KR100942304B1 - 기판척, 기판합착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치되는 정반, 상기 정반에 설치되는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트에 설치되는 점착제, 상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트의 외부로 돌출하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원하는 기판 분리기를 구비하는 것으로, 본 실시예에 따른 기판척과 이 기판척을 이용하는 기판합착장치는 종래의 정전척에 비하여 저렴한 비용으로 제조가 가능하고, 유지보수 또한 쉽게 이루어질 수 있기 때문에 기판합착장치의 제조효율 및 사용효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기판척, 기판합착장치{Substrate chuck, Substrate bonding apparatus}
본 발명은 기판척, 기판합착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점착력을 이용하여 기판을 점착하는 기판척, 기판합착장치에 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 가능하다. 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 기판합착장치에 의하여 수행된다. 기판 합착장치에 대한 선행한 기술은 (주)후지쯔에 의하여 출원된 국제공개번호 "WO 2004/097509", "접합기판제조장치", (주)신에츠 엔지니어링에 의하여 출원된 국제공개번호 "WO 2003/091970", "플랫 패널용 기판의 접합 장치"등에 개시되어 있다.
기판 합착장치는 TFT 기판과 CF 기판을 서로 가압하여 합착한다. 이를 위하여 기판 합착장치는 상하에 서로 대향하여 배치되는 두개의 정전척(ESC; Electrostatic Chuck)을 각각 구비한다. 이 정전척들 각각에 TFT 기판과 CF 기판이 접착한다. 합착시에는 양 정전척의 평행도를 정밀하게 유지시키면서 서로 근접시킨 후 두 기판의 합착을 진행한다.
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.
본 발명은 점착력을 발휘하는 점착제로 된 기판척과 이 기판척을 이용하는 기판합착장치를 제공하기 위한 것이다.
기판합착장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치되는 정반, 상기 정반에 설치되는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트에 설치되는 점착제, 상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트의 외부로 돌출하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원하는 기판 분리기를 구비한다.
상기 베이스 플레이트에는 상기 기판 분리기를 수용하며 상기 기판 측으로 개구된 입출구가 형성된 설치부가 구비되고, 상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키는 다이아프램과 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비할 수 있다.
상기 다이아프램은 외부에서 공급된 공기압에 의하여 팽창 및 수축할 수 있다. 상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치될 수 있다.
상기 베이스 플레이트에는 상기 기판 분리기를 수용하며 상기 기판 측으로 개구된 입출구가 형성된 설치부가 구비될 수 있고, 상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키는 피스톤과 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비할 수 있다.
상기 피스톤은 피스톤 로드와 상기 푸셔의 상면과 측면을 둘러싸는 커버와 상기 커버의 내면에 설치되며 상기 푸셔의 상부와 접하는 누름부를 구비할 수 있다.
상기 푸셔의 측면과 상기 커버의 내측면 사이에는 오링이 설치될 수 있다. 상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치될 수 있다.
기판척은 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트에 설치되는 점착제, 상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트 외부로 돌출하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원하는 기판 분리기를 구비한다.
상기 베이스 플레이트에는 상기 기판 분리기를 수용하며 상기 기판 측으로 개구된 입출구가 형성된 설치부가 구비되고, 상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키는 다이아프램과 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비할 수 있다.
상기 다이아프램은 외부에서 공급된 공기압에 의하여 팽창 및 수축할 수 있다. 상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치될 수 있다.
상기 베이스 플레이트에는 상기 기판 분리기를 수용하며 상기 기판 측으로 개구된 입출구가 형성된 설치부가 구비되고, 상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키는 피스톤과 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비할 수 있다.
상기 피스톤은 피스톤 로드와 상기 푸셔의 상면과 측면을 둘러싸는 커버와 상기 커버의 내면에 설치되며 상기 푸셔의 상부와 접하는 누름부를 구비할 수 있다. 상기 푸셔의 측면과 상기 커버의 내측면 사이에는 오링이 설치될 수 있다. 상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치될 수 있다.
본 실시예에 따른 기판척과 기판합착장치는 종래의 정전척에 비하여 저렴한 비용으로 제조가 가능하고, 유지보수 또한 쉽게 이루어질 수 있기 때문에 기판합착장치의 제조효율 및 사용효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 기판척 및 이를 가진 기판합착장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 기판합착장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 기판합착장치는 제 1 기판(S1)과 제 2 기판(S2)이 안착되는 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)를 구비한다. 제 2 챔버(200)는 베이스에 고정되고, 제 1 챔버(100)는 승강부(240)에 의해 승강한다.
