KR20100079838A - 기판 합착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 합착장치를 제공한다. 제공되는 기판 합착장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치되며 점착력에 의해 기판을 척킹(chucking)하도록 점착재를 구비한 기판 척 및, 상기 점착재의 온도를 조절하여 상기 점착재로부터 상기 기판을 디척킹(de-chucking)하는 기판 분리기를 포함한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 기판의 디척킹을 점착재의 온도 조절을 통해 수행할 수 있기 때문에 매우 용이하게 디척킹을 수행할 수 있게 된다.

기판, 합착

Description

기판 합착장치{Apparatus for assembling substrates}

본 발명은 기판 합착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 기판을 합착하는 기판 합착장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되어 왔다. 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 개발되었다.

그 중 LCD는 CRT(Cathode Ray Tube)에 비하여 화질이 우수하고 경량, 박형이며 저소비 전력으로 동작이 가능하여 많이 사용되고 있다.

이러한 LCD는 전극이 형성되어 있는 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 형광체가 도포된 CF(Color filter) 기판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입함으로써 제조된다. 그리고 양 기판의 외주면에 액정 물질의 누출을 막기 위한 봉인재(Sealer)가 도포된다. 양 기판 사이에는 소정 간격으로 양 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 간격재(Spacer)가 배치된다.

LCD를 제조하기 위해서는 TFT기판 및 CF 기판을 각각 제조한 후 양 기판을 합착하고, 양 기판의 사이 공간에 액정 물질을 주입하는 공정이 필수적으로 수행된다. 이중 기판을 합착시키는 공정은 LCD의 품질을 결정하는 중요한 공정 중에 하나이다.

기판 합착공정은 공정이 수행되는 공간 내부를 진공 상태로 형성시킬 수 있는 상부챔버와 하부챔버로 구성되는 기판 합착장치에 의하여 수행된다.

즉, 기판 합착장치는 TFT 기판과 CF 기판을 서로 가압하여 합착한다. 이를 위하여 기판 합착장치는 상하에 서로 대향하여 배치되는 두개의 정전척(ESC; Electrostatic Chuck)을 각각 구비하고, 이들 정전척들을 이용하여 TFT 기판과 CF 기판을 각각 홀딩한다. 그리고, 합착시에는 양 정전척의 평행도를 정밀하게 유지시키면서 서로 근접시킨 후 두 기판의 합착을 진행한다.

한편, 이와 같은 기판 합착장치에서 사용되는 정전척은 매우 고가의 장비이다. 또한 정전척의 표면에는 정전기력 발생을 위한 폴리이미드 필름이 도포되어 있는데, 이 폴리이미드 필름은 기판 합착 공정 중 발생한 파티클에 의하여 쉽게 손상되는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 점착력을 이용하여 기판을 점착 곧, 척킹(chucking)하는 기판 척 및 이를 이용하는 기판 합착장치가 개시되고 있다.

하지만, 이와 같이 점착력을 이용하여 기판을 척킹하는 기판 합착장치의 경우, 기판을 척으로부터 떼어내는 디척킹(de-chucking)을 위해 별도로 에어(air)를 불어 넣어주거나 별도의 핀 플레이트(pin plate)로 밀어주어야 하는 단점이 있다.

그리고, 이러한 에어 송풍구조나 핀 플레이트 구조는 부피가 클 뿐만 아니라 구조도 매우 복잡하여 메인터넌스(maintenance)에 어려움이 있고, 또 전체 장치의 코스트(cost)를 대폭 상승시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판의 디척킹(de-chucking)을 용이하게 할 수 있고, 매우 심플한 구조를 갖는 기판 합착장치를 제공하는데에 있다.

이상과 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 기판 합착장치가 제공된다. 상기 기판 합착장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치되며 점착력에 의해 기판을 척킹(chucking)하도록 점착재를 구비한 기판 척 및, 상기 점착재의 온도를 조절하여 상기 점착재로부터 상기 기판을 디척킹(de-chucking)하는 기판 분리기를 포함한다.

