KR20210120946A - 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법 - Google Patents

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다쿠야 가이즈
히사시 이치무라
히토시 마나베
마사유키 사이토
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아이메카테크 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판의 휨을 저감할 수 있는 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법을 제공한다.
[해결 수단] 기판 조립 장치(1)는, 일방의 기판을 하측 테이블(10) 상에 보지하고, 타방의 기판을 상측 테이블(9)에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하며, 어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 기판 조립 장치로서, 하측 테이블(10)의 기판을 보지하는 면에, 성기게 배치되는 제 1 리프터와 조밀하게 배치되는 제 2 리프터를 가지고, 제 2 리프터에 의해 기판을 소정량 상승시킨 후, 제 1 리프터에 의해 기판을 더 상승시킨다. 상측 테이블(9) 및/또는 하측 테이블(10)의 기판을 보지하는 면에, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지고, 상기 오목부의 폭이 상측 테이블(9) 및/또는 하측 테이블(10)의 폭에 대하여, 10-6 내지 10-5의 비율이 된다.

Description

기판 조립 장치 및 기판 조립 방법{SUBSTRATE ASSEMBLY APPARATUS AND SUBSTRATE ASSEMBLY METHOD}
본 발명은, 진공 중에서 기판을 접합하는 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등을 제조하는 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법에 관한 것이다.
진공 중에서 기판을 접합하는 기판 조립 장치와 관련된 기술로서, 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 진공화 공정 중에, 상측 기판을 상하 운동시킴으로써, 상측 기판과 하측 기판간의 이간 거리를 변동시킴으로써, 상측 기판과 하측 기판과의 사이로부터 기체를 효율적으로 배제하는 기판 조립 장치가 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에서는, 테이블로 대전 방지 수단을 구비한 워크 접합 장치가 제안되고 있다.
특허 문헌 3에는, 테이블의 단열 압축·온도 변화에 의한 변형을 저감하기 위해, 워크의 비접합면과 접촉하는 제 1 및 제 2 보지(保持) 부재의 표면에 볼록 형상부 및 오목 형상부를 복수 형성하고, 감압 시(진공화 시)의 배기를 양호하게 함으로써, 미소 공간에 있어서의 단열 팽창 또는 단열 압축에 의한 온도 변화의 워크로의 영향을 억제하는 진공 접합 장치가 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 4에서는, 감압하에서 하측 테이블측의 잔류 공기 팽창에 의한 하측 기판 위치 어긋남의 문제를 개선하기 위해 시트면에 요철이나 홈을 형성한 기판 조립 장치가 개시되어 있다.
특허 문헌 5에는, 박리 핀 상하 기구나 점착 패드 상하 기구에 의해 어긋남이 발생하지 않아 양호한 정밀도로 접합을 행할 수 있는 기판 조립 장치가 개시되어 있다.
일본공개특허 특개2017-80868호 공보 일본 특허5654155호 공보 일본 특허6255546호 공보 일본공개특허 특개2003-283185호 공보 일본공개특허 특개2005-134687호 공보
그러나, 최근, 진공 중에서 접합하는 유리 기판의 대형화가 진행되어, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3에 개시되는 조립 장치에서는, 진공화 시의 테이블 홈 내 등에 잔류하는 공기가, 고속으로 배기되는 것에 의한 정전기 발생, 혹은, 유리 기판에 발생하는 휨이 우려된다.
또한, 특허 문헌 4 및 특허 문헌 5에 개시되는 조립 장치에 있어서도, 고속화에 따른 기판 상승 동작에서의 휨의 발생이 위구(危懼)된다.
