KR101456692B1 - 기판 합착장치 및 합착방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판합착장치는 챔버; 상기 챔버에 구비되며 제 1기판을 점착유지하기 위한 상부 점착척이 구비되는 상정반; 상기 챔버에 구비되며 상기 제 1기판과 합착될 제 2기판을 점착유지하기 위한 하부 점착척이 구비되는 하정반; 상기 제 1기판을 흡착하여 상기 상정반 측으로 이동시키기 위해 신축하는 작동핀; 상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 상기 작동핀에 흡착력을 제공하기 위한 제 1펌프; 상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부를 상기 제 1펌프에 의해 형성된 진공 상태 보다 낮은 진공 상태로 형성하기 위한 제 2펌프; 및 상기 챔버에 연결되어 상기 상정반으로부터 이탈되는 상기 제 1기판에 기체를 공급하여 상기 제 1기판과 상기 제 2기판을 가합하여 합착하기 위한 기체 공급부재를 포함하고, 상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 점착력에 의해 기판이 안정적으로 지지되고, 점착력에 의해 탈부착이 용이하며, 기체를 통해 기판을 합착함에 따라 기판손상이 방지되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

기판 합착장치 및 합착방법{APPARATUS AND METHOD FOR ATTACHING SUBSTRATES}
본 발명은 기판 합착장치 및 합착방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점착력에 의해 기판이 안정적으로 지지되고, 점착력에 의해 탈부착이 용이하며, 기체를 통해 기판을 합착함에 따라 기판손상이 방지되어 생산성이 향상되는 기판 합착장치 및 합착방법에 관한 것이다.
일반적으로 기판 합착장치는 평판 디스플레이 표시장치의 제조에서 2개의 기판을 합착하는 장치로써 액정표시장치, 유기발광표시장치 등의 제조를 위하여 사용된다. 기판 합착장치는 2개의 기판인 상부 기판과 하부 기판을 서로 상하방향으로 마주하게 하고, 이후 상부 기판과 하부 기판을 서로 근접시켜서 정밀 얼라인먼트를 수행한 후 두 기판을 합착한다.
합착을 위하여 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판은 각각 상부 정반과 하부 정반에 흡착 지지된 상태가 된다. 통상적으로 기판 합착장치의 챔버 내부는 진공 상태로 공정이 진행되기 때문에 상부 기판은 흡착 후 상부 정반에 설치 된 정전척에 의해 지지되고, 하부 기판도 하부 정반에 설치 된 정전척에 지지된다.
그러나 종래에 정전척을 사용한 장치는 정전척으로부터 기판을 분리하는 것이 어려운 문제가 있다.
한국공개특허번호 제 10-2006-0069113 호, "기판 합착 장치"
본 발명의 목적은 점착력에 의해 기판을 점착함에 따라 탈부착이 용이하고, 기체를 통해 기판의 합착이 가능한 기판합착장치 및 합착방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 구비되어 제 1기판이 점착되는 상부점착척을 구비하는 상정반; 상기 상정반을 관통하도록 배치되며, 상기 제 1기판을 흡착하여 상기 상정반측으로 이동시키기 위해 신축하는 복수개의 작동핀; 상기 챔버에 구비되며 상기 제 1기판과 합착될 제 2기판을 점착유지하기 위한 하부 점착척이 구비되며, 기체가 이동하는 다수개의 제 1펌핑배기홀이 형성된 하부 점착척 플레이트; 상기 하부 점착 플레이트의 하부에 위치하며, 상기 제 1펌핑배기홀과 중심 부분이 엇갈리게 형성되어 기체가 이동하는 다수개의 제 2펌핑배기홀이 형성된 하정반; 상기 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반의 사이에 위치하여 형성된 간격으로 기체가 이동하고, 상기 하정반에 대해 상기 하부 점착척 플레이트의 평탄도를 조절하기 위한 조절블럭; 상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 상기 작동핀에 흡착력을 제공하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프를 포함한다. 상기 챔버에는 상기 제 1기판과 제 2기판을 합착 한 후 상기 챔버 내부를 대기압 상태로 전환하고, 상기 제 1기판을 가압하도록 기체를 공급하는 기체 공급부재를 포함하고, 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스일 수 있다.
상기 상정반에는 상기 펌프에 연결되어 상기 제 1기판을 흡착하기 위한 복수개의 작동홀이 형성될 수 있으며, 상기 상정반에는 상기 상부점착척으로부터 상기 제 1기판을 이탈시키기 위해 팽창하는 분리막을 포함할 수 있다.
상기 조절블럭은 상기 하정반에 측에 위치하는 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트의 상부에 이격되도록 위치하는 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 간격을 조절하기 위한 복수개의 조절축을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 구비되어 제 1기판이 밀착되는 상정반을 승강 구동시키는 상정반구동부; 상기 상정반을 관통하도록 배치되며, 상기 제 1기판을 흡착 및 점착하여 상기 상정반측으로 이동시키기 위해 신축하는 복수개의 작동핀; 상기 챔버에 구비되어 상기 제 1기판과 합착될 제 2기판을 점착유지하기 위한 하부 점착척이 구비되며, 기체가 이동하는 다수개의 제 1펌핑배기홀이 형성된 하부 점착척 플레이트; 상기 하부 점착 플레이트의 하부에 위치하며, 상기 제 1펌핑배기혹과 중심 부분이 엇갈리게 형성되어 기체가 이동하는 다수개의 제 2펌핑배기홀이 형성된 하정반; 상기 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반의 사이에 위치하여 형성된 간격으로 기체가 이동하고, 상기 하정반에 대해 상기 하부 점착척 플레이트의 평탄도를 조절하기 위한 조절블럭; 상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 상기 작동핀에 흡착력을 제공하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프를 포함한다.
상기 챔버에는 상기 제 1기판과 제 2기판을 합착 한 후 상기 챔버 내부를 대기압 상태로 전환하고, 상기 제 1기판을 가압하도록 기체를 공급하는 기체 공급부재를 포함하고, 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스일 수 있다.
상기 상정반에는 상기 펌프에 연결되어 상기 제 1기판을 흡착하기 위한 복수개의 작동홀이 형성될 수 있으며, 상기 상정반에는 상기 펌프에 연결되어 상기 제 1기판을 흡착하고, 상기 기체 공급부재에 연결되어 상기 제 1기판을 가압하기 위한 작동홀이 형성될 수 있다.
상기 상정반에는 상기 기체 공급부재에 연결되어 상기 제 1기판을 가압하기 위한 복수개의 작동홀이 형성될 수 있다.
상기 작동핀은 내부가 중공 형태이며, 상기 제 1기판이 접촉되는 상기 작동핀의 자유단에는 상기 제 1기판을 점착하기 위한 상부점착척을 포함할 수 있다.