상기 기판 분리기는 상기 점착재의 온도를 높이거나 낮추기 위한 열전소자 및, 상기 열전소자에 연결되며 상기 열전소자로의 전원 공급을 제어하여 상기 점착재의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 열전소자는 상기 점착재에 접촉되도록 설치되거나 적어도 일부가 상기 점착재에 삽입되도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 열전소자는 상기 기판 척에 다수 설치되고, 상기 설치된 다수의 열전소자들은 배선필름을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

또, 상기 기판 분리기는 상기 열전소자가 흡수한 열을 외부로 방열하기 위한 쿨링 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 기판 합착장치에 따르면, 기판의 디척킹을 점착재의 온도 조절을 통해 수행할 수 있기 때문에 매우 용이하게 디척킹을 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 기판 합착장치에 따르면, 열전소자를 이용하여 점착재의 온도를 조절함으로써 기판을 디척킹하기 때문에, 매우 심플한 구조로 기판 합착장치를 구성할 수 있게 되는 장점이 있다.

또, 본 발명의 기판 합착장치에 따르면, 다수의 열전소자들을 매우 얇은 두께의 배선필름을 통하여 연결하고 이를 통해 기판을 디척킹하기 때문에, 챔버 내부의 볼륨(volume)을 종래보다 획기적으로 줄일 수 있게 되고, 이는 진공 등을 위한 펌핑 배기시간을 단축시킬 수 있어 결과적으로 TAT(Turn Around Time)를 줄일 수 있게 되는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 합착장치의 일실시예를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 기판 합착장치를 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절개한 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 배선 및 배치 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 배선 및 배치 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 합착장치는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)이 각각 안착되는 제1 챔버(100)와 제2 챔버(200)를 구비한다. 상기 제2 챔버(200)는 베이스에 고정되고, 상기 제1 챔버(100)는 챔버승강유닛(240)에 의해 승강한다.

상기 제1 챔버(100)의 내부에는 제1 정반(101)이 설치되고, 상기 제1 정반(101)에는 상기 제1 기판(S1)을 점착 즉, 척킹(chucking)할 수 있는 제1 기판 척(150)이 구비된다.

그리고, 상기 제2 챔버(200)의 내부에는 제2 정반(201)이 설치되고, 상기 제2 정반(201)에는 상기 제2 기판(S2)을 척킹할 수 있는 제2 기판 척(210)이 구비된다. 여기서, 상기 제1 기판 척(150)은 러버(rubber)와 같은 다수의 점착재(151)를 구비하여 반데르발스 힘(Van der Waals' Force)으로 기판(S1)을 점착하는 점착 척이고, 상기 제2 기판 척(210)은 정전기력(electrostatic force)으로 기판(S2)을 점착하는 정전 척이다.

또한, 상기 제1 챔버(100)에는 상기 제1 기판(S1)을 이동시키는 진공척(120)이 설치된다. 따라서, 상기 제1 챔버(100)와 상기 제2 챔버(200)의 사이로 제1 기 판(S1)이 반입되면, 상기 진공척(120)은 상기 제1 기판(S1)을 흡착하여 상기 제1 기판(S1)이 상기 제1 기판 척(150)으로 척킹되도록 상기 제1 기판(S1)을 이동시키며, 상기 제1 기판 척(150)에 상기 제1 기판(S1)이 척킹되면, 상기 제1 기판(S1)의 진공 흡착을 차단한다.