따라서, 본 발명은, 기판의 휨을 저감할 수 있는 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 기판 조립 장치는, 일방의 기판을 하측 테이블 상에 보지하고, 타방의 기판을 상측 테이블에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하며, 어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 기판 조립 장치로서, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지고, 상기 오목부의 폭이 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 폭에 대하여, 10-6 내지 10-4의 비율이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 기판 조립 장치는, 상기 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부가, 엠보싱 시트로 형성되고, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에 접착제에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 기판 조립 장치는, 상기 엠보싱 시트가, 폴리에틸렌테레프탈레이트제이며 종단면이 파형(波型) 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 기판 조립 장치는, 상기 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부가, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에 마련된 탄성체 플레이트로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 기판 조립 장치는, 챔버의 내측에 마련된 상기 상측 테이블에, 상기 상측 테이블과는 독립하여 상하하는 것이 가능한 흡착 핀 플레이트에 복수의 흡착 핀을 구비한 진공 흡착 기구와 퍼지 가스 블로우 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명과 관련된 다른 기판 조립 장치는, 일방의 기판을 하측 테이블 상에 보지하고, 타방의 기판을 상측 테이블에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하며, 어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 기판 조립 장치로서, 제 1 리프터와 제 2 리프터를 가지고, 상기 제 2 리프터는 상기 하측 테이블을 관통 가능하며, 상기 제 2 리프터에 의해 기판을 소정량 상승시킨 후, 상기 제 1 리프터에 의해 상기 기판을 더 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 다른 기판 조립 장치는, 상기 제 1 리프터는 성기게 배치되고, 상기 제 2 리프터는 조밀하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 다른 기판 조립 장치는, 상기 제 1 리프터 배치는, 상기 제 2 리프터 배치보다 성긴 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 다른 기판 조립 장치는, 상기 제 1 리프터에 의한 상기 기판의 상승량은, 상기 제 2 리프터에 의한 기판의 상승량보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 다른 기판 조립 장치는, 상기 제 1 리프터에 의한 상기 기판의 상승량은, 상기 제 2 리프터에 의한 기판의 상승량의 대략 33배 내지 200배인 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 다른 기판 조립 장치는, 상기 하측 테이블은, 상기 제 2 리프터가 관통 가능한 관통 구멍을 구비하고, 상기 제 2 리프터에 의해 기판을 소정량 상승시켰을 때, 상기 관통 구멍의 내주면과 상기 제 2 리프터의 외주면과의 간극으로부터 퍼지 가스 또는 대기가 상기 기판의 이면으로 침입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명과 관련된 기판 조립 방법은, 일방의 기판을 하측 테이블 상에 보지하는 공정과, 타방의 기판을 상측 테이블에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하는 공정과, 어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 공정을 가지는 기판 조립 방법으로서, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지고, 상기 오목부의 폭이 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 폭에 대하여, 10-6 내지 10-4의 비율이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명과 관련된 다른 기판 조립 방법은, 일방의 기판을 하측 테이블 상에 보지하는 공정과, 타방의 기판을 상측 테이블에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하는 공정과, 어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 공정을 가지는 기판 조립 방법으로서, 성기게 배치되는 제 1 리프터와 조밀하게 배치되는 제 2 리프터를 가지고, 상기 제 2 리프터는 상기 하측 테이블을 관통 가능하며, 상기 제 2 리프터에 의해 기판을 소정량 상승시킨 후, 상기 제 1 리프터에 의해 상기 기판을 더 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 유리 기판의 휨을 저감할 수 있는 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1의 기판 조립 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기판 조립 장치를 구성하는 안내 기구의 설명도이다.
도 3은 점착 핀 기구의 개략 설명도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 상측 테이블 및 하측 테이블 표면의 탄성체의 종단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 기판 조립 장치의 동작 플로우를 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시예 2의 기판 조립 장치의 개략도로서, 하측 테이블의 상면도 및 측면도이다.
도 7은 실시예 2의 기판 조립 장치의 동작 플로우를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 도 6에 나타내는 제 2 리프터에 의해 하측 유리 기판을 소정량 상승시킨 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 도 6에 나타내는 제 1 리프터에 의해 하측 유리 기판을 소정량 상승시킨 상태를 나타내는 종단면도이다.
본 명세서에서는, 진공 중에서 접합하는 기판으로서 유리 기판을 일례로 설명하지만, 접합하는 기판은 유리 기판에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1의 기판 조립 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 조립 장치(1)는, 가대(架臺)(15)와 상측 프레임(5)을 강체 지지 부재로서, 그 내측에 상측 챔버(7)와 하측 챔버(8)를 구비하고 있다. 또한, 상측 프레임(5)은 가대(15)측에 마련한 Z축 구동 기구(2)를 구성하는 Z축 구동 모터(2a)의 볼 나사(2b)를 회전 구동함으로써, 상측 프레임(5)에 마련한 볼 나사 수용부(2c)를 개재하여 상측 프레임(5)이 가대(15)에 대하여 상하 방향으로 이동하는 구성으로 되어 있다. 상측 프레임(5)이 상하 운동할 때의 안내 기구(3)는 4세트 마련되어 있다.
도 2에, 도 1에 나타내는 기판 조립 장치를 구성하는 안내 기구의 설명도를 나타낸다. 도 2에서는, 안내 기구(3)의 일부 단면도를 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 가대(15)측에 고정된 빔(17)에 2개의 리니어 가이드(3a)를 상측 프레임(5)측에 고정된 빔(18)에 리니어 이동부(3b)가 마련되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이 일방의 안내면이 타방의 안내면에 대하여 수직이 되도록 조합되어 있다.
도 1로 되돌아가, 가대(15)의 상방에는 하측 테이블(10)을 지지하기 위한 복수의 하측 샤프트(12)가 장착되어 있다. 각 하측 샤프트(12)는 하측 챔버(8) 내와 기밀성을 유지하기 위해 진공 시일(도시 생략)을 개재하여 하측 챔버(8) 내로 돌출되어 있다. 또한 각 하측 샤프트(12)와 하측 테이블(10)의 사이에는 XYθ 방향으로 각각 독립적으로 가동 가능하게 구성된 XYθ 이동 유닛(13)이 장착되어 있다. 또한, XYθ 이동 유닛(13)은, 상하 방향으로 고정이며 수평 방향으로 자유롭게 이동 가능한 볼 베어링 등을 사용한 기구에 의해 구성해도 된다. 하측 테이블(10)의 수평 방향(X, Y방향)에 도면에 나타내지 않은 복수의 하측 테이블 수평 구동 기구가 하측 챔버(8)의 외측에 마련되어 있으며, 구동 기구에 마련한 축으로 하측 테이블 측면(하측 테이블의 두께 방향)을 누름으로써 XYθ 방향의 위치 결정을 행할 수 있도록 구성하고 있다.
