TWI443428B - 基板結合設備及基板結合方法 - Google Patents

Description

基板結合設備及基板結合方法 【相關申請案之交叉參考】

本發明主張於2010年9月2日申請的韓國專利申請案第10-2010-0085999號的優先權的益處，及於2011年3月29日申請的韓國專利申請案第10-2011-0027968號的優先權的益處，所有案件全部內容以引用方式併入本文。

本發明提供一種基板結合設備及方法，且更具體而言，本發明係關於一種使用一黏著夾頭用於結合基板的基板結合設備及方法。

一種基板結合設備係結合兩個基板用於製造一平面顯示面板的一設備，該設備係用於製造各種平面顯示面板，例如一液晶顯示器(LCD)、一電漿顯示面板(PDP)、一有機發光二極體(OLED)等等。

為了結合基板，基板結合設備包括用於支撐基板的一基板夾頭。存在著許多類型的基板夾頭，且通常使用一靜電夾頭。靜電夾頭使用靜電力來夾住基板。因此，靜電夾頭消耗電力用於產生靜電力。靜電夾頭需要電力，且靜電夾頭的製造及控制係非常困難的。再者，靜電夾頭的製造成本非常高。為了解決靜電夾頭的許多問題，已開發一黏著夾頭作為對靜電夾頭的一替代夾頭。

作為黏著夾頭的一習知技術，已揭露於韓國專利公開案第10-2006-0133942號。在習知技術中，黏著夾頭使用一黏著構件用於將一基板黏著至黏著夾頭，及以樹脂作成的一隔膜用於將基板與黏著夾頭分開。隔膜係藉由來自外部的空氣供應器展開，以便將經黏著的基板與黏著構件分開。施加此展開的力量，以將經黏著的基板與黏著構件分開。

然而，用於隔膜的樹脂係具有非常低的摩擦力的一材料。同樣地，基板亦為具有低摩擦力的一玻璃材料。所以，在介於基板及隔膜之間的一接觸表面上存在非常低的摩擦力。因此，與黏著構件分開且同時被隔膜按壓的基板可在與隔膜的接觸表面上滑動，且因此一上部基板及一下部基板可能無法對準。

因此，本發明之構想為解決以上的問題，且本發明的一態樣係提供一基板結合設備及方法，在結合兩個基板時，當經結合的基板從黏著夾頭分開時，此設備及方法可最大化地防止一基板在一黏著夾頭的一隔膜上滑動，從而最大化地防止一上部基板與一下部基板無法對準。

在一態樣中，一種基板結合設備，包含：一腔室；一上部表面板，該上部表面板安排於該腔室的內部，且包括一黏著構件用於將一上部基板黏著至該上部表面板，及一隔膜展開用於將該上部基板與該黏著構件分開；一下部表面板，該下部表面板安排於該腔室的內部，相對於該上部表面板，且支撐待結合至該上部基板的一下部基板；一下部表面板升降驅動器，該下部表面板升降驅動器驅動該下部表面板；以及一控制器，在該隔膜開始展開之後，該控制器控制該下部表面板驅動器將該下部表面板向下移動。

當該隔膜展開時，該控制器可控制該升降驅動器開始將該下部表面板向下移動。當該下部表面板向下移動時，該控制器可控制該上部表面板向上移動。

當該隔膜展開時，該控制器可控制該下部表面板以第一速度向下移動一段預定的時間，且在經過該段預定的時間之後，該控制器控制該下部表面板以比該第一速度更快的第二速度向下移動。該第一速度可為從0.05至0.5 mm/sec的範圍，且該第二速度可為從0.6至1.5 mm/sec的範圍。

在該隔膜展開之前，該控制器可控制該上部表面板向下移動朝向該下部表面板，且在該上部表面板向下移動一預定的距離之後，該控制器可控制該隔膜展開。

在另一態樣中，一種基板結合方法，包含以下步驟：將一上部基板黏著至包括一黏著構件的一上部表面板，且將一下部基板定位於一下部表面板上；將一基板抽真空；以及開始展開提供於該上部表面板中的一隔膜，以從該上部表面板分開該經黏著的上部基板，且在該隔膜開始展開之後，向下移動該下部表面板。

