KR101205853B1 - 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법 - Google Patents

점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101205853B1
KR101205853B1 KR1020060047658A KR20060047658A KR101205853B1 KR 101205853 B1 KR101205853 B1 KR 101205853B1 KR 1020060047658 A KR1020060047658 A KR 1020060047658A KR 20060047658 A KR20060047658 A KR 20060047658A KR 101205853 B1 KR101205853 B1 KR 101205853B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
adhesive
chuck
chamber
protrusion
Prior art date
Application number
KR1020060047658A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070113843A (ko
Inventor
심석희
조현우
Original Assignee
엘아이지에이디피 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지에이디피 주식회사 filed Critical 엘아이지에이디피 주식회사
Priority to KR1020060047658A priority Critical patent/KR101205853B1/ko
Priority to CN2007101292897A priority patent/CN101101860B/zh
Priority to US11/802,915 priority patent/US7921895B2/en
Priority to TW096118863A priority patent/TWI363212B/zh
Publication of KR20070113843A publication Critical patent/KR20070113843A/ko
Priority to US13/035,007 priority patent/US8361267B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101205853B1 publication Critical patent/KR101205853B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1303—Apparatus specially adapted to the manufacture of LCDs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/22—Antistatic materials or arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법 기판 합착장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 합착장치는 내부의 감압이 가능하도록 된 챔버, 챔버 내부에 위치하며 챔버 외부로부터 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수개의 점착돌기가 구비된 점착척 그리고 점착척에 점착되는 상기 기판과 상기 챔버 내부에 위치하는 다른 기판을 서로 근접시켜 가압 합착시키는 구동부를 구비한 것으로, 이러한 발명에 따른 기판 합착장치는 추가적인 외부 동력 및 전력의 사용을 최소화하여 기판을 점착 및 분리하도록 함으로써 종래의 정전척에 비하여 사용효율이 높은 이점이 있다. 그리고 정전척의 사용시 발생하는 잔류 정전기에 의한 디스플레이 패널 상에 얼룩이 발생하는 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 전기적인 안전상의 문제점이 거의 발생하지 않으므로 높은 안정성과 효율을 발휘할 수 있고, 상대적으로 정전척에 비하여 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 효과가 있다.

Description

점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법{Adhesive chuck, apparatus and method for assembling substrates using the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치에 설치된 점착척을 도시한 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 적용되는 점착돌기의 형상을 나타낸 전자현미경 사진이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 적용되는 점착돌기의 다른 형상을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 점착돌기의 점착과 분리가 이루어지는 상태를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 점착척의 단면도이다.
도 6은 도 5의 A부를 확대 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 점착척을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 점착척에서 기판이 점착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 도 7의 실시예에 따른 점착척에서 기판을 분리하는 동작 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 점착척의 부분 절개 사시도이다.
도 11은 도 10의 실시예에 따른 점착척의 측단면도이다.
도 12a와 도 12b는 도 10의 실시예에 따른 점착척의 동작 상태를 설명하기 위한 주요부 확대 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치를 이용한 기판 합착방법을 설명하기 위한 블록 순서도이다.
본 발명은 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분자간 인력을 이용하여 기판을 점착하는 점착척을 이용하는 기판 합착장치 및 기판 합착방법에 관한 것이다.
기판 합착장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display ; LCD)에 사용되는 액정 표시 패널을 합착하기 위한 것이다. 액정 표시 패널의 대표적인 예로써 TFT-LCD 패널이 있다. TFT-LCD 패널은 복수의 TFT(Thin Film Transistor)가 매트릭스형으로 형성된 어레이 기판과, 컬러 필터나 차광막 등이 형성된 컬러 필터 기판이 수 ㎛ 정도의 간격을 가지고 서로 대향하여 합착되고, 합착 전, 합착 중 또는 합착 후 에 액정이 주입되어 봉지됨으로써 패널의 제조가 이루어진다.
기판 합착은 압력을 이용하여 어레이 기판과 컬러 필터 기판을 서로 가압함으로써 이루어진다. 이를 위하여 기판 합착장치는 상하에 서로 대향하여 배치되는 두개의 정전척(ESC; Electrostatic Chuck)을 구비하고, 이 정전척들에 기판을 접착한다. 그리고 양 정전척의 평행도를 정밀하게 유지시키면서 서로 근접시킨 후 두 기판의 합착을 진행한다.
이러한 기판 합착장치는 기판의 합착시 진공 분위기로 조성하여 공정을 진행하는 경우가 대부분이다. 따라서 최초 기판이 반입될 때에는 기판 합착장치 내부가 대기압 상태이므로 진공 흡착기를 이용하여 기판을 흡착하고, 이후 기판 합착장치 내부가 진공 분위기로 조성되면 정전척을 이용하여 기판을 접착한다. 즉 두 가지의 서로 다른 물리적인 힘을 이용하여 기판을 지지한다. 이러한 기판 합착장치에 대한 선행한 기술은 (주)후지쯔에 의하여 출원된 국제공개번호 “WO 2004/097509”, “접합기판제조장치”, (주)신에츠 엔지니어링에 의하여 출원된 국제공개번호 “WO 2003/091970”, “플랫 패널용 기판의 접합 장치”등에 개시되어 있다.
한편, 기판 합착장치에 사용되는 정전척은 반도체 제조공정 및 디스플레이 패널 제조공정에서 기판을 지지하기 위하여 가장 보편적으로 사용되는 것이다. 이 정전척 및 정전척을 이용한 기판 접착에 대한 선행한 기술로는 (주)동경엘렉트론에 의하여 출원된 국제공개번호 WO 2004/084298 정전척을 이용한 기판 유지 기구 및 그 제조 방법을 참조할 수 있다.
정전척은 주로 알루미나 소결체 또는 알루미나 용사(溶射)로 이루어지는 세라 믹으로 제조되고, 내부에는 직류 전원에 접속되는 전극판이 개재되어 직류 전원으로부터 인가된 고전압에 의해 발생하는 정전기력으로 기판을 흡착한다.
그런데 이러한 정전척의 사용에는 다수의 문제점이 있다. 즉, 기판의 접착시에 지속적으로 직류 전원이 정전척에 제공되어야 하므로 소비 전력이 크고, 정전기에 의하여 기판이 흡착될 경우 정전척의 전극 모양의 패턴에 의한 잔류 정전기로 인하여 액정 디스플레이 패널 상에 얼룩이 발생할 수 있고, 정전기력의 축적에 의한 안전상의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 정전척은 정밀한 기계적 그리고 전기적 구조를 가지므로 그 제조비용이 고가이다. 또한 폴리이미드 필름이 도포된 정전척의 경우는 공정 진행시 기판이 파손되었을 때 기판의 파티클에 의하여 정전척의 표면에 도포된 폴리이미드 필름이 손상될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분자간 인력인 반데르발스 힘을 이용하여 기판의 얼라인먼트가 안정적으로 유지된 상태로 기판이 합착되도록 한 기판 합착장치 및 이를 이용한 기판 합착방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 다른 목적은 분자간 인력인 반데르발스 힘을 이용하여 기판을 점착할 수 있도록 한 점착척을 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 합착장치는 내부의 감압이 가능하도록 된 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하며 상기 챔버 외부로부터 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수개의 점착돌기가 구비된 점착척; 상기 점착척에 점착되는 상기 기판과 상기 챔버 내부에 위치하는 다른 기판을 서로 근접시켜 가압 합착시키는 구동부를 구비한다.
