KR20130080916A - Improved apparatus and method of bonding substrates - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved substrate bonding apparatus and bonding method.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하고, 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 합착액을 전면 코팅하면서 동시에 폐쇄 경계 씰라인을 가경화한 후, 상부 기판을 하부 기판과 경사진 상태로 위치시킨 후 롤러 또는 에어 커튼 발생 장치와 같은 가압 장치를 이용하여 상부 기판을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 하부 기판에 압착시키고 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 합착액을 함께 경화시킴으로써, 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되고, 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지되며, 합착 공정수 및 합착 공정 시간(tact time)이 감소되고, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어드는 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다. More specifically, the present invention forms a closed boundary seal line along the side edge portion of the lower substrate, and simultaneously cures the closed boundary seal line at the same time while totally coating the adhesive solution inside the closed boundary seal line, and then the upper substrate. Is placed in an inclined state with the lower substrate, and then the upper substrate is pressed to the lower substrate by a contact method or a non-contact method using a pressure device such as a roller or an air curtain generating device, and together with the hardened closed boundary seal line and the bonding liquid together. By curing, the upper substrate and the lower substrate are firmly bonded, foreign matter or bubbles are prevented between the upper substrate and the lower substrate, the number of joining processes and the tact time are reduced, and expensive such as a vacuum device. Eliminates the need for equipment, simplifying the construction of the cementing device, reducing costs, and greatly reducing the likelihood of defective product An improved substrate bonding apparatus and method of bonding are reduced.
정보화 사회의 발전에 따라, 영상 정보를 출력하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양해지면서 기존의 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)를 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, 및 태블릿(Tablet) PC용 모니터 등과 같은 여러 가지 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)가 등장하였다.As the information society develops, the demand for a display device for outputting image information is diversified, and thus, a plasma display panel (PDP) and a liquid crystal display (LCD) are used to replace a conventional cathode ray tube (CRT). Many flat panel displays (FPDs) such as Liquid Crystal Display (FED), Field Emission Display (FED), Organic Light Emitting Diode (OLED), Monitor for PC, and Monitor for Tablet PC. Flat Panel Display) appeared.
상술한 여러 가지 FPD 중에서 휴대폰 화면에서부터 대형 TV 화면에까지 다양하게 쓰이고 있는 PDP 또는 LCD가 가장 대표적인 평판표시장치로 사용되고 있다.Of the various FPDs described above, a PDP or an LCD, which is widely used from a mobile phone screen to a large-sized TV screen, is used as a typical flat panel display.
예를 들어, LCD를 제조하기 위해서는 일반적으로 박막 트랜지스터를 구비한 박막 트랜지스터 어레이 기판(제 1 기판)을 준비하는 단계; 컬러 필터층을 구비한 컬러필터 어레이 기판(제 2 기판)을 준비하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다. 이 경우, 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계는 기판 합착 장치에 의하여 수행된다.For example, in order to manufacture an LCD, preparing a thin film transistor array substrate (first substrate) having a thin film transistor generally; Preparing a color filter array substrate (second substrate) having a color filter layer; Bonding the first and second substrates together. In this case, the step of bonding the first and second substrates is performed by the substrate bonding apparatus.
종래 기술에서 사용되는 기판 합착 장치의 일 예로 기판을 고정시키기 위하여 평면형의 스테이지가 사용된다. 이러한 스테이지는 평면형의 정반, 상기 정반에 장착된 정전척(chuck), 및 상기 정반에 형성되어 상기 정전척 사이에 배치된 다수의 홀을 포함한다. As one example of the substrate sticking apparatus used in the prior art, a planar stage is used to fix the substrate. This stage includes a flat platen, an electrostatic chuck mounted to the platen, and a plurality of holes formed in the platen and disposed between the electrostatic chucks.