當該隔膜展開時，可開始向下移動該下部表面板。當該下部表面板向下移動時，可向上移動該上部表面板。當該隔膜展開時，該下部表面板可以第一速度向下移動一段預定的時間，且在經過該段預定的時間之後，該下部表面板可以比該第一速度更快的第二速度向下移動。該第一速度可為從0.05至0.5 mm/sec的範圍，且該第二速度可為從0.6至1.5 mm/sec的範圍。在該隔膜展開之前，該上部表面板可向下移動朝向該下部表面板，且在該上部表面板向下移動一預定的距離之後，該隔膜可被展開。

如上所述，在根據本發明的一範例實施例的一種基板結合設備及方法中，當黏著至一黏著夾頭的一基板係藉由一隔膜從黏著夾頭分開時，控制黏著至黏著夾頭的一上部基板的分開速度，以穩定地維持上部基板的一結合位置，從而增強基板結合的效率。

此處以下，將參考隨附圖式而詳細說明本發明的範例實施例。以下的範例實施例，將說明一種基板結合設備。然而，本發明的範例實施例可應用至一蝕刻設備、一沈積設備及其他設備，以及基板結合設備，以便黏著及分開一基板。

如第1圖及第2圖中所示，根據本發明的一範例實施例的基板結合設備包括一腔室。腔室包括一上部腔室100及一下部腔室200，其中一上部基板S1及一下部基板S2係分別定位於該上部腔室100及該下部腔室200之中。下部腔室200係固定至一底座(未圖示)，且上部腔室100係由一腔室升降機300向上及向下升降。

上部腔室100具有一上部表面板110，且上部表面板110包括一黏著夾頭120用於黏著上部基板S1至上部表面板110。黏著夾頭120係以複數形式提供且分散在上部表面板110上。再者，上部表面板110可藉由安裝於上部腔室110中的一上部表面板升降驅動器101而向上或向下升降。同時，之後將說明黏著夾頭120的配置。

下部腔室200具有一下部表面板210，且下部表面板210包括一基板夾頭220用於夾住下部基板S2。安裝於下部表面板210中的基板夾頭220可為一靜電夾頭(ESC)，使用靜電力量以夾住下部基板S2，以便定位下部基板S2，或基板夾頭220可為另一類型的夾頭，例如一黏著夾頭或類似者。

再者，下部表面板210可具有複數個升降銷，該複數個升降銷穿透下部表面板210及基板夾頭220，且進出於下部表面板210及基板夾頭220中。當定位於基板夾頭220上的下部基板S2被運載時，升降銷向上移動至下部基板S2的一底部且支撐下部基板S2，且升降銷接著向下移動以將下部基板S2定位至基板夾頭220上。再者，升降銷供以向上移動一面板，以便當上部基板S1及下部基板S2被黏著以形成面板時，向外運載面板。

再者，上部腔室100可具有一相機(未圖示)，該相機拍攝在上部基板S1及下部基板S2上的對準標記，以便確保基板是否被安放於正確的結合位置上。相機透過穿透上部腔室100的一拍攝孔，而拍攝在上部及下部基板S1及S2上的對準標記。此時，一照明裝置(未圖示)可被安裝於下部腔室200之下方且提供照明，使得相機可拍攝對準標記。

介於上部腔室100及下部腔室200之間的一空間形成一製程空間。為了抽真空此製程空間，一渦輪分子泵(TMP)及一乾式真空泵可連接至下部腔室200。

在下部腔室200的一下部外側，安排一下部表面板對準裝置230，且該下部表面板對準裝置230連接至下部表面板210。下部表面板對準裝置230可為一UVW平台。再者，一升降驅動器240係安排於下部表面板對準裝置230之下方，且驅動下部表面板對準裝置230及下部表面板210而向上及向下升降。升降驅動器240可包括一線性馬達或一液壓致動器。因此，如第2圖中所顯示，下部表面板210可向上移動朝向上部表面板110，或當上部基板S1及下部基板S2被結合時向下移動。

