KR102455166B1 - 진공척 및 진공척의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공척 및 진공척의 구동방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 서로 접합시키는 경우에 기판의 오정렬에 의한 불량을 방지하고 나아가 기판의 손상 및 파손을 방지할 수 있는 진공척 및 진공척의 구동방법에 대한 것이다.

Description

진공척 및 진공척의 구동방법 {Vacuum chuck and driving method of vacuum chuck}
본 발명은 진공척 및 진공척의 구동방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 서로 접합시키는 경우에 기판의 오정렬에 의한 불량을 방지하고 나아가 기판의 손상 및 파손을 방지할 수 있는 진공척 및 진공척의 구동방법에 대한 것이다.
최근 기술 및 산업의 발달로 인해 반도체 디바이스 또는 기판(이하 '기판' 이라 함)의 고집적화에 대한 요구가 증가하고 있다. 이 경우, 고집적화한 기판을 수평면 내에서 배치하여 배선으로 접속해서 제품화하는 경우, 배선 길이의 증대, 배선 저항의 증가 및 배선 지연 등의 문제점이 발생한다.
따라서, 기판을 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되고 있다. 이러한 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어 접합장치를 사용하여, 2매의 기판의 접합이 행해진다.
한편, 기판을 접합시키는 경우에 상하부 기판을 적절히 변형시키는 것이 필요하며, 종래기술에 따른 장치의 경우 진공척에 복수개의 핀 등을 구비하여 기판을 가압하여 변형시켰다.
그런데, 종래기술에 따른 장치의 경우 핀 등을 사용하게 되므로 핀의 단부에 의해 기판에 집중하중이 작용하게 되어 기판의 손상 및 파손이 발생할 수 있었다.
또한, 핀 등을 사용하는 경우 수백 또는 수천개의 핀을 개별적으로 제어하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판의 접합 시 기판의 손상 및 파손을 방지하고, 나아가 제어가 용이한 진공척 및 진공척의 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 구비되어 음압에 의해 기판을 흡착 및 고정하는 진공홀이 형성되며, 상기 베이스플레이트의 중앙부에서 외곽을 향해 복수개의 영역으로 구획되어 개별적으로 상기 기판을 흡착 및 고정하는 진공흡착부 및 상기 베이스플레이트에 구비되며 상기 베이스플레이트의 표면에서 돌출되어 상기 기판을 가압하는 가압부를 구비하고, 상기 가압부는 상기 진공흡착부의 중앙부에 위치하는 제1 가압부와, 상기 진공흡착부의 중앙부에서 반경방향으로 상기 제1 가압부에서 이격되어 위치하는 복수개의 제2 가압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공척에 의해 달성된다.
여기서, 상기 가압부는 상기 진공흡착부의 가장자리에 제3 가압부를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 가압부는 상기 베이스플레이트에 고정되는 하우징과, 상기 하우징과 베이스플레이트 사이를 실링하는 실링부 및 상기 하우징의 상부에 구비되어 공압에 의해 팽창하는 가압막을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 가압부는 피에조 엑츄에이터(piezo actuator)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 진공흡착부는 상기 베이스플레이트의 중앙부에 위치하는 중앙흡착부와, 상기 중앙흡착부의 외곽에 위치하는 외곽흡착부를 구비할 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 베이스플레이트의 중앙부의 중앙흡착부와 외곽흡착부를 구비한 진공흡착부와, 상기 베이스플레이트의 중앙부의 제1 가압부와 상기 제1 가압부의 외곽의 제2 가압부를 구비한 진공척의 구동방법에 있어서, 상기 제1 가압부를 구동시켜 상기 제1 가압부를 상기 베이스플레이트에서 돌출시키는 단계와, 상기 기판을 하강시켜 상기 기판의 중앙부가 상기 제1 가압부에 접촉하는 단계와, 상기 중앙흡착부에 의해 상기 기판의 중앙부를 흡착 및 고정하는 단계 및 상기 외곽흡착부에 의해 상기 기판을 흡착 및 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 진공흡착부의 중앙부에 의해 상기 기판의 중앙부를 흡착 및 고정하는 단계에서 상기 제1 가압부의 구동을 중지시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 베이스플레이트의 중앙부의 중앙흡착부와 외곽흡착부를 구비한 진공흡착부와, 상기 베이스플레이트의 중앙부의 제1 가압부와 상기 제1 가압부의 외곽의 제2 가압부를 구비한 제1 진공척 및 제2 진공척의 구동방법에 있어서, 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 중앙흡착부의 구동을 각각 정지하고 상기 외곽흡착부에 의해 제1 기판 및 제2 기판을 각각 흡착 및 고정하는 단계와, 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 상기 제1 가압부와 제2 가압부에 의해 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 적어도 하나를 가압하여 변형시키는 단계와, 상기 제1 기판 및 제2 기판을 서로 접근시키는 단계 및 상기 제1 기판 및 제2 기판의 접촉 시 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 외곽흡착부의 구동을 정지하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1 가압부와 제2 가압부에 의해 상기 기판을 가압하는 단계에서, 상기 제1 가압부에 의한 가압력이 상기 제2 가압부에 비해 상대적으로 클 수 있다.
