专利名称：基板粘合装置以及基板粘合方法
技术领域：
本发明提供了一种基板粘合装置以及方法，并且更具体地讲，涉及一种使用粘结卡盘来粘合基板的基板粘合装置以及方法。
背景技术：
本申请要求享有2010年9月2日提交的申请号为No. 10-2010-0085999的韩国专利申请和2011年3月29日提交的申请号为No. 10-2011-0027968的韩国专利申请的优先权，它们的所有内容以引证的方式整体地结合于此。基板粘合装置是一种用于粘合两块基板以制造平面显示面板的装置，该装置被用于制造各种平面显示面板，例如液晶显示器(IXD)、等离子体显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)等。为了粘合基板，该基板粘合装置包括用于支撑基板的基板卡盘。通常使用多种基板卡盘和静电卡盘。静电卡盘使用静电力卡住该基板。因此，该静电卡盘消耗电能以产生静电力。该静电卡盘需要电源，并且制造和控制静电卡盘非常困难。此外，静电卡盘的制造成本非常高。为了解决静电卡盘的诸多问题，已经开发了以一种粘结卡盘作为静电卡盘的替代卡盘。作为粘结卡盘的常规技术，已经披露了公开号为No. 10-2006-0133942的韩国专利公开。在此常规技术中，该粘结卡盘使用一种用于将基板粘结到粘结卡盘上的粘结部件和将基板与粘结卡盘分开的一种由树脂制成的隔膜(diaphragm)。该隔膜通过从外界供应的空气而膨胀从而使已粘结的基板与粘结部件分离开。施加该膨胀力以将已粘结的基板从粘结部件上分离。然而，用于该隔膜的树脂是一种摩擦系数非常低的材料。同样的，基板也是一种具有低摩擦系数的玻璃材料。因此，在基板和隔膜之间的接触表面处摩擦系数非常低。相应地，与粘结部件分离开并且同时被该隔膜挤压的基板可在与隔膜的接触表面上滑动，并且因此上基板和下基板可能失准。
发明内容
因此，为解决上述问题而构想出本发明，并且本发明的一个方面用于提供基板粘合装置以及方法，所述基板粘合装置以及方法能在粘合两块基板时，在将已粘合的基板与粘结卡盘分离开时最大化地防止基板在粘结卡盘的隔膜上滑动，从而最大化地防止上基板和下基板失准。在一个方面中，一种基板粘合装置，该基板粘合装置包括腔体；上表面板，所述上表面板被布置在所述腔体内部，并且所述上表面板包括用于粘结上基板的粘结部件、和进行膨胀以使所述上基板与所述粘结部件分离的隔膜；下表面板，所述下表面板被布置在所述腔体内部，所述下表面板与所述上表面板相对，并且所述下表面板支撑要被粘合到所述上基板的下基板；下表面板升降驱动器，所述下表面板升降驱动器驱动所述下表面板；以及控制器，所述控制器控制所述下表面板升降驱动器以在所述隔膜开始膨胀之后使所述下表面板向下移动。当所述隔膜膨胀时，所述控制器可控制所述升降驱动器以使所述下表面板开始向下移动。当所述下表面板向下移动时，所述控制器可控制所述上表面板向上移动。当所述隔膜膨胀时，所述控制器可控制所述下表面板以第一速度向下移动预定时间段，并且在经过了所述预定时间段之后，所述控制器可控制所述下表面板以比所述第一速度快的第二速度向下移动。所述第一速度的范围可以为从0. 05mm/sec到0. 5mm/sec，并且所述第二速度的范围可以为从0. 6mm/sec到1. 5mm/sec0在所述隔膜膨胀之前，所述控制器可控制所述上表面板朝着所述下表面板向下移动，并且在所述上表面板向下移动预定距离之后，所述控制器控制所述隔膜进行膨胀。在另一个方面，一种基板粘合方法包括以下步骤将上基板粘结到包括粘结部件的上表面板，并且将下基板固定到下表面板上；使腔体真空化；以及开始使设置在所述上表面板中的隔膜膨胀以使已粘结的上基板与所述上表面板分离，并且在所述隔膜开始膨胀之后使所述下表面板向下移动。