도 1은 종래 기술에 따른 정반을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a base plate according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 정반(1)은 표면이 평면형의 구조로 형성되어 있고, 상기 표면에는 복수의 홀(2)이 형성되어 있다. 복수의 홀(12)은 진공력을 전달하여 기판을 흡착시켜 고정시킨다. Referring to FIG. 1, the surface of a
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 도시한 도면이다. 이러한 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치 및 기판 합착 방법은 이창훈 등에 의해 2006년 12월 29일자에 "기판 합착 장치 및 기판 합착 방법"이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허 출원 제10-2006-0138217호로 출원되어 2008년 7월 3일자에 공개된 대한민국 공개 특허 제 10-2008-0062424호에 상세히 기술되어 있다.FIGS. 2A to 2E are views showing a method of attaching a substrate by using a substrate bonding apparatus having a planar stage according to the related art. Such a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method with a planar stage according to the prior art are disclosed in Korean Patent Application No. 10-2006 (hereinafter, referred to as " substrate bonding apparatus and substrate bonding method " -0138217, filed on July 3, 2008, and Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0062424.
도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 종래 기술에 따른 기판 합착 방법에서는 평면형의 상부 스테이지(10)와 평면형의 하부 스테이지(20) 각각에 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)이 고정된다(도2a 참조). 이 경우, 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)은 스테이지에 형성된 복수의 홀(도 1a 참조)을 통해 전달된 진공력에 의해 스테이지에 고정된다.2A to 2E, in the substrate bonding method according to the related art, the
제 1기판(14a)에는 두 기판을 합착시켜 고정시키는 씰(seal)층(16)이 형성되어 있고, 상기 제 2 기판(14b)에는 액정(18)이 적하되어 있다.A
그 후, 상부 스테이지(10)를 하강시켜서 제 1 기판(14a)을 제 2 기판(14b)에 근접시킨 후, 하부 스테이지(20)를 좌우 및 전후 방향으로 병진 또는 회전 운동시켜 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)이 서로 얼라인(align) 되도록 한다(도 2b 참조). 이 경우, 터보 분자 펌프(TMP: Turbo Molecular Pump) 또는 기계적 부스터 펌프(mechanical booster pump) 등을 사용하여 주변 환경은 진공 환경이 되도록 한다. 주변 환경이 진공환경이 되면, 진공력에 의하여 기판이 스테이지에 고정되지 못하므로, 상기 스테이지에 장착된 정전척에서 공급하는 정전기력에 의하여 기판이 스테이지에 척킹(chucking)됨으로써 고정된다.Thereafter, the
그 후, 상부 스테이지에 고정된 제 1 기판(14a)을 상부 스테이지(10)에서 탈착시킨후 제 1 기판(14a) 및 제 2 기판(14b)을 합착하고, 상부 스테이지(10)를 상승시킨다(도 2c 참조). 이 경우, 합착된 기판을 탈착시키는 과정은, 상기 정전척에서 공급하는 정전기력을 제거하여 합착된 기판을 디척킹(dechucking)시킴으로써 이루어진다. 그 후, N2 가스와 같은 안정한 기체를 사용하여 합착된 기판에 균일하게 압력을 가한다(도 2d 참조). 그 후, 합착된 기판 하부에 UV광(24)을 조사하여 씰층(16)을 경화시킨다(도 2e 참조).Thereafter, the
상술한 바와 같은 종래 기술의 기판 합착 방법에 사용되는 공정들은 모두 진공 챔버(chamber)와 같은 진공 환경 하에서 수행된다.All of the processes used in the above-described prior art substrate bonding method are performed under a vacuum environment such as a vacuum chamber.
상술한 종래 기술에 따른 기판 합착 장치 및 방법은 진공 환경 하에서 이루어져야 하므로, 진공 챔버, 진공 펌핑 장치, 정전척 등과 같은 장비가 필수적으로 사용되어야 한다. 따라서, 합착 장치의 구성이 복잡해지고, 합착 공정이 증가하여 합착 공정에 요구되는 전체 시간(tact time) 및 비용이 증가한다는 문제가 있었다.Since the apparatus and method for bonding a substrate according to the related art described above must be performed under a vacuum environment, equipment such as a vacuum chamber, a vacuum pumping apparatus, an electrostatic chuck, and the like must be essentially used. Therefore, there is a problem that the configuration of the bonding apparatus is complicated, and the bonding process is increased to increase the total time and cost required for the bonding process.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래 기술이 임대경 등에 의해 2011년 5월 12일자에 "유리기판 합착방법 및 유리기판 합착장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제 10-2011-0044754호로 출원되어 2011년 8월 22일자에 등록된 대한민국 특허 제 10-1059952호(이하 "952 특허"라 합니다)에 개시되어 있다.Another conventional technique for solving the problems of the above-described prior art is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2011-A, entitled " Glass substrate coalescence method and glass substrate cohesion apparatus " Korean Patent No. 10-1059952 (hereinafter referred to as " 952 patent ") filed as U.S. Patent Application No. 0044754, filed on August 22, 2011,
도 3은 또 다른 종래 기술인 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법의 순서도이다.3 is a flow chart of a glass substrate bonding method according to another prior art 952 patent.