상기 작동핀은 상기 기체 공급부재에 연결되어 상기 제 1기판에 기체가 공급될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착방법은 챔버 내부로 유입된 제 1기판을 펌프가 연결된 작동핀을 통해 흡착하여 상정반 측으로 이동시키고, 상기 작동핀에 의해 상승한 상기 제 1 기판을 상기 상정반에 구비되어 점착력에 의해 상기 제 1기판을 지지하기 위한 상부 점착척에 점착 유지하고, 상기 챔버 내부로 유입된 제 2기판을 하정반에 구비되어 점착력에 의해 상기 제 2기판을 지지하기 위한 하부 점착척에 점착 유지하고, 상기 펌프에 의해 상기 챔버 내부를 진공 상태로 형성하고, 상기 상정반으로부터 이탈되는 상기 제 1기판에 기체 공급부재를 통해 기체를 공급하여 상기 제 2기판에 상기 제 1기판을 가압하여 합착하고, 상기 기체 공급부재를 통해 기체를 상기 챔버에 공급하여 상기 챔버 내부를 대기상태로 전환한다.
상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스일 수 있다.
상기 상정반에는 상기 펌프에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착할 수 있으며, 상기 상정반에는 상기 펌프 및 상기 기체 공급부재에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착 및 가압할 수 있다.
상부 점착척에는 상기 상정반으로부터 상기 제 1기판을 이탈시키기 위해 팽창하는 분리막을 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판합착방법은 챔버 내부로 유입된 제 1기판을 펌프가 연결된 작동핀을 통해 흡착 및 점착하여 상정반 측으로 이동시키고, 상기 챔버 내부로 유입된 제 2기판을 하정반에 구비되어 점착력에 의해 상기 제 2기판을 지지하기 위한 하부 점착척에 점착 유지하고, 상기 펌프에 의해 상기 챔버 내부를 진공 상태로 형성하고, 상기 상정반을 하강시켜 상기 작동핀에 흡착 및 점착된 상기 제 1기판을 분리하고, 상기 상정반으로부터 이탈되는 상기 제 1기판에 기체 공급부재를 통해 기체를 공급하여 상기 제 2기판에 상기 제 1기판을 가압하여 합착하고, 상기 기체 공급부재를 통해 기체를 상기 챔버에 공급하여 상기 챔버 내부를 대기상태로 전환한다.
상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스일 수 있다.
상기 상정반에는 상기 펌프에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착할 수 있으며, 상기 상정반에는 상기 펌프 및 상기 기체 공급부재에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착 및 가압할 수 있다.
상기 작동핀은 내부가 중공 형태이며, 상기 제 1기판이 접촉되는 상기 작동핀의 자유단에는 상기 제 1기판을 점착하기 위한 상부점착척을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 합착장치 및 합착방법은 점착력에 의해 기판이 안정적으로 지지되어 탈부착이 용이하며, 기체를 통해 기판을 가압하여 합착함에 따라 기판손상이 방지되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 지지동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 박리 및 합착동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 내부를 대기상태로 전환하기 위해 공급하는 기체의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착방법의 합착방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 작동핀 부분을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 지지동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 박리 및 합착동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착방법의 합착방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 합착장치 및 합착방법에 대한 실시예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명의 기판 합착장치는 CF기판(컬러필터 기판)과 TFT기판, 터치패널 기판과 디스플레이 기판 또는 OLED용 패널과 필름 등을 합착하는데 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 지지동작을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 박리 및 합착동작을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 내부를 대기상태로 전환하기 위해 공급하는 기체의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치는 상부챔버(110)와 하부챔버(210)를 포함할 수 있다. 상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)을 점착유지하기 위한 상부 점착척(150)이 구비되는 상정반(120)을 포함할 수 있으며, 하부챔버(210)에는 제 1기판(S1)과 합착될 제 2기판(S2)을 점착유지하기 위한 하부 점착척(250)이 구비되는 하정반(220)을 포함할 수 있다.
상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)을 흡착하여 상정반(120) 측으로 이동시키기 위해 신축하는 작동핀(132)을 포함할 수 있다. 또한, 챔버(110)(210)에는 챔버(110)(210) 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 작동핀(132)에 흡착력을 제공하기 위한 드라이 펌프(Dry pump)와 같은 제 1펌프(600)를 설치할 수 있다. 그리고 챔버(110)(210)에는 제 1펌프(600)에 의해 형성된 진공 상태 보다 더 낮은 고진공 상태로 형성하기 위한 티엠피 펌프(TMP, Turbo Molecular Pump)와 같은 제 2펌프(700)를 설치할 수 있다. 이러한 펌프(600)(700)에 의해 챔버(110)(210)를 진공상태로 형성한 상태에서 두 개의 기판(S1)(S2)을 합착함에 따라 기포 등이 발생하지 않는 양질의 패널 형성이 가능하게 된다.
상정반(120)에는 상정반(120)으로부터 제 1기판(S1)을 이탈시키기 위해 팽창하는 분리막(160)을 포함할 수 있다.
그리고 상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)을 떨어뜨려 제 2기판(S2)과 합착할 경우 상정반(120)에서 이탈한 제 1기판(S1)에 기체를 공급하여 가압하기 위한 기체 공급부재(500)를 포함할 수 있다.
기체 공급부재(500)는 N2, Ar, He 가스 등과 같은 불활성가스를 공급하는 펌프일 수 있다.
제 1기판(S1)이 지지되는 상정반(120)에는 제 1펌프(600)에 연결되어 제 1기판(S1)을 흡착하여 지지하고, 기체 공급부재(500)에 연결되어 제 1기판(S1)을 가압하기 위한 다수개의 작동홀(122)이 형성될 수 있다.
기체 공급부재(500), 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)는 하나의 공급라인(138)에 연결될 수 있으며, 이러한 공급라인(138)은 챔버(110)(210) 내부 또는 외부에 형성될 수 있다. 공급라인(138)에 연결되는 기체 공급부재(500), 제 1 펌프(600) 및 제 2펌프(700)에는 각각을 열고 닫기 위한 개폐밸브(500a)(600a)(700a)가 구비된다.
공급라인(138)에는 제 1기판(S1)을 흡착하기 위한 복수개의 작동핀(132)에 흡착력을 제공하는 흡착라인(136), 상정반(120)에 제 1기판(S1)이 흡착되도록 작동홀(122)에 흡착력을 제공하기 위한 작동홀라인(126)이 연결될 수 있다. 그리고 공급라인(138)에는 다이아프램(Diaphram)과 같은 형태의 분리막(160)을 팽창시키기 위한 팽창라인(166) 및 챔버(110)(210) 내부를 진공배기 하기 위한 배기라인(180)이 연결될 수 있다.
이에 따라, 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)가 작동할 경우 작동핀(132) 및 작동홀(122)에 의해 제 1기판(S1)의 흡착이 가능하고, 배기라인(180)(280)에 의해 챔버(110)(210) 내부를 진공 상태로 형성할 수 있다. 또한, 공급라인(138)에 기체 공급부재(500)가 연결되어 있어 N2와 같은 기체를 공급하여 제 1기판(S1)을 가압할 수 있으며, 기체 공급을 통해 챔버(110)(210) 내부를 진공상태에서 대기 상태로 전환되도록 사용할 수 있게 된다.
흡착라인(136), 작동홀라인(126), 팽창라인(166) 및 배기라인(180) 각각에는 중간밸브(136a)(126a)(166a)(180a)가 구비된다.
