KR100856680B1 - 기판 합착기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 합착기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 로딩 또는 언로딩시 기판이 흡착되는 정전척의 표면을 세정하는 기판 합착기에 관한 것이다.
즉, 본 발명은, 챔버 내부에 구비된 정전척을 사용하여 기판을 합착하는 기판 합착기에 있어서, 상기 정전척 표면으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급라인; 상기 가스 공급라인을 통해 상기 정전척에 공급되는 가스에 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 발생수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 합착기에 관한 것이다.
기판 합착기, 기판, 상하 정전척, 가스 공급라인, 초음파 발생수단, 이물질, 세정

Description

기판 합착기{SUBSTRATES ADHESION APPARATUS}
도 1은 종래의 기판 합착기를 도시한 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 합착기를 도시한 정단면도이다.
도 3 및 도 4는 상기 기판 합착기의 초음파 발생수단이 이동하는 경로를 측면과 평면에서 도시한 측단면도 및 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
120, 122 : 상, 하부 스테이지 124, 126 : 상하 정전척
128, 130 : 가스 공급라인 140 : 초음파 발생수단
142 : 구동부
본 발명은 기판 합착기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 로딩 또는 언로딩시 기판이 흡착되는 정전척의 표면을 세정하는 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.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 형광체가 도포된 칼라 필터(Color filter) 기판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입하여 형성된다. 물론 양 기판의 가장자리에는 액정 물질을 가두기 위한 봉인재(Sealer)가 구비되며, 양 기판 사이에는 소정 간격으로 양 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 간격재(Spacer)가 위치된다.
상기 액정 표시 장치는 액정 물질에 전원을 인가하여 구동되는 것이며, 액정 물질은 이방성 유전율을 갖기 때문에 전원의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.
따라서 액정 표시 장치를 제조함에 있어서는 TFT기판 및 칼라필터 기판을 제조한 후에 양 기판을 합착하고 그 사이의 공간에 액정 물질을 주입하는 것이 필수적인 공정이면서, 매우 중요한 공정이다.
이러한 기판 합착 공정은 그 내부를 진공 상태로 형성시킬 수 있는 기판 합착기에 의하여 수행되며, 기판 합착기에서는 진공 상태에서 기판 합착기 내의 상부 스테이지 및 하부 스테이지에 기판을 고정하기 위하여 정전척(ESC: Electro Static Chuck)이 사용되고 있다. 즉, 상부 스테이지 및 하부 스테이지에 전원을 인가하고 그 전원에 의하여 발생하는 정전기력에 의하여 기판을 흡착 고정하는 것이다.
그리고 상기 기판 합착기는 진공 상태와 대기압 상태를 전환이 불가피하며, 진공 상태에서 대기압 상태로의 전환시 그 내부에 벤팅 가스(Venting gas)를 주입한다.
종래의 기판 합착기는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게는 하부 베이스(10)와, 상기 하부 베이스(10)와 이격된 상태로 마련되는 상부 베이스(12)와, 상기 상부 베이스(12)의 상부에 마련되는 상, 하부 챔버(14, 16)와, 상기 상, 하부 챔버(14, 16) 내 상부 영역과 하부 영역에 마련되는 상, 하부 스테이지(20, 22)로 이루어지며, 상기 상, 하부 챔버(14, 16) 내에 반입되는 두 개의 기판(TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판 : 도면에 미도시)을 상부 스테이지(20)와 하부 스테이지(22)에 수평으로 배치한 후 상하로 합착하는 구조로 되어있다.
그리고 상기 상부 챔버(14)의 상면에는 내부 구성물의 유지 보수시 개방하는 상부판(18)이 마련된다.
그리고 상기 상, 하부 챔버(14, 16)의 내부에 기판 반입 또는 반출시 상기 상부 챔버(14)를 승강시키는 승강수단(도면에 미도시)이 상부 챔버(14)의 저면 모서리 영역에 각각 마련된다.