또한, 하측 챔버(8)와 상측 챔버(7)는 분할 가능한 구성으로 되어 있으며, 그 접속부에는 도면에 나타내지 않은 시일링이 마련되어 있으며, 이에 따라 상측 챔버(7) 및 하측 챔버(8)를 합체시켜, 내부를 배기하였을 때의 공기의 누설을 방지하고 있다.
상측 프레임(5)과 Z축 구동 기구(2)의 접속부에는, 각각 로드셀(4)이 마련되어 있다. 상측 프레임(5)의 내측에는, 상측 챔버(7)가 장착되어 있다. 상측 챔버(7)는 상측 프레임(5)으로부터 지지축(6c)과 브래킷(7b)에 의해, 매달려지는 구조로 되어 있으며, 상측 프레임(5)을 상하 운동시킴으로써, 상측 챔버(7)를 하측 챔버(8)로부터 이간시킬 수 있다. 또한, 상측 프레임(5)에는 상측 테이블(9)을 지지하기 위해, 상측 챔버(7) 내를 향해 복수의 상측 샤프트(6)가 마련되어 있다. 상측 샤프트(6)와 상측 챔버(7) 사이는 챔버 내의 기밀을 유지하기 위해 진공 시일에 의해 접속되어 있다. 또한 상측 테이블(9)은 상측 샤프트(6)에 고정되어 있으며, 유리 기판을 가압하였을 때의 힘을 로드셀(4)에 의해 검지할 수 있는 구조로 되어 있다. 또한, Z축 구동 기구(2)는 상측 챔버(7) 및 상측 테이블(9)을 상하로 이동할 수 있도록 되어 있으며, 이 때문에, 상측 챔버(7)를 상측 프레임(5)에 마련한 지지축(6c)과, 상측 테이블(9)을 상측 프레임(5)에 마련한 지지축(상측 샤프트(6))이 각각 마련되어 있다. 이 때문에, 상측 챔버(7)의 지지축(6c)은, 상측 챔버(7)가 하측 챔버(8)에 합체되면, 상측 챔버(7)로부터 하측 챔버(8)에 하측으로 이동시키는 힘이 작용하지 않도록, 여유가 있는 지지 구성으로 되어 있다. 즉, 상측 챔버(7) 상부에 소정의 높이의 브래킷(7b)을 장착하고, 그 브래킷(7b) 내부에 상측 챔버(7)의 지지축(6c)의 선단에 플랜지부가 닿도록 하고 있다. 상측 챔버(7)를 들어 올릴 때에는 이 브래킷(7b)에 지지축(6c)의 플랜지부가 접촉하여(맞닿아) 상측 챔버(7) 및 상측 테이블(9)이 일체로 상방향으로 이동할 수 있다. 즉, 상측 샤프트(6)를 상승시켜, 상측 테이블(9)을 상측 챔버(7) 내에서 소정량 상방으로 이동시키면 지지축(6c)의 플랜지부가 브래킷(7b)에 맞닿고, 더 상승시키면 상측 테이블(9)과 상측 챔버(7)가 함께 상방으로 이동하는 구성으로 되어 있다. 또한, 상측 챔버(7)가 하측으로 이동하여 하측 챔버(8)와 일체가 될 때까지는 상측 챔버(7)와 상측 테이블(9)은 일체로 이동하고, 상측 챔버(7) 및 하측 챔버(8)가 일체가 된 후에는 상측 테이블(9)이 하측 테이블(10)측으로 단독으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기한 바와 같이 본 실시예에서는, 상측 테이블(9) 및 하측 테이블(10)은, 상측 챔버(7) 및 하측 챔버(8)와는 이간하여 배치되어 있기 때문에, 챔버 내를 감압하였을 때에 챔버는 변형되지만, 이 변형이 상측 테이블(9) 및 하측 테이블(10)에 전달되지 않아, 유리 기판을 수평으로 보지할 수 있다.
상측 테이블(9)에는 철제의 탄성체 플레이트(11)가 마련되어 있다. 탄성체 플레이트(11)의 유리 기판과 접촉하는 면 전체에는 탄성체(11a)가 마련되어 있다. 탄성체 플레이트(11)는 상측 테이블(9)에 매립한 복수의 자석의 자기력과 나사 체결에 의해 고정하여, 교환 가능하게 구성하고 있다. 여기서, 상측 테이블(9)은, 예를 들면, 알루미늄 합금제이며, 또한, 도 1에서는 생략하고 있지만, 하측 테이블(10)에도 마찬가지로 철제의 탄성체 플레이트(11)가 마련되어 있으며, 탄성체 플레이트(11)의 유리 기판과 접촉하는 면 전체에 탄성체(11b)가 마련되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 상측 테이블(9)에 탄성체 플레이트(11) 및 탄성체(11a)를 마련하여, 하측 테이블(10)에 탄성체 플레이트(11) 및 탄성체(11b)를 마련하는 구성을 나타내지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상측 테이블(9) 또는 하측 테이블(10) 중 어느 일방에만 탄성체 플레이트 및 탄성체를 마련하는 구성으로 해도 된다.