복수개인 작동핀(132)은 핀 플레이트(130)에 연결되고, 핀 플레이트(130)는 핀 플레이트 구동부(134)에 의해 승강할 수 있다. 제 1기판(S1)이 챔버(110)(210) 내부로 인입될 경우 작동핀(132)은 하강하여 흡착력에 의해 제 1기판(S1)을 흡착 상태로 지지한다. 이러한 상태에서 작동핀(132)은 상승하여 상정반(120) 측으로 이동한다. 이후 제 1기판(S1)은 상정반(120)에 밀착되는데, 이때 작동홀(122)을 통해서도 흡착력이 작용하여 제 1기판(S1)을 상정반에 밀착시킨다. 이러한 작동홀(122)의 흡착력과 작동핀(132)이 상승하는 힘에 의해 제 1기판(S1)은 상부점착척(150)에 점착되어 점착력에 의해서도 지지된다.
상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)을 챔버(110)(210) 내부에서 정렬할 경우 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)의 정렬상태를 확인하기 위한 정렬카메라(310)가 구비될 수 있다.
정렬카메라(310)는 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)에 형성된 정렬마크(미도시)를 관찰하여 오차 범위 내에서 합착이 가능한 상태로 두 개의 기판(S1)(S2)을 정렬하는데 사용한다.
또한, 상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)이 유지되는 상정반(120)을 승강 구동시키기 위한 상정반구동부(140)가 구비될 수 있다. 상정반구동부(140)는 제 1기판(S1)을 정렬하며 제 2기판(S2)측으로 이동시키는 역할을 한다.
한편, 하부챔버(210)측에는 상부챔버(110)를 승강 구동시키기 위한 상부챔버구동부(320)가 구비될 수 있다. 상부챔버구동부(320)는 상부챔버(110)를 하강시켜 합착공간을 형성하거나 상승시켜 기판(S1)(S2)을 반입 및 반출할 수 있게 한다. 하부챔버(210)에는 하정반(220)을 승강시키기 위한 하정반구동부(234)가 구비될 수 있으며, 하정반(220)을 조절하여 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)을 정렬하기 위한 정렬부(330)가 구비될 수 있다.
하부챔버(210)에는 하부측에서 챔버(110)(210)를 진공상태 및 대기압 상태로 전환하기 위한 배기라인(280)이 형성되며, 배기라인(280)에는 앞서 설명한 제 1펌프(600) , 제 2펌프(700) 및 기체 공급부재(500)가 연결될 수 있다.
하정반(220)의 상부에는 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)가 구비될 수 있다. 하부 점착척 플레이트(244)에는 복수개의 하부 점착척(250)이 설치되어 제 2기판(S2)을 점착지지 할 수 있다.
하부 점착척 베이스 플레이트(242), 하부 점착척 플레이트(244) 및 하정반(220)에는 제1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)이 형성된다. 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)은 복수개가 형성되며, 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)에 형성된 제 1펌핑배기홀(262)과 하정반(220)에 형성된 제 2펌핑배기홀(222)은 중심부분이 엇갈린 상태로 형성된다. 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)은 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)를 통해 챔버(110)(210)를 진공상태로 형성하거나, 기체 공급부재(500)를 통해 대기 상태로 전환하기 위한 기체들이 이동하는 경로가 된다.
이러한 제 1펌핑배기홀(262)과 제 2펌핑배기홀(222)은 두 개의 기판(S1)(S2)이 합착된 후 챔버(110)(210) 내부를 대기상태로 전환하기 위해 기체 공급부재(500)를 통해 기체를 공급할 경우 N2와 같은 기체가 합착된 두 개의 기판(S1)(S2)에 단시간에 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 공급되는 기체의 이동경로를 늘려주어 기체의 압력을 감소시키기 위한 것이다. 두 개의 기판(S1)(S2)에 기체가 단시간에 직접 공급될 경우 공급되는 압력에 의해 두 개의 기판(S1)(S2)이 흔들려 합착정도에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 또한, 공급되는 기체에 의해 합착된 두 개의 기판(S1)(S2)이 흔들려 기판(S1)(S2) 사이에 기포 등이 발생할 수도 있기 때문이다.
하부 점착척 베이스 플레이트(242)와 하정반(220)의 사이에는 하정반(220)에 대한 하부 점착척 베이스 플레이트(242)의 평탄도를 조절하기 위한 복수개의 평탄도 조절블럭(278)이 구비된다.
평탄도 조절블럭(278)은 두 개의 상부 및 하부 플레이트(278a)(278b)가 일정한 간격으로 유지되는 형태이다. 상부 플레이트(278a)는 하부 점착척 베이스 플레이트(242)에 접촉되고, 하부 플레이트(278b)는 하정반에 접촉된다. 상부 플레이트(278a) 및 하부 플레이트(278b)의 사이에는 복수개의 조절축(278c)이 구비된다. 조절축(278c)을 조절하여 상부 플레이트(278a) 및 하부 플레이트(278b)의 사이를 조절함에 따라 하정반(220)의 상부에 위치한 하부 점착척 플레이트(244)의 평탄도를 조절할 수 있게 된다. 더욱이 조절블럭(278)에 의해 형성되는 하부 점착척 베이스 플레이트(242)와 하정반(220)의 사이의 간격(c)으로는 기체 공급부재(500)에 의해 공급되는 기체가 이동하는 경로가 되기도 한다. 또한, 조절블럭(278)에 의한 간격(c)뿐만 아니라 조절블럭(278) 자체를 구성하는 상부 플레이트(278a)와 하부 플레이트(278b)의 사이도 이격되어 있어, 이들 사이 공간으로도 기체가 이동할 수 있게 된다.
또한, 하부챔버(210)에는 제 2기판(S2)을 수취하고, 합착된 기판(S1)(S2)을 외부로 반출할 경우 합착된 기판(S1)(S2)을 하정반(220)과 이격된 상태로 지지하기 위한 리프트 핀(232)이 구비될 수 있다. 하정반(220)을 관통하는 형태로 배치된 리프트 핀(232)은 하부챔버(210)에 고정된 상태이다. 하정반구동부(234)가 작동하여 하정반(220)이 하강할 경우 리프트 핀(232)은 하부 점착척 플레이트(244)의 외부로 노출되며, 이때 제 2기판(S2)을 수취하거나 합착된 기판(S1)(S2)을 외부로 반출하기 위해 지지하고 있는 상태가 된다. 리프트 핀(232)이 노출되어 제 2기판(S2)을 수취한 상태에서 하정반구동부(234)가 작동하여 하정반(220)이 상승할 경우 제 2기판(S2)은 하부 점착척 플레이트(244)의 하부 점착척(250)에 점착된다. 이때 펌핑홀(222)(262)을 통해 제 2기판(S2)은 흡착된다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기판합착방법에 대하여 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착방법은 챔버 내부(110)(210)로 유입된 제 1기판(S1)을 제 1펌프(600)가 연결된 작동핀(132)을 통해 흡착하여 상정반(110) 측으로 이동시키는 단계(S100)가 실시된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1기판(S1)이 챔버(110)(210)로 들어오면 작동핀(132)은 하강하여 제 1기판(S1)에 접촉된다. 작동핀(132)에는 제 1펌프(600)에 의해 흡착력이 작용하고 있어 제 1기판(S1)은 흡착된다.
