KR101488519B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 기판처리장치는 챔버; 상기 챔버 내에 대체로 서로 나란하게 제공되는 복수의 지그들을 포함하되, 인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나가 흡착되고, 다른 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 다른 하나가 흡착된다. 상기 지그들은 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 지그; 상기 챔버의 하부에 배치되는 하부 지그; 그리고 상기 상부 지그 및 상기 하부 지그의 사이에 고정배치되는 기준 지그를 포함하며, 상기 장치는 상기 기준 지그의 상부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 상부 승강유닛 및 상기 기준 지그의 하부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 하부 승강유닛을 포함할 수 있다.
기판, 합착, 지그, 승강유닛

Description

기판처리장치{substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 기판처리장치에 관한 것이다.
최근 들어 핸드폰(mobile phone), PDA(personal digital assistants), 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경량박소형의 평판표시장치(flat panel display device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), FED(field emission display), VFD(vacuum fluorescent display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
상기 액정표시소자는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치로써, 크게 하부기판과 상부기판 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있다. 상기 하부기판은 구동소자 어레이(array) 기판으로써 상기 하부기판에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막 트랜지스터(TFT : thin film transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상기 상 부기판은 컬러 필터(color filter) 기판으로써 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러 필터층이 형성되어 있다.
또한, 상기 하부기판 및 상부기판에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다. 상기 하부기판 및 상부기판은 실재(seal material)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층이 형성되어 상기 하부기판에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
상기 액정표시소자의 제조공정은 크게 상기 하부기판에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이 기판공정과 상기 상부기판에 컬러 필터를 형성하는 컬러 필터 기판공정 및 셀(cell)공정으로 구분될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 액정표시소자의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 액정표시소자의 제조공정을 나타내기 위한 순서도이다. 먼저, 구동소자 어레이 공정에 의해 하부기판상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트 라인(gate line) 및 데이터 라인(date line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 접속되는 구동소자인 박막 트랜지스터를 형성한다(101S). 또한, 상기 구동소자 어레이 공정에 의해 상기 박막 트랜지스터에 접속되어 상기 박막 트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.
한편, 상기 상부기판에는 컬러 필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬 러 필터층과 공통전극을 형성한다(106S).
다음으로, 상기 상부기판 및 상기 하부기판에 각각 배향막을 도포한 후 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향 규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(pretilt angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(rubbing)한다(102S,107S). 그리고, 상기 상부기판과 하부기판은 불순물을 제거하기 위한 소정의 세정과정을 거친다(103S, 108S).
다음으로, 세정 과정을 마친 상기 하부기판의 외곽부에 실재를 도포하고, 도포된 실재의 내측에 소정량의 액정을 적하한다(104S, 105S). 한편, 상기 상부기판에 은(Ag)을 도트(dot)형상으로 형성하고, 셀갭(cell gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 산포한다(109S, 110S). 그리고, 상기 하부기판과 상기 상부기판을 진공 상태에서 압력을 가하여 합착한다(111S).
상기 하부기판과 상기 상부기판은 대면적의 유리기판으로 이루어진 것으로써, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(panel) 영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러 필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 컷팅 및 연마, 가공한다(112S, 113S).
여기서, 상기 합착공정에 사용되는 합착장치에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 2a 내지 2d는 종래의 액정표시장치용 합착장치의 동작을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 이동 가능한 운반장치(109)에 구비 된 하부 스테이지(103)상에 하부기판(104)이 안착되고, 상기 하부기판(104)의 하부표면을 제 1 흡착기구(108)로 흡착하여 고정시킨다. 그리고, 칼라필터 어레이가 형성된 상부기판(105)의 하부표면을 상부 스테이지(102)에 구비된 제 2 흡착기구(107)로 흡착하여 고정한다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 하부기판(104)에는 합착공정 이전 단계인 액정 적하공정으로써 자외선 경화형 실재(106)가 도포되어 있으며, 상기 실재(106)의 안쪽(박막 트랜지스터 어레이 부분)에는 액정(110)이 적하 되어있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 하부기판(104)과 상기 상부기판(105)이 고정된 상태에서 상기 진공용기(101)를 닫아 진공 시킨다. 그리고, 상기 상부 스테이지(102)를 수직방향으로 하강시키고, 상기 하부기판(104)이 안착된 상기 하부 스테이지(103)를 수평 방향으로 이동시켜서 상기 하부기판(104)과 상기 상부기판(105)의 위치를 맞춘다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 상부 스테이지(102)를 수직방향으로 하강시켜서 상기 상부기판(105)과 상기 하부기판(104)을 가압하여 상기 실재(110)를 통해 접합한다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 흡착기구(107)의 흡착력을 해제하여 상기 상부 스테이지(102)와 상기 상부기판(105)을 분리한다. 그리고, 상기 상부 스테이지(102)를 수직으로 상승시키고 상기 진공용기(101)를 상기 하부 스테이지(103)가 이동할 수 있도록 오픈한다. 이후, 상기 하부기판(104)과 상기 상부기판(105)을 접합하고 있는 상기 실재(106)에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 액정표시소자를 완성한다.