한편, 상기 제1 기판 및 제2 기판을 접착시키는 단계에서 상기 외곽흡착부의 구동을 정지한 후, 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 제2 가압부의 가압력을 상기 제1 가압부와 동일하게 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 가압부는 상기 진공흡착부의 가장자리에 제3 가압부를 더 구비하고, 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 제3 가압부에 의해 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 기판의 접합 시 기판에 분포하중을 제공하여 기판의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
나아가, 공압에 의해 구동하는 가압부를 이용하여 제어가 용이하고 편리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공척이 적용되는 기판접합장치의 측단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 진공척의 평면도,
도 3은 제1 진공척의 측단면도,
도 4는 제1 가압부의 구성을 도시한 측단면도,
도 5는 제1 진공척에 제1 기판이 로딩되는 경우에 제1 진공척의 구동방법을 도시한 순서도,
도 6은 제1 진공척에 제1 기판이 로딩되는 단계를 도시한 도면,
도 7은 제1 진공척에 흡착된 제1 기판과 제2 진공척에 흡착된 제2 기판을 서로 접착시키는 경우에 제1 진공척 및 제2 진공척의 구동방법을 도시한 순서도,
도 8은 1 진공척에 흡착된 제1 기판과 제2 진공척에 흡착된 제2 기판을 서로 접착시키는 경우에 제1 진공척 및 제2 진공척의 구동단계를 도시한 도면,
도 9는 다른 실시예에 따른 제1 진공척의 평면도,
도 10은 또 다른 실시예에 따른 제1 진공척의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진공척 및 진공척의 구동방법에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공척(100, 200)이 적용되는 기판접합장치(1000)의 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 기판접합장치(1000)는 챔버(600)와, 상기 챔버(600) 내부에 구비되어 제1 기판(40)을 흡착하는 제1 진공척(100)과, 상기 제1 진공척(100)을 향하도록 상기 챔버(600) 내부에 구비되며, 상기 제1 진공척(100)에 대해 수직 및 수평방향으로 상대이동 가능하게 구비되어 제2 기판(20)을 흡착하는 제2 진공척(200), 상기 제1 진공척(100)의 하부에 위치하여 상기 제2 기판(20)의 제2 정렬키(22)를 인식하는 제1 카메라(530)와, 상기 제2 진공척(200)의 상부에 위치하여 상기 제1 기판(40)의 제1 정렬키(42)를 인식하는 제2 카메라(510)를 구비할 수 있다.
상기 챔버(600)는 내부에 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)이 수용되는 공간(602)을 제공한다. 상기 챔버(600)는 예를 들어 챔버몸체(620)와, 상기 챔버몸체(620)의 개구된 상부를 밀폐하는 챔버리드(610)로 구성될 수 있다. 이러한 챔버(600)의 구성은 일예를 들어 설명한 것에 불과하며 적절하게 변형될 수 있다.
상기 챔버(600) 내부에는 서로 접합될 기판(20, 40)을 흡착하여 고정하는 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)이 구비될 수 있다.
상기 제1 진공척(100)은 상기 챔버(600) 내부의 하부에 마련되어 로봇암(미도시) 등을 통해 상기 챔버(600)의 내부로 인입된 제1 기판(40)을 흡착하여 고정하게 된다.
상기 제1 진공척(100)은 상기 제1 기판(40)의 제2 면, 즉 제1 정렬키(42)가 형성되지 않은 제2 면을 음압으로 흡착하여 고정하게 된다.
