KR20130076470A - 기판 합착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판 합착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되며 상부 기판이 지지되는 상부 정반; 상기 챔버 내부에 설치되며 상기 상부 정반과 마주하고, 하부 기판이 지지되는 하부 정반; 상기 상부 정반의 표면에 개구되어 상기 상부 기판을 흡착하는 상부 진공 흡착부; 상기 상부 진공 흡착부에서 상기 챔버의 외부로 연장되어 진공 펌프와 연결되는 진공라인; 상기 진공라인 중 상기 상부 진공 흡착부와 상기 진공 펌프 사이에 위치하여 상기 상부 진공 흡착부에서의 상기 상부 기판에 대한 진공 흡착력을 조절하는 진공압력 조절부를 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 기판 합착장치는 대면적의 얇은 기판이 합착 공정의 수행을 위하여 흡착될 때 기판 표면이 최대한 평편한 상태로 흡착되어 이후 합착 공정을 진행할 수 있도록 함으로써 기판의 합착 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 합착장치{Substrate bonding apparatus}
본 발명은 기판 합착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합착을 위한 기판의 두께에 따라 효과적인 진공 흡착이 가능하도록 기판 흡착력을 제어할 수 있는 기판 합착장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 합착장치는 평판 디스플레이 표시장치의 제조에서 2개의 기판을 합착하는 장치로써 액정표시장치, 유기발광표시장치 등의 제조를 위하여 사용된다. 기판 합착장치는 2개의 기판인 상부 기판과 하부 기판을 서로 상하 방향으로 마주하게 하고, 이후 상부 기판과 하부 기판을 서로 근접시켜서 정밀 얼라인먼트를 수행한 후 두 기판을 합착한다.
한편, 합착을 위하여 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판은 각각이 상부 정반과 하부 정반에 흡착 지지된 상태가 된다. 통상적으로 기판 합착장치의 챔버 내부는 진공 상태로 공정이 진행되기 때문에 상부 기판은 흡착후 상부 정반에 설치된 정전척이나 점착척에 의하여 지지되고, 하부 기판도 하부 정반에 설치된 정전척이나 점착척에 지지된다.
그런데, 최근에 보다 박막형의 디스플레이 장치가 지속적으로 요구되고, 개발됨에 따라 디스플레이 패널에 사용되는 기판의 두께가 점점 더 얇아지는 추세가 뚜렷하다. 따라서 종래에 주로 사용되는 0.7mm 두께의 기판보다 더 얇은 0.3mm ~ 0.5mm 두께의 기판에 대한 수요가 더욱 커지고 있다.
이와 같이 기판의 두께가 얇아짐에 따라 상대적으로 강한 흡착력으로 상부 정반에 흡착되는 상부 기판의 경우 강한 진공 흡착력에 의하여 평탄하지 못하고 울퉁불퉁한 상태로 흡착되는 문제점이 발생한다. 이와 같은 문제로 인하여 상부의 기판척에 척킹된 기판이 변형된 상태로 고정되고, 이후 상부 기판과 하부 기판 간의 정렬을 수행할 때 상부 기판의 대각선 길이가 짧아져 합착 품질에 문제를 유발시키게 된다.
한국공개특허번호 제 10-2007-0114504 호, 공개일자 2007년 12월 04일 "대면적 유리기판을 균일하게 합착할 수 있는 ＦＰＤ유리기판 합착장치"
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 0.7mm 미만의 얇은 기판이 기판 합착장치에서 합착될 때 기판이 울퉁불퉁하게 흡착되어 합착되는 것을 방지하도록 하여 기판의 합착품질을 양호하게 유지시킬 수 있도록 하는 기판 합착장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 기판 합착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되며 상부 기판이 지지되는 상부 정반; 상기 챔버 내부에 설치되며 상기 상부 정반과 마주하고, 하부 기판이 지지되는 하부 정반; 상기 상부 정반의 표면에 개구되어 상기 상부 기판을 흡착하는 상부 진공 흡착부; 상기 상부 진공 흡착부에서 상기 챔버의 외부로 연장되어 진공 펌프와 연결되는 진공라인; 상기 진공라인 중 상기 상부 진공 흡착부와 상기 진공 펌프 사이에 위치하여 상기 상부 진공 흡착부에서의 상기 상부 기판에 대한 진공 흡착력을 조절하는 진공압력 조절부를 구비한다.
상기 진공 흡착부는 복수개의 진공흡착배관을 포함하고, 상기 진공 압력 조절부는 각각의 상기 진공흡착배관에 설치된 복수개의 진공압 조절 레귤레이터를 할 수 있다.