그리고 제 1기판(S1)을 흡착한 상태의 작동핀(132)을 상승시켜 제 1기판(S1)을 상정반(120)에 구비되어 점착력에 의해 제 1기판(S1)을 지지하기 위한 상부 점착척(150)에 점착 유지하는 단계(S200)가 실시된다. 작동핀(132)에 의해 제 1기판(S1)이 상정반(120)으로 근접할 경우 상정반(120)에 형성된 작동홀(122)에 의해 제 1기판(S1)은 흡착된다. 작동핀(132)과 작동홀(122)의 흡착력에 의해 제 1기판(S1)은 상정반(120)에 구비된 상부 점착척(150)에 점착 지지되어 상정반(120)에 밀착된다. 이 단계에서 공급라인(138)에 연결된 흡착라인(136)과 작동홀라인(126)의 중간밸브(136a)(126a)는 개방된 상태이다.
이후 챔버(110)(210) 내부로 유입된 제 2기판(S2)을 하부 점착척(250)에 점착유지 하는 단계(S300)가 실시된다. 이 단계에서는 하정반구동부(234)를 작동하여 하정반(220)을 하강시킴에 따라 하정반(220)의 상부에 구비된 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)는 연동하여 하강한다. 이에 따라 리프트 핀(232)은 노출되고, 로봇(미도시)에 의해 유입된 제 2기판(S2)은 리프트 핀(232)에 의해 지지된다. 제 2기판(S2)이 리프트 핀(232)에 지지되면, 로봇은 외부로 빠져나가고 하정반 구동부(234)가 다시 작동한다. 하정반구동부(234)를 작동시켜 하정반(220), 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)는 상승한다. 이때 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)에는 제 1펌프(600)에 의한 흡착력이 제공되어 제 2기판(S2)은 흡착되고, 흡착에 의한 힘으로 제 2기판(S2)은 하부 점착척(250)에 점착 유지되어 하부 점착척 플레이트(244)에 안착된다. 도시되지는 않았으나 하부 점착척(250)의 주위에는 제 1펌핑배기홀(262)과 연결되어 제 2기판(S2)을 흡착하기 위한 흡착홈이 형성된다.
이러한 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 상부챔버구동부(320)를 작동하여 상부챔버(110)를 하강시켜 하부챔버(210)에 밀착시켜 합착공간을 형성한다.
상부챔버(110)와 하부챔버(210)가 밀착되어 합착공간이 형성되면 상부의 배기라인(180)의 밸브(180a)를 개방시켜 제 1펌프(600)에 의해 챔버(110)(210) 내부를 소정 압력의 진공상태로 형성하는 단계(S400)가 진행된다. 하부의 배기라인(280)을 통해서도 챔버(110)(210) 내부는 진공배기가 진행된다. 이때 기체 공급부재(500) 및 제 2 펌프(700)의 밸브(500a)(700a)는 닫혀있는 상태이다.
이후 제 2펌프(700)를 통해 챔버(110)(210) 내부를 더 낮은 고진공 상태로 형성하는 단계가 진행된다.
제 1펌프(600)에 의해 챔버(110)(210) 내부가 소정 압력으로 도달한 후 제 1펌프(600)의 밸브(600a)는 닫히고, 제 2펌프(700)의 밸브(700a)가 열려 제 2펌프(700)에 의해서 공급라인(138) 및 배기라인(180)(280)을 통해 챔버(110)(210) 내부는 고진공 형성을 위한 펌핑이 진행된다.
제 2펌프(700)는 고진공을 형성하고, 고진공을 유지하는 기능을 한다.
챔버(110)(210) 내부가 고진공상태로 유지되면 제 1기판(S1)이 하강하여 제 2기판(S2)측으로 이동하도록 상정반구동부(140)를 작동시켜 상정반(120)을 하강시킨다. 이때 정렬부(330)를 작동시켜 제 2기판(S2)을 X, Y, θ방향으로 조절하고, 제 2기판(S2)과 제 1기판(S1)의 정렬 마크를 정렬카메라(310)를 통해 관찰하며 개략적으로 정렬한다. 정렬이 완료되면 두 기판(S1)(S2)의 간격이 수백 ㎛가 되도록 상정반(120)을 더욱 하강시키며, 최종 정렬 상태를 확인한다. 도시하지는 않았으나 정렬카메라(310)의 반대편에는 조명이 구비될 수 있으며, 진공상태에서 기판(S1)(S2)은 점착력에 의해 지지된 상태이다.
최종정렬이 이루어진 상태에서 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1기판(S1)을 기체로 가압하여 제 2기판(S2)과 합착하는 단계(S500)가 진행된다.
제 1기판(S1)을 기체로 가압하여 제 2기판(S2)과 합착할 경우 제 1 펌프(600) 및 제 2펌프(700)의 밸브(600a)(700a)는 닫히고 기체 공급부재(500)의 밸브(500a)가 개방되어 공급라인(138)으로 N2와 같은 불활성기체가 공급된다.
기체는 밸브(166a)가 열린 팽창라인(166)을 통해서도 분리막(160)으로 공급되어 분리막(160)을 팽창시켜 상부 점착척(150)으로부터 제 1기판(S1)을 분리하여 제 2기판(S2)으로 떨어뜨린다. 또한, 기체는 작동홀(122)를 통해서도 공급되어 제 2 기판(S2)을 향해 떨어지는 제 1기판(S1)을 가압하여 두 기판(S1)(S2)을 합착한다. 분리막(160)과 작동홀(122)로 기체를 공급하는 순서는 동시에 할 수 있으며, 분리막(160)이 먼저 작동하도록 한 후 작동홀(122)을 통해서 기체를 공급하는 방법 또는 작동홀(122)을 통해서 기체를 먼저 공급한 후 분리막(160)으로 기체를 공급하는 형태 등으로 선택적으로 사용할 수 있다.
작동홀(122)은 제 1펌프(600) 또는 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)에 연결되어 흡착력을 제공받아 기판(S1)을 흡착하는 기능 및 기체 공급부재(500)에 연결되어 기체를 공급받아 기판(S1)을 가압하여 밀어내는 역할을 동시에 수행하기도 한다.
제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)이 가압되는 상태에서 배기라인(180)을 통해 챔버(110)(210) 내부에 기체가 공급되어 대기압 상태로 전환하는 단계(S600)가 진행된다. 이때 배기라인(180)을 통해 공급된 기체는 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)을 통해 공급된다.
챔버(110)(210) 내부가 대기압 상태로 완료되면, 상부챔버구동부(320)를 작동시켜 하부챔버(210)에서 상부챔버(110)가 이격되도록 상승시킨다.
