KR100938192B1 - 기판 중첩 밀봉 방법 - Google Patents

Abstract

정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 지지 해제와 연동하여, 이 상측 기판의 배면측으로부터 기체(G)를 분출시켜, 이 기체를 상부 지지판(1)의 정전 흡착면(5b1)과 상측 기판의 배면 사이에 강제 주입함으로써, 이들 정전 흡착면과 기판면의 밀착 상태를 파괴해 양자를 박리함으로써, 양자 사이의 정전 흡착력이 강제적으로 감쇠되어 소멸함과 아울러, 주입한 기체의 압력으로 하측 기판(B)으로의 낙하력, 즉 낙하의 가속도가 강제적으로 작용되고, 이에 의해, 이 상측 기판이 순간적으로 하측 기판 위에 압착되고, 정전 흡착 수단(5b)으로 지지한 채로 상측 기판이 자세 변화하는 일없이 하측 기판 위로 이동하여 압착되어 상하 기판을 밀봉하여 중첩된다. 따라서, 정전 흡착력의 해제 불균일에 관계없이 상측 기판을 위치 맞춤된 채로 강제적으로 낙하할 수 있다.

Description

기판 중첩 밀봉 방법{METHOD OF SUPERPOSING AND SEALING A SUBSTRATE}

본 발명은 예를 들면 액정 디스플레이(LCD)나 플라스마 디스플레이(PDP)등의 평면 표시 장치의 제조 과정에 있어서, 거기에 이용되는 2장의 기판을 상대적으로 XYθ방향으로 위치 맞춤(얼라인먼트)한 후에, 이들 기판끼리를 중첩하여 밀봉하고, 그 후, 상하 양 기판의 내외에 생기는 기압차이로 양 기판의 사이를 소정의 갭까지 가압하는 기판 접합기의 기판 중첩 밀봉 방법에 관한 것이다.

자세하게는, 상부 지지판에 상측 기판을 정전 흡착 수단에 의해 착탈 자유롭게 지지하고, 이 상측 기판과 대향하는 하측 기판을 하부 지지판 위에 착탈 자유롭게 지지하여, 이들 상하 기판끼리의 위치 맞춤을 실시하고, 상하 기판의 사이가 원하는 진공도로 되었을 때에, 정전 흡착 수단에 의한 상측 기판의 지지를 해제하여, 상측 기판을 하측 기판상에 중첩 밀봉하는 기판 중첩 밀봉 방법에 관한 것이다.

종래, 이런 종류의 기판 중첩 밀봉 방법으로서 가압판이 내부에 전극판을 내장한 절연성 부재로 구성되고, 상측 기판(상 기판)을 지지할 수 있는 정전흡착 수단(정전 흡착 기능)을 갖추고 있어, 이 정전 흡착 수단으로 상측 기판을 상부 지지판에 지지시키고, 이들 양 기판을 XY방향으로 위치 맞춤한 후, 진공 챔버내를 감압하고, 이 진공 챔버내가 원하는 진공도로 된 시점에서, 정전 흡착 기능을 해제하 여, 상측 기판을 하측 기판상에 낙하시켜 상하 양 기판을 중첩하고, 그 가압판을 강하시킴으로써, 상하 양 기판을 가압하여 양자의 간격을 소정의 갭으로 접합하는 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1]

일본 공개특허공보 2001－166272호 공보(제6페이지, 도 8)

그러나 이러한 종래의 기판 중첩 밀봉 방법에서는, 정전 흡착 수단의 해제에 의해 진공중에서 상측 기판을 자유 낙하시키지만, 정전 흡착 수단에 의한 기판 흡착력은, 그 전원을 차단하여도 기판 흡착력이 곧바로는 소멸하지 않고 계속 작용하기 때문에, 그 후의 기판 흡착력의 저하에 의해 해제 불균일이 발생하여, 정전 흡착면과 상측 기판과의 계면이 부분적으로 벗겨지기 시작하고 그리고 마지막에는 상측 기판의 전체면이 벗겨져 자유 낙하하게 된다.

이에 의해, 상측 기판은, 마지막에 벗겨진 지점을 중심으로 하여 회전이동하면서 자유낙하하기 때문에, 양 기판끼리의 위치 맞춤에 오차가 발생함과 아울러, 자유낙하의 압력으로는 밀봉이 불완전하게 되어 공기가 혼입하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

또한, 상측 기판은, 정전 흡착면에 대해서 먼저 벗겨지기 시작한 지점부터 중력에 의해 부분적으로 내려뜨려져 기울기가 발생하고, 게다가, 이 기울기는 상황에 따라 변화하기 쉽기 때문에, 자유 낙하중에 수정하는 것이 불가능함과 아울러, 하측 기판 위에 낙하된 후에도 수정하는 것은 곤란하여, 소정의 평행도를 달성할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

그런데, 근래에는 기판이 대형화되는 경향으로 한 변이 1000 ㎜를 넘는 것까지 제조되기 시작하고 있지만, 기판이 대형화되어도 소형 기판과 같은 평행도가 요구된다. 특히 기판의 한 변이 1000 ㎜를 초과하면, 이 XY방향의 크기에 비해 Z방향의 간격이 극단적으로 작아지기 때문에, 이들 상하 기판을 완전한 평행 상태로 접근 이동시키는 것이 이상적이지만, 실제로는 매우 곤란하다.

