KR101281123B1 - 평판 표시패널용 기판합착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판 표시패널의 기판합착장치에 관한 것으로, 프레임; 상기 프레임의 상부에 고정되고 제 1기판이 부착되는 상부챔버; 상기 상부챔버의 하부에 승강 가능하게 마련되며 제 2기판이 부착되는 하부챔버; 상기 하부챔버를 승강시킴과 동시에 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 간격을 조절하는 리프터; 및 상기 하부챔버와 상기 리프터 사이에 마련되어 상기 제 1기판과 상기 제2기판의 위치를 조절하는 위치조절스테이지;를 구비하며, 이에 따라 상부챔버에 대하여 하부챔버가 승강되도록 개선함으로써, 챔버의 개방에 따라 발생되는 파티클이 챔버내로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 하부챔버의 승강과 동시에 기판의 정렬과 간격조절을 수행함으로써, 챔버 이동에 따른 기판의 유동 및 평행도의 변화를 최소화할 수 있으며, 상부챔버와 하부챔버의 구조를 단순화함으로써, 기판합착장치의 제조기간 및 소요비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

평판 표시패널용 기판합착장치{apparatus for attaching substrates of flat plate display element}

도 1은 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치를 나타낸 간략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치에서 상부챔버를 나타낸 부분단면 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치에서 하부챔버를 나타낸 부분단면 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치에서 하부챔버 및 위치조절스테이지를 나타낸 평면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 판 표시패널용 기판합착장치의 기판 삽입동작을 나타낸 작동도이다.

도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 판 표시패널용 기판합착장치의 기판 위치조절동작을 나타낸 작동도이다.

도 7은 본 발명에 따른 판 표시패널용 기판합착장치의 합착공간 형성을 나타낸 작동도이다.

도 8은 본 발명에 따른 판 표시패널용 기판합착장치의 기판 합착동작을 나타 낸 작동도이다.

도 9는 본 발명에 따른 판 표시패널용 기판합착장치의 기판 배출동작을 나타낸 작동도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 기판합착장치

10 : 프레임

20 : 상부챔버

40 : 하부챔버

50 : 위치조절스테이지

60 : 리프터

본 발명은 평판 표시패널의 제조장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 표시패널의 제조공정에서 기판을 합착시키기 위하여 마련되는 평판 표시패널용 기판합착장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되어 왔다. 이에 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 그 일부는 이미 실생활에 널리 사용되고 있다.

그 중 LCD의 경우에는 CRT(Cathode Ray Tube)에 비하여 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 많이 사용되고 있다.

이러한, LCD는 전극이 형성되어 있는 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 형광체가 도포된 CF(Color filter) 기판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입하여 형성된다. 양 기판의 외주면에는 액정 물질을 누출을 막기 위한 봉인재(Sealer)가 구비되며, 양 기판 사이에는 소정 간격으로 양 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 간격재(Spacer)가 배치된다.

따라서 LCD를 제조함에 있어서는 TFT기판 및 CF 기판을 각각 제조한 후에 양 기판을 합착하고 그 사이의 공간에 액정 물질을 주입하는 공정이 필수적으로 필요하며 이중 기판을 합착시키는 공정은 LCD의 품질을 결정하는 중요한 공정 중에 하나이다.

일반적으로 기판 합착공정은 내부를 진공 상태로 형성시킬 수 있는 상부챔버와 하부챔버로 구성되는 기판합착장치에 의하여 수행되며, 이러한 기술은 대한민국공개특허 제10-2005-0004698호 및 대한민국공개특허 제10-2005-0064139호에 상세히 기술되어 있다.

한편, 상술한 종래 기술 및 동특허들은 하부챔버가 고정된 상태로 마련되고, 하부챔버의 상측으로 하부챔버에 대하여 승강되는 상부챔버가 마련된다. 또한, 상 부챔버와 하부챔버에 각각 부착된 기판들은 상부챔버에 부착된 기판이 이동되면서 기판간의 간격을 조절하고, 하부챔버에 부착된 기판을 이동시켜 각 기판의 정렬 상태를 조절하도록 마련된다.

그리고 대부분 각 챔버에는 각 챔버에서 발생되는 구조적 변형이 기판으로 전달되는 것을 방지함과 동시에 기판간의 정렬과 간격조절을 위해서 각 챔버의 내부에는 정반, 척스테이지, 척 및 정렬장치 등의 부품이 마련되며, 각 부품들은 각 챔버의 내측에 볼트 등의 결합체에 의해 결합된다.

그러나 상술한 바와 같이 상부챔버와 하부챔버의 구조를 갖는 종래기술 및 동특허들에 따른 기판합착장치는 하부챔버에 대하여 상부챔버가 승강되도록 구성되어 있어 상부챔버가 승강됨에 따라 상부챔버에 잔류하는 파티클 등의 이물질들이 상부챔버의 승강에 따른 진동에 의해 낙하되며, 낙하되는 파티클 등이 하부챔버로 유입되어 합착되는 기판의 불량을 초래하는 문제점이 있다.

