KR20050086282A - 기판 합착기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판 디스플레이 제조 장비에 관한 것으로, 특히 챔버 내의 중앙 스테이지와 측면 스테이지를 이용하여 동시에 두개의 기판을 합착할 수 있는 기판 합착기에 관한 것이다.

본 발명인 기판 합착기는, 외관을 이루는 프레임, 기판의 합착을 시행하는 챔버, 기판들을 장착하는 스테이지, 그리고 상기 챔버와 스테이지를 구동하는 이동수단을 포함하여 구성되는 액정표시장치용 합착기에 있어서, 상기 기판이 양면에 장착되는 중앙 스테이지와, 상기 중앙 스테이지를 사이에 두고 상호 대향하도록 배치되되, 상기 중앙 스테이지와 인접한 측면에 각각 상기 기판이 장착되는 두개의 측면 스테이지를 포함하는 챔버 구조를 특징으로 한다.

Description

기판 합착기{APPARATUS FOR ATTACHING SUBSTRATE}

본 발명은 평판 디스플레이 제조 장비에 관한 것으로, 특히 챔버 내의 중앙 스테이지와 측면 스테이지를 이용하여 동시에 두개의 기판을 합착할 수 있는 기판 합착기에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Device), PDP(Plasma Display Panal) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

상기의 표시 장치 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같이 액정표시소자는 여러 분야에서 화면 표시장치로서 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시소자가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 유지하면서도 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

상기와 같은 액정표시장치를 제조하기 위해서는 많은 장비들이 필요로 하고, 이 중에서 두개의 기판을 합착하는 합착기도 중요한 장비에 해당한다.

종래의 기판 합착기는 외관을 이루는 프레임과, 기판을 부착하는 스테이지부와, 기판의 합착을 수행하는 공간인 챔버부와, 상기 챔버부와 스테이지부를 구동하는 이동수단으로 구성된다.

상기의 기판 합착기의 구조는 액정표시장치 제조 공정에서 일반적으로 사용되는 구조에 해당하므로 전체적인 구조는 생략하고 챔버부 내의 스테이지부의 구조에 대해서만 설명한다.

도 1은 종래의 챔버 내의 스테이지 구조를 보여주는 구성도이다.

도 1에서 보여주는 바와 같이, 챔버(1) 내의 스테이지부의 구조는 두 개의 기판(TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판)(4, 5)을 상부 스테이지(2)와 하부 스테이지(3)에 수평으로 배치한 후 상하로 합착하는 구조로 되어있다.

즉, 종래 기판 합착기는 합착기를 구성하는 상부 스테이지(2)와 하부 스테이지(3)가 합착기의 챔버(1) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어, 기판 로딩 수단(미도시)에 의하여 상기 각 스테이지(2, 3)에 로딩된 기판(4, 5)들을 상하로 합착할 수 있는 구조로 되어있다.

종래의 기술로 공지된 합착 공정에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

로딩 수단(미도시)에 의하여 챔버(1) 내에 설치되어 있는 상부 스테이지(2)에 칼라필터 기판(4)을 진공척 등을 이용하여 부착시키고, 하부 스테이지(3)에는 TFT 어레이 기판(5)을 부착시킨다.

이후, 합착기 챔버(1) 내부가 밀폐된 상태에서, 진공 장치(미도시)의 구동에 의해 합착기 챔버(1) 내부가 진공을 이루고, 계속해서 스테이지(2, 3) 이동 장치의 구동에 의하여 상부 스테이지(2)의 하향 이동 또는 하부 스테이지(3)의 상향 이동에 의해 각 기판(4, 5)간 합착이 수행된다.

이상에서 설명한 종래 기술에 의하면, TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판을 각각 하부 스테이지와 상부 스테이지에 수평으로 배치한 후, 상하로 합착하는 구조를 가짐으로써, 한 번의 합착 공정시 한 개의 모듈만을 생산할 수 있으므로 비효율적인 생산 공정이라 볼 수 있고, 기판의 대형화에 따라 챔버 및 장치의 면적비가 감소함으로써 생산성 감소의 문제점을 가진다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로써, 합착기 챔버 내의 구조를 중앙 스테이지와 두개의 측면 스테이지를 설치하는 것으로 개선하여 한 번의 공정에 두 개의 모듈을 생산 가능하게 하는 기판 합착기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 기판 합착기는, 외관을 이루는 프레임, 기판의 합착을 시행하는 챔버, 기판들을 장착하는 스테이지, 그리고 상기 챔버와 스테이지를 구동하는 이동수단을 포함하여 구성되는 액정표시장치용 합착기에 있어서, 상기 기판이 양면에 장착되는 중앙 스테이지와, 상기 중앙 스테이지를 사이에 두고 상호 대향하도록 배치되되, 상기 중앙 스테이지와 인접한 측면에 각각 상기 기판이 장착되는 두개의 측면 스테이지를 포함하는 챔버 구조를 특징으로 한다.

