KR101490413B1

KR101490413B1 - 기판 합착장치

Info

Publication number: KR101490413B1
Application number: KR20120156708A
Authority: KR
Inventors: 임용진
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-02-04
Also published as: KR20140086352A

Abstract

본 발명은 기판 합착장치에 관한 것으로서, 제 1기판이 흡착되는 상부 정반을 지지하는 상부 챔버와; 상기 상부 챔버와 대향되게 설치되며, 제 2기판이 흡착되는 하부 정반을 지지하는 하부 챔버와; 상기 하부 챔버에 대하여 상기 상부 챔버를 승강시키면서, 이격 또는 밀착시키는 챔버 개폐기구 및; 상기 상부 챔버 또는 하부 챔버의 대향되는 접촉면에 설치되어, 상호 접촉에 따라 양 챔버의 평행도를 측정하는 평행감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 하부 챔버에 대하여 승강되는 상부 챔버의 평행도를 측정할 수 있게 됨으로써, 하부 챔버에 대하여 상부 챔버의 팽행도가 일정하지 않을 경우에는, 상부 챔버의 평행을 조절하여 평행이 이루어지도록 한 후, 합착 공정을 수행할 수 있게 되는바, 합착 공정에 따른 불량 발생이 줄어들어 결국 그 합착 공정의 효율성이 향상되는 효과가 제공된다.

Description

기판 합착장치 {Apparatus for bonding substrates}

본 발명은 기판 합착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 기판을 상호 합착하여 부착하는 기판 합착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 평판표시소자(FDP : Flat Display Panel)는, 크게 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(FED : Field Emission Display) 및 유기 발광다이오드(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 예로 들어 설명하면, TFT(Thin Film Transistor) 기판과, 형광체가 도포된 칼라 필터(CF : Color Filter) 기판을 각각 제작한 다음, 그 사이에 액정을 주입하고, 상기 두 기판을 합착하여 LCD 패널을 제작하게 된다.

여기서, LCD 패널을 제작하기 위한 기판 합착 공정은 진공 상태로 두 기판을 합착할 수 있는 기판 합착장치가 사용된다.

도 1 및 도 2는 종래의 기판 합착장치를 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 3은 종래의 기판 합착장치를 개략적으로 보여주는 평면 구성도로서, 이를 참조하여 기판 합착장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

기판 합착장치는, 베이스 프레임(10)과, 이 베이스 프레임(10)에 지지되되, 상부 챔버(22) 및 하부 챔버(24)로 이루어지는 합착 챔버(20)와, 상기 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)에 각각 고정설치되어 합착될 기판(S1,S2)들을 각각 고정상태로 유지시키는 상,하부 정반(30,32)과, 상기 상부 챔버(22) 또는 하부 챔버(24)를 이동시켜 상기 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24) 사이의 대향 간격을 이격 또는 근접시키는 챔버 개폐기구(40)를 포함하여 구성된다.

상기 챔버 개폐기구(40)는, 합착 챔버(20)의 각 모서리 부분에 하나씩 설치되는데, 각각은 베이스 프레임(10)에 지지된 상태에서 하부 챔버(24)를 관통하여 상부 챔버(22)를 들어 올릴 수 있도록 잭 유닛(42) 등으로 구성된다.

상기 잭 유닛(42)은 하부 챔버(24)를 관통한 상태에서 상하 이동하는 승강로드(44)가 구비되고, 이 승강로드(44)는 상부 챔버(22)의 저면에 접촉되면서 상부 챔버(22)를 밀어 올릴 수 있도록 이루어져 있다.

따라서, 상부 챔버(22)가 챔버 개폐기구(40)인 잭 유닛(42)의 작동에 의한 승강로드(44)의 승강으로 하부 챔버(24)와 이격 또는 밀착이 이루어지게 되며, 이때 밀착에 따른 폐쇄시 합착 챔버(20) 내부를 진공상태로 하는 것이 가능하게 된다. 여기서, 합착 챔버(20) 내부를 완벽하게 밀폐시키기 위하여 하부 챔버(24)의 상면 둘레에는 O-링 등의 실링부재(50)가 구비된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 기판 합착장치를 이용하여 두 기판을 합착하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버 개폐기구(40)에 의해 상부 챔버(22)가 상승되어 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)가 이격된 상태에서 합착하고자 하는 제1기판(S1)과 제2기판(S2)을 각각 합착 챔버(20) 내부로 인입시킨 후, 제1기판(S1)은 상부 정반(30)에, 제2기판(S2)은 하부 정반(32)에 흡착시켜 고정시킨다.

다음에, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버 개폐기구(40)인 잭 유닛(42)의 작동에 의한 승강로드(44)의 하강으로 상부 챔버(22)를 하강시켜서, 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)를 밀착시키고, 합착 챔버(20) 내부를 진공상태로 한 후 두 기판(S1,S2)을 합착시키면 된다.

