KR20040064799A - Ｌｃｄ 기판의 합착장치 및 그를 이용한 기판 처킹방법 - Google Patents

Abstract

LCD 기판의 합착장치 및 그를 이용한 기판 처킹방법에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 챔버 내에 설치되며 진공척과 정전척을 각각 포함하여 이루어지는 상부척 및 하부척과; 진공홀들에 진공을 공급하는 진공공급설비와; 일단이 진공홀들과 연결되는 바이패스 배관이 구비되는 처킹부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 방법은, 진공을 공급하여 기판들을 처킹하는 단계와; 상부척의 진공홀들에 형성되는 압력과 상부 기판에 의한 단위면적당 힘의 합보다 높은 압력이 상기 챔버 내에 형성되도록 챔버 내에 진공을 공급하는 단계와; 정전척을 이용하여 기판을 처킹하는 단계와; 바이패스 배관을 통하여 진공홀들에 형성된 진공을 바이패스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 지지대와 같은 별도의 기계적인 장치가 필요 없고, 기판의 파손이 방지되며, 처킹 방식의 변경이 용이하며 연속 동작으로 이루어지므로 공정시간을 줄일 수 있고 기계적인 장치가 챔버내에 존재하지 않음으로 챔버의 구조를 간소화 할 수 있으며, 그로인해 파티클로 인한 오염도 줄일 수 있다.

Description

ＬＣＤ 기판의 합착장치 및 그를 이용한 기판 처킹방법{Apparatus for press of LCD substrate and method of chucking a substrate using the same}

본 발명은 LCD 기판의 합착장치 및 그를 이용한 기판 처킹방법에 관한 것으로서, 특히 진공 처킹에서 정전 처킹으로의 변경이 용이한 LCD 기판의 합착장치 및 그를 이용한 기판 처킹방법에 관한 것이다.

현재 LCD 제조 공정에서 액정 주입방법은 차압식 액정 주입방법과 적하식 액정 주입방법으로 나누어진다. 차압식 액정 주입방법은 각각의 페턴이 실장되어진 상, 하부 기판을 합착한 후 진공 챔버 속에서 모세관 현상과 압력차를 이용하여 액정을 주입하는 것이고, 적하식 액정 주입방법은 기판에 액정을 살포한 후 진공챔버 속에서 두개의 기판을 합착하는 것이다. 최근 LCD시장은 가파른 성장 곡선을 그리고 있으며, 그로 인하여 LCD 제조 업체들은 대량생산 체제와 대형화에 주력하고 있다. 이러한 시점에서 차압식 액정 주입방법은 그 한계점이 나타나고 있으며, 그 대안으로 적하식 액정 주입 방법이 채택되고 있다.

차압식 액정 주입공정 또는 적하식 액정 주입공정에서 기판을 합착하는 단계는, 챔버 내부로 상,하판을 각각 로딩하는 단계와, 챔버 내부에서 기판을 처킹하는 단계와, 진공분위기 속에서 진행되는 기판 정렬 및 합착 단계를 포함하여 이루어진다. 여기서 기판의 처킹(chucking)은 진공척과 정전척(electrostatic chuck)을 각각 사용하여 이루어지되, 하부기판은 하부척의 상부에 위치하여, 상부기판은 상부척의 하부에 위치하여 각각 처킹된다. 로봇 블레이드와 같은 운반기구에 의한 운반시의 처킹과 진공이 형성되기 전의 챔버 내에서의 처킹은 진공척을 이용하여 이루어진다. 기판의 무게에 의한 운반기구 종단부의 휨 발생으로 기판이 상부척에 밀착되지 못해 정전력이 기판에 정상적으로 전달되지 못하며, 대기상태에서 정전척을 사용하여 처킹된 상태에서 챔버 내부를 진공으로 형성하면 도중에 아크 등이 발생될 수 있기 때문이다. 그러다가, 챔버 내부가 진공분위기로 되면 진공척에 의한 처킹은 약화되므로 별도의 정전기척을 사용하여 처킹하게 된다. 한편, 챔버 내에서는 진공척과 정전척이 별개의 척으로 되어 있는 것이 아니고, 두 가지 방식이 공존하는 하나의 기구물, 즉 하나의 척으로 이루어진다. 따라서, 챔버 내에서 처킹 방식의 변경, 즉 진공척에서 정전척으로 변경은, 정전척이 작동되도록 전원을 인가한 후에 진공척의 배기라인을 닫음으로써 이루어진다. 그런데, 처킹방식을 진공척에서 정전척으로 변경하는 순간에는 진공척에 진공을 공급하는 진공공급설비의 배관에 존재하는 공기가 진공척에 형성된 진공홀을 통하여 역류됨으로써 기판이 진공척으로부터 이탈되는 현상이 발생하고, 이것은 기판의 파손을 야기한다. 이를 방지하게 의하여 상부척의 하부에는 상부기판을 지지할 수 있는 별도의 지지대가 형성된다.