도 3을 참조하면, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110) 또는 하부 기판(120)의 중 어느 일 유리기판의 타 유리기판 방향의 면에 광학 접착(optical clear adhesive, OCA) 필름(130)을 부착하는 S1 단계; 상기 S1 단계에서 일 유리기판에 광학 접착 필름(130)이 부착된 면을 타 유리기판의 일면으로 이송하되, 일 유리기판의 일단이 타단보다 먼저 타 유리기판의 일면에 접촉하는 S2 단계; 및 상기 S2 단계의 일 유리기판의 광학 접착 필름(130)이 부착되지 않은 면을 가압하여 광학 접착 필름(130)을 타 유리기판에 부착시키는 S3 단계를 포함하고 있다.Referring to FIG. 3, in the glass substrate bonding method according to the 952 patent, an optical clear adhesive (OCA) film is formed on a surface of another glass substrate of one of the
또한, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 하부 기판(120)이 하부 스테이지(100) 상에 안착된다. 상부 기판(110)은 상부 스테이지(200) 상에 분리가능하게 흡착된다. 또한, 상부 스테이지(200)의 상부면에 제공되는 롤러(221)를 사용하여 상부 스테이지(200)를 가압한다. 롤러(221)는 롤러 이송 유닛(미도시)에 결합되어 상하 및 좌우로 이동할 수 있다.Further, in the method of attaching the glass substrate according to the 952 patent, the
상술한 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110)이 하부 기판(120)의 일단과 맞닿으면 롤러(221)가 롤러 이송 유닛(미도시)에 의해 하강한 후 예를 들어 우측 방향으로 이동하여 상부 스테이지(200)를 순차적으로 가압하게 되어 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이에 기포가 제거된다.In the above-described method of attaching a glass substrate according to the '952 patent, when the
상술한 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 고가의 진공 장비를 사용할 필요가 없다는 장점이 달성되지만, 여전히 다음과 같은 문제가 발생한다.The above-described method of attaching a glass substrate according to the 952 patent has an advantage that it is not necessary to use an expensive vacuum equipment, but the following problems still occur.
좀 더 구체적으로, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110)과 하부 기판(120)의 합착을 위해 합착액 대신 투명한 광학 접착(OCA) 필름(130)을 사용한다. 이러한 광학 접착 필름(130)은 양면 접착 필름으로 일면은 상부 기판(110)에 부착되고, 타면은 하부 기판(120)에 부착되어야 한다. 이 경우, 상부 기판(110)을 하부 기판(120)과 경사지게 위치시킨 후 롤러(221)를 이용하여 상부 기판(110) 상에 부착된 광학 접착 필름(130)을 하부 기판(120)과 합착하면, 광학 접착 필름(130)과 하부 기판(120) 사이에 발생할 수 있는 기포가 제거될 수 있다. 그러나, 광학 접착 필름(130) 자체가 상부 기판(110)에 미리 부착되어야 하므로, 필름(130) 상의 광학 접착제(OCA)의 표면의 거칠기로 인하여 광학 접착 필름(130)과 상부 기판(110) 사이에 미세 공간이 형성되어 기포가 발생할 가능성이 높다. 그에 따라, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)이 합착된 기판에 불량이 발생할 수 있다.More specifically, in the method of attaching a glass substrate according to the '952 patent, a transparent optical adhesive (OCA)
또한, 광학 접착 필름(130)과 상부 기판(110) 사이에 기포가 발생하여 합착된 기판에 불량이 발생하면, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 분리한 후 광학 접착 필름(130)을 제거하고, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 세정하여야 한다. 그 후, 새로운 광학 접착 필름(130)을 사용하여 상술한 합착 방법에 따라 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 합착하여야 한다. 또는, 불량이 발생한 최종 기판을 폐기하여야 한다. 그 결과, 기판 합착의 공정 시간(tact time)이 길어지거나 비용이 증가한다.When the substrate on which the bubbles are generated between the optical
또한, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 스테이지(200)에 흡착된 상부 기판(110) 및 하부 스테이지(100)에 흡착된 하부 기판(120)에 롤러(221)에 의한 가압력이 직접 전달된다. 그에 따라, 롤러(221)에 의해 인가되는 가압력이 정밀하게 제어되지 않으면 압력에 취약한 상부 기판(110) 및/또는 하부 기판(120)에 손상 등이 발생할 수 있으며, 이는 최종 합착 기판의 불량 발생의 원인이 될 수 있다.In addition, in the glass substrate bonding method according to the 952 patent, the pressing force by the
따라서, 상술한 종래 기술의 기판 합착 방법의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다. Therefore, there is a need for a new method for solving the problems of the above-described prior art substrate sticking method.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하고, 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 합착액을 전면 코팅하면서 동시에 폐쇄 경계 씰라인을 가경화한 후, 상부 기판을 하부 기판과 경사진 상태로 위치시킨 후 롤러 또는 에어 커튼 발생 장치와 같은 가압 장치를 이용하여 상부 기판을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 하부 기판에 압착시키고 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 합착액을 함께 경화시킴으로써, 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되고, 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지되며, 합착 공정수 및 합착 공정 시간(tact time)이 감소되고, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어드는 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and forms a closed boundary seal line along the