제 1 챔버(100)에는 제 1 기판(S1)을 안착시킬 수 있는 제 1 기판척(300)(400)이 구비되고, 제 2 챔버(200)에는 제 2 기판(S2)을 안착시킬 수 있는 제 2 기판척(210)이 구비된다. 제 1 기판척(300)(400)과 제 2 기판척(210)은 각각 제 1 챔버(100)의 제 1 정반(101)과 제 2 챔버(200)의 제 2 정반(201)에 설치된다. 제 1기판척(300)(400)은 반데르발스 힘(Van der Waals' Force)으로 기판을 점착하는 것이고, 제 2기판척(210)은 정전기력(electrostatic force)으로 기판을 점착한다.
도 2는 제 1기판척을 나타낸 평면도이다. 제 1 기판척(300)(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 제 1정반(101)에 설치된다. 제 1기판척(300)(400)은 베이스 플레이트(310)(410)와 이 베이스 플레이트(310)(410)의 표면에 노출된 상태로 설치되는 다수개의 점착제(320)(420)와 이 점착제(320)(420)들 사이에 형성되어 점착제(320)(420)에 부착된 제 1기판(S1)을 공정 중에 점착제(320)(420)로부터 분리시키는 기판 분리기(330)(430)를 구비한다.
그리고 제 1기판척(300)(400)은 제 1기판(S1)의 크기 및 제 1정반(101)의 크기에 따라 복수개가 정반(101)에 설치될 수 있다.
이하에서는 제 1기판척(300)(400)에 대한 실시예들을 설명한다. 도 3은 본 실시예에 따른 기판척에 대한 제 1실시예를 설명하기 부분 절개 사시도이고, 도 4와 도 5는 제 1실시예에 따른 기판척의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
첫 번째 실시예에 따른 제 1기판척(300)은 도 3에 도시된 바와 같이 금속 판체로 된 베이스 플레이트(310)를 구비한다. 베이스 플레이트(310)에는 하부에 입출구(321)가 형성된 설치부(311)가 형성된다. 설치부(311) 내부의 하측면에는 단차부(322)가 형성된다. 베이스 플레이트(310) 입출구(321) 주변에는 다수개의 점착제(320)가 설치된다. 점착제(320)는 제 1기판(S1)을 점착한다.
설치부(311)의 내부에는 기판 분리기(330)가 수용, 설치된다. 기판 분리 기(330)는 설치부(311) 내부에 위치하여 설치부(311)의 단차부(322)에 겹쳐지는 받침부(331a)와 받침부(331a)보다 작은 직경으로 형성된 누름부(331b)로 된 푸셔(331)를 구비한다.
또한 기판 분리기(330)는 푸셔(331)의 누름부(331b)를 입출구(321) 측으로 돌출시키는 다이아프램(332)과 푸셔(331)의 받침부(331a)와 설치부(311)의 단차부(322) 사이에 개재되어 푸셔(331)를 설치부(311) 내부로 탄성 복원시키는 스프링(333)을 구비한다. 그리고 스프링(333)의 지지를 위하여 단차부(322)에는 지지돌기(323)가 형성된다.
푸셔(331)의 상부에 위치하는 다이아프램(332)은 공압에 의하여 팽창 수축한다. 공압의 제공을 위하여 다이아프램(332)의 상부에는 에어관(332a)이 설치되어 베이스 플레이트(310) 외부로 연장되어 있다.
이와 같이 구성된 제 1실시예에 따른 제 1기판척(300)의 동작은 도 4에 도시된 바와 같이 제 1기판(S1)이 점착제(320)에 의하여 점착된 상태인 경우, 푸셔(331)는 스프링(333)에 의하여 설치부(311) 내부에 삽입 위치한다.
그리고 이를 위하여 다이아프램(332)에는 공압이 제공되지 않는다. 그리고 기판(S1)의 합착을 위하여 기판(S1)을 분리하는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 다이아프램(332)으로 공압이 가해지고, 이에 따라 다이아프램(332)이 팽창한다.
다이아프램(332)이 팽창하면 푸셔(331)의 누름부(331b)는 입출구(321) 측으로 밀려 나가게 된다. 이에 따라 푸셔(331)의 누름부(331b)는 입출구(321)를 통하여 기판(S1) 측으로 진행하여 기판(S1)이 점착제(320)에 부착된 반대 방향으로 밀 게 된다. 이러한 누름 동작으로 기판(S1)은 점착제(320)에서 분리된다.
