KR101205852B1 - 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법,이에 사용되는 기판 흡착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법, 그리고 기판 흡착 장치에 관한 것으로서, 흡착 플레이트에 반데르발스의 힘을 이용한 미세모 집약체를 구비하여, 흡착 스테이지에 로딩된 기판을 안정되게 고정한 상태에서 기판 합착이 이루어질 수 있도록 구성됨으로써, 기판 고정 구조가 간단하여 제조비용을 절감할 수 있고, 정전기 등에 의해 발생되는 흡착 스테이지의 고장 및 합착 패널의 품질 저하를 방지하여 보다 우수한 합착 기판을 생산할 수 있는 효과를 갖게 된다.

LCD, 합착, 미세모, 반데르 발스, 미세모, 흡착 플레이트, 도마뱀붙이

Description

디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법, 이에 사용되는 기판 흡착 장치{Apparatus and method for laminating substrates to manufacturing display panel, and apparatus for sucking substrate using therefor}

도 1은 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 전체 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 하부 챔버 유닛의 개략적인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 흡착 스테이지의 일부 구성을 나타낸 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 흡착 플레이트의 단면도 및 일부 확대도이다.

도 5는 본 발명에 따른 미세모의 구조를 나타낸 일 실시예의 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 미세모의 구조를 나타낸 다른 실시예의 도면이다.

도 7은 본 발명에 적용되는 반데르 발스 힘의 원리를 설명하기 위한 그래프이다.

도 8은 본 발명에서 미세모 집약체가 구비된 흡착 플레이트에 기판이 흡착되는 구조를 예시한 순서 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 기판분리기구의 일 실시예의 구성을 보인 흡착 스테이지의 사시도이다.

도 10은 본 발명에 따른 기판분리기구의 다른 실시예의 구성을 보인 기판 합착 장치의 구성도이다.

도 11은 본 발명에 따른 기판 합착 방법을 나타낸 순서도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착 스테이지를 나타낸 사시도이다.

도 13은 도 12에 도시된 흡착 플레이트의 단면도 및 일부 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 베이스 프레임 5 : 합착 챔버

10 : 상부 챔버 유닛 20 : 하부 챔버 유닛

30 : 상부 흡착 스테이지 31 : 고정 플레이트

32 : 흡착 플레이트 35 : 미세모 집약체

40 : 하부 흡착 스테이지 41 : 고정 플레이트

42 : 흡착 플레이트 45 : 미세모 집약체

46 : 미세모 50 : 챔버 개폐기구

51 : 구동 모터 55 : 볼 스크류

60 : 압력조절기구 71 : 리니어 액츄에이터

73 : 얼라인 카메라 75 : 캠

80 : 리프트핀 작동기구 81 : 리프트 핀

83 : 연동부 85 : 나선축

86 : 승강 모터 90 : 합착 경화 기구

본 발명은 LCD 등 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 흡착 플레이트의 표면에 미세모 집약체를 구비하여, 로딩된 기판을 안정되게 고정한 상태에서 합착할 수 있도록 한 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법, 이에 사용되는 기판 흡착 장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 패널(FDP; Flat Display Panel)은 크게 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 및 유기발광다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diodes) 등이 개발되어 사용되고 있다.

이와 같은 디스플레이 패널들은 통상 두 개의 기판(예를 들면 유리 기판 등) 사이에 영상을 구현할 수 있는 화상 표시소자가 설치되는데, 이와 같은 구조를 갖기 위해서는 두 개의 기판을 상호 합착하여 부착하는 공정이 필요하게 된다.

LCD를 예를 들어 설명하면, TFT(Thin Film Transistor) 기판과 형광체가 도포된 칼라 필터(Color Filter) 기판을 각각 제작한 다음, 그 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입하고, 상기 두 기판을 합착하여 LCD 패널을 제작하게 된다.

여기서 LCD를 제작하기 위한 기판 합착 공정은 진공 상태로 두 기판을 합착할 수 있는 기판 합착 장치가 사용된다.

기판 합착 장치에는 합착 챔버 내로 로딩된 두 기판을 흡착한 상태에서 합착할 수 있도록 합착 챔버의 상부와 하부에 흡착 플레이트('chuck'이라고도 함)가 각각 구비되어 있는 데, 이 흡착 플레이트에 기판을 안정되게 흡착하여 그 위치를 잡아 주는 기술은 기판의 합착 품질을 결정하는 중요한 요소로 작용하게 되므로, 흡착 플레이트의 흡착 구조에 대한 연구 개발이 지속되고 있는 실정이다.

그 중에 한 가지 방법으로 흡착 플레이트에 정전기력을 이용하여 기판을 고정시키는 기구를 사용하는 방법이 있는데, 합착 장치에 사용하는 예로는 대한민국 공개특허공보 ‘공개번호 10-2004-49520’(이하 ‘공개 발명’이라 한다.) 등을 들 수 있다. 이러한 기구를 정전척(ESC:Electro Static Chuck) 이라고 하고, 종래의 반도체 제조 장비나 LCD 제조 장치에 널리 사용되어 오던 기술이다.

상기 공개 발명의 정전척 구조에 대해서 간단히 설명하면, 알루미늄 등 소재로 이루어진 흡착 플레이트 상에 상기 흡착 플레이트와는 절연되고 기판과의 사이에서 정전기력(Electro Static Force)를 발생시킬 수 있는 전극 패턴을 형성하고, 폴리이미드 필름으로 절연시켜 사용하게 된다.

이와 같은 정전척은 흡착 플레이트에 로딩된 유리 기판을 고정하기 위해 상기 전극패턴에 전원을 인가하게 되면, 흡착 플레이트와 기판 사이에 정전기력이 발생하면서 기판이 고정되고, 전원을 오프시키면 정전기력이 소멸되면서 기판을 분리할 수 있도록 구성된다.

그러나 상기와 같은 정전척을 이용한 종래 기술의 기판 합착 장치는 전극 패턴 형성 및 적절한 절연에 주위를 기울여야 하며, 흡착 플레이트의 외부에는 상기 전극을 제어하기 위한 장치를 별도로 설치하게 되므로, 제조 공정이 복잡하고, 제조비용도 많이 소요됨은 물론 제어 구조도 복잡해지는 문제점이 있다.

또한 통상 디스플레이 패널을 구성하는 기판은 유리 기판으로 이루어지는 바, 합착 과정에서 발생된 미세한 유리 파편 등 입자에 의해 폴리이미드 필름이 손상될 수 있고, 이렇게 폴리이미드 필름이 손상될 경우에 내부 전극이 노출되어 쇼트(short) 등이 발생하면, 로딩된 기판에 영향을 악영향을 미치게 됨은 물론, 시스템이 손상되어 정전척 전체를 교환하여야 하는 문제점이 발생된다.