그리고, 상기 제2 챔버(200)에는 상기 제2 기판(S2)을 이동시키는 진공척(220)이 설치된다. 따라서, 따라서, 상기 제1 챔버(100)와 상기 제2 챔버(200)의 사이로 제2 기판(S2)이 반입되면, 상기 진공척(220)은 상기 제2 기판(S2)을 흡착하여 상기 제2 기판(S2)이 상기 제2 기판 척(210)으로 척킹되도록 상기 제2 기판(S2)을 이동시키며, 상기 제2 기판 척(210)에 상기 제2 기판(S2)이 척킹되면, 상기 제2 기판(S2)의 진공 흡착을 차단한다. 이때, 상기 진공척(220)은 리프트 핀으로 구성될 수도 있다.

한편, 상기 기판 합착장치는 상기 제1 기판 척(150)에 구비된 점착재(151)의 온도를 조절하여 상기 점착재(151)로부터 상기 제1 기판(S1)을 떼어내는 즉, 디척킹(de-chucking)하는 기판 분리기를 포함한다.

이와 같은 기판 분리기는 러버와 같은 점착재(151)의 경우, 일정온도 예를 들면 60℃ 이상의 고온으로 가열되면 급격히 점착력이 저하되는 현상을 이용한 것으로, 기판 분리기는 기판(S1)의 척킹 또는 디척킹을 위해 상기 점착재(151)의 온도를 높이거나 낮추게 된다.

구체적으로, 상기 기판 분리기는 상기 점착재(151)의 온도를 높이거나 낮추기 위한 열전소자(153) 및, 상기 열전소자(153)에 연결되며 상기 열전소자(153)로 의 전원 공급을 제어하여 상기 점착재(151)의 온도를 조절하는 온도조절유닛(160)을 포함한다.

즉, 상기 열전소자(153)는 전류가 흐르는 방향에 따라 열을 흡수하거나 열을 발생시키는 소자로, 상기 온도조절유닛(160)은 상기 열전소자(153)로의 전원 공급을 제어하여 전류가 흐르는 방향을 적절히 조절함으로써, 상기 점착재(151)의 온도를 높이거나 낮추는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 열전소자(153)는 상기 점착재(151)의 온도를 효과적으로 높이거나 낮출 수 있도록 상기 점착재(151)에 일대일 대응되도록 설치되되, 상기 점착재(151)에 그 일부가 접촉되도록 설치되거나 적어도 일부가 상기 점착재(151)에 삽입되도록 설치될 수 있다.

한편, 상기 점착재(151)마다 설치된 다수의 열전소자(153)들은 폴리이미드 필름과 같은 매우 얇은 두께의 배선필름(156)을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 다수의 열전소자들(153)은 매우 얇은 두께의 배선필름(156)을 통하여 상호 연결되기 때문에 상기 챔버(100) 내부의 볼륨(volume)은 종래보다 획기적으로 줄어들게 된다.

그 결과, 상기 챔버들(100,200) 사이의 공간 등은 크게 줄어들게 되어 공정진행시 진공 등을 위한 펌핑 배기시간은 획기적으로 단축되고, 제품의 완성주기인 TAT(Turn Around Time)는 현저히 줄어들게 된다.

이때, 상기 다수의 열전소자(153)들은 도 3에 도시된 바와 같이, 상호간 직렬로도 연결될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상호간 병렬로도 연결될 수 있 다.

또한, 상기 기판 분리기는 상기 열전소자(153)가 흡수한 열을 외부로 방열하기 위한 쿨링 플레이트(155)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 열전소자(153)가 흡수한 열은 상기 쿨링 플레이트(155)를 통하여 효과적으로 방열되기 때문에, 상기 열전소자(153)의 열 흡수 능력은 크게 개선된다.

미설명부호 130과 230은 각각 상기 기판들(S1,S2)을 정렬하기 위한 카메라와 조명장치이다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 합착장치의 작동상태를 설명하기로 한다.

먼저, 제1 챔버(100)와 상기 제2 챔버(200)가 상호 이격되면, 로봇(미도시)은 상기 제1 챔버(100)와 상기 제2 챔버(200)의 사이 공간으로 제1 기판(S1)을 반입한다.