도 6은 제 1기판척에 대한 제 2실시예를 설명하기 부분 절개 사시도이고, 도 7과 도 8은 제 2실시예에 따른 제 1기판척의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
제 1기판척(400)에 대한 두 번째 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 금속 판체로 된 베이스 플레이트(410)를 구비한다. 베이스 플레이트(410)에는 하부에 입출구(421)가 형성된 설치부(411)가 구비된다. 설치부(411) 내부의 하측면에는 단차부(422)가 형성된다. 베이스 플레이트(410)의 입출구(421) 주변에는 다수개의 점착제(420)가 설치된다. 점착제(420)는 제 1기판(S1)을 점착한다.
설치부(411)의 내부에는 기판 분리기(430)가 수용, 설치된다. 기판 분리기(430)는 설치부(411) 내부에 위치하여 설치부(411)의 단차부(422)에 겹쳐지는 받침부(431a)와 받침부(431a)보다 작은 직경의 누름부(431b)로 형성된 푸셔(431)를 구비한다.
또한 기판 분리기(430)는 푸셔(431)의 누름부(431b)를 입출구(421) 측으로 돌출시키는 피스톤(432)과 푸셔(431)의 받침부(431a)와 설치부(411)의 단차부(422) 사이에 개재되어 푸셔(431)를 설치부(411) 내부로 탄성 복원시키는 스프링(433)을 구비한다. 그리고 스프링(433)의 지지를 위하여 단차부(422)에는 지지돌기(423)가 형성된다.
기판 분리기(430)의 피스톤(432)은 피스톤 로드(432a)와 푸셔(431)의 상면과 측면을 둘러싸는 커버(432b)를 구비한다. 그리고 커버(432b)의 내면에는 푸셔(431)의 상부와 접하는 누름돌기(432c)를 구비한다. 또한 푸셔(431)의 받침부(431a) 측 면에는 오링(431c)이 설치된다. 그리고 점착제(420)는 입출구(421)의 주변에 다수개가 설치된다.
이와 같이 구성된 제 2실시예에 따른 기판 분리기(430)의 동작은 도 7에 도시된 바와 같이 기판이 점착제(420)에 의하여 점착된 상태인 경우 푸셔(431)는 스프링(433)에 의하여 설치부(411) 내부에 삽입 위치한다. 그리고 이를 위하여 피스톤(432)은 상승한 상태에 있게 된다.
그리고 기판(S1)의 합착을 위하여 기판(S1)을 분리하는 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 피스톤(432)이 하강하게 된다. 피스톤(432)이 하강하면 푸셔(431)의 누름부(431b)는 입출구(421) 측으로 밀려 나가게 된다. 이에 따라 푸셔(431)의 누름부(431b)는 입출구(421)를 통하여 기판(S1) 측으로 진행하여 기판(S1)을 점착제(420)에 부착된 반대 방향으로 밀게 된다. 이러한 누름 동작으로 기판(S1)은 점착제(420)에서 분리된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 기판합착장치의 작동상태를 설명하기로 한다.
제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)가 이격된 상태에서 먼저 로봇(미도시)이 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 사이 공간으로 제 1기판(S1)을 반입한다. 이후 제 1 챔버(100)에 구비된 진공척(120)이 하강하여 제 1 기판(S1)을 흡착하여 상승시킨다. 진공척(120)에 의해 흡착된 상태로 상승하던 제 1 기판(S1)은 제 1 정반(101)에 구비된 점착제(320)(420)에 부착된다.
그리고 로봇에 의해 제 2 기판(S2)이 반입되며, 제 2 기판(S2)의 수취를 위해 리프트 핀(220)이 상승하여 제 2 기판(S2)을 지지한 상태에서 로봇은 외부로 빠 져나간다. 이후 리프트 핀(220)은 하강하여 제 2 정반(201)에 안착시키고, 제 2 기판척(210)에 부착된다.
이후 승강부(300)에 의해 제 1 챔버(100)가 하강하여 제 2 챔버(200)와 밀착됨으로 공정 공간이 형성된다. 공정 공간이 형성되면 드라이 펌프와 고진공분자펌프에 의해 진공상태를 형성하게 된다. 이때 제 1 정반(101)이 하강하여 개략적으로 제 1 기판(S1)과 제 2 기판(S2)의 정렬을 실시하게 된다. 개략적인 정렬이 실시되고 난 후 기판(S1)(S2) 간의 미세 정렬이 실시되어 정렬이 마무리된다.