한편, 제2 진공척(200)은 상기 챔버(600) 내부의 상부에 마련될 수 있다. 상기 제2 진공척(200)은 상기 제1 진공척(100)을 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2 진공척(200)은 상기 제1 진공척(100)과 마주보도록 배치되어 상기 제1 진공척(100)에 대해 수직 및 수평방향으로 상대이동 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)은 모두 수직 및 수평방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다.
상기 제2 기판(20)은 상하가 반전되어, 즉 제2 정렬키(22)가 형성된 제1 면이 하부를 향하도록 상기 챔버(600) 내부로 인입된다. 상기 제2 진공척(200)은 상기 제2 기판(20)의 제2 정렬키(22)가 형성되지 않은 제2 면을 흡착하여 고정하게 된다. 이 경우, 상기 제2 기판(20)의 패턴이 제1 기판(40)의 패턴을 향하게 배치된다.
한편, 상기 챔버(600) 내부에는 상기 제1 진공척(100)의 하부에 위치하여 상기 제2 기판(20)의 제2 정렬키(22)를 인식하는 제1 카메라(530)와, 상기 제2 진공척(200)의 상부에 위치하여 상기 제1 기판(40)의 제1 정렬키(42)를 인식하는 제2 카메라(510)를 구비할 수 있다.
상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)이 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)에 각각 흡착된 후, 상기 제1 카메라(530)에 의해 제2 기판(20)의 제2 정렬키(22)를 인식하여 좌표를 저장한다. 또한, 상기 제2 카메라(510)에 의해 제1 기판(40)의 제1 정렬키(42)를 인식하여 좌표를 저장한다. 상기 제1 정렬키(42)와 제2 정렬키(22)의 좌표에 의해 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)을 상대이동시켜 정렬한 후, 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 접합을 수행하게 된다.
그런데, 전술한 바와 같이 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 접합을 수행하는 경우 종래기술에 따른 장치의 경우 핀(pin) 등을 이용하여 기판을 가압하여 기판의 변형을 제어하여 기판의 접합불량을 줄이고자 하였다. 하지만, 이러한 핀에 의한 기술은 핀의 집중하중으로 인해 기판에 손상 또는 파손을 유발할 수 있으며, 나아가 수백 또는 수천개의 핀을 개별적으로 제어하는데 어려움이 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 진공척 및 진공척의 구동방법을 제공하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 진공척(100)의 평면도이고, 도 3은 상기 제1 진공척(100)의 측단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 진공척(100)은 베이스플레이트(105)와, 상기 베이스플레이트(105)에 구비되어 음압에 의해 제1 기판(40)을 흡착 및 고정하는 진공홀이 형성되며, 상기 베이스플레이트(105)의 중앙부에서 외곽을 향해 복수개의 영역으로 구획되어 개별적으로 상기 제1 기판(40)을 흡착 및 고정하는 진공흡착부(145) 및 상기 베이스플레이트(105)에 구비되며 상기 베이스플레이트(105)에서 돌출되어 상기 제1 기판(40)을 가압하는 가압부(110, 130)를 구비할 수 있다.
상기 베이스플레이트(105)의 상면에 상기 제1 기판(40)이 안착되며, 상기 베이스플레이트(105)는 상기 제1 기판(40)의 직경보다 크게 형성된다.
상기 베이스플레이트(105)에는 상기 제1 기판(40)을 음압에 의해 흡착하여 고정하는 진공흡착부(145)가 구비된다.
상기 진공흡착부(145)는 복수개의 진공홀(미도시)이 형성되어, 상기 진공홀에 의해 음압을 제공하여 상기 제1 기판(40)을 흡착하여 고정하게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 진공흡착부(145)는 중앙부에서 외곽을 향해 복수개의 영역으로 구획되어 각각 개별적으로 음압을 제공하여 상기 제1 기판(40)을 흡착 및 고정할 수 있다.