side edge portion of the lower substrate, and simultaneously cures the closed boundary seal line while simultaneously coating the adhesive solution inside the closed boundary seal line. Thereafter, the upper substrate is placed in an inclined state with the lower substrate, and then the upper substrate is pressed onto the lower substrate by contact or non-contact method using a pressing device such as a roller or an air curtain generating device, By curing the bonding liquid together, the upper substrate and the lower substrate are firmly bonded, foreign matter or bubbles are prevented between the upper substrate and the lower substrate, the number of bonding processes and the tact time are reduced, and the vacuum device This eliminates the need for expensive equipment such as simplifies the construction of the cementing device, reduces costs, and The possibility to provide a significantly reduced the improved apparatus and a substrate attached to each other cementation method.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치; 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치; 상기 제 2 합착액을 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 경화 장치; 상기 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재; 상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및 상기 상부 기판 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 가압 장치를 포함하고, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.A substrate bonding apparatus according to a first aspect of the present invention includes a stage on which a lower substrate is mounted; A first nozzle arrangement for applying a first adhesive liquid to form a closed boundary seal line along the side edge portion of the lower substrate; A second nozzle device for totally applying a second bonding liquid in the closed boundary seal line; A curing apparatus for applying the second bonding liquid into the closed boundary seal line and simultaneously curing the first bonding liquid and the second bonding liquid together; A moving member for moving the upper substrate onto the lower substrate; A pair of supporting members provided on the stage and supporting the upper substrate moved by the moving member in an inclined state with respect to the lower substrate; And a pressurizing device configured to move while pressing the upper surface of the upper substrate in a contact manner or a non-contact manner to form a compressed substrate on which the upper substrate and the lower substrate are compressed. The bonding liquid is characterized in that it is cured by the curing device or a second curing device provided separately.
본 발명의 제 2 특징에 따른 a) 제 1 노즐 장치를 이용하여 스테이지 상에 장착된 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계; b) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 단계; c) 이송 장치를 이용하여 상기 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계; d) 가압 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및 e) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 제 2 합착액을 함께 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to a second aspect of the invention, a) applying a first coalesced liquid to form a closed boundary seal line along a side edge portion of a lower substrate mounted on a stage using a first nozzle device; b) preliminarily applying the second adhesive liquid into the closed boundary seal line using a second nozzle device while simultaneously curing the first adhesive liquid and the second adhesive liquid together using a curing apparatus; c) moving the upper substrate onto the lower substrate using a transfer device to support the upper substrate in an inclined state with respect to the lower substrate; d) moving the upper surface of the upper substrate while pressing in a contact manner or a non-contact manner using a pressing device to obtain a compressed substrate; And e) using the curing device to cure the temporary hardened closed boundary seal line and the second bonding liquid in the crimped substrate together.
