KR20070101618A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20070101618A
KR20070101618A KR1020060032840A KR20060032840A KR20070101618A KR 20070101618 A KR20070101618 A KR 20070101618A KR 1020060032840 A KR1020060032840 A KR 1020060032840A KR 20060032840 A KR20060032840 A KR 20060032840A KR 20070101618 A KR20070101618 A KR 20070101618A
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황재석
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주식회사 에이디피엔지니어링
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Abstract

본 발명은 합착된 두 기판의 정렬 정도와 기판 사이에 도포된 씰 패턴의 상태를 검사함과 동시에 씰 패턴을 가경화할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 정렬 정도를 검사하는 검사수단과, 기판에 도포된 씰 패턴을 경화시키는 경화수단과, 상기 검사수단 및 경화수단을 수평 및 수직방향으로 이동시키는 적어도 하나의 이동수단을 포함한다.
기판, 합착, 액정 표시 장치, LCD, 씰 패턴, 경화, 정렬

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
도 1은 본 발명에 의한 기판 처리 장치를 도시하는 사시도.
도 2와 도 3은 상기 기판 처리 장치의 정면도와 측면도.
도 4는 상기 기판 정렬 검사수단 및 씰 패턴 경화수단을 확대 도시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 기판 처리 장치 110 : 프레임
120 : 정반 130 : 검사수단(CCD 카메라)
140 : 경화수단(UV 조사기) 150 : 이동수단
160 : X축 이동 스테이지 170 : Y축 이동 스테이지
180 : Z축 이동 스테이지 S : 합착 기판
P : 씰 패턴 M : 마크
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 합착된 두 기판의 정렬 정도와 기판 사이에 도포된 씰 패턴의 상태를 검사함과 동시에 씰 패턴을 가 경화할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점차 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel : PDP), 전계 발광 표시 장치(Electro Luminescent Display : ELD), 진공 형광 표시 장치(Vacuum Fluorescent Display : VFD) 등 여러 종류의 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 그 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
상기와 같은 여러 종류의 평판 표시 장치 중에서 액정 표시 장치는 두께가 얇고 가벼우며 화질이 우수함과 동시에 전력의 소비가 적어 종래의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하여 사용되고 있는 추세이다. 특히, 상기 액정 표시 장치는 무게가 가벼워 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형 표시 장치에도 많이 사용되고 있다.
상기 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분되어지되, 상기 액정 패널은 둘 사이에 소정의 공간이 마련되도록 상호 합착된 제 1 및 제 2 유리 기판과, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판 사이, 즉 상기 소정의 공간에 주입된 액정 층으로 이루어진다.
상기 제 1 유리 기판은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 어레이 기판이라고도 하며, 그 일면에는 일 방향으로 일정 간격 배열되는 복수의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정 간격 배열되는 복수의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되어 정의된 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭 되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수의 박막 트랜지스터가 형성된다.
또한, 상기 제 2 유리 기판은 컬러 필터(Color Filter : CF) 기판이라고도 하며, 그 일면에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터 층과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기와 같이 형성된 제 1 및 제 2 유리 기판은 소정의 스페이서(Spacer)에 의해 일정 거리 이격되게 유지된 상태에서 그 가장자리에 밀봉재(Sealant)가 도포되어 서로 합착되어지는데, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판을 합착하기 위해서는 소정의 합착 장치가 사용된다.
이러한 액정 표시 장치 중 액정 패널의 제조 공정을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 유리 기판과 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 유리 기판 중 어느 하나에 액정을 적하하고 밀봉재로 씰 패턴을 형성하는 단계와, 진공 합착기를 이용하여 상기 두 유리 기판을 합착하는 단계와, UV(Ultra Violet) 광원이 마련된 경화기에서 씰 패턴을 가경화하는 단계와, 화상수단을 이용하여 합착된 유리 기판(합착 기판)의 정렬 정도를 검사하는 단계와, 1차적으로 가경화된 씰 패턴을 완전 경화하는 단계로 이루어진다.
이와 같은 다수의 단계들은 서로 상이한 장치에서 수행되는 즉, 상기 두 유리 기판을 합착하는 단계는 진공 합착기에서 수행되며, 씰 패턴을 가경화하는 단계 는 경화기에서 수행되며, 합착 기판의 정렬 정도를 검사하는 단계는 합착정도검사기에서 수행되며, 상기 씰 패턴을 완전 경화하는 단계는 오븐에서 수행된다. 이와 같이 각각의 공정들이 서로 다른 장비에서 수행되기 때문에 상기 유리 기판은 이송 로봇에 의해 이송된다.