이러한 환경하에 있어서, 한 변이 1000 ㎜를 넘는 대형의 상측 기판이 약간이라도 기울면, XY방향의 크기에 비해 Z방향의 간격이 극단적으로 작기 때문에, 상하 기판의 대향면의 어느 한쪽에 미리 도포되는 액정 밀봉용 시일재(환형 접착제)나 양 기판의 막면을 손상시키는 등의 장해를 발생시킬 우려가 있어, 도저히 정상적인 접합은 기대할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명 중 청구항 1에 기재된 발명은, 정전 흡착력의 해제 불균일에 관계없이 상측 기판을 위치 맞춤된 채로 강제적으로 낙하시키는 것을 목적으로 한 것이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명의 목적에 추가하여, 정전 흡착력의 해제 불균일에 의한 상측 기판의 위치 어긋남을 완전히 방지하는 것을 목적으로 한 것이다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명의 목적에 추가하여, 상하 지지판의 정전 흡착면이나 상하 양 기판의 평행도에 관계없이 상측 기판을 하측 기판과 평행하게 겹치는 것을 목적으로 한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명 중 청구항 1에 기재된 발명은, 정전 흡착 수단에 의한 상측 기판의 지지 해제와 연동하여, 이 상측 기판의 배면측으로부터 기체를 분출시키고, 이 기체를 상부 지지판의 정전 흡착면과 상측 기판의 배면 사이에 강제 주입함으로써, 이들 정전 흡착면과 기판면의 밀착 상태를 파괴해 양자를 박리함으로써, 양자 사이의 정전 흡착력이 강제적으로 감쇠되어 소멸함과 아울러, 주입한 기체의 압력으로 하측 기판으로의 낙하력, 즉 낙하의 가속도가 강제적으로 작용되고, 이에 의해 이 상측 기판이 순간적으로 하측 기판 위에 압착되어, 정전 흡착 수단으로 지지한 채로 상측 기판이 자세 변화하는 일없이 하측 기판 위로 이동하여 압착되어 상하 기판이 밀봉하여 중첩된다.

따라서, 정전 흡착력의 해제 불균일에 관계없이 상측 기판을 위치 맞춤된 채로 강제적으로 낙하시킬 수 있다.

그 결과, 정전 흡착의 해제에 의해 상측 기판을 자유낙하시키는 종래의 것에 비해, 양 기판끼리의 위치 맞춤 오차를 방지할 수 있음과 아울러, 밀봉 공간을 확실히 형성할 수 있어 공기의 혼입을 방지할 수 있다.

또한, 정전 흡착면으로부터의 상측 기판의 박리에 수반해 전혀 기울기가 발생하지 않기 때문에, 소정의 평행도를 달성할 수 있고, 게다가 한 변이 1000 ㎜를 넘는 대형 기판이어도, 상측 기판의 기울기에 기인하는 액정 밀봉용 시일재(환형 접착제)나 양 기판의 막면을 손상시키는 등의 장해를 완전히 방지할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 추가하여, 정전 흡착 수단으로 상측 기판의 지지가 해제되는 것과 대략 동시이거나 또는 직후의 여전히 정전 흡착력이 잔존하는 상태에 있어서, 상측 기판의 배면측으로부터 기체의 분출을 개시함으로써, 정전 흡착력의 해제 불균일이 발생하기 전에, 기체 압력으로 상부 지지판의 정전 흡착면으로부터 상측 기판이 강제적으로 박리된다.

따라서, 정전 흡착력의 해제 불균일에 의한 상측 기판의 위치 어긋남을 완전히 방지할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명의 구성에 추가하여, 강제적으로 낙하시키는 테스트 결과에 따라, 상측 기판에 대한 기체의 분출량, 분출 속도 및 분출 위치를 조정함으로써, 강제 낙하하는 상측 기판의 자세가 제어 가능해진다.

따라서, 상하 지지판의 정전 흡착면이나 상하 양 기판이 완전한 평행이 아니어도 상측 기판을 하측 기판과 평행하게 겹칠 수 있다.

도 1은, 본 발명의 하나의 실시예를 나타내는 기판 중첩 밀봉 방법의 실시에 직접 사용하는 기판 접합 장치의 종단 정면도이며, (a)가 기판끼리의 미세조정 후의 상태를 나타내는 전체도이며, (b)는 정전 흡착면으로부터 상측 기판을 강제적으로 박리하기 전 상태를 부분 확대해 나타내고, (c)는 박리 후 상태를 부분 확대해 나타내고 있다.

도 2는, 기판 세트 시를 나타내는 설명도이다.

도 3은, 기판끼리의 개략조정 시를 나타내는 설명도이다.

도 4는, 접합 후 상태를 나타내는 설명도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

　본 발명의 기판 중첩 밀봉 방법을 실시하기 위해서 직접 사용하는 기판 접합 장치는, 도 1∼도 4에 나타내는 바와 같이 상부 지지판(1) 및 하부 지지판(2)의 배후에 Z방향으로 상대적으로 이동 가능하게 설치된 상하 1쌍의 장착체(3, 4)와, 이들 장착체(3, 4)의 접근 이동에 의해 장착체(3, 4)의 사이에 상하 지지판(1, 2)이 둘러싸이도록 구획 형성한 폐공간(S1)과, 상부 지지판(1) 및 하부 지지판(2)에 설치된 상측 기판(A)과 하측 기판(B)을 각각 착탈 가능하게 지지하기 위한 지지 수단(5)을 갖추고 있다.

이 실시예는, 상부 지지판(1)이, XYθ(수평) 방향으로 이동 가능한 판형의 상부 장착체(3)에 대해서 Z(상하) 방향으로만 이동 가능하게 장착한 상부 정반(1)이며, 하부 지지판(2)이, 판형의 하부 장착체(4) 위에 일체적으로 고정된 하부 정반(2)이며, 이들 상부 정반(1) 및 하부 정반(2)의 대향면에 유지한 2장의 유리제 기판(A, B)을 진공의 폐공간(S1)내에서 중첩하고, 상대적으로 XYθ방향으로 조정 이동시킴으로써, 양 기판(A, B)끼리의 위치 맞춤으로서 개략조정과 미세조정이 차례차례 행해지는 경우를 나타내는 것이다.