도 1은 종래의 상부척으로부터 상부기판의 이탈을 방지하기 위한 지지대가 형성된 형상을 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 상부척(10)의 하부에 설치된 지지대(20)에 의하여 상부기판이 지지됨으로써 처킹 방식이 진공척에서 정전척으로 변경되어도 상부기판이 상부척(10)으로부터 이탈되지 않는다. 하지만, 상부기판의 중심부는 지지대(20)에 의하여 지지되지 않으므로 상부기판 자체의 무게 때문에 상부기판이 아래쪽으로 휘어지는 현상이 발생한다. 결국 이것은 기판 정렬시 휘어진 상부 기판의 일부분이 하부 기판에 먼저 접촉하여 경화제 및 배향막 등에 손상을 주는 원인이 될 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판의 파손을 비롯한 불량품의 발생을 억제할 수 있는 LCD 기판의 합착장치 및 이를 이용한 기판 처킹방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 상부척으로부터 상부기판의 이탈을 방지하기 위한 지지대가 형성된 형상을 나타낸 개략도;

도 2는 LCD 기판의 합착공정을 위한 기판 합착장치를 설명하기 위한 개략도; 및

도 3은 도 2에 따른 기판 합착장치를 이용한 기판 처킹방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

100 : 챔버 200, 400 : 진공펌프

300, 300' : 척 310, 310' : 진공척

311, 311' : 진공홀

210, 410, 410', 510, 510' : 배관

220, 420, 420', 520, 520' : 밸브

합착공정이 진행되는 챔버와 합착부와 처킹부를 포함하여 이루어지는 LCD 기판 합착장치에 있어서, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 LCD 기판의 합착장치는: 상기 챔버 내에 설치되며 진공홀이 형성된 진공척과 도전전극이 설치된 정전척을 각각 포함하여 이루어지며, 기판을 각각 처킹하는 상부척 및 하부척과; 상기 상부척의 진공홀 및/또는 상기 하부척의 진공홀에 진공을 공급하는 진공공급설비와; 일단이 상기 상부척의 진공홀들 및/또는 상기 하부척의 진공홀들과 연결되는 바이패스 배관이 구비되는 처킹부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 바이패스 배관으로는, 자기 자신과 연결되는 상기 진공홀들 각각의 배기저항의 합보다 작은 배기저항을 가지는 배관으로 구성되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 바이패스 배관의 타단은 상기 챔버의 내부와 연결되는 것이 바람직하다.

상술한 기판 합착장치을 이용하여 기판을 처킹하는 방법은: 상기 진공척들의 진공홀들에 진공을 공급하여 상기 기판들을 각각 처킹하는 단계와; 상기 상부척의 진공홀들에 형성되는 압력과 상기 상부기판에 의한 단위면적당 힘의 합보다 높은 압력이 상기 챔버 내에 형성되도록 상기 챔버 내에 진공을 공급하는 단계와; 상기 정전척들을 이용하여 상기 기판들을 각각 처킹하는 단계와; 상기 바이패스 배관을 통하여 상기 진공홀들에 형성된 진공을 바이패스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 챔버 내의 압력은 상기 상부척의 진공홀들에 형성된 압력과 상기 상부기판에 미치는 단위면적당 힘의 합에 안전율을 곱한 값으로 정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.