정렬이 끝나게 되면, 챔버(100)(200)의 내부는 공정을 위한 진공상태가 되고, 제 1 기판(S1)과 제 2 기판(S2)은 근접한 상태가 된다. 이후 기판 분리기(300)(400)에 의하여 제 1 기판(S1)은 점착제(127)로부터 이탈되어 아래쪽에 위치한 제 2 기판(S2)으로 낙하하여 합착된다.
제 1 기판(S1)과 제 2 기판(S2)의 합착이 되면, 챔버(100)(200)의 내부를 배기하여 대기 상태가 되도록 하게 되는데, 이때 도시하지는 않았으나 제 1 챔버(100) 측에서 N2가스가 공급하여 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)이 더욱 견고하게 합착되도록 한다.
상술한 바와 같은 과정이 완료되면, 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)는 이격되고, 제 2 챔버(200)의 리프트 핀(220)은 상승하게 되며, 외부에서 로봇이 들어와 합착된 패널을 반출하는 과정을 통해 합착공정은 완료된다.
도 1은 본 실시예에 따른 기판합착장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 기판합착장치에 구비된 기판척의 배치상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 제 1기판척에 대한 제 1실시예를 설명하기 부분 절개 사시도이다.
도 4와 도 5는 제 1실시예에 따른 제 1기판척의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제 1기판척에 대한 제 2실시예를 설명하기 부분 절개 사시도이다.
도 7과 도 8은 제 2실시예에 따른 제 1기판척의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (16)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되는 정반;
    상기 정반에 설치되고 기판 측으로 입출구가 형성된 설치부를 포함하는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 기판을 점착할 수 있는 점착제; 및
    상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트의 외부로 돌출가능하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원되는 기판 분리기;를 구비하며,
    상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와, 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키도록 외부에서 공급된 공기압에 의하여 팽창 및 수축하는 다이아프램과, 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치된 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  5. 삭제
  6. 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되는 정반;
    상기 정반에 설치되고 기판 측으로 입출구가 형성된 설치부를 포함하는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 기판을 점착할 수 있는 점착제; 및
    상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트의 외부로 돌출가능하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원하는 기판 분리기;를 구비하며,
    상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와, 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키는 피스톤과, 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비하며,
    상기 피스톤은 피스톤 로드와, 상기 푸셔의 상면과 측면을 둘러싸는 커버와, 상기 커버의 내면에 설치되며 상기 푸셔의 상부와 접하는 누름부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 푸셔의 측면과 상기 커버의 내측면 사이에는 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치된 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  9. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 기판을 점착할 수 있는 점착제; 및
    상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트 외부로 돌출하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원하는 기판 분리기;를 구비하며,
    상기 베이스 플레이트에는 상기 기판 분리기를 수용하며 상기 기판 측으로 개구된 입출구가 형성된 설치부가 구비되고, 상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와, 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키도록 외부에서 공급된 공기압에 의하여 팽창 및 수축하는 다이아프램과, 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판척.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치된 것을 특징으로 하는 기판척.
  13. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 설치되고 기판을 점착할 수 있는 점착제; 및
    상기 점착제의 주변에 설치되어 상기 기판을 상기 점착제에서 분리시키기 위하여 상기 베이스 플레이트 외부로 돌출하고, 상기 기판의 분리 후에 상기 베이스 플레이트 내부로 복원하는 기판 분리기;를 구비하며,
    상기 베이스 플레이트에는 상기 기판 분리기를 수용하며 상기 기판 측으로 개구된 입출구가 형성된 설치부가 구비되고, 상기 기판 분리기는 상기 설치부 내부에 위치하는 푸셔와, 상기 푸셔를 상기 입출구 측으로 돌출시키는 피스톤과, 상기 푸셔를 상기 설치부 내부로 복원시키는 스프링을 구비하며, 상기 피스톤은 피스톤 로드와, 상기 푸셔의 상면과 측면을 둘러싸는 커버와, 상기 커버의 내면에 설치되며 상기 푸셔의 상부와 접하는 누름부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판척.
  14. 삭제
  15. 제 13항에 있어서, 상기 푸셔의 측면과 상기 커버의 내측면 사이에는 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 기판척.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 점착제는 상기 입출구의 주변에 설치된 것을 특징으로 하는 기판척.
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