상기 점착척은 지지판과, 상기 지지판에 일면이 결합되고 타면에 상기 점착돌기가 형성된 점착판을 포함할 수 있다.
상기 점착판은 상기 챔버 내부의 일측에 위치하는 제 1점착척과, 상기 챔버 내부의 타측에 위치하는 제 2점착척을 포함하고, 상기 점착돌기는 상기 제 1점착척의 일면에 돌출 형성되어 상기 기판을 분자간 인력으로 점착하는 복수개의 제 1점착돌기와, 상기 제 2점착척에 돌출 형성되어 상기 다른 기판을 분자간 인력으로 점착하는 제 2점착돌기를 포함할 수 있다.
상기 점착척은 상기 점착돌기에 점착된 상기 기판을 분리시키기 위한 분리부재를 구비할 수 있다.
상기 분리부재는 상기 점착돌기에 열을 가하기 위한 가열부재를 포함할 수 있고, 상기 점착척에는 상기 점착돌기를 냉각시키기 위한 냉각부재가 구비될 수 있다.
상기 분리부재는 상기 점착척을 관통하여 구동하도록 된 복수개의 분리핀과, 상기 분리핀들의 끝단에 함께 결합되어 상기 기판의 분리 시에 상기 기판을 분리 방향으로 가압하는 분리바를 포함할 수 있다.
상기 분리부재는 상기 점착척의 일면에 설치되며 상기 점착돌기가 상기 기판과의 점착시에 상기 점착척의 일면 측으로 돌출되도록 하고, 상기 기판과의 분리 시에 상기 점착돌기가 상기 점착척의 일면 내측으로 삽입되도록 상기 점착척 내부에서 승강 가능하게 설치된 승강판을 포함할 수 있다.
상기 승강판의 측면에는 걸림턱이 형성되고, 상기 점착척의 상기 걸림턱이 형성된 내면에는 상기 걸림턱을 지지하는 지지턱이 형성되며, 상기 걸림턱과 상기 지지턱 사이에는 상기 승강판의 승강 구동을 위한 승강 구동부재가 구비될 수 있다.
상기 승강 구동부재는 외주연이 상기 걸림턱에 접하여 회전 가능하게 된 캠일 수 있고, 상기 점착척과 상기 승강판이 서로 접하는 면에는 탄성부재가 설치될 수 있고, 상기 승강판은 경사지게 승강할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 합착방법은 제 1기판을 챔버 내부로 반입하는 단계; 상기 제 1기판을 다수의 점착돌기와 접촉시켜 분자간 인력으로 점착하는 단계; 상기 챔버 내부로 제 2기판을 반입하는 단계; 상기 제 2기판과 상기 제 1기판을 서로 대향하는 위치에서 정렬시키는 단계; 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 근접시키면서 합착하는 단계; 합착된 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 상기 챔버 외부로 반출하는 단계를 구비한다.
상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 합착하는 단계 전에 상기 챔버 내부를 진공상태를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정렬시키는 단계 전에 상기 제 2기판을 분자간 인력으로 다른 점착돌기로 점착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 합착하는 단계 전에 상기 점착돌기에 열을 가하여 상기 제 1기판을 상기 점착돌기에서 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 점착돌기와 상기 제 1기판이 분리되면 상기 점착돌기를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 합착하는 단계 전에 상기 제 1기판을 상기 제 2기판 측으로 밀어내는 분리바로 상기 제 1기판과 상기 점착돌기를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 합착하는 단계 전에 상기 상기 점착돌기를 상기 제 1기판과의 점착 방향과 반대하는 방향으로 승강시켜 상기 제 1기판과 상기 점착돌기가 분리되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 점착척은 지지판; 상기 지지판의 일면에 구비되며 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수의 점착돌기를 구비한 점착판; 상기 지지판에 상기 점착돌기에 점착된 상기 기판의 분리를 위하여 구비된 기판 분리부재를 구비한다.
상기 분리부재는 상기 기판에 열을 가하기 위한 가열부재를 포함할 수 있다.
상기 지지판에는 상기 점착돌기를 냉각시키기 위한 냉각부재가 구비될 수 있다.
상기 분리부재는 상기 지지판을 관통하여 구동하도록 된 복수개의 분리핀과, 상기 분리핀들의 끝단에 함께 결합되어 상기 기판의 분리 시에 상기 기판을 분리 방향으로 밀어내는 분리바를 포함할 수 있다.
상기 분리부재는 상기 지지판에 상기 점착돌기가 노출된 상태로 삽입 되어 승 강 가능하게 된 승강판과, 점착 시에 상기 점착돌기가 상기 지지판 외부로 돌출되도록 하고 분리 시에 상기 점착돌기가 상기 지지판의 내부에 삽입되도록 상기 승강판을 구동시키는 승강 구동부재를 포함할 수 있다.
상기 지지판의 상기 승강판이 삽입된 내측면에는 지지턱이 형성되고, 상기 승강판의 상기 지지턱의 내부에 삽입된 주변면에는 상기 지지턱에 겹쳐 지지되는 걸림턱이 형성되고, 상기 승강 구동부재는 상기 걸림턱과 상기 지지턱 사이에 구비될 수 있다.
상기 승강 구동부재는 외주연이 상기 걸림턱과 접하여 회전 가능하게 된 캠일 수 있고, 상기 지지판과 상기 승강판이 서로 접하는 면에는 탄성부재가 설치될 수 있고, 상기 승강판은 상기 지지판의 내면에 경사지게 승강할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치, 기판 점착척 그리고 기판 합착방법에 대한 실시예들을 차례로 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지는 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치를 도시한 개략 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 기판 합착장치는 외관을 형성하는 베이스 프레임(10)을 구비한다. 베이스 프레임(10)의 내측으로는 하부 챔버(200)가 구비되고, 하부 챔버(200)의 상측에 상부 챔버(100)가 구비된다. 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200) 사이에는 기판(P1)(P2)이 합착되는 처리실(Processing room)이 형성된다. 본 발명에서는 바람직한 하나의 실시예로 상부챔버(100)와 하부챔버(200)의 결합에 의해 밀폐된 공간을 형성하여 합착을 실시하는 진공 합착기의 내용을 설명하고 있다. 그러나 이러한 상부챔버(100)와 하부챔버(200)에 의한 합착은 그 내부가 진공일 뿐만 아니라 일반적인 대기압 상태에서도 가능한 형태로 구성하여 합착을 진행할 수 있다.
