KR101085116B1

KR101085116B1 - 기판 지지 모듈 및 기판 접합 장치

Info

Publication number: KR101085116B1
Application number: KR20090058516A
Authority: KR
Inventors: 김용석; 문성철; 김광수; 안성수
Original assignee: 에이피시스템 주식회사
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2011-11-18
Also published as: CN101937854B; CN101937854A; TWI390664B; KR20110001117A; TW201101417A

Abstract

본 발명에 따른 기판 지지 모듈은 기판을 지지 고정하는 노즐부가 마련된 상부척과, 노즐부와 연통되도록 대응 배치되어, 승하강이 가능하도록 제작된 바이패스 유닛과, 바이패스 유닛에 연결되어 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시키거나, 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급하는 통합배관이 구비된 압력 조절 수단을 포함한다.

본 발명에 의하면 상부척의 노즐부는 바이패스 유닛을 통해 배기펌프 및 가스 저장부를 구비하는 압력 조절 수단과 연결된다. 그리고, 상부기판과 하부기판을 밀착시키는 단계에서 가스 저장부의 가스를 상부기판의 상측으로 분사시킨다. 이로 인해, 가스의 분사압에 의해 상부기판이 하부기판 상에 밀하게 밀착되게 된다. 따라서, 최종 밀착을 위해 챔버 내를 대기 상태로 변환시킬 때, 상부기판과 하부기판 사이에 원하지 않는 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

기판 접합 장치, 바이패스 유닛, 배관

Description

기판 지지 모듈 및 기판 접합 장치{Subtrate holder module and subtrate assembliing appartus having the same}

본 발명은 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 기판 접합 장치에 관한 것으로, 가스의 분사압을 이용하여 상부기판과 하부기판 간을 밀착하는 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 기판 접합 장치에 관한 것이다.

종래에는 표시 장치로 CRT(Cathode Ray Tube)를 사용하였다. 하지만, CRT는 그 부피가 크고 무거운 단점이 있었다. 이에, 최근에는 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 표지 패널(Plasma Display Panel : PDP) 및 유기 EL(Organic Light Emittng Deivce : OLED)과 같은 평판 표시 패널의 사용이 증대되고 있다. 상기와 같은 평판 표시 패널은 경량, 박형 및 저소비 전력을 갖는 특성이 있다.

평판 표시 패널의 경우, 한 쌍의 상부기판과 하부기판 간을 접합시켜 제작한다. 즉, 액정 표시 패널의 제작을 예로 들면, 하부척에 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 하부기판을 지지 고정시킨다. 그리고, 하부기판의 가장자리를 따라 실런트와 같은 실링부재를 도포하고, 기판 상에 액정을 적하시킨다. 또한, 하 부척의 상측에 대향 배치된 상부척에 컬러 필터와 공통 전극이 형성된 상부기판을 지지시킨다. 여기서, 상부척 및 하부척 각각에는 상기 상부기판을 지지 고정하기 위한 정전척부가 마련된다.

상부기판과 하부기판 간을 밀착시키기 위해서 종래에는 상부척을 이용한 기계적인 밀착 방법을 이용하였다. 하지만 이와 같은 경우, 상부기판과 하부기판이 완전히 밀착되지 못하고 상기 상부기판과 하부기판 사이에 소정의 이격 공간이 발생되는 문제점이 있었다. 이후, 상부기판과 하부기판의 최종 밀착을 위해 챔버 내를 진공 상태에서 태기 상태로 변환시킨다. 이때, 상부기판과 하부기판 사이의 이격 공간을 통해 원하지 않는 가스가 유입됨에 따라, 소자의 불량이 발생 되었다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 가스 분사압을 통해 상부기판과 하부기판 간을 밀착시킴으로써, 최종 밀착을 위해 챔버부 내를 대기 상태로 변환시키는 단계에서, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 원하지 않는 가스가 유입되는 것을 방지하는 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 기판 접합 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 기판 지지 모듈은 노즐부가 마련되고 기판을 지지 고정하는 상부척과, 상기 노즐부와 연통되도록 대응 배치되어, 승하강이 가능하도록 제작된 바이패스 유닛과, 상기 바이패스 유닛에 연결되어 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시키거나, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급하는 통합배관이 구비된 압력 조절 수단을 포함한다.

상기 노즐부는 상기 상부척을 관통하도록 형성되어, 상기 노즐부의 일단은 상기 상부척의 상측 표면으로 노출되고, 타단은 상기 상부척의 하측 표면으로 노출되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 바이패스 유닛은 상부척의 상측 표면으로 노출된 노즐부의 상측에 대응 배치되는 플랜지(flange)와, 상기 플랜지와 연결된 샤프트와, 상기 샤프트를 승하강시키는 구동부를 포함한다.