도 2는 LCD 기판의 합착공정을 위한 기판 합착장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 도 2에 따른 기판 합착장치를 이용한 기판 처킹방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 여기서 도 2는 예시한 것으로서, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

도 2를 참조하면, LCD 기판의 합착공정을 위한 기판 합착장치는, 크게 합착공정이 진행되는 챔버(100), 상부기판 및 하부기판을 각각 처킹하는 처킹부, 상부기판 및 하부기판이 일체화되도록 가압하는 합착부(미도시)로 이루어진다. 챔버(100)에는 진공공급설비, 즉 진공펌프(이하 같다.)(200)가 연결되고, 그 진공공급설비(200)와 연결된 배관(210)에는 쓰로틀밸브(throttle valve)(220)가 설치된다.

처킹부는 챔버(100) 내부에 각각 설치되는 상부척(300) 및 하부척(300')을 중심으로 하여 그들(300, 300')을 가동하기 위한 가동 설비들로 이루어진다. 상부척(300)과 하부척(300')은 각각 진공척(310, 310')과 정전척(미도시)으로 이루어진다. 진공척(310, 310')에는 진공홀(311, 311')들이 형성되며, 그 진공홀(311, 311')들에 진공을 공급하기 위한 진공공급설비(400)가 연결된다. 그리고, 진공척(310, 310')에는 일단이 진공홀(311, 311')들과 연결되는 바이패스 배관(by-pass)(510, 510')이 설치된다. 바이패스 배관(510, 510') 배관의 타단은 챔버(100) 내부와 연결된다. 진공공급설비(400)와 연결된 배관(410, 410')과 바이패스 배관(410, 510')에는 밸브(420, 420', 520, 520')들이 각각 설치된다. 상부척 및 하부척에는 독립된 진공공급설비 및 바이패스 배관이 각각 연결되어도 좋고, 하나의 진공공급설비 및 바이패스 배관에 상부척 및 하부척이 모두 연결되어도 좋다. 이 때 바이패스 배관으로는, 그 바이패스 배관과 연결되는 진공홀들의 배기저항의 합보다 바이패스 배관의 배기저항이 작은 것이 사용된다. 미도시 되었지만, 정전척에는 도전전극이 설치되고, 도전전극에 전원을 인가하기 위한 전원공급장치 등이 연결된다. 또한, 진공공급설비의 배관과 바이패스 배관을 전체적으로 연결하고, 소정의 밸브를 설치하여도 운용하여도 좋다.

계속해서, 본 발명에 따른 기판 합착장치를 이용한 기판 처킹방법에 대하여 설명한다.

도 2와 결부하여 도 3을 참조하면, 먼저 상부척(300) 및 하부척(300')의 진공홀(311, 311')과 연결된 진공공급설비(400)를 가동하여 진공을 공급함으로써 상부기판 및 하부기판을 각각 처킹한다(S100).

다음에, 싱부척(300)의 진공홀(311)들에 형성되는 압력과 상부기판에 의한 단위면적당 힘의 합보다 높은 압력이 챔버(100) 내에 형성되도록 챔버(100)와 연결되는 진공공급설비(200)를 가동하여 진공을 공급한다(S200). 여기서, 진공홀(311, 311')들에 형성되는 압력과 챔버(100) 내에 형성된 압력은 진공도를 의미한다. 바람직하게는, 진공척(310, 310')과 기판의 접촉면에는 기계적인 가공 오차가 존재하여 완전한 흡착이 어려우므로, 챔버(100) 내의 압력이 상부척(300)의 진공홀(311')들에 형성된 압력과 상부기판에 의한 압력의 합에 안전율을 곱한 값이 되도록 챔버(100) 내에 진공을 공급한다. 한편, 챔버(100)에 진공을 공급함에 있어서 미세 조정을 하기 위하여 쓰로틀 밸브(220)로 유속을 제어한다.