상부 챔버(100)는 하부 챔버(200)에 설치된 리프트 스크류(210)와 리프트 모터(230)에 의하여 지지되어 상하 승강 가능하게 설치된다. 이 리프트 스크류(210)와 리프트 모터(230)는 기판(P1)(P2) 합착을 위한 구동부(미부호)를 구성한다.
이 구동부는 그 외에 후술하는 리니어 액츄에이터(110), 점착척(120)(220)에 형성된 흡착홈(125) 등과 기판(P1)(P2)의 합착시에 상호 연동한다. 구동부는 기계적인 가압이나 가스에 의한 가압 그리고 UV(ultraviolet) 경화 등의 방법을 채용함에 따라 다양하게 변형 적용될 수 있다.
상부 챔버(100)의 중앙 하측에는 제 1점착척(120)이 설치된다. 제 1점착척(120)는 제 1기판(P1)이 분자간 인력인 반데르발스 힘으로 제 1점착척(120)에 점착되도록 하기 위하여 높은 밀도로 표면에 다수의 제 1점착돌기(124a)를 구비한다. 이 제 1점착척(120)은 알루니늄 계열의 금속으로 된 제 1지지판(121)과 이 제 1지지판(121)에 결합되며 제 1점착돌기(124a)가 형성된 제 1점착판(124)으로 구성된다.
그리고 기판(P1)(P2)은 어레이 기판 또는 컬러필터 기판일 수 있다. 또한 상부 챔버(100)의 상부에는 기판(P1)(P2)들의 얼라인먼트를 위한 다수개의 카메라(130)가 설치된다. 그리고 카메라(130)의 촬영을 위하여 제 1기판(P1)을 상하로 관통한 촬영홀(101)이 상부 챔버(100)에 형성된다. 또한 상부 챔버(100)의 주변 테두리 부분에는 리니어 액츄에이터(Linear actuator; 110)가 설치된다. 이 리니어 액츄에이터(110)는 기판(P1)(P2)들의 합착시에 기판(P1)(P2) 사이의 간격 조정을 위하여 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200) 사이의 간격을 미세 조절한다.
하부 챔버(200)의 중앙 상측에는 다른 기판(P2)인 제 2기판(P2)이 분자간 인력으로 점착되도록 하기 위하여 표면에 다수의 제 2점착돌기(222a)가 구비된 제 2점착척(220)이 설치된다. 이 제 2점착척(220)은 알루미늄 계열의 금속으로 된 제 2지지판(221)과 이 제 2지지판(221)에 결합되며 제 2점착돌기(222a)가 형성된 제 2점착판(222)으로 구성된다. 그리고 제 2점착척(220)에 점착되는 기판(P2)은 제 1기판(P1)과 다른 기판(P2)으로 어레이 기판 또는 컬러필터 기판일 수 있다.
계속해서 제 2기판(P2)의 하부에는 기판(P2)의 상하 이송을 위하여 리프트 구동부(240)와, 이 리프트 구동부(240)에 결합되며 하부 챔버(200)와 제 2점착척(220)을 상하 관통하는 다수의 리프트 핀(241)이 구비된다.
따라서 제 2기판(P2)은 이 리프트 핀(241)과 리프트 구동부(240)에 의하여 제 2점착척(220)에 안착된다. 또한 하부 챔버(200)의 하부에는 기판(P1)(P2) 얼라인먼트를 위한 조명장치(250)가 설치된다. 이 조명장치(250)는 기판(P1)(P2)의 얼라인 마크들을 카메라(130)로 촬영하기 위한 조명을 제공한다. 그리고 조명이 카메라(130) 측으로 제공될 수 있도록 하부 챔버(200)에는 상하로 관통하는 조명홀(202)이 형성된다. 이 조명홀(202)과 전술한 촬영홀(101)은 서로 연통하여 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)에 형성된 얼라인 마크를 카메라(130)가 촬영할 수 있도록 한다.
그리고 하부 챔버(200)의 제 2점착척(220) 주변에는 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200) 사이의 간격 측정을 위한 리니어 게이지(260)와, 얼라인먼트를 위한 UVW 테이블(270)이 구비된다.
한편, 제 1점착척(120)과 제 2점착척(220)은 거의 유사한 구성을 가진다. 따라서 이하의 설명에서는 제 1점착척(120)과 제 2점착척(220)을 구분하여 설명하지 않고, 제 1점착척(120)에 대하여 설명하며 제 2점착척(220)의 다른 구성에 대해서는 제 1점착척(120)의 설명시 부가적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치에 설치된 점착척의 분해 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 점착척(120)은 지지판(121)과 점착판(124)을 구비한다. 지지판(121)에는 다수의 흡착홈(125)이 형성된다. 이 흡착홈(125)은 최초 기판 흡착장치 내부로 기판(P1)이 반입되었을 경우 기판(P1)을 흡착하기 위한 것이다. 그리고 이 흡착홈(125)으로는 기판(P1)의 합착시에 가압가스를 분사함으로써 기판(P1)(P2) 합착을 위한 기능도 함께 수행한다.
따라서 점착척(120)의 내부에는 기판(P1)의 흡착과 가압을 위한 압력 유통로( 미도시)가 형성될 수 있고, 또는 흡착홈(125)이 상하로 관통하여 외부 유통관과 연결될 수 있다. 그리고 제 2점착척(220)의 경우에는 리프트 핀(241)의 관통을 위한 핀홀(미도시)이 형성될 수 있다. 또한 점착척(120)에는 상부 챔버(100)의 촬영홀(101)과 연통되는 점착척측 촬영홀(126)이 형성되고, 점착척(120)을 체결볼트(129, 도 1참조)를 이용하여 챔버(100)에 고정하기 위한 고정홀(127)이 형성된다. 그리고 점착척(120)이 결합된 상태에서 점착척(120)의 수평 조절을 위한 평면 조절용 홀(128)이 형성된다.
한편, 점착판(124)에 일체로 돌출 형성된 점착돌기(124a)의 끝단은 구 형상으로 형성될 수 있고, 다르게는 주걱(spatula) 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 점착판(124)과 점착돌기(124a)의 제조는 용해(melted)가 가능한 왁스 등을 이용하여 몰딩에 의한 마이크로/나노 구조(micro/nano structure)로 제작될 수 있다.
점착판(124)과 점착돌기(124a)의 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 경화된 왁스판에 고선택비(high aspect ratio)를 가지는 나노 크기의 홈을 반응성 이온 식각 등의 방법으로 틀(template)에 형성한다. 그리고 틀에 열 또는 UV(ultraviolet)에 의하여 경화가 가능한 액상의 몰딩물인 섬유체(fiber), 수지물 , 또는 액상으로 가공된 탄소계 물질을 투입하여 각각의 홈에 몰딩물이 채워지도록 한다. 이후 열이나 UV를 조사하여 몰딩물을 경화시키고, 최종적으로 틀을 제거한다. 틀의 제거는 별도의 용해제를 사용하거나 또는 식각 등의 방법으로 제거할 수 있다. 그리고 틀의 제거에 의하여 최종적으로 점착판(124)과 점착돌기(124a)가 일체로 형성 완료된다.