본 발명에 따른 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.Using the improved substrate bonding apparatus and the bonding method according to the present invention, the following effects are achieved.
1. 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되면서도 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지된다.1. While the upper and lower substrates are firmly bonded, foreign substances or bubbles are prevented between the upper and lower substrates.
2. 합착 공정 시간(tact time)이 크게 감소된다.2. The tact time is greatly reduced.
3. 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감된다. 3. The use of expensive equipment, such as vacuum devices, is unnecessary, which simplifies the construction of the cementing device and reduces costs.
4. 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다. 4. The likelihood of failure of the final product is greatly reduced.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.Further advantages of the present invention can be clearly understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which like or similar reference numerals denote like elements.
도 1은 종래 기술에 따른 정반을 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 또 다른 종래 기술에 따른 유리기판 합착 방법의 순서도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing a base plate according to the prior art.
FIGS. 2A to 2E are views showing a method of attaching a substrate by using a substrate bonding apparatus having a planar stage according to the related art.
3 is a flow chart of a glass substrate bonding method according to another prior art.
4A to 4G are views for explaining a substrate bonding apparatus and method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments and drawings of the present invention.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.4A to 4G are views for explaining a substrate bonding apparatus and method according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치(400)는 하부 기판(420)이 장착되는 스테이지(100); 상기 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치(440); 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치(445); 상기 제 2 합착액(430)을 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액(430)을 함께 가경화하는 경화 장치(450); 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시키는 이동 부재(미도시); 상기 스테이지(100)에 제공되며, 상기 이동 부재(미도시)에 의해 이동된 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재(412); 및 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)을 형성하는 가압 장치(421)를 포함하고, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 상기 제 2 합착액(430)은 상기 경화 장치(450) 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다. 4A to 4G, the
상술한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하는 동작은 제 2 노즐 장치(445) 대신 제 1 노즐 장치(440)에 의해 이루어질 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 이 경우, 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하는 제 1 합착액과 제 2 합착액(430)은 동일한 합착액이다. In one embodiment of the present invention described above, the operation of applying the second
또한, 상기 가압 장치(421)는 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동하는 롤러(421a)로 구현되거나 또는 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하는 에어 커튼 발생 장치(421b)로 구현될 수 있다. In addition, the pressurizing
또한, 상기 본 발명의 실시예에 사용되는 상부 기판(410)의 이동 부재(미도시)는 예를 들어 로봇 암(robot arm) 또는 진공을 이용하여 탈부착이 가능한 픽업 부재(pick-up element)로 구현될 수 있다.In addition, the moving member (not shown) of the
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법을 상세히 기술한다.Hereinafter, a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
다시 도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법에서는, 먼저 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 스테이지(100) 상에 장착된 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포한다(도 4a 참조). 이 경우, 제 1 합착액은 제 2 합착액(430)과 동일 또는 상이한 재질일 수 있다. 또한, 베이스 부재(B) 상에는 스테이지(100)와 갠트리(G)가 위치되어 있으며, 갠트리(G)에는 제 2 노즐 장치(445) 및 경화 장치(450)가 장착되어 있다.(도 4b 참조). 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 베이스 부재(B) 및 갠트리(G)가 도 4b에만 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다.Referring back to FIGS. 4A-4G, in the substrate bonding method according to an embodiment of the present invention, first, the side edges of the
