KR20090054789A - 기판척 - Google Patents

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KR20090054789A
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김종제
박승범
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(주)아폴로테크
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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이의 제조과정에 있어서, 칼라 필터 기판, TFT 기판 등의 유리제 기판이나 또는 합성수지제 기판을 점착 지지하는 기판척에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판척은, 오목부를 가지는 베이스; 상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되는 지그; 상기 지그의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층; 상기 지그의 이면에 장착되는 제1 전자석; 상기 오목부 내에 상기 지그 반대편에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지는 제2 전자석을 포함한다.
기판척, 기판 합착, 부착층, 전자석

Description

기판척{CHUCK}
본 발명은 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이의 제조과정에 있어서, 칼라 필터 기판, TFT 기판 등의 유리제 기판이나 또는 합성수지제 기판을 점착 지지하는 기판척에 관한 것이다.
종래 2매의 기판을 서로 겹치는 기판 합착장치에서는 정전척으로 기판을 지지하고 있었다. 그런데, 최근 기판의 대형화에 따라 큰 사이즈의 정전척을 제작하는 것이 어려워지고, 또 설령 제작할 수 있다고 하더라도 생산 단가가 매우 높아지는 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기판의 지지에 점착재를 사용하는 점착척 장치가 개발되고 있다.
예를 들어 한 쌍의 롤러에 걸쳐 권취가능하게 깔린 점착 시트에 대해, 상부 기판을 붙여 지지한 후, 상부 기판과 하부 기판의 접합을 행하고, 그 후, 복수의 모터 구동으로 스핀들을 회전시켜 점착 시트를 권취함과 동시에, 그 권취속도와 동기한 속도로 동일 방향으로 상기 스핀들 및 한쪽의 롤러를 수평이동시킴으로써, 상기 기판의 상면으로부터 점착 시트를 서서히 떼어내는 것이 있다.
다른 예로는 전술한 스핀들에 의한 점착 시트의 권취를 대신하여, 양 기판을 접합하여 셀이 생긴 후에, 복수의 액츄에이터의 구동으로 커터대 및 커터베이스를 복수의 액츄에이터에 의해 커터 날의 하단 위치까지 상승시키고 나서, 점착 시트의 폭 방향으로 커터를 이동시킴으로써, 상기 기판이 붙어 있는 점착 시트를 절단하고, 이 점착 시트가 붙은 채 셀을 취출하여, 적절한 시점에서 점착 시트를 떼어내도록 하는 것도 있다.
또 다른 예로는 점착재가 부착된 지그를 다이아프렘에 장착하고 이 다이아 프램을 이용하여 점착재를 진출시켜 기판을 부착 또는 분리하는 방식이 있다. 즉, 점착재를 부착위치까지 상승시키는 경우에는 다이아 프램에 기체를 주입하여 다이아 프램을 팽창시키고, 점착재를 분리위치까지 하강시키는 경우에는 다이아 프램의 기체를 방출하여 다이아 프램을 수축시키는 것이다.
그러나 이러한 점착척들은 그 구조가 복잡하고 제조가 어려우며, 작업 공정이 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자석을 이용한 간단한 구조를 가져서 작업이 용이하면서도 기판의 부착과 탈착이 효과적으로 이루어지는 기판척을 제공하는 것이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판척은, 오목부를 가지는 베이스; 상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되는 지그; 상기 지그의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층; 상기 지그의 이면에 장착되는 제1 전자석; 상기 오목부 내에 상기 지그 반대편에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지는 제2 전자석을 포함한다.
그리고 본 발명의 기판척에는 상기 부착층의 수평도를 조절하는 수평 조절볼트가 더 구비되는 것이 바람직하다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 기판척은 오목부를 가지는 베이스; 상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되는 제1 전자석; 상기 제1 전자석의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층; 상기 오목부 내에 상기 제1 전자석 반대편에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지는 제2 전자석을 포함한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 기판척은 오목부를 가지는 베이스; 상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되며 강자성체로 이루어지는 지그; 상기 지그의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층; 상기 오목부 내에 상기 지그 반대편에 고정된 상태로 설치되는 전자석; 상기 전자석과 지그 사이에 장착되며, 상기 지그를 상기 전자석 반대 방향으로 미는 탄성부재를 포함한다.
