KR20130078808A - 기판합착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판합착장치는 챔버; 상기 챔버 상부에 구비되어 상부기판을 점착력에 의해 유지하도록 전체 면적에 걸쳐 분포된 상부 점착부재가 구비되고, 상기 상부기판을 이탈시키기 위해 승강하는 복수개의 상부 리프트 핀이 구비되는 상부정반; 상기 챔버 하부에 구비되어 상기 상부기판과 합착되는 하부기판을 점착력에 의해 유지하도록 하부 점착부재가 구비되고, 상기 제 2 기판을 이탈시키기 위해 승강하는 복수개의 하부 리프트 핀이 구비되는 하부정반을 구비하는 것으로, 이러한 본 발명에 따르면 기판의 전체 면적에 걸쳐 균등한 가압이 이루어져 기판의 균일한 합착이 가능해 품질이 향상되는 기판 합착장치를 얻는 효과가 있다.

Description

기판합착장치{Substrate bonding apparatus}
본 발명은 기판 합착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 전체 면적에 걸쳐 균등한 가압이 이루어져 기판의 균일한 합착이 가능해 품질이 향상되는 기판 합착장치에 관한 것이다.
기판합착장치는 평판 디스플레이 패널의 제조를 위하여 두 개의 기판을 합착하기 위한 장치로써 LCD, PDP, OLED 등과 같은 다양한 평판 디스플레이 패널의 제조에 사용된다.
기판합착장치를 이용하여 기판을 합착하기 위하여 기판합착장치는 기판을 지지하는 기판척을 구비한다. 기판척에는 여러 종류가 있는데, 주로 사용되는 것이 정전척이다. 정전척(ESC, Electro Static Chuck)은 정전력을 이용하여 기판을 척킹하는 것으로, 정전력을 발생시키기 위하여 전력을 소모한다. 정전척은 전력이 필요하고, 또한 제조와 제어가 매우 어렵다. 그리고 정전척의 제조비용은 매우 고가이다.
또한, 정전척은 잔류 정전기력에 의한 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 점착력에 의한 점착척을 사용한다. 이러한 점착척은 다수개의 점착모듈을 기판이 유지되는 스테이지 곳곳에 설치해야 하는 문제가 있다. 더욱이 기판을 합착할 경우 점착척이 있는 부분은 가압이 이루어지지 않게 되어 합착이 되지 않는 문제가 발생한다.
대한민국 등록특허공보 제 10-0855461(등록일자:2008년8월26일)호, "점착척 및 이를 가진 기판합착장치"
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기판의 전체 면적에 걸쳐 균등한 가압이 이루어져 기판의 균일한 합착이 가능한 기판 합착장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 기판 합착장치는 챔버; 상기 챔버 상부에 구비되어 상부기판을 점착력에 의해 유지하도록 전체 면적에 걸쳐 형성된 상부 점착부재가 구비되고, 상기 상부기판을 이탈시키기 위해 승강하는 복수개의 상부 리프트 핀이 구비되는 상부정반; 상기 챔버 하부에 구비되어 상기 상부기판과 합착되는 하부기판을 점착력에 의해 유지하도록 하부 점착부재가 구비되고, 상기 제 2 기판을 이탈시키기 위해 승강하는 복수개의 하부 리프트 핀이 구비되는 하부정반을 포함할 수 있다.
상기 상부 리프트 핀은 상기 상부 기판을 진공에 의해 흡착 유지할 수 있다. 상기 챔버의 상부에는 상기 상부기판과 상기 하부기판을 정렬하기 위한 카메라를 포함할 수 있다.
상기 하부점착부재는 상기 하부정반의 전체 면적에 걸쳐 분포될 수 있다.
상기 상부점착부재 또는 상기 하부점착부재 중 적어도 하나 이상은 상기 상부정반 및 상기 하부정반 전체 면적에 부착되는 시트(sheet)형상일 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 기판의 전체 면적에 걸쳐 균등한 가압이 이루어져 기판의 균일한 합착이 가능해 품질이 향상되는 기판 합착장치를 얻는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치에 구비된 상부정반을 나타낸 평면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 합착 상태를 나타낸 상태도이다.
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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 개략도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치에 구비된 상부정반을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 기판합착장치(100)는 챔버를 구비한다. 챔버는 상부 기판(S1)과 하부 기판(S2)이 안착되는 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)를 포함한다. 하부 챔버(200)는 베이스(미부호)에 고정되고, 상부 챔버(100)는 유니버셜 조인트 또는 볼스크류 등으로 구성된 챔버 승강부(300)에 의해 승강된다.