이후, 상기 제1 챔버(100)에 구비된 진공척(120)이 하강하여 상기 제1 기판(S1)을 흡착하여 상승시키며, 상기 진공척(120)에 의해 흡착된 상태로 상승하던 제1 기판(S1)은 상기 제1 정반(101)의 상기 제1 기판 척(150)에 구비된 점착재(151)에 척킹된다.

계속해서, 도시되지 않은 로봇에 의해 제2 기판(S2)이 반입되면, 진공척(220)은 상승하여 제2 기판(S2)을 수취하고, 로봇은 외부로 빠져나간다.

이후, 진공척(220)은 하강하여 제2 정반(201)에 설치된 제2 기판 척(210)에 기판(S2)이 척킹되도록 한다.

이후, 챔버승강유닛(240)은 상기 제1 챔버(100)를 하강시켜 상기 제2 챔버(200)와 밀착되도록 하여 그들(100,200) 사이에 공정 공간이 형성되도록 하고, 공정 공간이 형성되면 도시되지 않은 드라이 펌프와 고진공분자펌프가 작동되어 상기 형성된 공정 공간이 진공상태에 이르도록 하게 된다.

이때, 상기 제1 정반(101)이 하강하여 개략적으로 상기 제1 기판(S1)과 상기 제2 기판(S2)의 정렬을 실시하게 된다. 개략적인 정렬이 실시되고 난 후 기판들(S1, S2) 간의 미세 정렬이 실시되어 정렬이 마무리된다.

상기 정렬이 끝나게 되면, 챔버(100, 200)의 내부는 공정을 위한 진공상태가 되고, 상기 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)은 근접한 상태가 된다.

이후, 기판 분리기는 상기 점착재(151)의 온도를 조절하여 상기 점착재(151)로부터 상기 제1 기판(S1)을 디척킹(de-chucking)하게 된다. 그 결과, 상기 제1 기판(S1)은 상기 점착재(151)로부터 이탈되어 그 아래쪽에 위치한 상기 제2 기판(S2)으로 낙하하여 합착된다.

이후, 상기 제1 기판(S1)과 상기 제2 기판(S2)의 합착되면, 상기 챔버(100, 200)의 내부를 배기하여 대기 상태가 되도록 하게 되는데, 이때 도시하지는 않았으나 상기 제1 챔버(100) 측에서 N2가스가 공급되어 상기 제1 기판(S1)과 상기 제2 기판(S2)이 더욱 견고하게 합착되도록 하게 된다.

상술한 바와 같은 과정이 완료되면, 상기 제1 챔버(100)와 상기 제2 챔버(200)는 상호간 이격되고, 상기 제2 챔버(200)의 진공척(220)은 상승하게 되며, 외부에서 로봇이 들어와 합착된 패널을 반출하는 과정을 통해 합착공정은 완료된 다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예들을 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 합착장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시한 기판 합착장치를 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절개한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 배선 및 배치 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 배선 및 배치 상태를 도시한 도면이다.

Claims (5)

1. 챔버;

   상기 챔버 내부에 설치되며, 점착력에 의해 기판을 척킹(chucking)하도록 점착재를 구비한 기판 척; 및,

   상기 점착재의 온도를 조절하여 상기 점착재로부터 상기 기판을 디척킹(de-chucking)하는 기판 분리기를 포함하는 기판 합착장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기판 분리기는 상기 점착재의 온도를 높이거나 낮추기 위한 열전소자 및, 상기 열전소자에 연결되며 상기 열전소자로의 전원 공급을 제어하여 상기 점착재의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 열전소자는 상기 점착재에 접촉되도록 설치되거나 적어도 일부가 상기 점착재에 삽입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 열전소자는 상기 기판 척에 다수 설치되고,

   상기 설치된 다수의 열전소자들은 배선필름을 통해 상호 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 기판 분리기는 상기 열전소자가 흡수한 열을 외부로 방열하기 위한 쿨링 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.

Images