여기에서 상기 탄성부재는 용수철인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 기판척에는 상기 부착층의 수평도를 조절하는 수평 조절수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 수평도 조절수단은, 상기 베이스 및 상기 지그에 결합되어 상기 지그의 수평도를 조절하는 수평 조절 볼트인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 부착층이 부착된 지그를 전자석에서 발생하는 자기력을 이용하여 구동시키므로 진공 상태를 유지하는 챔버를 관통하는 배관이나 기계적인 구조물 없이 지그를 구동할 수 있는 장점이 있다. 따라서 기판척의 제조가 용이하고 이 기판척을 구비하는 기판 합착 장치의 제조 및 작동이 매우 간편한 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판척의 구조를 도시하는 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판척(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(10), 지그(20), 부착층(30), 제1 전자석(40) 및 제2 전자석(50)을 포함하여 구성된다.
베이스(10)는 전체적인 기판척의 형상을 이루며, 지그(20), 부착층(30), 제1 전자석 및 제2 전자석이 장착될 공간인 오목부(12)를 가진다. 여기에서 베이스(10)는 전체적으로 일정한 두께를 가지는 판상의 구조를 가지며, 이 베이스(10)의 상측에서 하측으로 음각되어 일정한 깊이의 오목부(12)가 형성되는 것이다. 이 오목부(12)의 중앙 부분은 도 1에 도시된 바와 같이, 통공이 형성되어 부착층(30)이 통과할 수 있는 구조를 가진다. 본 실시예에서 이 베이스(10)는 알루미늄과 같은 금속재로 이루어질 수 있다.
다음으로 지그(20)는 상기 오목부(12) 내에 착탈 가능하게 설치되며, 베이스(10)에 부착층(30)을 장착하기 위한 보조기구이다. 물론 부착층(30)을 베이스(10)의 표면에 직접 장착할 수도 있지만, 장착의 편의성 및 부착층의 수평도를 용이하게 조절하기 위하여 지그(20)를 이용하는 것이다.
이 지그(20)는 금속재 등으로 이루어질 수 있으며, 그 이외의 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 다만, 이 지그(20)는 일정한 경도를 가지는 재료로 이루어져서 온도나 외력 등의 변화가 있어도 그 형상 변화가 없는 것이 바람직하다.
그리고 이 지그(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 볼트(22) 등에 의하여 베이스(10)에 장착될 수 있다. 물론 볼트(22) 이외의 다양한 결합 방법에 의하여 베이스(10)에 장착될 수 있다. 다만, 이 지그(20)는 용이하게 탈부착이 가능한 구조로 베이스(10)와 결합되어야 한다. 부착층(30)의 사용 연한이 다 되거나 부착층(30)에 손상이 발생되는 경우에는 이 지그(20)를 베이스(10)에서 분리한 후에 부착층(30)을 교환하는 것이 작업의 편의성 면에서 유리하기 때문이다. 물론 지그(20)를 베이스(10)에 그대로 장착한 상태에서 부착층(30)을 교환할 수도 있다.
다음으로 부착층(30)은 상기 지그(20)의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 구성요소이다. 본 실시예에서는 정전력이나 진공 흡착력이 아닌 물질 자체의 부착 특성을 이용하여 기판을 반복적으로 부착한다. 이때 상기 부착층(30)에 부착된 기판을 분리하였을 때, 상기 기판에 아무런 이물질이 남지 않아야 한다. 따라서 상기 부착층(30)은 물질 고유의 인력에 의하여 기판과 부착되되, 기판이 분리될 때에는 부착층(30)의 구성물질이 기판으로 떨어져 나가지 않아야 한다.
그리고 이러한 기판의 부착 및 분리 과정이 수만 내지 수십만 번 반복되더라도 그 특성을 잃지 않아야 한다. 본 실시예에서는 이 부착층(30)으로 실리콘 접착제를 사용하며, 구체적으로 (주) 대현의 ST-9875 제품을 사용한다.
그리고 상기 부착층(30)은 그 표면이 평면 형상을 가질 수도 있지만, 그 표 면이 앰보싱 형상을 가질 수도 있다. 이렇게 상기 부착층(30)의 표면이 앰보싱 형상을 가지는 경우에는 상기 앰보싱 형상에 의하여 기판과 상기 부착층(30)이 접촉되는 면적이 감소된다. 따라서 상기 기판에 얼룩이 발생할 가능성이 낮아지며, 상기 기판을 상기 부착층(30)으로부터 이탈시키는 공정이 용이해지는 장점이 있다.
