력보다 더 낮고, 그래서, 상부기판(34)이 가압판(16)으로부터 분리된다. 하지만, 가압판(16)의 하면에는 상술된 기판유지포올이 구비되며, 상기 기판유지포올은 제위치의 상부기판(34)이 적소에 유지되도록 상술된 회전작동기 및 승강작동기에 의하여 구동된다. 이거은 분리됨없이 특정 위치에 상부기판(34)을 유지시킨다.

상술된 바와 같이, 진공접합챔버(15)내의 감압화의 종료시, 기판(33, 34)이 진공에서도 테이블(9) 및 가압판(16)에 의하여 흡착될 수 있도록 하기 위해서 정전기흡착용전극에 전압이 가해진다. 따라서, 기판(33, 34)은 정전기적으로 흡착된다. 그 후, 상부기판(34)이 하부기판(33)에 더 가까워지도록 이동베이스(29)를 더 낮추기 위하여 전동기(32)가 구동된다. 인식용카메라(26)는 기판(33, 34)에 위치하는 위치조정마크를 관측하고 기판(33, 34) 사이의 변위를 측정하기 위해서 사용된다. 이러한 측정을 기초로 하여, X스테이지부(4a), Y스테이지부(4b) 및 θ스테이지부(4c)의 작동이 제어되고, 테이블(9)은 수평방향으로 이동되며, 이에 의하여, 하부기판(33)과 상부기판(34) 사이에서 높은 정밀도의 위치설정을 할 수 있게 된다. 상술된 위치설정의 종료시, 이동베이스(29)는 더욱 하강하고 자외선경화제(53), 더미시일(54) 및 접착제(37)는 상부기판(34)에 의하여 압착된다. 접착제(37)에 의하여 형성되는 프레임은 액정으로 채워진다. 그 다음, 1차가압이 종료된다. 1차가압에 이어서, 가압판(16)의 정전기흡착용전극에 가해지는 전압이 차단되고, 전동기(32)는 가압판(16)을 상승시키기 위하여 구동된다.

도 4는 1차가압후의 기판(33, 34)의 상태를 나타내고 있다. 이 경우에 기판(33, 34) 사이의 간격은 소정간격에 도달하지 않고 대략 15microns이다. 그래서, 압착된 접착제(37)의 양이 불충분하고, 기판(33, 34)과 접착제(37)의 접촉면적 또한 불충분하다(접촉부의 길이가 불충분하다). 결과적으로, 접합상태는 완전하지 못하다. 또한, 접착제(37)의 프레임내의 액정(39)은 퍼지지 못하고, 그 결과 큰 진공공간부(40)가 액정(39)내에 생성된다.

진공접합챔버(15)내의 압력이 감압된 상태로부터 대기압까지 변화되면, 기판(33, 34) 사이의 공간은 감압된 상태에 있기 때문에 높은 외부압력이 기판(33, 34)에 대략 균일하게 가해진다. 예를 들어, 기판(33, 34)이 1,200mm×1,000mm의 크기를 갖는 경우에, 기판(33, 34) 사이의 공간이 감압된 상태에 있다면 대기압이 가해진다. 그 다음 121.6kN의 힘이 가해질 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 후술될 바와 같이, 2차가압이 수행되며, 5microns 이하 -바람직하게는 4microns 이하-의 적절한 기판공간이 얻어진다.

상술된 바와 같이, 진공접합챔버(15)내의 감압된 상태가 1차가압에 이어서 대기압으로 변화되면, 대략 균일한 압력이 기판(33, 34) 각각에 가해질 수 있다. 하지만, 압력이 급격히 대기압으로 재설정되면, 상술된 바와 같이, 접착제(37)가 충분히 압착되지 않는다. 따라서, 진공접합챔버(15)내로 도입된 가스가 더미시일(54) 과 접착제(37)를 파괴시키고 진공공간부(40)로 들어가 액정보드가 불량품으로 만든다. 대안적으로, 상술된 종래기술의 예시의 경우에서와 마찬가지로 대기압으로 되돌아간 후의 밖으로 이송되는 중간에, 기판중 하나의 밀봉면에 압축력이 가해지고, 다른 기판의 밀봉면에는 인장력이 가해지며, 그 결과 상부 및 하부기판(33, 34) 간에는 오정렬이 발생된다. 이는 밀봉부(접착제(37) 및 더미시일(54))가 붕괴되고, 액정(39)이 쏟아져 나오는 결과를 초래할 것이다. 따라서, 불량 액정보드가 생성될 것이다.