이후 하정반구동부(234)를 하강시켜 리프트 핀(232)에 의해 합착된 기판(S1)(S2)이 지지된 상태에서 로봇을 통해 외부로 반출한다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판합착장치를 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 단면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 작동핀 부분을 확대한 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 지지동작을 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치의 기판 박리 및 합착동작을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착장치는 상부챔버(110)와 하부챔버(210)를 포함할 수 있다. 상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)이 밀착되는 상정반(120)을 포함할 수 있으며, 하부챔버(210)에는 제 1기판(S1)과 합착될 제 2기판(S2)을 점착유지하기 위한 하부 점착척(250)이 구비되는 하정반(220)을 포함할 수 있다.
상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)을 흡착 및 점착하여 상정반(120) 측으로 이동시키기 위해 신축하는 다수개의 작동핀(332)을 포함 할 수 있다. 작동핀(332)은 도시된 바와 같이 내부가 중공 형태로 제 1펌프(600)에 연결되어 제 1기판(S1)에 대한 흡착이 가능하다. 작동핀(332)의 자유단에는 제 1기판(S1)을 흡착 이외에 점착에 의해 유지하기 위한 상부점착척(350)을 구비할 수 있다. 상부 점착척(350)에는 제 1펌프(600)에 의한 흡착이 가능하도록 홀(350a)이 형성된다.
또한, 챔버(110)(210)에는 챔버(110)(210) 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 작동핀(332)에 흡착력을 제공하기 위한 드라이 펌프(Dry pump)와 같은 제 1펌프(600)를 설치할 수 있다. 그리고 챔버(110)(210)에는 제 1펌프(600)에 의해 형성된 진공 상태 보다 더 낮은 진공 상태로 형성하기 위한 티엠피 펌프(TMP, Turbo Molecular Pump)와 같은 제 2펌프(700)를 설치할 수 있다. 이러한 펌프(600)(700)에 의해 챔버(110)(210)를 진공상태로 형성한 상태에서 두 개의 기판(S1)(S2)을 합착함에 따라 기포 등이 발생하지 않는 양질의 패널 형성이 가능하게 된다.
그리고 상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)을 떨어뜨려 제 2기판(S2)과 합착할 경우 상정반(120)에서 이탈한 제 1기판(S1)에 기체를 공급하여 가압하기 위한 기체 공급부재(500)를 포함한다.
기체 공급부재(500)는 N2, Ar, He 가스 등과 같은 불활성가스를 공급하는 펌프일 수 있다.
제 1기판(S1)이 지지되는 상정반(120)에는 제 1펌프(600)에 연결되어 제 1기판(S1)을 흡착하여 지지하고, 기체 공급부재(500)에 연결되어 제 1기판(S1)을 가압하기 위한 다수개의 작동홀(122)이 형성될 수 있다.
기체 공급부재(500), 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)는 하나의 공급라인(138)에 연결될 수 있으며, 이러한 공급라인(138)은 챔버(110)(210) 내부 또는 외부에 형성될 수 있다. 공급라인(138)에 연결되는 기체 공급부재(500), 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)에는 각각을 열고 닫기 위한 개폐밸브(500a)(600a)(700a)가 구비된다.
공급라인(138)에는 제 1기판(S1)을 흡착하기 위한 작동핀(332)에 흡착력을 제공하는 흡착라인(136), 상정반(120)에 제 1기판(S1)이 흡착되도록 복수개의 작동홀(122)에 흡착력을 제공하기 위한 작동홀라인(126)이 연결될 수 있다. 그리고 공급라인(138)에는 챔버(110)(210) 내부를 진공배기 하기 위한 배기라인(180)이 연결될 수 있다.
이에 따라, 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)가 작동할 경우 작동핀(332) 및 작동홀(122)에 의해 제 1기판(S1)은 흡착 지지되고, 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)에 의해 챔버(110)(210) 내부를 진공 상태로 형성할 수 있다. 또한, 공급라인(138)에 기체 공급부재(500)가 연결되어 있어 N2와 같은 기체를 공급하여 제 1기판(S1)을 가압할 수 있으며, 기체 공급을 통해 챔버(110)(210) 내부를 진공상태에서 대기 상태로 전환되도록 사용할 수 있게 된다.
흡착라인(136), 작동홀라인(126) 및 배기라인(180) 각각에는 중간밸브(136a)(126a)(180a)가 구비된다.
복수개인 작동핀(332)은 핀 플레이트(130)에 연결되고, 핀 플레이트(130)는 핀 플레이트 구동부(134)에 의해 승강할 수 있다. 제 1기판(S1)이 챔버(110)(210) 내부로 인입될 경우 작동핀(332)은 하강하여 제 1펌프(600)에 의한 흡착 및 상부 점착척(350)에 의한 점착으로 제 1기판(S1)을 흡착과 점착이 공존하는 상태로 지지한다. 이러한 상태에서 작동핀(332)은 상승하여 상정반(120) 측으로 이동한다. 이후 제 1기판(S1)은 상정반(120)에 밀착되는데, 이때 작동홀(122)을 통해서도 흡착력이 작용하여 제 1기판(S1)이 상정반에 밀착되도록 흡착력이 작용한다. 필요에 따라 작동핀(332)에 구비된 상부 점착척(350) 이외에 상정반(120)에 고정되는 형태의 점착척(150)을 구비하여 제 1기판(S1)을 점착 유지할 수도 있다.
상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)을 챔버(110)(210) 내부에서 정렬할 경우 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)의 정렬상태를 확인하기 위한 정렬카메라(310)가 구비될 수 있다.
정렬카메라(310)는 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)에 형성된 정렬마크(미도시)를 관찰하여 오차 범위 내에서 합착이 가능한 상태로 두 개의 기판(S1)(S2)을 정렬하는데 사용한다.
또한, 상부챔버(110)에는 제 1기판(S1)이 유지되는 상정반(120)을 승강 구동시키기 위한 상정반구동부(140)가 구비될 수 있다. 상정반구동부(140)는 제 1기판(S1)을 정렬하며 제 2기판(S2)측으로 이동시키거나 제 1기판(S1)을 작동핀(332)으로부터 박리시키는 역할을 한다.
한편, 하부챔버(210)측에는 상부챔버(110)를 승강 구동시키기 위한 상부챔버구동부(320)가 구비될 수 있다. 상부챔버구동부(320)는 상부챔버(110)를 하강시켜 합착공간을 형성하거나 상승시켜 기판(S1)(S2)을 반입 및 반출할 수 있게 한다. 하부챔버(210)에는 하정반(220)을 승강시키기 위한 하정반구동부(234)가 구비될 수 있으며, 하정반(220)을 조절하여 제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)을 정렬하기 위한 정렬부(330)가 구비될 수 있다.
하부챔버(210)에는 하부측에서 챔버(110)(210)를 진공상태 및 대기압 상태로 전환하기 위한 배기라인(280)이 형성되며, 배기라인(280)에는 앞서 설명한 제 1펌프(600) , 제 2펌프(700) 및 기체 공급부재(500)가 연결될 수 있다.
하정반(220)의 상부에는 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)가 구비될 수 있다. 하부 점착척 플레이트(244)에는 복수개의 하부 점착척(250)이 설치되어 제 2기판(S2)을 점착지지 할 수 있다.
하부 점착척 베이스 플레이트(242), 하부 점착척 플레이트(244) 및 하정반(220)에는 제1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)이 형성된다. 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)은 복수개가 형성되며, 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)에 형성된 제 1펌핑배기홀(262)과 하정반(220)에 형성된 제 2펌핑배기홀(222)은 중심부분이 엇갈린 상태로 형성된다. 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)은 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)를 통해 챔버(110)(210)를 진공상태로 형성하거나, 기체 공급부재(500)를 통해 대기 상태로 전환하기 위한 기체들이 이동하는 경로가 된다.
이러한 제 1펌핑배기홀(262)과 제 2펌핑배기홀(222)은 두 개의 기판(S1)(S2)이 합착된 후 챔버(110)(210) 내부를 대기상태로 전환하기 위해 기체 공급부재(500)를 통해 기체를 공급할 경우 N2와 같은 기체가 합착된 두 개의 기판(S1)(S2)에 단시간에 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 공급되는 기체의 이동경로를 늘려주어 기체의 압력을 감소시키기 위한 것이다. 두 개의 기판(S1)(S2)에 기체가 단시간에 직접 공급될 경우 공급되는 압력에 의해 두 개의 기판(S1)(S2)이 흔들려 합착정도에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 또한, 공급되는 기체에 의해 합착된 두 개의 기판(S1)(S2)이 흔들려 기판(S1)(S2) 사이에 기포 등이 발생할 수도 있기 때문이다.
하부 점착척 베이스 플레이트(242)와 하정반(220)의 사이에는 하정반(220)에 대한 하부 점착척 베이스 플레이트(242)의 평탄도를 조절하기 위한 복수개의 평탄도 조절블럭(278)이 구비된다.
평탄도 조절블럭(278)은 두 개의 상부 및 하부 플레이트(278a)(278b)가 일정한 간격으로 유지되는 형태이다. 상부 플레이트(278a)는 하부 점착척 베이스 플레이트(242)에 접촉되고, 하부 플레이트(278b)는 하정반에 접촉된다. 상부 플레이트(278a) 및 하부 플레이트(278b)의 사이에는 복수개의 조절축(278c)이 구비된다. 조절축(278c)을 조절하여 상부 플레이트(278a) 및 하부 플레이트(278b)의 사이를 조절함에 따라 하정반(220)의 상부에 위치한 하부 점착척 플레이트(244)의 평탄도를 조절할 수 있게 된다. 더욱이 조절블럭(278)에 의해 형성되는 하부 점착척 베이스 플레이트(242)와 하정반(220)의 사이에 형성되는 간격(c)으로는 기체 공급부재(500)에 의해 공급되는 기체가 이동하는 경로가 되기도 한다. 또한, 간격(c)뿐만 아니라 상부 플레이트(278a)와 하부 플레이트(278b)의 사이도 이격되어 있어, 이들 사이 공간으로도 기체가 이동할 수 있게 된다.
또한, 하부챔버(210)에는 제 2기판(S2)을 수취하고, 합착된 기판(S1)(S2)을 외부로 반출할 경우 합착된 기판(S1)(S2)을 하정반(220)과 이격된 상태로 지지하기 위한 리프트 핀(232)이 구비될 수 있다. 하정반(220)을 관통하는 형태로 배치된 리프트 핀(232)은 하부챔버(210)에 고정된 상태이다. 하정반구동부(234)가 작동하여 하정반(220)이 하강할 경우 리프트 핀(232)은 하부 점착척 플레이트(244)의 외부로 노출되며, 이때 제 2기판(S2)을 수취하거나 합착된 기판(S1)(S2)을 외부로 반출하기 위해 지지하고 있는 상태가 된다. 리프트 핀(232)이 노출되어 제 2기판(S2)을 수취한 상태에서 하정반구동부(234)가 작동하여 하정반(220)이 상승할 경우 제 2기판(S2)은 하부 점착척 플레이트(244)의 하부 점착척(250)에 점착된다. 이때 펌핑배기홀(222)(262)을 통해 제 2기판(S2)은 흡착된다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판합착방법에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착방법의 합착방법을 나타낸 순서도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합착방법은 챔버 내부(110)(210)로 유입된 제 1기판(S1)을 제 1펌프(600)가 연결된 작동핀(332)을 통해 흡착 및 점착하여 상정반(110) 측으로 이동시키는 단계(S1100)가 실시된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1기판(S1)이 챔버(110)(210)로 들어오면 작동핀(332)은 하강하여 제 1기판(S1)에 접촉된다. 작동핀(332)에는 제 1펌프(600)에 의해 흡착력이 작용하고 있어 제 1기판(S1)은 흡착된다. 또한, 작동핀(332)의 단부에는 상부 점착척(350)이 구비되어 점착력에 의해서도 지지된다.
그리고 제 1기판(S1)을 흡착 및 점착한 상태의 작동핀(332)을 상승시켜 제 1 기판(S1)을 상정반(120)에 밀착시킨다. 작동핀(332)에 의해 제 1기판(S1)이 상정반(120)으로 근접할 경우 상정반(120)에 형성된 작동홀(122)에 의해 제 1기판(S1)은 흡착된다. 작동핀(332)의 흡착력 및 점착력과 작동홀(122)의 흡착력에 의해 제 1기판(S1)은 상정반(120)에 밀착된다. 이 단계에서 공급라인(138)에 연결된 흡착라인(136)과 작동홀라인(126)의 중간밸브(136a)(126a)는 개방된 상태이다. 필요에 따라 상정반(120)에 고정된 형태의 점착척(150)을 추가로 구비하여 상부 점착척(350)과 함께 점착력으로 제 1기판(S1)을 점착 유지할 수도 있다.
이후 챔버(110)(210) 내부로 유입된 제 2기판(S2)을 하부 점착척(250)에 점착유지 하는 단계(S1200)가 실시된다. 이때 하정반구동부(234)가 작동하여 하정반(220)을 하강시킴에 따라 하정반(220)의 상부에 구비된 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)는 연동하여 하강한다. 이에 따라 리프트 핀(232)은 노출되고, 로봇(미도시)에 의해 유입된 제 2기판(S2)은 리프트 핀(232)에 의해 지지된다. 제 2기판(S2)이 리프트 핀(232)에 지지되면, 로봇은 외부로 빠져나가고 하정반 구동부(234)가 다시 작동한다. 하정반구동부(234)가 작동하여 하정반(220), 하부 점착척 베이스 플레이트(242) 및 하부 점착척 플레이트(244)는 상승한다. 이때 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핌배기홀(222)에는 제 1펌프(600)에 의한 흡착력이 제공되어 제 2기판(S2)은 흡착되고, 흡착에 의한 힘으로 제 2기판(S2)은 하부 점착척(250)에 점착 유지되어 하부 점착척 플레이트(244)에 안착된다.
이러한 상태에서 도 8에 도시된 바와 같이 상부챔버구동부(320)를 작동하여 상부챔버(110)를 하강시켜 하부챔버(210)에 밀착시켜 합착공간을 형성한다.
