KR100480817B1 - 합착기의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조 장치인 합착기의 제어 방법에 관한 것으로, 복수개의 평판 전극으로 구성된 정전척을 각각 갖는 상하 스테이지를 구비한 합착기의 제어 방법에 있어서, 상기 정전척의 각 평판 전극에 음 또는 양의 극성의 전압을 인가하여 상기 정전척에 의해 상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계와, 상기 상하 스테이지를 이동하여 상기 기판을 합착하는 단계와, 상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.

Description

합착기의 제어 방법{Method for controlling a bonding device}

본 발명은 액정표시소자 제조용 합착기에 관한 것으로, 특히 액정표시소자 제조용 합착기 챔버의 크리닝 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 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 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

상기와 같은 액정표시소자의 제조 방법으로는, 한쪽 기판상에 주입구가 형성되도록 밀봉제(sealant)를 도포하고 진공 중에서 다른 기판과 접합한 후에 밀봉제의 주입구를 통해 액정을 주입하는 통상적인 액정 주입 방식과, 일본국 특개평11-089612 및 특개평 11-172903호 공보에서 제안된, 액정을 적하한 기판과 다른 하나의 기판을 준비하고, 진공 중에서 상하의 기판을 근접시켜 접합하는 액정 적화 방식 등으로 크게 구분할 수 있다.

상기한 방식 중 액정 적화 방식은, 액정 주입 방식에 비해 많은 공정(예컨대, 액정 주입구의 형성, 액정의 주입, 액정 주입구의 밀봉 등을 위한 각각의 공정)을 단축할 수 있고 더불어 장비를 더 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.

이에 최근에는 상기한 액정 적화 방식을 이용하기 위한 각종 장비의 연구가 이루어지고 있다.

도시한 도 1 및 도 2는 상기한 바와 같은 종래의 액정 적화 방식을 적용한 기판의 조립장치를 나타내고 있다.

즉, 종래의 기판 조립장치(합착기)는, 외관을 이루는 프레임(10)과, 스테이지부(21,22)와, 밀봉제 토출부(도시는 생략함) 및 액정 적하부(30)와, 챔버부(31,32)와, 챔버 이동수단 그리고, 스테이지 이동수단으로 크게 구성된다.

여기서, 상기 스테이지부는, 상부 스테이지(21)와 하부 스테이지(22)로 각각 구분되고, 상기 상부 스테이지(21)의 하면에는 정전흡착판(28)이 설치되어 있다. 상기 정전흡착판(28)은 절연물질의 판이며, 사각형의 오목부를 2개 가지고 있고, 각 오목부에 내장된 평판전극을 유전체로 덮어 그 유전체의 주면이 정전흡착판(28)의 하면과 동일평면으로 되어 있다. 매립된 각 평판전극은 각각 음양의 직류전원에 적절한 스위치를 거쳐 접속되어 있으며, 각 평판전극에 양 또는 음의 전압이 인가되면, 정전흡착판(28)의 하면과 동일평면으로 되어 있는 유전체의 주면에 음 또는 양의 전하가 유기되고 그들의 전하에 의하여 상 기판(51)의 투명전극막과의 사이에 발생하는 쿨롱력으로 상 기판이 정전 흡착된다.

상기 밀봉제 토출부 및 액정 적하부(30)는 상기 프레임의 합착 공정이 이루어지는 위치의 측부에 장착되며, 상기 챔버부는 상부 챔버 유닛(31)과 하부 챔버 유닛(32)으로 각각 합체 가능하게 구분된다.

이와 함께, 상기 챔버 이동수단은 하부 챔버 유닛(32)을 상기 합착 공정이 이루어지는 위치 혹은, 밀봉제의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치에 선택적으로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(40)로 구성되며, 상기 스테이지 이동수단은 상기 상부 스테이지(21)를 선택적으로 상부 혹은, 하부로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(50)로 구성된다.

이하, 상기한 종래의 기판 조립장치를 이용한 액정표시소자의 제조 과정을 그 공정 순서에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

우선, 상부 스테이지(21)에는 어느 하나의 기판(51)이 로딩된 상태로 부착 고정되고, 하부 스테이지(22)에는 다른 하나의 기판(52)이 로딩된 상태로 부착 고정된다.

이 상태에서 상기 하부 스테이지(22)를 가지는 하부 챔버 유닛(32)는 챔버 이동수단(40)에 의해 도시한 도 1과 같이 밀봉제 도포 및 액정 적하를 위한 공정 위치 상으로 이동된다.

그리고, 상기 상태에서 상기 밀봉제 토출부 및 액정 적화부(30)에 의한 밀봉제의 도포 및 액정 적하가 완료되면 다시 상기 챔버 이동수단(40)에 의해 도시한 도 2와 같이 기판간 합착을 위한 공정 위치 상으로 이동하게 된다.

이후, 챔버 이동수단(40)에 의한 각 챔버 유닛(31,32)간 합착이 이루어져 각 스테이지(21,22)가 위치된 공간이 밀폐되고, 별도의 진공 수단에 의해 상기 공간이 진공 상태를 이루게 된다. 이 때, 받아 멈춤 포올(도면에는 도시되지 않음)에 상부 스테이지에 진공 흡착된 기판(51)이 자중으로 낙하하고 챔버가 층분히 진공된 시점에 상기 정전흡착판(28)에 전압을 인가하여 받아멈춤 포올상의 기판(51)을 흡인한다.

그리고, 상기한 진공 상태에서 스테이지 이동수단(50)에 의해 상부 스테이지(21)가 하향 이동하면서 상기 상부 스테이지(21)에 흡착된 기판(51)을 하부 스테이지(22)에 흡착된 기판(52)에 밀착됨과 더불어 계속적인 가압을 통한 각 기판간 합착을 수행함으로써 액정표시소자의 제조가 완료된다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 조립장치(합착기)에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래의 기판 조립장치는 박막트랜지스터가 형성된 기판 및 칼라 필터층이 형성된 기판에 별도의 밀봉제 도포나 액정 적하 등이 이루어지지 않은 상태로써 상기 기판의 조립장치 자체에서 상기 각 공정이 함께 수행되도록 구성되어 있음에 따라 이 각각의 공정을 수행하기 위한 구성 부분에 의해 전체적인 기판 합착용 기기의 크기가 비대하게 클 수밖에 없다.

특히, 최근 요구되고 있는 대형 액정표시소자를 위한 생산하고자 할 경우 상기한 기판 합착용 기기의 크기가 더욱 커질 수밖에 없어 그 적용이 극히 불리할 수밖에 없었던 문제점이 발생되었다.

둘째, 하부 챔버 유닛과 상부 챔버 유닛간의 합체시 상호간 밀폐가 정확히 이루어지지 않을 경우 그 누설 부위를 통한 공기의 유입으로 인해 합착 공정 도중 각 기판의 손상 및 합착 불량을 유발할 수 있는 문제점이 항상 가지게 된다.

이에 따라 상기한 진공 상태에서의 공기 누설 방지를 위한 부속이 추가로 필요하였음과 더불어 정밀하게 이루어져야만 함에 따른 곤란함이 있다.

셋째, 하부 챔버 유닛의 수평 이동에 의해 각 기판간 합착 공정시 그 정렬을 위한 과정이 상당히 어려운 문제점을 가지게 된다. 이에 전체적인 공정 진행상의 소요 시간이 증가될 수밖에 없다.

즉, 하부 챔버 유닛이 하부 스테이지에 고정된 기판에 액정을 적화하거나 씨일재의 도포를 위한 공정 위치로 이동함과 더불어 상기한 공정이 완료되었을 경우 다시 기판간 합착을 위한 공정 위치로 복귀하는 등 많은 움직임이 있음에 따라 각 기판간 정렬이 정밀도를 가질 수 없다는 문제점을 가지게 된 것이다.

넷째, 상기에서 설명한 바와 같이, 합착이 완료된 후, 상기 기판이 상/하부 스테이지로부터 이탈되도록 하기 위하여 상기 정전척(28)에 공급되는 전원을 차단하여도 상기 상부 스테이지와 상기 합착된 기판 사이에 잔류 전압이 존재하여 상기 합착된 기판이 쉽게 떨어지지 않는 문제점이 있으며, 이로 인하여 합착된 두 기판 사이에 오 정렬(misalign)이 발생되고, 상기 씨일재(Sealant)의 접착성이 악화될 가능성이 크다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 크기를 전체적인 레이아웃에 최적화가 될 수 있도록 구성함과 더불어 대형 액정표시소자의 제조 공정에 적합하며, 각 스테이지의 이동 범위 및 방향을 기판간 원활한 정렬을 위해 단순화 될 수 있도록 하고, 하나의 액정표시소자 패널을 제조하는데 소요되는 시간을 단축시켜 여타 공정과의 원활한 공정 설계가 가능하도록 한 액정표시소자의 합착기를 제공함과 동시에, 정전 흡착 후 정전 흡착을 해제할 때 보다 원할하게 스테이지로부터 기판이 이탈될 수 있도록 한 합착기의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 합착기의 제어 방법은, 복수개의 평판 전극으로 구성된 정전척을 각각 갖는 상하 스테이지를 구비한 합착기의 제어 방법에 있어서, 상기 정전척의 각 평판 전극에 음 또는 양의 극성의 전압을 인가하여 상기 정전척에 의해 상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계와, 상기 상하 스테이지를 이동하여 상기 기판을 합착하는 단계와, 상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계를 포함하여 이루어지에 그 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 합착기의 제어 방법은, 복수개의 평판 전극으로 구성된 정전척을 각각 갖는 상하 스테이지를 구비한 합착기의 제어 방법에 있어서, 합착기 챔버에 제 1 기판과 제 2 기판을 로딩하는 단계와, 상기 합착기 챔버를 진공시키는 단계와, 상기 정전척의 각 평판 전극에 음 또는 양의 극성의 전압을 인가하여 상기 정전척에 의해 상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계와, 상기 상하 스테이지를 이동하여 상기 기판을 합착하는 단계와, 상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

여기서, 상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계 후, 상기 상하 스테이지에 흡착된 기판을 정렬시키는 단계를 더 포함함이 바람직하다.

상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계 후, 상기 합착된 두 기판을 가압하기 위하여 상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정과, 상기 가압된 제 1, 제 2 기판을 언로딩하는 단계를 더 구비함이 바람직하다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 합착기 및 합착기의 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3은 본 발명에 따른 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자 제조용 합착기를 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 합착 장치는 합착기 챔버(110)와, 스테이지부와, 스테이지 이동 장치와, 진공 장치, 벤트 장치 그리고, 로더부(300)를 포함하여 구성됨이 제시된다.

상기에서 본 발명의 합착 장치를 구성하는 합착기 챔버(110)는 그 내부가 선택적으로 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 이루면서 각 기판간 가압을 통한 합착과 압력 차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 상기 합착기 챔버(110)의 측면의 소정 부위에는 각 기판의 반입 또는 반출이 이루어지도록 하기 위한 유출구(111)가 형성되어 이루어진다.

또한, 상기 합착기 챔버(110)에는, 측면에 진공 장치로부터 전달된 공기 흡입력을 전달받아 상기 합착기 챔버(110)의 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 공기 배출관(112)이 연결되고, 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스(N₂)를 유입하여 상기 합착기 챔버(110) 내부를 대기 상태로 유지하기 위한 벤트(Vent)관(113)이 연결되어, 선택적으로 상기 합착기 챔버(110)를 진공 상태로 하거나 혹은 대기 상태로 할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기에서 공기 배출관(112) 및 벤트관(113)에는 그 관로의 선택적인 개폐를 위해 전자적으로 제어 받는 개폐 밸브(112a,113a)가 각각 구비된다.

이와 함께, 상기 합착기 챔버(110)의 유출구(111)에는 상기 유출구로 인한 개구 부위를 선택적으로 차폐할 수 있도록 차폐 도어(도면에는 도시되지 않음)가 설치됨을 추가로 제시한다.

이 때, 상기 차폐 도어는 통상의 슬라이딩식 도어 혹은, 회전식 도어 등으로 구현할 수 있을 뿐 아니라 여타의 개구부 개폐를 위한 구성으로 구현할 수 있으며, 상기 슬라이딩식 혹은, 회전식 도어로 구성할 경우 틈새의 밀폐를 위한 밀폐재가 포함되어 구성함이 보다 바람직하나 본 발명에서는 그 부분에 대한 상세 도시를 생략한다.

그리고, 본 발명의 합착 장치를 구성하는 상기 스테이지부는 상기 합착기 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 로더부(300)를 통해 상기 합착기 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(510,520)을 상기 합착기 챔버(110) 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 스테이지(121)의 저면에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(ESC;Electric Static Chuck)(121a)이 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공홀(121b)을 형성한 것을 제시한다.

상기와 같은 정전척(121a)는 서로 다른 극성의 직류 전원이 각각 인가되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 최소 둘 이상 서로 다른 극성을 가지면서 쌍을 이루도록 구비됨을 그 실시예로써 제시하지만, 반드시 이로 한정되지는 않으며, 하나의 정전척(121a) 자체가 두 극성을 동시에 가지면서 정전력이 제공될 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 진공홀(121b)은 상기 상부 스테이지(121)의 저면에 장착된 각 정전척(121a)의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치되며, 이 각각의 진공 홀(121b)은 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)에 의해 발생된 진공력을 전달받을 수 있도록 단일 혹은, 다수의 관로(121c)를 통해 서로 연통되도록 형성한다.

이와 함께, 상기 하부 스테이지(122)의 상면에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(122a)이 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(도시는 생략함)을 형성한 것을 제시한다.

이 때, 상기 정전척(121a) 및 진공 홀 역시, 상기 상부 스테이지(121)의 구성과 동일한 형상을 이루도록 형성할 수 있으나 반드시 이로 한정하지는 않으며, 통상 작업 대상 기판의 전반적인 형성 또는 각 액정 도포 영역 등을 고려하여 상기 정전척(121a) 및 진공 홀의 배치가 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 스테이지 이동장치는 상부 스테이지(121)를 선택적으로 상하 이동시키도록 구동하는 이동축(131)을 가지고, 하부 스테이지(122)를 선택적으로 좌우 회전시키도록 구동하는 회전축(132)을 가지며, 합착기 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 135는 각 기판의 위치 정렬 시 하부 스테이지(122)의 좌우 이동을 위해 구동하는 구동 수단이다.

그리고, 본 발명에 따른 합착기는 상기 합착기 챔버(110)의 내부가 선택적으로 진공 상태를 이룰 수 있도록 흡입력을 전달하는 역할을 수행하며, 통상의 공기 흡입력을 발생시키기 위해 구동하는 흡입 펌프로 구성하고, 이 흡입 펌프(200)가 구비된 공간은 합착기 챔버(110)의 공기 배출관(112)과 연통하도록 형성한다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 로더부는 상기한 합착기 챔버(110) 및 상기 합착기 챔버(110) 내부에 구비되는 각종 구성부분과는 별도의 장치로써 상기 합착기 챔버(110)의 외측에 구축되어, 액정이 적하된 제 1 기판(510) 또는, 씨일재가 도포된 제 2 기판(520)을 각각 전달받아 상기 합착 장치의 합착기 챔버(110) 내부에 선택적으로 반입 혹은, 반출하는 역할을 수행한다.

이 때, 상기와 같은 로더부는 액정이 적하된 제 1 기판(510)의 반송을 위한 어느 하나의 아암(이하, “제 1 아암”이라 한다)(310)과, 씨일재(Sealant)가 도포된 제 2 기판(520)의 반송을 위한 다른 하나의 아암(이하, “제 2 아암”이라 한다)(320)을 포함하여 구성되며, 제 1, 제 2 기판(510, 520)이 상기 각 아암(310, 320)에 얹혀진 상태로써 합착기 챔버(110) 내부로 반송되기 전의 대기 상태에서는 상기 제 1 아암(310)이 제 2 아암(320)에 비해 상측에 위치되도록 구성된다.

또한, 본 발명 합착 장치에는 로더부에 의해 합착기 챔버(110) 내부로 반입되어 각 스테이지(121,122)에 로딩된 각 기판(510,520)간의 정렬 상태를 확인하기 위한 얼라인 장치(600)가 더 포함되어 구성됨을 추가로 제시하며, 이 때의 얼라인 장치(600)는 상기 합착기 챔버(110)의 외측 혹은, 내측 중 최소 어느 한 위치에 장착할 수 있으나 상기 합착기 챔버(110)의 외측에 장착함을 그 실시예로써 제시한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 합착 장치의 구성은 각 기판의 형성은 여타의 공정을 통해 별도로 수행하도록 함으로써 기존의 합착 장치 구성에 비해 전반적인 크기를 대폭 축소시켰을 뿐 아니라 단순한 합착 공정만을 수행하게 됨으로써 그 작업 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 상기한 본 발명의 구성은 하부 스테이지의 이동이 극히 제한적으로만 이루어지도록 함으로써 각 기판간 위치 정렬이 보다 빠르고 정확히 이루어질 수 있게 되며, 종래의 기술과는 달리 합착기 챔버가 두 부분으로 선택적인 분리 및 결합을 이루는 것이 아니라 단일 챔버로 형성함으로써 두 부분의 챔버간 결합시 발생될 수 있는 누설에 따른 문제점이 없을 뿐 아니라 상기 누설을 방지하기 위한 많은 부속이 필요하지 않다는 장점을 가지게 된다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명 액정표시소자의 합착 장치를 이용한 기판간 합착 과정을 보다 개략적으로 설명하면 하기와 같다.

먼저, 액정이 적하된 제 1 기판과 씨일재가 도포된 제 2 기판을 준비한다. 물론 제 1 기판에 액정도 적하되고 씨일재가 도포되어도 무관한다.

그리고, 도 3의 점선 부분에 따른 상태와 같이 로더부(300)는 제 1 아암(310)을 이용하여 액정이 적하된 제 1 기판(510)을 상측에 대기시킴과 더불어 제 2 아암(320)을 이용하여 씨일재가 도포된 제 2 기판(520)을 전달받아 상기 제 1 아암(310)의 하측에 위치시킨다.

이 상태에서 합착기 챔버(110)의 유출구(111)가 개방되면 상기 로더부는 제 2 아암(320)을 제어하여 상기 씨일재가 도포된 제 2 기판(520)을 상기 개방된 유출구(111)를 통해 합착기 챔버(110)내로 로딩시키고, 상기 상부 스테이지(121)를 하강시켜 상기 제 2 기판(520) 상측에 위치되도록 하고 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)가 그 동작을 수행하면서 상기 상부 스테이지(121)에 형성된 각 진공 홀(121b)로 진공력을 전달하여 제 2 아암(320)에 의해 반입된 제 2 기판(520)을 흡착하여 상기 상부 스테이지(121)가 상승하므로 제 2 기판이 로딩된다.

이후, 상기 로더부는 제 1 아암(310)을 제어하여 상기 액정이 적하된 제 1 기판(510)을 상기 합착기 챔버(110)내로 로딩시켜 하부 스테이지(122)에 반입시키고, 하부 스테이지(122)에 연결된 진공 펌프(도시는 생략함)가 동작하면서 상기 하부 스테이지(122)에 형성된 각 진공홀(도시는 생략함)로 진공력을 전달하여 제 1 아암(310)에 의해 반입된 제 1 기판(510)을 흡착하여 상기 하부 스테이지(122)에 고정시키게 된다.

상기에서 씨일재가 도포된 제 2 기판(520)을 액정이 적하된 제 1 기판(510)보다 먼저 반입시키는 이유는, 상기 제 1 기판(510)을 먼저 반입하고 상기 제 2 기판(520)을 반입할 경우 상기 제 2 기판(520)의 반입 과정 중 발생될 수 있는 먼지 등이 상기 미리 반입되어 있던 제 1 기판(510)에 적하된 액정에 떨어질 수 있기 때문에 이의 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

만일, 상기한 과정에서 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지에 합착 기판이 존재한다면, 상기 제 2 기판을 반입하였던 제 2 아암(320)이 상기 제 2 기판의 반입 후 상기 하부 스테이지에 존재하는 합착된 기판을 언로딩 시키도록 함으로써 로딩과 언로딩이 동시에 수행되도록 하여 그 작업 시간상의 단축을 얻을 수 있도록 함이 바람직하다.

그리고, 상기한 과정을 통한 각 기판(510, 520)의 로딩이 완료되면 로더부(300)를 구성하는 각 아암(310, 320)이 합착기 챔버(110)의 외부로 빠져나감과 더불어 상기 합착기 챔버(110)의 유출구(111)에 설치된 차폐 도어가 동작하면서 상기 유출구(111)를 폐쇄하여 상기 합착기 챔버(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.

이후, 도면에는 도시되지 않았지만, 기판 리시버가 상부 스테이지 하측에 위치되고 상기 상부 스테이지가 흡착한 제 2 기판을 상기 기판 리시버위에 내려 놓은 다음, 상기 합착기 챔버(110)는 진공이 시작된다.

즉, 진공 장치를 구성하는 흡입 펌프(진공 장치)(200)가 구동되어 공기 흡입력을 발생시킴과 더불어 상기 합착기 챔버(110)의 공기 배출관(112)에 구비된 개폐 밸브(112a)가 상기 공기 배출관(112)을 개방된 상태로 유지시켜 상기 흡입 펌프(200)로부터 발생된 공기 흡입력을 상기 합착기 챔버(110) 내부로 전달시킴으로써 상기 합착기 챔버(110) 내부를 진공의 상태로 만들게 된다.

이렇게, 일정 시간 동안의 흡입 펌프(200) 구동에 의해 합착기 챔버(110) 내부가 진공 상태를 이루게 되면 상기 흡입 펌프(200)의 구동이 중단됨과 동시에 공기 배출관(112)의 개폐 밸브(112a)가 동작하여 상기 공기 배출관(112)을 폐쇄된 상태로 유지시키게 된다.

그리고, 상기와 같이 합착기 챔버(110) 내부가 완전한 진공 상태를 이루게 되면, 상기 각각의 정전척(121a,122a)에 전원을 인가하여 상기 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)가 각 기판(510, 520)을 정전 흡착하도록 한다. 그리고 상기 기판 리시버를 원 위치시킨다. 이 때, 기판의 도전층이 형성된 면이 상기 스테이지쪽에 위치될 경우는 약 0.1 내지 1KV의 전압을 인가하고, 기판의 도전층이 형성된 면이 상기 스테이지에 대향되는 쪽에 위치될 경우는 3 내지 4KV를 인가한다.

이 상태에서 스테이지 이동장치가 구동 모터(133)를 구동하여 상기 상부 스테이지(121)를 하향 이동시킴으로써 상기 상부 스테이지를 하부 스테이지(122)에 근접 위치시키게 되며, 이와 함께 얼라인 장치(600)는 상기 각 스테이지(121,122)에 부착된 각각의 기판(510, 520)간 정렬 상태를 확인함과 더불어 각 스테이지(121,122)에 축결합된 이동축(131,132) 및 회전축에 제어 신호를 전달하여 각 기판을 상호 정렬시키게 된다.

이후, 상기 스테이지 이동장치가 계속적인 구동신호를 전달받아 구동하면서 상부 스테이지(121)에 정전 흡착된 제 2 기판(520)을 하부 스테이지(122)에 흡착된 제 1 기판(510)에 가압하여 합착을 수행하게 된다.

상기 정전척(121a)에 공급되는 전원을 차단하여 상기 기판이 상부 스테이지로부터 이탈되도록 한 다음, 상기 상부 스테이지(121)를 상승시킨다. 그리고 상기 벤트관(113)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(113a)가 동작하면서 상기 벤트관(113)을 개방시켜 건조 공기 또는 N₂ 가스를 챔버내로 유입시키게 되고, 이로 인해 합착기 챔버(110) 내부는 점차 대기압 상태로 되면서 상기 합착기 챔버(110) 내부에 기압차를 부여하게 되어 이 기압차로 인한 상기 합착된 기판을 가압한다. 즉, 상기 씨일재로 밀봉된 제 1 기판과 제 2 기판 사이는 진공 상태이고 합착기 챔버는 대기 상태가 되므로 상기 제 1, 제 2 기판이 균일하게 가압된다.

이러한 벤트 공정이 완료되면 합착기 챔버(110)의 차폐 도어(114)가 구동하면서 상기 차폐 도어에 의해 폐쇄되어 있던 유출구(111)를 개방시키게 된다.

이후, 상기 로더부(300)에 의한 상기 합착 기판의 언로딩이 수행됨과 더불어 다시 상기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.

그런데, 상기에서 설명한 바와 같이, 합착이 완료된 후, 상기 기판이 상/하부 스테이지(121, 122)로부터 이탈되도록 하기 위하여 상기 정전척(121a)에 공급되는 전원을 차단하여도 상기 상부 스테이지(121)와 상기 합착된 기판 사이에 잔류 전압이 존재하여 상기 상부 스테이지(121) 상승 시 상기 합착된 기판이 쉽게 떨어지지 않을 가능성이 있으며, 이로 인하여 합착된 두 기판 사이에 오 정렬(misalign)이 발생되고, 상기 씨일재(Sealant)의 접착성이 악화될 가능성이 크다.

따라서, 본 발명에서는, 상기 합착된 기판이 상부 스테이지로부터 쉽게 떨어지도록 하기 위하여 상기 정전척(121a)에 공급되는 전원을 차단함과 동시에 상기 정전척의 평판 전극에 반대 극성의 전압을 순간적으로 인가하여 상부 스테이지로부터 합착된 기판이 쉽게 떨어지도록 한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 정전척이 고정된 상부 스테이지의 평면도이고, 도 5는 도 4의 I-I' 선상의 단면도이다.

즉, 상기 상/하부 스테이지(121, 122)의 표면에는 복수(6개) 블록의 정전척(121a)이 배열되어 있으며, 각 블록의 정전척(121a)은, 적어도 2 이상의 평판 전극(1)을 구비하여 상기 평판 전극(1)에 음/양의 직류 전원을 공급하여 흡착한다. 즉, 각 평판 전극(1)에 양 또는 음의 전압이 인가되면, 상기 상/하부 스테이지(121, 122)에 음 또는 양의 전하가 유기되고 그들 전하에 의해 유리 기판(520)에 도전층(ITO)(공통 전극 또는 화소 전극 등 투명 전극이 형성됨)이 형성되어 있으므로 상기 도전층(ITO)과 상기 상부스테이지 사이에 발생하는 쿨롱력으로 기판이 흡착된다.

따라서, 상기 합착된 기판을 상기 스테이지로부터 쉽게 떨어지도록 하기 위하여 상기 평판 전극(1)에 인가되는 전원을 차단함과 동시에 기판을 흡착하기 위해 인가한 전압의 극성과 반대인 극성을 상기 각 평판 전극(1)에 인가한다. 그러면, 상기 스테이지와 기판 사이에 잔류된 전하가 상쇄되기 때문에 합착된 기판이 스테이지로부터 쉽게 떨어진다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 합착기 및 상기 합착기의 제어 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 합착기는 액정의 적하나 씨일재의 도포를 위한 각각의 장치와는 별도의 장치로써 구성함과 더불어 여타의 공정을 통해 별도로 제조된 각 기판을 전달받아 사용하도록 함으로써 기존의 기판 합착용 기기와 같이 하부 스테이지에 로딩 되는 기판에 액정 및 밀봉재의 형성을 위한 구성이 추가로 필요치 않게 되어 그 전반적인 기판 합착용 기기의 크기를 대폭 축소시킬 수 있게 되어 보다 효과적인 레이 아웃(lay-out)을 설계할 수 있을 뿐 아니라 설치 공간을 절약할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

둘째, 상기한 바와 같이 액정의 적하와, 씨일재의 도포 그리고, 각 기판간 합착 공정이 서로 다른 장치를 통해 별도로써 동시에 진행됨에 따라 전반적인 작업 시간의 단축을 이룰 수 있게 된다.

셋째, 본 발명에 따른 합착 장치는 하부 스테이지의 이동이 진공 챔버 내에서 극히 제한적으로만 이루어지도록 함으로써 종래 기술과 같이 하부 챔버 유닛의 수평 이동에 의한 각 기판간 위치 정렬의 과정이 보다 빠르고 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.

특히, 종래의 기술과는 달리 진공 챔버가 두 부분으로 선택적인 분리 및 결합을 이루는 것이 아니라 단일체로 이루어진 챔버로 형성함으로써 두 부분의 챔버간 결합시 발생될 수 있는 누설에 따른 문제점이 없을 뿐 아니라 상기 누설을 방지하기 위한 많은 부속이 필요하지 않다.

넷째, 로더부를 구성하는 각 아암 중 액정이 적하되지 않는 기판을 진공 챔버 내로 반입하는 아암이 상기 기판의 반입 과정에서 이전 공정을 통해 합착 완료된 상태로 하부 스테이지에 얹혀져 있는 합착 기판을 동시에 반출하도록 설정함에 따라 기판의 반입 및 합착 기판의 반출을 위한 작업 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

다섯째, 본 발명은 합착기에서 정전척을 이용하여 각 스테이지가 기판을 흡착하여 두 기판을 합착한 다음, 상기 상부 스테이지를 상승시키기 전에 상기 정전척의 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가하므로 상기 합착된 기판이 상기 스테이지로부터 쉽게 떨어지므로, 상기 상부 스테이지(121)와 상기 합착된 기판 사이에 잔류 전압에 의해 스테이지(121) 상승 시 상기 합착된 기판에 오 정렬(misalign)이 발생되거나 상기 씨일재의 접착성이 악화될 가능성을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 액정 적화 방식을 적용한 기판의 조립장치의 액정 적하시 구성도

도 2는 종래의 액정 적화 방식을 적용한 기판의 조립장치의 합착시 구성도

도 3은 본 발명에 따른 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자 제조용 합착기를 개략적으로 나타낸 구성도

도 4는 본 발명에 따른 합착기의 정전척 평면도

도 5는 도 4의 I-I' 선상의 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 평판 전극 110. 합착기 챔버

121. 상부 스테이지 121a, 122a : 정전척

122. 하부 스테이지 200. 진공 장치

300. 로더부 400. 저장부

510. 제 1 기판 520. 제 2 기판

Claims (4)

1. 복수개의 평판 전극으로 구성된 정전척을 각각 갖는 상하 스테이지를 구비한 합착기의 제어 방법에 있어서,

   상기 정전척의 각 평판 전극에 음 또는 양의 극성의 전압을 인가하여 상기 정전척에 의해 상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계와,

   상기 상하 스테이지를 이동하여 상기 기판을 합착하는 단계와,

   상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 합착기의 제어 방법.
2. 복수개의 평판 전극으로 구성된 정전척을 각각 갖는 상하 스테이지를 구비한 합착기의 제어 방법에 있어서,

   합착기 챔버에 제 1 기판과 제 2 기판을 로딩하는 단계와,

   상기 합착기 챔버를 진공시키는 단계와,

   상기 정전척의 각 평판 전극에 음 또는 양의 극성의 전압을 인가하여 상기 정전척에 의해 상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계와,

   상기 상하 스테이지를 이동하여 상기 기판을 합착하는 단계와,

   상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 합착기의 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상하 스테이지가 각각 기판을 흡착하는 단계 후, 상기 상하 스테이지에 흡착된 기판을 정렬시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 합착기의 제어 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 정전척에 인가된 전압을 차단하고 상기 각 평판 전극에 반대 극성의 전압을 인가한 후 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동하는 단계 후,

   상기 합착된 두 기판을 가압하기 위하여 상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정과,

   상기 가압된 제 1, 제 2 기판을 언로딩하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 합착기의 제어 방법.