상기 압력 조절 수단은 가스 저장부에 연결된 제 1 배관과, 배기펌프와 연결된 제 2 배관과, 일단이 상기 제 1 배관과 제 2 배관 사이를 연결하도록 배치되고 타단이 바이패스 유닛의 샤프트와 연결되는 통합배관을 포함한다.

상기 압력 조절 수단은 제 1 배관에 설치되어 상기 제 1 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하는 제 1 밸브와, 제 2 배관에 설치되어 상기 제 2 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하는 제 2 밸브와, 통합배관에 설치되어 상기 통합배관과 바이패스 유닛의 샤프트 간의 연통을 제어하는 제 3 밸브를 포함한다.

상기 상부척에는 정전기력을 이용하여 기판을 지지 고정하는 정전척부가 구비된다.

본 발명에 따른 기판 접합 장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 상부척의 노즐부를 진공으로 변환시키거나, 상기 노즐부에 가스를 공급하는 바이패스 유닛 및 압력 조절 수단이 구비된 기판 지지 모듈과, 상기 상부척과 대향 배치되어 기판을 지지 고정하는 하부척을 포함한다.

상기 바이패스 유닛은 상기 노즐부와 연통되도록 대응 배치되고, 상기 바이패스 유닛에는 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공으로 변환시키거나 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급하는 통합배관이 구비된 압력 조절 수단이 연결된다.

상기 통합배관에는 배기펌프와 연결된 제 1 배관 및 가스 저장부와 연결된 제 2 배관이 각기 연결된다.

상기 상부척 및 하부척에는 상기 상부척 및 하부척 각각을 승하강시키는 구동부가 연결된다.

본 발명에 따른 기판 처리 방법은

상부기판을 챔버부 내에 배치된 상부척에 대응 배치시키고, 하부기판을 하부척에 대응 배치시키는 단계와, 상기 상부척에 마련된 노즐부를 진공 상태로 변환시켜 상부기판을 상부척에 밀착시키는 단계와, 상기 상부척에 마련된 정전척부를 이용하여 상기 상부기판을 상부척에 지지 고정시킨 후, 상기 상부기판과 하부기판을 합착시키는 단계와, 상기 노즐부에 가스를 공급하여 가스의 분사압을 이용하여 상기 상부기판을 하부기판 상에 밀착시키는 단계를 포함한다.

상기 하부척에 마련된 정전척부에 의해 하부기판이 상기 하부척에 지지 고정된다.

상기 상부기판을 상부척에 말착시키는 단계에 있어서, 압력 조절 수단의 배기펌프에 연결된 제 1 배관 및 상기 제 1 배관과 바이패스 유닛 사이를 연결하는 통합배관을 이용하여 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시킨다.

상기 제 1 배관에 설치된 제 1 밸브를 이용하여 상기 제 1 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하고, 통합배관에 설치된 제 3 밸브를 이용하여 상기 통합배관과 바이패스 유닛 간의 연통을 제어하여, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시킨다.

상기 정전척부를 이용하여 상부기판을 상부척에 지지 고정시키는 단계 후에, 바이패스 유닛의 구동부 및 샤프트를 이용하여 플랜지를 승강시켜 상기 플랜지가 노즐부로부터 분리되도록 하는 단계를 포함한다.

상기 플랜지를 승강시켜 상기 플랜지가 노즐부로부터 분리되도록 하는 단계 후에, 상기 챔버부 내를 진공 상태로 변환한다.

상기 상부기판을 하부기판 상에 밀착시키는 단계에 있어서, 압력 조절 수단의 가스 저장부에 연결된 제 2 배관 및 상기 제 2 배관과 바이패스 유닛 사이를 연결하는 통합배관을 이용하여 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급한다.

상기 압력 조절 수단을 이용하여 바이패스 유닛의 플랜지와 연통된 노즐부에 공급된 가스는, 상기 상부기판의 상측으로 분사된다.

상기 제 2 배관에 설치된 제 2 밸브를 이용하여 상기 제 2 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하고, 상기 통합배관에 설치된 제 3 밸브를 이용하여 상기 통합배관과 바이패스 유닛 간의 연통을 제어하여 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 상부척의 노즐부는 바이패스 유닛을 통해 배기펌프 및 가스 저장부를 구비하는 압력 조절 수단과 연결된다. 그리고, 상부기판과 하부기판을 밀착시키는 단계에서 가스 저장부의 가스를 상부기판의 상측으로 분사시킨다. 이로 인해, 가스의 분사압에 의해 상부기판이 하부기판 상에 밀하게 밀착된다. 따라서, 최종 밀착을 위해 챔버 내를 대기 상태로 변환시킬 때, 상부기판과 하부기판 사이에 원하지 않는 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 배기펌프와 연결된 제 1 배관 및 가스 저장부와 연결된 제 2 배관이 하나의 통합배관을 통해 바이패스 유닛과 연결된다. 즉, 제 1 배관 및 제 2 배관 각각이 바이패스 유닛과 연결되지 않고, 통합배관을 통해 통합되어 상기 바이패스 유닛과 연결됨으로써, 구조가 간단해 지는 장점이 있다.