또한, 상부챔버와 하부챔버에서 각각 기판의 정렬과 간격조절이 독립적으로 이루어지고, 상부챔버의 이동과 별개로 기판의 정렬과 간격조절이 이루어져 상부챔버의 이동에 따라 기판의 정렬상태와, 간격조절상태가 변화되는 문제점이 있다.

그리고 정착 공정시 압력변화에 의해 발생되는 챔버의 변형이 기판으로 전달되는 것을 방지하기 위하여 별도의 정반, 척스테이지 등의 구조물이 필요하다. 이러한 구조물들은 합착장비 제조비용을 상승시키고, 제조기간을 증가시키는 문제점이 있었다.

또한, 상술한 바와 같은 챔버 내의 구조들에 의해 합착공간의 불필요한 설치 공간이 증가되어 합착공정의 진행시 합착환경을 형성하기 위한 시간이 과도하게 소용되는 문제점이 있다.

더불어, 합착 공정시 압력변화에 의해 발생되는 챔버의 변형이 기판으로 전달되는 것을 방지하기 위한 정반, 척스테이지 등의 구조물에 의해 불필요한 합착공간이 형성되어 합착환경을 형성하기 위한 급기와 배기에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 평판 표시패널용 기판합착장치의 작동 구조를 개선하여 챔버의 개방시 챔버 내로 파티클이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 평판 표시패널용 기판합착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 평판 표시패널용 기판합착장치의 구조를 개선하여 챔버의 개방에 따른 기판의 유동 및 평행도의 변화를 최소화할 수 있도록 한 평판 표시패널용 기판합착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 평판 표시패널용 기판합착장치의 구조를 개선하여 합착공정이 진행되는 합착공간을 최소화 할 수 있도록 한 평판 표시패널용 기판합착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 평판 표시패널용 기판합착장치의 구조를 단순화하여 제조기간 및 소요비용을 절감할 수 있도록 한 평판 표시패널용 기판합착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치는, 프레임; 상기 프레임의 상부에 고정되고 제 1기판이 부착되는 상부챔버; 상기 상부챔버의 하부에 승강 가능하게 마련되며 제 2기판이 부착되는 하부챔버; 상기 하부챔버를 승강시킴과 동시에 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 간격을 조절하는 리프터; 및 상기 하부챔버와 상기 리프터 사이에 마련되어 상기 제 1기판과 상기 제2기판의 위치를 조절하는 위치조절스테이지;를 구비한다.

상기 상부챔버는, 상기 프레임의 상부에 고정되고, 하면에 기판 합착공간인 합착홈이 형성되는 상부챔버몸체; 상기 합착홈에 연통되어 상기 합착홈에 의해 형성되는 합착공간을 기판합착환경인 진공을 형성하는 배기부;를 구비한다.

상기 상부챔버몸체의 상면에 합착공정 진행시 형성되는 진공압에 의한 변형을 방지하기 위한 리브가 형성된다.

상기 리브는 일방향으로 연장된 제1 리브와, 상기 제1 리브와 교차되는 제2 리브를 구비한다.

상기 상부챔버몸체는 상기 합착홈의 저면에 마련되어 상기 제 1기판을 부착하는 상부척; 상기 상부챔버몸체와 상기 상부척을 관통하여 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 정렬을 판독하는 카메라부를 더 구비한다.

상기 상부척은 정전력에 의해 상기 제 1기판을 부착하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)으로 마련된다.

상기 카메라부는 상기 상부챔버몸체 및 상기 상부척을 관통하여 형성되는 관통공; 상기 상부챔버의 외부에서 상기 관통공을 통하여 상기 제 1기판 및 상기 제 2기판의 정렬상태를 판독하는 정렬카메라를 구비한다.

상기 카메라부는 상기 제 1기판과 상기 제 2기판에 마련되는 얼라인 마크를 중첩하여 관측하며, 적어도 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 대각된 두 모서리를 이상을 중첩 관측한다.

상기 상부챔버몸체는 상기 상부챔버몸체와 상기 상부척을 관통하여 마련되는 다수의 분리핀; 상기 상부챔버몸체의 외부에 마련되어 상기 분리핀을 승강시키는 분리핀작동체;를 더 구비한다.

상기 분리핀은 중공이 형성되는 관형상으로 형성되며 상기 배기부에 연결되어 상기 배기부에 의해 분리핀 내부에 진공압이 형성되어 상기 제 1기판을 흡착시킨다.