다음으로 상기 제1 전자석(40)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지그(40)의 이면에 장착되는 구성요소이다. 제1 전자석(40)은 전원이 인가되는 경우 자기력을 발생하며, 전원이 차단되는 경우에는 자기력을 발생시키지는 않으며, 다른 자석의 자기력에 의하여 인력이나 척력이 미치는 강자성체로 이루어진다. 그리고 이 제1 전자석(40)은 도 1에 도시된 바와 같이, 일정한 부분은 N극의 극성을 가지며, 다른 부분은 S극의 극성을 가진다. 이 제1 전자석(40)은 오목부(12) 내에서 자유롭게 상하 이동이 가능한 구조로 배치된다.
다음으로 상기 제2 전자석(50)은, 상기 오목부(12) 내에 상기 지그(30) 반대편에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제1 전자석(40)과 동일한 방향의 극성을 가지는 구성요소이다. 이 제2 전자석(50)은 제1 전자석(40)과 달리 고정된 상태로 배치된다. 그리고 이 제2 전자석(50)의 극성은 제1 전자석(40)의 극성과 동일한 방향의 극성을 가진다. 여기에서 '동일한 방향의 극성을 가진다'함은 도 1에 도시된 바와 같이, 마주보는 두 전자석의 극성이 대응되는 영역에서 동일한 것을 말한다. 즉, 제1 전자석(40)의 N극 극성을 가진 영역과 대향되는 부분의 제2 전자석(50) 영역도 N극을 가지며, 제1 전자석(40)의 S극 극성을 가진 영역과 대향되는 부분의 제2 전자석(50) 영역은 S극을 가지는 것이다. 따라서 동일한 방향의 극성을 가지는 두 전자석은 전원이 인가되는 경우에는 척력이 발생하여 서로를 밀어내는 현상이 발생한다.
한편 이렇게 동일한 방향의 극성을 가지는 두 전자석 중에 어느 한 전자석의 전원을 차단하는 경우에는 전원이 차단된 전자석의 자력이 상실되고, 그 전자석은 강자성체로서 작용한다. 따라서 두 전자석 사이에는 인력이 발생하여 서로를 당기는 현상이 발생한다.
한편 본 실시예에 따른 기판척(1)에는 지그(20)의 수평도를 조절하는 지그 수평도 조절수단(60)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 여기에서 지그의 수평도라 함은 지그와 베이스의 표면이 이루는 각도 차이를 말한다. 지그(20)의 수평도를 조절하는 이유는 지그(20)의 표면에 장착되는 부착층(30)의 수평도를 조절하기 위한 것이다. 부착층(30)은 그 표면이 기판의 표면과 접촉함으로써 기판을 부착한다. 따라서 부착층(30)의 표면이 기판의 표면과 넓게 접촉하여야 최대의 부착력을 발휘할 수 있다. 부착층(30)과 기판이 모두 평면을 가지므로, 양 자가 모두 평행한 상태를 유지하는 것이, 최대의 부착력을 발휘할 수 있는 상태인 것이다.
그런데 베이스(10)나 지그(20)의 제조 과정에서 완벽하게 수평을 가지도록 제조하기가 어려우며, 또한 베이스(10)나 지그(20)의 설치 과정에서도 완벽하게 수평 상태를 가지도록 설치하는 것도 어렵다. 따라서 부착층(30)이 부착된 상태의 지그(20)를 설치하는 과정에서 별도의 수평도 조절수단(60)에 의하여 최적의 수평도를 유지하도록 하는 것이다. 본 실시예에서는 이 수평도 조절수단(60)을 스프링으로 구성할 수 있다. 지그(20)와 베이스(10) 사이에 개재되어 그 탄성력에 의하여 지그(20)를 지지하고, 볼트(22)를 이용하여 다른 부분을 조임으로써, 수평도를 조절할 수 있는 것이다.
이하에서는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 본 실시예에 따른 기판척의 사용방법을 설명한다.