본 실시예의 이러한 문제를 해결하기 위하여, 접착제(37) 및 더미시일(54)로부터 이격되어 제공되는 자외선경화제(53)는 1차가압과 2차가압 이전에 최종 갭(적절한, 즉, 소정의 기판공간)에 도달될 때까지 국부적으로 가압된다. 그 후, 자외선경화제(53)는 자외선조사의 영향을 받아, 이에 의하여 확실한 가고정을 한다. 다음에는 도 5를 참조로 가고정에 대하여 기술한다.

제1단계에서, 도 2에 주어진 실린더(49)는 기판(33, 34)의 자외선경화제(53) 위쪽으로부터 중공원통형 가압바(60)를 하강시키기 위해서 구동된다. 유리홀더(42)의 축소부(constricted portion)의 선단은 기판 사이의 공간이 최종갭에 도달하도록 각각의 기판(33, 34)에 소정의 압력을 가하기 위하여 사용된다. 이러한 조건하에서, 자외선 화이버로부터 자외선이 가해진다. 자외선은 진공차단 유리(44)를 통하여 자외선경화제(53)에 가해지고, 따라서 상기 자외선경화제(53)가 경화되어 가고정용으로 제공된다. 유리홀더(42)가 기판에 대하여 가압되면, 그것이 자외선경화제(53)에 따라 변화하지만 압력은 0.1 내지 0.5MPa이 되는 것이 바람직하다.

상술된 바와 같이 가고정이 이루어진 후에, 실린더(24)가 작동되고 대기해제밸브(23)가 개방되어 진공접합챔버(15)내에서 급속히 대기를 다시 얻게되며, 압력이 기판(33, 34)에 가해진다(2차가압). 상술된 바와 같이, 이 단계는 압력이 기판(33, 34)에 가해지도록 하며, 이에 의하여 기판(33, 34)은 후압착(post bonding)이 된다.

상술된 바와 같이, 감압된 상태에서의 1차가압후에, 상기 자외선경화제가 경화될 때까지 소정레벨로 밀봉된 부분(접착제(37), 더미시일(54))이외의 부분에 제공되는 가고정용 자외선경화제(53)에 압력이 가해진다. 본 실시예의 구성에 따라 진공접합챔버(15)내의 대기압이 다시 얻어지며, 기판이 서로 후압착(post-bonded)된다. 따라서 진공접합챔버(15)내의 압력이 갑자기 대기압으로 되돌아가더라도, 반접착(half-bonded) 상태에서의 밀봉된 부분의 붕괴 또는 기판들간의 오정렬로부터 기인하는 액정(39)의 누설을 방지 할 수 있다.

상술된 바와 같이, 접합단계가 완료되고, 진공접합챔버(15)내의 압력이 대기압에 도달하게 되면, 게이트밸브(17)가 개방된다. 그다음, 중공원통형 가압바(60)가 상승하여 테이블(9)의 정전기흡착용전극에 가해지는 전압을 차단하고 흡입홀(9a)을 통한 흡입을 해제시킨다. 그 후, 각각의 승강핀(35)이 상승하여 테이블(9)의 상부로부터 셀을 밀어올린다. 이후에, 이송유닛의 핸드가 셀의 저부(셀과 테이블(9) 사이)아래로 삽입된다. 셀은 상기 핸드상으로 전달되고, 진공접합챔버(15)의 밖으로 이송된다.