상기 배기부는 상기 합착공간에 연통되는 배기관; 상기 배기관에 연결되어 상기 합착공간의 진공압 형성성을 위한 진공압력을 제공하는 진공펌프를 구비한다.

상기 배기관을 통하여 상기 합착공정의 진행시 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 압력차에 의해 밀착시키기 위한 N₂가스가 공급된다.

상기 하부챔버는 상기 상부챔버에 밀착되어 합착공간을 형성하고, 상기 리프터에 의해 승강되는 하부챔버몸체; 상기 리프터와 상기 하부챔버몸체 사이에 마련 되어 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 정렬상태를 조절하는 위치조절스테이지를 구비한다.

상기 하부챔버몸체는 상기 하부챔버몸체의 상면에 마련되어 상기 제 2기판을 부착하는 하부척; 상기 하부척의 외주면에 연장되어 마련되어 상기 상부챔버와 기밀을 유지하기 위한 실리부재를 더 구비한다.

상기 하부챔버몸체는, 상기 하부챔버몸체와 상기 하부척을 관통하여 마련되는 다수의 승강핀; 상기 하부챔버몸체의 외부에 마련되어 상기 승강핀을 승강시키는 승강핀작동체;를 더 구비한다.

상기 하부척은 정전력에 의해 상기 제 1기판을 부착하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)으로 마련된다.

상기 하부챔버몸체 하면에 상기 하부챔버몸체의 내측으로 함입되는 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 상기 위치조절스테이지가 삽입 설치된다.

상기 위치조절스테이지는 상기 하부챔버몸체의 X축 변화량을 발생시키는 X축 이송유닛; 상기 하부챔버몸체의 Y축 변화량을 발생시키는 Y축 이송유닛; 상기 Y축 이송유닛과 연동되어 상기 하부챔버몸체의 θ축 회전변화량을 발생시키는 θ축 이송유닛;을 구비한다.

상기 X축 이송유닛에 대향되는 위치에 마련되어 상기 하부챔버몸체의 X축 이동을 안내하는 X축 아이들유닛; 상기 Y축 이송유닛에 대향되는 위치에 마련되어 상기 하부챔버몸체의 Y축 이동을 안내하는 Y축 아이들유닛; 상기 θ축 이송유닛에 대향되는 위치에 마련되어 상기 하부챔버몸체의 θ축 회전을 안내하는 θ축 아이들유 닛;을 더 구비한다.

상기 리프터는, 상기 위치조절스테이지가를 지지하는 승강판; 상기 승강판의 모서리부에 각각 마련되어 상기 승강판을 승강시킴과 동시에 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 간격을 조절하는 다수의 승강장치를 구비한다.

상기 승강장치는, 상기 승강판의 모서리를 지지하는 승강기둥; 상기 승강기둥을 승강시켜 상기 승강판의 수직이동을 발생시키는 승강체를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치를 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치(100)는 외형을 형성함과 동시에 후술할 각 구성부가 장착되는 프레임(10)과, 프레임(10)의 상부에 고정되며 제 1기판(TFT기판 또는 CF기판)(P1)이 부착되는 상부챔버(20)와 상부챔버(20)의 하부에 승강되도록 마련되며 제 2기판(CF기판 또는 TFT기판)(P2)이 부착되는 하부챔버(40)와, 프레임(10)의 하부에 마련되어 상부챔버(20)에 대하여 하부챔버(40)를 승강시킴과 동시에 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 간격을 조절하는 리프터(60)와, 하부챔버(40)와 리프터(60) 사이에 마련되어 하부챔버(40)의 위치를 조절하는 위치조절스테이지(50)를 구비한다.

상기 프레임(10)은 기판합착장치(100)의 외형을 형성하고 각 구성부를 지지 고정하기 위한 것으로, 상부챔버(20)가 하부챔버(40)에 대하여 상측으로 이격되어 고정되는 다수의 기둥(12)이 마련되며, 각 기둥(12)은 프레임(10)의 하부를 형성함과 동시에 리프터(60)가 고정되는 베이스(14)의 외주면에 고정된다. 이러한 기둥(12)들 사이에는 각 기둥(12)의 강도를 보강하기 위한 별도의 보(미도시)와 지주(미도시)들이 추가적으로 설치될 수 있다.

상기 상부챔버(20)는 하부챔버(40)와 밀착되어 합착공간을 형성하고, 합착환경을 형성하는 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 하부챔버몸체(41)와 밀착되어 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)이 합착되는 합착공간을 형성하는 상부챔버몸체(21)와, 상부챔버몸체(21)의 외측에 마련되어 합착공간의 배기를 통하여 합착환경을 형성하는 배기부(31)를 구비한다.

여기서, 상부챔버몸체(21)의 외주면 모서리에는 상부챔버몸체(21)의 외측방향으로 돌출되어 프레임(10)의 각 기둥(12)이 관통되어 고정되는 다수의 고정돌기(29)가 돌출되어 형성된다.