그리고 바이패스 유닛을 승하강이 가능하도록 제작하여, 챔버부 내를 진공 상태로 변환하는 단계에서 상기 바이패스 유닛을 승강시켜 노즐부로부터 분리되도록 한다. 이때, 노즐부가 챔버부 내부에 노출됨으로써 상기 노즐부와 챔버부 간의 압력이 동일해지고, 이로인해 상기 챔버부 내부와 노즐부의 압력차에 의해 상부기판이 낙하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 접합 장치를 이용하여 상부기판과 하부기판을 접합하는 방법을 순서적으로 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 접합 장치는 내부 공간을 가지는 챔버부(100)와, 챔버부(100) 상측에 배치되어 상부기판(101)을 지지 고정하는 상부척(210)을 구비하는 기판 지지 모듈(200)과, 상부척(210)과 대향 배치되어 하부기판(102)을 지지 고정하는 하부척(410)과, 상부척(210)의 상부와 연결되어 상기 상부척(210)을 승하강시키는 상측 구동부(300)와, 하부척(410)의 하부와 연결되어 상기 하부척(410)을 승하강시키는 하측 구동부(500)를 포함한다.

챔버부(100)는 상부기판(101) 및 하부기판(102)의 합착 및 분리 공정을 수행 하는 공간을 가지는 상측 챔버(110)와, 하측 챔버(120)를 포함한다. 이때, 상측 챔버(110)와 하측 챔버(120)는 탈착 가능하게 결합되는 것이 효과적이다. 또한, 챔버부(100)는 도시되지는 않았지만, 챔버부(100) 내부 공간의 압력을 조절하는 별도의 압력 조절부와, 불순물을 배기하는 별도의 배기수단을 더 구비한다. 그리고, 상측 챔버(110) 및 하측 챔버(120) 각각을 승하강시키는 승강 부재를 더 구비하여, 상기 상측 챔버(110) 또는 하측 챔버(120)를 승하강시킴으로써, 기판을 챔버부(100) 내외측으로 출입시킬 수 있다.

하부척(410)은 하측 챔버(120)의 내측면에 인접 배치되어, 하부기판(102)을 지지 고정하는 역할을 한다. 이러한 하부척(410)은 사각 판 형상으로 제작된 하측 지지대(411)와, 하측 지지대(411)에 장착되어 하부기판(102)을 지지 고정하는 하측 정전척부(412)를 포함한다. 여기서, 하측 정전척부(412)가 하측 지지대(411)의 상측 표면으로 노출되도록 장착되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 하측 지지대(411) 및 하측 정전척부(412)는 사각 판 형상으로 제작되었으나, 이에 한정되지 않고 하부기판(102)의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 하측 정전척부(412)는 정전기력을 이용하여 하부기판(102)을 지지 고정하는 장치로써, 하부기판(102)과 대응하는 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 이러한, 하측 정전척부(412)는 일체형으로 제작되어 하측 지지대(411)에 장착된다. 하지만, 이에 한정되지 않고 하측 정전척부(412)를 복수개로 마련하여 하측 지지대(411)에 매트릭스 형태로 장착할 수도 있다. 따라서, 하부척(410)에 하부기판(102)을 위치시키면, 하측 정전척부(412)의 정전기력에 의해 하부기판(102)이 지지 고정된다. 또한, 본 실시예에서 는 하측 지지대(411)에 정전기력을 이용하여 하부기판(102)을 지지 고정하는 하측 정전척부(412)를 장착하였으나, 이에 한정되지 않고 하부기판(102)을 지지 고정할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 하부척(410)에는 하부기판(102)의 부착 및 분리를 돕는 리프트핀(미도시)이 더 구비될 수 있다.