또한 디스플레이 패널이 LCD인 경우에는 정전기력을 이용하여 기판을 고정하게 되므로, 잔류 정전기에 의해 두 기판 사이의 액정 등 구조물이 정전기에 영향을 받게 되어 LCD 얼룩이 발생할 수 있어, LCD 패널의 품질을 저하시키는 요인으로 작용하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 흡착 플레이트의 표면에 미세모 집약체를 설치하여 구성함으로써 전체적인 흡착 구조가 간단해지고, 흡착 플레이트를 구성하는데 필요한 제작비용을 크게 절감할 수 있는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법, 이에 사용되는 기판 흡착 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 미세모 집약체를 이용하여 기판을 고정함으로써 분자간 인력을 이용하여 기판을 보다 효율적이고 안정되게 고정할 수 있는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법, 이에 사용되는 기판 흡착 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 흡착 플레이트의 표면이 파티클 등에 의하여 쉽게 손상되지 않도록 구성함으로써 장시간 사용이 가능하도록 하여, 장비의 유지 보수 비용을 줄일 수 있고, 보다 우수한 품질의 합착 기판을 생산할 수 있는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법, 이에 사용되는 기판 흡착 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 흡착 스테이지에 고정된 기판을 보다 용이하게 분리할 수 있는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치는, 디스플레이 패널을 구성하는 제1기판과 제2기판을 합착할 수 있도록 공간을 형성하는 합착 챔버; 상기 합착 챔버의 내부에 구비되어 상기 제1기판 및 제2기판이 각각 로딩되는 제1 및 제2 흡착 플레이트; 상기 제1 및 제2 흡착 플레이트를 상기 합착 챔버 내에 지지하는 지지 구조물; 및 상기 제1 및 제2 흡착 플레이트 중 적어도 어느 하나의 흡착 플레이트에 구비되어, 그 흡착 플레이트에 상기 기판이 부착되어 고정되게 하는 미세모 집약체를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 기판 합착 장치는, 상기와 같은 기본 구성에, 상기 합착 챔버를 개폐하는 챔버 개폐기구와, 상기 합착 챔버 내에 진공력을 형성하는 압력조절기구와, 상기 제1 및 제2 흡착 플레이트에 로딩된 두 기판의 위치를 정렬하는 기판위치 정렬기구를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 미세모 집약체는 일측 표면에 미세모가 집약된 시트형 구조물로 형성되어 상기 흡착 플레이트에 부착되어 구성될 수 있다.

이와는 다르게 상기 미세모 집약체는 상기 흡착 플레이트의 표면에 직접 형성되어 구성되는 것도 가능하다.

특히 상기 기판 합착 장치는 상기 미세모 집약체에 부착된 기판을 분리할 수 있도록 하는 기판분리수단을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 기판분리수단은 상기 미세모 집약체와 이에 부착된 기판 사이에 열을 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 기판분리수단은 상기 흡착 플레이트를 가열할 수 있도록 구성되는데, 그 구체적인 방법으로 상기 흡착 플레이트를 직접 가열하는 열선으로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 가열 방식과 달리 상기 기판분리수단은 상기 합착 챔버 내에 구비되어 상기 기판을 미세모 집약체 방향으로 밀어주는 푸시 수단으로 구성되는 것도 가능하다.

이때 상기 푸시 수단은 상기 흡착 플레이트를 관통하여 돌출되는 푸시용 핀을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 방법은, 제1기판과 제2기판을 합착 챔버 내에 투입하여 미세모 집약체가 구비된 흡착 플레이트에 각각 부착하여 로딩하는 제1단계와; 상기 합착 챔버를 밀폐시키고, 상기 제1기판과 제2기판이 가합착 상태가 되도록 이동시키는 제2단 계와; 상기 밀폐된 합착 챔버 내부를 진공 상태로 변화시키는 제3단계와; 상기 합착 챔버 내부 공간을 대기압 상태로 변화시켜 상기 제1기판과 제2기판을 완전히 합착시키는 제4단계와; 상기 합착된 기판을 상기 미세모 집약체로부터 분리시키는 제5단계와; 상기 합착 챔버를 개방하고, 합착된 기판을 언로딩하는 제6단계를 포함한 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

상기 제1단계는 상기 흡착 플레이트에 제공되는 진공 흡착력에 의해 상기 기판을 1차로 흡착하고, 이후 미세모 집약체의 부착력에 의해 2차로 흡착하여 기판을 고정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 방법.

상기 제5단계는 상기 미세모 집약체와 기판 사이에 열을 제공하여 합착 기판을 분리하거나, 상기 합착 기판을 푸시 기구로 밀어서 상기 미세모 집약체로부터 분리하는 방법을 이용할 수 있다.

상기 제5단계는 상기 흡착 플레이트에 제공되는 진공 흡착력을 제거한 다음, 상기 미세모 집약체와 기판 사이에 열을 제공하여 합착 기판을 분리하거나, 상기 합착 기판을 푸시 기구로 밀어서 상기 미세모 집약체로부터 분리하는 방법을 이용할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 흡착 장치는, 디스플레이 패널을 제작하기 위한 기판이 로딩되는 흡착 플레이트; 및 상기 흡착 플레이트에서 기판이 로딩되는 면에 구비되어, 상기 기판이 상기 흡착 플레이트에 흡착되도록 흡착력을 발생시키는 미세모 집약체를 포함한 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

여기서 상기 미세모 집약체는 상기 흡착 플레이트의 표면에 직접 형성되도록 구성되거나, 시트형 구조물에 형성되어 상기 흡착 플레이트에 부착되어 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명은, 전체적인 구조가 간단하여, 흡착 플레이트를 구성하는데 필요한 제작비용을 크게 절감할 수 있고, 기판을 보다 안정되게 고정한 상태에서 기판을 합착하여, 보다 우수한 품질의 패널 생산이 가능해지는 효과를 갖게 된다.

상기와 같은 본 발명은 두 개 이상의 기판을 합착하여 제조하는 디스플레이 장치이면 모두 적용 가능하다.

즉, 컬러 필터 기판과 TFT 기판 등으로 구성되는 LCD 패널, 전면 기판과 배면 기판 등으로 구성되는 PDP 패널, 커버 기판과 어레이 기판 등으로 구성되는 OLED 패널 등, 공지의 기판 합착 구조를 갖는 디스플레이 패널이면 모두 적용가능하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명될 본 발명의 바람직한 실시예는 주로 LCD 제조에 필요한 장치 및 공정을 예시하여 각각의 실시예에 대하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치의 전체 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 하부 챔버 유닛의 개략적인 사시도이다.