도 3은, 점착 핀 기구의 개략 설명도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 상측 챔버(7) 위 혹은 상측 프레임(5) 위에는 상측 테이블(9)과는 독립하여 동작할 수 있는 점착 핀 구동 기구(14)가 설치되어 있다. 이 점착 핀 구동 기구(14)는, 상하 구동용 모터(14a), 점착 핀(14c)을 복수 장착한 점착 핀 플레이트(14b), 및 점착 핀 상하 기구(14d)로 구성되어 있다. 점착 핀 플레이트(14b) 및 점착 핀(14c)에는 진공 흡착 기구를 가짐과 함께 점착 핀(14c)의 선단에는 점착 시트(14e)가 장착되어 있다. 또한, 점착 핀(14c)은 점착 핀 플레이트(14b)에 대하여 떼어 낼 수 있는 구조(나사 기구에 의해 착탈 가능하게 하고 있음)로 되어 있으며, 교환 가능하다. 점착 핀 플레이트(14b) 내에는 부압을 공급하는 부압실과, 부압실로부터 점착 핀(14c)의 중앙부에 마련한 부압 유로(도시 생략)가 접속되어, 점착 핀(14c)의 선단에 마련한 개공(開孔)에 부압을 공급할 수 있도록 되어 있다. 점착 핀(14c)의 선단부에는 개공부를 제외하여 점착 시트(14e)가 마련되어 있다. 또한, 점착 핀 플레이트(14b)를 상하로 이동시키는 점착 핀 상하 기구(14d)와 상측 챔버(7)와의 사이는 주름 상자 형상의 탄성체에 의해 접속되고, 이에 따라, 진공 상태를 보지할 수 있도록 하고 있다.
도 4는, 도 3에 나타내는 상측 테이블(9) 및 하측 테이블(10) 표면의 탄성체(11a, 11b)의 종단면도이다. 도 4에서는, 하측 테이블(10) 표면의 탄성체(11b)의 종단면도를 나타내고 있으며, 종단면에 있어서 상부에 유리 기판의 이면이 맞닿을 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 엄밀하게는, 상측 테이블(9) 표면의 탄성체(11a)에서는, 도 4에 나타내는 종단면도의 상하가 반전하게 된다. 또한, 도 4에서는 볼록부 및 오목부를 가지는 탄성체의 단면 형상 및 그들의 치수의 일례를 나타내기 위해 확대도로서 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 하측 테이블(10) 표면의 탄성체(11b)는, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가진다. 볼록부의 높이는 예를 들면 25㎛, 볼록부의 피치(하측 테이블(10)의 폭방향을 따른 피치)는 약 500㎛이다. 또한, 볼록부의 하측 테이블(10)의 폭방향을 따른 길이는 약 460㎛이며, 오목부의 하측 테이블(10)의 폭방향을 따른 길이는 약 40㎛이다. 또한, 이와 같이 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지는 탄성체(11a, 11b)는, 도면에는 나타내지 않지만, 상면에서 보았을 때, 복수의 볼록부가 정방 격자 형상, 삼각 격자 형상, 혹은 지그재그 격자 형상으로 배치되어 있다. 또한, 한편, 상기 서술한 바와 같이 최근, 진공 중에서 접합하는 유리 기판의 대형화가 진행되고, 예를 들면, 유리 기판의 치수가 3m×3m로 되어 있다. 따라서, 이와 같은 유리 기판을 보지하는 상측 테이블(9) 및/또는 하측 테이블(10)의 폭에 대한, 탄성체(11a) 및/또는 탄성체(11b)의 폭(상측 테이블(9) 및/또는 하측 테이블(10)의 폭방향을 따른 폭)은, 10-6 내지 10-4의 비율이 된다.