예를 들어, 상기 진공흡착부(145)는 상기 베이스플레이트(105)의 중앙부에 위치하는 중앙흡착부(150)와, 상기 진공흡착부(145)의 가장자리에 위치하는 외곽흡착부(140)를 구비할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 상기 진공흡착부(145)를 구획하는 영역이 2개로 도시되지만, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 도 9는 다른 실시예에 따른 제1 진공척(100)의 평면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 진공흡착부(145)는 4개의 영역으로 구획될 수도 있다. 이러한 구획된 영역의 개수는 적절하게 조절될 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 중앙흡착부(150)는 상기 베이스플레이트(105)의 중앙부에 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 외곽흡착부(140)는 상기 중앙흡착부(150)의 외곽에 원주를 따라 제공될 수 있다.
상기 외곽흡착부(140)의 외경은 상기 제1 기판(40)을 견고하게 흡착 및 고정할 수 있도록 상기 제1 기판(40)의 직경과 동일하거나 더 클 수 있다.
상기 진공흡착부(145)가 중앙부에서 외곽을 향해 복수개의 영역으로 구획됨에 따라 상기 제1 기판(40)을 상기 제1 진공척(100)에 로딩하거나, 또는 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20)을 접합하는 경우에 보다 효율적으로 공정을 진행할 수 있다. 이에 대해서는 이후에 상술한다.
또한, 상기 베이스플레이트(105)에는 상기 제1 기판(40)을 로딩하는 경우에 승하강하는 리프트핀(300)(도 6 참조)이 관통하는 관통홀(180)이 형성될 수 있다. 도면에서는 상기 관통홀(180)이 상기 중앙흡착부(150)와 외곽흡착부(140)의 경계를 따라 구비되는데 이에 한정되지는 않으며 적절히 위치가 조절될 수 있다.
한편, 상기 가압부(110, 130)는 상기 진공흡착부(145)의 중앙부에 위치하는 제1 가압부(110)와, 상기 진공흡착부(145)의 중앙부에서 반경방향으로 상기 제1 가압부(110)에서 이격되어 위치하는 복수개의 제2 가압부(130)를 구비할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 진공척(100)의 경우, 종래기술에 따른 장치와 달리 제1 기판(40)과 제2 기판(20)을 접합하는 경우에 기판의 변형을 위해 핀 등에 의한 집중하중을 제공하는 것이 아니라 상대적으로 분포하중을 제공하여 기판의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
도 4는 상기 가압부(110, 130)에서 제1 가압부(110)의 구성을 도시한 측단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 가압부(110)는 상기 베이스플레이트(105)에 고정되는 하우징(114)과, 상기 하우징(114)과 베이스플레이트(105) 사이를 실링하는 실링부(116) 및 상기 하우징(114)의 상부에 구비되어 공압에 의해 팽창하는 제1 가압막(118)을 구비할 수 있다.
상기 하우징(114)은 상부가 개방되며, 상기 베이스플레이트(105)에 고정된다. 상기 하우징(114)은 상부가 개구된 원기둥 형상으로 도시되지만 이에 한정되지는 않으며 적절히 변형될 수 있다. 상기 하우징(114)의 하부에는 공압(pneumaticity)이 제공되는 공압유로(112)가 형성된다.
상기 하우징(114)과 베이스플레이트(105) 사이에는 오링(O-ring)과 같은 실링부(116)가 구비될 수 있다. 상기 실링부(116)는 상기 하우징(114)과 베이스플레이트(105) 사이를 밀폐하여 상기 하우징(114) 내부의 압력을 유지하게 된다.
한편, 상기 하우징(114)의 개구된 상부에는 제1 가압막(118)이 구비된다. 상기 제1 가압막(118)은 플렉서블(flexible)한 재질로 제작된다. 상기 공압유로(112)를 통해 상기 하우징(114)의 내측으로 공압이 작용하는 경우 상기 가압막(118')은 은선으로 도시된 바와 같이 팽창하여 기판을 가압할 수 있다. 상기 제1 가압막(118)은 실리콘 등과 같은 플렉서블한 재질로 제작될 수 있는데 이에 한정되지는 않는다.
또한, 전술한 제2 가압부(130)는 제1 가압부(110)와 동일한 구조를 가지므로 반복적인 설명은 생략한다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 가압부(110)는 상기 중앙흡착부(150)의 중앙부에 구비될 수 있으며, 상기 제2 가압부(130)는 상기 중앙흡착부(150)와 외곽흡착부(140)의 경계를 따라 구비될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만 상기 제2 가압부(130)가 상기 외곽흡착부(140)의 내측에 구비되는 것도 가능하다.