또한, 상기 기판들이 장착되는 두개의 측면 스테이지와 중앙 스테이지는 수평 또는 수직으로 챔버 내에 설치되고, 상기 중앙 스테이지는 회전이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판을 장착한 두개의 측면 스테이지는, 기판이 고정되어 장착된 중앙 스테이지를 향하여 수직 또는 수평 방향으로 근접 이동하고, 상기 중앙 스테이지로 근접 이동한 두개의 측면 스테이지는, 상기 중앙 스테이지에 미세 얼라인되어 기판을 합착하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 기판 합착기에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 합착기 챔버 내의 구조를 보여주는 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 합착기 챔버(10) 내의 구조는 일면에 기판(14, 17)이 장착되는 두개의 측면 스테이지(12, 13)와 양면에 기판(15, 16)이 장착되는 중앙 스테이지(11)가 챔버(10) 내에서 수평으로 설치되어 구성된다.

상기 중앙 스테이지(11)는 챔버(10)의 중앙에 수평으로 위치하도록 설치되고, 챔버(10) 내로 기판을 로딩할 때나 기판의 정렬을 위하여 회전이 가능하게 합착기 챔버(10) 내에 고정 설치된다. 또, 상기 두개의 측면 스테이지(12, 13)는 챔버(10)의 상부측에 수평으로 위치하는 상부 스테이지(12)와 챔버(10)의 하부측에 수평으로 위치하는 하부 스테이지(13)로 구성되고, 상기 각 측면 스테이지(12, 13)는 상하로 이동이 가능하게 구성된다.

한편, 상기 챔버(10) 내의 중앙 스테이지(11)와 두개의 측면 스테이지(12, 13)의 회전 또는 상하 이동은 통상적으로 합착기에서 설치되어 구동되는 구동수단(미도시)에 의해 가능하다.

상기와 같은 합착기 챔버(10)의 구조에서 두 쌍의 TFT 어레이 기판과 칼라필터 기판을 합착하기 위해서는 기판 로딩 수단(미도시)에 의하여 챔버(10) 내로 기판을 로딩해야 한다. 상기 기판 로딩 방법은 통상적인 방법으로 로봇 암 등에 의하여 가능하다. 상기 기판 로딩에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 각 스테이지(11, 12, 13)가 수평으로 설치되어 있기 때문에 로봇 암 등에 의하여 기판이 수평으로 로딩되는 것이 일반적이나, 중앙 스테이지(11)는 회전이 가능하므로 필요한 경우에 수직 또는 경사 방향으로 기판(15, 16)이 로딩될 수 있다.

중앙 스테이지(11)와 두개의 측면 스테이지(12, 13)에 장착되는 기판들은 TFT 어레이 기판과 칼라필터 기판 등이 해당되는데, 바람직하게는 상부 스테이지(12)와 중앙 스테이지(11)의 하측면에 칼라필터 기판이 부착되게 하고, 하부 스테이지(13)와 중앙 스테이지(11)의 상측면에 TFT 어레이 기판이 부착되게 한다. 상기 기판(14, 15, 16, 17)들을 로딩하여 각 스테이지(11, 12, 13)에 부착할 때는 진공척이나 정전척을 이용하고, 진공 상태에서 진행하는 합착 공정시에는 정전척을 이용할 수 있다.