상부 정반(1) 및 하부 정반(2)은, 예를 들면 금속이나 세라믹스 등의 강체로 비뚤어짐(휨) 변형되지 않는 두께의 평판형으로 구성되고, 본 실시예의 경우에는 상부 정반(1)을, 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)에 대해서 Z방향으로 조정 이동 가능하게 지지하고, 하부 정반(2)을 하부 장착체(4)의 중앙 부분 위에 탑재 고정하여 비뚤어짐 변형하지 않게 함과 아울러, 이 하부 장착체(4)의 중앙 부분을 케이스형의 가대(14) 위에 연결하여 더욱 비뚤어짐 변형되지 않도록 되어 있다.

도시 예의 경우에는, 예를 들면 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)에 복수 뚫린 가로구멍(3b)에 대해, 상부 정반(1)의 측면에 복수 연설된 지지 빔(1a)을 각각 헐겁게 끼우는 형상으로 삽입 통과시키거나 하여 Z방향으로만 조정 이동 가능하게 지지됨과 아울러, 이들 양자 사이를 예를 들면 벨로우즈 등의 탄성 시일재(1b)로 밀폐한다.

또한 필요에 따라서, 상부 장착체(3)로부터 상부 정반(1)의 상면에 걸쳐 Z방향만 탄성변형 가능한 예를 들면 스프링 등의 탄성 부재(1c)를 복수 연설할 수도 있다.

또한 상부 장착체(3)는, 도시 예의 경우, 평판형으로 형성된 지지 본체와, 그 둘레 가장자리에 대해 기밀상태로 연결된 분리 가능한 액자 형상의 둘레 가장자리부(3a)로 구성되어 있지만, 이들을 일체로 형성할 수도 있다.

상기 지지 수단(5)은, 본 실시예의 경우에는, 상부 정반(1) 및 하부 정반(2)의 대향면에 각각 뚫린 복수의 통기구멍(5a1)으로부터 예를 들면 진공 펌프 등의 흡인원(도시하지 않음)에 의해 흡인해 기판(A, B)을 흡착하는 흡인 흡착 수단(5a, 5a)과, 진공중에 있어서의 흡착 지지하기 위한 정전 흡착 수단(5b, 5b)과, 기판 반송용 로봇(도시하지 않음)으로부터 상하 기판(A, B)을 받아 이 상하부 정반(1, 2)의 기판 지지면까지 이송하기 위한 송출용 흡착 지지 수단(5c, 5c)이 설치되어 있다.

상기 흡인 흡착 수단(5a, 5a)의 흡인원과 정전 흡착 수단(5b, 5b)의 전원은, 컨트롤러(도시하지 않음)로 동작 제어되어 양 기판(A, B)을 세트하는 초기 상태로 흡인 흡착 및 정전 흡착이 개시되고, 양 기판(A, B)의 미세조정이 완료된 후에, 상측 기판(A)만의 흡인 흡착 및 정전 흡착을 해제하고, 후술하는 폐공간(S1)이 대기로 돌아온 후는 하측 기판(B)의 흡인 흡착 및 정전 흡착을 해제하여 초기 상태로 되돌린다.

도시 예에서는, 상기 정전 흡착 수단(5b, 5b)이, 서로 접근시켜 병렬 형상으로 배치된 정전 척이며, 상하부 정반(1, 2)의 대향면 사이에 개재된 금속제의 대좌(5d, 5d)에 대해서 정전 척을 착탈 가능하게 연결 고정하고, 이들 정전 척의 표면인 정전 흡착면(5b1, 5b1)의 전체면에 걸쳐, 상기 흡인 흡착 수단(5a, 5a)의 통기구멍(5a1, 5a1)을 각각 적절한 간격마다 복수개씩 뚫어 형성하고 있다.

상기 송출용 흡착 지지 수단(5c, 5c)은, 정전 척의 대좌(5d, 5d), 상하부 정반(1, 2) 및 상하 장착체(3, 4)에 걸쳐 Z방향으로 이동 가능하게 관통하여 복수 배치된 리프트 핀 등이고, 기판 반송용 로봇(도시하지 않음)이 흡착 지지하는 상하 기판(A, B)의 비접합면을 간섭하지 않는 위치에서 다시 흡착해 상하부 정반(1, 2)의 기판 지지면인 정전 척까지 이송시키게 되어 있다.

또한 필요에 따라서 상하부 정반(1, 2)의 대향면과 대좌(5d, 5d) 사이에는, 예를 들면 접시 스프링 등의 높이 조정 지그(1d, 2d)를 개재함으로써, 이들 대좌(5d, 5d)의 대향면의 평행도를 미세조정하도록 할 수도 있고, 높이 조정 지그(1d, 2d)를 개재하지 않고 대좌(5d, 5d)와 상하부 정반(1, 2)을 접착할 수도 있다.

또한 양 기판(A, B)의 지지 수단은, 상술한 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 저진공이라면 진공차이를 이용한 진공 흡착 수단을, 정전 흡착 수단(5b, 5b) 대신 사용할 수도 있다.

상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)와 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)와의 사이에는, 이들 양자 사이의 밀폐 상태를 유지한 채로 상대적으로 XYθ방향으로 이동 가능하게 지지하는 이동 시일 수단(6)이, 양 기판(A, B)을 둘러싸듯이 환형으로 설치되어 이들 장착체(3, 4)의 접근 이동에 의해 상하 장착체(3, 4)의 사이에 폐공간(S1)을 상하부 정반(1, 2)이 둘러싸이도록 구획 형성한다.

도시 예의 경우에는, 상하 양 기판(A, B)이 직사각형이기 때문에, 이동 시일 수단(6)을 평면 액자 형상으로 형성하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 웨이퍼와 같이 양 기판(A, B)이 원형인 경우에는, 그 외주를 따라 서로 유사한 형상으로 형성된다.