이때, 하부 챔버(24) 상면 둘레에 설치되는 O-링 등의 실링부재(50)에 의해 밀착된 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)의 기밀이 유지됨으로써, 합착 챔버(20) 내부의 진공형성이 가능하게 된다.

이와 같이, 두 기판의 합착 공정이 완료되면, 상부 챔버(22)는 다시 챔버 개폐기구(40)인 잭 유닛(42)의 작동으로 승강로드(44)를 상승시킴에 따라 상부 챔버(22)를 상승시켜서 양 챔버(22,24)를 이격시킨 후, 합착된 두 기판을 외부로 배출시키면 된다.

한편, 상기와 같은 종래의 기판 합착장치를 이용하여 두 개의 기판(S1,S2)을 합착하고자 하는 경우, 두 기판(S1,S2)의 간격은 매우 정밀한 정렬이 요구된다. 즉, 상부 챔버(22)의 상부 정반(30)에 의해 흡착된 제1기판(S1)과, 하부 챔버(24)의 하부 정반(32)에 의해 흡착된 제2기판(S2)은 챔버 개폐기구(40)의 작동에 따른 상부 챔버(22)의 승강에 따라 최대한 근접된 상태에서 상부 정반(30)에 흡착된 제1기판(S1)의 자유낙하나, 상부 정반(30) 또는 하부 정반(32)의 가압에 의해 두 기판(S1,S2)이 합착됨으로써, 두 기판(S1,S2)의 간격은 평행하게 매우 정밀한 정렬이 요구되는 것이다.

그런데, 상부 챔버(22)는 챔버 개폐기구(40)에 의해 수시로 승강이 이루어지게 되고, 이러한 챔버 개폐기구(40)는 합착 챔버(20)의 각 모서리측에 복수로 구비됨으로써, 어느 하나의 챔버 개폐기구가 다른 챔버 개폐기구들과 그 작동에 차이를 나타내거나 하는 경우, 상부 챔버(22)의 평행도가 어긋날 수 있게 된다.

이와 같이 상부 챔버(22)의 평행도가 어긋나게 되면, 상부 챔버(22)에 설치되는 상부 정반(30) 또한 평행도가 어긋나고, 이에 따라 상부 정반(30)에 흡착된 제1기판(S1) 또한 평행도가 어긋나게 됨으로써, 제1기판(S1)이 제2기판(S2)과 평행상태로 정밀하게 정렬되지 못한 상태를 이루게 되는바, 합착시 전면적 동시 합착이 아닌 부분별 순차 합착이 이루어지게 되는 등, 그 합착 효율성이 매우 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 하부 챔버 에 대하여 승강되는 상부 챔버의 평행도를 측정할 수 있는 기판 합착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 하부 챔버에 대한 상부 챔버의 평행도를 측정하여, 평행도가 일치할 경우에만 합착 공정이 이루어지도록 하고, 평행도가 일치하지 않고 어느 부위가 기울어진 경우 이를 바로 잡은 후에 합착 공정이 이루어지도록 함으로써, 합착에 따른 불량발생을 최소화하여 결국 합착 공정의 효율성을 향상시키도록 한 기판 합착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 합착장치는, 제1기판이 흡착되는 상부 정반을 지지하는 상부 챔버와; 상기 상부 챔버와 대향되게 설치되며, 제2기판이 흡착되는 하부 정반을 지지하는 하부 챔버와; 상기 하부 챔버에 대하여 상기 상부 챔버를 승강시키면서, 이격 또는 밀착시키는 챔버 개폐기구 및; 상기 상부 챔버 또는 하부 챔버의 대향되는 접촉면에 설치되어, 상호 접촉에 따라 양 챔버의 평행도를 측정하는 평행감지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 평행감지센서는, 상기 상부 챔버의 저면 둘레 또는 상기 하부 챔버의 상면 둘레에 인입되어 설치되는 본체부와; 상기 본체부에 대하여 출납되는 변위센서부를 포함하는 구성일 수 있다.

여기서, 상기 변위센서부는, 상부 챔버의 하강에 따라 하부 챔버의 상면 또는 상부 챔버의 저면에 접촉됨과 동시에 하중에 의해 눌리면서 평행감지수단의 본체부로 인입이 이루어지면서 그 변위값을 제어부로 송신하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 기판 합착장치에 의하면, 하부 챔버에 대하여 승강되는 상부 챔버의 평행도를 측정할 수 있게 됨으로써, 하부 챔버에 대하여 상부 챔버의 팽행도가 일정하지 않을 경우에는, 상부 챔버의 평행을 조절하여 평행이 이루어지도록 한 후, 합착 공정을 수행할 수 있게 되는바, 합착 공정에 따른 불량 발생이 줄어들어 결국 그 합착 공정의 효율성이 향상되는 효과가 제공된다.