그리고 그 외에 점착판(124)과 점착돌기(124a)는 전자빔 노광공정과 식각, 열 산화와 식각 공정, 나노 레이저 가공 등의 반도체 제조공정 및 MEMS(micro-electro-mechanical systems) 제조공정 등을 이용하여 제조가 가능하다. 그리고 최초 제조된 점착판(124)을 마스터로 하여 점착판(124)을 대량 반복 제조할 수 도 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 적용되는 점착돌기의 형상을 나타낸 전자현미경 사진이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 적용되는 점착돌기의 다른 형상을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
이와 같은 점착판(124)에서 각각의 점착돌기(124a)들 각각은 0.5 ~ 20마이크로미터(micrometer) 정도의 길이와 50 ~ 2,000 나노미터(nanometer)의 직경으로 제조될 수 있고, 각각의 점착돌기(124a)는 수십 ~ 수천 마이크로 사이의 간격을 가질 수 있다. 또한 각각의 점착돌기(124a)는 30도에서 60도 사이의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 하나의 점착돌기(124a)는 최대 200uN 정도의 점착력을 발휘한다고, 2000년 6월 8일자 “NATURE"지 VOL 405, "Adhesive force of a single gecko foot-hair"에서 "Kellar Autumn" 등이 밝히고 있다. 따라서 점착돌기(124a)는 cm2당 수만개 이상 형성할 수 있으므로 cm2 당 200g.f, 약 1.9N 이상의 점착력을 발휘할 수 있다. 반면에 종래의 정전척의 경우는 통상적으로 cm2 당 2g.f 정도의 정전기 접착력을 가지는 것으로 알려져 있기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 점착척(124)은 대 형 기판(P1)의 경우에도 충분히 점착과 지지 그리고 이송이 가능함을 알 수 있다. 또한 점착돌기(124a)의 밀도를 낮춤으로써 점착력을 조절할 수 있다.
그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 점착돌기의 점착과 분리가 이루어지는 상태를 설명하기 위한 그래프이다. 도 4에서는 두 개의 분자 모형에 대하여 반데르발스 힘인 분자간 인력이 어떻게 작용하는지를 설명한다. 먼저 전체 상호작용력(Total energy of interaction)을 설명하면, 분자간 에너지는 가장 근접한 거리(Distance of closest approach)에서 가장 큰 척력(energy of repulsion; +)으로 발생하고, 분자간 거리가 멀어지면서 척력은 급격히 손실되며 동시에 반대하는 힘이 발생하는 것을 나타낸다.
이때의 척력은 반발상호작용 즉 파울리(Pauli)의 배타원리에 의하여 발생한다. 따라서 분자간 거리가 점차 이격됨에 따라 반발상호작용인 척력은 급격히 감소한다. 그리고 전체 상호작용력(Total energy of interaction)은 척력이 거의 소실되는 분자간 최소 에너지 거리(Distance of minimum energy)에서 반데르발스 힘인 분자간 인력(energy of attraction; -)이 발생하는 것을 나타낸다. 그리고 더욱 분자간 거리가 이격되면 분자간 인력은 완곡하게 줄어들게 된다. 즉 분자간의 반경거리를 기준으로 척력과 반데르발스 힘인 분자간 인력이 발생한다는 것을 설명한다.
따라서 기판(P1)(P2)의 점착은 점착돌기(124a)가 형성된 점착판(124)에 기판(P1)(P2)을 근접하여 밀착됨으로서 점착이 이루어진다. 하지만 점착 후 기판(P1)(P2)의 분리 시에는 별도의 작용이 이루어져야 한다. 이를 위한 점착척(120)의 보다 구체적인 구성을 이하에서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 점착척의 단면도이고, 도 6은 도 5의 “A”부에 대한 확대 단면도이다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 점착척(120)은 지지판(121)과 이 지지판(121)에 부착된 점착판(124)으로 구성된다. 그리고 점착판(124)의 형상은 대체적으로 지지판(121)과 대응하는 형상으로 형성된다. 그리고 점착판(124)의 지지판(121)에 형성된 고정홀(127)과 대응하는 홀(124b)에는 단차부(124c)가 형성되어 체결볼트(129)의 체결시 체결볼트(129)의 머리 부분에 의하여 단차부(124c)가 눌려지도록 함으로써 점착판(124)이 지지판(121)에 보다 견고히 결합되도록 마련된다.
그리고 지지판(121)의 내부에는 기판(P1)(P2)의 분리를 위한 분리부재가 설치된다. 본 실시예에서 분리부재로 가열부재(122)로 실시된다. 이 가열부재(122)는 기판(P1)(P2)을 점착돌기(124a)에서 분리할 경우 지지판(121)에 열을 가하여 기판(P1)(P2)과 점착돌기(124a)가 분리되도록 한다. 즉 열을 가하게 되면 점착판(124)과 점착돌기(124a)가 팽창하게 되어 분자간의 척력에 변화가 발생하게 됨에 따라 기판(P1)(P2)의 분리가 가능해지게 된다. 이를 위한 가열부재(122)는 열선, 냉매를 사용하는 히트 파이프, 또는 열전소자를 사용함으로써 가능하다.
반면에, 기판(P1)(P2)의 분리가 이루어지면 점착척(120)은 원래의 상태로 신속히 온도가 복귀되어야 한다. 그렇지 않고, 계속해서 높은 온도 상태가 유지되면 다음 공정 진행을 위한 기판 점착효과가 떨어질 수 있다. 물론, 기판(P1)(P2)의 대기중 노출에 의한 자체 냉각으로 냉각을 기대할 수 있다. 하지만 이 경우 공정 시간이 길어질 수 있기 때문에 신속한 점착척(120)의 냉각을 위하여 강제 냉각 방식을 이용하는 것이 적절할 수 있다.
강제 냉각을 위하여 지지판(121)의 내부에는 냉각부재(123)가 설치된다. 냉각부재(123)는 기판에 매설된 냉각 파이프를 통하여 헬륨(helium) 과 같은 냉각용 가스를 제공하도록 하거나, 냉매를 사용하는 히트 파이프 또는 열전소자(thermoelectric element)를 사용할 수 있다.
여기서 히트 파이프의 경우는 가열과 냉각을 위한 별도의 파이프를 사용하거나 4방 밸브(4-way valve)를 채용한 순환 구조를 채택할 수 있고, 열전소자를 사용하는 경우는 전원을 교차 제공함으로서 가열과 냉각이 점착판(124) 측으로 진행하도록 할 수 있다. 일반적으로 디스플레이 제조공정과 반도체 제조공정 등에는 냉각을 위하여 헬륨 가스가 보편적으로 사용된다. 따라서 도 5의 실시예에서는 열선과 냉각 파이프를 사용하는 것을 실시예로 하여 도시하고 있다.