이에 따라, 진공화 시의 탄성체(11a) 및/또는 탄성체(11b)의 오목부(홈부)에 잔류하는 공기가 배기될 때에, 대(大)유량의 기류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 바꿔 말하면, 얇은 배기 유로가 탄성체(11a) 및/또는 탄성체(11b)의 표면에 복수 형성되는 것이 되어, 오목부(홈부)에 잔류하는 공기의 배기를 분산하는 것이 가능해진다. 그리고 이 결과로서, 기판과의 마찰 대전에 의한 불균일 발생의 저감, 급속한 단열 팽창에 의한 온도 저하에 의한 불균일 발생의 방지, 기판 접합 정밀도의 향상에 의해, 차세대 고화질 디스플레이 제조에 있어서의 대형화·박형화·미세 패턴화에 대하여, 색 불균일이 없는 디스플레이 제조에 공헌하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, 상측 테이블(9)에 탄성체 플레이트(11) 및 탄성체(11a)를 마련하고, 하측 테이블(10)에 탄성체 플레이트(11) 및 탄성체(11b)를 마련하는 구성, 혹은, 상측 테이블(9) 또는 하측 테이블(10) 중 어느 일방에만 탄성체 플레이트 및 탄성체를 마련하는 구성에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 알루미늄 합금제 상측 테이블(9)의 유리 기판을 보지하는 면에, 상기 서술한 바와 같이 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지는 엠보싱 시트를 접착제에 의해 부착하는 구성으로 해도 된다. 여기서 엠보싱 시트는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET라고 불림)의 시트에 엠보싱 가공을 실시함으로써 파형 형상으로 형성된다. 또한, 마찬가지로, 알루미늄 합금제의 하측 테이블(10)의 유리 기판을 보지하는 면에, 상기 서술한 바와 같이 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지는 엠보싱 시트를 접착제에 의해 부착하는 구성으로 해도 된다. 혹은, 상측 테이블(9) 또는 하측 테이블(10) 중 어느 일방에만 엠보싱 시트를 접착제에 의해 부착하는 구성으로 해도 된다.
이와 같이, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지는 엠보싱 시트를 이용함으로써, 기존의 기판 조립 장치를 구성하는 상측 테이블 및/또는 하측 테이블에 상기 서술의 엠보싱 시트를 접착제에 의해 부착하는 것만으로, 본 실시예의 기판 조립 장치(1)를 얻는 것이 가능해진다.
이어서, 기판 조립 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 5는, 도 1에 나타내는 기판 조립 장치(1)의 동작 플로우를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 단계 S11에서는, 도면에 나타내지 않은 로봇 핸드를 이용하여 접합면을 하측 테이블(10)측을 향한 상측 유리 기판을 상측 테이블(9) 하면에 반입한다. 상측 테이블(9)로부터 도면에 나타내지 않은 복수의 흡착 서포트 노즐과 점착 핀 구동 기구(14)(도 3)를 내리고, 우선 상측 유리 기판을 흡착 서포트 노즐(도시 생략)의 선단에 흡착한다. 그 후, 흡착 서포트 노즐의 선단이 점착 핀면 위치가 될 때까지 흡착 서포트 노즐을 상승시키고, 점착 핀(14c)(도 3)에 마련된 점착 핀 흡인 흡착 구멍(도시 생략)에 부압을 공급하여 상측 유리 기판을 점착 시트(14e)면에 보지한다. 또한, 본 실시예에서는 점착 핀 기구와는 별도로 흡착 서포트 노즐을 이용하는 구성으로 했지만 이에 한정되지 않고, 흡착 서포트 노즐을 마련하지 않고, 점착 핀(14c)만을 이용하여 흡인 흡착·점착 보지하는 구성으로 해도 된다. 점착 핀(14c)의 선단에 마련한 점착 시트(14e)에 상측 유리 기판을 보지한 상태로 점착 핀(14c)을 상승시켜 상측 유리 기판이 상측 테이블(9)에 장착한 탄성체 플레이트(11)의 탄성체(11a)면에 접촉 보지시킨다.
단계 S12에서는, 하측 유리 기판면에 환상(環狀)으로 접착제(시일제)가 도포되며, 그 접착제로 둘러싸인 영역에 적당량의 액정이 적하된 하측 유리 기판을 하측 테이블(10)의 위치까지 로봇 핸드로 반입하여, 서포트 핀 상에 재치(載置)한다. 또한, 접착제는, 하측 유리 기판에 마련하는 것 대신에, 상측 유리 기판측에 마련해도 되고, 상하 양 유리 기판에 마련해도 된다.
이어서, 서포트 핀을 선단부가 테이블면 또는 테이블면보다 내측이 될 때까지 하측 테이블(10)측으로 후퇴시키고, 하측 테이블(10)에 마련된 흡착 구멍에 부압을 공급하여 보지한다. 또한, 하측 테이블(10)에는 정전 흡착 기구가 마련되어 있으며, 챔버 내를 진공 상태로 한 경우에도 유리 기판이 어긋나지 않도록 보지할 수 있도록 하고 있다. 또한, 하측 테이블(10)도 상측 테이블(9)과 마찬가지로 점착 핀 기구를 마련하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 점착 핀의 이동 거리는 상측 테이블(9)에 비해 작게 설정할 수 있다.