먼저 로봇 암에 의하여 상기 상부 스테이지(12)와 중앙 스테이지(11)의 하측면에 칼라필터 기판(14, 16)을 로딩한 후, 하부 스테이지(13)와 중앙 스테이지(11)의 상측면에 TFT 어레이 기판(15, 17)을 로딩한다. 이와 같은 순서에 따라 기판을 로딩하는 이유는 TFT 어레이 기판(15, 17)을 먼저 로딩한 후, 칼라필터 기판(14, 16)을 로딩할 때 로봇 암 등에 묻어 있는 이물질이 상기 TFT 어레이 기판(15, 17)에 떨어짐에 따라 발생하는 문제점을 해결하기 위함이다. 한편, 상기와 같이 기판들(14, 15, 16, 17)을 합착기 챔버(10) 내의 각 스테이지(11, 12, 13)로 로딩할 때, 효율적인 로딩을 위하여 중앙 스테이지(11)를 통상적으로 구현될 수 있는 이동 수단(미도시)에 의하여 회전하고 측면 스테이지(12, 13)를 통상적인 이동 수단(미도시)에 의하여 상하로 이동할 수 있다.

상기와 같이 각 스테이지(11, 12, 13)에 기판들(14, 15, 16, 17)이 장착되면 상부 스테이지(12)를 하향 이동하여 중앙 스테이지(11)의 상측면에 위치하는 TFT 어레이 기판(15)과 상부 스테이지(12)에 위치하는 컬러필터 기판(14)이 진공 상태에서 합착 가능한 거리만큼 근접하게 하고, 하부 스테이지(13)를 상향 이동하여 중앙 스테이지(11)의 하측면에 위치하는 컬러필터 기판(16)과 하부 스테이지(13)에 위치하는 TFT 어레이 기판(17)이 진공 상태에서 합착 가능한 거리만큼 근접하게 한다.

상기와 같이 중앙 스테이지(11)에 상부 스테이지(12)와 하부 스테이지(13)가 근접하게 되면, 통상의 얼라인먼트 장치와 방법을 이용하여 스테이지 미세 정렬을 수행한 후에, 챔버(10) 내부를 진공 상태로 하여 기판들을 합착한다. 다만, 상기 미세 정렬에 있어서는 종래와 달리 두개의 측면 스테이지(상부 스테이지(12)와 하부 스테이지(13))에 대하여 미세 얼라인먼트 동작을 수행한다.

상기와 같은 기판 합착 절차는 상부 스테이지(12)의 하향 이동과 하부 스테이지(13)의 상향 이동을 동시에 이루어지게 하여 동시에 두 개의 모듈을 생산하거나, 상부 스테이지(12)의 하향 이동과 하부 스테이지(13)의 상향 이동을 시간적 간격을 두어 순차적으로 두 개의 모듈을 생산할 수 있게 진행할 수 있다.

이상과 같이 도 2에서 도시된 바와 같은 수평 구조에서 기판 합착을 수행하는 경우에는 동시에 또는 순차적으로 한 번의 공정으로 두 개의 모듈을 생산할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 합착기 챔버 내의 구조를 보여주는 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 합착기 챔버(20) 내의 구조는 일면에 기판(24, 27)이 장착되는 두개의 측면 스테이지(22, 23)와 양면에 기판(25, 26)이 장착되는 중앙 스테이지(21)가 챔버(20) 내에서 수직으로 설치되어 구성된다.

상기 중앙 스테이지(21)는 챔버(20)의 중앙에 수직으로 위치하도록 설치되고, 챔버(20) 내로 기판을 로딩할 때나 기판의 정렬을 위하여 회전이 가능하게 합착기 챔버(20) 내에 고정 설치된다. 또, 상기 두개의 측면 스테이지(22, 23)는 챔버(20)의 좌측에 수직으로 위치하는 좌측부 스테이지(22)와 챔버(20)의 우측에 수직으로 위치하는 우측부 스테이지(23)로 구성되고, 상기 각 측면 스테이지(22, 23)는 좌우로 이동이 가능하게 구성된다.

한편, 상기 챔버(20) 내의 중앙 스테이지(21)와 두개의 측면 스테이지(22, 23)의 회전 또는 좌우 이동은 통상적으로 합착기에서 설치되어 구동되는 구동수단(미도시)에 의해 가능하다. 특히, 상기 두개의 측면 스테이지(22, 23)는 하부 챔버에 가이드 레일(28)을 설치하고 합착기에 설치되는 구동수단(미도시)에 의하여 좌우로 이동된다.

상기와 같은 합착기 챔버(20)의 구조에서 두 쌍의 TFT 어레이 기판과 칼라필터 기판을 합착하기 위해서는 기판 로딩 수단(미도시)에 의하여 챔버(20) 내로 기판을 로딩해야 한다. 상기 기판 로딩 방법은 통상적인 방법으로 로봇 암 등에 의하여 가능하다. 상기 기판 로딩에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 각 스테이지(21, 22, 23)가 수직으로 설치되어 있기 때문에 로봇 암 등에 의하여 기판들(24, 25, 26, 27)이 수직으로 로딩되는 것이 일반적이나, 중앙 스테이지(21)는 회전이 가능하므로 필요한 경우에 수평 또는 경사 방향으로 기판(25, 26)이 로딩될 수 있다.