이러한, 하부척(410)은 상기 하부척(410)을 승하강시키는 하측 구동부(500)와 연결된다. 여기서, 하측 구동부(500)는 하측 지지대(411)의 하부에 연결된 하측 구동축(520)과, 하측 구동축(520)에 동력을 인가하는 하측 동력부(510)를 포함한다. 이때, 하측 구동축(520)은 하측 챔버(120)의 일부를 관통하도록 설치된다. 따라서, 하측 구동축(520)에 의한 챔버부(100)의 밀봉 파괴를 방지하기 위해 하측 구동축(520)의 둘레를 감싸도록 하측 밀봉부재(530) 예를 들어, 벨로우즈가 장착된다. 이에, 하측 구동부(500)를 이용하여 하부척(410)을 승강시켜 하부기판(102)과 상부기판(101) 간을 합착할 수 있다. 그리고, 하측 구동부(500)는 도시되지는 않았지만, 하부척(410)을 X, Y 및 θ 방향으로 이동시켜 상기 하부척(410)의 위치를 조절하는 정렬 수단을 더 구비한다. 따라서, 정렬 수단을 이용하여 하부척(410)을 X, Y 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 하부기판(102)과 상부기판(101) 간을 정렬시킬 수있다. 또한, 정렬 수단은 상부기판(101) 및 하부기판(102)의 위치를 파악하기 위한 별도의 카메라 또는 위치 센서를 더 구비할 수도 있다. 물론 이에 한정되지 않고 상기와 같은 정렬 수단은 하측 구동부(500)와 대향 배치된 상측 구동부(300)에 설치될 수도 있다.

기판 지지 모듈(200)은 상부기판(101)을 지지 고정하거나 상부기판(101)과 하부기판(102) 간을 밀착시키는 역할을 한다. 이러한 기판 지지 모듈(200)은 노즐부(213)의 진공 흡착력 및 상측 정전척부(212)의 정전기력으로 상부기판(101)을 지지 고정하는 상부척(210)과, 상부척(210)의 상측에 배치되어 승하강이 가능하도록 제작된 바이패스 유닛(220)과, 바이패스 유닛(220)과 연결되어 상부척(210)의 노즐부(213)를 진공 상태로 변환시키거나, 상기 노즐부(213)에 가스를 공급하는 압력 조절 수단(230)을 포함한다.

상부척(210)은 상측 챔버(110)의 내측면에 인접 배치되어, 상부기판(101)을 지지 고정하는 역할을 한다. 이러한, 상부척(210)은 사각 판 형상으로 제작된 상측 지지대(211)와, 상측 지지대(211)에 장착되어 상부기판(101)을 지지 고정하는 상측 정전척부(212)와, 상측 지지대(211) 및 상측 정전척부(212)를 관통하도록 배치된 복수의 노즐부(213)를 포함한다. 본 실시예에 따른 상측 지지대(211) 및 상측 정전척부(212)는 사각 판 형상으로 제작되었으나, 이에 한정되지 않고, 상부기판(101)의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 상측 정전척부(212)는 정전기력을 이용하여 상부기판(101)을 지지 고정하는 장치로써, 상부기판(101)과 대응하는 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 여기서, 상측 정전척부(212)는 일체형으로 제작되어 상측 지지대(211)에 장착된다. 하지만, 이에 한정되지 않고 상측 정전척부(212)를 복수개로 마련하여 상측 지지대(211)에 매트릭스 형태로 장착할 수도 있다. 또한, 복수의 노즐부(213) 각각의 일단은 상측 지지대(211)의 상측 표면으로 노출되도록 배치되고, 타단은 상측 정전척부(212)의 하측 표면으로 노출되도록 배치된다. 이때, 상측 지지대(211)의 상측 표면으로 노출된 노즐부(213)의 일단은 후술되는 바이패스 유닛(220)과 연통되고, 상기 바이패스 유닛(220)은 압력 조절 수단(230)과 연결된다. 이에, 압력 조절 수단(230)을 이용하여 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)를 진공 상태로 변환시키면, 상기 노즐부(213)의 진공 흡착력에 의해 상부기판(101)이 상부척(210)의 하측 표면에 밀착된다. 그리고, 상부기판(101)과 하부기판(102) 간을 밀착시키는 단계에서, 압력 조절 수단(230)을 이용하여 가스를 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)에 공급한다. 이로 인해, 가스가 상부척(210)의 하측 즉, 상부기판(101)의 상측으로 분사됨으로써, 상기 가스의 분사압에 의해 상부기판(101)이 하부기판(102) 상에 밀착된다. 바이패스 유닛(220) 및 압력 조절 수단(230)에 대한 상세한 설명은 하기에서 하기로 한다.