한편, 기판(P1)(P2)의 분리를 위하여 가열방식을 채용할 수 있지만 다르게는 급속 냉각으로 가능할 수 있을 것이다. 왜냐하면 반데르발스 인력으로 점착이 이루어진 경우 점착돌기(124a)가 수축하면 도 4에 도시된 바와 같이 분자간 반발력인 척력이 급속히 커지므로 이때의 반발력으로 분리를 수행하도록 할 수 있을 것이다.
그리고 또 다르게는 기계적인 작용으로 기판(P1)(P2)을 분리할 수 있다. 이하에서는 기계적인 작용으로 기판(P1)(P2)을 분리할 수 있도록 한 본 발명의 다른 실시예에 따른 점착척에 대하여 설명한다. 이하의 실시예들은 각각의 구성들에 대하여 서로 다른 도면 부호를 부여하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 점착척을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 실시예에 따른 점착척에서 기판이 점착된 상태를 도시한 단면도이고, 도 9는 도 7의 실시예에 따른 점착척에서 기판을 분리하는 동작 상태를 도시한 단면도이다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 점착척(300)은 지지판(310)을 구비한다. 지지판(310)은 하측면(상향 점착인 경우에는 상측면이 될 수 있다)에 점착돌기(321)가 형성된 점착판(320)이 설치된다. 그리고 지지판(310)에는 분리부재가 설치된다. 이 분리부재는 지지판(310)의 네모서리에 형성된 네 개의 관통홀(311)을 관통하는 분리핀(340)과 이 분리핀(340)의 하단에 동시에 결합되며 지지판(310)의 하측면 하측면 가장자리에 위치하는 분리바(350)를 구비한다. 이 분리바(350)의 두께는 점착판(320)의 두께보다 얇게 형성된다.
그리고 분리핀(340)은 지지판(310)을 관통하여 지지판(310) 상부에 설치된 동력부와 연결된다. 동력부는 각각의 분리핀(340)이 함께 결합되어 각각의 분리핀(340)에 동시에 동력이 가해지도록 하는 누름판(360)과 이 누름판(360)을 동작시키는 액츄에이터(370)로 구성된다.
이러한 구성으로 된 본 실시예에 따른 점착판(320)은 기판(P1)(P2)이 점착판(320)에 안착됨으로써 점착이 이루어진다. 그리고 기판(P1)(P2)을 점착판(320)으로부터 분리할 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이 액츄에이터(370)가 누름판(360)을 하강시킨다. 그러면 누름판(360)은 분리핀(340)과 분리바(350)를 하강시키게 된다. 이에 따라 기판(P1)(P2)의 주변 가장자리 부분은 분리바(350)에 의한 분리력이 균일하게 발생한다. 따라서 분리력을 가능한 한 분산시켜 기판(P1)(P2)에 가해지도록 하여 기판(P1)(P2)의 분리가 이루어지도록 한다.
한편, 기판(P1)(P2)의 보다 효과적인 분리를 위하여 점착판(320)이 발생시키는 점착력과 분리바(350)가 작용시키게 되는 분리력에 대한 상호 작용 관계에 대한 사전 실험을 통해 점착판(320)에 형성된 점착돌기(321)의 밀도 또는 점착판(320)의 점착면적을 조절함으로써 점착력 및 분리력을 조절할 수 있다.
또한, 대형 기판을 사용하는 경우 기판의 분리가 보다 용이하게 이루어지도록 하기 위하여 분리바를 대각선 상태로 연결하여 기판 전체에 보다 균일한 분리력이 가해지도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 점착척의 부분 절개 사시도이고, 도 11은 도 10의 실시예에 따른 점착척의 측단면도이고, 도 13a와 도 13b는 도 11의 실시예에 따른 점착척의 동작 상태를 설명하기 위한 주요부 확대 단면도이다.
도 10과 도 11에 도시된 바와 같이 점착척(400)은 지지판(410)을 구비한다. 지지판(410)의 하측면(상향 점착인 경우에는 상측면이 될 수 있다)에는 지지판(410)의 하부에서 가공에 의하여 함몰(sinking) 형성된 설치부(401)가 형성된다. 이 설치부(401)에는 설치부(401) 내부에서 상하 승강 하도록 된 승강판(440)이 설치된다.
승강판(440)의 하측면에는 다수의 점착돌기(421)가 형성된 점착판(420)이 부착된다. 이 점착돌기(421)들은 기판(P1)(P2) 점착시 지지판(410)의 하면 외측으로 노출되고, 승강판(440)이 설치부(401) 내부로 승강하면 지지판(410)의 하면 내측으로 삽입된다.
그리고 승강판(440)의 양측면에는 안내돌기(441)가 형성된다. 그리고 이 안내돌기(441)에 대응하는 설치부(401)의 내측면에는 안내홈(403)이 형성된다. 안내홈(403)은 상하 경사지게 형성될 수 있다. 안내홈(403)이 상하 경사지게 형성되는 경우 기판(P1)(P2)과 점착돌기(421)의 분리가 보다 적은 힘으로 가능하게 할 수 있다. 즉 점착돌기(421)는 섬유 등의 재질로 되어 있기 때문에 탄성력을 가질 수 있다. 따라서 점착돌기(421)의 측방향으로 외력이 가해지면 점착돌기(421)가 휘어지기 때문에 상하로의 강제 분리보다 적은 힘으로 분리가 가능할 수 있다.
한편, 승강판(440)의 양 측면의 상부에는 걸림턱(442)이 형성된다. 그리고 이에 대응하는 설치부(401)의 내면 양측 하부에는 지지턱(402)이 형성된다. 이 지지턱(402)의 하부면에는 기판(P1)(P2)과 접촉하는 마찰재(411)가 설치된다. 마찰재(411)는 기판(P1)(P2)에 손상을 가하지 않으면서 기판(P1)(P2)이 좌우로 슬라이딩되는 것을 방지한다. 즉 기판(P1)(P2)의 얼라인먼트 상태의 훼손을 방지한다.
이 걸림턱(442)과 지지턱(402)은 상호 겹쳐지는 형상으로 배치된다. 그리고 지지턱(402) 상에는 승강 구동부재가 설치된다. 이 승강 구동부재는 모터(450)와 이 모터(450)에 의하여 회전하는 회전축(460) 그리고 회전축(460)에 의하여 회전하게 설치된 복수개의 캠(470)을 포함한다. 캠(470)은 걸림턱(442)의 하부에 외주연이 밀착되고, 캠(470)과 걸림턱(442)이 밀착하는 면에는 윤할패드(443)가 설치된다. 이 승강 구동부재는 솔레노이드 또는 압전소자로 실시될 수 도 있다.