当所述隔膜膨胀时所述下表面板可开始向下移动。当所述下表面板向下移动时所述上表面板可向上移动。当所述隔膜膨胀时，所述下表面板可以以第一速度向下移动预定时间段，并且在经过了所述预定时间段之后，所述下表面板可以以比所述第一速度快的第二速度向下移动。所述第一速度的范围可以为从0. 05mm/sec到0. 5mm/sec,并且所述第二速度的取值范围可以为从0.6mm/sec到1.5mm/sec。在所述隔膜膨胀之前，所述上表面板可朝着所述下表面板向下移动，并且在所述上表面板向下移动预定距离之后所述隔膜可膨胀。如上所述，在根据本发明的一种示例性实施方式的基板粘合装置以及方法中，当通过隔膜使被粘结到粘结卡盘的基板与粘结卡盘分离时，对粘结到该粘结卡盘的上基板的分离速度进行控制以稳定地保持该上基板的粘合位置，因此提高了基板粘合效率。
图1和图2是示出了根据本发明的一种示例性实施方式的基板粘合装置的构造的视图。图3示出了根据本发明的一种示例性实施方式的基板粘合装置的粘结卡盘以及粘合状态。图4示出了使根据本发明的一种示例性实施方式的基板粘合装置的基板与粘结卡盘分离。图5是用于说明根据本发明的一种示例性实施方式的一种基板粘合方法的流程图。图6是用于说明根据本发明的另一种示例性实施方式的一种基板粘合方法的流程图。图7是用于说明根据本发明的又一种示例性实施方式的一种基板粘合方法的流程图。CN 102386118 A
说明书
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具体实施例方式在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。在下面的示例性实施方式中，将描述一种基板粘合装置。然而，本发明的示例性实施方式可被应用于蚀刻装置、沉积装置和其它装置，以及应用于基板粘合装置以对基板进行粘结和分离。如图1和图2所示，根据本发明的一种示例性实施方式的基板粘合装置包括腔体。 该腔体包括上部腔体100和下部腔体200，分别将上基板Sl和下基板S2固定于上部腔体 100和下部腔体200中。下部腔体200被固定到一个基座(未示出)上，并且通过腔体升降机300使上部腔体100上升和下降。上部腔体100被设置有上表面板110，并且上表面板110包括用于将上基板Sl粘结到该上表面板的粘结卡盘120。在上表面板110上设置有并分布有多个粘结卡盘120。此外，可以通过安装在上部腔体100中的上表面板升降驱动器101使上表面板110上升或下降。同时，稍后将描述粘结卡盘120的构造。下部腔体200被设置有下表面板210，并且下表面板210包括用于夹持下基板S2 的基板卡盘220。安装在下表面板210中的基板卡盘220可以为使用静电力夹持下基板S2 以固定该下基板S2的静电卡盘(ESC)，或者可以例如为粘结卡盘等的另一种卡盘。此外，该下表面板210可被设置有贯穿下表面板210和基板卡盘220并且在下表面板210和基板卡盘220中进出的多个起模针。起模针朝着下基板S2的底部向上移动，并且当要被固定在基板卡盘220上的下基板S2被承载时起模针支撑该下基板，并且其后起模针向下移动以将下基板S2固定到基板卡盘220上。此外，当上基板Sl和下基板S2被粘结以形成面板时，起模针用于使该面板向上移动以便向外运送该面板。此外，上部腔体100可设置有相机(未示出)，该相机拍摄上基板Sl和下基板S2 上的对准标记从而确定基板是否被置于正确的粘合位置上。该相机通过一个贯穿上部腔体 100的拍摄孔拍摄上基板Sl和下基板S2上的对准标记。此时，可在下部腔体200之下安装发光装置(未示出)，并且该发光装置提供照明以使得相机能够拍摄对准标记。