먼저 기판(S)이 반입되는 단계를 도 2a를 참조하여 설명한다. 이 단계에서는 제1 전자석(40)과 제2 전자석(50) 중 어느 한 곳에는 전원이 인가되고 다른 한 곳에는 전원이 차단된 상태를 유지한다. 예를 들어 제2 전자석(50)에는 전원이 인가되고, 제1 전자석(40)에는 전원이 차단된다. 그러면 제1 전자석(40)은 자력이 발생하지 않아서 일반적인 강자성체와 동일한 성질을 가진다. 그러므로 제1 전자석(40)이 제2 전자석(50)에 밀착된다. 그러면 지그(20)에 부착되어 있는 부착층(30)이 베이스(10) 표면보다 안쪽으로 이동하여 기판(S)을 부착할 수 없는 위치에 배치된다.
이 상태에서 외부로부터 새로이 공정이 처리될 기판(S)이 반입된다. 반입된 기판(S)은 부착층(30)에 의하여 접착이 이루어질 수 있을 정도로 베이스(10) 표면에 접근한 상태로 로딩된다.
다음으로는 도 2b를 참조하여 기판(S)을 접착하는 단계를 설명한다. 이 단계에서는 제1 전자석(40)과 제2 전자석(50)에 공통적으로 전원을 인가한다. 그러면 제1 전자석(40)과 제2 전자석(50) 사이에 도 2b에 도시된 바와 같이 척력이 발생하여 이동가능한 제1 전자석(40)이 제2 전자석(50)과 반대방향으로 이동한다. 그러면 이 제1 전자석(40)에 부착되어 있는 지그(20)와 부착층(30)이 베이스(10) 표면보다 더 돌출하게 되고, 대기하고 있던 기판(S)과 접촉하여 기판을 접착한다.
다음으로는 도 2c를 참조하여 기판(S)을 분리하는 단계를 설명한다. 이 단계에서는 제1 전자석(40)과 제2 전자석(50) 중 어느 한 전자석에는 전원을 인가하고 다른 한 전자석에는 전원을 차단한다. 예를 들어 제1 전자석(40)에는 전원을 차단하고 제2 전자석(60)에는 전원을 인가한 상태를 유지한다. 그러면 제1 전자석(40)은 자력을 잃고 강자성체의 성질을 가진다. 따라서 제1 전자석(40)과 제2 전자석(50) 사이에는 인력이 발생하고, 제1 전자석(40)이 제2 전자석(50) 방향으로 끌려간다. 그러면 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 전자석(40)에 부착되어 있는 부착층(30)이 동시에 이동하며, 오목부(12) 내부로 이동한다. 이 과정에서 부착층(30)이 기판(S)과 분리된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 다른 기판척을 설명한다. 본 실시예에 따른 기판척은 베이스(110), 제1 전자석(120), 부착층(130), 제2 전자석(140)을 포함하여 구성된다. 여기에서 제1 전자석(120)은 전술한 제1 실시예의 기판척 중 지그(20)와 제1 전자석(40)이 합쳐진 형태이다. 즉, 전술한 제1 실시예에서는 지그(20)가 별도로 구비되고, 이 지그(20)의 배면에 제1 전자석(40)이 장착되는 구조이나, 본 실시예에서는 지그와 제1 전자석이 일체로 동일한 물질로 구성되고, 부착층(130)이 제1 전자석(120) 표면에 부착되는 구조를 가지는 것이다. 따라서 전술한 실시예보다 단순한 구조를 가지며, 제조가 간단한 장점이 있다.
한편 본 실시예에서 제1 전자석(120)의 구조를 제외한 나머지 구성요소는 기능 및 작용은 전술한 제1 실시예의 그것과 실질적으로 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명에 제3 실시예의 기판척을 설명한다. 본 실시예에 따른 기판척은 베이스(210), 지그(220), 부착층(230), 전자석(240) 및 탄성부재(250)를 포함하여 구성된다.
먼저 베이스(210)와 지그(220) 및 부착층(230)은 전술한 제1 실시예의 그것과 실질적으로 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 지그(220)는 강자성체로 이루어지므로, 외부의 자기장에 영향을 받는다.