그 다음에, 챔버(100) 내부의 공간이 상술한 진공도로 유지되는 상태에서, 정전척에 전원을 공급함으로써 정전척을 이용하여 기판을 처킹한다(S300).

이어서, 상부척(300) 및 하부척(300')의 진공홀(311, 311')과 연결된 진공공급설비(400)의 배관에 설치된 밸브(420, 420')를 닫아 진공공급을 중단하고, 바이패스 배관(510, 510')에 설치된 밸브(520, 520')들을 열어 진공척의 진공홀(311, 311')들에 형성된 진공을 챔버(100) 내부로 바이패스시킨다(S400). 이와 같이 진공홀(311, 311')에 형성된 진공을 챔버(100) 내부로 바이패스시킴으로써, 진공홀(311, 311')과 챔버(100) 내부의 진공도는 동일하게 유지되므로 진공홀(311, 311')내부에 존재하는 공기 등의 역류가 방지되게 되고 정전척만으로 기판(100)의 처킹상태를 유지 할 수 있다.

이후에, 챔버에 공정진공도까지 진공을 공급(S500)하여 합착공정을 진행한다(S600).

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 LCD 기판의 합착장치 및 이를 이용한 기판 처킹방법에 의하면, 진공척에 형성된 진공을 대기압 상태의 바이패스 배관을 통하여 해제시킴으로써 에어 등의 역류가 방지되어 정전척에 의한 처킹이 유지되므로, 지지대와 같은 별도의 기계적인 장치가 필요 없고, 기판의 파손이 방지되며, 기계적인 장치의 기동에 의한 파티클 발생 요소 제거가 제거되어 파티클로 인한 오염을 줄일 수 있다.

또한, 처킹 방식의 변경이 용이하며 연속 동작으로 이루어지므로 공정시간을 줄일 수 있다.

따라서, 기판의 합착공정에서 발생되는 불량을 줄일 수 있고, 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (5)

1. 합착공정이 진행되는 챔버와 합착부와 처킹부를 포함하여 이루어지는 기판 합착장치에 있어서,

   상기 처킹부는:

   상기 챔버 내에 설치되며 진공홀이 형성된 진공척과 도전전극이 설치된 정전척을 각각 포함하여 이루어지며, 상부 및 하부 기판을 각각 처킹하는 상부척 및 하부척과;

   상기 상부척의 진공홀 및/또는 상기 하부척의 진공홀에 진공을 공급하는 진공공급설비와;

   일단이 상기 상부척의 진공홀들 및/또는 상기 하부척의 진공홀들과 연결되는 바이패스 배관이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판의 합착장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 바이패스 배관으로는, 자기 자신과 연결되는 상기 진공홀들 각각의 배기저항의 합보다 작은 배기저항을 가지는 배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판의 합착장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 바이패스 배관의 타단은 상기 챔버의 내부와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판의 합착장치.
4. 제 3항에 따른 기판 합착장치을 이용하여 기판을 처킹하는 방법에 있어서,

   상기 진공척들의 진공홀들에 진공을 공급하여 상기 기판들을 각각 처킹하는 단계와;

   상기 상부척의 진공홀들에 형성되는 압력과 상기 상부기판에 의한 단위면적당 힘의 합보다 높은 압력이 상기 챔버 내에 형성되도록 상기 챔버 내에 진공을 공급하는 단계와;

   상기 정전척들을 이용하여 상기 기판들을 각각 처킹하는 단계와;

   상기 바이패스 배관을 통하여 상기 진공홀들에 형성된 진공을 바이패스하는 단계를 포함하는 기판 처킹방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 챔버 내의 압력은 상기 상부척의 진공홀들에 형성된 압력과 상기 상부기판에 미치는 단위면적당 힘의 합에 안전율을 곱한 값으로 정하는 것을 특징으로 하는 기판 처킹방법.