도 1은 종래의 기판 합착장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에서 상,하부 챔버가 밀착된 상태를 도시한 구성도.
도 3은 종래 기판 합착장치의 평면 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 기판 합착장치를 나타낸 구성도.
도 5는 도 4에서 상,하부 챔버의 평행도를 측정하는 과정을 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 기판 합착장치의 평면 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 기판 합착장치를 나타낸 구성도이고, 도 5는 도 4에서 상,하부 챔버의 평행도를 측정하는 과정을 도시한 구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 기판 합착장치의 평면 구성도이다.

참고로, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 종래에 있어서와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 합착장치는, 베이스 프레임(10)과, 이 베이스 프레임(10)에 지지되되, 상부 챔버(22) 및 하부 챔버(24)로 이루어지는 합착 챔버(20)와, 상기 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)에 각각 고정설치되어 합착될 기판(S1,S2)들을 각각 고정상태로 유지시키는 상,하부 정반(30,32)과, 상기 상부 챔버(22) 또는 하부 챔버(24)를 이동시켜 상기 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24) 사이의 대향 간격을 이격 또는 근접시키는 챔버 개폐기구(40)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명은 상부 챔버(22) 또는 하부 챔버(24)에 설치되어 양 챔버(22,24)들의 간격을 측정하여 평행도를 산출하기 위한 평행감지수단(100)을 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 하부 챔버(24)의 상면과 대응되는 상부 챔버(22)의 저면에 평행감지수단(100)이 설치된 것을 일례로 들어 설명하기로 한다.

평행감지수단(100)은, 상부 챔버(22)의 저면 둘레면에 인입된 상태로 설치되는 본체부(110)와, 이 본체부(110)에 대하여 삽입,인출되는 형태로 승강이 이루어지며, 상부 챔버(22)의 승강에 따라 하부 챔버(24)의 상면 둘레면과 접촉이 이루어지는 변위센서부(120)로 이루어져 있다.

변위센서부(120)는 본체부(110)에 내설된 탄성부재(130)에 의해 항상 돌출된 상태를 유지하며, 상부 챔버(22)의 하강에 따라 변위센서부(120)가 하부 챔버(24)의 상면에 접촉하면서 눌리게 될 경우, 상기 탄성부재(130)를 압축시키면서 본체부(110) 내로 인입이 이루어지게 된다.

여기서, 평행감지수단(100)은 상부 챔버(22)의 저면 둘레에 일정간격을 두고 복수개 마련되어 각각 해당 위치의 간격을 개별적으로 측정하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 복수로 구비되는 평행감지수단(100)은 제어부와 전기적으로 연결되며, 이에 따라 각각의 평행감지수단(100)은 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)의 해당 위치 간격을 측정하여 이를 제어부로 송신하고, 제어부는 이들 신호를 판독하여 하부 챔버(24)에 대한 상부 챔버(22)의 평행도를 측정하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 기판 합착장치를 이용하여 두 기판을 합착하는 공정 전에, 상부 챔버와 하부 챔버의 평행도를 측정하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버 개폐기구(40)에 의해 상부 챔버(22)가 상승되어 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)가 이격된 상태에서, 챔버 개폐기구(40)를 작동시켜 상부 챔버(22) 하강시킨다.

상부 챔버(22)의 하강에 따라 이 상부 챔버(22)의 저면 둘레에 일정간격으로 설치된 평행감지수단(100) 또한 연동하여 하강이 이루어지게 되며, 이때 평행감지수단(100) 중, 변위센서부(120) 끝단이 하부 챔버(24)의 상면 둘레면에 접촉되는 시점에서 각 평행감지수단(100)은 변위센서부(120)의 눌림에 따른 변위값을 제어부로 송신하게 된다.

즉, 평행감지수단(100) 중, 변위센서부(120)는 상부 챔버(22)의 하강에 따라 하부 챔버(24)의 상면에 접촉됨과 동시에 하중에 의해 눌리면서 평행감지수단(100)의 본체부(110)로 탄성부재(130)를 압축시키면서 인입이 이루어지게 되는바, 본체부(110)로 인입되는 변위값을 제어부로 송신하게 되는 것이다.

이에 따라 제어부는 복수의 변위센서부(120)로부터 송신된 변위값을 판독함으로써, 상부 챔버(22)의 어느 부위가 기울었는지를 판단하게 된다.

예컨대, 복수의 평행감지수단(100)들로부터 송신된 변위값이 모두 일정할 경우, 하부 챔버(24)에 대한 상부 챔버(22)의 평행도는 일정하다고 판독이 되고, 어느 지점의 평행감지수단이 다른 평행감지수단들보다 그 변위센서부의 변위값이 크거나 작을 경우, 기울어짐을 판독하여 평행이 이루어지지 않은 지점을 판독하게 된다.