가고정후에, 진공접합챔버내에 대기압을 급격히 다시 얻는 일 없이 다음의 단계가 취해질 수 있다. 먼저, 가는 배관(21)의 밸브가 가고정후에 개방되며, 가압된 가스가 상기 배관(21)에 연결된 가압원으로부터 진공접합챔버(15)내에 도달하며, 이에 의하여 점진적으로 대기압이 얻어진다. 상술된 바와 같이 점진적으로 대기압이 얻어지면, 기판(33, 34)에는 압력이 점진적으로 가해지며, 밀봉된 부분(접착제(37) 및 더미시일(54))이 점진적으로 붕괴되어, 그 결과 밀봉부분과 각각의 기판(33, 34) 사이의 접촉면적이 점진적으로 증가된다. 이러한 방법은 진공공간(40)과 진공접합챔버(15)의 내부압력 사이의 압력차의 점진적인 증가를 제공하며, 이에 의하여 도입된 가스가 진공공간(40)으로 들어가는 것을 효과적으로 막을 수 있게 된다.

예를 들어, 기판(33, 34) 사이의 공간은 대략 10microns이다. 상술된 바와 같이, 진공접합챔버(15)내로 가스가 도입되면, 접착제(37)가 압착되고, 이에 의하여 유동이 발생하고 틱소트로피성(thixotropicity)으로 인하여 점도가 줄어든다. 점도가 저하되는 경우에는, 대기개방밸브(23)가 급격히 개방되어 진공접합챔버(15)내에 대기압을 다시 얻게 된다. 압력이 기판(33, 34)에 더욱 가해진다. 보다 구체적으로는, 진공접합챔버(15) 내부에 설치되는 압력게이지가 소정레벨을 초과하는 것을 검출하며, 밸브(22)가 폐쇄되고, 실린더(24)는 대기압해제밸브(23)를 개방하기 위해 작동되며, 이에 의하여, 각각의 기판(33, 34)에 압력이 가해진다. 그러면, 이제 접합단계는 완료된다. 예를 들어, 소정압력을 결정하기 위하여, 도입된 가스가 접착제(37)를 파괴시키고 진공공간부(40)로 들어가는 것을 멈추는 압력을 측정하는 실험이 미리 행해진다. 이 압력값이 설정된다.

상술된 단계를 통하여 진공접합챔버(15)내의 대기압을 급속히 다시 얻는 것은 접착제(37)의 접촉면적이 기판(33, 34)에 대하여 확장되도록 하며, 밀봉특성을 개선시킨다. 이것은 기판(33, 34) 사이의 가스의 진입을 효과적으로 막아 준다. 또한, 접착제(37)는 그것의 점성이 줄기 때문에 신속히 압착되고, 액정(39) 또한 압력에 의하여 압착되어 퍼지며, 그 결과 기판(33, 34)의 접합이 더 짧은 시간내에 달성될 수 있다.

또한, 1차가압 후에 상술된 배관(21) 및 밸브(22)를 통하여 가스를 도입시키고 상술된 소정압력에 도달된 후에 상술된 가고정을 수행하는 것이 가능하다. 이 경우에, 가고정후에 진공접합챔버(15)내에 대기압이 급속히 다시 얻어지고, 후압착이 수행된다.

[제2실시예]

다음에는 도 6을 참조로 본 발명에 따른 기판접합장치의 제2실시예에 대하여 기술된다.

이 기판접합장치는 다음의 점에서 상술된 제1실시예와는 다르다. 그 외에는, 동일한 구성으로 설계된다. 보다 구체적으로는, 제1실시예와 동일한 구성을 특징으로 하는 가고정기구부(S4)가 진공접합챔버(15)의 하부상에 배치된다. 이 가고정기구부(S4)는 제1실시예의 승강핀(35)의 것들과 동일한 기능을 갖는다. 결과적으로, 본 실시예는 승강핀(35)을 사용하지 않고 제1실시예에서와 동일한 자외선에 의한 가고정 및 기판의 상승 기능을 허용한다. 이것은 작업시간의 단축을 의미한다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에서 구성되는 이 가고정기구부(S4)는 진공접합챔버(15)내에서 대기압을 급격히 다시 얻어야 하는 경우의. 밀봉된 부분의 붕괴로 인한 액정의 누설 및 기판의 오정렬을 막는다. 즉, 이 구성은 제1실시예와 동일한 이점을 제공한다. 그것뿐만 아니라, 이 구성은 장치를 구성하고 있는 구성요소의 수의 실질적인 증가를 막아준다.