상부 챔버(100)에는 상부 정반(110)이 설치되고, 상부 정반(110)에는 상부 기판(S1)을 점착하는 상부점착부재(120)가 구비된다. 상부점착부재(120)는 상부 정반(110)의 전체 면적에 걸쳐 부착되는 시트 형상이다.
상부점착부재(120)를 상부정반(110)의 전체 면적에 설치하는 것은 전체 면적에 균등한 가압이 이루어져 균일한 합착이 가능하도록 하기 위한 것이다.
또한 상부점착부재(120)는 앞서 설명한 시트 형태 이외에 원형 또는 다각형 형태 등과 같은 작은 유닛 형태로 제작하여 이를 개별적으로 상부정반(110) 전체에 걸쳐 분포되게 부착하는 형태로도 사용할 수도 있다.
상부정반(110)에 상부점착부재(120)를 결합하는 방법으로는 상부점착부재(120)를 개별적으로 상부정반(110)에 본딩 등에 의한 방법으로 고정하는 방법이 있을 수 있다. 또한 상부정반(110)과 동일 또는 유사한 크기의 시트 형태 전체에 상부점착부재(120)를 균일하게 형성한 후 시트를 상부정반(110)에 부착하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이 경우 리프트 핀(162)(262)이 있는 부분은 절개하여 떼어낸다.
그리고 상부 정반(110)에는 다수개의 상부 리프트 핀(262)이 관통하여 승강하게 되는데, 상부 리프트 핀(262)은 상부 플레이트(272)에 그룹되어 동시에 승강한다. 상부 리프트 핀(262)은 상부기판(S1)이 외부에서 반입될 경우 이를 진공 흡착하여 상부정반(110) 측으로 상승시켜 상부점착부재(120)에 점착 유지시킨다. 상부 리프트 핀(262)의 둘레에는 벨로우즈(167)가 구비되어 상부 리프트 핀(262)의 작동에 따른 챔버(110)(210)의 기밀을 유지한다.
상부 플레이트(272)은 상부모터(M2)에 의해 작동하며, 상부모터(M2)는 프레임(510)에 설치된다.
또한 상부챔버(110)에는 챔버(110)(210) 내부로 기판(S1)(S2)이 반입될 경우 기판(S1)(S2)의 정렬마크(Align mark)를 촬영하여 이들을 합착하기 전에 정렬을 하기 위한 정렬 카메라(420)가 구비된다. 상부챔버(110)에는 관통홀(미도시)이 형성되어 정렬 카메라(420)에 의해 정렬이 가능하게 된다. 이때, 카메라(420)가 정렬 마크를 촬영할 수 있도록 조명장치(미도시)가 하부 챔버(200)의 하측에 설치되어 카메라로 조명을 제공하도록 할 수 있다.
상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)의 밀착에 의해 이들 사이의 공간은 공정 공간을 이루며, 이들의 사이에는 오링(900)이 구비된다. 그리고 이 공정 공간 내부를 진공 분위기로 구현하기 위하여 고진공분자펌프(Turbo Molecular Pump, TMP) 및 드라이 펌프(Dry pump)가 챔버(100)(200)에 연결될 수 있다.
그리고 하부 챔버(200)의 외측 하부에는 하부 정반(210)과 연결된 하부 정반 정렬장치(230)가 설치된다. 하부 정반 정렬장치(230)는 UVW 스테이지일 수 있다. 그리고 하부 정반 정렬장치(230)의 하부에는 하부 정반 정렬장치(230)와 하부 정반(210)을 상하로 구동시키는 승강 구동부(240)가 설치된다. 이 승강 구동부(240)는 리니어 모터, 실린더 또는 유압 액추에이터일 수 있다.
하부정반(210)에는 다수개의 하부 리프트 핀(162)이 관통하여 승강하게 되는데, 하부 리프트 핀(162)은 하부 플레이트(172)에 그룹되어 동시에 승강한다. 하부 리프트 핀(162)은 하부기판(S2)이 외부에서 반입될 경우 이를 받아 하부정반(210)에 내려놓는 역할을 한다. 그리고 상부기판(S1)과 하부기판(S2)이 합착이 완료되었을 경우 합착된 기판(S1)(S2)을 외부에서 로봇이 반출할 수 있도록 상승한 상태를 유지한다. 하부 리프트 핀(162)의 둘레에는 벨로우즈(167)가 구비되어 하부 리프트 핀(162)의 작동에 따른 챔버(110)(210)의 기밀을 유지한다.
