KR101540054B1 - 기판합착장치 및 기판합착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판합착장치 및 기판합착방법에 관한 것으로서, 기판합착장치는 상부 챔버 및 하부 챔버로 이루어지는 합착 챔버와; 상기 상부 챔버와 하부 챔버에 각각 고정설치되어 합착될 기판들을 각각 고정상태로 유지시키는 상,하부 정반과; 상기 상부 챔버를 승강시켜 상기 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 대향 간격을 이격시키거나 또는 밀착에 따라 밀폐시키는 챔버 개폐기구와; 상기 챔버 개폐기구의 승강에 따라 상부 챔버 및 상부 정반이 하강하여, 제1기판이 제2기판과 근접한 상태에서 상기 제1기판이 디척킹될 때, 상기 제1기판이 미끄럼 발생 없이 수직방향으로 자유낙하가 이루어지도록 하는 가이드 수단을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이러한 기판합착장치를 이용하여 제1기판이 옆방향 미끄러짐 없이 수직방향으로 자유낙하가 이루어져서 제2기판과 정렬되게 합착이 이루어지게 됨으로써, 두 기판이 정렬된 상태로 합착이 이루어지게 되는 효과가 제공된다.

Description

기판합착장치 및 기판합착방법 {Method and apparatus for bonding substrates}

본 발명은 기판합착장치 및 기판합착방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 합착하고자 하는 두 기판을 어긋남 없이 정렬된 상태로 합착하도록 하는 기판합착장치 및 기판합착방법에 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.

그러나, 최근에는 소비자의 요구와 기술발달에 따라 LCD의 두께가 점차 박막으로 이루어지고 있는 추세인바, 기존에 다소 두꺼운 LCD에 맞게 설비된 합착장치에서는 박막의 LCD제조를 위한 합착공정이 어려운 문제점이 있었다.

즉, 기존의 LCD 합착장치는 LCD의 두께가 0.063~0.7t의 기준으로 되어 있는 반면, 최근에는 0.5t의 박막 LCD의 제조가 이루어지고 있는바, 이러한 박막의 LCD는 기존의 합착장치에서 합착하기 어려운 문제점이 있었다.

이에, 박막의 LCD를 기존의 합착장치에서 합착하기 위해서 박막의 제1기판에 일정두께의 제1베어글라스를 합착하고, 박막의 제2기판에도 일정두께의 제2베어글라스를 합착한 다음, 상기 제1기판과 제2기판을 각각 TFT기판 또는 CF기판으로 형성한 후, 합착하고 있는 실정이다.

따라서, 박막의 기판에 베어글라스를 합착하기 위한 별도의 합착장치가 제공되고 있는데, 이러한 베어글라스 합착장치는 하부 정반에 고정된 기판에 대하여 상부 정반에 고정된 베어글라스를 근접시킨 후, 자유낙하에 의해 베어글라스를 떨어뜨려 합착시키게 된다.

그러나, 기판에 대하여 베어글라스를 합착시키는 종래의 합착장치는, 기판에 대하여 베어글라스를 근접시킨 상태에서 베어글라스를 자유낙하에 의해 떨어뜨려 합착이 이루어지도록 하고 있는바, 베어글라스가 자유낙하시 기판에 대하여 수직방향으로 정확하게 낙하되지 않고 낙하되면서 옆방향으로 미끄러짐이 발생됨으로써, 기판과 베어글라스가 정렬된 상태로 합착이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 베어글라스가 자유낙하시 옆방향으로 미끄러짐이 발생하지 않고 수직방향으로 정확히 낙하가 이루어지도록 함으로써, 기판과 정렬된 상태로 합착이 이루어지도록 하는 기판합착장치 및 기판합착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판합착장치는, 상부 챔버 및 하부 챔버로 이루어지는 합착 챔버와; 상기 상부 챔버와 하부 챔버에 각각 고정설치되어 합착될 기판들을 각각 고정상태로 유지시키는 상,하부 정반과; 상기 상부 챔버를 승강시켜 상기 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 대향 간격을 이격시키거나 또는 밀착에 따라 밀폐시키는 챔버 개폐기구와; 상기 챔버 개폐기구의 승강에 따라 상부 챔버 및 상부 정반이 하강하여, 제1기판이 제2기판과 근접한 상태에서 상기 제1기판이 디척킹될 때, 상기 제1기판이 미끄럼 발생 없이 수직방향으로 자유낙하가 이루어지도록 하는 가이드 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가이드 수단은, 상기 제1기판의 상부 영역에 위치되는 영상장치와; 상기 영상장치로서 제1기판을 영상촬영한 데이터를 수신받아 상기 제1기판의 좌표를 산출하는 중앙제어장치와; 상기 중앙제어장치에 의해 산출된 좌표에 따라 상기 제1기판의 전후좌우측면에 최소 갭을 두고 최대한 밀착지지되도록 전후진이 이루어지는 가이드부들을 포함하는 구성일 수 있다.