단계 S13에서는, 점착 핀(14c) 및 하측 테이블(10)에 각각 상하 유리 기판을 보지하고 나면, Z축 구동 기구(2)를 동작시켜, 상측 프레임(5) 및 상측 챔버(7), 상측 테이블(9)을 하강시켜, 상측 챔버(7)와 하측 챔버(8)를 시일링을 개재하여 합체시켜 진공 챔버를 형성한다. 이 동작과 동기하여 점착 핀 구동 기구(14)도 상하 구동용 모터(14a)와 점착 핀 상하 기구(14d)를 사용하여 상측 테이블(9)과의 위치 관계가 변화되지 않도록 하강시킨다. 또한, 이 때 상측 테이블(9)에 보지된 상측 기판과 하측 테이블(10)에 보지된 하측 기판의 대향면의 간격은 수밀리 정도 유지해 두고, 상측 기판과 하측 기판은 접촉시키지 않는다. 그 후, 도면에 나타내고 있지 않지만 하측 챔버(8)측에 마련한 배기구로부터 진공 챔버 내의 공기를 배기하여 진공 챔버 내를 감압한다. 진공 챔버 내가 접합을 하기 위한 감압 상태가 되면, 하측 유닛측에 마련한 초점 심도가 깊은 카메라(도시 생략)를 이용하여 상측 유리 기판과 하측 유리 기판에 미리 마련하고 있는 위치 결정 마크의 어긋남량을 구한다. 그러나, 카메라의 초점 심도가 얕은 경우에는, 카메라를 상하 동작시키는 기구를 마련하여 우선 상측 유리 기판의 위치 결정 마크를 인식하고 나서 카메라를 하방으로 이동시켜 하측 유리 기판의 위치 결정 마크를 인식하여 상하 유리 기판의 위치 결정 마크의 어긋남량을 구하는 방법을 취한다. 그 후, XYθ 이동 유닛(13)을 구동함으로써 하측 테이블(10)을 이동하여 상하 기판의 XYθ 방향의 어긋남을 수정한다. 또한, 이 위치 결정 동작은 접합을 하기 위한 감압 과정의 도중에 행할 수도 있다.
단계 S14에서는, 상하 기판의 위치 맞춤이 종료되면, Z축 구동 기구(2)를 동작시켜 프레임(5)을 개재하여 상측 테이블(9)을 이동시킴과 함께, 그것에 동기하여 점착 핀 구동 기구(14)를 하측 테이블(10)측으로 이동시킴으로써 상하 유리 기판을 접촉시킨다. 상하 유리 기판이 접촉된 상태로 다시 상하 유리 기판의 위치 결정 마크의 어긋남량을 확인하고, 혹시 어긋나 있는 경우에는 다시 위치 결정 동작을 행한다. 확인 및 위치 결정 동작이 종료되면 추가로 상측 테이블(9)만이 하강하고, 가압을 행함과 함께 점착 핀(14c)으로부터 상측 유리 기판을 이탈시킨다. 기판을 가압할 때에 상측 테이블(9)에 장착되어 있는 탄성체 플레이트(11) 상의 탄성체(11a)가 변형됨으로써 기판 전체를 균일하게 가압할 수 있다. 또한 가압 시에 양 테이블 상에 보지하고 있는 유리 기판이 위치 어긋남을 일으키는 경우도 있어, 그때그때 위치 결정 마크를 관측하여 위치 어긋남 보정을 행하는 것이 좋다.
단계 S15에서는, 상하의 유리 기판을 가압하여 접합이 종료되면, 진공 챔버 내에 도면에 나타내지 않은 퍼지 가스 블로우 기구로부터 퍼지 가스를 도입한다. 이 때 대기도 도입되어, 대기압으로 되돌린다. 유리 기판은, 대기압으로 되돌림으로써 더 가압력이 작용하여, 규정의 두께까지 가압된다. 그 상태에서, 도면에 나타내고 있지 않은 UV 조사 기구를 동작시켜, 복수 개소 접착제를 경화시켜 임시 고정을 행하여, 액정 기판의 접합이 종료된다.
상기의 동작에서는 점착 핀(14c)에 의한 기판의 보지는, 상하 유리 기판이 어느 일방의 유리 기판에 마련한 접착제(시일제)에 접촉할 때까지로 하고, 그 이상은 점착 핀(14c)을 하방향으로 이동시키지 않고 상측 테이블(9)만을 하방향으로 이동시킴으로써 점착 핀(14c)을 기판면으로부터 박리하도록 하고 있다. 또한 이 때, 점착 핀(14c)을 유리 기판의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동시킴으로써, 확실하게 기판면으로부터 점착 핀(14c)을 박리할 수 있다.
또한, 기판에 가압력을 가할 때에도 점착 핀도 동시에 하측 테이블(10)측으로 이동시켜, 가압 종료 후, 대기압으로 되돌린 후에, 테이블은 가압 시와 동일한 상태를 보지하고, 그 상태에서 점착 핀 구동 기구(14)를 상승시켜 점착 핀을 기판으로부터 이탈시킬 수도 있다. 또한, 이 때, 점착 핀의 선단의 흡인 흡착 구멍으로 정압인 가스 또는 청정한 공기를 보내면서 점착 핀을 상승시킴으로써, 점착 핀을 기판면으로부터 용이하게 박리할 수 있다.