하부 플레이트(172)은 하부모터(M1)에 의해 작동한다.
또한 하부정반(210)에는 상부정반(110)과 같이 전체 면적에 걸쳐 시트형상 또는 개별적으로 제작된 원형 또는 다각형 등의 개별 유닛을 전체면적에 분포되는 형태로 하부점착부재(220)를 구비할 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치(100)의 합착 상태에 대해 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(100)(200)내부 상부정반(110)의 상부점착부재(120)에는 상부기판(S1)이 반입되어 유지되고, 하부정반(210)의 하부점착부재(220)에는 하부기판(S2)이 반입되어 유지된다. 상부기판(S1)의 경우 외부에서 반입되면, 상부 리프트 핀(262)이 하강하여 진공 흡착력에 의해 상부기판(S1)을 유지한 후 상승하여 상부점착부재(120)에 점착시킨다. 하부기판(S2)의 경우 로봇에 의해 반입된 후 하부 리프트 핀(162)이 상승하여 하부기판(S2)을 수취한 후 하강하여 하부 점착부재(220)에 점착시킨다.
이후 UVW 스테이지 등과 같은 하부 정반 정렬장치(230) 또는 상부에서 두 기판(S1)(S2)을 상호 정렬하게 되며, 정렬은 정렬 카메라(420)를 통해 확인한다.
정렬이 완료되면 도 5에 도시된 바와 같이, 상부기판(S1)과 하부기판(S2)을 근접시키고, 근접된 상태에서 다시 한 번 정렬을 확인한다. 두 기판(S1)(S2)을 근접시켜 합착하는 방법은 상부정반(110)을 하강하거나 하부정반(210)을 상승시켜 합착하는 방법을 사용할 수 있다. 이후 하부정반(220)을 상승시켜 두 기판(S1)(S2)을 합착한다. 이 경우 상부정반(110)과 하부정반(210)에는 리프트 핀(162)(262) 부분을 제외한 전체 부분에 의해 상호 합착되기 때문에 두 기판(S1)(S2)은 균일한 합착이 되어 전체 면적에 걸쳐 합착이 되지 않는 부분이 발생하지 않게 된다.
상부기판(S1)과 하부기판(S2)이 합착된 후 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 리프트 핀(262)을 하강시켜 합착된 두 기판(S1)(S2)이 상부점착부재(120)로부터 이탈하여 하부점착부재(220)에 위치하도록 한다. 이후 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 리프트 핀(162)을 상승시켜 하부점착부재(220)로부터 두 기판(S1)(S2)을 이탈시켜 상승시킨 상태를 유지한다. 이러한 상태에서 외부의 로봇에 의해 합착된 두 기판(S1)(S2)은 외부로 반출된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치(100)는 정반(110)(210) 전체에 점착부재(120)(220)가 구비되어 다른 크기의 기판을 점착 유지할 수도 있게 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...상부챔버
110...상부정반
120...상부점착부재
162, 262...리프트 핀
200...하부챔버
210...하부정반
220...하부점착부재

Claims (5)

  1. 챔버;
    상기 챔버 상부에 구비되어 상부기판을 점착력에 의해 유지하도록 전체 면적에 걸쳐 형성된 상부 점착부재가 구비되고, 상기 상부기판을 이탈시키기 위해 승강하는 복수개의 상부 리프트 핀이 구비되는 상부정반;
    상기 챔버 하부에 구비되어 상기 상부기판과 합착되는 하부기판을 점착력에 의해 유지하도록 하부 점착부재가 구비되고, 상기 제 2 기판을 이탈시키기 위해 승강하는 복수개의 하부 리프트 핀이 구비되는 하부정반을 포함하는 기판합착장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 리프트 핀은 상기 상부 기판을 진공에 의해 흡착 유지할 수 있는 기판합착장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버의 상부에는 상기 상부기판과 상기 하부기판을 정렬하기 위한 카메라를 포함하는 기판합착장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하부점착부재는 상기 하부정반의 전체 면적에 걸쳐 분포되는 기판합착장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 상부점착부재 또는 상기 하부점착부재 중 적어도 하나 이상은 상기 상부정반 및 상기 하부정반 전체 면적에 부착되는 시트(sheet)형상인 기판합착장치.
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