이를 참조하여, 본 발명에 따른 기판 합착 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 기판 합착 장치는, 베이스 프레임(1)과, 상부 챔버 유닛(10) 과 하부 챔버 유닛(20)으로 이루어져 상기 베이스 프레임(1)에 지지되는 합착 챔버(5)와, 이 합착 챔버(5) 내에 구비되어 합착될 기판(P₁)(P₂)이 로딩되어 고정 상태가 유지되도록 하는 상하부 흡착 스테이지(30, 40)가 구성된다.

이와 같은 기본적인 구성에, 상기 상부 챔버 유닛(10) 또는 하부 챔버 유닛(20)을 이동시켜 상기 상부 챔버 유닛(10)와 하부 챔버 유닛(20) 사이의 대향 간격을 이격/근접시키는 이동기구(50)와, 합착 챔버 내의 압력을 조정하는 압력조절기구(60)와, 진공 공간을 형성하기 위한 실(seal) 부재(MS, S)와, 상기 상하부 스테이지(30, 40)에 로딩된 두 기판(P₁)(P₂)의 위치를 정렬하는 기판위치 정렬기구(71, 73, 75) 등이 추가로 구성되고, 이외에도 상하부 스테이지(30, 40)의 변형을 방지하는 저진공 챔버 유닛(65, 66), 기판을 로딩/언로딩시키 위한 리프트핀 작동기구(80), 두 기판 사이의 실(seal) 재를 경화시키는 합착 경화 기구(90) 등이 추가로 구비된다.

이와 같은 기판 합착 장치의 추가 구성 부분은 기판(P₁)(P₂)의 합착 정도를 높이기 위해 구성되는 부분으로서, 반드시 구성되어야 하는 부분은 아니며, 실시 조건에 따라서는 생략 또는 변형 실시가 가능함은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 기판 합착 장치의 주요 구성 부분을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 베이스 프레임(1)은 본 발명에 따른 기판 합착 장치를 지지하는 구 조물로서, 하부 챔버 유닛(20)을 비롯하여, 내부에 주요 구성부분이 설치될 수 있는 구성으로 이루어진다.

다음, 상기 합착 챔버(5)는 대향 간격을 이격/근접시킬 수 있도록 한 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20)으로 나누어져 구성되고, 기판을 진공 상태에서 합착할 수 있도록 내부 공간을 배기하여 진공 상태의 유지가 가능하도록 구성된다.

상기 상부 챔버 유닛(10)은 상부 베이스(11)와, 상기 상부 베이스(11)의 저면에 밀착 고정되고 그 내부에 합착 공간을 형성토록 사각테 구조로 이루어진 상부 챔버 플레이트(13)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 상부 챔버 플레이트(13)의 안쪽 공간에는 상기한 상부 흡착 스테이지(30)가 장착되고, 이 상부 흡착 스테이지(30)는 상기 상부 챔버 유닛(10)과 함께 움직일 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 하부 챔버 유닛(20)은 베이스 프레임(1)에 고정된 하부 베이스(21)와, 상기 하부 베이스(21)의 상면에 전후 및 좌우 방향으로의 이동이 가능하게 장착됨과 아울러 내부는 합착 공간을 형성토록 사각테 구조로 배치되는 하부 챔버 플레이트(23)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 하부 챔버 플레이트(23)에 형성되는 공간 내부에는 하부 흡착 스테이지(40)가 장착되고, 이 하부 흡착 스테이지(40)는 상기 하부 베이스(21)의 상부에 장착된다.

또한 상기 하부 베이스(21)와 하부 챔버 플레이트(23) 사이에는 서포트부(25)가 구비되어 상기 하부 챔버 플레이트(23)가 상기 하부 베이스(21)로부터 소정 간 격 이격된 상태에서 상기 하부 챔버 플레이트(23)가 전후 및 좌우 방향으로 자유롭게 이동 가능하도록 구성된다.

이와 같은 서포트부(25)의 구성은 대한민국 공개특허 10-2005-64135 등에개시되어 있는 공지의 구성인 바, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한 상기 합착 챔버(5)의 내부 공간을 밀봉할 수 있도록 합착 챔버를 구성하는 요소 사이에는 밀봉 수단인 실(Seal) 부재(MS, S)가 수 개소에 설치된다.

즉, 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20) 사이에는 하부 챔버 플레이트(23)의 상면에 메인 실 부재(MS)가 설치되고, 그 외에 상부 베이스(11)와 상부 챔버 플레이트(13) 사이, 하부 베이스(21)와 하부 챔버 플레이트(23) 사이에 각각 실 부재(S)들이 설치된다.

특히 상기 메인 실 부재(MS)는 상기 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20)이 근접하게 결합될 경우에도 그 내부 공간을 밀폐하면서 각 흡착 스테이지(30, 40)에 고정된 한 쌍의 기판이 완전히 밀착되지 않을 정도의 두께를 가지도록 형성되고, 상기 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20)이 완전히 결합될 경우에는 압축 변형되면서 내부를 밀폐시키도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 실 부재(MS, S)들의 설치 위치는 실시 조건에 따라 위치 변경이 가능함은 물론이다.

다음, 상기 합착 챔버(5)를 개폐하는 상기 챔버 개폐기구(50)는 베이스 프레임(1)에 설치된 구동 모터(51)와, 이 구동 모터(51)에 의해 회전되는 구동축(52)과, 상기 구동축(52)의 끝단부에 베벨 기어(53) 구조로 결합되어 상기 상부 챔버 유닛 (10)을 상하 이동시키는 볼 스크류(55)로 구성된다.

이와 같은 챔버 개폐기구(50)의 구성은 실시 조건에 따라 하부 챔버 유닛(20)을 이동시키거나, 상부 챔버 유닛(10)을 직접 이동시키는 등 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

상기 챔버 개폐기구(50)에 의해 상부 챔버 유닛(10)이 상하 이동할 때, 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20)의 간격을 감지할 수 있도록 상기 하부 챔버 플레이트(23) 표면에 갭(gap) 센서(27)가 설치된다.

다음, 상기 압력조절기구(60)는 상하부 챔버 유닛(10, 20) 중 어느 한 쪽 또는 두 쪽 모두에 구비될 수 있으며, 기판 합착시에 합착 챔버(5) 내부 공간에 진공력을 형성하는 역할을 수행한다.

다음, 상기 저진공 챔버 유닛(65, 66)은 상기 상부 챔버 유닛(10)의 상면 및 하부 챔버 유닛(20)의 저면에 각각 설치되는데, 그 중앙 부위로 갈수록 점차 내부 공간이 커지도록 형성된다.

이와 같은 저진공 챔버 유닛(65, 66)의 구성은 상기 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20)이 서로 결합된 상태에서 그 내부 공간이 진공 상태로 변화될 경우에 상기한 각 챔버 유닛(10, 20)의 외부가 이루는 대기압과의 기압 차이에 의해 각 흡착 스테이지(30, 40)가 휘어지는 등 변형될 수 있고, 특히 중앙 부분으로 갈수록 휨 정도가 점차 커지기 때문에 상기한 중앙 부위의 처짐을 최대한 방지할 수 있도록 구성한 것이다.