이 이동 시일 수단(6)은, 본 실시예의 경우, 상하 양 기판(A, B)의 평면 형상에 맞추어 횡단면 직사각형 또는 원형으로 형성된 이동 블록(6a)과, 이 이동 블록(6a)의 상면에 장착한 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)와 접합 분리하는 예를 들면 O링 등의 Z방향으로 탄성변형 가능한 환형 시일재(6b)와, 이동 블록(6a)의 하면에 장착한 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)와 상시 접촉하여 XYθ방향으로 이동 가능한 예를 들면 O링 등의 환형의 진공 시일(6c)로 구성된다.

이 진공 시일(6c)에는, 필요에 따라서 예를 들면 진공 윤활유를 사용하고, 도시 예에서는, 이동 블록(6a)의 내측 하면에서 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)에 걸쳐 진공 시일(6c)을 한겹만 개재했지만, 이것에 한정되지 않고, 도시하지 않지만 이동 블록(6a)의 외측 하면에도 진공 시일(6c)을 추가하여 이중 개재할 수도 있고, 이것과 마찬가지로 환형 시일재(6b)도 내외에 이중 개재할 수도 있다.

또, 상기 기판(A, B)의 대향면의 어느 한쪽, 본 실시예의 경우에는 하측 기판(B)의 표면 둘레 가장자리부를 따라, 미리 액정 밀봉용 시일재로서 환형 접착제(C)가 폐쇄된 액자 형상으로 미리 도포되어 그 내부에는 액정(도시하지 않음)이 충전됨과 아울러, 필요에 따라서 다수의 갭 조정용 스페이서(도시하지 않음)가 산포되어 있다.

그리고, 상측 기판(A)이 환형 접착제(C)에 전혀 접촉하지 않게 상하 기판(A, B)의 간격을 유지한 상태로, 상술한 개략조정이 실행되고 그 후, 상측 기판(A)을 하강하여 환형 접착제(C)의 적어도 둘레방향 일부와 부분적으로 접촉시킨 상태로, 상술한 미세조정이 행해진다.

이들 개략조정과 미세조정을 실시하기 위해서, 상하 장착체(3, 4)에 대해서 상하부 정반(1, 2)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 Z방향으로 평행이동시키는 기판 간격 조정 수단(7)과, 이동 시일 수단(6)과 상하 장착체(3, 4)의 어느 한쪽을 XYθ방향으로 결합시켜 일체화시키는 결합 수단(8)과, 이동 시일 수단(6)을 XYθ방향으로 조정 이동시키는 수평 이동 수단(9)과, 상부 정반(1) 및 하부 정반(2)의 상대적 인 XYθ방향으로의 조정 이동에 수반해 동일 방향으로 이동 가능한 연직(Z) 방향으로 큰 강성을 가지는 위치 조정 수단(10)과, 폐공간(S1)을 개폐시키기 위해서 상하 장착체(3, 4)를 상대적으로 Z방향으로 승강시키는 승강 수단(11)과, 폐공간(S1)내의 기체를 빼내고 넣어 소정의 진공도로 하는 흡기 수단(12)이 갖추어진다.

상기 기판 간격 조정 수단(7)은, 본 실시예의 경우, Z방향으로 조정 이동 가능한 상부 정반(1)의 지지 빔(1a)을 향하여, 이동 블록(6a)의 상면에 둘레방향으로 등간격마다 복수 설치한 예를 들면 리니어 액추에이터 등의 Z방향으로 신축 구동하는 구동체이며, 후술하는 승강 수단(11)에 의해 접근 이동한 양 기판(A, B)의 간격을 더욱 접근 이동시켜, 개략조정과 미세조정이 차례차례 행해진다.

이 기판 간격 조정 수단(7)의 구동체는, 컨트롤러(도시하지 않음)로 동작 제어되어 양 기판(A, B)을 세트하기 전의 시점에서, 기판(A, B)의 두께 밸런스 등의 변화 요인을 고려하여 각 구동체를 따로 따로 신장시킴으로써, 상하부 정반(1, 2)이 평행이 되도록 설정하고, 그 후의 폐공간(S1)이 형성된 상태에서는, 상측 기판(A)이 하측 기판(B)상의 환형 접착제(C)나 액정에 전혀 접촉하지 않는 약 1 ㎜∼2 ㎜정도의 틈새를 두고, 그 후, 양 기판(A, B)의 개략조정 및 미세조정에 연동하여 차례차례 단축 구동시킴으로써, 상하 양 기판(A, B)의 간격을 양 기판(A, B)의 위치 맞춤 정밀도를 측정으로 충분히 확보할 수 있는 간격까지 단계적으로 접근시켜, 폐공간(S1)이 대기압으로 되돌아온 후에는 신장시켜 초기 상태로 되돌린다.

그 구체적인 예를 서술하면, 개략조정을 실시하기 전에는 그 최소치로서 상측 기판(A)이 환형 접착제(C)와 접촉하지 않는 약 0.5 ㎜정도까지 접근시키는 것이 바람직하고, 미세조정을 실시하기 전에는 그 최소치로서 상측 기판(A)이 환형 접착제(C)의 적어도 둘레방향 일부에 부분적으로 접촉하여도 하측 기판(B)과는 접촉하지 않는 약 0.1 ㎜∼0.2 ㎜정도까지 더욱 접근시키는 것이 바람직하다.

또한 도시하지 않지만 기판 간격 조정 수단(7)의 구동체를, 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)로부터 상부 정반(1)의 지지 빔(1a)을 향하여 설치할 수도 있다.

상기 결합 수단(8)은, 본 실시예의 경우, 이동 시일 수단(6)의 이동 블록(6a)과 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)와의 대향면에 각각 형성한 Z방향으로만 끼워 맞추는 오목부(8a) 및 볼록부(8b)로 구성되고, 도시 예에서는, 이 오목부(8a)를 이동 시일 수단(6)의 이동 블록(6a) 상면에 오목하게 형성하고, 볼록부(8b)를 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a) 하면에 볼록하게 형성하였으나, 이들을 상하 반대로 배치할 수도 있다.