상술한 바와 같은 종래의 액정표시장치용 기판 합착장치는 한번의 합착공정으로 한개의 액정표시소자를 완성하기 때문에 다수의 액정표시소자를 양산하기 위해서는 다수의 합착장치가 구비되어야 한다. 즉, 양산하고자 하는 액정표시소자의 물량에 비례하여 다수의 합착장치가 필요하기 때문에 이에 따른 비용과 인력이 소모되는 문제를 감수해야 한다.
본 발명의 목적은 기판을 합착하기 위한 챔버에 다수의 지그(jig)를 구성하여 다수의 기판을 동시에 합착할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 기판처리장치는 챔버; 상기 챔버 내에 대체로 서로 나란하게 제공되는 복수의 지그들을 포함하되, 인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나가 흡착되고, 다른 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 다른 하나가 흡착된다.
상기 지그들은 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 지그; 상기 챔버의 하부에 배치되는 하부 지그; 그리고 상기 상부 지그 및 상기 하부 지그의 사이에 고정배치되는 기준 지그를 포함하며, 상기 장치는 상기 기준 지그의 상부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 상부 승강유닛 및 상기 기준 지그의 하부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 하부 승강유닛을 포함할 수 있다.
상기 상부 승강유닛은 상기 상부 지그를 승강하는 상부 승강기를 포함하며, 상기 하부 승강유닛은 상기 하부 지그를 승강하는 하부 승강기를 포함할 수 있다.
상기 상부 지그와 상기 기준 지그 사이에 위치하는 상기 지그들은 각각 링크에 의해 연결되어 상기 상부 지그와 함께 승강하며, 상기 기준 지그와 상기 하부 지그 사이에 위치하는 상기 지그들은 각각 링크에 의해 연결되어 상기 하부 지그와 함께 승강할 수 있다.
상기 상부 승강유닛은 인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에 설치되는 상부 구동모터 및 상기 지그들 중 다른 하나에 일단이 연결되어 상기 상부 구동모터에 의해 회전하는 상부 구동축을 포함하며, 상기 하부 승강유닛은 인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에 설치되는 하부 구동모터 및 상기 지그들 중 다른 하나에 일단이 연결되어 상기 하부 구동모터에 의해 회전하는 하부 구동축을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치용 합착장치는 다음과 같은 효과가 있다.
액정표시소자용 기판을 합착하기 위한 진공챔버의 내부에 다수의 지그를 구성하여 다수의 기판을 동시에 가압하여 합착한다.
따라서, 상기 합착장치에 대한 공정효율성을 증대할 수 있으며 또한 다수의 합착장치를 구성하기 위한 비용과 인력소모를 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 3 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방식의 플라스마 공정을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 다양한 플라스마 공정에 응용될 수 있다. 또한, 이하에서는 기판을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 다양한 피처리체에 응용될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기판처리장치는 외부로부터 차단된 챔버(302)를 구비하며, 챔버(302)의 내부에는 복수의 지그들(jigs)이 설치된다.
지그들은 챔버(302)의 상단에 설치된 상부지그(310), 챔버(302)의 하단에 설치된 하부지그(320), 그리고 챔버(302)의 중앙에 고정설치된 기준지그(301)를 구비한다. 또한, 상부지그(310)와 기준지그(301) 사이에는 복수의 지그들(330)이 설치되며, 기준지그(301)와 하부지그(320) 사이에는 복수의 지그들(340)이 설치된다. 지그들은 서로 나란하게 배치되며, 각 지그의 하부에는 기판을 부착하여 고정할 수 있는 정전척(electro static chuck:ESC)이 구비된다. 정전척은 고전압으로 정전기를 일으키는 방법으로 기판을 부착하여 고정할 수 있다.