그리고 설치부(401)의 내측 상부면과 승강판(440)의 상부면 사이에는 탄성부재(480)가 개재된다. 이 탄성부재(480)는 스프링을 사용할 수 있고, 그 외의 탄성력 을 가지는 탄성고무 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 점착척(400)은 도 12a에 도시된 바와 같이 기판 점착시에 캠(470)의 장반경 부분이 하부에 위치하고, 단반경 부분이 상부에 위치한다. 따라서 승강판(440)의 하부에 설치된 점착돌기(421)들은 지지판(410)의 하부로 돌출하여 노출된다. 이러한 상태에서 기판(P1)(P2)이 이송되어 점착돌기(421)에 밀착되면 분자간 인력으로 점착이 이루어진다.
한편, 도 12b에 도시된 바와 같이 기판의 분리 시에는 모터(450)가 회전하여 캠(470)을 회전시킨다. 이에 따라 캠(470)의 장반경은 상부에 위치하고, 캠(470)의 단반경이 하부에 위치하면 점착돌기(421)는 지지판(410)의 내부로 삽입된다. 이때 기판(P1)(P2)은 승강판(440)의 면적보다 넓은 면적을 가지며, 가장자리 부분이 지지판(410)의 하단에 밀착된다. 이에 따라 기판(P1)(P2)의 가장자리 부분이 지지판(410)에 설치된 마찰재(411)와 밀착된 상태에서 점착돌기(421)가 상승하게 되면, 점착돌기(421)에 점착된 기판(P1)(P2)이 분리된다.
그리고 승강판(440)은 경사지게 상승할 수 있다. 즉 승강판(440)이 경사지게 상승하면 각각의 점착돌기(421)가 휘어지기 때문에 보다 적은 힘으로 기판(P1)(P2)의 분리가 가능할 수 있고, 이 경우 기판(P1)(P2)에 가해지는 분리력은 더욱 작아질 수 있다. 또한 점착돌기(421)가 경사지게 형성된 경우에는 승강판(440)의 경사진 승강시 더욱 효과적인 기판(P1)(P2) 분리가 가능할 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치와 점착척을 이용한 기판 합착방법에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 본 발명 의 기판 합착방법에 대한 실시예는 도 1과 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 구성을 참조하여 이해할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치를 이용한 기판 합착방법을 설명하기 위한 블록 순서도이다.
도 13에 도시된 바와 같이 제 1기판(P1)을 챔버(100)(200) 사이의 처리실 내부로 반입한다(S100). 제 1기판(P1)의 반입은 진공 흡착으로 기판을 지지한 로봇암에 의하여 수행될 수 있다. 그리고 제 1기판(P1)은 제 1점착척(120)의 제 1점착판(124)에 형성된 제 1점착돌기(124a)에 점착된다(S200). 제 1기판(P1)과 제 1점착척(120)의 점착은 로봇암을 상승시키거나, 또는 제 1지지판(121)을 하강시켜 제 1점착판(124)과 제 1기판(P1)을 근접시켜 밀착시킴으로써 이루어진다.
다음으로 제 2기판(P2)이 챔버(100)(200) 내부로 로봇암에 의하여 반입된다(S300). 그리고 제 2기판(P2)이 소정 위치에 반입되면 리프트 핀(241)이 상승하여 제 2기판(P2)의 하부를 지지한다. 이후 로봇암은 챔버(100)(200) 외부로 반출된다. 이후 리프트 핀(241)이 하강하면 제 2기판(P2)은 제 2점착척(200)의 상부에 안착된다. 이에 따라 제 2기판(P2)은 제 2점착판(222)의 제 2점착돌기(222a)들에 의하여 점착된다.
한편, 보다 효과적인 점착을 위하여 각각의 점착척(120)(220)들에 형성된 흡착홈(125)을 통하여 각각의 기판(P1)(P2)을 진공 흡착하게 되면 각각의 기판(P1)(P2)과 각각의 점착돌기(124a)(222a)들은 보다 효과적인 점착이 이루어질 수 있다. 따라서 이러한 기판(P1)(P2)의 점착 동작은 대기압 상태에서 이루어진다.
이후 상부 챔버(100)가 하강한다. 이 상부 챔버(100)의 하강으로 제 1점착척(120) 또한 함께 하강한다. 이에 따라 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)은 설정된 거리까지 근접하여 서로 대향하여 정렬 위치하게 된다(S400). 이때의 근접 거리는 센서에 의하여 측정된다. 그리고 카메라(130)는 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 얼라인 마크를 촬영하여 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 얼라인 상태를 확인하고, UVW 테이블(270)은 UWV 구동부(미도시)에 의하여 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 얼라인 상태를 조절한다. 이러한 얼라인먼트의 조절은 최종적으로 기판(P1)(P2)이 합착되기 전까지 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2) 사이의 간격에 따라 사전 얼라인먼트, 최종 얼라인먼트 등으로 다수 회 반복적으로 실시될 수 있다.
그리고 상부 챔버(100)가 계속적으로 하강하여 하부 챔버(200)와 밀착되면 챔버(100)(200) 내부의 처리실은 대기 상태와 차단된다. 그리고 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 사전 얼라인먼트가 이루어지면 챔버(100)(200) 내부의 처리실은 강제 배기에 의한 진공 상태가 된다. 진공상태는 드라이 펌프 및 TMP(Turbo Molecular pump)에 의한 강제 배기로 이루어질 수 있다.
그리고 소정 압력의 진공 분위기가 이루어지면 제 1점착척(120)은 더욱 하강하여 제 1기판(P1)이 제 2기판(P2) 상의 최단 설정 간격까지 근접하고, 이때 카메라(130)로 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 얼라인 마크를 촬영하여 최종 얼라인먼트가 이루어지도록 한다.
그리고 최종 얼라인먼트가 완료되면 제 1점착척(120)에 점착된 제 1기판(P1)을 제 1점착척(120)으로부터 분리한다. 이때의 분리는 이미 언급한 바와 같이 열에 의 한 분리, 또는 강제적인 기계적인 동작에 의한 분리 등으로 진행된다.
따라서 제 1기판(P1)이 제 1점착척(120)으로부터 분리되면 제 1기판(P1)은 제 2기판(P2) 측으로 낙하하여 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2) 사이에 도포된 실런트에 의하여 밀착된다. 그리고 제 1기판(P1)의 낙하 후에 제 1점착척(120)의 흡착홈(125)으로부터 고압의 질소가스가 분사되어 제 1기판(P1)을 가압한다. 이에 따라 챔버(100)(200) 내부는 다시 진공상태에서 대기압 상태로 기압 변화가 발생한다.