상기 수평 이동 수단(9)은, 본 실시예의 경우, 폐공간(S1)의 외측에 적어도 3개 이상 설치되는 모터(9a)에 연설한 캠(9b)과, 이 캠(9b)을 이동 블록(6a)에 상시 맞닿게 하는 예를 들면 스프링 등의 탄성체(9c)로 이루어지며, 양 기판(A, B)에 표시된 마크를 현미경과 카메라로 구성된 검출기(도시하지 않음)로부터 출력되는 데이터에 근거해 모터(9a)를 작동시킴으로써, 이동 블록(6a) 및 그것에 결합시킨 상부 장착체(3)가 XYθ방향으로 가압 구동되어, 상부 정반(1)에 지지된 상측 기판(A)의 개략조정과 미세조정을 실시하고 있다.

또한 수평 이동 수단(9)은 모터(9a)에 연설한 캠(9b)에 한정되지 않고, 예를 들면 액추에이터 등의 다른 구동원일 수도 있다.

상기 위치 조정 수단(10)은, 본 실시예의 경우, Z방향으로 연장되는 대략 평행한 복수 부재로 구성되고, 이들의 일단부를 서로 접합함과 아울러, 타단부를 이동 시일 수단(6)의 이동 블록(6a)과 하부 장착체(4)에 각각 접합하여, 복수 부재의 일부를 XYθ방향으로만 굴곡 변형 가능하게 지지하고 있다.

더욱 자세하게 설명하면, 이 복수 부재가 이동 블록(6a)의 하면에서 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)를 향하여 내려뜨려지도록 접합된 Z방향으로 큰 강성을 가지는 중심부재(10a)와, 그 주위를 둘러싸도록 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)의 하면에 내려뜨려지도록 접합된 XYθ방향으로 굴곡 변형된 주위 부재(10b)와, 이들 중심부재(10a) 및 주위 부재(10b)의 하단부를 접합하여 지지하는 연결 부재(10c)로 구성된다. 이들을 일체화한 유닛을 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)를 따라 둘레방향으로 소정 간격마다 복수 배치함으로써, 상부 장착체(3)에 작용하는 대기압이나 이 상부 장착체(3) 및 상부 정반(1)의 중량 등의 힘은, 이동 블록(6a)의 하면으로부터 각 연결 부재(10c)에 걸쳐 수직으로 설치된 각 중심부재(10a)에 분산되기 때문에, 각 중심부재(10a)가 가지는 Z방향으로의 큰 강성에 의해, 이동 블록(6a)의 하면과 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a) 사이가 소정 간격으로 유지된다.

특히 도시 예의 경우에는, 중심부재(10a)를 Z방향으로 강성이 높고 XYθ방향으로 변형되지 않는 큰 지름의 원주상으로 형성함과 아울러, 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)에 뚫린 통과구멍(4b)에 대해서 XYθ방향으로 이동 가능하게 관 통시켜, 이 중심부재(10a)의 주위에 링크 기구로 이루어지는 XYθ방향으로 변형 가능한 주위 부재(10b)를 복수개, 예를 들면 4개 배치함과 아울러, 이들 링크 기구의 하단부 및 상단부에 사용한 굴곡 부재(10d)로서 예를 들면 볼 조인트 등을 사용하고, 또한 연결 부재(10c)를 평면 원판형으로 형성하고 있다.

또한 상기 위치 조정 수단(10)을 구성하는 복수 부재의 구조는, 도시한 것에 한정되지 않고, XYθ방향으로 변형 가능한 주위 부재(10b)는, 상술한 링크 기구에 대신해, 탄성변형 가능하게 형성하거나 복수개의 탄성변형 가능한 기둥이나 와이어 등으로 이루어진 탄성 봉재를 배치하거나 이들과 반대로 주위 부재(10b)의 강성을 Z방향으로 높게 하여 XYθ방향으로 변형 불가능하게 형성함과 아울러 중심부재(10a)를 XYθ방향으로 변형시키는 등, 다른 구조로 하여도 동일한 작용을 얻을 수 있다.

상기 승강 수단(11)은, 본 실시예의 경우, 상기 가대(14)의 주변부에서 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)의 네 모서리 부분을 향해 고정 배치된 예를 들면 잭이나 상하 구동용 실린더 등이고, 그 선단부(11a)를 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)에 대해서 XYθ방향으로 이동 가능하게 맞닿게 함과 아울러, 중간부(11b)가 상기 이동 시일 수단(6)의 이동 블록(6a)이 XYθ방향으로 이동 가능하게 삽입 통과되어 있다.

이 승강 수단(11)의 구동원은, 컨트롤러(도시하지 않음)로 동작 제어되어 기판(A, B)을 세트하는 초기 상태에서, 상부 장착체(3)를 소정 높이 위치까지 상승시켜 대기하고 있고, 기판(A, B)의 세트 완료 후에, 상부 장착체(3)를 하강시켜, 하 부 장착체(4)와의 사이에 폐공간(S1)이 양 기판(A, B)을 둘러싸도록 구획 형성하고, 양 기판(A, B)의 미세조정 종료후나 혹은 후술하는 폐공간(S1)이 대기압으로 되돌아온 후는 상승시켜 초기 상태로 되돌린다.

상기 흡기 수단(12)은, 폐공간(S1)의 외부에 설치한 진공 펌프(도시하지 않음)와 연락하는 통기로이며, 이 진공 펌프는 컨트롤러(도시하지 않음)로 동작 제어되어 상하부 정반(1, 2)의 접근 이동에 의해 폐공간(S1)이 형성된 후에 그곳으로부터 흡기를 개시하고, 본 실시예의 경우에는, 후술하는 기판 압착 수단(13)의 작동 후에, 폐공간(S1)에 공기를 공급하여 대기압으로 되돌린다.