이 경우, 상기 가이드부들은, 상기 제1기판의 전후좌우측면에 대하여 수평방향으로 전후진 가능하게 설치되며, 수평부와, 상기 수평부로부터 수직방향으로 절곡된 수직부로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드부들은 상부 챔버의 내벽면에 대하여 전후진 가능하게 설치될 수 있으며, 상기 영상장치는, 상기 제1기판의 각 모서리 상부 영역에 위치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 기판합착방법은, (a) 상부 정반에 제1기판을 흡착하고, 하부 정반에 제2기판을 흡착하는 단계; (b) 상기 상부 정반이 고정된 상부 챔버를 하강시켜서, 상기 하부 정반이 적재된 하부 챔버와의 밀착으로, 챔버 내부공간을 밀폐시키는 단계; (c) 상기 제1기판의 상부 영역에 위치하는 영상장치로 상기 제1기판의 위치를 촬영한 후, 중앙제어장치로 송신하는 단계; (d) 상기 중앙제어장치는 송신된 데이터를 판독하여 제1기판의 좌표를 산출한 후, 상기 제1기판의 전후좌우측면에 설치된 가이드부들을 선택적으로 전진시켜서, 상기 제1기판의 전후좌우측면에 최소 갭을 두고 최대한 근접하도록 하는 단계; (e) 상기 상부 정반이 제1기판을 디척킹 하여, 상기 제1기판이 상기 가이드부들에 의해 미끄러짐 없이 수직방향으로 자유낙하가 이루어지도록 하는 단계 및; (f) 상기 제1기판과 제2기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 기판합착장치 및 기판합착방법에 의하면, 베어글라스가 자유낙하시 가이드부들에 의해 옆방향으로 미끄러짐이 발생하지 않고 수직방향으로 정확히 낙하가 이루어지게 됨으로써, 기판과 정렬된 상태로 합착이 이루어지게 되는 효과가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 기판합착장치의 구성을 나타낸 단면 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 기판합착장치의 구성을 개략적으로 나타낸 평면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 기판합착장치에서 가이드 수단의 구성을 나타낸 사시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 기판합착장치에서 가이드 수단의 작동관계를 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 기판합착장치를 이용하여 기판을 합착하는 공정을 나타낸 순서도.

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

도 1은 본 발명에 따른 기판합착장치의 구성을 나타낸 단면 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판합착장치의 구성을 개략적으로 나타낸 평면 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판합착장치에서 가이드 수단의 구성을 나타낸 사시도이다.

또한, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 기판합착장치에서 가이드 수단의 작동관계를 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기판합착장치를 이용하여 기판을 합착하는 공정을 나타낸 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판합착장치는, 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 상부 챔버(22)와 하부 챔버(24) 사이의 대향 간격을 이격 또는 근접시키는 챔버 개폐기구(40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 합착될 기판들 중, 상부 정반(30)에 고정되는 제1기판(S1)은 베어글라스이고, 제2기판(S2)은 베어글라스와 합착되는 기판일 수 있으며, 제1기판과 제2기판은 각각 TFT 기판 또는 CF 기판일 수도 있다.

또한, 상부 정반(30)과 하부 정반(32)에 각각 고정되는 제1기판(S1)과 제2기판(S2)은, 점착척, 정전척 및 진공척 중, 어느 하나의 척에 의해 흡착된 상태로 고정될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 기판합착장치는, 상부 정반(30)에 흡착된 상태로 고정되는 제1기판(S1)의 각 모서리 상부영역에 위치하여 제1기판(S1)의 각 모서리 위치를 촬영한 후, 그 좌표를 중앙제어장치로 송신하는 영상장치(100)와, 상부 정반(30)에 흡착된 상태로 고정되는 제1기판(S1)의 전후좌우측에 일정간격 이격된 상태로 설치되고, 중앙제어장치의 신호 인가에 따라 전후진이 이루어지면서 제1기판(S1)의 전후좌우측면과 최소의 갭(Gap)을 두고 최대한 근접하게 되는 가이드부(200)들로 구성된 가이드 수단을 포함한다.

여기서, 가이드부(200)들은 상부 챔버(22)의 내벽면에 대하여 입출되면서 전후진이 이루어지도록 구성될 수 있으며, 수평부와, 이 수평부로부터 직각방향으로 절곡형성되는 수직부로 이루어지는 것이 바람직하다.

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 기판합착장치를 이용하여 두 기판을 합착하는 방법을 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, 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 되며, 이 상태에서 상부 챔버(22)에 마련되는 상부 정반(30)은 흡착된 제1기판(S1)을 디척킹 시켜서 자유낙하 인해 아래로 떨어뜨림으로써, 제2기판(S2)과 접촉에 의한 합착이 이루어지도록 한다.

여기서, 상부 정반(30)이 흡착된 제1기판(S1)을 디척킹 하기 전에 제1기판 (S1)상부영역에 위치하는 영상장치(100)들은 각각 제1기판(S1)의 모서리를 촬영하여 이 신호를 중앙제어장치로 송신하게 된다.