압력 조절 수단(230)은 상부척(210) 상에 상부기판(101)이 지지되도록 하거나, 상부기판(101)을 하부기판(102) 상에 밀착 시키는 역할을 한다. 즉, 압력 조절 수단(230)은 바이패스 유닛(220)을 통해 상부척(210)의 노즐부(213)와 연결되어, 노즐부(213)를 진공 상태로 변환시키거나 상기 노즐부(213)에 가스를 공급하는 역할을 한다. 이러한, 압력 조절 수단(230)은 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)를 진공 상태로 변환시키는 배기펌프(231)와, 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)에 가스를 공급하는 가스 저장부(234)와, 배기펌프(231)에 연결된 제 1 배관(232)과, 가스 저장부(234)에 연결된 제 2 배관(235)과, 일단이 제 1 배관(232)과 제 2 배관(235) 사이를 연결하도록 배치되고 타단이 바이패스 유닛(220)과 연결된 통합배관(237)을 포함한다. 또한, 제 1 배관(232)에 설치되어 상기 제 1 배관(232)과 통 합배관(237) 간의 연통을 제어하는 제 1 밸브(233)와, 제 2 배관(235)에 설치되어 상기 제 2 배관(235)과 통합배관(237)간의 연통을 제어하는 제 2 밸브(236)와, 통합배관(237)에 설치되어 상기 통합배관(237)과 바이패스 유닛(220) 간의 연통을 제어하는 제 3 밸브(238)를 포함한다. 여기서, 본 실시예에 따른 제 1 밸브(233) 및 제 3 밸브(238)는 예를 들어 공압 밸브를 사용하고, 제 2 밸브(236)는 전원 인가 방식의 솔레노이드 밸브를 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 다양한 밸브가 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 배기펌프(231)에 연결된 제 1 배관(232)과 가스 저장부(234)에 연결된 제 2 배관(235) 각각이 바이패스 유닛(220)과 연결된 하나의 통합배관(237)과 연통된다. 즉, 제 1 배관(232) 및 제 2 배관(235)이 분리되어 독립적으로 바이패스 유닛(220)과 연결되지 않고, 통합배관(237)을 통해 통합되어 상기 바이패스 유닛(220)과 연결된다. 이러한 통합배관(237)은 제 1 배관(232)을 통해 연결된 배기펌프(231)를 이용하여 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)를 진공 상태로 변환시키는 역할을 수행한다. 또한, 가스 저장부(234)의 가스를 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)에 공급하는 역할을 동시에 수행한다. 이와 같이 본 실시예에서는 전술했던 바와 같이 분리되어 있는 제 1 배관(232) 및 제 2 배관(235)을 하나의 통합배관(237)에 연결시켜 이를 바이패스 유닛(220)과 연결시킨다. 따라서, 바이패스 유닛(220)에 하나의 통합배관(237)이 연결됨에 따라 구조적으로 간단해지며 이로 인해, 설치되는 밸브의 수가 감소되어상기 밸브에 의해 발생할 수 있는 장치의 오작동을 감소시킬 수 있다.