上部腔体100和下部腔体200之间的空间形成了一个加工空间。为了使该加工空间真空化，可将涡轮分子泵(TMP)和干燥泵连接至下部腔体200。在下部腔体200的下方的外部布置了下表面板对准装置230，并且下表面板对准装置230连接至该下表面板210。下表面板对准装置230可以为UVW平台。此外，升降驱动器240被布置于下表面板对准装置230的下方，并驱动下表面板对准装置230和下表面板 210以使下表面板对准装置230和下表面板210上升和下降。升降驱动器240可包括线性电机或者液压致动器。因此，如图2所示，当上基板Sl和下基板S2被粘合起来时，该下表面板210可向下移动或者朝着上表面板110向上移动。在本示例性实施方式中，基板粘合装置被设置有粘结卡盘空气供应器400以向粘结卡盘120供应空气。此外，提供了控制器500以对粘结卡盘空气供应器400和升降驱动器240的操作进行控制。控制器500可控制基板粘合装置的总体操作。以下，将更详细的描述该粘结卡盘120的结构。如图3和图4所示，该粘结卡盘 120包括插入到第一表面板110中的壳体121。此外，粘结卡盘120包括插入到壳体121中并布置在壳体121中的支撑单元124，并且支撑单元124形成有与从粘结卡盘空气供应器 400延伸的连接孔111连通的通气孔123，使得空气能够被吸入和排出。
此外，在粘结卡盘120的壳体121的内周缘上形成了凸出部125，并且在要插入到壳体121中的支撑单元124的外周缘上形成了支撑凸出部126。因此，插入到壳体121中的支撑单元124的支撑凸出部126挂在凸出部125上并被凸出部125支撑。而且，隔膜127被紧密地布置在支撑单元124的底表面。隔膜127的端部被插入到并固定在凸出部125和支撑凸出部126之间。通过从通气孔123排出的空气使隔膜127 朝着上基板Sl膨胀，并且当通过通气孔123的空气供应被切断或者通过通气孔123进行吸气操作时，使得隔膜127恢复为紧密接触支撑单元124的表面。由树脂制成并与上基板Sl粘结到一起的粘结部件128被布置在壳体121的隔膜 127进行膨胀的部分的外围。为了布置粘结部件128，可在壳体121的布置有粘结部件128 的位置的表面上形成多个布置沟槽(未示出)，从而能够在布置沟槽中(未示出)中部分插入并布置各个粘结部件128。同时，通过对副反应硬化的硅橡胶复合材料进行固化来制造粘结部件128，副反应硬化的硅橡胶复合材料的主要成分包括有机氢聚硅氧烷(5至30重量份)、副反应催化剂、 包含有要与少量的硅原子结合的烯基的有机聚硅氧烷(10至75重量份)等。而且，可通过压缩模制、粉浆浇注、注入模制、冲裁等直接形成粘结部件128的外部形状。此外，必要时，可以用密封膜129对粘结部件128的除了用于与上基板Sl粘结到一起的一个表面外的其它表面进行涂覆。密封膜129可包括液体硅橡胶(LSR)、室温硫化 (RTV)弹性体、高稠度硅橡胶(HCR)、硅改性有机(SMO)弹性乳胶或用于密封功能的类似材料。图5为用于说明根据本发明的一种示例性实施方式的一种基板粘合方法的流程图。参照图5，在上部腔体100和下部腔体200彼此分离的状态下，一个机械手(未示出) 将上基板Sl运送到上部腔体100和下部腔体200之间的空间，并且使上基板Sl粘结到布置在上表面板110上的粘结卡盘120上。此时，可通过布置在上表面板110上的真空卡盘或真空粘结孔来实现对上基板Sl的粘结，使得上基板Sl可被粘结到上基板Sl，或者可通过使起模针向上移动来对上基板Sl进行粘结。接下来，由机械手运送下基板S2，并且当起模针向上移动并支撑下基板S2时，该机械手离开。然后，起模针向下移动使得下基板S2可被固定到下表面板210上。