한편, 전술한 제1 가압부(110)는 공압에 의해 구동하는 방식 이외에 피에조 엑츄에이터(piezo actuator)로 구성될 수도 있다. 상기 제1 가압부(110)가 피에조 엑츄에이터로 구성되는 경우에 단부에 미리 결정된 면적의 가압판 등을 구비하여 상기 기판에 집중하중이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 이하에서는 상기 제1 가압부(110)가 공압에 의해 구동하는 방식으로 상정하여 설명한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 진공흡착부(145)의 가장자리에 제3 가압부를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 외곽흡착부(140)의 최외곽 가장자리를 따라 상기 제3 가압부를 더 구비할 수 있다. 상기 제3 가압부에 의해 제1 기판(40)과 제2 기판(20)을 접합하는 경우에 기판의 내측 접합부위에 보이드(void)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 상기 제3 가압부는 전술한 도 4에 따른 제1 가압부(110)와 동일한 구성을 가지므로 반복적인 설명은 생략한다.
또한, 상기 제2 진공척(200)은 전술한 제1 진공척(100)과 동일한 구성을 가지므로 반복적인 설명은 생략한다.
결국, 본 실시예의 경우 가압부를 구비하는 경우에 공압에 의해 팽창 및 수축하는 가압막에 의해 기판을 가압하여 변형시킴으로써 기판에 집중하중이 아니라 분포하중을 제공하여 기판의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
이하, 전술한 구성을 가지는 제1 진공척(100)에 제1 기판(40)이 로딩되는 경우에 제1 진공척(100)의 구동방법 및 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20)을 접합하는 경우에 상기 제1 진공척(100)과 제2 진공척(200)의 구동방법에 대해서 살펴보기로 한다.
도 5는 상기 제1 진공척(100)에 제1 기판(40)이 로딩되는 경우에 제1 진공척(100)의 구동방법을 도시한 순서도이고, 도 6은 상기 제1 진공척(100)에 제1 기판(40)이 로딩되는 단계를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 진공척(100)의 구동방법은 상기 제1 가압부(110)를 구동시켜 상기 제1 가압부(110)를 상기 베이스플레이트(105)에서 돌출시키는 단계(S510)와, 상기 제1 기판(40)을 하강시켜 상기 제1 기판(40)의 중앙부가 상기 제1 가압부(110)에 접촉하는 단계(S530)와, 상기 중앙흡착부(150)에 의해 상기 제1 기판(40)의 중앙부를 흡착 및 고정하는 단계(S550) 및 상기 외곽흡착부(140)에 의해 상기 제1 기판(40)을 흡착 및 고정하는 단계(S570)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이 상기 제1 기판(40)이 상기 챔버(600)의 내부로 인입되면 상기 제1 기판(40)은 상기 리프트핀(300)에 의해 지지된다. 이 경우, 상기 제1 기판(40)은 상기 리프트핀(300)에 의해 지지되지 않는 영역이 하부를 향해 처지게 된다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 상기 제1 기판(40)의 처짐 또는 변형정도를 명확히 도시하였음을 밝혀둔다.
상기 제1 기판(40)이 상기 리프트핀(300)에 의해 지지된 상태에서 바로 상기 제1 진공척(100)의 중앙흡착부(150)에 의해 흡착 및 고정하게 되면, 흡착하는 중에 상기 제1 기판(40)과 상기 중앙흡착부(150) 사이에 슬립(slip)이 발생하여 상기 제1 기판(40)이 미끄러질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 기판(40)이 상기 제1 진공척(100)에 정확하게 정렬되어 안착되지 못하고 오정렬 상태에서 안착될 수 있다. 이에 의해 기판의 접합을 위하여 상기 제1 기판(40)의 제1 정렬키(42)를 인식하여 정렬하는 경우에 오정렬이 발생할 수 있으며 이는 기판의 접합 불량을 유발하게 된다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이 상기 리프트핀(300)을 하강시키기 전에 상기 제1 가압부(110)를 구동시켜 상기 제1 가압부(110)를 상기 베이스플레이트(105)에서 돌출시키게 된다.
예를 들어, 상기 제1 가압부(110)에 공압을 제공하여 제1 가압막(118)이 상기 베이스플레이트(105)에서 돌출하도록 한다. 이 경우, 상기 제1 가압부(110)에 제공되는 공압은 후술하는 기판 접합 과정에서 상기 제1 가압부(110)에 제공되는 공압보다는 낮을 수 있다. 본 단계는 상기 제1 기판(40)의 로딩 시 슬립 방지를 위한 단계에 해당하므로 기판의 접합 시 기판의 변형을 위한 공압보다는 낮을 수 있다.
이어서, 도 6의 (B)에 도시된 바와 상기 리프트핀(300)을 하강시켜 제1 기판(40)을 하강시키게 되며, 상기 제1 기판(40)의 중앙부가 상기 제1 가압부(110)에 접촉하게 된다.
구체적으로는 상기 제1 기판(40)의 처진 중앙부가 상기 제1 가압부(110)의 돌출한 제1 가압막(118)에 접촉하게 된다.
이 경우, 상기 제1 기판(40)과 상기 제1 가압부(110)의 접촉은 거리센서(미도시)에 의해 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 진공척(100)에 레이져 등을 이용한 거리센서를 구비하고, 상기 제1 기판(40)과 상기 제1 가압부(110) 사이의 거리를 측정하여 접촉여부를 감지할 수 있다. 상기 거리센서의 종류 및 위치는 일예를 들어 설명한 것에 불과하며 다양한 형태 및 장소에 구현될 수 있다.
상기 제1 기판(40)의 중앙부가 상기 제1 가압부(110)에 접촉하게 되면, 도 6의 (C)에 도시된 바와 상기 중앙흡착부(150)에 의해 상기 제1 기판(40)의 중앙부를 흡착 및 고정하게 된다.
즉, 상기 제1 가압부(110)의 구동을 중지시켜 상기 제1 가압부(110)의 제1 가압막(118)을 수축시킨 후 상기 중앙흡착부(150)를 구동시켜 상기 제1 기판(40)의 중앙부를 흡착 및 고정한다.
전술한 바와 같이 상기 제1 가압부(110)를 구동시켜 상기 제1 기판(40)의 처진 중앙부와 상기 제1 가압부(110)의 돌출한 제1 가압막(118)을 먼저 접촉시키고, 이후 상기 중앙흡착부(150)에 의해 흡착 및 고정하게 되면 상기 제1 기판(40)과 상기 제1 가압막(118)의 마찰력에 의해 상기 제1 기판(40)의 슬립 현상을 최대한 방지하여 상기 제1 기판(40)이 정렬이 틀어진 상태에서 상기 제1 진공척(100)에 안착되는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 도 6의 (D)에 도시된 바와 같이 상기 외곽흡착부(140)을 구동시켜 상기 제1 기판(40)을 흡착 및 고정하게 된다.
한편, 도 7은 상기 제1 진공척(100)에 흡착된 제1 기판(40)과 상기 제2 진공척(200)에 흡착된 제2 기판(20)을 서로 접착시키는 경우에 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 구동방법을 도시한 순서도이고, 도 8은 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 구동단계를 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8은 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 정렬을 마친 후에 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20)의 접합과정을 도시한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 구동방법은 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 중앙흡착부(150, 250)의 구동을 각각 정지하고 상기 외곽흡착부(140, 240)에 의해 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)을 각각 흡착 및 고정하는 단계(S710)와, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 상기 제1 가압부(110, 210)와 제2 가압부(130, 230)에 의해 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)중 적어도 하나를 가압하여 변형시키는 단계(S730)와, 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)을 서로 접근시키는 단계(S750) 및 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 접촉 시 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 외곽흡착부(140, 240)의 구동을 정지하여 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20)을 접착시키는 단계(S770)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 중앙흡착부(150, 250)의 구동을 각각 정지하고 상기 외곽흡착부(140, 240)에 의해 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)을 각각 흡착 및 고정하게 된다.
상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 중앙흡착부(150, 250)의 구동을 정지한 경우, 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 중앙부는 상기 중앙흡착부(150, 250)에 의해 흡착되지 않게 된다. 반면에 상기 외곽흡착부(140, 240)는 계속 동작하므로 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 외곽영역은 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)에 흡착 및 고정된 상태를 유지한다.
이어서, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 상기 제1 가압부(110, 210)와 제2 가압부(130, 230)에 의해 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20) 중에 적어도 하나를 가압하여 변형시키게 된다.