바이패스 유닛(220)은 압력 조절 수단(230)과 상부척(210)의 노즐부(213) 사 이를 연결하도록 배치된다. 이러한 바이패스 유닛(220)은 상측 지지대(211)의 상측 표면으로 노출된 노즐부(213)의 일단과 탈부착되도록 배치되는 플랜지(flange)(223)와, 플랜지(223)의 상부와 연결된 샤프트(222)와, 샤프트(222)를 승하강시키는 구동부(221)를 포함한다. 구동부(221)는 샤프트(222) 및 플랜지(223)를 승하강시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 예를 들어, 실린더를 사용할 수 있다. 여기서, 바이패스 유닛(220)은 상부척(210)에 형성된 복수의 노즐부(213)와 대응하는 개수로 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222) 및 플랜지(223)는 상부척(210)에 마련된 노즐부(213)와 연통되도록 그 내부가 비어있는 형상으로 제작된다. 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222)는 제 1 배관(232) 및 통합배관(237)을 통해 배기펌프(231)와 연결되고, 제 2 배관(235) 및 통합배관(237)을 통해 가스 저장부(234)와 연결된다. 이에, 배기펌프(231)를 이용하여 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222) 및 플랜지(223)를 진공 상태로 변환시킴으로써, 상기 플랜지(223)와 연통된 노즐부(213)가 진공 상태로 변환된다. 이때 발생되는 노즐부(213)의 진공 흡착력에 의해 상부척(210)의 하측에 대응 배치된 상부기판(101)이 상부척(210)에 밀착된다. 이후, 상부척(210)의 상측 정전척부(212)를 이용하여 상부기판(101)을 상부척(210)에 지지 고정시키고, 배기펌프(231)의 펌핑을 중단한다. 그리고, 챔버부(100) 내를 진공으로 변환시킨다. 하지만 이때 노즐부(213)에는 상부기판(101)을 흡착하기 위한 진공이 남아있게 되는데, 이때, 챔버부(100) 내를 진공 상태로 변환시키면 상기 노즐부(213) 내의 압력이 챔버부(100) 내의 압력 보다 높아지게 된다. 이와 같은 노즐부(213)와 챔버부(100) 내의 압력 차이에 의해 상부기판(101)을 미는 힘이 발생되고, 상기 힘이 상측 정전척부(212)의 정전기력보다 커지면 상부기판(101)이 낙하되는 문제가 발생된다. 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 바이패스 유닛(220)을 승하강이 가능하도록 제작한다. 즉, 상측 정전척부(212)을 이용하여 상부기판(101)을 상부척(210)에 지지 고정시킨 상태에서 바이패스 유닛(220)의 구동부(221) 및 샤프트(222)를 이용하여 플랜지(223)를 승강시킨다. 이를 통해 플랜지(223)가 노즐부(213)로부터 분리되어 상기 노즐부(213)가 챔버부(100) 내에 노출됨으로써, 노즐부(213)와 챔버 부(100) 내의 압력이 동일해진다. 따라서, 노즐부(213)와 챔버부(100) 간의 압력차이로 인해 상부기판(101)이 낙하되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 가스 저장부(234)의 가스는 제 2 배관(235) 및 통합배관(237)을 통해 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222)로 공급된다. 그리고 상기 샤프트(222) 내의 가스는 플랜지(223)를 통해 노즐부(213)에 공급된다. 이와 같이 노즐부(213)로 공급된 가스는 상부척(210)의 하측면 즉, 상부기판(101)의 상측으로 분사됨으로써, 상부기판(101)이 하부기판(102) 상에 밀착되도록 한다. 즉, 본 실시예에서는 상부기판(101)을 하부기판(102) 상에 밀착시키는 단계에 있어서, 기계적 밀착 방법을 사용하지 않고 유체 즉, 가스의 분사압을 이용하여 상부기판(101)을 하부기판(102) 상에 밀착시킨다. 이로 인해, 상부기판(101)과 하부기판(102) 사이에 이격 공간이 존재하지 않도록 상부기판(101)과 하부기판(102)을 밀착시킬 수 있다. 이후, 상부기판(101)과 하부기판(102) 간의 최종 밀착을 위해 챔버부(100) 내를 대기 상태로 변환시킨다. 이때, 상부기판(101)과 하부기판(102)이 밀하게 밀착되어 있으므로, 상기 상부기판(101)과 하부기 판(102) 사이에 원하지 않는 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상부척(210)은 상기 상부척(210)을 승하강시키는 상측 구동부(300)와 연결된다. 여기서, 상측 구동부(300)는 상측 지지대(211)의 상측에 연결된 상측 구동축(320)과, 상측 구동축(320)에 동력을 인가하는 상측 동력부(310)를 포함한다. 이때, 상측 구동축(320)은 상측 챔버(110)의 일부를 관통하도록 설치된다. 따라서, 상측 구동축(320)에 의한 챔버부(100)의 밀봉 파괴를 방지하기 위해 상측 구동축(320)의 둘레를 감싸도록 상측 밀봉부재(330) 예를 들어, 벨로우즈를 장착한다. 이에, 상측 구동부(300)를 이용하여 상부척(210)을 하강시켜 상부기판(101)과 하부기판(102)간을 합착시킬 수 있다.

하기에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순서적으로 설명한다.

도 1을 참조하면, 챔버부(100) 내측의 하부척(410) 상에 박막 트랜지스터(미도시)와 화소 전극(미도시)이 형성된 하부기판(102)을 위치시킨다. 이때, 하부기판(102)은 하측 지지대(411)에 장착된 하측 정전척부(412)의 정전기력에 의해 하부척(410) 상에 지지 고정된다. 그리고, 하부기판(102)의 가장자리를 따라 실런트와 같은 실링부재를 도포하고, 하부기판(102) 상에 액정을 적하시킨다. 또한, 공통 전극(미도시)과 컬러 필터 패턴(미도시)이 형성된 상부기판(101)을 상부척(210)의 하측면에 대응 위치시킨다. 그리고, 압력 조절 수단(230)을 이용하여 바이패스 유닛(220) 및 노즐부(213)를 진공 상태로 변환시킨다. 여기서, 배기펌프(231)와 연결된 제 1 배관(232)은 통합배관(237)을 통해 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222)와 연결되어 있다. 이에, 통합배관(237)을 통해 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222) 및 플랜지(223)가 진공 상태로 변환됨으로써, 상기 플랜지(223)와 연통된 노즐부(213)가 진공 상태로 변환된다. 이때, 발생되는 노즐부(213)의 진공 흡착력에 의해 상부기판(101)이 상부척(210)의 하측 표면에 밀착된다. 이어서, 상부척(210)의 하측면에 밀착된 상부기판(101)을 상측 정전척부(212)를 이용하여 상부척(210)에 지지 고정시킨 후, 배기펌프(231)의 펌핑을 종료한다.