한편, 상부지그(310)의 하면에는 상부기판(304)이 안착되며, 상부지그(310)의 바로 아래에 위치하는 지그(330d)의 상면에는 하부기판(303)이 안착된다. 또한, 지그(330d)의 하면에는 하면에는 상부기판(304)이 안착되며, 지그(330d)의 바로 아래에 위치하는 지그(330c)의 상면에는 하부기판(303)이 안착된다. 따라서, 상부기판(304)과 하부기판(303)은 서로 대향되도록 배치된다. 마찬가지로, 하부지그(320)의 상면에는 하부기판(303)이 안착되며, 하부지그(320)의 바로 위에 위치하는 지그(340d)의 하면에는 상부기판(304)이 안착된다. 또한, 지그(340d)의 상면에는 하부기판(303)이 안착되며, 지그(340d)의 바로 위에 위치하는 지그(340c)의 하면에는 상부기판(304)이 안착된다. 따라서, 상부기판(304)과 하부기판(303)은 서로 대향되도록 배치된다. 이때, 상부기판(304) 상에는 칼라필터 어레이가 형성되며, 하부기판(303) 상에는 합착공정 이전 단계인 액정 적하공정으로써 자외선 경화형 씰링부재(308)가 도포되어 있으며, 씰링부재(308)의 안쪽(박막 트랜지스터 어레이 부분)에는 액정(307)이 적하되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기준지그(301)는 챔버(302)의 중앙에 고정설치된다. 지그들(330) 및 상부지그(310)는 링크(350)를 통해 서로 연결되며, 지그들(340) 및 하부지그(320)는 링크(360)를 통해 서로 연결된다. 상부지그(310)는 챔버(302)의 천정벽에 설치된 상부 실린더(314) 및 상부 실린더(314)에 연결된 상부 구동축(312)에 연결되며, 하부지그(320)는 챔버(302)의 바닥벽에 설치된 하부 실린더(324) 및 하부 실린더(324)에 연결된 하부 구동축(322)에 연결된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참고하여 기판처리장치의 동작을 설명하면 아래와 같 다. 챔버(302)의 외부에 제공된 운반장치(도시안됨)는 상부기판(304) 및 하부기판(303)을 챔버(302)의 내부로 운반하며, 운반된 상부기판(304) 및 하부기판(303)은 지그들의 일면 및 타면에 안착된다. 이때, 상부기판(304)은 하부기판(303)과 대향되도록 배치되어야 하며, 하부기판(303) 상에는 합착공정 이전 단계인 액정 적하공정 과정에서 자외선 경화형 씰링부재(308)가 약 30㎛ 두께로 도포되어 있으며, 씰링부재(308)의 안쪽(박막 트랜지스터 어레이 부분)에는 액정(307)이 적하되어 있다.
이후, 상부기판(304) 및 하부기판(303)이 지그 상에 각각 안착되면, 챔버 내부에 진공을 형성한다. 다음, 상부 실린더(314)를 작동하면, 상부 구동축(312)이 하강하면서 상부 구동축(312)의 하단에 연결된 상부지그(310)는 하강한다. 이때, 상부지그(310)가 하강함에 따라, 링크(350)를 통해 상부지그(310)의 하부에 연결된 지그들(330a,330b,330c,330d)은 함께 하강하며, 이로 인해 상부기판(304)과 하부기판(303)은 가압된다. 상부기판(304)과 하부기판(303) 간의 높이를 약 5㎛까지 가압하여 씰링부재(308)를 통해 접합한다. 이후, 정전척은 정전기를 더 이상 인가하지 않음으로써 상부기판(304)은 상부지그(310) 및 지그들(330)로부터 분리된다.
또한, 하부 실린더(324)를 작동하면, 하부 구동축(322)이 상승하면서 하부 구동축(322)의 상단에 연결된 하부지그(320)는 상승한다. 이때, 하부지그(320)가 상승함에 따라, 링크(360)를 통해 하부지그(320)의 상부에 연결된 지그들(340a,340b,340c,340d)은 함께 상승하며, 이로 인해 상부기판(304)과 하부기판(303)은 가압된다. 상부기판(304)과 하부기판(303) 간의 높이를 약 5㎛까지 가압 하여 씰링부재(308)를 통해 접합한다. 이후, 정전척은 정전기를 더 이상 인가하지 않음으로써 상부기판(304)은 지그들(340)로부터 분리된다.