다음으로 전자석(240)은 전술한 제1 실시예의 제2 전자석(50)과 실질적으로 동일하다. 다만 이 전자석(240)은 극성의 방향 등은 전혀 고려될 필요가 없다. 다음으로 탄성부재(250)는 상기 전자석(240)과 지그(220) 사이에 장착되며, 상기 지그(220)를 상기 전자석(240) 반대 방향으로 미는 구성요소이다. 즉, 이 탄성부재(250)에 의하여 상기 지그(220)에 아무런 외력이 작용하지 않는 경우에는 지그(220)가 최대한 전자석(240)으로부터 멀리 떨어진 위치에 존재하게 된다. 그러다가 전자석(240)에 전원이 인가되면, 강자성체로 이루어진 지그(220)가 전자석(240)에 의한 자력 때문에 전자석(240) 방향으로 이동한다. 본 실시예에서는 이 탄성부재(250)를 용수철로 구성한다. 다만, 용수철 이외에 탄성력을 가지는 다양한 소재를 사용할 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판척의 사용방법을 도 5a 내지 도 5b를 참조하여 설명한다.
먼저 기판(S)을 도입하는 단계를 설명한다. 기판을 도입하는 단계에서는 도 5a에 도시된 바와 같이, 전자석(240)에 전원을 인가하여 자력을 발생시킨다. 그러면 강자성체로 이루어진 지그(220)는 전자석(240)의 자력에 의하여 최대한 전자석(240) 방향으로 이동한다. 이때 탄성부재(250)는 최대로 수축한 상태를 유지한다. 그리고 부착층(230)은 지그(220)의 이동에 따라 오목부(212) 내에 위치하며 기판(S)과 접촉할 수 없다.
한편 기판(S)은 외부로부터 반입되어 베이스(210) 표면에 최대한 접근한 상태로 로딩된다.
다음으로 기판(S)을 부착하는 단계를 설명한다. 기판(S)을 부착하는 단계에서는 도 5b에 도시된 바와 같이, 전자석(240)에 전원을 차단한다. 그러면 전자석(240)의 자력에 의하여 잡혀 있던 지그(220)가 탄성부재(250)의 탄성력에 의하여 전자석(240) 반대방향으로 이동한다. 그러면서 지그(220)에 부착되어 있는 부착층(230)이 베이스(210) 표면보다 돌출된 위치로 이동한다. 그러면 대기하고 있던 기판(S)과 접촉하여 기판을 부착하는 것이다.
다음으로 기판(S)을 분리하는 단계에서는 전술한 기판을 도입하는 단계와 마찬가지로 전자석(240)에 전원을 인가하여 지그(220)를 전자석(240) 방향으로 당긴다. 그러면 이 과정에서 부착층(230)이 오목부(212) 내부로 이동하면서 기판(S)과 분리된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판척의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판척의 사용 과정을 설명하는 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판척의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판척의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판척의 사용 과정을 설명하는 단면도들이다.

Claims (8)

  1. 오목부를 가지는 베이스;
    상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되는 지그;
    상기 지그의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층;
    상기 지그의 이면에 장착되는 제1 전자석;
    상기 오목부 내에 상기 지그 반대편에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지는 제2 전자석;을 포함하는 기판척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부착층의 수평도를 조절하는 수평 조절볼트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기판척.
  3. 오목부를 가지는 베이스;
    상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되는 제1 전자석;
    상기 제1 전자석의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층;
    상기 오목부 내에 상기 제1 전자석 반대편에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지는 제2 전자석;을 포함하는 기판척.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부착층의 수평도를 조절하는 수평 조절볼트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기판척.
  5. 오목부를 가지는 베이스;
    상기 오목부 내에 이동가능하게 설치되며 강자성체로 이루어지는 지그;
    상기 지그의 표면에 장착되며, 부착 특성으로 기판을 반복적으로 부착하는 부착층;
    상기 오목부 내에 상기 지그 반대편에 고정된 상태로 설치되는 전자석;
    상기 전자석과 지그 사이에 장착되며, 상기 지그를 상기 전자석 반대 방향으로 미는 탄성부재;를 포함하는 기판척.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부재는 용수철인 것을 특징으로 하는 기판척.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부착층의 수평도를 조절하는 수평 조절수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기판척.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수평도 조절수단은, 상기 베이스 및 상기 지그에 결합되어 상기 지그의 수평도를 조절하는 수평 조절 볼트인 것을 특징으로 하는 기판척.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100973721B1 (ko) * 2008-10-02 2010-08-04 (주)테라테크 정전척 조립용 지그
KR20150035254A (ko) * 2013-09-27 2015-04-06 삼성전기주식회사 렌즈 디몰딩 시스템 및 이를 이용한 렌즈 디몰딩 방법

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