在此範例實施例中，基板結合設備具有一黏著夾頭空氣供應器400，用於供應空氣至黏著夾頭120。再者，提供一控制器500用於控制黏著夾頭空氣供應器400及升降驅動器240的操作。控制器500可控制基板結合設備的一般操作。

以下，將更詳細說明黏著夾頭120的一配置。如第3圖及第4圖中所示，黏著夾頭120包括一殼體121插入第一表面板110中。再者，黏著夾頭120包括一支撐單元124插入且安排於殼體121中，且形成與一連接孔111連通的一通氣孔123，該連接孔111從黏著夾頭空氣供應器400延伸出，使得空氣可被吸入或抽出。

再者，一凸塊125係形成於黏著夾頭120的殼體121的一內部周邊上，且一支撐突起126係形成於支撐單元124的一外部周邊上，以插入殼體121中。因此，插入殼體121中的支撐單元124的支撐突起126係吊掛在凸塊125上且由凸塊125支撐。

而且，一隔膜127係緊密地安排在支撐單元124的一底部表面上。隔膜127的一端部分係插入且固定於凸塊125及支撐突起126之間。隔膜127係藉由從通氣孔123排出的空氣而展開朝向上部基板S1，且當透過通氣孔123供應的空氣中斷時，或由通氣孔123的一吸入操作時，恢復為緊密地接觸支撐單元124的一表面。

以樹脂作成且將上部基板S1黏著住的一黏著構件128係安排於殼體121的隔膜127展開之處的一部分的周圍。為了安排黏著構件128，複數個排列溝槽(未圖示)可形成於殼體121的黏著構件128所安排的一表面上，使得分別的黏著構件128可部分插入且安排於排列溝槽(未圖示)中。

同時，黏著構件128係藉由固化(curing)一副反應硬化的矽橡膠混合物而作成，此混合物的主要成份包括有機聚矽氧烷(佔重量的10至75份)，該有機聚矽氧烷含有烯基而與小量的矽原子結合，有機氫聚矽氧烷(佔重量的5至30份)，副反應催化劑等等。而且，黏著構件128的一外部形狀可直接由壓縮模製、注漿法、注射模製、切坯等等方式而形成。

再者，若為必須的，則黏著構件128的另一表面(但非用於黏著上部基板S1的一表面)可以一密封薄膜129塗布。密封薄膜129可包括一液態矽氧橡膠(LSR)、室溫硫化(RTV)彈性體、高濃度矽氧橡膠(HCR)、矽變性有機(SMO)彈性乳膠、或用於一密封功能的類似材料。

第5圖係用於解釋根據本發明的一範例實施例的一基板結合方法的一流程圖。參照第5圖，在上部腔室100及下部腔室200係彼此分開的一狀態中，一機器手臂(未圖示)將上部基板S1運載至介於上部腔室100及下部腔室200之間的一空間，且上部基板S1係黏著至安排於上部表面板110上的黏著夾頭120。此時，上部基板S1的暫時黏著可藉由安裝於上部表面板110上的一真空夾頭或一真空黏著孔實現，且最終上部基板S1可被黏著至黏著夾頭120，或上部基板S1可藉由向上移動升降銷而被 黏著於黏著夾頭120上。

下一步，下部基板S2係藉由機械手臂運載，且當升降銷向上移動且支撐下部基板S2時，機械手臂離開。接著，升降銷向下移動，使得下部基板S2可定位在下部表面板210上。因此，下部基板S2係藉由基板夾頭220夾住(S10)。