그 후, 갠트리(G)에 장착된 제 2 노즐 장치(445) 및 경화 장치(450)를 이용하여 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하면서, 동시에 제 1 합착액과 제 2 합착액(430)을 함께 가경화한다(도 4c 참조). 이러한 경화 장치(450)는 예를 들어 자외선(UV) 조사장치로 구현될 수 있다. 또한, 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하는 제 1 합착액을 도포하기 위해 제 1 노즐 장치(440) 대신 제 2 노즐 장치(445)가 사용될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 제 1 노즐 장치(440) 및 제 2 노즐 장치(445)는 각각 예를 들어 슬릿 다이 노즐로 구현될 수 있다.Thereafter, using the
그 후, 이송 장치(미도시)를 이용하여 상부 기판(410)을 하부 기판(420) 상으로 이동시킨다(도 4d 참조). 이 경우, 상부 기판(410)은 스테이지(100) 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재(412)에 의해 지지된다. 이를 위해 한 쌍의 지지 부재(412)는 각각 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(support pin)(412a,412b)을 구비할 수 있다. 복수의 제 1 지지핀(412a)의 높이는 복수의 제 2 지지핀(412b)의 높이보다 낮다. 따라서, 상부 기판(410)이 이동 부재(미도시)에 의해 하부 기판(420) 상으로 이동되면 상부 기판(410)이 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)에 의해 경사 상태로 지지된다. 통상적으로 상부 기판(410)의 사이즈는 하부 기판(420)의 사이즈 보다 더 크다. 이 때, 상부 기판(410)의 일측 단부(도 2d의 경우 좌측 단부)는 하부 기판(420)의 일측 단부와 접촉하거나(미도시) 또는 도 4d에 도시된 바와 같이 약간 이격된 상태를 유지한다.The
그 후, 가압 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식(롤러(421a)를 사용하는 경우) 또는 비접촉 방식(에어 커튼 발생 장치(421b)를 사용하는 경우)으로 가압하면서 이동시킨다(도 4e 참조). 이 때, 가압 장치(421)가 경사 상태의 상부 기판(410) 상의 표면을 따라 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동함에 따라 복수의 제 2 지지핀(412b)(상부 기판(410)의 일측 단부가 하부 기판(420)의 일측 단부와 접촉 상태인 경우), 또는 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)(상부 기판(410)의 일측 단부가 하부 기판(420)의 일측 단부와 이격(비접촉) 상태인 경우)이 하부 기판(420)의 표면 높이와 실질적으로 동일한 높이로 하강한다(도 4f 참조). 그 결과, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)이 얻어진다.Thereafter, the upper surface of the
그 후, 상술한 경화 장치(450)를 이용하여 압착 기판(415) 내부의 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 그 내부의 제 2 합착액(430)을 함께 경화(본경화)시켜 최종적으로 합착 기판(415a)이 얻어진다(도 4g 참조). 대안적으로, 도 4f에서 도시된 압착 기판(415)을 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)로 이송한 후 제 2 경화 장치에 의해 압착 기판(415) 내부의 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부의 제 2 합착액(430)을 함께 경화(본경화)시켜 최종적으로 합착 기판(415a)을 얻을 수도 있다.Thereafter, by using the above-described
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 합착액(430)이 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포되면서 가경화가 동시에 이루어지므로, 가압 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)과 하부 기판(420)을 압착할 때 합착액(430)이 폐쇄 경계 씰라인(422)을 벗어남이 없이 상부 기판(410)과 하부 기판(420) 사이에서 매우 균일한 상태로 압착된다. 그에 따라, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)의 합착면 전체에 걸쳐 균일한 합착력이 형성되어 상부 기판(410)과 하부 기판(420)이 매우 견고하게 합착될 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, since the
또한, 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부의 제 2 합착액(430)이 동시에 가경화되므로, 합착액(430)의 상부 표면의 평탄도가 매우 균일하게 형성된다. 그에 따라, 상부 기판(410)의 하부면과 제 2 합착액(430)의 상부 표면 사이에 기포가 발생할 가능성이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 최종 제품(즉, 합착 기판(415a))의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다.In addition, since the closed
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.5 is a flowchart of a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)은 a) 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 스테이지(100) 상에 장착된 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계(510); b) 제 2 노즐 장치(445)를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치(450)를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액(430)을 함께 가경화하는 단계(520); c) 이송 장치(미도시)를 이용하여 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시켜 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지하는 단계(530); d) 가압 장치(421)를 이용하여 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판(415)을 얻는 단계(540); 및 e) 상기 경화 장치(450)를 이용하여 상기 압착 기판(415) 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 상기 제 2 합착액(430)을 함께 경화시키는 단계(550)를 포함한다.Referring to FIG. 5 along with FIGS. 4A to 4G, a
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)에서, 상기 제 1 합착액과 상기 제 2 합착액(430)은 동일한 합착액일 수 있다.In the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 d) 단계에서, 상기 접촉 방식의 경우 상기 가압 장치(421)는 롤러(421a)로 구현되고, 상기 비접촉 방식의 경우 상기 가압 장치(421)가 에어 커튼 발생 장치(421b)로 구현되는 경우이다.In addition, in the step d) of the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 c) 단계에서, 상기 상부 기판(410)의 상기 경사 상태는 상기 스테이지(100) 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재(412)에 각각 구비된 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)의 높이 차이에 의해 형성된다.Further, in the step c) of the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)에서, 상기 e) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행될 수 있다.In addition, in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 a) 단계에서, 상기 폐쇄 경계 씰라인(422)은 씰런트를 도포하여 형성될 수 있다.In addition, in the step a) of the