본 발명의 기판접합방법 및 장치에 따르면, 가고정용접착제가 제공되는 부분의 기판 사이의 거리는 감압된 상태에서 소정 갭으로 조정될 수 있다. 동시에, 상기 지점에서 가고정이 가능하며, 그 결과 제1스테이지부에서는 기판 사이에 소정 거리가 유지될 수 있다. 또한, 종래기술의 예시로서 2개의 대형 기판으로 구성되는셀의 경우에도, 제1스테이지부에서는 기판 사이에 소정 거리가 유지될 수 있다. 따라서, 이송시에 상부기판 및 하부기판의 변위를 피할 수 있다. 이러한 특징들로 인하여 불량품이 생산되는 것을 막는다.

Claims (4)

1. 적어도 두 장 중 하나에 접합제가 도포되고, 서로 대향하여 배치되는 2장의 기판을 감압된 상태로 진공접합챔버(15)내에서 위치설정시킨 후에 상기 기판 사이의 거리를 줄이는 1차가압 단계, 및

   진공접합챔버내에서 대기압을 다시 얻음으로써 상기 기판을 가압하고 접합하는 2차가압단계를 포함하는 기판접합방법에 있어서,

   상기 기판 중 적어도 하나에는 최종적고정을 위한 접착제와는 별도로 사전에 가고정용접착제가 제공되고,

   가고정단계는 상기 1차 및 2차가압단계 사이에 배치되고, 여기서 상기 1차가압단계가 완료된 상기 기판들내의 상기 가고정용접착제는 감압된 상태로 상기 진공챔버내에서 압력 및 자외선을 동시에 가함으로써 경화되는 것을 특징으로 하는 기판접합방법.
2. 그안에서 접합될 2장의 기판이 서로 가압되고 접합되는 진공챔버,

   상기 진공챔버내에 배치되고, 액정이 떨어진 상기 기판 중 하나를 유지하기 위하여 사용되는 테이블, 및

   상기 진공챔버내에 배치되고, 상기 기판에 대향하여 위치한 다른 기판을 유지하기 위하여 사용되는 가압판을 포함하는 기판접합장치에 있어서,

   상기 진공챔버는 가고정기구를 포함하며, 여기서,

   상기 기판 중 적어도 한장의 기판의 복수위치에 제공되는 가고정용접착제는 상기 진공챔버내의 상기 테이블과 가압판 사이의 거리를 줄임으로써 1차가압이 된 후에 감압된 상태로 상기 진공챔버내에 압력 및 자외선을 동시에 가함으로써 경화되는 것을 특징으로 하는 기판접합장치.
3. 서로 접합될 2장의 기판은 감압된 상태로 챔버내에 위치설정된 후에 압력을 가함으로써 서로 접합되고, 여기서, 상기 기판 중 적어도 하나에는 접착제가 제공되며, 상기 기판은 서로 대향하여 위치되는 것을 특징으로 하는 기판접합방법에 있어서,

   상기 기판은 상기 챔버내의 압력이 소정의 감압된 상태에 도달할 때까지 흡입력을 가함으로써 제위치에서 유지되고, 상기 소정의 감압된 상태에 도달하면, 상기 기판은 상기 챔버내에 제공되고 복수 쌍의 전극을 갖는 쌍극형 정전척의 전극 가운데 상기 기판의 크기에 적합하게 소정 쌍의 전극에 전압을 가함으로써 유지되는 것을 더욱 특징으로 하는 기판접합방법.
4. 그안에서 서로 접합될 2개의 기판이 진공하에서 가압되고 서로 접합되는 챔버,

   상기 기판 중 하나를 유지하고, 상기 기판 중 하나의 표면에 대하여 수평방향으로 자유롭게 이동가능한 상기 챔버내에 배치되는 테이블, 및

   서로 대향하여 배치되는 상기 기판 중 나머지 하나를 유지하고 상기 기판을향하여 자유롭게 이동가능한 상기 챔버내에 배치되는 가압판을 포함하는 기판접합장치에 있어서,

   상기 기판접합장치는 유지될 상기 기판상에 형성되는 도전막의 프로파일에 적합하도록 상기 복수 쌍의 전극중에서 소정 쌍의 전극에 전압을 인가하는 전압인가수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 기판접합장치.