또한, 상부챔버몸체(21)의 상면에는 기판합착장치(100)의 합착공정 진행시 형성되는 진공압에 의해 상부챔버몸체(21)가 변형되는 것을 방지하기 위한 다수의 리브(28)가 형성된다. 이러한 리브(28)는 상부챔버몸체(21)의 변형 방향에 대하여 대응되도록 다수의 리브(28)가 교차되는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상부챔버몸체(21)의 하면에는 합착공간을 형성하기 위한 합착홈(22)이 형성되고, 합착홈(22)에는 제 1기판(P1)을 부착하는 상부척(23)이 마련된다. 이러 한 상부척(23)은 정전력에 의해 제 1기판(P1)을 부착하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)으로 마련되는 것이 바람직하다.

그리고 상부챔버몸체(21)의 상면 외주면에는 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 상대적 위치를 조절하기 위한 카메라부(24)와, 상부척(23)에 제 1기판(P1)을 부착시키거나 상부척(23)에서 제 1기판(P1)을 분리시키기 위하여 제 1기판(P1)을 흡착 또는 가압하는 기판분리장치(35)가 마련된다.

여기서, 카메라부(24)는 상부챔버몸체(21) 및 상부척(23)을 관통하는 관통공(24b)이 형성되고, 관통공(24b)의 상부에 관통공(24b)을 통하여 상부척(23)에 부착된 제 1기판(P1) 및 후술할 제 2기판(P2)의 정렬상태를 판독하기 위한 정렬카메라(24a)가 마련된다.

이러한, 카메라부(24)는 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)에 마련되는 얼라인 마크(미도시)를 중첩하여 관측할 수 있도록 장착되며, 적어도 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 대각된 두 모서리를 이상을 중첩 관측하도록 마련된다.

한편, 기판분리장치(35)는 상부챔버몸체(21)와 상부척(23)을 관통하여 마련되는 다수의 분리핀(35b)과, 상부챔버몸체(21)의 외부에 마련되어 분리핀(35b)을 승강시키는 분리핀작동체(35a)를 구비한다.

여기서, 분리핀(35b)은 중공이 형성되는 관형상으로 형성되고, 후술할 배기부(31)에 연결되어 배기부(31)에 의해 분리핀(35b) 내부에 진공압이 형성될 경우 제 1기판(P1)을 흡착시키도록 마련된다.

그리고 배기부(31)는 상부챔버몸체(21)의 합착홈(22)과 후술할 하부챔버(40) 에 의해 형성되는 합착공간에 진공압을 형성하기 위한 것으로, 상부챔버몸체(21)와 하부챔버몸체(41)에 의해 형성되는 합착공간에 연통되는 배기관(32)과 배기관(32)을 통하여 합착공간에 진공압을 형성하는 진공펌프(미도시)를 구비한다.

여기서, 배기관(32)은 합착공간의 진공압 형성을 위한 진공펌프가 연결되어 진공압을 형성함과 동시에 합착시 필요한 N₂공정가스를 공급하거나, 합착공간의 압력을 대기압상태의 압력으로 형성되도록 압력기체가 공급되도록 마련될 수도 있다.

상기 하부챔버(40)는 상부챔버(20)에 밀착되어 합착공간을 형성하고, 상부챔버(20)측으로 승강되면서 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 정렬상태를 조절하기 위한 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이 프레임(10)의 하부에 마련되는 하부챔버몸체(41)와, 하부챔버몸체(41)의 하부에 마련되고 후술할 리프터(60)에 의해 지지되는 위치조절스테이지(50)를 구비한다.

여기서, 하부챔버몸체(41)의 상면에는 삽입되는 제 2기판(P2)을 부착하기 위한 하부척(43)이 마련되고, 하부척(43)의 외주면으로는 상부챔버몸체(21)의 하면에 접하여 합착홈(22)의 기밀을 유지하기 위한 실링부재(42)가 마련된다. 이러한 하부척(43)은 정전력에 의해 제 2기판(P2)을 부착하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)으로 마련되는 것이 바람직하다.

그리고 하부챔버몸체(41)의 하면에는 삽입되는 제 2기판(P2)을 하부척(43)에 부착시키거나, 하부척(43)에 부착된 제 2기판(P2)을 하부척(43)에서 분리하기 위한 기판승강장치(45)가 마련된다.

이러한, 기판승강장치(45)는 하부챔버몸체(41)를 관통하여 마련되는 다수의 승강핀(45b)과, 하부챔버몸체(41)의 외부에 마련되어 다수의 승강핀(45b)을 승강시키는 승강핀작동체(45a)를 구비한다.