즉 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2) 사이는 진공 상태이고, 챔버(100)(200) 내부의 처리실은 대기압 상태가 되고, 반면에 서로 밀착된 제 1기판(P2)과 제 2기판 사이는 진공상태를 유지함으로서 서로 밀착된 기판(P1)(P2) 내부와 외부의 압력 차이와, 가압 가스의 가압력에 의하여 합착이 이루어진다(S500). 그리고 합착과 동시에 실런트와 함께 도포된 액정의 주입이 이루어진다. 액정의 주입은 합착 후에 별도로 이루어질 수 도 있다. 그리고 이후 제 1기판(P1)과 제 2기판(P2)의 합착 상태에 대한 검사를 수행할 수 있고, 또한 UV를 조사하여 실런트의 추가적인 경화가 이루어지도록 할 수 있다.
이후 합착이 완료되면 상부 챔버(100)를 리프트 스크류(210)와 리프트 모터(230)로 상승시켜 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200) 사이를 개방시킨다. 그리고 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200) 사이가 개방되면 리프트 핀(241)을 상승시켜 합착된 기판(P1)(P2)을 상승시킨다. 이때 제 2점착척(220)과 제 2기판(P2)은 분리 동작이 함께 또는 사전에 진행된다.
즉 제 2점착척(220)에 열을 가하여 제 2기판(P2)과 제 2점착척(220) 사이의 분 자간 결합력이 약해지도록 한 상태에서 리프트 핀(241)을 상승시키면 제 2기판(P2)은 제 2점착척(220)으로부터 무리 없이 분리된다. 이후 리프트 핀(241)이 더욱 상승하여 합착된 기판(P1)(P2)이 반출 위치에 위치하면 챔버(100)(200) 외부에서 로봇암이 기판의 하부로 진입하여 기판을 반출시킨다(S600). 이후 챔버(100)(200) 외부에 대기중인 다른 기판들에 대한 합착 공정이 반복적으로 진행된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법는 당업자에 의하여 구성요소의 일부 또는 방법의 일부를 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이다.
변형된 실시예의 형태로는 점착척을 반도체 제조공정 및 대기압 상태에서 합착을 진행하는 합착장치 및 이들 외에 다른 디스플레이 제조 공정에 사용되는 장치들에도 적용될 수 있으며, 또한 기판을 이송시키는 로봇암 등에도 적용할 수 있을 것이다.
또한 합착기의 경우에 두개의 기판 접착수단 중에서 하나의 접착수단으로는 정전척을 사용하고, 다른 하나의 접착수단으로는 본 발명의 실시예에 따른 점착척을 사용하거나, 또는 하나의 정전척에 정전기력이 부분적으로 발생하도록 하고, 나머지 정전기력이 발생하지 않은 부분에는 점착돌기를 구비시켜 정전기와 분자간 인력으로 기판을 접착하도록 할 수 있을 것이다.
이 경우에는 기판의 정전기력에 의한 접착과 점착돌기에 의한 점착 공정을 조정하여 기판 합착공정을 진행할 수 있을 것이다. 또한 합착기의 경우 상술한 실시예와 다른 형태의 합착기에도 적용이 가능하다. 따라서 변형된 다른 실시예가 본 발명의 점착척 또는 합착기의 필수구성요소를 포함하는 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 점착척 및 이를 이용한 기판 합착장치와 합착방법은 추가적인 외부 동력 및 전력의 사용을 최소화하여 기판을 점착 및 분리하도록 함으로써 종래의 정전척에 비하여 사용효율이 높은 이점이 있다. 그리고 정전척의 사용시 발생하는 잔류 정전기에 의한 디스플레이 패널 상에 얼룩이 발생하는 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 전기적인 안전상의 문제점이 거의 발생하지 않으므로 높은 안정성과 효율을 발휘할 수 있고, 상대적으로 정전척에 비하여 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 효과가 있다.

Claims (36)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 위치하며 상기 챔버 외부로부터 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수개의 점착돌기가 구비된 점착척;
    상기 점착척에 점착되는 상기 기판과 상기 챔버 내부에 위치하는 다른 기판을 서로 근접시켜 가압 합착시키는 구동부;
    상기 점착돌기에 점착된 상기 기판을 분리시키기 위하여 상기 점착돌기에 열을 가하는 가열부재를 포함하는 분리부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 점착척은 지지판과, 상기 지지판에 일면이 결합되고 타면에 상기 점착돌기가 형성된 점착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 점착척은 상기 챔버 내부의 일측에 위치하는 제 1점착척과, 상기 챔버 내부의 타측에 위치하는 제 2점착척을 포함하고,
    상기 점착돌기는 상기 제 1점착척의 일면에 돌출 형성되어 상기 기판을 분자간 인력으로 점착하는 복수개의 제 1점착돌기와, 상기 제 2점착척에 돌출 형성되어 상기 다른 기판을 분자간 인력으로 점착하는 제 2점착돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  4. 챔버;
    상기 챔버 내부에 위치하며 상기 챔버 외부로부터 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수개의 점착돌기가 구비된 점착척;
    상기 점착척에 점착되는 상기 기판과 상기 챔버 내부에 위치하는 다른 기판을 서로 근접시켜 가압 합착시키는 구동부;
    상기 점착돌기에 점착된 상기 기판을 분리시키기 위하여 상기 점착돌기를 냉각시키는 냉각부를 포함하는 분리부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 점착척은 지지판과, 상기 지지판에 일면이 결합되고 타면에 상기 점착돌기가 형성된 점착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 점착척은 상기 챔버 내부의 일측에 위치하는 제 1점착척과, 상기 챔버 내부의 타측에 위치하는 제 2점착척을 포함하고,
    상기 점착돌기는 상기 제 1점착척의 일면에 돌출 형성되어 상기 기판을 분자간 인력으로 점착하는 복수개의 제 1점착돌기와, 상기 제 2점착척에 돌출 형성되어 상기 다른 기판을 분자간 인력으로 점착하는 제 2점착돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 1기판을 챔버 내부로 반입하는 단계;
    상기 제 1기판을 다수의 점착돌기와 접촉시켜 분자간 인력으로 점착하는 단계;
    상기 챔버 내부로 제 2기판을 반입하는 단계;
    상기 제 2기판과 상기 제 1기판을 서로 대향하는 위치에서 정렬시키는 단계;
    상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 근접시키면서 합착하는 단계;
    합착된 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 상기 챔버 외부로 반출하는 단계를 구비하고,
    상기 합착하는 단계 전에 상기 점착돌기에 열을 가하여 상기 제 1기판을 상기 점착돌기에서 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 합착하는 단계 전에 상기 챔버 내부를 진공상태를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  25. 제 23항에 있어서, 상기 정렬시키는 단계 전에 상기 제 2기판을 분자간 인력으로 다른 점착돌기로 점착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  26. 제 1기판을 챔버 내부로 반입하는 단계;
    상기 제 1기판을 다수의 점착돌기와 접촉시켜 분자간 인력으로 점착하는 단계;
    상기 챔버 내부로 제 2기판을 반입하는 단계;
    상기 제 2기판과 상기 제 1기판을 서로 대향하는 위치에서 정렬시키는 단계;
    상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 근접시키면서 합착하는 단계;
    합착된 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 상기 챔버 외부로 반출하는 단계를 포함하고,
    상기 점착돌기와 상기 제 1기판을 분리하여 위하여상기 점착돌기를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 합착하는 단계 전에 상기 챔버 내부를 진공상태를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  28. 제 26항에 있어서, 상기 정렬시키는 단계 전에 상기 제 2기판을 분자간 인력으로 다른 점착돌기로 점착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  29. 지지판;
    상기 지지판의 일면에 구비되며 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수의 점착돌기를 구비한 점착판;
    상기 지지판에 상기 점착돌기에 점착된 상기 기판의 분리를 위하여 구비된 기판 분리부재를 포함하며, 상기 분리부재는 상기 기판에 열을 가하기 위한 가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착척.