그러나 이와 같이 이송 로봇에 의해 기판을 장치와 장치 사이로 이송하는 공정은 전체 공정 시간을 증가시키고 전체 설비의 크기를 증가시키게 된다. 그런데, 상기와 같은 종래의 액정 패널 제조 공정은 여러 단계로 이루어짐에 따라 많은 시간과 장비 및 비용이 요구되며, 각 장비로 합착 기판을 이송하는 과정에서 정렬 정도를 손실할 수 있는 우려가 있다. 특히, 경화기 내에서 유리 기판이 가경화된 후 합착정도검사기로 이송되는 동안 제 1 및 제 2 유리 기판 사이의 정렬 상태가 어긋나는 경우가 발생하게 되어 합착정도검사기에서 불량으로 판별될 수 있다. 더욱이, 기판이 대형화되어 감에 따라서, 이송 로봇으로 기판을 이송할 때 기판의 자중으로 인해 가경화된 한 쌍의 유리 기판 사이의 정렬 상태가 어긋날 가능성이 더 증가하게 된다.
또한, 종래의 경화기는 마스크를 사용하여 기판의 씰 패턴을 노출시키고 그에 UV를 조사함으로써 기판의 씰 패턴을 가경화하기 때문에, 양산되는 액정 패널의 씰 패턴에 따라 그에 적합한 마스크를 교체 및 적용시켜야 하는 바 매우 번거로운 단점이 있으며, 마스크와 합착 기판을 정렬하는데도 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 하나의 장치에서 합착 기판의 정렬 정도 검사와 씰 패턴의 경화 기능을 모두 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 UV를 이용한 가경화 시 마스크를 사용하지 않고도 배향막 및 박막 트랜지스터에 아무런 영향을 주지 않으며 오직 씰 패턴에만 UV를 조사할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판의 정렬 정도를 검사하는 검사수단과, 기판에 도포된 씰 패턴을 경화시키는 경화수단과, 상기 검사수단 및 경화수단을 수평 및 수직방향으로 이동시키는 적어도 하나의 이동수단을 포함한다.
상기 검사수단 및 경화수단은 상기 이동수단에 의해 함께 이동될 수 있다. 이때, 상기 검사수단 및 경화수단이 장착되는 장착구를 더 포함하고, 상기 이동수단은 상기 장착구를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 X축 이동 스테이지, Y축 이동 스테이지 및 Z축 이동 스테이지를 포함하는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 각 이동 스테이지는 각 방향으로 길이를 갖는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩하는 가이드 블록을 포함하는 것이 더 바람직하다.
상기 각 수단이 상부에 위치되는 정반과 상기 정반을 지지하는 프레임을 더 포함하되, 상기 정반과 프레임 사이에는 에어 스프링이 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 정반 상에는 기판이 안착되는 진공 안착 스테이지가 마련되는 것이 바람직하 다.
상기 경화수단은 UV 조사기를 포함하고, 상기 검사수단은 CCD 카메라를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 검사수단에는 기판 상에 도포된 씰 패턴을 더 판독하는 것이 바람직하다.
기판 상에 도포된 씰 패턴을 판독하는 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 기판 처리 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2와 도 3은 상기 기판 처리 장치의 정면도와 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 기판 처리 장치(100)는 프레임(110)을 포함하고, 상기 프레임(110)의 상면에는 정확하고 평활하게 다듬질된 상면을 갖는 정반(120)이 구비된다. 또한, 상기 정반(120)의 상면에는 합착 기판(S)의 정렬 정도를 검사하는 검사수단(130)과, 기판에 도포된 씰 패턴을 경화시키는 경화수단(140)과, 상기 검사수단(130) 및 경화수단(140)을 수평 및 수직방향으로 이동시키는 이동수단(150)이 설치된다.
이때, 상기 프레임(110)과 정반(120) 사이에는 복수의 에어 스프링(112)이 마련되어, 지반으로부터 인가되는 진동이 프레임(110)을 거쳐 상기 정반(110)으로 전달되는 것을 방지한다. 또한, 상기 프레임(110)의 하부에는 높이 조절 나사(114)가 마련되어, 프레임(110)의 상면, 즉 정반(120)의 상면이 수평 상태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 정반(120)의 상면에는 상기 검사수단(130), 경화수단(140) 및 이동수단(150) 이외에도 합착 기판(S)을 고정하는 진공 안착 스테이지(122)와, 합착 기판(S) 검사 시 활용되는 검사용 백라이트(124)가 정반(120)과 진공 안착 스테이지(122) 사이에 구비된다. 여기서 상기 진공 안착 스테이지(122)와 검사용 백라이트(124)는 일반적으로 사용되는 공지의 기술인 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 검사수단(130)은 합착 기판(S)의 정렬 정도를 검사하기 위한 것으로 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 포함하고, 상기 경화수단(140)은 합착 기판(S)에 도포된 씰 패턴을 경화시키기 위한 것으로 UV(Ultra Violet) 조사기를 포함한다. 또한, 상기 이동수단(150)은 상기 검사수단(130)과 경화수단(140)을 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키기 위한 것으로 X축 이동 스테이지(160), Y축 이동 스테이지(170) 및 Z축 이동 스테이지(180)를 포함한다. 이때, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 검사수단(130)에는 CCD 카메라 이외에 씰 패턴의 궤적 형태를 검출하기 위한 카메라 또는 레이저 변위 센서 등과 같은 씰 패턴 검출 센서가 더 포함될 수 있다.