그리고 상기 상부 스테이지(20)의 하부와 하부 스테이지(22) 상부에는 로딩된 기판이 각각 위치되고 일차적으로 가흡착시키는 리프트 핀(Lift pin : 도면에 미도시)이 다수개 마련되며, 이러한 리프트 핀은 상, 하부에 마련되는 하나의 플레이트와 플레이트에 구동력을 제공하는 구동부(도면에 미도시)에 의해 일률적으로 이동된다.
여기서, 상기 기판의 합착 수행 전 하부 스테이지(22)에 배치된 기판을 정확한 위치로 정렬하는 스테이지 어라인(Align) 과정이 포함되며, 이러한 기판의 정렬은 하부 챔버(16)의 이웃된 측벽 세 지점에 접한 상태로 마련되는 정렬수단(도면에 미도시)에 의해 실시된다.
상기 정렬수단은 적층된 상, 하부 챔버(14, 16) 중 하부 챔버(16)에 직접적으로 접한 상태로 상부 베이스(12)의 상면에 고정되며, 편심되게 마련되는 캠(Cam : 도면에 미도시)과, 상기 캠에 회전력을 부여하는 구동부(도면에 미도시)로 이루어진다.
한편, 상기 상, 하 기판을 상, 하부 스테이지(20, 22) 상에 흡착하거나 상, 하부 챔버(14, 16)를 진공 상태에서 대기압 상태로 전환하기 위해 벤팅(Venting) 가스를 주입하는 가스 공급라인(28, 30)이 외부에서 상, 하부 챔버(14, 16)의 내부로 연통되어 상, 하부 스테이지(20, 22)의 정전척(ESC : 24, 26)에 다수 분할된 상태로 마련된다.
그리고 상기 가스 공급라인(28, 30)은 흡착력을 외부의 펌프(도면에 미도시)의 펌핑(Pumping)으로부터 제공받아 상, 하부 스테이지(20, 22) 상에 균일한 기체 흐름을 제공하는 기능, 즉 기판을 흡착하기 위한 기능과, 대기압 상태와 진공 상태를 번갈아 전환하는 과정에서 진공 상태에서 대기압 상태로 전환하기 위해 상, 하부 챔버(14, 16)에 벤팅 가스인 질소(N2)를 주입하는 이동 경로 역할을 한다.
그리고 상기 베이스(12) 및 상부판(18)에는 다수개의 배기 펌프(도면에 미도시)가 구비되어 벤팅 가스를 배기하는 기능을 한다.
그러나 상기 정전척(24, 26)은 이 표면이 외부에서 유입되는 이물질로 쉽게 손상될 수 있으며, 유전체 분극 특성에 의해 분극하는 전자들을 응집하게 되어 아 크(Arc) 발생의 원인이 되고 잔류 정전기로 인해 개폐식 상, 하부 챔버(14, 16) 특성상 외부의 이물질이 유입되어 정전척(24, 26) 표면에 잔존할 확률이 높음에 따라 정전척(24, 26)의 손상률도 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 기판의 로딩 또는 언로딩시 정전척에 연속적으로 분사되는 가스의 분자를 초음파에 의해 성화시켜 상기 정전척에 잔존하는 이물질을 세정할 수 있게 한 기판 합착기를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버 내부에 구비된 정전척을 사용하여 기판을 합착하는 기판 합착기에 있어서, 상기 정전척 표면으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급라인; 상기 가스 공급라인을 통해 상기 정전척에 공급되는 가스에 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 발생수단이 구비됨으로써, 상기 정전척 표면에 잔류되는 외부의 이물질은 가스 공급라인을 통해 공급되는 분사 가스에 초음파 발생수단으로 진동 에너지를 부가하여 세정시킴에 따라 외부의 이물질로부터 상기 상하 정전척이 손상되는 것을 방지하므로 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 상기 챔버 내부에는 상기 초음파 발생수단이 상기 정전척의 표면상에서 이동 가능하도록 구동부가 구비됨으로써, 상기 구동부에 의해 초음파 발생수단이 상하 정전척으로 이동함에 따라 초음파 진동을 전달하여 이 상하 정전척에 잔류되는 이물질의 이탈을 용이하게 하므로 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 상기 구동부는, 수평 및 수직 이동이 가능함으로써, 상기 초음파 발생수단을 이동시켜 상, 하 정전척에 모두 초음파 진동을 부가할 수 있으므로 바람직하다.