因此，由基板卡盘220来夹持下基板S2 (SlO)。然后，腔体升降机300使上部腔体100向下移动以紧密接触下部腔体200，从而形成了加工空间。如果形成了加工空间，则通过干燥泵和涡轮分子泵使该加工空间真空化。接着，下表面板210向上移动以使上基板Sl和下基板S2彼此对准(Sll)。如果上基板Sl和下基板S2被完全地对准，则升降驱动器240使下表面板210上升以使得上基板 Sl和下基板S2彼此紧密接触，并且控制器500向粘结卡盘空气供应器400供应空气，由此使得隔膜127膨胀(S12)。同时或者在经过预定时间之后，控制器500控制升降驱动器240，以使下表面板 210以第一速度的低速向下移动(S13)。这里，使下表面板210向下移动的低速可以为 0. 05mm/sec 0. 5mm/sec0这样低的向下移动速度防止了已从粘结卡盘120分离开的上基板Sl在与隔膜127的摩擦表面上滑动。因此，可以保持上基板Sl和下基板S2之间的对准。
此外，如果隔膜127完全膨胀或者如果第一向下移动速度持续了预定时间段，则控制器500向升降驱动器240发送第二向下移动速度的信号。第二速度快于第一速度。相应地，下表面板210高速向下移动(S14)。这里，第二速度可以为0. 6mm/sec 1.5mm/sec。 如果以第二速度向下移动了预定时间段，则下表面板210完成了向下移动(S15)。如果完成了以上的操作，则使上部腔体100和下部腔体200分离，并且下部腔体 200的起模针向上移动。然后，机械手进入并将已粘合的面板取出，从而完成了粘合处理。可替代地，下表面板210的向下移动速度可不同于前述速度。此外，可通过两个或者更多的步骤来处理下表面板210的速度变化。图6为用于说明根据本发明的另一种示例性实施方式的一种基板粘合方法的流程图。参照图6，在上部腔体100和下部腔体200彼此分离的状态下，一个机械手(未示出) 将上基板Sl运送到上部腔体100和下部腔体200之间的空间，并且使上基板Sl粘结到布置在上表面板110上的粘结卡盘120上。此时，可通过布置在上表面板110上的真空卡盘或真空粘结孔来实现对上基板Sl的粘结，使得上基板Sl可被粘结到上基板Sl，或者可通过使起模针向上移动来对上基板Sl进行粘结。接下来，由机械手运送下基板S2，并且当起模针向上移动并支撑下基板S2时，该机械手离开。然后，起模针向下移动使得下基板S2可被固定到下表面板210上。因此，由基板卡盘220来夹持下基板S2 (S20)。然后，腔体升降机300使上部腔体100向下移动以紧密接触下部腔体200，从而形成了加工空间。如果形成了加工空间，则通过干燥泵和涡轮分子泵使该加工空间真空化。接着，由上表面板升降驱动器101使上表面板110向下移动(S21)。因此，上基板 Sl和下基板S2彼此对准。如果上基板Sl和下基板S2完全对准，则控制器500向粘结卡盘空气供应器400供应空气，由此使得隔膜127膨胀(S22)。同时或者经过了预定时间段之后，控制器500控制升降驱动器240，以使下表面板210以第一速度的低速向下移动(S23)。这里，使下表面板210向下移动的低速可以为 0. 05mm/sec 0. 5mm/sec0这样低的向下移动速度防止了已从粘结卡盘120分离开的上基板Sl在与隔膜127的摩擦表面上滑动。因此，可以保持上基板Sl和下基板S2之间的对准。此外，如果隔膜127完全膨胀或者如果第一向下移动速度持续了预定时间段，则控制器500向升降驱动器240发送第二向下移动速度的信号。第二速度快于第一速度。相应地，下表面板210以高速度向下移动(S24)。这里，第二速度可以为0. 6mm/sec 1.5mm/ sec.