또한, 하부챔버몸체(41)의 하면에는 장착홈(46)이 형성되고, 장착홈(46)에는 리프터(60)에 의해 지지되어 하부챔버몸체(41)의 위치를 조절하여 상부챔버몸체(21)에 부착된 제 1기판(P1)과, 하부챔버몸체(41)에 부착된 제 2기판(P2)을 얼라인하는 위치조절스테이지(50)가 설치된다.

이러한, 위치조절스테이지(50)는 상부챔버몸체(21)에 대하여 하부챔버몸체(41)를 X축, Y축 방향으로 이동시킴과 동시에 θ축을 기준으로 회전시키는 것으로, 하부챔버몸체(41)의 X축 방향으로 이동시키는 수행하는 X축 이송유닛(52) 및 X축 아이들유닛(52')을 구비하며, 하부챔버몸체(41)를 Y축 방향으로 이동시킴과 동시에 X축 이송유닛과 조합되어 θ축 기준으로 회전시키는 Y축, θ축 이송유닛(54, 56) 및 Y축, θ축 아이들유닛(54', 56')을 구비한다.

여기서, X축, Y축, θ축 이송유닛(52, 54, 56)은 각각 하부챔버몸체(41)를 이동(또는 회전)시키는 방향에 따라 구분된 것이며, 이러한, 각 이송유닛(52, 54, 56)은 각각 동일한 구조의 장치로 동력을 발생시키는 구동모터(미도시), 구동모터의 회전력을 직선운동으로 전환시키는 볼스크류(미도시), 볼스크류의 진선운동을 안내함과 동시에 하부챔버몸체(41)로 전달하는 리니어 가이드(미도시) 등을 구비한다.

한편, X축 아이들유닛(52'), Y축 아이들유닛(54'), θ축 아이들유닛(56')들 은 각 X축 이송유닛(52), Y축 이송유닛(54), θ축 회전유닛(56)의 운동을 보조하기 위한 것이다.

여기서, 도 4를 참조하여 X축, Y축, θ축 이송유닛(52, 54, 56)과, X축, Y축, θ축 아이들유닛(52', 54', 56')의 설치상태를 간략히 설명한다.

도시한 바와 같이 X축 이송유닛(52)이 하부챔버몸체(41)의 X축 방향에 평행한 방향으로 하부챔버몸체(41)의 하부 일측에 설치되고, Y축 이송유닛(54)과 θ축 회전유닛(56)이 X축 이송유닛(52)의 직교한 방향으로 대향되어 각각 설치된다. 그리고 각 X축, Y축, θ축 이송유닛(52, 54, 56)에 대향 및 교차되는 방향으로 각각 X축, Y축, θ축 아이들유닛(52', 54', 56')이 각각 마련된다.

이와 같이 설치되는 X축 이송유닛(52)과 X축 아이들유닛(52')에 의해 하부챔버몸체(41)가 X축 방향으로의 이동이 조절되며, Y축, θ축 이송유닛(54, 56)과 Y축, θ축 아이들유닛(54', 56')에 의해 하부챔버몸체가 Y축 방향으로의 이동이 조절된다. 또한, Y축, θ축 이송유닛(54, 56)과 Y축, θ축 아이들유닛(54', 56')의 복합적인 작동에 의해 하부챔버몸체(41)의 θ축 회전이 조절된다.

상기 리프터(60)는 하부챔버(40)와 상부챔버(20)가 합착공간을 형성하도록 하부챔버(40)를 상부챔버(20) 측으로 승강시키는 것으로, 프레임(10)의 베이스(14)에 외주면에 설치되는 다수의 승강장치(64)와, 승강장치(64)에 의해 지지되는 승강판(62)을 구비한다.

여기서, 승강판(62)은 하부챔버몸체(41)보다 다소 확장되는 사각 또는 직사각 형태로 마련되며, 승강판(62)의 모서리 하부에는 승강장치(64)에 의해 지지되는 승강지지부(62a)가 각각 형성된다.

그리고 승강장치(64)는 베이스(14)와 승강판(62) 사이에 승강판(62)에 형성된 승강지지부(62a)에 대응되는 위치로 다수개가 마련되며, 승강판(62)을 지지하는 승강기둥(66)과, 승강기둥(66)을 승강시키는 승강체(65)가 마련된다.

이러한 승강체(65)는 직접 승강판(62)의 승강을 위한 동력을 발생시키는 유압실린더(미도시)로 마련되거나, 모터(미도시)와 모터에서 발생되는 동력의 방향을 전화함과 동시에 감속시키는 감속기(미도시)와 감속기의 회전운동을 직선운동으로 전환시키기 위한 스크류 결합체(미도시)의 조합으로 마련될 수도 있다. 이러한 승강체(65)의 구조는 다양한 실시예에 의해 구현될 수 있으며 상술한 구조에 한정되는 것은 아니다.