도시 예의 경우에는, 상기 통기로의 흡기구(12a)를, 상하부 정반(1, 2)의 대향면과 대좌(5d, 5d)가 형성한 틈새에 각각 형성하여, 이들 흡기구(12a, 12a)로부터 폐공간(S1)내의 공기가 한 방향으로만 흐르는 것에 의한 악영향, 예를 들면 지지한 양 기판(A, B)이 기울거나 미리 하측 기판(B)상에 충전된 액정이 비산되거나 하는 것을 방지하고 있다.

상기 기판 압착 수단(13)은, 상술한 미세조정 후의 상태에서 상기 상부 정반(1)의 기판 지지면인 정전 척에 정전 흡착된 상측 기판(A)을, 하측 기판(B)을 향해 강제적으로 압착시키는 것이고, 도 1(b)(c)에 나타내는 바와 같이 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 정전 흡착이 해제되는 것과 대략 동시이거나 또는 직후의 여전히 정전 흡착력이 잔존하는 상태에 있어서, 도시예에서는 흡인 흡착 수단(5a, 5a)의 통기구멍(5a1, 5a1)을 사용해 정전 척으로부터 상측 기판(A)의 배면측을 향하여, 예를 들면 질소 가스나 공기 등의 기체(G)를 분출해, 이 기체(G)를 상부 지지판(1)의 정전 흡착면(5b1)과 상측 기판(A)의 배면과의 사이에 강제 주입함으로써, 이들 정전 흡착면(5b1)과 기판면의 밀착 상태를 파괴해 양자를 박리함으로써, 양자 사이의 정전 흡착력이 강제적으로 감쇠되어 소멸함과 아울러, 주입한 기체(G)의 압력으로 하측 기판(B)으로의 낙하력, 즉 낙하의 가속도가 강제적으로 작용되고, 이에 의해 이 상측 기판(A)이 최소 약 0.1 ㎜∼0.2 ㎜정도 낙하하여 순간적으로 하측 기판(B)상의 환형 접착제(C)의 전체 둘레에 걸쳐 압착된다.

또한 상기 기체(G)의 분사에 대해서는, 사전의 테스트 결과에 근거해, 적어도 이하의 작동 조건을 미리 설정하여 둘 필요가 있다.

(1) 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 정전 흡착이 해제되고 나서 기체(G)의 분사 작동까지의 지연 시간.

(2) 기체(G)의 분사 압력.

(3) 기체(G)의 분사 시간.

한편, 상기 기판(A, B)은, 기판 반송용 로봇(도시하지 않음)에 의해 지지되어 상부 정반(1) 및 하부 정반(1)까지 이송하여 각각의 지지 수단(5)에 넘기지만, 특히 상측 기판(A)의 경우에는 그 막면(A2)이 아래쪽을 향하기 때문에 손상시키지 않게 둘레 가장자리부만을 지지하여 반송하는 것이 일반적이다. 그러나, 특히 한 변이 1000 ㎜를 넘는 대형인 기판(A, B)의 경우, 상술한 둘레 가장자리부만의 지지로는, 상측 기판(A)의 막면(A2)의 중앙 부분이 처져 버려, 이송중에 막면(A2)의 중앙 부분이 이물에 부딪쳐 파손될 우려가 있다.

따라서 본 실시예의 경우에는 도 2의 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 기판 반송용 로봇에 의해 상측 기판(A)의 막면(A2)과 반대측의 비접합면(이면;A1)의 복수 지점를 흡착하여 막면(A2)의 중앙 부분이 처지지 않게 이송함과 아울러, 이 상측 기판(A)의 비접합면(A1)을 향해 상기 지지 수단(5)의 송출용 흡착 지지 수단(5c)을 아래쪽으로 신장시켜, 기판 반송용 로봇의 흡착 위치와 간섭하지 않는 위치에서 다시 흡착하고 받아, 상부 정반(1)의 기판 지지면까지 이송시키도록 되어 있다.

다음에, 이러한 기판 접합 장치에 의한 기판 중첩 밀봉 방법을 공정 순서로 따라 설명한다.

먼저, 기판 반송용 로봇에 의해 상하 양 기판(A, B)을 흡착 이송하여 상부 정반(1)의 지지 수단(5) 및 하부 정반(1)의 지지 수단(5)에 각각 넘기는데, 본 실시예의 경우에는, 기판 반송용 로봇으로 상측 기판(A)의 비접합면(A1)을 흡착하여 이송함과 아울러, 도 2의 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 이 흡착 위치와 간섭하지 않는 위치를 송출용 흡착 지지 수단(5c)으로 다시 흡착함으로써, 이 비접합면(A1)만의 흡착으로 기판 반송용 로봇으로부터 상부 정반(1)의 기판 지지면으로의 송출이 가능해져, 기판(A, B)의 대형화에 수반해 상측 기판(A)의 중앙 부분이 처지지 않는다.

그 결과, 기판(A, B)이 대형화되어도 막면(A2)을 손상시키는 일없이 반입할 수 있다.

이와 같이하여 상부 정반(1) 및 하부 정반(2)의 대향면에, 도 2에 나타내는 바와 같이 상측 기판(A)과, 미리 접착제(C)가 도포되어 액정이 충전된 하측 기판(B)을 각각 프리얼라인먼트하여 세트하면, 흡인 흡착 수단(5a, 5a) 및 정전 흡착 수단(5b, 5b)으로 양 기판(A, B)을 각각 이동 불가능하게 흡착 지지시킨다.