다음, 상기 기판위치 정렬기구(71, 73, 75)는 상기 각 흡착 스테이지(30, 40) 에 고정되는 각 기판 간의 위치 정렬을 위해 사용되며, 하부 흡착 스테이지(40)의 위치 변동은 이루어지지 않도록 하되, 하부 챔버 유닛(20)을 이동시켜 상부 흡착 스테이지(30)의 위치 변동을 수행함으로써 합착될 상하 기판 사이의 위치 정렬이 수행되도록 구성된다.

이와 같은 기판위치 정렬기구는 복수개의 리니어 액츄에이터(71)와, 다수의 얼라인 카메라(73)와, 다수의 캠(75) 및 복원 기구(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 리니어 액츄에이터(71)는 상부 챔버 유닛(10)의 둘레를 따라 장착되며, 이동축(71a)을 하향 이동시켜 상기 이동축(71a)이 하부 챔버 플레이트(23)의 수용홈(23a)에 수용되도록 동작한다.

상기 얼라인 카메라(73)는 상부 챔버 유닛(10) 혹은, 하부 챔버 유닛(20)을 관통하여 각 흡착 스테이지(30, 40)에 고정될 기판의 얼라인 마크를 관측할 수 있도록 장착되며, 적어도 둘 이상이 상기 상부 흡착 스테이지(30) 및 하부 흡착 스테이지(40)에 고정될 각 기판의 대각된 두 모서리를 관측하도록 위치되는 것이 바람직하다.

상기 캠(75)은, 하부 챔버 유닛(20)의 둘레면에 밀착된 상태로 복수개가 설치되어 상기 하부 챔버 유닛(20)을 전후 및 좌우 방향으로의 이동이 가능하도록 하고, 복원 기구는 상기 각 캠(75)의 작용력과 대향된 힘을 하부 챔버 유닛(20)에 제공하게 된다.

다음, 상기 상,하부 흡착 스테이지(30, 40)는 상기 상,하부 챔버 유닛(10, 20) 에 고정되는 고정 플레이트(31,41)와, 각 기판(P₁)(P₂)이 고정되는 흡착 플레이트(32,42)와, 상기 각 고정 플레이트(31,41)와 흡착 플레이트(32,42) 사이에 구비된 다수의 고정 블럭(33,43)을 포함하여 구성된다.

물론, 상기 고정 플레이트(31,41)와 고정 블록(33,43)을 사용하지 않고 상기 흡착 플레이트(32,42)를 상기 상하부 챔버 유닛(10, 20)에 바로 설치하는 구성도 가능하다.

특히, 상기 각 흡착 플레이트(32,42)에는 기판(P₁)(P₂)이 로딩되는 면에 반데르발스 힘의 원리에 의해 기판이 각 흡착 플레이트(32,42)에 안정된 상태로 흡착되어 고정될 수 있도록 하는 미세모 집약체(35, 45)가 구비된다.

여기서 상기 미세모 집약체(35, 45)는 상하부 흡착 플레이트(32,42) 모두에 설치되는 것이 바람직하나, 실시 조건에 따라서는 어느 한쪽 플레이트에만 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

이와 같이 미세모 집약체(35, 45)가 설치된 흡착 스테이지(30, 40)의 구성에 대해서는 아래에서 다시 자세히 설명한다.

다음, 상기 리프트핀 작동기구(80)는 상기 하부 흡착 스테이지(40)로 로딩되는 기판을 안착하고, 상기 하부 흡착 스테이지(40)에 안착된 합착 기판을 언로딩 하기 위한 역할을 수행하도록 구성된다.

이와 같은 리프트핀 작동기구(80)는 상기 하부 흡착 스테이지(40)를 관통하여 상향 돌출되도록 장착된 다수의 리프트 핀(81)과, 상기 각 리프트 핀(81)의 저면을 서로 연결하여 상기 각 리프트 핀(81)이 함께 연동되어 작동되도록 하는 연동부(83)와, 상기 연동부(83)를 승하강 시키는 승강 구동부를 포함하여 구성된다.

상기 승강 구동부는 모터의 회전력을 직선 운동력으로 변환시키는 볼 스크류를 이용하는데, 그 구성은 나선축(85)을 가지는 승강 모터(86)와, 일단은 상기 나선축(85)에 축 결합되고 타단은 상기 연동부(83)에 연결된 너트 하우징(87)으로 구성된다.

다음, 상기 합착 경화 기구(90)는 두 기판이 상호 합착될 때 그 사이에 도포된 실 부재를 경화시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 합착 챔버(5)의 내부 공간으로 노출되도록 장착되는 것이 바람직하며, UV 광을 조사할 수 있는 UV 조사 램프 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 기판 흡착 장치의 주요부인 흡착 스테이지의 일부 구성을 나타낸 사시도이고, 도 4는 흡착 플레이트의 구성을 나타낸 측단면도 및 일부 확대도이다. 참고로 상부 흡착 스테이지(30)는 하부 흡착 스테이지(40)와 동일하게 구성되어도 무방하므로, 하부 흡착 스테이지(40)를 중심으로 설명하고, 상부 스테이지의 번호를 병기한다.

도 2에 도시된 바와 같이 흡착 스테이지(40)는 여러 개의 흡착 플레이트(42)들이 평면으로 조합되어 구성되는데, 도 3은 그 중 하나의 흡착 플레이트(42)를 도시한 것이다. 물론 흡착 플레이트(42)의 크기와 배열은 기판의 크기에 따라 다양하게 설정하여 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 흡착 플레이트(42)는 기판이 로딩된 상태에서 충분히 지지할 수 있는 강성을 가진 재질로 구성되며, 바람직하게는 금속재, 그 중에서도 알루미늄 소재로 구성되는 것이 좋다.

이와 같은 흡착 플레이트(42)에는 기판을 흡착하기 위해 진공 흡착력을 제공하는 통로가 되는 슬릿(H₁)이 다수 형성되고, 또한 상기한 리프트 핀(81)이 통과하는 핀 홀(H₂)들도 다수 형성된다. 이외에도 조명용 홀(H₃), 평면 조정용 볼트 조절홀(H₄) 등이 추가로 형성될 수 있다.

상기 흡착 플레이트(42) 상면에는 상기한 바와 같이 본 발명의 주요 특징부인 미세모 집약체(45)가 설치되는 바, 미세모 집약체(45)는 별도의 시트에 구성하여 흡착 플레이트(42)에 부착하는 방법이 일반적이나 흡착 플레이트(42) 상면에 직접 형성되는 방법으로도 구성될 수 있다.

미세모 집약체(45)를 흡착 플레이트(42)에 직접 형성하는 구조는 도 12와 도 13의 실시예를 통해 다음에 설명하기로 하고, 여기서는 흡착 플레이트(42)에 미세모 집약시트 또는 미세모 형성 필름를 부착하는 구조에 대하여 설명한다.

도 3과 도 4를 참고하면, 미세모 집약시트(45)는 일정 두께를 가진 시트의 표면에 충분한 기판 접착력을 형성할 수 있도록 대략 10um 이하의 직경을 가진 강모 즉, 미세모(46)들이 수직으로 세워져 고정된 구조로 이루어진다.

이 미세모 집약시트(45)는 미세모(46)와 시트를 일체로 형성하는 것도 가능하고, 시트에 미세모(46)를 별도로 형성하는 것도 가능하다. 다만 미세모(46)는 분자 간 인력, 즉 반데르 발스 힘을 발생시킬 수 있도록 폴리머, 인공 합성섬유 등 당양한 재질로 형성할 수 있다.

여기서 시트의 표면에 미세모를 형성하는 방법은, 시트의 표면에 폴리에티렌 재료를 일정한 두께로 도포한 다음, 미세모를 형성할 수 있는 다수의 미세 돌기를 가진 기구로 폴리에틸렌 도포층을 눌러서 요철부를 미세 가공하여 형성하는 방법이 있다. 유사한 방법으로 각인 롤러로 도포층을 각인시키는 방식으로 미세모들을 형성할 수도 있다.

다른 방법으로는 시트의 표면에 폴리머 층을 형성한 다음, 패턴이 형성된 마스크의 정전기력을 이용하여 미세모를 형성한다. 즉, 시트의 폴리머층 위에 마스크를 위치시키고, 이 마스크에 정전기력을 발생시키게 되면, 폴리머층이 마스크에 형성된 패턴 부분을 중심으로 융기하듯이 당겨지면서 성장하여 미세모들이 형성되는 방법이 있다.

이와 같은 방법들은 미세모를 형성하기 위해 공지된 기술을 이용한 것으로서, 상기한 방법 외에도 다양한 방법으로 시트에 미세모를 형성하는 것이 가능하다.

한편, 상기 미세모(46)의 형상은, 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 미세모(45A)를 5um 정도의 기둥 형태로 제작하는 방법이 있고, 이보다 직경이 굵지만 도 6에 도시된 바와 같이 주미세모(46B)의 끝단부에 더욱 가는 나노 단위의 부미세모(47)를 형성하는 방법이 있다. 이때 부미세모(47)는 주미세모(46B)를 시트 위에 에칭 등의 방법을 통해 형성한 다음, 나노 튜브를 가공하여 부착하는 방식으로 구성될 수 있다.

다음은 상기와 같이 흡착 플레이트(42)에 미세모 집약체 또는 시트(45)를 구성하여, 기판을 흡착하여 고정 상태를 유지하는 원리에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 7은 반데르 발스 힘의 원리를 설명하기 위한 그래프로서, 반데르 발스 힘(Van der Waals forces)은 전기적으로 중성인 물체 두 개가 서로 아주 가까워졌을 때 발생하는 인력이다. 그래프에 나타낸 바와 같이 두 분자 사이의 토탈 작용력의 합(Total energy of interaction)(TI)이 임계점(Distance of minimum energy)(Dc) 이하인 거리에서는 반발력(Energy of repulsion)(RP)이 발생하지만, 임계점(Dc) 이상인 거리에서는 두 분자 사이에 인력(Energy of attraction)(AT)이 작용하는 원리를 보여준다.

본 발명의 미세모 집약체(35, 45)의 흡착력의 원천은 명확히 규명되어 있지는 않지만 반데르 발스 힘인 것으로 추정되고 있으며, 도마뱀붙이와 같이 수백 나노미터(㎚) 크기의 미세한 플라스틱 섬유 수백만 개를 집약하게 되면, 자석이나 정전기력 등의 별도 장치가 없이도 단순히 두 물체가 서로 접촉할 때 생기는 분자 인력을 모으면 막강한 접착력이 발생한다는 원리를 이용한 것이다.

이와 같은 원리를 응용한 공지 기술로는, 미국 특허 공개 번호 US 2005/0072509 A1를 참조할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 미세모 집약체(35, 45)는 도 3과 도 4를 참조하면, 흡착 플레이트(32, 42)에 기판을 지나치가 강한 힘으로 접착시킬 필요까지는 없으므로, 도마 뱀붙이와 같이 수백 나노미터 크기로 제작하지 않고 수십 마이크로미터 크기로 제작하더라도, 기판이 흡착 플레이트(32, 42)에 안정된 상태로 고정될 수 있게 된다.

예를 들어, 위에서 설명한 바와 같이 하나의 미세모를 길이 50~100um, 직경 10um 이하로 제작하고, 대략 50um 거리 내에 하나 이상의 미세모가 존재하도록 배치하는 구성으로 제작하 수 있다.

경우에 따라서는 미세모의 직경은 5um 이하로 설정하고, 미세모간 거리는 25um 이내가 되도록 전체적으로 균등 간격으로 배치하여 구성할 수 있다.

이와 같이 수백만 개의 미세모가 구비된 미세모 집약시트를 흡착 플레이트(32, 42)의 표면에 균일한 평면도를 갖도록 부착하여, 상,하부 흡착 스테이지(30, 40) 즉, 본 발명에 따른 기판 흡착 장치를 제작한다.

물론, 상기 미세모 집약시트도 흡착 플레이트(32, 42)의 각각의 홀들에 일치하는 홀들을 형성하여 제작한다.

도 8은 상기한 바와 같은 미세모 집약체가 구비된 흡착 플레이트에 기판이 흡착되는 구조를 예시한 순서 도면으로서, 도 8의 (a)에서와 같이 흡착 플레이트(42) 위에 기판이 로딩된 상태에서, 도 8의 (b)에서와 같이 흡착 플레이트(42)에 형성된 슬릿(Slit)을 통해 진공 흡착력(Vc)이 제공되면, 기판(P)이 미세모 집약체(45)에 밀착되면서 미세모(46)를 누르게 된다. 이때 미세모(46)가 눌리면서 수평으로 위치하게 되고, 이와 같은 상태에서 상기한 합착 챔버(5) 내가 진공 상태로 되더라도, 미세모 집약체(45)에 의한 부착력에 의해 기판(P)은 흡착 플레이트(42) 위에 안정된 상태로 고정되어 위치된다.

특히 미세모(46)가 수평으로 놓인 상태에서는 미세모(46)가 수직으로 위치된 상태보다 더욱 큰 부착력을 발생시키게 되므로, 기판(P)은 더욱 안정된 상태로 고정된다.