이에 따라, 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치의 작동을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 이하에서 언급되는 각각의 요소들은 상술한 설명과 도 1 내지 도 4를 참조하여 이해하여야 한다.

먼저, 본 발명에 따른 기판합착장치(100)로 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)이 공급되는 과정을 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이 상부챔버(20)와 하부챔버(40)가 개방된 기판합착장치(100)로 기판공급장치(미도시)에 의해 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)이 상부챔버(20)와 하부챔버(40)의 사이로 공급된다.

여기서, 제 1기판(P1)이 먼저 공급될 경우에는 제 1기판(P1)이 상부챔버(20)와 하부챔버(40)의 사이로 진입됨에 따라 상부챔버몸체(21)에 마련된 상부척(23)의 부착력에 의해 상부척(23)에 부착된다.

이때, 진입되는 제 1기판(P1)은 상부척(23)의 부착력에 의해 상부척(23)에 직접 부착될 수도 있으나, 상부챔버몸체(21)에 마련된 기판분리장치(35)의 분리핀(35b)과 분리핀(35b)에 진공압을 제공하는 배기부(31)에 의해 분리핀(35b)에 흡착된 상태에서 분리핀(35b)에 의해 상부척(23)으로 이동된 후 상부척(23)의 부착력에 부착될 수도 있다.

그리고 제 2기판(P2)이 공급됨에 따라 하부챔버몸체(41)에 마련된 승강핀(45b)이 승강핀작동체(45a)에 의해 하부챔버몸체(41)의 상부로 승강되고, 승강되는 승강핀(45b)에 의해 상부챔버(20)와 하부챔버(40) 사이에 위치한 제 2기판(P2)이 지지된다.

이에 승강핀(45b)이 승강핀작동체(45a)에 의해 하강되면서 승강핀(45b)에 지지된 제 2기판(P2)이 같이 하강되고, 제 2기판(P2)의 하부에 위치한 하부척(43)의 부착력에 의해 하부챔버몸체(41)에 부착된다.

이후 도 6a에 도시한 바와 같이 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 부착이 완료되면, 하부챔버몸체(41)와 리프터(60) 사이에 위치한 위치조절스테이지(50)에 의해 위치가 조절되면서 리프터(60)에 의해 하부챔버(40)가 상부챔버(20) 측으로 승강된다.

이때 위치가 조절되는 하부챔버몸체(41)는 상부챔버몸체(21)에 마련된 카메라부(24)에서 판독되는 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 얼라인 마크(미도시) 위치를 기준으로 정해지며, 카메라부(24)의 작동에 대한 설명은 공지의 기술이므로 상 세한 설명을 생략한다.

여기서, 상부챔버(20)측으로 승강되는 하부챔버(40)의 위치조절 동작을 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

이하 도 6b를 참조하여 상부챔버몸체(21)에 부착된 제 1기판(P1)과, 하부챔버몸체(41)에 부착된 제 2기판(P2)의 간격조절을 설명한다. 먼저 리프터(60)에 의해 하부챔버몸체(41)가 승강됨에 따라 하부챔버몸체(41)가 상부챔버(20)측으로 승강된다.

이때 하부챔버몸체(41)가 안착되어 있는 승강판(62)은 독립적으로 작동 가능한 다수의 승강장치(64)에 의해 지지되어 있다. 이에 승강장치(64)는 상술한 카메라부(24)에서 감지되는 제 1, 2기판(P1, P2)의 얼라인 마크의 정보에 따라 각 승강장치(64)에 마련된 승강체(65)를 독립적으로 작동시키고, 각 승강체(65)에 의해 승강되는 승강기둥(66)에 의해 승강판(62)의 수평상태가 조절된다.

따라서 승강판(62)에 의해 지지되는 하부챔버몸체(41)의 수평상태가 변화되면서 하부챔버몸체(41)에 부착된 제 2기판(P2)과 상부챔버몸체(21)에 부착된 제 1기판(P1)의 간격상태가 조절된다.

이하 도 6c를 참조하여 상부챔버몸체(21)에 부착된 제 1기판(P1)과, 하부챔버몸체(41)에 부착된 제 2기판(P2)의 위치조절을 설명한다.

먼저 리프터(60)에 의해 하부챔버몸체(41)가 승강됨에 따라 하부챔버몸체(41)와 리프터(60)의 승강판(62) 사이에 마련된 위치조절스테이지(50)에 의해 하부챔버몸체(41)에 부착된 제 2기판(P2)과 상부챔버몸체(21)에 부착된 제 1기판(P1) 의 위치정렬이 수행된다.