如果以第二速度向下移动了预定时间段，则下表面板210完成了向下移动(S25)。如果完成了以上的操作，则使上部腔体100和下部腔体200分离，并且下部腔体 200的起模针向上移动。然后，机械手进入并将已粘合的面板取出，从而完成了粘合处理。 可替代地，下表面板210的向下移动速度可不同于前述速度。此外，可通过两个或者更多的步骤来处理下表面板210的速度变化。图7为用于说明根据本发明的又一种示例性实施方式的一种基板粘合方法的流程图。参照图7，在上部腔体100和下部腔体200彼此分离的状态下，一个机械手(未示出) 将上基板Sl运送到上部腔体100和下部腔体200之间的空间，并且使上基板Sl粘结到布置在上表面板110上的粘结卡盘120上。此时，可通过布置在上表面板110上的真空卡盘或真空粘结孔来实现对上基板Sl的粘结，使得上基板Sl可被粘结到上基板Sl，或者可通过使起模针向上移动来对上基板Sl进行粘结。接下来，由机械手运送下基板S2，并且当起模针向上移动并支撑下基板S2时，该机械手离开。然后，起模针向下移动使得下基板S2可被固定到下表面板210上。因此，由基板卡盘220来夹持下基板S2 (S30)。然后，腔体升降机300使上部腔体100向下移动以紧密接触下部腔体200，从而形成了加工空间。如果形成了加工空间，则通过干燥泵和涡轮分子泵使该加工空间真空化。接着，下表面板210向上移动以使上基板Sl和下基板S2彼此对准。如果上基板 Sl和下基板S2完全对准，则升降驱动器240使下表面板210上升以使得上基板Sl和下基板S2彼此紧密接触。如果上基板Sl和下基板S2彼此紧密接触并彼此粘合，则控制器500 向粘结卡盘空气供应器400供应空气，由此使得隔膜127膨胀(S31)。同时或者经过了预定时间段之后，控制器500控制上表面板升降驱动器101以使上表面板110移动，并且控制升降驱动器240以使下表面板210以第一速度的低速向下移动(S33)。这里，使下表面板210向下移动的低速可以为0. 05mm/sec 0. 5mm/sec。这样低的向下移动速度防止了已从粘结卡盘120分离开的上基板Sl在与隔膜127的摩擦表面上滑动。因此，可以保持上基板Sl和下基板S2之间的对准。此外，如果隔膜127完全膨胀或者如果第一向下移动速度持续了预定时间段，则控制器500向升降驱动器240发送第二向下移动速度的信号。第二速度快于第一速度。相应地，下表面板210以高速度向下移动(S34)。这里，第二速度可以为0. 6mm/sec 1.5mm/ sec。如果下表面板210以第二速度向下移动了预定时间段，则上表面板110完成了向上移动并且下表面板210完成了向下移动(S35)。如果完成了以上的操作，则使上部腔体100和下部腔体200分离，并且下部腔体 200的起模针向上移动。然后，机械手进入并将已粘合的面板取出，从而完成了粘合处理。可替代地，下表面板210的向下移动速度可不同于前述速度。此外，可通过两个或者更多的步骤来处理下表面板210的速度变化。如上所述，根据本发明的示例性实施方式的基板粘合装置和方法可被应用于粘合滤色基板和阵列基板以制造LCD基板，或者可被应用于粘合OLED沉积基板和用于OLED基板的阵列基板。虽然已经具体示出了本发明，并且已经参照本发明的示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在本发明中就形式和细节进行各种改变。示例性实施方式应该被视为仅是说明性的而非为了限制的目的。因此，本发明的范围不是由对本发明的详细描述来限定的，而是由所附权利要求来限定的，并且在该范围内的全部相异的示例将被解释为包括在本发明之中。
权利要求