이후, 도 8의 (c)에서와 같이 흡착 플레이트(42)에 진공 흡착력이 제거되면, 미세모(46)가 세워지는 힘과 진공 흡착력이 제거되는 힘에 의해 기판(P)이 일정 정도 상승하게 되고, 이때 리프트 핀 등을 상승시켜 기판을 분리하게 되면, 기판은 미세모 집약체(45)로부터 용이하게 분리될 수 있게 된다.

한편, 두 기판을 합착한 후에는 상부 흡착 플레이트(42)와 하부 흡착 플레이트(42)로부터 합착된 기판을 분리해야 되는데, 상기 미세모가 수직으로 세워진 상태에서도 기판과 미세모 집약체(45) 사이에 인력이 지속적으로 작용하게 되므로, 합착된 기판을 분리하기 위한 장치가 추가로 요구될 수 있고, 이와 같은 구성은 대형 디스플레이 제작시에 면적이 커지게 됨에 따라 더욱 필요한 구성인 바, 이에 대해서 다음의 두 실시예를 예시하여 설명한다.

도 9는 흡착 스테이지에 히팅 구조가 설치된 구성을 보여주는 사시도로서, 미세모 집약체(45)에 부착된 기판을 분리할 때 흡착 플레이트(42)를 직접 가열함으로써 미세모 집약체(45)의 미세모(46)들을 팽창시켜 기판을 분리할 수 있도록 구성된다.

도 1을 참조하면, 통상 기판을 합착한 다음, 합착된 기판(P)을 합착 챔버(5)의 외부로 언로딩하기 위해서는 상부 흡착 플레이트(32)와 하부 흡착 플레이트(42)로부터 합착된 기판을 분리해내야 한다.

이때 본 실시예의 가열식 분리 구조는 도 9에서와 같이 흡착 플레이트(42)의 저면에 전기 저항에 의해 발열하는 열선(HC)이 지그재그 방식으로 배설되어 설치되므로, 기판 분리시에 상기 열선(HC)에 전원을 인가함으로써 흡착 플레이트(42)가 가열되어 미세모 집약체(45)에 열을 전달하게 되고, 이렇게 전달된 열에 의해 각각의 미세모(46)들이 팽창하면서 수직으로 세워짐과 아울러 열에 의해 각각의 분자들이 활성화됨에 따라 두 물체 즉, 미세모(46)와 기판 사이의 인력이 작아지면서 기판을 부착하는 힘도 떨어지게 된다.

이와 같은 상태에서 기판을 흡착 플레이트(42)로부터 분리하게 되면, 상측 및 하측 기판에 무리를 주지 않으면서도 미세모 집약체(45)로부터 용이하게 분리해낼 수 있게 된다. 이때 상기 미세모 집약체(45)에 제공되는 열은 과열에 의한 부수 영향을 막기 위해서 대략 상온에서 50℃ 정도의 상승 범위 내임이 바람직하다.

한편, 상기에서는 흡착 플레이트(42)의 저면에 열선이 부착된 구성을 예시하였으나, 흡착 플레이트(42)의 구성에 따라 그 내부에 구성하여 배치하는 것도 가능하고, 필요에 따라서는 전기 히팅 방식이 아닌, 가열된 유체를 흡착 플레이트(42)에 전달하는 방식도 가능하다.

이와 같이 흡착 플레이트(42)를 가열하는 방식은 다양하게 존재할 수 있는 바, 합착 챔버(5) 내에 설치 가능한 방식이면 공지의 다양한 가열 방식 중 하나를 선택하여 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 열에 의해 기판을 분리하는 방식에는 상기한 바와 같이 흡착 플레이트(42)를 가열하는 방식에만 한정되지 않고, 합착된 기판의 실 부재 등을 경화시키기 위해 합착 챔버(5) 내의 공간을 가열하는 기존 구조물을 이용하여도 무방하다.

즉, 상기에서는 흡착 플레이트(42)를 직접 가열하는 방식을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 기판과 미세모 집약체(45) 사이에 열을 제공할 수 있는 구조이면 합착 챔버(5)에 구비된 도 1에서의 합착 경화 기구(90)를 이용하여 열을 제공하는 방법도 가능하다.

다음 도 10은 기판을 미세모 집약체로부터 푸시 수단을 이용하여 강제로 분리해내는 방식을 예시한 도면이다.

도시된 바와 같이 상부 흡착 스테이지(130, 140)와 하부 흡착 스테이지(130, 140)에 각각의 흡착 플레이트(132, 142)의 외부로 돌출될 수 있는 기판 푸시용 핀(171, 181)을 각각 설치한다.

상기 하부 흡착 스테이지(140)에 설치되는 기판 푸시용 핀(181)은 도 1에 도시된 실시예에 구비된 것과 같은 리프트 핀(81)을 이용하는 구성이 가능하고, 상부 흡착 스테이지(130)에 설치되는 핀(171)도 상기 리프트 핀의 운동 방식과 동일하게 설치하는 구성이 가능하다.

즉, 하부 흡착 스테이지(140)에 설치되는 복수의 리프트 핀(181), 연동부(183), 볼 스크류(185), 구동 모터(186)의 구성과 같이 상부 흡착 스테이지(130)에도 상기 상부 흡착 플레이트(142)를 관통하는 복수의 푸시용 핀(171), 이 핀(171) 들을 함께 연결하는 연동부(173), 상기 연동부(173)를 승하강시키는 볼 스크류(175) 및 이를 구동하는 모터(176)로 구성할 수 있다.

여기서 상기한 푸시용 핀(171, 181)은 기판에 접촉할 때 기판의 손상이나 변형을 최소화할 수 있도록 그 끝단에 고무재 등의 충격 흡수 부재를 설치할 수 있으며, 가능하면 기판에 접촉되는 면적을 최대한 크게 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 강제 푸시 방식을 이용할 경우에, 기판이 합착된 후에, 상부 챔버 유닛(10)이 상승할 때, 합착된 기판이 상측 미세모 집약체(132)에 부착된 상태로 상승하지 않도록 상부 푸시 기구(170)를 작동하여, 미세모 집약체(135)로부터 합착된 기판을 분리하면서 상부 챔버 유닛(10)이 상승하도록 한다.

이후, 합착 챔버(5)가 완전히 개방된 상태에서 합착된 기판을 언로딩 하기 위해서는 하부 흡착 스테이지(140)의 리프트 핀(181)을 상승시켜 하측 미세모 집약체(145)로부터 합착된 기판을 분리한 다음, 개방된 합착 챔버(5) 내로 로더를 투입하여 합착된 기판을 배출한다.

한편, 상기의 실시예에서는 모터 및 볼 스크류 방식을 이용하여, 리프트 핀(181) 및 푸시용 핀(171)이 직선 이동시키는 구조를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 유압 실린더를 이용하거나, 리니어 모터, 또는 로드를 직선 이동시키는 솔레노이드식 액츄에이터를 이용하는 것도 가능하다.