단계 S16에서는, 접합 후의 기판이 도면에 나타내지 않은 로봇 핸드를 이용하여 진공 챔버의 밖으로 반출된다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 유리 기판의 휨을 저감할 수 있는 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 의하면, 기판과의 마찰 대전에 의한 불균일 발생의 저감, 급속한 단열 팽창에 의한 온도 저하에 의한 불균일 발생의 방지, 기판 접합 정밀도의 향상에 의해, 차세대 고화질 디스플레이 제조에 있어서의 대형화·박형화·미세 패턴화에 대하여, 색 불균일이 없는 디스플레이 제조에 공헌하는 것이 가능해진다.
[실시예 2]
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시예 2의 기판 조립 장치의 개략도로서, 하측 테이블의 상면도 및 측면도이다. 본 실시예에서는, 성기게 배치되는 제 1 리프터(21)와, 하측 테이블(10)을 관통 가능한 조밀하게 배치되는 제 2 리프터(22)를 구비하는 점이 상기 서술의 실시예 1과 상이하다. 이하에서는 실시예 1과 마찬가지인 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 실시예 1과 중복되는 설명을 생략한다.
도 6에, 본 실시예의 기판 조립 장치(1)를 구성하는 하측 테이블(10)의 상면도와 측면도를 나타내고 있다. 상면도에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 기판 조립 장치(1)는, 일 방향으로 연장되는 막대 형상의 제 1 리프터(21)와, 측면도에 나타내는 바와 같이, 하측 테이블(10)에 마련된 관통 구멍(23) 내에 배치되어 상하 운동 가능한 제 2 리프터(22)를 구비한다. 도 6에서는 설명의 편의상, 제 1 리프터(21)를 2개, 제 2 리프터(22)를 24개 가지는 경우를 나타내지만, 제 1 리프터(21) 및 제 2 리프터(22)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 단, 도 6에 나타나는 바와 같이, 제 1 리프터(21)의 배치 밀도는 성기며, 제 2 리프터(22)의 배치 밀도는 조밀하다. 바꿔 말하면, 제 1 리프터(21)가 성기게 배치되고 제 2 리프터(22)가 조밀하게 배치되는 구성이면, 제 1 리프터(21) 및 제 2 리프터(22)의 개수는 적절히 설정하면 된다.
도 7은, 본 실시예의 기판 조립 장치의 동작 플로우를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7에 있어서의 단계 S21~단계 S25까지는, 상기 서술의 실시예 1에 있어서의 도 5에 나타낸 단계 S11~단계 S15까지와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
단계 S27에서는, 제 2 리프터(22)가 소정량 상승하고, 접합 후의 기판을 소정량만큼 하측 테이블(10)의 보지면(표면)보다 돌출시켜 하측 테이블(10)의 보지면(표면)보다 접합 후의 기판을 뜨게 한다. 여기서, 도 8에, 도 6에 나타내는 제 2 리프터(22)에 의해 하측 유리 기판(16)을 소정량 상승시킨 상태를 나타내는 종단면도를 나타낸다. 도 8에서는, 설명의 편의상, 하측 유리 기판(16)을 소정량 상승시킨 상태를 나타내고 있지만 이것은 접합 후의 기판을 의미한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제 2 리프터(22)의 피치 P1(하측 테이블(10)의 폭방향을 따른 피치)은, 예를 들면 80㎜~100㎜이며, 제 2 리프터(22)의 직경 D1은 예를 들면 5㎜이고, 관통 구멍(23)의 공경은 예를 들면 8㎜이다. 또한, 제 2 리프터(22) 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터의 상승량 h1은, 예를 들면 1㎜~3㎜이다. 또한, 제 2 리프터(22)는, 예를 들면, PEEK(폴리에테르에테르케톤; polyetheretherketone)재의 수지에 의해 형성되고, 하측 유리 기판(16)의 이면과 맞닿는 선단부는 소정의 곡률 반경을 가지는 곡면 형상으로 되어 있으며, 하측 유리 기판(16)의 이면에 대한 손상 혹은 상처의 발생을 방지할 수 있다. 퍼지 가스 블로우 기구로부터 도입되는 퍼지 가스, 또는, 대기는 도 8에 화살표로 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(23)의 내주면과 제 2 리프터(22)의 외주면과의 간극을 통과하여 하측 유리 기판(16)의 이면에 분사되어 부착된다. 바꿔 말하면, 퍼지 가스, 또는, 대기가 관통 구멍(23)의 내주면과 제 2 리프터(22)의 외주면과의 간극으로부터 하측 유리 기판(16)의 이면에 침입한다.
도 7로 되돌아가, 단계 S27에서는, 제 1 리프터(21)가 소정량 상승하고, 하측 유리 기판(16)을 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터 더 이간시킨다. 여기서, 도 9에, 도 6에 나타내는 제 1 리프터(21)에 의해 하측 유리 기판(16)을 소정량 상승시킨 상태를 나타내는 종단면도를 나타낸다. 도 9에 있어서도 도 8과 마찬가지로 설명의 편의상, 하측 유리 기판(16)을 소정량 상승시킨 상태를 나타내고 있지만 이것은 접합 후의 기판을 의미한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 리프터(21)의 피치 P2(하측 테이블(10)의 폭방향을 따른 피치)는, 예를 들면 200㎜~250㎜이며, 제 1 리프터(21)의 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터의 상승량 h2는, 예를 들면 100~200㎜이다. 따라서, 제 1 리프터(21)의 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터의 상승량 h2는, 제 2 리프터(22)의 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터의 상승량 h1의 대략 33배 내지 200배이다.