여기서, 위치조절스테이지(50)의 X축 이송유닛(52)과 X축 아이들유닛(52')에 의해 하부챔버몸체(41)의 X축 이동이 수행되며, Y축, θ축 이송유닛(54, 56)과 Y축, θ축 아이들유닛(54', 56')들에 의해 하부챔버몸체(41)의 Y축 이동이 수행된다.(도 4 참조)

그리고, X축, Y축, θ축 이송유닛(52, 54, 56)과, X축, Y축, θ축 아이들유닛(52', 54', 56')의 조합 운동에 의해 하부챔버몸체(41)의 θ축 회전운동이 수행되면서 상부챔버몸체(21)에 부착된 제 1기판(P1)과 하부챔버몸체(41)에 부착된 제 2기판(P2)의 위치정렬이 수행된다.

한편, 상술한 바와 같이 하부챔버(40)가 리프터(60)에 의해 승강됨과 동시에 하부챔버(40)의 위치조절이 완료되면, 도 7에 도시한 바와 같이 하부챔버(40)의 상면이 상부챔버(20)의 하면에 밀착되면서 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 합착을 위한 합착공간이 형성된다. 이때 상부챔버몸체(21)와 하부챔버몸체(41)는 하부챔버몸체(41)의 상면에 마련된 실링부재(42)에 의해 기밀이 유지되는 상태를 유지한다.

이후, 배기부(31)의 배기관(32)과 진공펌프(미도시)에 의해 합착공간에 잔류하는 기체가 기판합착장치(100)의 외부로 배기되면서 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 합착을 위하여 합착공간의 환경이 진공상태로 조절된다.

한편, 상부챔버몸체(21)의 상면에는 다수의 리브(28)가 형성되어 있어 합착공간이 진공상태로 전화됨에 따라 발생하는 진공압력에 의해 상부챔버몸체(21)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 도 8에 도시한 바와 같이 합착공간의 진공상태가 조절되면, 하부챔버(40)에 부착된 제 2기판(P2)이 기판승강장치(45)의 승강핀(45b)에 의해 승강되고, 상부챔버(20)의 상부척(23)에 부착된 제 1기판(P1)이 기판분리장치(35)에 의해 분리되면서 제 2기판(P2)의 상부로 자유 낙하되어 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)이 겹쳐지는 상태를 유지한다.

이후, 배기부(31)는 배기관(32)을 통하여 합착공간 내로 N₂가스를 공급하여 합착공간 내의 압력을 진공상태보다 상승시킨다. 이때 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 내부는 진공상태를 유지하고 있어 N₂가스가 공급됨에 따라 합착공간 내의 압력에 의해 더욱 밀착되면서 고정된다. 이후 별도의 UV(ultraviolet)조사과정을 통해 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)을 밀착 결합시킨다.

한편, 상술한 바와 같은 과정이 완료되면, 도 9에 도시한 바와 같이 하부챔버(40)가 리프터(60)에 의해 하강되면서 상부챔버(20)와 하부챔버(40)에 의해 형성된 합착공간이 개방된다. 이때 합착된 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)은 하부챔버(40)의 기판승강장치(45)의 승강핀(45b)에 의해 지지되는 상태를 유지한다.

이후, 승강핀(45b)에 의해 지지되는 상태의 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)은 별도의 기판배출장치(미도시)에 의해 기판합착장치(100)의 외부로 배출되면서 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 합착공정이 완료된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 평판 표시패널용 기판합착장치 에 따르면, 상부챔버에 대하여 하부챔버가 승강되도록 개선함으로써, 챔버의 개방에 따라 발생되는 파티클이 챔버내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 하부챔버의 승강과 동시에 기판의 정렬과 간격조절을 수행함으로써, 챔버 이동에 따른 기판의 유동 및 평행도의 변화를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상부챔버와 하부챔버의 구조를 단순화함으로써, 기판합착공정을 진행하기 위한 합착공간의 체적을 감소시킬 수 있어 합착환경을 조성하기 위한 소요 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상부챔버와 하부챔버의 구조를 단순화함으로써, 기판합착장치의 제조기간 및 소요비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (21)

1. 프레임;

   상기 프레임의 상부에 고정되고 제 1기판이 부착되는 상부챔버;

   상기 상부챔버의 하부에 승강 가능하게 마련되며 제 2기판이 부착되는 하부챔버;

   상기 하부챔버를 승강시킴과 동시에 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 간격을 조절하는 리프터; 및

   상기 하부챔버와 상기 리프터 사이에 마련되어 상기 제 1기판과 상기 제2기판의 위치를 조절하는 위치조절스테이지;를 포함하고,

   상기 리프터는 상기 위치조절스테이지가를 지지하는 승강판 및 상기 승강판의 모서리부에 각각 마련되어 상기 승강판을 승강시킴과 동시에 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 간격을 조절하는 다수의 승강장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부챔버는