그 후, 도 3에 나타내는 바와 같이 승강 수단(11)의 작동으로 상부 장착체(3)를 하강시켜 하부 장착체(4)와 접근시켜, 상부 장착체(3)의 둘레 가장자리부(3a)와 이동 시일 수단(6)의 이동 블록(6a)의 대향면에 각각 형성한 결합 수단(8)이 Z방향으로만 끼워 맞춰져, 이들 양자가 XYθ방향으로 일체화됨과 아울러, 이동 블록(6a)상의 환형 시일재(6b)에 밀접하여, 상하 장착체(3, 4)의 사이에는 상부 정반(1) 및 하부 정반(2)과 양 기판(A, B)을 둘러싸도록 폐공간(S1)이 구획 형성된다.

이것과 동시에 양 기판(A, B)은, 상부 정반(1)과 하부 정반(2)의 접근 이동에 의해, 소정 간격까지 접근하지만, 기판 간격 조정 수단(7)에 의해 약 1 ㎜∼2 ㎜정도의 틈새를 가지고 대치하고, 하측 기판(B)에 도포한 환형 접착제(C)에는, 상측 기판(A)이 접촉하지 않고, 이들 양 기판(A, B)의 사이와 폐공간(S1)은 연통되어 있다.

그 후, 흡기 수단(12)의 작동으로 폐공간(S1)으로부터 공기가 빠져 소정의 진공도로 됨과 아울러, 양 기판(A, B)의 사이로부터도 공기가 빠져 진공으로 된다.

이에 의해, 상부 정반(1) 및 하부 정반(2)을 둘러싸는 상하 장착체(3, 4)에는 대기압이 작용하고, 진공인 폐공간(S1)과의 압력차이에 의해 이들 상하 장착체(3, 4)는 변형할 가능성이 있지만, 폐공간(S1)내의 상부 정반(1)에는 대기압이 전혀 작용하지 않는다.

그 결과, 대기압에 의한 상부 정반(1)의 비뚤어짐 변형을 추가 보강없이 방지할 수 있다.

또, 본 실시예의 경우에는, 하부 장착체(4)의 두께 치수를 대기압이 작용하여도 변형되지 않는 정도까지 두껍게 함으로써, 대기압으로 하부 정반(2)이 비뚤어져 변형되지 않도록 되어 있다.

도시 예의 경우에는, 상부 장착체(3)가 대기압에 의해 폐공간(S1)내를 향하여 비뚤어져 변형되어도, 상부 정반(1)의 상면에 걸쳐 Z방향만 탄성변형 가능한 탄성 연계 부재(1c)에 의해, 상부 장착체(3)의 비뚤어짐 변형이 상부 정반(1)에 전혀 영향을 주지 않고, 게다가 XYθ방향으로 가로로 어긋나지 않는다는 이점이 있다.

그리고, 이 진공 상태에서, 도 3에 나타내는 바와 같이 기판 간격 조정 수단(7)의 작동에 의해, 상부 정반(1)이 하부 정반(2)을 향해 하강하여, 상하 양 기판(A, B)의 간격을 최소 약 0.5 ㎜정도까지 접근시킨 후, 수평 조정 수단(9)의 작동에 의해 이동 시일 수단(6)의 이동 블록(6a)을 XYθ방향으로 가압 구동하면, 이 이동 블록(6a)과 결합 수단(8)으로 일체화된 상부 장착체(3)가 하부 장착체(4)에 대해서 XYθ방향으로 이동하고, 이에 의해, 상부 정반(1)이 하부 정반(2)과 상대적으로 XYθ방향으로 조정 이동하고, 양 기판(A, B)끼리의 개략조정이 행해진다.

그 결과, XYθ스테이지를 이용하지 않고 폐공간(S1)의 외부로부터 진공중의 양 기판(A, B)을 순조롭게 XYθ이동시켜 고정밀도로 개략조정할 수 있다.

이와 동시에, 상기 이동 블록(6a)이 XYθ방향으로 가압 구동되면, 위치 조정 수단(10)의 주위 부재(10b)가 굴곡 변형됨으로써, 중심부재(10a) 및 이동 블록(6a) 이 평행 이동하여, 이 중심부재(10a)가 가지는 연직 방향으로의 큰 강성에 의해, 상부 장착체(3)에 작용하는 대기압이나 이 상부 장착체(3) 및 상부 정반(1)의 중량 등에 견디면서 이동 블록(6a)의 하면과 하부 장착체(4)의 둘레 가장자리부(4a)와의 사이가 소정 간격으로 유지되기 때문에, 이동 시일 수단(6)의 진공 시일(6c)이 받는 슬라이딩 저항은 저감된다.

그 결과, 양 기판(A, B)끼리의 위치 맞춤을 순조롭게 실시할 수 있다.

이것에 이어, 도 1(a)(b)에 나타내는 바와 같이 기판 간격 조정 수단(7)의 작동에 의해, 상부 정반(1)이 하부 정반(2)을 향해 하강하여, 상하 양 기판(A, B)의 간격을 최소 약 0.1 ㎜∼0.2 ㎜정도까지 더욱 접근시킨 후에, 상부 정반(1)과 하부 정반(2)을 상대적으로 XYθ방향으로 조정 이동시켜, 양 기판(A, B)끼리의 미세조정이 행해진다.

이 미세조정이 종료된 후에, 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 정전 흡착을 전면적으로 해제시킴과 아울러, 기판 압착 수단(13)에 의해 복수의 통기구멍(5a1, 5a1)으로부터 예를 들면 질소 가스 등의 기체(G)를 상측 기판(A)의 비접합면(배면; A1)의 전체에 균등하게 분출해, 이 기체(G)를 상부 지지판(1)의 정전 흡착면(5b1)과 상측 기판(A)의 배면과의 사이에 강제 주입하여, 이들 정전 흡착면(5b1)과 기판면의 밀착 상태를 파괴해 양자를 박리함으로써, 양자 사이의 정전 흡착력이 강제적으로 감쇠되어 소멸함과 아울러, 주입한 기체(G)의 압력으로 하측 기판(B)으로의 낙하력, 즉 낙하의 가속도가 강제적으로 작용되고 이에 의해 도 1(c)에 나타내는 바와 같이 이 상측 기판(A)이 순간적으로 하측 기판(B)상의 환형 접착제(C)의 전체둘레에 걸쳐 압착 밀봉되어 밀봉 공간(S2)이 확실히 형성된다.