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되면서도 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지되고, 합착 공정 시간(tact time)이 크게 감소되며, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되고, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다는 장점이 달성된다.As described above, in the present invention, while the upper substrate and the lower substrate are firmly bonded, foreign matters or bubbles are prevented between the upper substrate and the lower substrate, the bonding time is greatly reduced, and a high price such as a vacuum device. This eliminates the need for the use of equipment, which simplifies the construction of the cementation apparatus, reduces costs, and significantly reduces the likelihood of defective product.
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.Various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims. It is not. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited by the above-described exemplary embodiments, but should be determined only in accordance with the following claims and their equivalents.
1: 정반 2: 홀 10,20,100,200: 스테이지
14a,14b,110,120,410,420: 기판 16: 씰층 18: 액정
130: 광학 접착 필름 221,421a: 롤러
400: 기판 합착 장치 412: 지지 부재
412a,412b: 지지핀 415: 압착 기판
415a: 합착 기판 421: 가압 장치
421b: 에어 커튼 발생 장치 422: 폐쇄 경계 씰라인
430: 합착액 440,445: 노즐 장치
450: 경화 장치 B: 베이스 부재 G: 갠트리1: plate 2:
14a, 14b, 110, 120, 410, 420: substrate 16: seal layer 18: liquid crystal
130: optical adhesive film 221,421a: roller
400: substrate bonding apparatus 412: support member
412a, 412b: support pin 415: crimp substrate
415a: bonding substrate 421: pressing device
421b: air curtain generator 422: closed boundary seal line
430: bonding liquid 440,445: nozzle device
450: curing device B: base member G: gantry
Claims (14)
하부 기판이 장착되는 스테이지;
상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치;
상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치;
상기 제 2 합착액을 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 경화 장치;
상기 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재;
상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및
상기 상부 기판 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 가압 장치
를 포함하고,
상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는
기판 합착 장치.In the substrate bonding apparatus,
A stage on which the lower substrate is mounted;
A first nozzle arrangement for applying a first adhesive liquid to form a closed boundary seal line along the side edge portion of the lower substrate;
A second nozzle device for totally applying a second bonding liquid in the closed boundary seal line;
A curing apparatus for applying the second bonding liquid into the closed boundary seal line and simultaneously curing the first bonding liquid and the second bonding liquid together;
A moving member for moving the upper substrate onto the lower substrate;
A pair of supporting members provided on the stage and supporting the upper substrate moved by the moving member in an inclined state with respect to the lower substrate; And
A pressing device which moves while pressing the upper surface of the upper substrate in a contact manner or a non-contact manner to form a compressed substrate on which the upper substrate and the lower substrate are compressed;
Lt; / RTI >
The temporary hardened closed seal line and the second coalescing liquid are cured by the curing device or a second curing device provided separately.
Substrate bonding device.
상기 제 1 합착액과 상기 제 2 합착액이 동일한 합착액인 기판 합착 장치.The method of claim 1,
A substrate bonding apparatus, wherein said first bonding liquid and said second bonding liquid are the same bonding liquid.
상기 제 1 노즐 장치 및 상기 제 2 노즐 장치는 각각 슬릿 다이 노즐로 구현되는 기판 합착 장치.The method of claim 1,
And the first nozzle device and the second nozzle device are each formed of a slit die nozzle.
상기 접촉 방식의 경우 상기 가압 장치는 롤러로 구현되고,
상기 비접촉 방식의 경우 상기 가압 장치는 에어 커튼 발생 장치로 구현되는
기판 합착 장치.The method of claim 1,
In the case of the contact method, the pressing device is implemented by a roller,
In the case of the non-contact type, the pressing device is implemented as an air curtain generating device
Substrate bonding device.
상기 폐쇄 경계 씰라인이 씰런트로 형성되는 기판 합착 장치.The method of claim 1,
And the closed boundary seal line is sealant.
상기 제 2 노즐 장치 및 상기 경화 장치는 각각 갠트리에 장착되는 기판 합착 장치.The method of claim 1,
And the second nozzle device and the curing device are each attached to a gantry.
상기 한 쌍의 지지 부재는 각각 복수의 제 1 및 제 2 지지핀을 구비하되, 상기 복수의 제 1 지지핀은 상기 복수의 제 2 지지핀과 상이한 높이를 갖는 기판 합착 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The pair of support members each include a plurality of first and second support pins, wherein the plurality of first support pins have different heights from the plurality of second support pins.
상기 가압 장치가 상기 상부 기판 상의 표면을 따라 이동함에 따라 상기 복수의 제 1 및 2 지지핀 중 어느 하나 또는 양자가 상기 하부 기판의 표면 높이와 동일한 높이로 하강하는 기판 합착 장치.8. The method of claim 7,
And / or one of the plurality of first and second support pins descends to the same height as the surface height of the lower substrate as the pressing device moves along the surface on the upper substrate.
a) 제 1 노즐 장치를 이용하여 스테이지 상에 장착된 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계;
b) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 단계;
c) 이송 장치를 이용하여 상기 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계;
d) 가압 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및
e) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 제 2 합착액을 함께 경화시키는 단계
를 포함하는 기판 합착 방법.In the method for bonding a substrate,
a) applying a first coalescing liquid to form a closed boundary seal line along the side edge portion of the lower substrate mounted on the stage using the first nozzle device;
b) preliminarily applying the second adhesive liquid into the closed boundary seal line using a second nozzle device while simultaneously curing the first adhesive liquid and the second adhesive liquid together using a curing apparatus;
c) moving said upper substrate onto said lower substrate using a transfer device to support said upper substrate in an inclined state relative to said lower substrate;
d) moving the upper surface of the upper substrate while pressing in a contact manner or a non-contact manner using a pressing device to obtain a compressed substrate; And
e) using the curing device to cure the temporary hardened closed boundary seal line inside the crimped substrate and the second bonding liquid together.
≪ / RTI >
상기 제 1 합착액과 상기 제 2 합착액은 동일한 합착액인 기판 합착 방법.The method of claim 9,
And the first bonding liquid and the second bonding liquid are the same bonding liquid.
상기 e) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행되는 기판 합착 방법.The method of claim 9,
And substrate e) performed by a second curing device in which step e) is provided separately.
상기 c) 단계에서, 상기 상부 기판의 상기 경사 상태는 상기 스테이지 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재에 각각 구비된 복수의 제 1 및 제 2 지지핀의 높이 차이에 의해 형성되는 기판 합착 방법.The method of claim 9,
In the step c), the inclined state of the upper substrate is a substrate bonding method formed by the height difference of the plurality of first and second support pins respectively provided on the pair of support members provided on the stage.
상기 d) 단계에서, 상기 접촉 방식의 경우 상기 가압 장치는 롤러로 구현되고, 상기 비접촉 방식의 경우 상기 가압 장치는 에어 커튼 발생 장치로 구현되는 기판 합착 방법.The method of claim 9,
In the step d), in the case of the contact method, the pressing device is implemented by a roller, in the case of the non-contact method, the pressing device is implemented with an air curtain generating device substrate bonding method.
상기 a) 단계에서, 상기 폐쇄 경계 씰라인이 씰런트로 형성되는 기판 합착 방법.14. The method according to any one of claims 9 to 13,
And in step a), said closed boundary seal line is formed sealant.
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