상부챔버(110)와 하부챔버(210)가 밀착되어 합착공간이 형성되면 상부의 배기라인(180)의 밸브(180a)를 개방하여 제 1펌프(600)에 의해 챔버(110)(210) 내부를 소정 압력의 진공상태로 형성하는 단계(S1300)가 진행된다. 하부의 배기라인(280)을 통해서도 챔버(110)(210) 내부는 진공배기가 진행된다. 이때 기체 공급부재(500) 및 제 2 펌프(700)의 밸브(500a)(700a)는 닫혀있는 상태이다.
이후 제 2펌프(700)를 통해 챔버(110)(210) 내부를 더 낮은 고진공 상태로 형성하는 단계가 진행된다.
제 1펌프(600)에 의해 챔버(110)(210) 내부가 소정 압력으로 도달한 후 제 1펌프(600)의 밸브(600a)는 닫히고, 제 2펌프(700)의 밸브(700a)가 열려 제 2펌프(700)에 의해서 챔버(110)(210) 내부는 고진공 형성을 위한 펌핑이 진행된다.
제 2펌프(700)는 고진공을 형성하고, 고진공을 유지하는 기능을 한다.
챔버(110)(210) 내부가 고진공상태로 유지되면 제 1기판(S1)이 하강하여 제 2기판(S2)측으로 이동하도록 핀 플레이트 구동부(134)와 상정반구동부(140)를 동시에 작동시켜 작동핀(332)과 상정반(120)을 동시에 하강시킨다.
이때 정렬부(330)를 작동시켜 제 2기판(S2)을 X, Y, θ방향으로 조절하고, 제 2기판(S2)과 제 1기판(S1)의 정렬 마크를 정렬카메라(310)를 통해 관찰하며 개략적으로 정렬한다. 개략적인 정렬이 완료되면 두 기판(S1)(S2)의 간격이 수백 ㎛가 되도록 작동핀(332)과 상정반(120)을 더욱 하강시키며, 최종 정렬 상태를 확인한다. 도시하지는 않았으나 정렬카메라(310)의 반대편에는 조명이 구비될 수 있으며, 진공상태에서 기판(S1)(S2)은 점착력에 의해 지지된 상태이다.
최종정렬이 이루어진 상태에서 도 9에 도시된 바와 같이, 상정반구동부(140)를 작동하여 상정반(120)을 하강시켜 제 1기판(S1)을 분리하는 단계(S1400)를 진행한다. 이 경우 제 1기판(S1)은 작동핀(332)에 고정된 상태이고, 상정반(120)은 하강함에 따라 상정반(120)에 의해 제 1기판(S1)이 눌려 제 1기판(S1)은 제 2기판(S2)측으로 떨어져 합착된다. 이때 제 1기판(S1)을 기체로 가압하여 제 2기판(S2)과 합착하는 단계(S1500)가 진행된다.
제 1기판(S1)을 기체로 가압하여 제 2기판(S2)과 합착할 경우 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)의 밸브(600a)(700a)는 닫히고 기체 공급부재(500)의 밸브(500a)가 개방되어 공급라인(138)으로 N2와 같은 불활성기체가 공급된다. 또한, 하부챔버(210) 측에 구비된 배기라인(180)을 통해서도 기체가 공급되어 챔버(110)(210) 내부가 대기압으로 전환되는 단계(S1600)가 진행된다.
기체는 작동홀(122)를 통해 공급되어 제 2기판(S2)을 향해 떨어지는 제 1기판(S1)을 가압하여 두 기판(S1)(S2)을 합착한다. 상정반(120)의 하강과 작동홀(122)로 기체를 공급하는 순서는 동시에 할 수 있으며, 상정반(120)이 먼저 작동하여 하강하도록 한 후 작동홀(122)을 통해서 기체를 공급하는 방법 또는 작동홀(122)을 통해서 기체를 먼저 공급한 후 상정반(120)을 하강시키는 형태 등으로 선택적으로 사용할 수 있다.
작동홀(122)은 제 1펌프(600) 또는 제 1펌프(600) 및 제 2펌프(700)에 연결되어 흡착력을 제공받아 기판(S1)을 흡착하는 기능 및 기체 공급부재(500)에 연결되어 기체를 공급받아 기판(S1)을 가압하도록 밀어내는 역할을 동시에 수행하기도 한다.
제 1기판(S1)과 제 2기판(S2)이 가압되는 상태에서 배기라인(180)을 통해 챔버(110)(210) 내부에 기체가 공급되어 대기압 상태로 전환된다. 이때 배기라인(180)을 통해 공급된 기체는 제 1펌핑배기홀(262) 및 제 2펌핑배기홀(222)을 통해 공급된다.
챔버(110)(210) 내부가 대기압 상태로 완료되면, 상부챔버구동부(320)를 작동시켜 하부챔버(210)에서 상부챔버(110)가 이격되도록 상승시킨다.
이후 하정반구동부(234)를 하강시켜 리프트 핀(232)에 의해 합착된 기판(S1)(S2)을 지지한 상태에서 로봇을 통해 외부로 반출한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
120...상정반 122...작동홀
132(332)...작동핀 134...핀 플레이트 구동부
140...상정반구동부 150(350)...상부 점착척
220...하정반 222, 262...제 1 및 제 2펌핑배기홀
234...하정반구동부 250...하부 점착척
320...상부챔버구동부 330...정렬부
278...조절블럭

Claims (22)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 구비되어 제 1기판이 점착되는 상부점착척을 구비하는 상정반;
    상기 상정반을 관통하도록 배치되며, 상기 제 1기판을 흡착하여 상기 상정반측으로 이동시키기 위해 신축하는 복수개의 작동핀;
    상기 챔버에 구비되며 상기 제 1기판과 합착될 제 2기판을 점착유지하기 위한 하부 점착척이 구비되며, 상기 제 2기판을 향해 기체가 이동하는 다수개의 제 1펌핑배기홀이 형성된 하부 점착척 플레이트;
    상기 챔버 내 상기 하부 점착척 플레이트의 하부에 위치하며, 상기 챔버 하측에서 상측으로 기체가 이동 가능하도록 다수개의 제 2펌핑배기홀이 형성된 하정반;
    상기 제 1기판과 제 2기판을 합착 한 후 상기 챔버 내부를 대기압 상태로 전환하고, 상기 제 1기판 또는 상기 제 2기판을 가압하도록 기체를 공급하는 기체 공급부재;
    상기 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반의 사이에 위치하며, 상기 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반 사이에 형성된 간격을 조절하여 상기 하정반을 기준으로 상기 하부 점착척 플레이트의 평탄도를 유지하는 조절블럭; 및
    상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 상기 작동핀에 흡착력을 제공하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프;를 포함하며
    상기 제 1펌핑배기홀과 상기 제 2펌핑배기홀은 중심 부분이 서로 엇갈리게 형성되고, 상기 기체 공급부재에서 공급된 기체가 상기 제 1펌핑배기홀 및 상기 제2 펌핑배기홀을 거쳐 이동하여 상기 제 2기판에 접촉하여 가압하는 시간을 지연시키는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스인 기판 합착장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프에 연결되어 상기 제 1기판을 흡착하기 위한 복수개의 작동홀이 형성된 기판 합착장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 상부점착척으로부터 상기 제 1기판을 이탈시키기 위해 팽창하는 분리막을 포함하는 기판 합착장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 조절블럭은 상기 하정반에 측에 위치하는 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트의 상부에 이격되도록 위치하는 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 간격을 조절하기 위한 복수개의 조절축을 포함하며,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이 이격된 공간은 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체가 이동하는 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  6. 챔버;