한편, 상기와 같이 스테이지(21, 22, 23)가 수직으로 설치된 챔버(20) 구조에서 기판들을(24, 25, 26, 27) 챔버(20) 내로 로딩하는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 스테이지가 수평으로 설치된 챔버(10) 내로 기판들을 이동하는 방법과는 상이하게 로딩된다. 즉, 로봇 암의 구조를 로딩되는 기판을 흡착할 수 있게 만들어 기판을 챔버 내로 수평 이동한 후, 기판을 흡착한 상태에서 90도 회전하여 각 스테이지(21, 22, 23)에 기판들을 공급할 수 있다.

중앙 스테이지(21)와 두개의 측면 스테이지(22, 23)에 장착되는 기판들(24, 25, 26, 27)은 TFT 어레이 기판과 칼라필터 기판 등이 해당되는데, 바람직하게는 측면 스테이지에 해당하는 좌측부 스테이지(22)와 우측부 스테이지(23)에 칼라필터 기판이 부착되게 하고, 중앙 스테이지(21)의 양면에 각각 TFT 어레이 기판들(25, 26)이 부착되게 한다. 상기와 같이 중앙 스테이지(21)에 TFT 어레이 기판을 부착하는 이유는 통상적으로 액정이 적하되는 TFT 어레이 기판의 움직임을 최소화하기 위함이다. 상기 기판(24, 25, 26, 27)들을 로딩하여 각 스테이지(21, 22, 23)에 부착할 때는 진공척이나 정전척을 이용하고, 진공 상태에서 진행하는 합착 공정시에는 정전척을 이용할 수 있다.

기판 로딩과 기판 합착 공정에 대해서 설명하면 다음과 같다.

먼저 기판을 흡착할 수 있는 로봇 암에 의하여 측면 스테이지에 해당하는 상기 좌측부 스테이지(22)와 우측부 스테이지(23)에 칼라필터 기판(24, 27)을 로딩한 후, 중앙 스테이지(21)의 양면에 TFT 어레이 기판(25, 26)을 로딩한다. 이와 같은 순서에 따라 기판을 로딩하는 이유는 TFT 어레이 기판(25, 26)을 먼저 로딩한 후, 칼라필터 기판(24, 27)을 로딩할 때 로봇 암 등에 묻어 있는 이물질이 통상적으로 액정이 적하되는 상기 TFT 어레이 기판(25, 26)에 떨어짐에 따라 발생하는 문제점을 해결하기 위함이다.

한편, 상기와 같이 기판들(24, 25, 26, 27)을 합착기 챔버(20) 내의 각 스테이지(21, 22, 23)로 로딩할 때, 효율적인 로딩을 위하여 중앙 스테이지(21)를 이동 수단(미도시)에 의하여 회전하고 측면 스테이지(22, 23)를 통상적인 이동 수단(미도시)에 의하여 좌우로 이동할 수 있다. 그리고 스테이지가 수직으로 형성됨에 따라, 챔버(20) 내에서 로봇 암의 수평 이동만으로는 기판을 스테이지에 장착할 수 없으므로 챔버(20) 내로 이동한 로봇 암을 90도 회전시켜 기판을 안전하게 스테이지에 장착할 수 있다.

상기와 같이 각 스테이지(21, 22, 23)에 기판들(24, 25, 26, 27)이 장착되면 도 3에 도시된 바와 같이, 두개의 측면 스테이지(22, 23)를 중앙 스테이지(21)에 근접 이동시킨다. 상기 두개의 측면 스테이지(22, 23)를 이동시키기 위해서 하부 챔버에 가이드 레일(28)이 형성되고, 가이드 레일(28)을 따라 두개의 측면 스테이지(22, 23)가 이동할 수 있도록 통상의 구동 수단(미도시)이 합착기에 설치된다. 예를 들면, 합착기에 모터를 포함하는 동력 수단(미도시)을 설치하고, 상기 동력 수단에서 발생하는 힘을 전달하는 연결 바(bar)를 상기 두개의 측면 스테이지(22, 23)에 수평으로 부착함으로써, 상기 가이드 레일(28)을 따라 상기 두개의 측면 스테이지(22, 23)를 중앙 스테이지(21)로 근접 이동시킬 수 있다.