接著，腔室升降機300將上部腔室100向下移動以與下部腔室200緊密接觸，從而形成製程空間。若已形成製程空間，則製程空間係藉由乾式真空泵及渦輪分子泵抽真空。

接下來，下部表面板210向上移動，以便將上部基板S1及下部基板S2彼此對準(S11)。若上部基板S1及下部基板S2完成對準，則升降驅動器240向上抬昇下部表面板210，以將上部基板S1及下部基板S2彼此緊密地接觸，且控制器500供應空氣至黏著夾頭空氣供應器400，而因此展開隔膜127(S12)。

同時或經過一預定時間之後，控制器500控制升降驅動器240以低速的第一速度將下部表面板210向下移動(S13)。此處，將下部表面板210向下移動的低速可為0.05-0.5mm/sec。如此低的向下移動速度防止上部基板S1因為與隔膜127的一摩擦表面的滑動，而與黏著夾頭120分開。因此，可維持上部基板S1及下部基板S2之間的對準。

再者，若隔膜127完全展開或若第一向下移動速度經 過了一段預定的時間，則控制器500傳達第二向下移動速度的一訊號至升降驅動器240。第二速度係比第一速度更快。因此，下部表面板210以高速向下移動(S14)。此處，第二速度可為0.6-1.5mm/sec。若以第二速度向下移動一段預定的時間，則下部表面板210係完全被向下移動(S15)。

若完成上述操作，則分開上部腔室100及下部腔室200，且下部腔室200的升降銷向上移動。接著，機械手臂進入且拿取已結合的面板，從而完成一結合製程。

或者，下部表面板210的向下移動速度可與上述速度不同。再者，下部表面板210的速度改變可藉由兩個或兩個以上步驟進行。

第6圖係用於解釋根據本發明的另一範例實施例的一基板結合方法的一流程圖。參照第6圖，在上部腔室100及下部腔室200彼此分開的狀態中，一機械手臂(未圖示)將上部基板S1運載至介於上部腔室100與下部腔室200之間的一空間，且上部基板S1係黏著至安排於上部表面板110上的黏著夾頭120。此時，上部基板S1的暫時黏著可藉由安排於上部表面板110上的一真空夾頭或一真空黏著孔實現，且最終上部基板S1可被黏著至黏著夾頭120，或上部基板S1可藉由向上移動升降銷而被黏著於黏著夾頭120上。

下一步，下部基板S2係藉由機械手臂運載，且當升降銷向上移動且支撐下部基板S2時，機械手臂離開。接著，升降銷向下移動，使得下部基板S2可定位在下部表面板210上。因此，下部基板S2係藉由基板夾頭220夾住(S20)。

接著，腔室升降機300將上部腔室100向下移動以與下部腔室200緊密接觸，從而形成製程空間。若已形成製程空間，則製程空間係藉由乾式真空泵及渦輪分子泵抽真空。

接下來，上部表面板110係藉由上部表面板升降驅動器101而向下移動(S21)。因此，上部基板S1及下部基板S2彼此對準。若上部基板S1及下部基板S2完成對準，則控制器500供應空氣至黏著夾頭空氣供應器400，而因此展開隔膜127(S22)。

同時或經過一預定時間之後，控制器500控制升降驅動器240以低速的第一速度將下部表面板210向下移動(S23)。此處，將下部表面板210向下移動的低速可為0.05-0.5 mm/sec。如此低的向下移動速度防止上部基板S1因為與隔膜127的一摩擦表面的滑動，而與黏著夾頭120分開。因此，可維持上部基板S1及下部基板S2之間的對準。

再者，若隔膜127完全展開或若第一向下移動速度經過了一段預定的時間，則控制器500傳達第二向下移動速度的一訊號至升降驅動器240。第二速度係比第一速度更快。因此，下部表面板210以高速向下移動(S24)。此處，第二速度可為0.6-1.5 mm/sec。若以第二速度向下移動一段預定的時間，則下部表面板210係完全被向下移動(S25)。

若完成上述操作，則分開上部腔室100及下部腔室200，且下部腔室200的升降銷向上移動。接著，機械手臂進入且拿取已結合的面板，從而完成一結合製程。或者，下部表面板210的向下移動速度可與上述速度不同。再者，下部表面板210的速度改變可藉由兩個或兩個以上步驟進行。