상기 진공 압력 조절부는 각각의 상기 진공흡착배관의 상기 진공 흡착부와 상기 진공 압력 조절 레귤레이터 사이에 설치된 제어밸브를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 진공압 조절 레귤레이터는 상기 진공압 조절 레귤레이터의 동작을 제어하는 유압 제어부와 연결될 수 있다.
상기 유압 제어부에는 상기 각각의 진공압 레귤레이터의 진공 압력을 표시하는 유압 표시부와 상기 유압 제어부에 상기 각각의 진공압 레귤레이터의 동작 정보값을 입력하기 위한 입력부가 연결될 수 있다.
상기 동작 정보값은 상기 각각의 진공압 조절 레귤레이터들에 대한 진공 압력값 또는 상부 기판의 두께 정도 중의 어느 하나일 수 있고, 상기 상부 기판의 두께는 0.3 ~ 0.5mm일 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 기판 합착장치는 대면적의 얇은 기판이 합착 공정의 수행을 위하여 흡착될 때 기판 표면이 최대한 평편한 상태로 흡착되어 이후 합착 공정을 진행할 수 있도록 함으로써 기판의 합착 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 상부 진공 라인의 진공 압력 조절부를 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치를 도시한 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치는 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)로 된 챔버(10)를 구비한다. 상부 챔버(100)의 내부에는 합착시 상부 기판(S1)을 지지하기 위한 상부 정반(110)과 상부 기판척(120)이 적층되어 설치된다.
상부 기판척(120)은 상부 기판(S1)을 반데르발스 힘과 같은 점착력으로 척킹하는 수지 재질의 점착척일 수 있다. 그리고 하부 챔버(200)에는 합착시 하부 기판(S2)을 지지하기 위한 하부 정반(210)과 하부 기판척(220)이 적층되어 설치된다. 하부 기판척(220)은 기판을 정전력으로 척킹하는 정전척(ESC: Electrostatic Chuck)일수 있다.
하부 챔버(200)의 하부 외측에는 상부 기판(S1)과 하부 기판(S2)이 챔버(10) 내부로 반입되었을 때 기판(S1)(S2)을 수취하는 리프트 핀(300)이 설치된다. 또한 상부 챔버(100)를 상하로 승강시켜 챔버(10) 내부를 개폐하는 승강축(400)이 챔버(10) 가장자리 부분에 복수개가 설치된다. 따라서 상부 챔버(100)가 승강축(400)을 따라 상승하면 챔버(10) 내부가 개방되고, 상부 챔버(100)가 승강축(400)을 따라 하강하면 챔버(10) 내부가 외부와 차단된다.
상부 정반(110)에는 상부 진공 흡착부(130)가 설치된다. 상부 진공 흡착부(130)는 하부 정반(210)을 향하여 개구된 복수개의 진공홀과 그루브 그리고 진공홀과 연결된 복수개의 진공흡착배관(131)(132)(133)을 포함한다. 진공홀과 그루브는 다양한 위치에 다양한 형상으로 배치될 수 있다.
본 실시예에서 진공흡착배관(131)(132)(133)은 3개가 설치된 것을 예시적으로 나타내고 있다. 즉 진공흡착배관(131)(132)(133)은 서로 다른 위치에 설치된 제 1진공흡착배관(131), 제 2진공흡착배관(132), 제 3진공흡착배관(133)을 포함한다. 이 각각의 진공흡착배관(131)(132)(133)은 상부 기판척(120)의 서로 다른 영역에서 진공흡착력이 발생하도록 한다. 그리고 이 진공흡착배관은 리프트핀이 될 수 도 있다.
즉 예를 들어 제 1진공흡착배관(131)과 제 3진공흡착배관(133)은 흡착되는 상부 기판(S1)의 주변부에 대한 진공흡착력이 가해지도록 하고, 제 2진공흡착배관(132)은 상부 기판(S1)의 중앙부분에 대한 진공흡착력이 가해지도록 할 수 있다.
또한, 하부 정반(210)에도 하부 진공 흡착부(230)가 설치된다. 하부 진공 흡착부(230)는 상부 정반(110)을 향하여 개구된 복수개의 진공홀과 그루브 그리고 진공홀과 연결된 복수개의 진공흡착배관을 포함한다. 진공홀과 그루브는 다양한 위치에 다양한 형상으로 배치될 수 있다.