상기와 같이 두개의 측면 스테이지(22, 23)를 중앙 스테이지(21)로 근접 이동시킨 다음에는 통상의 얼라인먼트 장치와 방법에 의하여 상기 각 스테이지(21, 22, 23)에 장착된 기판들을 정확하게 얼라인시키는 동작을 수행한다. 단, 본 발명에서는 종래와 달리 3개의 스테이지를 사용하여 기판을 합착하므로, 중앙 스테이지(21)를 중심으로 하여 두개의 측면 스테이지(22, 23)를 미세 조정하여 얼라인먼트 동작을 수행한다.

상기와 같이 스테이지 미세 정렬이 이루어지면, 챔버(20) 내부를 진공 상태로 하여 기판들을 합착한다. 즉, 통상적으로 합착기에서 사용되는 정렬 방법과 중앙 스테이지(21)의 회전 이동을 이용하여 스테이지를 정렬시켜, 우향 이동한 좌측부 스테이지(22)를 중앙 스테이지(21)의 좌측면에 위치하는 TFT 어레이 기판(25)과 좌측부 스테이지(22)에 위치하는 컬러필터 기판(24)을 합착하고, 좌향 이동한 우측부 스테이지(23)를 중앙 스테이지(21)의 우측면에 위치하는 TFT 어레이 기판(26)과 우측부 스테이지(23)에 위치하는 칼라필터 기판(27)을 합착한다.

상기와 같은 기판 합착 절차는 좌측부 스테이지(22)의 우향 이동과 우측부 스테이지(23)의 좌향 이동을 동시에 이루어지게 하여 동시에 두 개의 모듈을 생산하거나, 좌측부 스테이지(22)의 좌향 이동과 우측부 스테이지(23)의 좌향 이동을 시간적 간격을 두어 이루어지게 하여 순차적으로 두 개의 모듈을 생산할 수 있게 진행할 수 있다.

이상과 같이 도 3에서 도시된 바와 같은 수직 구조에서 기판 합착을 수행하는 경우에는 동시에 또는 순차적으로 한 번의 공정으로 두 개의 모듈을 생산할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명에 의하면, 종래와 달리 챔버 내의 구조를 중앙 스테이지와 측면 스테이지가 설치되는 것으로 개선하여 한 번의 합착 공정에 두 개의 모듈을 생산할 수 있어 생산성 향상에 기여하는 장점이 있다.

한편, 챔버 내의 스테이지를 수평 또는 수직으로 설치하여 구성할 수 있으므로, 사용하는 장치 면적에 따라 합착 장치의 구조를 선택적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 합착기 챔버 내의 구조를 보여주는 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 챔버 내의 구조이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 챔버 내의 구조이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 10, 20 : 챔버 2 : 상부 스테이지

3 : 하부 스테이지 4, 14, 16, 24, 27 : 컬러필터 기판

5, 15, 17, 25, 26 : TFT 어레이 기판

12, 13, 22, 23 : 측면 스테이지 11, 21 : 중앙 스테이지

Claims (5)

1. 외관을 이루는 프레임, 기판의 합착을 시행하는 챔버, 기판들을 장착하는 스테이지, 그리고 상기 챔버와 스테이지를 구동하는 이동수단을 포함하여 구성되는 액정표시장치용 합착기에 있어서,

   상기 기판이 양면에 장착되는 중앙 스테이지와, 상기 중앙 스테이지를 사이에 두고 상호 대향하도록 배치되되, 상기 중앙 스테이지와 인접한 측면에 각각 상기 기판이 장착되는 두개의 측면 스테이지를 포함하는 챔버 구조를 특징으로 하는 기판 합착기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판들이 장착되는 두개의 측면 스테이지와 중앙 스테이지는 수평 또는 수직으로 챔버 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 중앙 스테이지는 회전이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 기판을 장착한 두개의 측면 스테이지는, 기판이 고정되어 장착된 중앙 스테이지를 향하여 수직 또는 수평 방향으로 근접 이동하여 기판을 합착하는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 중앙 스테이지로 근접 이동한 두개의 측면 스테이지는, 상기 중앙 스테이지에 미세 얼라인되어 기판을 합착하는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.