그 결과, 정전 흡착 수단(5b)의 전원을 차단하여도 기판 흡착력이 곧바로는 소멸하지 않고 계속 작용했다고 해도, 이 기판 흡착력의 해제 불균일에 영향을 받는 일없이, 상측 기판(A)을 XYθ방향으로 위치 맞춘 채로 강제적으로 낙하시킬 수 있다.

이에 의해, 양 기판(A, B)끼리의 위치 맞춤 오차를 방지할 수 있음과 아울러 밀봉 공간(S2)을 확실히 형성할 수 있어 공기의 혼입을 방지할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 지지가 해제되는 것과 대략 동시이거나 또는 직후에, 상측 기판(A)의 배면측으로부터 기체(G)의 분출을 개시했을 경우에는, 정전 흡착력의 해제 불균일이 발생하기 전에, 기체(G)압력으로 상부 지지판(1)의 정전 흡착면(5b1)으로부터 상측 기판(A)이 강제적으로 박리된다.

그 결과, 정전 흡착력의 해제 불균일에 의한 상측 기판(A)의 위치 어긋남을 완전히 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또, 이 때, 상측 기판(A)에 대한 기체(G)의 분출량, 분출 속도 및 분출 위치를 조정 가능하게 구성했을 경우에는, 강제적으로 낙하시키는 테스트 결과에 따라, 상측 기판(A)에 대한 기체(G)의 분출량, 분출 속도 및 분출 위치를 조정하면, 강제 낙하하는 상측 기판(A)의 자세가 제어 가능해진다.

그 결과, 상하 지지판(1, 2)의 정전 흡착면(5b1)이나 상하 양 기판(A, B)이 완전한 평행이 아니어도 상측 기판(A)을 하측 기판(B)과 평행하게 겹칠 수 있다는 이점이 있다.

그리고, 양 기판(A, B)의 압착이 종료된 후는, 흡기 수단(12)의 작동에 의해 폐공간(S1)내에 공기나 질소를 넣어 그 분위기를 대기압으로 되돌린다.

이에 의해, 양 기판(A, B)의 내외에 생기는 기압차이로 균등하게 눌려져 액정이 봉입된 상태로 소정의 갭이 형성된다.

그 이후는, 폐공간(S1)내가 대기압으로 되돌아가면, 승강 수단(11)의 작동에 의해 상부 장착체(3) 및 상부 정반(1)과 하부 장착체(4) 및 하부 정반(2)을 떼어 놓아 폐공간(S1)이 개방되어 얼라인먼트된 양 기판(A, B)을 기판 반송용 로봇에 의해 꺼내, 상술한 동작이 반복된다.

또한, 상기 실시예에서는, 상부 지지판(1)인 상부 정반의 배후에 상부 장착체(3)를 Z방향으로 이동 가능하게 설치하고, 하부 지지판(2)인 하부 정반의 배후에 하부 장착체(4)를 일체적으로 고정했지만, 이것에 한정되지 않고, 도시하지 않지만 하부 지지판(2)인 하부 정반과 하부 장착체(4)를 분리하여 배치함으로써, 대기압에 의해 하부 장착체(4)가 변형되어도 하부 정반(2)에 영향을 주지 않게 할 수도 있다.

이 경우에는, 상부 장착체(3)와 상부 정반(1)의 상면과의 사이에 필요에 따라서 연설한 Z방향으로만 탄성변형 가능한 예를 들면 스프링 등의 탄성 부재(1c)와 같은 것을, 하부 정반과 하부 장착체(4)와의 사이에 배치하여 양자가 연결되도록 할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 기판 중첩 밀봉 방법은, 액정 디스플레이(LCD)나 플라스마 디스플레이(PDP) 등의 평면 표시 장치를 제조하는 산업에서 이용된다

Claims (3)

1. 상부 지지판(1)에 상측 기판(A)을 정전 흡착 수단(5b)에 의해 착탈 가능하게 지지하고, 이 상측 기판(A)과 대향하는 하측 기판(B)을 하부 지지판(2) 위에 착탈 가능하게 지지하고, 이들 상하 기판(A, B)끼리의 위치 맞춤을 실시하고, 상하 기판(A, B)의 사이가 원하는 진공도로 되었을 때에, 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 지지를 해제하여, 상측 기판(A)을 하측 기판(B) 상에 중첩 밀봉하는 기판 중첩 밀봉 방법에 있어서,

   상기 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 지지 해제와 연동하여, 상부 지지판(1)의 정전 흡착면(5b1)과 상측 기판(A)의 배면측 사이로 기체(G)를 분출시켜, 이 기체(G) 압력에 의해 상기 정전 흡착면(5b1)으로부터 상측 기판(A)을 강제적으로 박리하여 순간적으로 하측 기판(B) 위에 압착 밀봉하여 중첩하는 것을 특징으로 하는 기판 중첩 밀봉 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 정전 흡착 수단(5b)에 의한 상측 기판(A)의 지지가 해제되는 것과 동시이거나 또는 직후의 여전히 정전 흡착력이 잔존하는 상태에서, 상측 기판(A)의 배면측으로부터 기체(G)의 분출을 개시한 것을 특징으로 하는 기판 중첩 밀봉 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상측 기판(A)에 대한 기체(G)의 분출량, 분출 속도 및 분출 위치를 조정 가능하게 한 것을 특징으로 하는 기판 중첩 밀봉 방법.

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