한편, 상부 진공 흡착부(130)와 하부 진공 흡착부(230)는 각각이 별도의 진공라인(140)(240)에 연결되어 있고, 이 진공 라인(140)(240)들은 최종적으로 진공펌프(500)와 연결된다. 그리고 진공라인(140)(240)과 진공펌프(500) 사이에는 각각 상부 진공 압력 조절부(150)와 하부 진공 압력 조절부(150)가 각각 연결된다. 상부 진공 압력 조절부(150)는 상부 진공 흡착부(130)에서의 진공압을 조절하고, 하부 진공 압력 조절부(150)는 하부 진공 흡착부(230)의 진공압을 조절하는 기능을 한다.
하부 진공 압력 조절부(250)는 진공 라인에 대한 진공 발생만을 제어하는 제어밸브로 구성될 수 있지만, 상부 진공 압력 조절부(150)는 진공압력의 세기를 제어하는 기능이 필요하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 상부 진공 라인의 진공 압력 조절부를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 상부 진공 압력 조절부(150)는 3개의 진공흡착배관(131)(132)(133)의 진공 발생을 제어하도록 각각의 진공흡착배관(131)(132)(133)에 연결된 제 1제어밸브(151), 제 2제어밸브(152), 제 3제어밸브(153)를 각각 구비한다. 그리고 이들 제어밸브(151)(152)(153)의 후방으로 진공압을 조절하는 제 1진공압 조절 레귤레이터(154), 제 2진공압 조절 레귤레이터(155), 제 3진공압 조절 레귤레이터(156)를 구비한다. 따라서 상부 진공 압력 조절부(150)는 각각의 진공흡착배관(131)(132)(133)에 대한 진공 발생을 제어하는 것 뿐만 아니라 서로 다른 진공 압력으로 상부 기판(S1)을 흡착하도록 조절할 수 있다.
그리고 이 각각의 진공압 조절 레귤레이터(154)(155)(156)는 유압 제어부(160)에 연결된다. 유압 제어부(160)는 마이크로 컴퓨터와 같은 구성으로 실시될 수 있다. 그리고 유압 제어부(160)에는 각각의 진공압 조절 레귤레이터(154)(155)(156)의 진공압력을 표시하는 유압 표시부(170)가 연결되고, 또한 진공압 조절 레귤레이터(154)(155)(156)들의 진공압 조절을 위한 동작을 위한 동작 정보값을 입력하는 입력부(180)가 연결된다.
이 입력부(180)로 입력되는 동작 정보값은 각각의 진공압 조절 레귤레이터(154)(155)(156)들에 대한 진공 압력값 또는 상부 기판(S1)의 두께 정도 중의 어느 하나일 수 있고, 본 발명의 진공압 조절 레귤레이터(154)(155)(156)들이 능동적으로 동작할 때의 상부 기판(S1)의 두께는 0.3 ~ 0.5mm일 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 동작에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치는 최초 챔버(10) 외부에서 상부 기판(S1)이 챔버(10) 내부로 반입되어 리프트 핀(300)에 의하여 상부 기판(S1)이 상부 정반(110)의 상부 기판척(120)으로 안내되어 흡착되고, 하부 기판(S2)이 챔버(10) 내부로 반입되어 리프트 핀(300)에 의하여 안내되어 하부 정반(210)의 하부 기판척(220)에 안착된다.
이때 상부 기판(S1)이 챔버(10) 내부로 반입되어 상부 정반(110)의 상부 기판척(120)에 척킹될 때 상부 기판(S1)은 먼저 챔버(10) 내부가 대기 상태이므로 상부 진공 흡착부(130)에서 상부 기판(S1)을 진공으로 흡착한다. 한편 유압 제어부(160)는 반입된 기판에 대한 정보가 입력부(180)를 통하여 입력되어 저장되어 있고, 해당 기판(S1)에 대한 동작 정보에 따라 각각의 진공압 조절 레귤레이터(154)(155)(156)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어 상부 기판(S1)이 0.3mm ~ 0.5mm 두께라고 한다면 상부 기판(S1)을 흡착하는 진공압력을 0.7mm 두께의 상부 기판(S1)을 흡착하는 경우의 진공압 보다 약 80% 정도로 약하게 하도록 설정하거나 또는 중앙부를 가장자리 부분에 비하여 좀 더 강한 흡착력으로 기판을 흡착하도록 하는 것과 같이 각각의 진공흡착배관(131)(132)(133)에서 다른 흡착력을 가하도록 하여 상부 기판(S1)이 상부 기판척(120)에 척킹되었을 때 울퉁불퉁한 상태를 해소하도록 하는 동작 정보일 수 있다.