   상기 프레임의 상부에 고정되고, 하면에 기판 합착공간인 합착홈이 형성되는 상부챔버몸체;

   상기 합착홈에 연통되어 상기 합착홈에 의해 형성되는 합착공간을 기판합착환경인 진공을 형성하는 배기부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 상부챔버몸체의 상면에 합착공정 진행시 형성되는 진공압에 의한 변형을 방지하기 위한 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 리브는

   일방향으로 연장된 제1 리브와, 상기 제1 리브와 교차되는 제2 리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 상부챔버몸체는

   상기 합착홈의 저면에 마련되어 상기 제 1기판을 부착하는 상부척;

   상기 상부챔버몸체와 상기 상부척을 관통하여 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 정렬을 판독하는 카메라부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 상부척은

   정전력에 의해 상기 제 1기판을 부착하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)으로 마련되는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 카메라부는

   상기 상부챔버몸체 및 상기 상부척을 관통하여 형성되는 관통공;

   상기 상부챔버의 외부에서 상기 관통공을 통하여 상기 제 1기판 및 상기 제 2기판의 정렬상태를 판독하는 정렬카메라를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
8. 제 5항에 있어서, 상기 카메라부는

   상기 제 1기판과 상기 제 2기판에 마련되는 얼라인 마크를 중첩하여 관측하며, 적어도 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 대각된 두 모서리를 이상을 중첩 관측하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
9. 제 5항에 있어서, 상기 상부챔버몸체는

   상기 상부챔버몸체와 상기 상부척을 관통하여 마련되는 다수의 분리핀;

   상기 상부챔버몸체의 외부에 마련되어 상기 분리핀을 승강시키는 분리핀작동체;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 분리핀은 중공이 형성되는 관형상으로 형성되며 상기 배기부에 연결되어 상기 배기부에 의해 분리핀 내부에 진공압이 형성되어 상기 제 1기판을 흡착시키는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
11. 제 2항에 있어서, 상기 배기부는

    상기 합착공간에 연통되는 배기관;

    상기 배기관에 연결되어 상기 합착공간의 진공압 형성성을 위한 진공압력을 제공하는 진공펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 배기관은 공정 중 상기 제 1기판이 상기 제 2기판에 낙하한 상태에서 압력차에 의해 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 밀착시킬 수 있도록 N2가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
13. 제 1항에 있어서, 상기 하부챔버는

    상기 상부챔버에 밀착되어 합착공간을 형성하고, 상기 리프터에 의해 승강되는 하부챔버몸체;

    상기 리프터와 상기 하부챔버몸체 사이에 마련되어 상기 제 1기판과 상기 제 2기판의 정렬상태를 조절하는 위치조절스테이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
14. 제 13항에 있어서, 상기 하부챔버몸체는

    상기 하부챔버몸체의 상면에 마련되어 상기 제 2기판을 부착하는 하부척;

    상기 하부척의 외주면에 연장되어 마련되어 상기 상부챔버와 기밀을 유지하기 위한 실리부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
15. 제 14항에 있어서, 상기 하부챔버몸체는,

    상기 하부챔버몸체와 상기 하부척을 관통하여 마련되는 다수의 승강핀;

    상기 하부챔버몸체의 외부에 마련되어 상기 승강핀을 승강시키는 승강핀작동 체;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
16. 제 14항에 있어서, 상기 하부척은

    정전력에 의해 상기 제 1기판을 부착하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)으로 마련되는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
17. 제 14항에 있어서,

    상기 하부챔버몸체 하면에 상기 하부챔버몸체의 내측으로 함입되는 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 상기 위치조절스테이지가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
18. 제 17항에 있어서, 상기 위치조절스테이지는

    상기 하부챔버몸체의 X축 변화량을 발생시키는 X축 이송유닛;

    상기 하부챔버몸체의 Y축 변화량을 발생시키는 Y축 이송유닛;

    상기 Y축 이송유닛과 연동되어 상기 하부챔버몸체의 θ축 회전변화량을 발생시키는 θ축 이송유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
19. 제 18항에 있어서,

    상기 X축 이송유닛에 대향되는 위치에 마련되어 상기 하부챔버몸체의 X축 이동을 안내하는 X축 아이들유닛;

    상기 Y축 이송유닛에 대향되는 위치에 마련되어 상기 하부챔버몸체의 Y축 이동을 안내하는 Y축 아이들유닛;

    상기 θ축 이송유닛에 대향되는 위치에 마련되어 상기 하부챔버몸체의 θ축 회전을 안내하는 θ축 아이들유닛;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.
20. 삭제
21. 제 1항에 있어서, 상기 승강장치는,

    상기 승강판의 모서리를 지지하는 승강기둥;

    상기 승강기둥을 승강시켜 상기 승강판의 수직이동을 발생시키는 승강체를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시패널의 기판합착장치.

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