여기서, 상기 검사수단(130)과 경화수단(140)은 소정의 장착구(184)에 장착되고, 상기 장착구(1840)는 상기 각 이동 스테이지(150)에 의해 X축, Y축 및 Z축으로 이동되는 바, 검사수단(130)과 경화수단(140)은 함께 이동하게 된다.
상기 이동수단(150)에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 X축 이동 스테이지(160)는 정반(120)의 상면에서 프레임(110)의 양측방향(X축 방향)으로 길이를 가 지며 전후방향(Y축 방향)으로 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 X축 가이드 레일(162)과, 상기 한 쌍의 X축 가이드 레일(162)의 상면에 슬라이딩 가능하게 결합되는 한 쌍의 X축 가이드 블록(164)과, 한 쌍의 수평부재(166a) 및 수직부재(166b)로 제작되어 상기 X축 가이드 블록에 결합되는 브리지(168)를 포함한다. 이때, 상기 한 쌍의 수직부재(166b)는 상기 한 쌍의 X축 가이드 블록(164)에 각각 결합되고, 상기 한 쌍의 수평부재(166a)는 한 쌍의 수직부재(166b)를 연결하도록 결합되어지되 수직부재(166b)의 상단과 중단에 각각 위치된다.
상기 Y축 이동 스테이지(170)는 상기 브리지(168)를 구성하는 한 쌍의 수평부재(166a) 중 상기 수직부재(166b)의 중단에 위치되는 수평부재(166a)의 길이방향으로 길게 형성되는 Y축 가이드 레일(172)과, 상기 Y축 가이드 레일(172)을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되는 Y축 가이드 블록(174)을 포함한다.
또한, 상기 Z축 이동 스테이지(180)는 상기 Y축 가이드 블록(174)의 일면에 수직방향으로 마련되는 Z축 가이드 레일(182)과, 상기 Z축 가이드 레일(182)을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되는 상기 장착구(184)를 포함한다. 이때, 상기 장착구(184)에는 상술한 바와 같이 상기 검사수단(130)과 경화수단(140)이 장착된다.
이와 같이 구성됨에 따라 상기 검사수단(130)과 경화수단(140)이 장착된 장착구는 상기 이동수단(200)(X축 이동 스테이지, Y축, 이동 스테이지 및 Z축 이동 스테이지)에 의해 X축, Y축 및 Z축으로 이동 가능하게 된다. 여기서 상기 각 이동 스테이지(160, 170, 180)는 이동 거리 및 속도를 제어할 수 있는 리니어 모터에 의해 구동된다.
상기와 같이 구성된 본 발명 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판의 정렬 정도 검사 및 경화과정을 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
합착 기판(S)의 정렬 정도 검사과정을 살펴보면, 진공 합착기(미도시)에 의해 합착된 합착 기판(S)은 본 발명 기판 처리 장치(도 1의 100)로 이송되어 진공 안착 스테이지(122)에 흡착 고정되고, 상기 상태에서 합착 기판(S)의 정렬 정도 검사 명령이 하달되면, 검사용 백라이트(도 1의 124)가 점등된다. 이때, 상기 검사용 백라이트(124)에서 조사되는 빛은 합착 기판(S)을 거쳐 렌즈를 통해 CCD 카메라(130)에 입사된다. 상기 CCD 카메라(130)는 입사광을 전기적 신호로 변환하여 외부 디스플레이 장치로 출력하게 되어 합착 기판(S)의 정렬 정도를 검사하게 된다.
여기서 상기 CCD 카메라(130)는 합착 기판(S)에 형성된 마크(M)를 인식하기 위한 것으로 Z축 이동 스테이지(도 1의 180)에 의해 수직(Z축)방향으로 이동하며 초점을 맞추게 되는데, 마크(M)의 배율에 따라 복수의 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 검사수단으로 상기와 같이 CCD 카메라(130)를 사용하는데, CCD 카메라는 가시광선, 적외선, 자외선 및 X선 등의 광 신호를 모두 전기적 신호로 변환할 수 있기 때문이다. 이때, 상기 검사용 백라이트(124)에서 조사되는 빛은 유리 투과율이 가장 좋은 320㎚정도의 자외선 파장대가 가장 바람직하다.
상기와 같은 과정을 거쳐 합착 기판(S)의 정렬 정도 검사가 완료되면, 상기 장착구(184)에 장착된 UV 조사기(140)를 이용하여 씰 패턴(P)을 가경화하게 된다.
이때, 상기 UV 조사기(140)는 모델 별로 프로그램된 씰 패턴(P)의 형상을 따라 합착 기판(S)의 가장자리를 따라 이동하며 씰 패턴(P)을 경화시키게 된다. 본 발명에 적용되는 상기 UV 조사기(140)는 미리 입력된 프로그램에 의한 이동될 수도 있으며, 상기 방법 이외에 씰 패턴(P)의 궤적을 추적하며 UV를 조사하여 씰 패턴(P)을 경화시킬 수도 있다. 즉, 카메라 또는 레이저 변위 센서 등과 같은 씰 패턴 검출 센서에 의해 씰 패턴(P)의 궤적 형태를 검출하고, 검출된 씰 패턴(P)의 궤적을 따라 상기 UV 조사기(140)를 이동시킴으로써 장치에 안착된 기판의 씰 패턴(P)의 형태에 능동적으로 대처하여 씰 패턴을 가경화시킬 수 있다. 이때, 상기 씰 패턴(P)의 궤적은 기판의 정렬 정도를 검사하는 CCD 카메라(130)에 의해 검출할 수도 있다.
이와 같이, 씰 패턴의 가경화가 완료되면 이러한 상태에서, 합착 기판(S)의 정렬 정도를 다시 한번 더 검사한다. 이러한 공정은 씰 패턴을 가경화하기 전에 수행하였던 공정과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 합착 기판(S)의 초기 정렬 검사, 씰 패턴 가경화, 합착 기판의 정렬 검사가 하나의 장치 내에서 처리된 다음, 검사에 통과한 합착 기판은 오븐 등으로 이송되어 완전 경화와 같은 후공정이 수행된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것 이다.
예를 들어, 전술된 실시예에서는 상기 검사수단(130)과 경화수단(140)은 동일한 이동 스테이지에 설치되어 함께 이동하는 것으로 설명되었으나, 그에 한정되지 않고 X축, Y축 및 Z축 이동 스테이지를 더 추가하여 상기 검사수단(130)과 경화수단(140)을 서로 다른 이동 스테이지에 설치하여 독립적으로 이동 및 작동시킬 수도 있다.
이상과 같이 본 발명 기판 처리 장치는, 하나의 장치에서 합착 기판의 정렬 정도를 검사와 씰 패턴 경화 작업을 모두 수행할 수 있으며, 가경화 시 마스크를 사용하지 않고도 씰 패턴에만 UV가 조사되도록 할 수 있으므로, 수율을 향상시킬 수 있고 양물 생산율을 증대시킬 수 있다. 또한, 제조 공정 상 라인 구성 원가를 절감할 수 있고, 장비의 기능을 향상시킴과 동시에 장비 생산 비용을 절감할 수 있어 매우 경제적이다.

Claims (10)

  1. 기판의 정렬 정도를 검사하는 검사수단과;
    기판에 도포된 씰 패턴을 경화시키는 경화수단과;
    상기 검사수단 및 경화수단을 수평 및 수직방향으로 이동시키는 적어도 하나의 이동수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 검사수단 및 경화수단은 상기 이동수단에 의해 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 검사수단 및 경화수단이 장착되는 장착구를 더 포함하고, 상기 이동수단은 상기 장착구를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 X축 이동 스테이지, Y축 이동 스테이지 및 Z축 이동 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 각 이동 스테이지는 각 방향으로 길이를 갖는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩하는 가이드 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 각 수단이 상부에 위치되는 정반과 상기 정반을 지지하는 프레임을 더 포함하되, 상기 정반과 프레임 사이에는 에어 스프링이 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정반 상에는 기판이 안착되는 진공 안착 스테이지가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 경화수단은 UV 조사기를 포함하고, 상기 검사수단은 CCD 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 이동 수단은 2개로 구성되어, 상기 검사수단 및 경화수단은 상기 2개의 이동 수단에 각각 설치되어 독립적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 검사수단은 기판 상에 도포된 씰 패턴을 더 판독하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    기판 상에 도포된 씰 패턴의 형태를 검출하는 씰 패턴 검출 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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