도 11은 상기와 같은 미세모 흡착 구조를 이용한 본 발명에 따른 기판 합착 공정 순서를 도시한 순서도로서, 도 1과 도 2를 함께 참조하여 본 발명에 따른 기판 합착 방법을 설명한다.

먼저, 로더(R)를 이용하여 개방된 합착 챔버(5)에 상부 기판(P₁)과 하부 기판(P₂)을 각각 투입한다.(S₁) 여기서 상기 두 기판은 도면 배치의 편의상 상부 기판과 하부 기판으로 설명한다. 그리고 LCD 합착 공정인 경우에, 상기 상부 기판(P₁)은 통상 실부재가 도포되어 있는 컬러 기판이고, 하부 기판(P₂)은 액정이 적하된 박막트랜지스터 어레이 기판이다.

다음, 상기 상부 기판(P₁)과 하부 기판(P₂)을 상부 흡착 스테이지(30)와 하부 흡착 스테이지(40)에 각각 로딩한다.(S₂)(S₃)

상부 기판(P₁)의 로딩 방법은 상기 상부 기판을 합착 챔버(5) 내에 투입한 다음, 로더를 상측으로 이동시켜 상부 흡착 플레이트(42)에 근접하게 위치시킨다. 이와 동시에 상부 흡착 플레이트(42)에 흡착 진공압을 발생시키게 되면, 상부 기판이 상승하면서 1차로 흡착되고, 이렇게 흡착된 상부 기판은 미세모 집약체(35, 45)에 접촉되면서 2차로 흡착되면서 안정된 부착 상태를 유지하게 된다.

그리고, 하부 기판(P₂)의 로딩 방법은 하부 기판을 합착 챔버(5) 내에 투입한 다음, 하부 흡착 플레이트(42)의 상부로 리프트 핀(81)을 돌출시켜 하부 기판을 상승시켜 로더(R)로부터 분리시키고, 로더(R)는 합착 챔버(5) 밖으로 이동하게 된다. 이후 리프트 핀(81)이 하강함에 따라 하부 기판(P₂)도 함께 하강하게 되고, 하부 흡 착 플레이트(42)의 상면에 형성되는 진공 흡착력에 의해 기판이 하부 흡착 플레이트(42)에 1차로 흡착됨과 동시에 미세모 집약체(35, 45)에 밀착되면서 2차로 흡착되어 안정된 부착 고정 상태를 유지하게 된다.

여기서 상기 상부 기판(P₁)과 하부 기판(P₂)의 로딩 순서는 상부 기판을 먼저 로딩하고, 다음에 하부 기판을 로딩하는 것이 바람직하나, 이와 반대의 방법으로 로딩하는 것도 가능하다.

다음, 상기와 같이 하여 상부 기판(P₁)과 하부 기판(P₂)이 각각 합착 챔버(5) 내부에 로딩된 상태에서 상부 챔버 유닛(10)을 하강시켜 합착 챔버(5)를 밀폐시킨다.(S₄)

즉, 상하부 기판의 로딩이 완료되면, 구동 모터(51)의 작동에 따라 볼 스크류(55)에 의해 상부 챔버 유닛(10)이 하강하여, 하부 챔버 유닛(20)에 결합된다.

이때 상기 상부 챔버 유닛(10)과 하부 챔버 유닛(20) 사이에는 메인 실 부재(MS)가 구비되어 있으므로, 합착 챔버(5)는 외부와 완전히 차단된 상태로 밀폐된 공간을 형성하게 된다. 이와 동시에 상기 각 흡착 스테이지(30, 40)에 고정된 상하부 기판은 상기한 상부 챔버 유닛(10)이 하강함에 따라 완전히 합착되기 전의 상태로서, 두 기판(P₁)(P₂)이 보다 정확하게 합착될 수 있도록 위치 조절이 가능한 가합착 상태로 있게 된다.

다음, 상기 합착 챔버(5) 내부를 대기압 상태에서 진공 상태로 변화시켜 기판위치 정렬기구(71, 73, 75)를 이용하여 상부 기판과 하부 기판의 위치를 정렬한다 .(S₅)

이때 합착 챔버(5) 내부가 진공 상태로 변화됨에 따라 두 기판(P₁)(P₂) 내부도 진공 상태가 되면서 불순물 등이 배출됨과 아울러, 액정이 균일하게 퍼지게 된다.

다음, 상부 챔버 유닛(10)을 합착 챔버(5) 내부의 진공이 해제되지 않을 정도의 높이까지 미세하게 상승시켜, 상부 흡착 스테이지(30, 40)로부터 상부 기판(P₁)을 분리한다.(S₆)

이때, 상부 흡착 스테이지(30, 40)에 제공되는 진공 흡착력은 해제된다. 하지만, 상부 기판(P₁)이 상부 흡착 스테이지(30, 40) 측의 미세모 집약체(35, 45)에 부착되어 있는 상태이므로, 쉽게 분리되지 않는 문제가 발생될 수 있는 바, 도 9와 도 10을 참조하여 설명한 가열에 의한 분리 방식과 푸시 핀에 의해 분리 방식 중 어느 하나를 통해 상부 흡착 스테이지(30)로부터 상부 기판(P₁)을 분리한다.

따라서 상기 상부 기판(P₁)은 상부 흡착 스테이지(30)에서 분리됨으로써 하부 기판에 가합착된 상태를 그대로 유지하게 된다.

다음, 상기 합착 챔버(5) 내에 질소(N₂) 가스 등을 주입하여, 대기압 상태로 변화시켜 가합착된 두 기판(P₁)(P₂)을 완전히 합착시킨다.(S₇)

이때 하부 흡착 플레이트(42)에 형성된 진공 흡착력도 함께 해제하는 것이 바람직하다. 그리고 두 기판(P₁)(P₂)이 완전히 합착되는 이유는 두 기판 사이는 진공 상태를 유지한 조건에서 기판의 외부 즉, 합착 챔버(5)의 내부가 대기압 상태로 변화하게 되므로, 두 기판(P₁)(P₂) 내외의 압력 차이에 의해 완전한 합착이 이루어진다.

다음, 합착 경화 기구(90)을 작동시켜 합착 챔버(5) 내부의 온도를 높여서 두 기판(P₁)(P₂) 사이의 실부재를 경화시킨다.

다음, 두 기판(P₁)(P₂) 사이를 밀봉하는 실부재의 경화가 끝나면, 상부 챔버 유닛(10)을 상승시켜 합착 챔버(5)를 개방하고, 합착된 기판을 합착 챔버(5) 외부로 언로딩시킨다.(S₈)(S₉)

이때 합착된 기판(P₁)(P₂)은 리프트 핀(81)이 상승함에 따라 미세모 집약체(45)로부터 분리되고, 일정 이상 상승하게 되면, 합착 챔버(5)의 외부에서 로더(R)가 투입된 후에 이 로더(R)에 의해 합착된 기판이 챔버의 외부로 반출됨으로써 기판 합착 공정이 완료된다.