이와 같이 기판(S1)의 두께에 따라 다른 흡착력으로 기판(S1)을 흡착하도록 하거나, 또는 기판(S1)이 흡착되는 위치 마다 다른 흡착력을 발휘하도록 조절할 수 있게 되면 소정 두께의 기판(S1)에 대해서 해당 기판 합착장치가 어떤 패턴으로 진공 흡착력을 가할 때 가장 최적의 평탄도를 얻는지를 알 수 있게 되고, 이러한 흡착 공정을 레시피(Recipe)화 하게 되면 이후 기판(S1)의 두께에 따라 능동적으로 기판 흡착을 진행함으로써 합착 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 기판(S1)에 대한 흡착이 완료되면 상부 챔버(100)가 하강하여 챔버(10) 내부는 외기와 차단된다. 그리고 이때 상부 기판(S1)은 상부 기판척(120)에 점착된 상태가 되고, 하부 기판(S2)은 하부 기판척(220)에 척킹된 상태가 되므로 상부 진공 흡착부(130)와 하부 진공 흡착부(230)는 진공압 제공을 차단하고, 반면에 챔버(10) 내부에는 진공 펌프에 의하여 진공 상태로 펌핑된다.
이후 상부 정반(110)과 하부 정반(210)이 근접하여 상부 기판(S1)과 하부 기판(S2)에 대한 합착이 이루어지고, 최종적으로 합착이 완료되면 상부 챔버(100)가 상승하여 챔버(10) 내부를 개방한다. 그리고 외부에서 로봇이 반입되어 합착된 기판을 외부로 반출하며, 이후 새로운 기판들이 챔버(10) 내부로 반입되어 계속해서 다음 기판 합착 공정을 진행하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예와 다르게 다양한 변형 실시예가 도출될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 도시된 모든 구성 요건들의 일부는 생략될 수도 있다. 또한 추가적인 이점 및 변형은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게는 용이하게 이해될 것이다. 그러므로, 더 넓은 관점에서의 본 발명은 여기에서 도시되고 설명된 구체적인 세부 사항 및 대표 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 후술하는 청구범위와 그 등가물에 의해 규정되는 전반적인 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
100...상부 챔버
110...상부 정반
130...상부 진공 흡착부
150...상부 진공 압력 조절부
160...유압 제어부
170...유압 표시부
200...하부 챔버
210...하부 정반
500...진공 펌프

Claims (7)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되며 상부 기판이 지지되는 상부 정반;
    상기 챔버 내부에 설치되며 상기 상부 정반과 마주하고, 하부 기판이 지지되는 하부 정반;
    상기 상부 정반의 표면에 개구되어 상기 상부 기판을 흡착하는 상부 진공 흡착부;
    상기 상부 진공 흡착부에서 상기 챔버의 외부로 연장되어 진공 펌프와 연결되는 진공라인;
    상기 진공라인 중 상기 상부 진공 흡착부와 상기 진공 펌프 사이에 위치하여 상기 상부 진공 흡착부에서의 상기 상부 기판에 대한 진공 흡착력을 조절하는 진공압력 조절부를 구비하는 기판 합착장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진공 흡착부는 복수개의 진공흡착배관을 포함하고, 상기 진공 압력 조절부는 각각의 상기 진공흡착배관에 개별적으로 연결된 복수개의 진공압 조절 레귤레이터를 포함하는 기판 합착장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 진공 압력 조절부는 각각의 상기 진공흡착배관의 상기 진공 흡착부와 상기 진공 압력 조절 레귤레이터 사이에 설치된 제어밸브를 포함하는 기판 합착장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 복수개의 진공압 조절 레귤레이터는 상기 진공압 조절 레귤레이터의 동작을 제어하는 유압 제어부와 연결된 기판 합착장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 유압 제어부에는 상기 각각의 진공압 레귤레이터의 진공 압력을 표시하는 유압 표시부와 상기 유압 제어부에 상기 각각의 진공압 레귤레이터의 동작 정보값을 입력하기 위한 입력부가 연결된 기판 합착장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 동작 정보값은 상기 각각의 진공압 조절 레귤레이터들에 대한 진공 압력값 또는 상부 기판의 두께 정도 중의 어느 하나인 기판 합착장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 상부 기판의 두께는 0.3 ~ 0.5mm인 기판 합착장치.
KR1020110145070A 2011-12-28 2011-12-28 기판 합착장치 KR101383282B1 (ko)

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