이와 같이, 평행이 일정하지 않음이 판독될 경우, 이 신호는 디스플레이부를 통해 표시되는 방법 등으로 관리자에게 인지시키게 되며, 이에 따라 관리자는 기울어진 지점을 유지보수하여 다시 평행을 이루도록 하면 된다.

상기와 같은 방법에 의해 하부 챔버(24)에 대하여 상부 챔버(22)의 평행도가 다시 조정되면, 챔버 개폐기구(40)에 의해 상부 챔버(22)를 상승시켜 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)가 이격시키고, 제1기판(S1)과 제2기판(S2)을 각각 합착 챔버 내부로 인입시킨 후, 제1기판(S1)은 상부 정반(30)에, 제2기판(S2)은 하부 정반(32)에 흡착시킨다.

다음에, 챔버 개폐기구(40)인 잭 유닛(42)의 작동으로 승강로드(44)를 하강시킴에 따라 상부 챔버(22)를 하강시켜서, 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24)를 밀착시키고, 합착 챔버 내부를 진공상태로 한 후 두 기판(S1,S2)을 합착시키면 된다.

이와 같이, 두 기판(S1,S2)의 합착 공정이 완료되면, 상부 챔버는(22) 다시 챔버 개폐기구(40)인 잭 유닛(42)의 작동으로 상승시켜서 양 챔버(22,24) 이격시킨 후, 합착된 두 기판(S1,S2)을 외부로 배출시키면 된다.

참고로, 기판 합착공정 수행을 위하여 상부 챔버(22)가 챔버 개폐기구(40)에 의해 하강하여 하부 챔버(24)와 밀착되는 경우, 평행감지수단(100)의 변위센서부(120)는 탄성부재(130)를 압축시키면서 본체부(110)로 인입된 상태를 유지함으로써, 하부 챔버(24)에 대한 상부 챔버(22)의 밀착에 따른 밀폐에는 영향을 미치지 않게 된다.

한편, 본 발명의 실시 예에서, 상기 평행감지수단(100) 중, 본체부(110)가 상부 챔버(22)의 저면 둘레면에 삽입,설치되고, 이 본체부(110)에 대하여 변위센서부(120)가 출납되는 구조로 이루어짐으로써, 상기 변위센서부(120)가 하부 챔버(24)의 상면에 접촉되는 구성으로 설명하였으나, 상기 팽형감지수단(100)은 하부 챔버(24)의 상면 둘레에 걸쳐 설치될 수도 있다.

즉, 평행감지수단(100) 중, 본체부(110)가 하부 챔버(24)의 상면 둘레면에 삽입,설치되고, 이 본체부(110)에 대하여 변위센서부(120)가 출납되는 구조로 이루어짐으로써, 상기 변위센서부(120)가 상부 챔버(22)의 저면에 접촉되는 구성으로 이루어질 수도 있다.

참고로, 본 발명의 실시 예에서 평행감지수단(100)이 상부 챔버(22) 또는 하부 챔버(24) 에 설치된 것을 일례로 들어 설명하였으나, 상기 평행감지수단(100)은 상부 정반(30) 또는 하부 정반(32)에 설치될 수도 있고, 그 외에 상부 정반과 하부 정반의 평행도를 측정할 수 있는 위치라면 어디에도 설치될 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 베이스 프레임 20 : 합착 챔버
22 : 상부 챔버 24 : 하부 챔버
30 : 상부 정반 32 : 하부 정반
40 : 챔버 개폐기구 42 : 잭 유닛
44 : 승강로드 50 : 실링부재
100 : 평행감지수단 110 : 본체부
120 : 변위센서부 130 : 탄성부재

Claims

삭제
제1기판이 흡착되는 상부 정반을 지지하는 상부 챔버와;
상기 상부 챔버와 대향하도록 설치되며, 제2기판이 흡착되는 하부 정반을 지지하는 하부 챔버와;
상기 하부 챔버에 대하여 상기 상부 챔버를 승강시키면서, 이격 또는 밀착시키는 챔버 개폐기구와;
상기 상부 챔버 또는 하부 챔버의 대향하는 접촉면에 설치되어 합착 공정 전에 상호 접촉에 따라 양 챔버의 평행도를 측정하는 평행감지수단을 포함하고,
상기 평행감지수단은,
상기 상부 챔버의 저면 둘레 또는 상기 하부 챔버의 상면 둘레에 인입되어 설치되는 본체부와;
상기 본체부에 대하여 출납되는 변위센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제 2항에 있어서,
상기 변위센서부는, 상부 챔버의 하강에 따라 하부 챔버의 상면 또는 상부 챔버의 저면에 접촉됨과 동시에 하중에 의해 눌리면서 평행감지수단의 본체부로 인입이 이루어지면서 그 변위값을 제어부로 송신하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.