이후, 운반장치를 이용하여 챔버(302) 내부로부터 액정표시패널을 언로딩하여 다음 공정장치로 이동하며, 하부기판(303)과 상부기판(304)을 접합하고 있는 씰링부재(308)에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 액정표시패널은 완성된다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 도면이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 기술적 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
앞서 설명한 실시예와 달리, 상부지그(310) 및 하부지그(320), 그리고 지그들(330,340)은 승강유닛(370,380)에 의해 승강한다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 기준지그(301)의 상부면에는 구동모터(372a)가 설치되며, 구동축(374a)의 하단은 구동모터(372a)에 연결되고 구동축(374a)의 상단은 지그(330a)에 연결된다. 구동축(374a)의 외주면에는 나사산이 형성되며, 구동축(374a)의 상단이 삽입되는 지그(330a)의 관통홀(332a) 상에도 나사산이 형성된다. 따라서, 구동축(374a)이 회전함에 따라 지그(330a)는 승강한다. 또한, 기준지그(301)의 하부면에는 구동모터(382a)가 설치되며, 구동축(384a)의 상단은 구동모터(382a)에 연결되고 구동축(384a)의 하단은 지그(340a)에 연결된다. 구동축(384a)의 외주면에는 나사산이 형성되며, 구동축(384a)의 상단이 삽입되는 지그(340a)의 관통홀(342a) 상에도 나사산이 형성된다. 따라서, 구동축(384a)이 회전함에 따라 지그(340a)는 승강한다.
위와 같은 원리에 따라, 상부지그(310) 및 하부지그(320), 그리고 지그들(330,340)은 승강한다. 도 5c 내지 도 5e에 도시한 바와 같이, 기준지그(301)에 인접한 지그들(330,340)부터 순차적으로 승강하며, 앞서 설명한 실시예와 동일한 방법에 의해 액정표시패널은 완성된다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 액정표시패널의 제조공정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 기판처리장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
301 : 기준지그 302 : 챔버
303 : 하부기판 304 : 상부기판
310 : 상부지그 320 : 하부지그
330,340 : 지그 350,360 : 링크
370 : 승강기

Claims (5)

  1. 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 기판처리장치에 있어서,
    챔버와; 상기 챔버 내에 서로 나란하게 제공되는 복수의 지그들을 포함하되,
    인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나가 흡착되고, 다른 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 다른 하나가 흡착되며,
    상기 지그들은, 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 지그와; 상기 챔버의 하부에 배치되는 하부 지그와; 상기 상부 지그 및 상기 하부 지그의 사이에 고정배치되는 기준 지그를 포함하고,
    상기 기준 지그의 상부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 상부 승강유닛 및 상기 기준 지그의 하부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 하부 승강유닛을 더 포함하며,
    상기 상부 지그와 상기 기준 지그 사이에 위치하는 상기 지그들은 각각 링크에 의해 연결되어 상기 상부 지그와 함께 승강하고,
    상기 기준 지그와 상기 하부 지그 사이에 위치하는 상기 지그들은 각각 링크에 의해 연결되어 상기 하부 지그와 함께 승강하는 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 승강유닛은 상기 상부 지그를 승강하는 상부 승강기를 포함하며, 상기 하부 승강유닛은 상기 하부 지그를 승강하는 하부 승강기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 기판처리장치에 있어서,
    챔버와; 상기 챔버 내에 서로 나란하게 제공되는 복수의 지그들을 포함하되,
    인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나가 흡착되고, 다른 하나의 일면에는 상기 제1 및 제2 기판 중 다른 하나가 흡착되며,
    상기 지그들은, 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 지그와; 상기 챔버의 하부에 배치되는 하부 지그와; 및 상기 상부 지그 및 상기 하부 지그의 사이에 고정배치되는 기준 지그를 포함하고,
    상기 기준 지그의 상부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 상부 승강유닛 및 상기 기준 지그의 하부에 위치하는 상기 지그들을 승강하는 하부 승강유닛을 더 포함하며,
    상기 상부 승강유닛은 인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에 설치되는 상부 구동모터 및 상기 지그들 중 다른 하나에 일단이 연결되어 상기 상부 구동모터에 의해 회전하는 상부 구동축을 포함하고,
    상기 하부 승강유닛은 인접한 상기 지그들 중 어느 하나의 일면에 설치되는 하부 구동모터 및 상기 지그들 중 다른 하나에 일단이 연결되어 상기 하부 구동모터에 의해 회전하는 하부 구동축을 포함하는 기판처리장치.
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