  30. 지지판;
    상기 지지판의 일면에 구비되며 반입되는 기판과 분자간 인력으로 점착되는 다수의 점착돌기를 구비한 점착판;
    상기 지지판에 상기 점착돌기에 점착된 상기 기판의 분리를 위하여 구비된 기판 분리부재를 포함하며, 상기 분리부재는 상기 지지판에 설치되며 상기 점착돌기를 냉각시키기 위한 냉각부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착척.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 가열부재는 열선, 히트 파이프, 열전소자 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착척.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 가열부재에 의하여 가열된 상기 점착돌기의 냉각을 위한 냉각부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점착척.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 냉각부재는 히트 파이프 또는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착척.
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
KR1020060047658A 2006-05-26 2006-05-26 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법 KR101205853B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060047658A KR101205853B1 (ko) 2006-05-26 2006-05-26 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법
CN2007101292897A CN101101860B (zh) 2006-05-26 2007-05-25 粘接夹盘及用其组装基板的装置和方法
US11/802,915 US7921895B2 (en) 2006-05-26 2007-05-25 Adhesive chuck, and apparatus and method for assembling substrates using the same
TW096118863A TWI363212B (en) 2006-05-26 2007-05-25 Adhesive chuck, and apparatus and method for assembling substrates using the same
US13/035,007 US8361267B2 (en) 2006-05-26 2011-02-25 Adhesive chuck, and apparatus and method for assembling substrates using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060047658A KR101205853B1 (ko) 2006-05-26 2006-05-26 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120060858A Division KR20120069647A (ko) 2012-06-07 2012-06-07 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070113843A KR20070113843A (ko) 2007-11-29
KR101205853B1 true KR101205853B1 (ko) 2012-11-28

Family

ID=39036066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060047658A KR101205853B1 (ko) 2006-05-26 2006-05-26 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101205853B1 (ko)
CN (1) CN101101860B (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100917798B1 (ko) * 2008-01-30 2009-09-18 주식회사 에이디피엔지니어링 기판합착장치 및 기판합착방법
KR20110020850A (ko) * 2008-05-23 2011-03-03 후지필름 가부시키가이샤 기판 본딩을 위한 방법 및 장치
CN102386118B (zh) * 2010-09-02 2016-03-23 丽佳达普株式会社 基板粘合装置以及基板粘合方法
KR101288989B1 (ko) * 2010-12-28 2013-08-07 에이피시스템 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법
KR101260939B1 (ko) * 2011-03-09 2013-05-06 엘아이지에이디피 주식회사 점착 모듈, 이를 포함하는 기판 합착 장치 및 점착 패드의 제조방법
TWI497639B (zh) * 2011-03-11 2015-08-21 Ap Systems Inc 基底夾盤單元、包含該基底夾盤單元的基底處理裝置以及基底轉移方法
KR101329980B1 (ko) * 2011-06-08 2013-11-13 주식회사 피엠티 반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 부재를 구비하는 복합형 척
KR101323215B1 (ko) * 2011-12-28 2013-10-30 엘아이지에이디피 주식회사 증착 챔버
KR101425263B1 (ko) * 2012-01-17 2014-08-04 주식회사 야스 필름 척
TWI521082B (zh) * 2014-04-15 2016-02-11 友達光電股份有限公司 操作裝置及其操作方法
KR101631028B1 (ko) * 2015-05-20 2016-06-16 (주)다스 디스플레이용 합착 장치
KR101586623B1 (ko) 2015-06-09 2016-01-20 주식회사 톱텍 진공챔버 합착 스테이지 보정장치
KR101699718B1 (ko) 2016-07-06 2017-02-10 주식회사 톱텍 듀얼 스테이지를 구비한 진공챔버 합착장치
CN114507484B (zh) * 2022-04-14 2022-07-26 艺技斯科(天津)技术有限公司 一种粘着吸附装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effect of microscale contact state of polyurethane surface on adhesion and friction', Journal of Bionic Engineering 3,페이지 87-91*
Michanics of hierarchical adhesion structures of geckos', Mechanics of Mterials 37,페이지 275-285*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070113843A (ko) 2007-11-29
CN101101860B (zh) 2011-06-01
CN101101860A (zh) 2008-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101205853B1 (ko) 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법
US8361267B2 (en) Adhesive chuck, and apparatus and method for assembling substrates using the same
KR100483518B1 (ko) 액정표시장치의 제조방법과 기판 조립장치
KR100850238B1 (ko) 기판척 및 이를 가진 기판합착장치
KR100855461B1 (ko) 점착척 및 이를 가진 기판합착장치
TWI388250B (zh) 基板接合設備與方法
NL2017773B1 (en) Positioning device
KR101292802B1 (ko) 기판척 및 이를 이용한 기판합착장치
KR100917798B1 (ko) 기판합착장치 및 기판합착방법
JP4233897B2 (ja) 液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置の製造装置
KR101205852B1 (ko) 디스플레이 패널 제작을 위한 기판 합착 장치 및 방법,이에 사용되는 기판 흡착 장치
KR100699092B1 (ko) 패턴형성방법과 패턴형성장치
TWI824579B (zh) 用於凸印一奈米結構之方法及裝置
KR20120069647A (ko) 점착척, 이를 이용한 기판 합착장치 및 기판 합착방법
JP2010126342A (ja) 基板チャック及びこれを有する基板合着装置
JP4154529B2 (ja) 微細構造転写装置
JP2010283108A (ja) インプリント装置及び物品の製造方法
KR101260939B1 (ko) 점착 모듈, 이를 포함하는 기판 합착 장치 및 점착 패드의 제조방법
JP2003071933A (ja) フィルム貼付け装置
KR102435883B1 (ko) 소자 리페어 장치
TWI487062B (zh) 加壓圓板、貼合裝置及貼合方法
KR101515180B1 (ko) 유체압을 이용한 기판접합 장치 및 기판접합 방법
KR101401506B1 (ko) 기판척 및 이를 이용한 기판합착장치
KR101551772B1 (ko) Scil 공정용 레플리카 스탬프 및 이의 제조방법
JP2005208181A (ja) 基板組立装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
S901 Examination by remand of revocation
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151124

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161122

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171121

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee