CN101387797B - 粘性卡盘和衬底贴合设备 - Google Patents

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Abstract

一种衬底贴合设备，包括：第一室，包括其上支承第一衬底的第一表面板；与所述第一室相分隔的第二室，包括其上支承将要贴合到所述第一衬底的第二衬底的第二表面板；设置在所述第一表面板上的粘性模块，包括保持所述第一衬底的多个粘性橡胶区域；以及升降模块，用于升起所述多个粘性橡胶区域中的至少一个。

Description

粘性卡盘和衬底贴合设备
技术领域
这里描述的一个或多个实施例涉及衬底贴合(substrate bonding)中粘性卡盘的使用。
背景技术
液晶显示器(LCD)可以通过在涂敷有荧光材料的滤色器(CF)衬底和薄膜晶体管(TFT)衬底之间注入液晶而形成。密封器可以被施加到衬底的周围表面以防止泄漏。在密封之前，分隔件可以被放置在衬底之间以在衬底之间维持间隙。然而，已经在贴合衬底的工艺期间产生了问题，这些问题使得LCD制造昂贵或者运行不可靠。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种衬底贴合设备，包括：第一室，包括其上支承第一衬底的第一表面板；与所述第一室相分隔的第二室，包括其上支承将要贴合到所述第一衬底的第二衬底的第二表面板；设置在所述第一表面板上的粘性模块，包括保持所述第一衬底的多个粘性橡胶区域；以及升降模块，用于升起所述多个粘性橡胶区域中的至少一个。
根据本发明的另一方面，公开了一种粘性卡盘，包括：粘性模块，包括多个粘性橡胶区域；以及升降模块，用于升起所述多个粘性橡胶区域中的至少一个。
附图说明
图1是示出了衬底贴合设备的一个实施例的示意图。
图2是示出了图1的衬底贴合设备中的粘性模块的平面示意图。
图3是示出了沿着图2中的I-I’线获得的剖面示意图。
图4A-4D是示出了可以被用来形成如图1所示的或这里描述的其他实施例中的衬底贴合设备的粘性卡盘的示意图。
图5A-5D是示出了可以由这里描述的衬底贴合设备的一个或多个实施例执行的操作的示意图。
具体实施方式
液晶显示器(LCD)可以通过将TFT衬底和CF衬底贴合在一起而形成。液晶材料随后被注入到衬底之间。该贴合工艺是确定LCD质量的最重要工艺之一，并且通常由具有真空室的设备执行。
一种类型的贴合设备包括被布置在室中彼此相对的静电卡盘(ESC)，用于保持相应的衬底。该设备通过使静电卡盘彼此靠近而进行操作，同时精确保持卡盘的平行度。贴合工艺是在卡盘处于这些位置时执行的。
用来支承衬底的静电卡盘被制造成包括聚酰亚胺膜上的金属图案。使用这类卡盘增加了成本。而且，涂敷在每个卡盘表面上的聚酰亚胺膜可能被在衬底贴合工艺期间产生的颗粒损坏。这导致制造出并非最优的LCD。
图1示出了衬底贴合设备的一个实施例，其中该衬底贴合设备克服了这些缺点中的一个或多个缺点。该设备包括第一室100和第二室200。第一室被支承并被升降器300上下移动。第二室被固定在第一室之下。
第一室100包括支承第一衬底S1的粘性卡盘110，并且第二室包括支承第二衬底S2的衬底卡盘210。粘性卡盘110被设置在第一室的第一表面板101上，并且衬底卡盘210被设置在第二室的第二表面板201上。衬底卡盘210可以是利用静电力保持第二衬底S2的静电卡盘(ESC)。
第一室还包括多个真空卡盘120，真空卡盘120穿过第一表面板101并且上下运动。当第一衬底S1被运送进入第一室的时候，真空卡盘120下降到粘性卡盘110的底部。当将第一衬底S1引导向粘性卡盘110时，真空卡盘利用真空保持并支承第一衬底。
第二室200包括多个升降销220，其中多个升降销220穿过第二表面板201并且上下运动。当第二衬底S2被运送到第二室中的时候，升降销被升至衬底卡盘210的顶部。在完成贴合工艺之后，升降销被升至衬底卡盘的顶部，以将贴合后的面板与衬底卡盘210分开。
摄像机130设置在第一腔室100的顶部。摄像机拍摄第一衬底S1和第二衬底S2上的对准标记，照明单元230设置在第二腔室200的底部，用来向摄像机提供光。摄像机和照明单元相互配合以确定第一衬底S1和第二衬底S2是否位于准确位置。
第一、第二腔室被相互靠近以形成气密工艺空间。涡轮分子泵(TMP)或者干式泵可以用来在工艺空间中产生真空。同时，粘性卡盘110可以用粘性力来保持第一衬底S1。
图2示出图1的衬底贴合设备中的粘性模块的平面视图，图3示出沿着图2的线I-I′截取的剖视立体图。如图2、3所示，粘性卡盘110可以包括多个粘性模块124。
粘性模块按照矩阵的形式排列在第一表面板101上。按矩阵排列模块允许模块独立地操作。这样还允许模块独立地更换、修理和维护。
每个粘性模块包括多个粘性橡胶区域126和127以及板129。粘性橡胶区域126和127可以通过固化按重量计10至75份的具有键合到硅原子的烯基(alkenyl groups)的有机聚硅氧烷、按重量计5至30份的有机含氢聚硅氧烷(Hydrogenpolysiloxane)、以及包括加成固化(addition-cure)型催化剂的可加成固化的聚硅氧烷橡胶组合物而获得。可以通过经由压模或注模或者根据多种其他公知技术的任何一种直接形成外部形状，而形成粘性橡胶区域126和127。
根据一个实施例，该设备可以使用两类粘性橡胶区域。在其他实施例中可以使用不同类型、数量和/或形状的粘性橡胶区域。
两个粘性橡胶区域126和127可以被分类成第一粘性橡胶区域126和第二粘性橡胶区域127。第一粘性橡胶区域可以被固定到板129，第二粘性橡胶区域127可以被安装成相对于板129上下运动。
此外，第二粘性橡胶区域127由布置在第一室顶部的升降模块131升起。第二粘性橡胶区域上下运动以便允许第一衬底S1被放到第二衬底S2上，从而两个衬底可以贴合在一起。
当第一衬底S1被送入时(例如，通过机器人)，第二粘性橡胶区域127保持并支承第一衬底S1，使得第二粘性橡胶区域面对第一衬底S1的表面与第一粘性橡胶区域126面对第一衬底S1的表面平行。
第二粘性橡胶区域被升起以将第一衬底S1放在第二衬底S2之上，用以贴合衬底。即，在第一衬底S1靠近第二衬底S2的状态下，第二粘性橡胶区域127被升降模块131升起。第一衬底S1随后从第二粘性橡胶区域分离。由于第一衬底仅由第一粘性橡胶区域126保持和支承，所以粘性力逐渐减小，并且因此第一衬底S1从第一粘性橡胶区域分离并被放到第二衬底S2上，用以贴合到第二衬底S2。优选的是，第二粘性橡胶区域中的每个与第一衬底S1的接触区域大于第一粘性橡胶区域与第一衬底S1的接触区域。在其他实施例中，这些区域的大小在其他实施例中可以是不同的。
第一粘性橡胶区域126或者第二粘性橡胶区域127可以具有曲线周边或者多边形周边。在其他实施例中，第一粘性橡胶区域可以具有多边形周边而第二粘性橡胶区域可以具有曲线周边，反之亦然。
图4A-4D示出了可以在一个或多个前述实施例中使用的粘性卡盘的示例。在贴合过程期间，每个升降模块131穿过板129以上下移动连接到第二粘性橡胶区域127的升降杆133。可以使用单个升降模块131来上下移动第二粘性橡胶区域127，或者可以使用多个升降模块131以相对于第一衬底S1的某个部分独立地上下移动第二粘性橡胶区域127。
现在将参考图5A至5D描述根据一个或多个前述实施例的衬底贴合设备的操作。
如图5A所示，在第一室100和第二室200彼此分隔的状态下，第一衬底S1和第二衬底S2被例如机器人运送到第一室和第二室之间的位置。第一衬底S1由降下的真空卡盘120支承并被升起。第一衬底S1由第一粘性橡胶区域126和第二粘性橡胶区域127保持。第二衬底由升降销220支承并被降低。第二衬底被收纳在第二表面板201上并且由衬底卡盘210通过静电力保持。
第一衬底和第二衬底可以被同时运送到第一室和第二室之间的位置并分别由真空卡盘120和升降销220支承。在其他实施例中，第一衬底S1或第二衬底S1中的一个可以首先在第一室和第二室之间被运送并且由相应的表面板支承，随后另一衬底可以在第一室和第二室之间被运送并且由另一表面板支承。
在这些步骤之后，第一室由升降器300降低到靠近第二室200的位置，从而形成处理空间。随后例如利用干式泵或涡轮分子泵在处理空间中创建真空。此时，第一表面板101被降低以执行第一衬底和第二衬底之间的粗对准。在完成粗对准之后，执行这些衬底之间的精确对准以完成如图5B所示的对准过程。
在这些步骤之后，第一衬底S1和第二衬底S2彼此靠近。在此状态下，升降模块131升起第二粘性橡胶区域127。由于第二粘性橡胶区域被升起，所以由第二粘性橡胶区域施加到第一衬底S1的粘性力中断。由于第一衬底S1仅通过第一粘性橡胶区域126不能维持粘着状态，所以第一衬底S1掉到第二衬底S2上，并且贴合到第二衬底S2，如图5C所示。
可以从处理空间排出空气以创建大气压状态。可以从第一室100供应氮气(N2)，使得在贴合工艺期间第一衬底S1和第二衬底S2更牢固地贴合在一起。然后，第一室可以被升起以和第二室分隔开。升降销220随后被向上移动以便分离经贴合的板和第二表面板201，如图5D所示。然后，机器人可以进入处理空间并移除经贴合的板，进而完成贴合工艺。
粘性卡盘110可以被包括在上述衬底贴合设备中，或者可以作为独立的单元使用。
根据一个或多个前述实施例，衬底贴合设备可以被设置为利用粘性力支承衬底，有利于维护和修理，并且降低了设备投资成本。
根据一个实施例，衬底贴合设备包括：第一室，包括其上支承第一衬底的第一表面板；与所述第一室分隔的第二室，包括其上支承将要与第一衬底贴合的第二衬底的第二表面板；设置在第一表面板上的粘性模块，包括保持第一衬底的多个粘性橡胶；以及升降模块，用于升起多个粘性橡胶中的至少一个。粘性模块可以包括板、固定到所述板的第一粘性橡胶、以及连接到所述板以由升降模块上下移动的第二粘性橡胶。
根据另一实施例，粘性卡盘包括：粘性模块，包括多个粘性橡胶；以及升降模块，用于升起多个粘性橡胶中的至少一个。粘性模块可以包括板、固定到所述板的第一粘性橡胶、以及连接到所述板以由升降模块上下移动的第二粘性橡胶。
衬底贴合设备的前述实施例因此至少具有下述优点。由于衬底是由粘性橡胶区域支承的，因此可以降低设备投资成本，这又降低了整体制造成本。而且，由于粘性卡盘具有包括粘性橡胶区域的简单结构，因此有利于更方便快捷的维护和修理。
任何谈到“一个实施例”、“实施例”、“举例性实施例”等的地方，意思是结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的这种表述形式不一定都指相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点落在本领域技术人员的范围内。
尽管参照本发明多个解释性实施例对本发明的实施方式进行了描述，但是，应该明白，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围内。更具体地说，在前述公开、附图以及权利要求的范围内，可以在零部件和/或从属组合布局的布局方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，对于本领域技术人员来说，其他的使用也是明显的。

Claims (12)

1.一种衬底贴合设备，包括：
第一室，包括其上支承第一衬底的粘性卡盘，该粘性卡盘设置在所述第一室的第一表面板上；
与所述第一室相分隔的第二室，包括其上支承将要贴合到所述第一衬底的第二衬底的衬底卡盘，该衬底卡盘设置在所述第二室的第二表面板上；
升降器，用于支承并上下移动所述第一室；
其中，所述第一室包括多个真空卡盘，这些真空卡盘穿过所述第一表面板并且上下运动；所述第二室包括多个升降销，这些升降销穿过所述第二表面板并且上下运动；所述粘性卡盘包括多个粘性模块和升降模块；每个粘性模块包括板、固定到所述板的第一粘性橡胶区域和连接到所述板以由所述升降模块上下移动的第二粘性橡胶区域。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第二粘性橡胶区域具有相对所述第一衬底的接触区域，该接触区域大于所述第一粘性橡胶区域相对所述第一衬底的接触区域。
3.如权利要求1所述的设备，其中每个第二粘性橡胶区域基本是环形的，并且围绕所述第一粘性橡胶区域的周边形成。
4.如权利要求1所述的设备，其中，
围绕所述第一粘性橡胶区域形成有多个所述第二粘性橡胶区域。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述第二粘性橡胶区域中的每个基本是三角形的。
6.如权利要求4所述的设备，其中所述第二粘性橡胶区域中的每个基本是椭圆形的。
7.如权利要求4所述的设备，其中所述第二粘性橡胶区域中的每个具有曲线周边。
8.一种粘性卡盘，包括：
多个粘性模块；以及
升降模块；
其中，每个粘性模块包括板、固定到所述板的第一粘性橡胶区域和连接到所述板以由所述升降模块上下移动的第二粘性橡胶区域。
9.如权利要求8所述的粘性卡盘，其中所述第二粘性橡胶区域具有相对目标衬底的接触区域，该接触区域大于所述第一粘性橡胶区域相对所述目标衬底的接触区域。
10.如权利要求8所述的粘性卡盘，其中所述第一粘性橡胶区域或者所述第二粘性橡胶区域中的至少一个具有弯曲的周边。
11.如权利要求8所述的粘性卡盘，其中所述第一粘性橡胶区域或者所述第二粘性橡胶区域中的至少一个具有多边形周边。
12.如权利要求8所述的粘性卡盘，其中所述第一粘性橡胶区域或者所述第二粘性橡胶区域中的至少一个具有多边形周边，并且另一个具有弯曲的周边。
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