1.一种基板粘合装置，该基板粘合装置包括腔体；上表面板，所述上表面板被布置在所述腔体内部，并且所述上表面板包括用于粘结上基板的粘结部件、和进行膨胀以使所述上基板与所述粘结部件分离的隔膜；下表面板，所述下表面板被布置在所述腔体内部，所述下表面板与所述上表面板相对， 并且所述下表面板支撑要被粘合到所述上基板的下基板；下表面板升降驱动器，所述下表面板升降驱动器驱动所述下表面板；以及控制器，所述控制器控制所述下表面板升降驱动器以在所述隔膜开始膨胀之后使所述下表面板向下移动。
2.根据权利要求1所述的基板粘合装置，其中，当所述隔膜膨胀时，所述控制器控制所述升降驱动器以使所述下表面板开始向下移动。
3.根据权利要求2所述的基板粘合装置，其中，当所述下表面板向下移动时，所述控制器控制所述上表面板向上移动。
4.根据权利要求1所述的基板粘合装置，其中，当所述隔膜膨胀时，所述控制器控制所述下表面板以第一速度向下移动预定时间段，并且在经过了所述预定时间段之后，所述控制器控制所述下表面板以比所述第一速度快的第二速度向下移动。
5.根据权利要求4所述的基板粘合装置，其中，所述第一速度的范围为从0.05mm/sec 到0. 5mm/sec,并且所述第二速度的范围为从0. 6mm/sec到1. 5mm/sec。
6.根据权利要求1所述的基板粘合装置，其中，在所述隔膜膨胀之前，所述控制器控制所述上表面板朝着所述下表面板向下移动，并且在所述上表面板向下移动预定距离之后， 所述控制器控制所述隔膜进行膨胀。
7.一种基板粘合方法，该基板粘合方法包括以下步骤将上基板粘结到包括粘结部件的上表面板，并且将下基板固定到下表面板上；使腔体真空化；以及开始使设置在所述上表面板中的隔膜膨胀以使已粘结的上基板与所述上表面板分离， 并且在所述隔膜开始膨胀之后使所述下表面板向下移动。
8.根据权利要求7所述的基板粘合方法，其中，当所述隔膜膨胀时所述下表面板开始向下移动。
9.根据权利要求8所述的基板粘合方法，其中，当所述下表面板向下移动时所述上表面板向上移动。
10.根据权利要求7所述的基板粘合方法，其中，当所述隔膜膨胀时，所述下表面板以第一速度向下移动预定时间段，并且在经过了所述预定时间段之后，所述下表面板以比所述第一速度快的第二速度向下移动。
11.根据权利要求10所述的基板粘合方法，其中，所述第一速度的范围为从0.05mm/ sec到0. 5mm/sec,并且所述第二速度的范围为从0. 6mm/sec到1. 5mm/sec。
12.根据权利要求7所述的基板粘合方法，其中，在所述隔膜膨胀之前，所述上表面板朝着所述下表面板向下移动，并且在所述上表面板向下移动预定距离之后所述隔膜膨胀。
全文摘要
一种基板粘合装置以及基板粘合方法，该基板粘合装置包括腔体；上表面板，其被布置在腔体内部，并且上表面板包括用于粘结上基板的粘结部件、和进行膨胀以使上基板与粘结部件分离的隔膜；下表面板，其被布置在腔体内部，下表面板与上表面板相对，并且下表面板支撑要被粘合到上基板的下基板；升降驱动器，其驱动下表面板上、下移动；以及控制器，控制升降驱动器朝着上表面板移动以对上基板和下基板进行粘合，并且当隔膜膨胀时控制升降驱动器，以使得下表面板的向下移动速度能够逐步变化。因此，当使粘结到粘结卡盘的基板与粘结卡盘分离时，对粘结到粘结卡盘上的上基板的分离速度进行控制以稳定地保持上基板的粘合位置，从而提高了基板的粘合效率。
文档编号H01L21/677GK102386118SQ201110255380
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月10日 优先权日2010年9月2日
发明者黄载锡 申请人:丽佳达普株式会社