第7圖係用於解釋根據本發明的仍為另一範例實施例的一基板結合方法的另一流程圖。參照第7圖，在上部腔室100及下部腔室200彼此分開的狀態中，一機械手臂(未圖示)將上部基板S1運載至介於上部腔室100及下部腔室200之間的一空間，且上部基板S1係黏著至安排於上部表面板110上的黏著夾頭120。此時，上部基板S1的暫時黏著可藉由安排於上部表面板110上的一真空夾頭或一真空黏著孔實現，且最終上部基板S1可被黏著至黏著夾頭120，或上部基板S1可藉由向上移動升降銷而被黏著於黏著夾頭120上。

下一步，下部基板S2係藉由機械手臂運載，且當升降銷向上移動且支撐下部基板S2時，機械手臂離開。接著，升降銷向下移動，使得下部基板S2可定位在下部表面板210上。因此，下部基板S2係藉由基板夾頭220夾住(S30)。

接著，腔室升降機300將上部腔室100向下移動以與下部腔室200緊密接觸，從而形成製程空間。若已形成製程空間，則製程空間係藉由乾式真空泵及渦輪分子泵抽真空。

接下來，下部表面板210向上移動，以便將上部基板S1及下部基板S2彼此對準。若上部基板S1及下部基板S2完成對準，則升降驅動器240向上抬昇下部表面板210，以將上部基板S1及下部基板S2彼此緊密地接觸。若上部基板S1及下部基板S2彼此緊密地接觸且結合，則控制器500供應空氣至黏著夾頭空氣供應器400，而因此展開隔膜127(S31)。

同時或經過一預定時間之後，控制器500以低速的第一速度控制上表面板升降驅動器101以移動上表面板110並控制升降驅動器240將下部表面板210向下移動(S33)。此處，將下部表面板210向下移動的低速可為0.05-0.5 mm/sec。如此低的向下移動速度防止上部基板S1因為與隔膜127的一摩擦表面的滑動，而與黏著夾頭120分開。因此，可維持上部基板S1與下部基板S2之間的對準。

再者，若隔膜127完全展開或若第一向下移動速度經過了一段預定的時間，則控制器500傳達第二向下移動速度的一訊號至升降驅動器240。第二速度係比第一速度更快。因此，下部表面板210以高速向下移動(S34)。此處，第二速度可為0.6-1.5 mm/sec。若以第二速度向下移動一段預定的時間，則上部表面板110係完全被向上移動且下部表面板210係完全被向下移動(S35)。

若完成上述操作，則分開上部腔室100及下部腔室200，且下部腔室200的升降銷向上移動。接著，機械手臂進入且拿取已結合的面板，從而完成一結合製程。

或者，下部表面板210的向下移動速度可與上述速度不同。再者，下部表面板210的速度改變可藉由兩個或兩個以上步驟進行。

如上所述，根據本發明的一範例實施例的一種基板結合設備及方法可被應用以結合一彩色慮光基板及一陣列基板，以便製造一LCD基板，或可被應用以結合一OLED沈積基板及一陣列基板，而用於一OLED基板。

儘管已參考此處的範例實施例特別展示且說明本發明，但技術領域中之技藝人士應瞭解可對形式及細節作成各種改變，而不悖離由隨附申請專利範圍所界定的本發明的精神及範疇。範例實施例應僅考慮為說明之用而非限制的目的。所以，本發明的範疇並非由本發明的實施方式所界定，而是由隨附的申請專利範圍所界定，且在範疇之中的所有差別將被理解為包括於本發明之中。