이와 같이, 상기 서술의 단계 S26에 의해, 접합 후의 기판을 구성하는 하측 유리 기판(16)의 이면이 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터 이간하는 초기 단계에 있어서, 퍼지 가스, 또는, 대기가 관통 구멍(23)의 내주면과 제 2 리프터(22)의 외주면과의 간극으로부터 하측 유리 기판(16)의 이면에 침입한다. 이 때, 하측 유리 기판(16)의 이면과 하측 테이블(10)의 보지면(표면)과의 사이의 부압은, 관통 구멍(23)을 통하여 빠져나가, 부압에 의한 접합 후의 기판의 휨을 방지하는 것이 가능해진다. 그리고, 상기 서술의 단계 S27에 의해, 제 1 리프터(21)에 의해 하측 유리 기판(16)이 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터 더 이간시키기 위해, 접합 후의 기판의 휨을 방지하면서, 적합하게 접합 후의 기판을 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터 더 이간시키는 것이 가능해진다. 그리고 이 결과로서, 유리 기판의 휨에 의한 불균일 발생을 방지하고, 차세대 고화질 디스플레이 제조에 있어서의 대형화·박형화·미세 패턴화에 대하여, 색 불균일이 없는 디스플레이 제조에 공헌하여, 품질 향상·수율 향상·비용 저감·생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 7로 되돌아가, 단계 S28에서는, 제 1 리프터(21)에 의해 하측 테이블(10)의 보지면(표면)으로부터 이간된, 접합 후의 기판은 도면에 나타내지 않은 로봇 핸드에 전달되어, 로봇 핸드에 의해 진공 챔버의 밖으로 반출된다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 유리 기판의 휨을 저감할 수 있는 기판 조립 장치 및 기판 조립 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 의하면, 유리 기판의 휨에 의한 불균일 발생을 방지하고, 차세대 고화질 디스플레이 제조에 있어서의 대형화·박형화·미세 패턴화에 대하여, 색 불균일이 없는 디스플레이 제조에 공헌하여, 품질 향상·수율 향상·비용 저감·생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 일 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 일 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다.
1…기판 조립 장치
2…Z축 구동 기구
2a…Z축 구동 모터
2b…볼 나사
2c…볼 나사 수용부
3…안내 기구
3a…리니어 가이드
3b…리니어 이동부
4…로드셀
5…상측 프레임
6…상측 샤프트
7…상측 챔버
7b…브래킷
8…하측 챔버
9…상측 테이블
10…하측 테이블
11…탄성체 플레이트
11a, 11b…탄성체
12…하측 샤프트
13…XYθ 이동 유닛
14…점착 핀 구동 기구
14a…상하 구동용 모터
14b…점착 핀 플레이트
14c…점착 핀
14d…점착 핀 상하 기구
14e…점착 시트
15…가대
16…하측 유리 기판
17, 18…빔
21…제 1 리프터
22…제 2 리프터
23…관통 구멍

Claims (9)

  1. 일방의 기판을 하측 테이블 상에 보지하고, 타방의 기판을 상측 테이블에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하며, 어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 기판 조립 장치로서,
    상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지고, 상기 오목부의 폭이 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 폭에 대하여, 10-6 내지 10-4의 비율이 되는 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부가, 엠보싱 시트로 형성되고, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에 접착제에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엠보싱 시트는, 폴리에틸렌테레프탈레이트제이며 종단면이 파형 형상인 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부는, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에 마련된 탄성체 플레이트로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    챔버의 내측에 마련된 상기 상측 테이블에, 상기 상측 테이블과는 독립하여 상하하는 것이 가능한 흡착 핀 플레이트에 복수의 흡착 핀을 구비한 진공 흡착 기구와 퍼지 가스 블로우 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 조립 장치.
  6. 일방의 기판을 하측 테이블 상에 보지하는 공정과,
    타방의 기판을 상측 테이블에 상기 일방의 기판에 대향시켜 보지하는 공정과,
    어느 일방의 기판에 마련한 접착제에 의해 진공 챔버 내에서 접합을 행하는 공정을 가지는 기판 조립 방법으로서,
    상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에, 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부를 가지고, 상기 오목부의 폭이 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 폭에 대하여, 10-6 내지 10-4의 비율이 되는 것을 특징으로 하는 기판 조립 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부는, 엠보싱 시트로 형성되고, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에 접착제에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 조립 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 엠보싱 시트는, 폴리에틸렌테레프탈레이트제이며 종단면이 파형 형상인 것을 특징으로 하는 기판 조립 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 서로 인접 배치되는 복수의 볼록부 및 오목부는, 상기 상측 테이블 및/또는 상기 하측 테이블의 상기 기판을 보지하는 면에 마련된 탄성체 플레이트로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 조립 방법.
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