    상기 챔버 내부에 구비되어 제 1기판이 밀착되는 상정반을 승강 구동시키는 상정반구동부;
    상기 상정반을 관통하도록 배치되며, 상기 제 1기판을 흡착 및 점착하여 상기 상정반측으로 이동시키기 위해 신축하는 복수개의 작동핀;
    상기 챔버에 구비되며 상기 제 1기판과 합착될 제 2기판을 점착유지하기 위한 하부 점착척이 구비되며, 상기 제 2기판을 향해 기체가 이동하는 다수개의 제 1펌핑배기홀이 형성된 하부 점착척 플레이트;
    상기 챔버 내 상기 하부 점착척 플레이트의 하부에 위치하며, 상기 챔버 하측에서 상측으로 기체가 이동 가능하도록 다수개의 제 2펌핑배기홀이 형성된 하정반;
    상기 제 1기판과 제 2기판을 합착 한 후 상기 챔버 내부를 대기압 상태로 전환하고, 상기 제 1기판 또는 상기 제 2기판을 가압하도록 기체를 공급하는 기체 공급부재;
    상기 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반의 사이에 위치하며, 상기 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반 사이에 형성된 간격을 조절하여 상기 하정반을 기준으로 상기 하부 점착척 플레이트의 평탄도를 유지하는 조절블럭; 및
    상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부를 소정 압력의 진공 상태로 형성하고, 상기 작동핀에 흡착력을 제공하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프;를 포함하며
    상기 제 1펌핑배기홀과 상기 제 2펌핑배기홀은 중심 부분이 서로 엇갈리게 형성되고, 상기 기체 공급부재에서 공급된 기체가 상기 제 1펌핑배기홀 및 상기 제2 펌핑배기홀을 거쳐 이동하여 상기 제 2기판에 접촉하여 가압하는 시간을 지연시키는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스인 기판 합착장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프에 연결되어 상기 제 1기판을 흡착하기 위한 복수개의 작동홀이 형성된 기판 합착장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프에 연결되어 상기 제 1기판을 흡착하고, 상기 기체 공급부재에 연결되어 상기 제 1기판을 가압하기 위한 작동홀이 형성된 기판 합착장치.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 기체 공급부재에 연결되어 상기 제 1기판을 가압하기 위한 복수개의 작동홀이 형성된 기판 합착장치.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 작동핀은 내부가 중공 형태이며, 상기 제 1기판이 접촉되는 상기 작동핀의 자유단에는 상기 제 1기판을 점착하기 위한 상부점착척을 포함하는 기판합착장치.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 작동핀은 상기 기체 공급부재에 연결되어 상기 제 1기판에 기체가 공급되는 기판 합착장치.
  13. 챔버 내부로 유입된 제 1기판을 펌프가 연결된 작동핀을 통해 흡착하여 상정반 측으로 이동시키고,
    상기 작동핀에 의해 상승한 상기 제 1 기판을 상기 상정반에 구비되어 점착력에 의해 상기 제 1기판을 지지하기 위한 상부 점착척에 점착 유지하고,
    상기 챔버 내부로 유입된 제 2기판을 하정반에 구비되어 점착력에 의해 상기 제 2기판을 지지하기 위한 하부 점착척에 점착 유지하고,
    상기 펌프에 의해 상기 챔버 내부를 진공 상태로 형성하고,
    상기 하정반의 상측에 위치한 조절블럭은 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반 사이에 형성된 간격을 조절하여 상기 하정반을 기준으로 상기 하부 점착척 플레이트의 평탄도를 유지하고,
    상기 상정반으로부터 이탈되는 상기 제 1기판에 기체 공급부재를 통해 기체를 공급하여 상기 제 2기판에 상기 제 1기판을 가압하여 합착하고,
    상기 기체 공급부재를 통해 기체를 상기 챔버에 공급하여 상기 챔버 내부를 대기상태로 전환하며,
    상기 하부 점착척 플레이트를 관통하는 제 1펌핑배기홀과 상기 하정반을 관통하는 제 2펌핑배기홀은 서로 엇갈리게 형성되고, 상기 기체 공급부재에서 공급된 기체가 상기 제 1펌핑배기홀 및 상기 제2 펌핑배기홀을 거쳐 이동하여 상기 제 2기판에 접촉하여 가압하는 시간을 지연시키는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스인 기판 합착방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착하는 기판 합착방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프 및 상기 기체 공급부재에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착 및 가압하는 기판 합착방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 상부 점착척에는 상기 상정반으로부터 상기 제 1기판을 이탈시키기 위해 팽창하는 분리막을 포함하는 기판 합착방법.
  18. 챔버 내부로 유입된 제 1기판을 펌프가 연결된 작동핀을 통해 흡착 및 점착하여 상정반 측으로 이동시키고,
    상기 챔버 내부로 유입된 제 2기판을 하정반에 구비되어 점착력에 의해 상기 제 2기판을 지지하기 위한 하부 점착척에 점착 유지하고,
    상기 펌프에 의해 상기 챔버 내부를 진공 상태로 형성하고,
    상기 하정반의 상측에 위치한 조절블럭은 하부 점착척 플레이트와 상기 하정반 사이에 형성된 간격을 조절하여 상기 하정반을 기준으로 상기 하부 점착척 플레이트의 평탄도를 유지하고,
    상기 상정반을 하강시켜 상기 작동핀에 흡착 및 점착된 상기 제 1기판을 분리하고,
    상기 상정반으로부터 이탈되는 상기 제 1기판에 기체 공급부재를 통해 기체를 공급하여 상기 제 2기판에 상기 제 1기판을 가압하여 합착하고,
    상기 기체 공급부재를 통해 기체를 상기 챔버에 공급하여 상기 챔버 내부를 대기상태로 전환하며,
    상기 하부 점착척 플레이트를 관통하는 제 1펌핑배기홀과 상기 하정반을 관통하는 제 2펌핑배기홀은 서로 엇갈리게 형성되고, 상기 기체 공급부재에서 공급된 기체가 상기 제 1펌핑배기홀 및 상기 제2 펌핑배기홀을 거쳐 이동하여 상기 제 2기판에 접촉하여 가압하는 시간을 지연시키는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 기체 공급부재에 의해 공급되는 기체는 불활성가스인 기판 합착방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착하는 기판 합착방법.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 상정반에는 상기 펌프 및 상기 기체 공급부재에 연결된 복수개의 작동홀을 통해 상기 제 1기판을 흡착 및 가압하는 기판 합착방법.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 작동핀은 내부가 중공 형태이며, 상기 제 1기판이 접촉되는 상기 작동핀의 자유단에는 상기 제 1기판을 점착하기 위한 상부점착척을 포함하는 기판 합착방법.
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