S1．．．上部基板

S2．．．下部基板

100．．．上部腔室

101．．．上部表面板升降驅動器

110．．．上部表面板

111．．．連接孔

120．．．黏著夾頭

121．．．殼體

123．．．通氣孔

124．．．支撐單元

125．．．凸塊

126．．．支撐突起

127．．．隔膜

128．．．黏著構件

129．．．密封薄膜

200．．．下部腔室

210．．．下部表面板

220．．．基板夾頭

230．．．下部表面板對準裝置

240．．．升降驅動器

300．．．腔室升降機

400．．．黏著夾頭空氣供應器

500．．．控制器

第1圖及第2圖係圖示根據本發明的一範例實施例的一基板結合設備的配置之視圖。

第3圖圖示根據本發明的一範例實施例的基板結合設備的一黏著夾頭及結合狀態。

第4圖圖示根據本發明的一範例實施例的基板結合設備的一基板係從黏著夾頭分開。

第5圖係用於解釋根據本發明的一範例實施例的一基板結合方法的一流程圖。

第6圖係用於解釋根據本發明的另一範例實施例的一基板結合方法的一流程圖。

第7圖係用於解釋根據本發明的又一範例實施例的一基板結合方法的另一流程圖。

S1．．．上部基板

S2．．．下部基板

100．．．上部腔室

101．．．上部表面板升降驅動器

110．．．上部表面板

120．．．黏著夾頭

200．．．下部腔室

210．．．下部表面板

220．．．基板夾頭

230．．．下部表面板對準裝置

240．．．升降驅動器

300．．．腔室升降機

400．．．黏著夾頭空氣供應器

500．．．控制器

Claims (10)

1. 一種基板結合設備，該基板結合設備包含：一腔室；一上部表面板，該上部表面板安排於該腔室的內部，且包括一黏著構件用於將一上部基板黏著至該上部表面板，及包括相鄰於該黏著構件的一隔膜，該隔膜展開用於將該上部基板與該黏著構件分開；一下部表面板，該下部表面板安排於該腔室的內部，相對於該上部表面板，且該下部表面板支撐待結合至該上部基板的一下部基板；一下部表面板升降驅動器，該下部表面板升降驅動器驅動該下部表面板；以及一控制器，在該隔膜開始展開之後，該控制器控制該下部表面板驅動器將該下部表面板向下移動。
2. 如請求項1之基板結合設備，其中當該隔膜展開時，該控制器控制該升降驅動器開始將該下部表面板向下移動。
3. 如請求項2之基板結合設備，其中當該下部表面板向下移動時，該控制器控制該上部表面板向上移動。
4. 如請求項1之基板結合設備，其中當該隔膜展開時， 該控制器控制該下部表面板以範圍從0.05至0.5mm/sec的第一速度向下移動一段預定的時間，且在經過該段預定的時間之後，該控制器控制該下部表面板以範圍從0.6至1.5mm/sec的第二速度向下移動。
5. 如請求項1之基板結合設備，其中在該隔膜展開之前，該控制器控制該上部表面板向下移動朝向該下部表面板，且在該上部表面板向下移動一預定的距離之後，該控制器控制該隔膜展開。
6. 一種基板結合方法，該方法包含以下步驟：將一上部基板黏著至包含一黏著構件的一上部表面板，且將一下部基板定位於一下部表面板上；將一基板抽真空；以及開始展開提供於該上部表面板中的一隔膜，以從該上部表面板分開該經黏著的上部基板，且在該隔膜開始展開之後，向下移動該下部表面板。
7. 如請求項6之基板結合方法，其中當該隔膜展開時，開始向下移動該下部表面板。
8. 如請求項7之基板結合方法，其中當該下部表面板向下移動時，向上移動該上部表面板。
9. 如請求項6之基板結合方法，其中當該隔膜展開時，該下部表面板以範圍從0.05至0.5mm/sec的第一速度向下移動一段預定的時間，且在經過該段預定的時間之後，該下部表面板以範圍從0.6至1.5mm/sec的第二速度向下移動。
10. 如請求項6之基板結合方法，其中在該隔膜展開之前，該上部表面板向下移動朝向該下部表面板，且在該上部表面板向下移動一預定的距離之後，展開該隔膜。