KR20070100563A

KR20070100563A - 기판 합착기 및 기판 합착 방법

Info

Publication number: KR20070100563A
Application number: KR1020060032006A
Authority: KR
Inventors: 황재석; 정동환
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-11

Abstract

본 발명은 리프트 핀(lift pin)의 위치가 개별적으로 제어되는 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 합착기는 상기 기판의 합착이 수행되는 공간인 챔버부와, 챔버부 내에 서로 대면하도록 설치되는 상부 및 하부 스테이지와, 상부 및 하부 스테이지 중 적어도 하나에 승강가능하게 마련된 다수 개의 리프트 핀과, 그리고 다수 개의 리프트 핀을 개별적으로 구동시키는 다수 개의 구동 수단을 포함한다. 본 발명에 의해 다수 개의 리프트 핀을 개별적으로 구동시킴으로써 예상치 못한 외력에 의해 리프트 핀의 설정값이 변화되어도 이들 각각을 제어할 수 있으므로 기판 전체를 균일하게 가흡착할 수 있게 된다.

리프트 핀, 상부 스테이지, 위치 측정 센서, 액정 표시 장치

Description

기판 합착기 및 기판 합착 방법 {SUBSTRATE BONDING DEVICE AND METHOD}

도 1은 종래 기술에 따른 기판 합착기의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 기판 합착기의 개략적 단면도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착기의 개략적 단면도.

도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 기판 합착기에 의해 기판을 흡착하는 과정을 도시한 도면.

※도면의 주요 부재에 대한 부호의 설명※

30 : 로딩 수단 110 : 챔버부

120 : 상부 스테이지 121 : 하부 스테이지

130 : 리프트 핀 140 : 진공 펌프

150 : 제 1 구동 수단 160 : 제 2 구동 수단

200 : 위치 측정 센서

본 발명은 액정 표시 장치용 기판 합착 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 리프트 핀(lift pin)의 위치가 개별적으로 제어되는 기판 합착 장치 및 방 법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

상기 표시 장치 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정 표시 소자는 여러 분야에서 화면 표시 장치로서 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시 장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 유지하면서도 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

상기와 같은 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 상호 합착된 제 1 및 제 2 유리 기판과, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수 개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수 개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수 개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수 개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

제 2 유리 기판(컬러 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다. 이와 같은 제 1 및 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 거리를 유지하게 되고 그 가장자리가 씨일재(sealant)에 의해 합착된다.

이와 같은 두 기판을 합착하기 위해서는 두 기판이 서로 마주보도록 합착 장치에 두 기판을 로딩하여 합착한다.

종래 기술에 따른 기판 합착기의 개략도인 도 1을 참조하면, 기판의 합착을 수행하는 공간인 챔버부(110)와, 기판을 지지하고 파지하는 스테이지부와, 상기 스테이지부를 상하로 구동시키는 구동 수단(150)을 포함한다.

상기 스테이지부는 상부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)를 포함하며, 두 개의 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러 필터 기판)(10, 20)을 상기 상 부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)에 수평으로 각각 배치한 후 상하로 합착하는 구조로 되어 있다. 전술한 상부 스테이지(120)의 저면에는 기판(20)이 지지되고 일차적으로 가흡착되는 리프트 핀(130)이 다수 개 설치되어 있다. 상기 리프트 핀(130)의 하단부에는 흡착 패드가 형성되고, 상기 흡착 패드는 진공을 이용하여 기판을 가흡착할 수 있다. 비록 도 1에서 하부 스테이지(121)에는 리프트 핀이 도시되지 않았지만 하부 스테이지(121)에도 기판(10)을 지지할 수 있는 리프트 핀이 마련되며, 하부 스테이지(121)에 구비된 리프트 핀은 상부 스테이지(120)의 것과 동일하게 구성되어 기판(10)을 가흡착할 수도 있다. 종래 기술의 기판 합착기는 합착기를 구성하는 상부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)가 합착기의 챔버부(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어, 기판 로딩 수단(30)에 의하여 상기 각 스테이지(120, 121)에 로딩된 기판(10, 20)들을 상하로 합착할 수 있는 구조로 되어 있다.

여기서, 흡착 공정은 도 1에 도시된 바와 같이 로딩 수단(30)에 의하여 챔버부(110) 내에 설치되어 있는 상부 스테이지(120) 내에서 승강가능한 리프트 핀(130)의 하부 영역에 기판(20)이 위치되면 진공 펌프에 의해 전술한 리프트 핀(130) 하단의 흡착 패드에 진공을 형성하여 컬러 필터 기판(20)을 리프트 핀(130)의 하단에 가흡착시킨다. 이후, 리프트 핀(130)이 상승하여 상부 스테이지(120)에 구비된 정전척(도시 않음)에 의해 완전 밀착한 상태로 흡착된다. 하부 스테이지(121)도 마찬가지로 전술한 하부 스테이지(121) 내에서 승강가능한 리프트 핀(도시 않음)의 상부 영역에 기판(10)이 위치되면 전술한 리프트 핀을 통해 박막 트랜지스터 어레이 기판(10)이 리프트 핀 상에 지지되고 리프트 핀이 하강하여 하부 스테이지(121)에 구비된 정전척(도시 않음)에 의해 완전 밀착한 상태로 박막 트랜지스터 어레이 기판(10)이 하부 스테이지(121)에 흡착된다.

이후, 합착기 챔버부(110) 내부가 밀폐된 상태에서 진공 펌프(140)의 구동에 의해 합착기 챔버부(110) 내부가 진공을 이루고, 계속해서 스테이지 구동 수단(150)의 구동에 의하여 상부 스테이지(120)의 하향 이동 및/또는 하부 스테이지(121)의 상향 이동에 의해 각 기판(10, 20) 사이의 합착이 수행된다.

그러나, 기판이 대형화됨에 따라 기판 자체가 휘게 되어 상기 기판을 가흡착하기 위해 상부 스테이지에 설치된 리프트 핀(130)의 개수가 늘어나게 되었다. 이들 다수 개의 리프트 핀(130)은 하나 또는 두 개의 구동 수단(160)에 의해 구동되고 제어되는데 기판이 휨에 따라 이들 리프트 핀(130)을 개별적으로 제어할 수 없고 예기치 못한 외력으로 인해 리프트 핀의 설정값이 변하게 되고 이로 인해 기판과 리프트 핀과의 거리가 상이해져 기판을 균일하게 가흡착할 수 없게 된다.

이와 같은 상태에서, 리프트 핀(130)이 상승하는 중에 기판이 리프트 핀(130)에서 떨어지는 경우가 발생할 수 있다. 기판이 챔버 내에서 떨어지게 되면 기판 파손 문제뿐만 아니라, 챔버 내부가 기판의 파편으로 인해 오염된다. 이러한 오염은 챔버 내부의 세정을 위하여 기판 합착기의 유휴 기간을 증가시키는 등 작업 공정에 악영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 개별적으로 구동되는 다수 개의 리프트 핀을 구비하는 기판 합착기 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 리프트 핀의 위치를 측정하기 위한 위치 측정 센서를 구비한 기판 합착기 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 기판 합착기는 상기 기판의 합착이 수행되는 공간인 챔버부, 상기 챔버부 내에 서로 대면하도록 설치되는 상부 및 하부 스테이지, 상기 상부 및 하부 스테이지 중 적어도 하나에 승강가능하게 마련된 다수 개의 리프트 핀, 상기 다수 개의 리프트 핀을 개별적으로 구동시키는 다수 개의 구동 수단 및 상기 리프트 핀과 기판 사이의 거리를 측정하기 위한 위치 측정 센서를 포함한다.

여기서, 상기 위치 측정 센서는 상기 리프트 핀의 일단부에 마련되어 상기 기판과의 거리를 측정한다.

이때, 상기 리프트 핀과 상기 상부 스테이지 또는 하부 스테이지와의 거리를 측정하기 위하여 상기 리프트 핀에 형성된 높이 측정 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 리프트 핀과 상기 상부 스테이지 또는 하부 스테이지와의 거리를 측정하기 위하여 상기 상부 스테이지 또는 하부 스테이지에 형성된 높이 측정 센서를 더 포함하며, 상기 리프트 핀에는 상기 높이 측정 센서와 마주보는 돌출부가 형성될 수 있다. 한편, 상기 인접한 한 쌍의 리프트 핀에는 그의 선단에서부터의 거리가 동일한 위치에 발신부 및 수신부가 각각 설치될 수 있다. 상기 위치 측정 센서는 광학 센서, 초음파 센서 및 근접 센서 중 어느 하나를 포함한다.

본 발명에 따른 기판 합착 방법은 기판을 챔버부 내에 제공하는 단계와, 리 프트 핀의 선단에 상기 기판을 보유하는 단계와, 상기 기판을 상하부 스테이지에 흡착시키기 위해 상기 리프트 핀을 상기 스테이지측으로 이동시키는 단계와, 그리고 상기 기판을 합착시키는 단계를 포함하며, 상기 기판을 보유하는 단계는 상기 리프트 핀의 상하 이동을 개별적으로 조정하여 상기 리프트 핀의 높이를 동일하게 하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 부재를 지칭한다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 합착기의 개략적 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 합착기는 기판의 합착을 수행하는 공간인 챔버부(110)와, 기판을 지지하고 파지하는 스테이지부와, 상기 스테이지부를 상하로 구동시키는 제 1 구동 수단(150)과, 상기 스테이지부 내에서 승강가능한 다수 개의 리프트 핀(130)과, 기판을 챔버부(110) 내로 로딩시키는 로딩 수단(30) 및 상기 다수 개의 리프트 핀(130)을 각각 개별적으로 구동시키는 다수 개의 제 2 구동 수단(160)을 포함한다. 상기 기판 합착기는 상기 리프트 핀(130)과 기판간의 거리를 측정하는 위치 측정 센서(200)를 더 포함하며, 상기 위치 측정 센서(200)는 상기 리프트 핀(130)의 하단에 위치된다. 상기 위치 측정 센서(200)는 발신부와 수신부로 구성된 광학 센서, 초음파 센서 및 근접 센서 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

기판의 합착을 수행하는 공간인 챔버부(110)는 상부 챔버와 하부 챔버로 구성되며, 공기 배출관(141)을 통해 연결된 진공 펌프(140)에 의해 그 내부가 진공 상태로 유지될 수 있다. 상기 공기 배출관(141)에는 개폐 밸브(142)가 마련되어 상기 공기 배출관(141)을 개폐시킨다. 또한, 상기 챔버부(110)에는 벤트관(143)이 마련되어 상기 챔버부(110)의 내부를 대기와 연통시켜 챔버부(110) 내부의 진공 상태를 해제시킬 수 있다.

상기 스테이지부는 상부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)를 포함하며, 본 발명에서 하부 스테이지(121)는 상부 스테이지(120)와 동일하게 구성될 수 있으므로 상부 스테이지(120)에 대해서만 설명하기로 한다. 상기 상부 스테이지(120)는 제 1 구동 수단(150)에 연결되어 상하 이동이 가능하다. 상기 상부 스테이지(120)에는 그 내부에서 다수 개의 제 2 구동 수단(160)에 의해 개별적으로 승강가능한 다수 개의 리프트 핀(130)이 마련되어 있다. 상기 개별적으로 승강가능한 다수 개의 리프트 핀(130)에 의해 기판이 휘어지고 리프트 핀(130) 자체가 예상치 못한 외력에 의해 리프트 핀의 설정값이 변하여 기판과 리프트 핀(130) 간의 거리가 서로 상이해질 경우 이들 리프트 핀(130)을 개별적으로 제어하여 리프트 핀(130)과 기판 사이의 거리를 일정하게 함으로써 기판을 균일하게 가흡착할 수 있게 된다. 이는 다수 개의 리프트 핀(130)을 개별적으로 제어하는 상기 제 2 구동 수단(160)에 의해 수행된다. 상기 제 2 구동 수단(160)은 바람직하게 리프트 핀(130)을 개별적으로 상하 이동시키기 위해 유압 또는 공압을 사용하는 실린더일 수 있다. 이와 달리, 회전 운동을 직선 운동으로 변환시켜 주는 랙-피니언과 같은 기구와 함께 구동 모터가 사용될 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 리프트 핀(130) 각각의 하단에는 위치 측정 센서(200)가 마련되어 상기 리프트 핀(130)과 기판과의 거리를 측정한다. 상기 위치 측정 센서(200)는 서로 이웃하게 배열된 발신부와 수신부로 구성된 광학 센서, 초음파 센서 및 근접 센서 중 어느 하나를 포함하여, 발신부에서 출사된 광 또는 초음파가 상기 기판에서 반사되어 수신부에 다시 입사되면 입사된 광량 또는 변환된 파장 등을 측정하여 광 또는 초음파의 이동거리를 측정하여 기판의 상면과 위치 측정 센서(200) 사이의 거리를 측정한다. 상기와 같이 각각의 위치 측정 센서(200)에 의해 리프트 핀(130)의 하단과 기판 사이의 거리를 보다 정확하게 조정할 수 있게 된다.

이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 기판이 대형화됨에 따라 기판 자체 자체가 휘고 상기 리프트 핀(130)이 예상치 못한 외력으로 인해 그 설정값을 벗어나 리프트 핀(130)의 하단과 기판 사이의 수직 위치가 상호 동일하지 않게 된다. 이때, 다수 개의 리프트 핀(130)을 동일한 구동 수단에 의해 그 위치를 제어한다면 다수 개의 리프트 핀(130) 모두가 기판을 가흡착할 수 없기 때문에, 다수 개의 독립적인 제 2 구동 수단(160)으로 상기 리프트 핀(130)을 개별적으로 제어하여 리프트 핀(130)과 기판 간의 거리를 동일하게 정렬할 수 있다. 따라서, 상기 리프트 핀(130)은 기판으로부터 동일 거리에 위치하여 기판 전체를 균일하게 가흡착할 수 있게 된다. 이때, 상기 리프트 핀(130) 각각의 하단에 마련된 위치 측정 센서(200)는 기판과의 거리를 각각 측정하여 상기 다수 개의 리프트 핀(130)의 상호 위치를 보다 정확하게 조정할 수 있게 된다.

이와 같이 리프트 핀(130)의 하단에 기판이 가흡착되면, 리프트 핀(130)이 상승하여 도 2에서는 도시하지 않았지만 상기 상부 스테이지(120) 내부에 마련되어 기판을 흡착할 수 있는 정전척과 흡착 홀에 의해 기판은 상기 상부 스테이지(120)의 저면에 흡착된다.

또한, 본 발명에서는 상기 위치 측정 센서(200)가 리프트 핀(130) 각각의 하단에 마련된 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 위치 측정 센서(200)를 상부 스테이지(120)의 저면에 마련하여 기판과의 수직 거리를 측정하고 이를 통해 리프트 핀(130)과 기판 사이의 거리를 조정할 수도 있다. 이때, 리프트 핀(130)의 이동 거리는 상기 구동 수단(160)에서 제어가능하여야 한다.

상기 로딩 수단(30)은 상기 챔버부(110) 외측에 구비되어 챔버부 내부에 기판을 반입 및 반출하는 역할을 수행한다. 상기 로딩 수단(30)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 로딩 수단(30)은 액정이 적하된 제 1 기판(10)의 반송을 위한 제 1 아암(31)과, 씨일재(21, 도 4 참조)가 도포된 제 2 기판(20)의 반송을 위한 제 2 아암(32)을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 아암(31, 32)은 2개 이상의 로봇 핑거(33)를 구비할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 기판은 각각 제 1 및 제 2 아암(31, 32)에 안착된 상태로 챔버부 내부로 반입 반출하게 된다. 이때, 상기 챔버부 내부로 상기 기판을 반입하기 전의 대기 상태에서는 상기 제 1 아암(31)이 제 2 아암(32)에 비해 상측에 위치되도록 배치된다. 이는 상기 제 1 아암(31) 상에 안착된 제 1 기판(10)이 그 상면에 액정이 적하된 상태이고 제 2 아암(32)에 안착된 제 2 기판(20)이 그 하면에 씨일재(21)가 도포된 상태 즉, 제 2 기판(20)이 180도 회전되어 씨일재(21)가 하방향을 향하고 있음을 고려할 때 상기 제 2 아암(32)이 제 1 아암(31)에 비해 상측에 위치될 경우 상기 제 2 아암(32)의 움직임에 따라 발생되어 비산될 수 있는 각종 이물질이 상기 제 1 아암(31)에 안착되어 있는 제 1 기판(10)의 액정에 낙하되어 액정의 오염을 방지하기 위함이다.

한편, 리프트 핀(130)이 휘어진 기판에 가흡착된 후 기판을 평탄하게 하기 위해서 리프트 핀(130) 사이의 높이를 서로 정렬할 필요가 있다. 이를 위해 도 3에는 이와 같이 리프트 핀의 높이를 정렬하기 위한 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 위치 측정 센서는 기판과의 수직 거리를 측정하는 기능 외에 발신부(300a)와 수신부(300b)로 분리되어 리프트 핀(130) 상호간의 높이를 정렬할 수 있다. 다만, 도 3에서는 설명의 간략화를 위해 도 2의 위치 측정 센서(200)는 생략하여 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 위치 측정 센서가 기판을 균일하게 가흡착한 상태는 기판이 휘어진 상태이므로 상기 기판을 균일하게 하기 위해, 상기 위치 측정 센서에는 발신부(300a)와 수신부(300b)가 인접한 한 쌍의 리프트 핀(130)의 각각에 추가 배치된다. 상기 발신부(300a)와 수신부(300b)는 리프트 핀(130) 각각의 선단에서부터 거리가 동일한 위치에 마련된다. 기판이 휘어져 발신부로부터의 광 또는 초음파가 그에 인접한 리프트 핀(130)의 선단에 마련된 수신부에 도달하지 못하면 이들 리프트 핀은 동일한 높이에 있지 않고, 만일 상 기 수신부(300b)가 광 또는 초음파를 수신하면 이들 리프트 핀은 서로 동일한 높이에 있음을 의미한다. 따라서, 리프트 핀(130)의 높이가 서로 다른 경우 어느 하나의 리프트 핀(130)을 승강시켜 상기 수신부(300b)가 광 또는 초음파를 수신하도록 하여 리프트 핀의 높이를 동일하게 조정할 수 있다. 기판 사이의 높이를 정렬하기 위하여 상기 발신부(300a)와 수신부(300b) 대신 리프트 핀(130)과 상부 스테이지(120) 사이의 거리를 측정하기 위한 센서가 설치될 수도 있다. 예를 들어, 상기 리프트 핀(130)에 높이 측정 센서를 설치하여 리프트 핀(130)과 상부 스테이지(120) 사이의 거리를 측정할 수도 있다. 또한, 높이 측정 센서를 상부 스테이지(120)의 저면에 마련하여 리프트 핀(130)과의 수직 거리를 측정할 수도 있다. 이 경우에는 상기 리프트 핀(130)의 하단에 상기 위치 측정 센서(200)와 마주보는 돌출부가 형성되어 발신부에서 출사된 광 또는 초음파가 돌출부에서 반사되어 수신부에 입사되도록 해야 함은 물론이다.

도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 기판 합착기에 의해 기판을 흡착하는 과정을 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 상기 제 2 기판(20)은 씨일재(21)가 하방향을 향하도록 반전된 상태이므로, 상기 제 2 아암(32)의 로봇 핑거(33)가 제 2 기판(20)과 상부 스테이지(120) 사이에 배치된다. 이때, 상기 제 2 기판(20)은 자체 하중에 의해 휘어져 있다.(도 4 참조) 여기서, 상기 제 2 기판(20)은 로봇 핑거(33)의 흡착 패드(33a)에 흡착된 상태이나, 상기 제 2 기판(20)의 휘어진 부분에 서는 상기 흡착 패드(33a)에 의해 흡착되지 않을 수도 있다. 그 후 상기 리프트 핀(130)이 제 2 기판(30)을 가흡착하기 위해 하강할 때, 제 2 기판(30)이 휘어지고 상기 리프트 핀(130)이 예상치 못한 외력으로 인해 그 설정값 이상 또는 이하로 하강하는 경우가 종종 발생하게 된다. 이때, 도 2에 도시된 제 1 실시예의 경우 상기 위치 측정 센서(200)가 제 2 기판(20)과의 거리를 측정하여 제 2 기판(20)과 리프트 핀(130) 사이의 거리를 동일하게 조정한다.(도 5 참조) 그 후, 상기 상부 스테이지(120)에 설치된 리프트 핀(130)이 하강하여 상기 제 2 기판(20)의 배면을 가흡착한다.(도 6 참조) 이와 같이 상기 흡착 패드(33a)에 의해 제 2 기판(20)이 흡착된 후, 상기 제 2 아암(32)은 상기 흡착 패드(33a)의 흡착력을 해제하고 약간 상승하여 상기 제 2 기판(20)으로부터 분리된 후, 챔버부(110)로부터 빠져나간다. 이후, 도 3에 도시된 상기 발신부(300a) 및 수신부(300b)는 리프트 핀(130) 상호간의 높이를 동일하게 조정하여 제 2 기판(20)을 평탄하게 할 수 있다.(도 7 참조) 그 후, 상기 제 2 기판(20)을 평탄하게 가흡착하고 있는 리프트 핀(130)이 상승하여 상기 제 2 기판(20)이 상부 스테이지(120)의 배면에 흡착된다.(도 8 참조)

한편, 이상의 설명에서는 상부 스테이지(120)에 제 2 기판(20)을 흡착하는 과정을 예시하였으나, 하부 스테이지(121)에 제 1 기판(10)을 흡착하는 과정 또한 이와 유사하게 수행된다.

상기 과정에서 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지(121)에 합착 기판이 존재한다면, 상기 제 2 기판(20)을 반입하였던 제 2 아암(32)이 상기 제 2 기판(20)을 상부 스테이지(120)에 흡착시킨 후, 상기 하부 스테이지(121)에 존재 하는 합착 기판을 언로딩시키도록 함으로써 로딩과 언로딩을 동시에 수행하여 작업 시간을 단축할 수 있다.

상기한 과정을 통한 각 기판(10, 20)의 로딩이 완료되면 로딩 수단(30)을 구성하는 각 아암(31, 32)이 챔버부(110)의 외부로 빠져나감과 더불어 상기 챔버부(110)의 유출구(111)에 설치된 차폐 도어(도시 않음)가 동작하면서 상기 유출구(111)를 폐쇄하여 상기 챔버부(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.

이후, 상기 진공 펌프(140)가 구동하여 공기 흡입력을 발생시킴과 더불어 상기 챔버부(110)의 공기 배출관(141)에 구비된 개폐 밸브(142)가 상기 공기 배출관(141)을 개방된 상태로 유지시켜 상기 챔버부(110) 내부를 진공 상태로 만들게 된다.

상기와 같이 챔버부(110) 내부가 소정의 진공 상태를 이루게 되면 상부 스테이지(120) 및 하부 스테이지(121)는 그 각각의 정전척 및 흡착 홀(도시 않음)에 의해 각 기판(10, 20)을 흡착한 상태에서 상기 제 1 구동 수단(150)으로 상기 상부 스테이지(120)를 하향 이동시킴으로써 상기 상부 스테이지(120)를 하부 스테이지(121)에 근접 위치시킨다.

이후, 상기 제 1 구동 수단(150)이 계속적으로 구동하여 상부 스테이지(120)에 부착된 제 2 기판(20)을 하부 스테이지(121)에 부착된 제 1 기판(10)에 밀착한 상태로 가압하여 상호간의 합착을 수행하게 된다.

따라서, 상기한 일차적인 합착 공정이 완료되면, 상기 상부 스테이지(120)의 정전 흡착력을 해제하고 상기 상부 스테이지(120)를 합착된 기판(20)으로부터 분리 시킨다. 그리고, 벤트관(143)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(144)가 동작하면서 상기 벤트관(143)을 개방시켜 챔버부(110)를 대기압 상태로 형성한다. 이러한 합착 공정이 완료되면 챔버부(110)의 차폐 도어(도시 않음)가 구동하면서 상기 차폐 도어에 의해 폐쇄되어 있던 유출구(111)를 개방시키게 된다.

이후, 상기 로딩 수단(30)에 의한 상기 합착 기판의 언로딩이 수행됨과 더불어 다시 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.

한편, 본 발명에서는 제 2 기판(20)이 상부 스테이지(120)에 그리고 제 1 기판(10)이 하부 스테이지(121)에 흡착되는 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 제 2 기판(20)이 하부 스테이지(121)에 그리고 제 1 기판(10)이 상부 스테이지(120)에 흡착될 수도 있다. 또한, 본 발명에서는 제 2 기판(20)에 씨일재가 도포된 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 제 1 기판(10)에 형성될 수도 있다.

본 발명에 의해 다수 개의 리프트 핀을 개별적으로 구동시킴으로써 기판 자체가 휘거나 예상치 못한 외력에 의해 리프트 핀의 설정값이 변화되어도 이들 각각을 제어할 수 있으므로 기판 전체를 균일하게 가흡착할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의해 위치 측정 센서를 제공함으로써 기판과의 수직 거리 및 높이를 측정할 수 있게 되어 기판 전체를 균일하게 가흡착할 수 있게 된다.

Claims

기판 합착기에 있어서,

상기 기판의 합착이 수행되는 공간인 챔버부,

상기 챔버부 내에 서로 대면하도록 설치되는 상부 및 하부 스테이지,

상기 상부 및 하부 스테이지 중 적어도 하나에 승강가능하게 마련된 다수 개의 리프트 핀,

상기 다수 개의 리프트 핀을 개별적으로 구동시키는 다수 개의 구동 수단 및

상기 리프트 핀과 기판 사이의 거리를 측정하기 위한 위치 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는,

기판 합착기.
청구항 1에 있어서,

상기 위치 측정 센서는 상기 리프트 핀의 일단부에 마련되어 상기 기판과의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는,

기판 합착기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 리프트 핀과 상기 상부 스테이지 또는 하부 스테이지와의 거리를 측정하기 위하여 상기 리프트 핀에 형성된 높이 측정 센서를 더 포함하는 것을 특징으 로 하는,

기판 합착기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 리프트 핀과 상기 상부 스테이지 또는 하부 스테이지와의 거리를 측정하기 위하여 상기 상부 스테이지 또는 하부 스테이지에 형성된 높이 측정 센서를 더 포함하며,

상기 리프트 핀에는 상기 높이 측정 센서와 마주보는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,

기판 합착기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 인접한 한 쌍의 리프트 핀에는 그의 선단에서부터의 거리가 동일한 위치에 발신부 및 수신부가 각각 설치된 것을 특징으로 하는,

기판 합착기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 위치 측정 센서는 광학 센서, 초음파 센서 및 근접 센서 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,

기판 합착기.
기판 합착 방법에 있어서,

기판을 챔버부 내에 제공하는 단계,

리프트 핀의 선단에 상기 기판을 보유하는 단계,

상기 기판을 상하부 스테이지에 흡착시키기 위해 상기 리프트 핀을 상기 스테이지측으로 이동시키는 단계, 및

상기 기판을 합착시키는 단계를 포함하며,

상기 기판을 보유하는 단계는,

상기 리프트 핀의 상하 이동을 개별적으로 조정하여 상기 리프트 핀의 높이를 동일하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

기판 합착 방법.