도 2를 참조하면, 바이패스 유닛(220)을 상부척(210)으로부터 분리시킨다. 즉, 바이패스 유닛(220)의 구동부(221) 및 샤프트(222)를 이용하여 플랜지(223)를 승강시켜 상기 플랜지(223)가 노즐부(213)로부터 분리되도록 한다. 그리고, 챔버부(100) 내를 진공 상태로 변환시킨다. 이때, 플랜지(223)의 승하강에 의해 노즐부(213)가 개방되어 챔버부(100) 내부에 노출되어 있으므로 노즐부(213)와 챔버부(100) 내의 압력은 동일하다. 따라서, 노즐부(213)와 챔버부(100) 간의 압력 차이에 의해 상부기판(101)이 낙하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상부기판(101)의 가장자리를 따라 실란트와 같은 실링부재를 도포한다. 이어서, 도시되지는 않았지만 하부척(410)에 설치된 별도의 정렬수단(미도시)을 통해 상부기판(101)과 하부기판(102) 간을 정렬시킨다.

도 3을 참조하면, 상측 구동부(300)를 이용하여 상부척(210)을 하강시키거나, 하측 구동부(500)를 이용하여 상부척(210)을 승강시켜 상부기판(101)과 하부기판(102)을 합착시킨다. 그리고, 상측 정전척부(212)의 정전기력을 해제하여, 상부척(210)으로부터 상부기판(101)을 분리한다. 이때, 상부기판(101)은 하부기판(102) 상에 놓여지게 된다. 이어서, 바이패스 유닛(220)의 구동부(221) 및 샤프트(222)를 이용하여 플랜지(223)를 하강시켜, 상기 플랜지(223)가 상부척(210)의 노즐부(213)와 연통되도록 한다. 그리고, 가스 저장부(234)를 통해 가스를 공급한다. 이때, 가스는 제 2 배관(235) 및 통합배관(237)을 통해 바이패스 유닛(220)의 샤프트(222) 내로 공급된다. 상기 샤프트(222) 내의 가스는 플랜지(223)를 통해 노즐부(213)로 공급되어 상부척(210)의 하측 즉, 상부기판(101)의 상측으로 분사된다. 이때, 노즐부(213)를 통해 분사되는 가스의 분사압에 의해 상부기판(101)이 하부기판(102) 상에 밀착된다. 즉, 상부기판(101)과 하부기판(102) 사이에 이격 공간이 발생되지 않도록 상기 상부기판(101)이 하부기판(102) 상에 밀하게 밀착된다. 그리고, 상부기판(101)과 하부기판(102)의 최종 밀착을 위하여 챔버부(100)를 대기 상태로 변환시킨다. 이때, 상기에서 전술했던 바와 같이 가스의 분사압에 의해 상부기판(101)과 하부기판(102)은 밀하게 밀착되어 있다. 따라서, 최종 밀착을 위해 챔버부(100) 내를 대기 상태로 변환시키는 단계에서 원하지 않는 가스가 상부기판(101)과 하부기판(102) 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이후, 도시되지는 않았지만 하부척(410)의 하측 정전척부(412)의 정전기력을 해제한 후, 밀착된 상부기판(101) 및 하부기판(102)을 상기 하부척(410)으로부터 분리한다. 그리고, 밀착된 상부기판(101) 및 하부기판(102)을 별도의 경화장치로 이동시킨 다음 실링부재에 광 또는 열을 조사하여 상기 실링부재를 경화시킨다. 이로 인해, 상부기판(101)과 하부기판(102)이 완전히 접합된다.

본 실시예에서는 기판 접합 장치를 예를 들어 설명하였으나, 한 쌍의 기판을 접합시켜 상기 기판을 처리하는 다양한 기판 처리 장치에 적용될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 접합 장치를 이용하여 상부기판과 하부기판을 접합하는 방법을 순서적으로 도시한 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100 : 챔버부 200 : 기판 지지 모듈

210 : 상부척 213 : 노즐부

220 : 바이패스 유닛 230 : 압력 조절 수단

231 : 배기펌프 232 : 제 1 배관

234 : 가스 저장부 235 : 제 2 배관

236 : 통합배관 500 : 하부척

Claims

노즐부가 마련되고 기판을 지지 고정하는 상부척;

상기 노즐부와 연통되도록 대응 배치되어, 승하강이 가능하도록 제작된 바이패스 유닛;

상기 바이패스 유닛에 연결되어 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시키거나, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급하는 통합배관이 구비된 압력 조절 수단을 포함하는 기판 지지 모듈.
청구항 1에 있어서,

상기 노즐부는 상기 상부척을 관통하도록 형성되어, 상기 노즐부의 일단은 상기 상부척의 상측 표면으로 노출되고, 타단은 상기 상부척의 하측 표면으로 노출되도록 배치되는 기판 지지 모듈.
청구항 1에 있어서,

상기 바이패스 유닛은 상부척의 상측 표면으로 노출된 노즐부의 상측에 대응 배치되는 플랜지(flange)와, 상기 플랜지와 연결된 샤프트와, 상기 샤프트를 승하강시키는 구동부를 포함하는 기판 지지 모듈.
청구항 1에 있어서,