이 경우, 상기 제1 가압부(110, 210)에 의한 가압력이 상기 제2 가압부(130, 230)에 비해 상대적으로 클 수 있다. 즉, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이 상기 제1 가압막(118, 218)이 상기 제2 가압막(138, 238)에 비해 상대적으로 상기 베이스플레이트(105, 205)에서 더 돌출할 수 있다. 따라서, 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)은 중앙부에서 상기 베이스플레이트(105, 205)에서 이격되어 볼록한 형상을 가지게 된다. 이때, 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)은 상기 외곽흡착부(140, 240)에 의해 외곽부가 흡착된 상태를 유지한다.
이어서, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)을 서로 접근시켜 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)을 서로 접근시키게 된다.
상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)이 접촉하는 경우, 도 8의 (C)에 도시된 바와 같이 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 외곽흡착부(140, 240)의 구동을 정지하여 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20)을 접착시키게 된다.
예를 들어, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 외곽흡착부(140, 240)의 구동을 정지하게 되면, 상부에 위치한 상기 제2 기판(20)이 자중에 의해 하강하여 상기 제1 기판(40)에 접착된다. 이 경우, 상기 제1 가압부(110, 210)에 의해 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 중앙부가 상기 베이스플레이트(105, 205)에서 최대한 이격된 상태이므로 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 중앙부가 먼저 접착되고 이어서 외곽부가 접착된다.
상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)이 접착되는 경우, 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20)의 표면처리가 미리 수행되어 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)이 용이하게 접착될 수 있다.
한편, 상기 외곽흡착부(140, 240)의 구동을 정지하여 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 중앙부가 접착된 후, 도 8의 (C)에 도시된 바와 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 제2 가압부(130, 230)의 가압력을 상기 제1 가압부(110, 210)와 동일하게 상승시키게 된다.
상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)의 중앙부가 접착된 후, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 제2 가압부(130, 230)의 제2 가압막(138, 238)을 상기 제1 가압부(110, 210)의 제1 가압막(118, 218)과 동일하게 돌출시키면 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20) 사이에 포함되어 있을 수 있는 보이드를 외곽으로 밀어내어 불량률을 줄일 수 있다.
한편, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)이 상기 진공흡착부(145)의 가장자리에 제3 가압부(미도시)를 더 구비하는 경우, 상기 제1 진공척(100) 및 제2 진공척(200)의 제3 가압부에 의해 상기 제1 기판(40) 및 제2 기판(20)을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20) 사이에 포함되어 있을 수 있는 보이드를 상기 제1 기판(40)과 제2 기판(20) 사이에서 밀어내어 불량률을 낮출 수 있다.
한편, 도 9은 다른 실시예에 따른 제1 진공척(800)의 평면도이다.
도 9를 참조하면 본 실시예에 따른 제1 진공척(800)은 진공흡착부(145)가 베이스플레이트(805)의 중앙부에서 외곽을 향해 4개의 영역(870, 860, 850, 840)으로 구획되어 제공된다. 이러한 구획된 영역의 개수는 적절히 변형될 수 있다.
이 경우, 중앙부의 제1 흡착부(870), 또는 상기 제1 흡착부(870)와 제2 흡착부(860)가 전술한 중앙흡착부에 대응할 수 있으며, 제3 흡착부(850) 및 제4 흡착부(840)가 전술한 외곽흡착부에 대응할 수 있다.
한편, 제1 가압부(810)는 상기 제1 흡착부(870)의 중앙에 위치하고, 상기 제2 가압부(830)는 상기 제1 흡착부(870)와 제2 흡착부(860)의 경계를 따라 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 가압부(830)의 위치는 적절하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 제1 흡착부(870)와 제2 흡착부(860)의 경계를 따라 리프트핀이 이동하는 관통홀(880)이 제공된다.
한편, 도 10은 또 다른 실시예에 따른 제1 진공척(700)의 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 진공척(700)은 가압부(710, 730)가 베이스플레이트(705)의 중앙부를 중심으로 원주방향으로 이어진 형태를 가질 수 있다.