도 12와 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착 스테이지가 도시된 도면으로서, 도 3과 도 4에 도시된 실시예에서는 미세모 집약시트를 별도로 제작하여 부착하는 구조와 다르게, 흡착 스테이지(240)가 흡착 플레이트(242)에 미세모 집약체(245)를 직접 형성한 구성으로 이루어진다.

이때 상기 흡착 플레이트(242)는 금속재 보다는 미세모 집약체(245)와 동일한 소재인 경질의 합성수지재로 형성하는 것이 바람직하고, 미세모 집약체(245)의 형성 방법은 흡착 플레이트를 형성할 때, 각인 툴을 이용하여 각인 하는 방식 등으로 형성할 수 있다.

이와 같은 흡착 스테이지(240)도 전술한 실시예와 같이 미세모 집약체(245)에 의해 기판을 안정된 상태를 고정하는 방법은 동일하므로, 그에 대한 자세한 작동 설명은 생략한다.

상기한 바와 같은 실시예와 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상에 대한 당업자의 이해를 도모하기 위한 것으로, 예시적으로 이해되어야 하며, 본원 발명의 권리범위는 첨부된 청구범위 및 그에 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법은, 흡착 플레이트에 구비된 미세모 집약체를 이용하여 기판을 고정할 수 있도록 구성되므로, 간단한 구조로 기판을 보다 안정되게 고정한 상태에서 기판 합착할 수 있고, 이에 따라 기판의 합착 정도를 향상시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.

또한 본 발명은 정전기력을 이용하지 않고 미세모의 부착력을 이용하게 되므로, 유리 파편 등에 흡착 스테이지의 표면이 일부 손상될 경우에도 사용이 가능하여, 사용 수명이 길어짐은 물론 고장 발생 요인도 줄일 수 있게 되어, 유지 보수 비용을 낮출 수 있는 동시에 생산성도 향상시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.

또한 본 발명은 정전기력을 이용하지 않고 분자간 인력을 이용하여 기판을 부착하게 되므로, LCD 패널 등에서 잔류 정전기가 액정에 영향을 주는 등의 문제를 해결하여, 고품질의 디스플레이 패널의 제작이 가능해지는 이점을 제공하게 된다.

또한 본 발명은 흡착 스테이지의 구조가 간단해짐에 따라 흡착 스테이지를 제작하는 데 필요한 비용을 크게 절감할 수 있는 이점도 있다.

또한 본 발명은 기판을 합착한 후에 미세모 집약체에서 기판을 분리할 수 있도록 열을 이용하거나 푸시 기구를 이용한 기판분리수단이 구성될 경우에, 기판 합착 후에 흡착 스테이지로부터 기판을 보다 용이하게 분리해낼 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (18)

1. 디스플레이 패널을 구성하는 제1기판과 제2기판을 합착할 수 있도록 공간을 형성하는 합착 챔버;

   상기 합착 챔버의 내부에 구비되어 상기 제1기판 및 제2기판이 각각 로딩되는 제1 및 제2 흡착 플레이트;

   상기 제1 및 제2 흡착 플레이트를 상기 합착 챔버 내에 지지하는 지지 구조물;

   상기 제1 및 제2 흡착 플레이트 중 적어도 어느 하나의 흡착 플레이트에 구비되어, 그 흡착 플레이트에 상기 기판이 부착되어 고정되게 하는 미세모 집약체; 및

   상기 미세모 집약체에 부착된 기판을 분리할 수 있도록 하는 기판분리수단을 포함하고,

   상기 기판분리수단은 상기 미세모 집약체 또는 상기 미세모 집약체에 의해 상기 기판이 흡착된 상기 흡착 플레이트에 열을 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 미세모 집약체는 일측 표면에 미세모가 집약된 시트형 구조물로 형성되어 상기 흡착 플레이트에 부착되어 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 미세모 집약체는 상기 흡착 플레이트의 표면에 직접 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 흡착 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판분리수단은 상기 흡착 플레이트를 직접 가열하는 열선으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1기판과 제2기판을 합착 챔버 내에 투입하여 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판 중 어느 하나를 미세모 집약체가 구비된 흡착 플레이트에 부착하여 로딩하는 단계와;

    상기 제1기판과 제2기판을 정렬하는 단계와;

    상기 합착 챔버 내부를 진공 상태로 변화시키는 단계와;

    상기 제1기판과 제2기판을 합착시키는 단계와;

    상기 미세모 집약체 또는 상기 흡착 플레이트에 열을 제공하여 상기 합착된 기판을 상기 미세모 집약체로부터 분리시키는 단계와;

    상기 합착 챔버로부터 합착된 상기 기판을 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 방법.
11. 삭제
12. 청구항 10에 있어서,

    상기 제1기판과 제2기판을 합착 챔버 내에 투입하여 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판 중 어느 하나를 미세모 집약체가 구비된 흡착 플레이트에 부착하여 로딩하는 단계는 상기 흡착 플레이트에 제공되는 진공 흡착력에 의해 상기 기판을 1차로 흡착하고, 이후 미세모 집약체의 부착력에 의해 2차로 흡착하여 기판을 고정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 방법.
13. 청구항 10에 있어서,

    상기 합착된 기판을 상기 미세모 집약체로부터 분리시키는 단계는 상기 흡착 플레이트에 제공되는 진공 흡착력을 제거한 다음, 상기 미세모 집약체 또는 상기 흡착 플레이트에 열을 제공하여 합착 기판을 분리하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 방법.
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15. 디스플레이 패널을 제작하기 위한 기판이 로딩되는 흡착 플레이트;

    상기 흡착 플레이트에서 기판이 로딩되는 면에 구비되어, 상기 기판이 상기 흡착 플레이트에 흡착되도록 흡착력을 발생시키는 미세모 집약체; 및

    상기 미세모 집약체에 부착된 기판을 분리할 수 있도록 하는 기판분리수단을 포함하고,

    상기 기판분리수단은 상기 미세모 집약체 또는 상기 미세모 집약체에 의해 상기 기판이 흡착된 상기 흡착 플레이트에 열을 제공하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 흡착 장치.
16. 삭제
17. 청구항 15에 있어서,

    상기 미세모 집약체는 상기 흡착 플레이트의 표면에 직접 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 흡착 장치.
18. 청구항 15에 있어서,

    상기 미세모 집약체는 시트형 구조물에 형성되어 상기 흡착 플레이트에 부착되어 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 흡착 장치.

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