상기 압력 조절 수단은 가스 저장부에 연결된 제 1 배관과, 배기펌프와 연결된 제 2 배관과, 일단이 상기 제 1 배관과 제 2 배관 사이를 연결하도록 배치되고 타단이 바이패스 유닛의 샤프트와 연결되는 통합배관을 포함하는 기판 지지 모듈.
청구항 4에 있어서,

상기 압력 조절 수단은 제 1 배관에 설치되어 상기 제 1 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하는 제 1 밸브와, 제 2 배관에 설치되어 상기 제 2 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하는 제 2 밸브와, 통합배관에 설치되어 상기 통합배관과 바이패스 유닛의 샤프트 간의 연통을 제어하는 제 3 밸브를 포함하는 기판 지지 모듈.
청구항 1 에 있어서,

상기 상부척에는 정전기력을 이용하여 기판을 지지 고정하는 정전척부가 구비되는 기판 지지 모듈.
챔버;

상기 챔버 내에 배치된 상부척의 노즐부와 연통되도록 대응 배치되며, 승하강이 가능한 바이패스 유닛;

일단이 바이패스 유닛과 연결되고, 타단이 배기펌프 및 가스 공급부와 연결되어, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공으로 변환시키거나, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급하는 통합배관이 구비된 압력 조절 수단;

상기 상부척과 대향 배치되어 기판을 지지 고정하는 하부척을 포함하는 기판 접합 장치.
삭제
청구항 7에 있어서,

일단이 상기 통합배관과 연결되고 타단이 상기 배기펌프와 연결된 제 1 배관 및 일단이 상기 통합배관과 연결되고 타단이 가스 저장부와 연결된 제 2 배관을 포함하는 기판 접합 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 상부척 및 하부척에는 상기 상부척 및 하부척 각각을 승하강시키는 구동부가 연결되는 기판 접합 장치.
상부기판을 챔버부 내에 배치된 상부척에 대응 배치시키고, 하부기판을 하부척에 대응 배치시키는 단계;

상기 상부척에 마련된 노즐부와 연통되도록 바이패스 유닛을 연결하여, 상기 바이패스 유닛을 통해 노즐부를 진공상태로 변환시켜, 상부기판을 상부척에 밀착시키는 단계;

상기 상부척에 마련된 정전척부를 이용하여 상기 상부기판을 상부척에 지지 고정시키는 단계;

상기 상부척에 상부 기판이 지지 고정되면, 상기 노즐부와 상기 바이패스 유닛을 분리하는 단계;

상기 상부기판과 하부기판을 합착시키는 단계;

상기 노즐부와 연통되도록 바이패스 유닛을 연결하여, 상기 바이패스 유닛을 통해 노즐부에 가스를 공급함으로써, 가스의 분사압을 이용하여 상기 상부기판을 하부기판 상에 밀착시키는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 하부척에 마련된 정전척부에 의해 하부기판이 상기 하부척에 지지 고정되는 기판 처리 방법.
청구항 11에 있어서,

배기펌프에 연결된 제 1 배관 및 일단이 제 1 배관에 연결되고 타단이 상기 바이패스 유닛에 연결된 통합배관을 이용하여, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시킴으로써, 상기 상부기판을 상부척에 밀착시키는 기판 처리 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 제 1 배관에 설치된 제 1 밸브를 이용하여 상기 제 1 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하고, 통합배관에 설치된 제 3 밸브를 이용하여 상기 통합배관과 바이패스 유닛 간의 연통을 제어하여, 상기 바이패스 유닛 및 노즐부를 진공 상태로 변환시키는 기판 처리 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 노즐부로부터 상기 바이패스 유닛을 분리하는 단계에 있어서,

상기 바이패스 유닛의 구동부 및 샤프트를 이용하여 샤프트의 일단에 연결된 플랜지를 승강시켜 상기 플랜지가 노즐부로부터 분리되도록 하는 기판 처리 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 노즐부로부터 상기 바이패스 유닛을 분리하는 단계에 있어서,

상기 챔버부 내부를 진공으로 변환하는 기판 처리 방법.
청구항 11에 있어서,

가스 저장부에 연결된 제 2 배관 및 일단이 상기 제 2 배관에 연결되고 타단이 상기 바이패스 유닛에 연결된 통합배관을 이용하여 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급함으로써, 상기 상부기판을 하부기판 상에 밀착시키는 기판 처리 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 바이패스 유닛 및 노즐부로 공급된 가스는 상기 상부기판의 상측으로 분사되는 기판 처리 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 제 2 배관에 설치된 제 2 밸브를 이용하여 상기 제 2 배관과 통합배관 간의 연통을 제어하고, 상기 통합배관에 설치된 제 3 밸브를 이용하여 상기 통합배관과 바이패스 유닛 간의 연통을 제어하여 상기 바이패스 유닛 및 노즐부에 가스를 공급하는 기판 처리 방법.