중앙제어장치는 각 영상장치(100)들로부터 송신된 영상자료를 판독하여 제1기판(S1)의 좌표를 산출함으로써, 제1기판(S1)이 상부 정반(30)에 대하여 어떠한 위치로 흡착되어 있는지를 측정한 후, 측정된 값에 따라 제1기판(S1)의 전후좌우면측에 각각 형성된 가이드부(200)들에 전진 신호를 인가하게 된다.

이때, 각 가이드부(200)들은 중앙제어장치의 인가된 신호에 따라 도 4b에 도시된 바와 같이 제1기판(S1)의 전후좌우측 면에 최소의 갭(Gap)을 두고 최대한 근접한 위치만큼 전진하도록 한다.

이 상태에서, 상부 정반(30)이 흡착하고 있는 제1기판(S1)을 디척킹하게 되면, 제1기판(S1)은 전후좌우면에 밀착된 가이드부(200)들에 의해 미끄럼 발생 없이 수직방향으로 자유낙하됨으로써, 하부 정반(32)에 흡착된 제2기판(S1)과 정렬된 상태로 합착이 이루어지게 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.

여기서, 상부 챔버(22)의 상승시, 가이드부(200)들은 후진시킨 후 상승시킬 수도 있고, 상부 챔버(22)의 상승 후에 후진시킬 수도 있다.

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 : 영상장치 200 : 가이드부
S1 : 제1기판 S2 : 제2기판

Claims (6)

1. 상부 챔버 및 하부 챔버로 이루어진 합착 챔버와;
   상기 상, 하부 챔버에 각각 설치되며 합착할 제1기판과 제2기판이 각각 척킹되는 상, 하부 정반과;
   상기 상부 챔버를 승강시켜 상기 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 대향 간격을 이격시키거나 또는 밀착에 따라 밀폐시키는 챔버 개폐기구와;
   상기 제1기판과 제2기판의 합착을 위하여, 상기 상부 챔버를 상기 챔버 개폐기구에 의하여 상기 상부 정반과 함께 하강시켜 상기 제1기판이 상기 제2기판과 근접된 상태에서 상기 제1기판의 디척킹 시, 상기 디척킹된 제1기판이 옆방향으로 미끄럼 발생 없이 수직방향으로 자유낙하 되도록 하는 가이드수단을 포함하고,
   상기 가이드수단은,
   상기 상부 정반에 대한 제1기판의 척킹위치를 검출하기 위하여 상기 제1기판에 대한 영상촬영을 하는 영상장치와;
   상기 영상장치에 의하여 촬영된 제1기판에 대한 데이터를 수신받아 상기 제1기판의 좌표를 산출하는 중앙제어장치와;
   상기 중앙제어장치에 의하여 산출된 좌표에 따라 상기 제1기판의 전후좌우에 최소 갭을 두고 근접하도록 전후진이 이루어짐으로써 상기 제1기판의 디척킹 시 디척킹되어 낙하하는 제1기판의 자유낙하방향이 옆방향으로 미끄럼 발생 없이 수직방향으로 이루어지도록 안내하는 가이드부들로 구성된,
   기판합착장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드부들은, 상기 제1기판의 전후좌우에 대하여 수평방향으로 전후진 가능하도록 설치되고, 수평부 및 상기 수평부로부터 수직방향으로 절곡된 수직부로 구성된 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드부들은 상기 상부 챔버의 내벽면에 대하여 전후진 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
   
5. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 영상장치는 상기 제1기판의 각 모서리의 상부 영역에 위치된 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
   
6. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 4 중 어느 하나의 항에 기재된 기판합착장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법으로서,
   (a)상부 정반과 하부 정반에 각각 제1기판과 제2기판을 척킹하는 단계와;
   (b)상기 상부 정반이 설치된 상부 챔버를 하강시켜 상기 하부 정반이 설치된 하부 챔버와 밀착시킴으로써 상기 상, 하부 챔버의 내부공간을 밀폐시키는 단계와;
   (c)영상장치에 의하여 상기 상부 정반에 대한 제1기판의 척킹위치 검출을 위한 촬영을 한 후, 중앙제어장치로 송신하는 단계와;
   (d)상기 중앙제어장치가, 상기 영상장치로부터 송신된 데이터를 판독하여 상기 제1기판의 좌표를 산출하고, 상기 산출된 좌표에 따라 가이드부들을 선택적으로 전진시키거나 후진시킴으로써, 상기 가이드부들이 상기 제1기판의 전후좌우에 최소 갭을 두고 근접되도록 하는 단계와;
   (e)상기 상부 정반에서 상기 제1기판을 디척킹하여 상기 디척킹된 제1기판이 상기 가이드부들의 안내에 따라 옆방향으로 미끄러지는 현상 없이 수직방향으로 자유낙하 되도록 하는 단계와;
   (f)상기 제1기판과 제2기판을 합착하는 단계를 포함하는,
   기판합착방법.

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