즉, 상기 제1 가압부(710)가 중앙부에 위치한 경우, 상기 제2 가압부(730)는 상기 제1 가압부(710)에서 이격되어 원주방향으로 이어진 형태를 가질 수 있다. 이에 의해 상기 기판을 가압하는 경우에 보다 하중을 널리 분산시킬 수 있게 되어 상기 기판의 파손 및 손상을 최대한 억제할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 가압부(710)와 상기 제2 가압부(730) 사이에 중앙흡착부(750)가 배치되며, 상기 제2 가압부(730)의 외곽에 외곽흡착부(740)가 배치될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 제1 진공척
105, 205 : 베이스플레이트
110, 210 : 제1 가압부
130, 230 : 제2 가압부
140, 240 : 외곽흡착부
150, 250 : 중앙흡착부
200 : 제2 진공척

Claims (11)

  1. 베이스플레이트;
    상기 베이스플레이트에 구비되어 음압에 의해 기판을 흡착 및 고정하는 진공홀이 형성되며, 상기 베이스플레이트의 중앙부에서 외곽을 향해 복수개의 영역으로 구획되어 개별적으로 상기 기판을 흡착 및 고정하는 진공흡착부; 및
    상기 베이스플레이트에 구비되며 상기 베이스플레이트의 표면에서 돌출되어 상기 기판을 가압하는 가압부;를 구비하고,
    상기 가압부는 상기 진공흡착부의 중앙부에 위치하는 제1 가압부와, 상기 진공흡착부의 중앙부에서 반경방향으로 상기 제1 가압부에서 이격되어 위치하는 복수개의 제2 가압부를 구비하고,
    상기 가압부는 공압에 의해 팽창하는 가압막을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압부는
    상기 진공흡착부의 가장자리에 제3 가압부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압부는
    상기 베이스플레이트에 고정되는 하우징;
    상기 하우징과 베이스플레이트 사이를 실링하는 실링부; 및
    상기 하우징의 상부에 구비되어 공압에 의해 팽창하는 상기 가압막;을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공척.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진공흡착부는
    상기 베이스플레이트의 중앙부에 위치하는 중앙흡착부와,
    상기 중앙흡착부의 외곽에 위치하는 외곽흡착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공척.
  6. 베이스플레이트의 중앙부의 중앙흡착부와 외곽흡착부를 구비한 진공흡착부와, 상기 베이스플레이트의 중앙부의 제1 가압부와 상기 제1 가압부의 외곽의 제2 가압부를 구비한 진공척의 구동방법에 있어서,
    상기 제1 가압부를 구동시켜 상기 제1 가압부를 상기 베이스플레이트에서 돌출시키는 단계;
    기판을 하강시켜 상기 기판의 중앙부가 상기 제1 가압부에 접촉하는 단계;
    상기 중앙흡착부에 의해 상기 기판의 중앙부를 흡착 및 고정하는 단계; 및
    상기 외곽흡착부에 의해 상기 기판을 흡착 및 고정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 진공흡착부의 중앙부에 의해 상기 기판의 중앙부를 흡착 및 고정하는 단계에서
    상기 제1 가압부의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법.
  8. 베이스플레이트의 중앙부의 중앙흡착부와 외곽흡착부를 구비한 진공흡착부와, 상기 베이스플레이트의 중앙부의 제1 가압부와 상기 제1 가압부의 외곽의 제2 가압부를 구비한 제1 진공척 및 제2 진공척의 구동방법에 있어서,
    상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 중앙흡착부의 구동을 각각 정지하고 상기 외곽흡착부에 의해 제1 기판 및 제2 기판을 각각 흡착 및 고정하는 단계;
    상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 상기 제1 가압부와 제2 가압부에 의해 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 적어도 하나를 가압하여 변형시키는 단계;
    상기 제1 기판 및 제2 기판을 서로 접근시키는 단계; 및
    상기 제1 기판 및 제2 기판의 접촉 시 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 외곽흡착부의 구동을 정지하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 접착시키는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 가압부와 제2 가압부에 의해 상기 기판을 가압하는 단계에서,
    상기 제1 가압부에 의한 가압력이 상기 제2 가압부에 비해 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 제2 기판을 접착시키는 단계에서
    상기 외곽흡착부의 구동을 정지한 후, 상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 제2 가압부의 가압력을 상기 제1 가압부와 동일하게 상승시키는 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압부는 상기 진공흡착부의 가장자리에 제3 가압부를 더 구비하고,
    상기 제1 진공척 및 제2 진공척의 제3 가압부에 의해 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척의 구동방법.

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