이하, 본 발명의 기판 합착기를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 기판 합착기는 도 2에 도시된 바와 같이 하부 베이스(110)와 베이스(112)와 상, 하부 챔버(114, 116)와 상부판(118)과 상, 하부 스테이지(120, 122)와 상하 정전척(124, 126)과 가스 공급라인(128, 130) 및 초음파 발생수단(140)으로 이루어진다.
여기서, 상기 하부 베이스(110)와 베이스(112)와 상, 하부 챔버(114, 116)와 상부판(118)과 상, 하부 스테이지(120, 122)와 상하 정전척(124, 126) 및 가스 공급라인(128, 130)은 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 두 개의 기판인 TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판을 상, 하부 챔버(114, 116) 내부로 반입 또는 반출시키는 반송 로봇(도면에 미도시)이 구비되며 상기 반송 로봇에 있어서 상측에 마련된 상측 핸드와 하측에 마련된 하측 핸드가 포 함되고 상술한 상측 핸드의 하부에는 흡착력에 의해 컬러필터 기판이 흡착되며, 상술한 하측 핸드의 상부에는 TFT 어레이 기판이 위치된다.
상기 초음파 발생수단(140)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상하 정전척(124, 126)의 세정시 설정된 궤적을 따라 상기 상하 정전척(124, 126)에 근접된 상태로 순차 이동되어 이 상하 정전척(124, 126)에 벤트 가스를 통해 진동이 전달되게 하는 기능을 하며, 구동부(142)가 더 구비되고 최초 상, 하부 스테이지(120, 122)의 승강시 간섭하지 않은 근접된 외측에 구비된다.
더욱이, 상기 초음파 발생수단(140)은 상기 상하 정전척(124, 126)의 단 변 길이보다 더 연장되면서 수평 상태로 구비되며 인가 전원에 의해 상하 정전척(124, 126)에 근접시킴과 동시에 이동하여 상기 상하 정전척(124, 126) 표면에 초음파 진동을 발생시키는 기능을 한다.
또한, 상기 초음파 발생수단(140)은 도면에는 도시하지 않았지만 이 내부에 고주파수의 전기신호를 발생하는 발진기와 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 진동부로 이루어지며, 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 구동부(142)는 상기 초음파 발생수단(140)의 양단에 각각 고정된 상태로 베이스(112)의 바닥에 구비되며 상하 정전척(124, 126)을 따라 순차적으로 이동할 수 있도록 구동력을 제공한다.
그리고 상기 구동부(142)는 베이스(112)의 상면 중 하부 정전척(126)과 평행되는 장 변 양단에 가이드레일이 구비되고 상기 가이드레일을 따라 안내되면서 이동된다.
여기서, 상기 구동부(142)는 상기 초음파 발생수단(140)을 하부 정전척(126)에 근접된 적정 높이로 위치시킨 후 상기 하부 정전척(126)의 일단에서 타단 방향으로 가이드레일을 따라 이동시키다가 이동이 완료되면 상기 상부 정전척(124)에 근접되게 상승시켜 이 상부 정전척(124)의 일단에서 타단 방향으로 이동시키며, 이동 중에 초음파 발생수단(140)을 작동시켜 상하 정전척(124, 126)의 표면에 초음파 진동을 가한다.
이렇게, 상기 구동부(142)가 상기 초음파 발생수단(140)을 상하 정전척(124, 126)에 설정된 궤도를 따라 적어도 한 번 이동되게 함으로써, 이동 회수를 증가시키거나 이동 속도를 하강시켜 가스 공급라인(128, 130)을 통해 공급되는 벤트 가스에 상하 정전척(124, 126)에 미치는 초음파 진동으로 가스 분자를 활성화시켜 상기 상하 정전척(124, 126)에 잔류되는 이물질의 세정률이 상승된다.
그러므로 본 발명의 기판 합착기에서 이 내부에 구비되는 정전척의 세정 과정은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기판이 상, 하부 챔버(114, 116)에 로딩 또는 언로딩되는 과정에서 실시되며 우선, 상기 기판이 개방된 상, 하부 챔버(114, 116) 내부로 반입되기 전, 상, 하부 스테이지(120, 122)에 구비되는 가스 공급라인(128, 130)을 통해 벤트 가스가 지속적으로 공급되어 대향되는 상하 정전척(124, 126)에 고압으로 분사된다.
이때, 전 공정 실시 후 개방된 상, 하부 챔버(114, 116)의 내부로 외부의 이물질이 유입되어 상하 정전척(124, 126)에 잔류되며 상기 가스 공급라인(128, 130) 을 통해 분사되는 가스로 어느 정도의 이물질은 제거되지만 완벽한 제거가 되지 않는다.
여기서, 상기 초음파 발생수단(140)은 구동부(142)의 구동에 의해 상부 정전척(124)의 표면과 근처인 일단으로 이동한 후 가이드레일을 따라 타단으로 이동되면서 상기 상부 정전척(124)의 표면에 분사되는 가스에 초음파 진동 에너지가 가해져 활성화된 가스 분자의 충돌에 의해 상부 정전척(124)으로부터 이물질이 완전히 세정된다.
여기서, 상기 상부판(118) 및 베이스(112)에 다수 구비되는 배기 펌프에 의해 이물질이 포함된 가스는 외부로 배기된다.
그 후, 상기 구동부(142)가 구동되어 하부 정전척(126)과 근접된 위치로 상승한 후 상기 하부 정전척(126)의 표면과 근처인 일단으로 이동한 후 가이드레일을 따라 타단으로 이동되면서 상기 하부 정전척(126)의 표면에 분사되는 가스에 초음파 진동 에너지가 가해져 활성화된 가스 분자의 충돌에 의해 상기 하부 정전척(126)으로부터 이물질이 완전히 세정된다.
그리고 상기 베이스(118) 및 베이스(112)에 다수 구비되는 배기 펌프에 의해 이물질이 포함된 가스는 외부로 배기된다.
그 후, 상기 하부 정전척(126)을 세정한 다음 초음파 발생수단(140)은 구동부(142)의 구동에 의해 원위치로 복귀된다.
반대로, 상기 기판의 반출될 때에도 역순으로 상하 정전척(124, 126)을 세정하면 된다.
한편, 본 발명에서는 상기 초음파 발생수단(140)이 상부 정전척(124)을 먼저 세정시킨 후 하부 정전척(126)을 세정하는 것으로 설명하였으나 반대로 하부 정전척(126)을 먼저 세정할 수도 있으며 상기 상부 정전척(124)을 먼저 세정하는 것이 하부 정전척(126)에 이물질이 낙하할 경우를 대비할 수 있으므로 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 기판 합착기는 기판의 로딩 또는 언로딩시 가스 공급라인을 통해 상하 정전척에 연속적으로 가스를 분사시키고 이와 동시에 초음파 발생수단으로 초음파 진동을 발생시킴으로써 초음파에 의해 가스 분자를 활성화시켜 상기 상하 정전척에 잔류하는 이물질의 세정률을 상승시키며 공정 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 챔버 내부에 구비된 정전척을 사용하여 기판을 합착하는 기판 합착기에 있어서,
    상기 정전척 표면으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급라인;
    상기 가스 공급라인을 통해 상기 정전척에 공급되는 가스에 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 발생수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 상기 초음파 발생수단이 상기 정전척의 표면상에서 이동 가능하도록 구동부가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동부는,
    수평 및 수직 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 상기 구동부의 이동을 안내하도록 가이드레일이 구비되 는 것을 특징으로 하는 기판 합착기.
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