KR20110107923A - 압력제어형 기판 접합장치 및 이를 이용한 기판 접합방법 - Google Patents

압력제어형 기판 접합장치 및 이를 이용한 기판 접합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압력제어형 기판 접합장치에 관한 것으로서, 내부에 제1 기판 및 제2 기판의 접합작업이 이루어지는 작업공간이 형성된 작업챔버; 상기 제1 기판의 하부에 배치되어 상기 제1 기판을 지지하는 지지부; 상기 제2 기판의 상부에 배치되어 상기 제2 기판을 가압하는 가압판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가열시키는 히터; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 접합량을 감지하는 센서부; 상기 가압판과 연결되어 상기 가압판에 가압력을 공급하는 가압기; 및 상기 센서부의 신호에 따라 상기 가압기의 가압력을 제어하는 압력제어기;를 포함하며, 이를 통해 서로 접합되는 양 기판의 접합량에 따라 가압력을 조절할 수 있으므로, 기판의 접합 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

압력제어형 기판 접합장치 및 이를 이용한 기판 접합방법{PRESSURE CONTROL TYPE DEVICE FOR BONDING SUBSTRATES AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 압력제어형 기판 접합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 기판 및 제2 기판의 접합 시에 가해지는 압력을 접합량에 따라 조절하여 접합 성능을 향상시킬 수 있는 압력제어형 기판 접합장치 및 이를 이용한 기판 접합방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에는 경우에 따라 2가지 이상의 소자를 접합하는 공정이 요구된다. SOI(Silicon On Insulator) 기판을 제조하거나, P 타입 반도체와 N 타입 반도체를 결합시켜 P-N 정션(junction)을 형성하는 경우와 두 기판을 접합하는 경우 등이 그것이다. 이를 위하여 2개의 기판을 결합하는 공정이 요구되는데, 접착제를 사용하여 기판의 양면을 결합하거나, 접착제의 사용없이 기판 간에 직접적인 결합을 형성하는 방법 등이 사용된다.
접착제를 사용하여 기판을 결합하는 방법은 유기계 또는 무기계의 접착제층을 기판의 일면에 형성한 후 접착제의 접착력에 의하여 양 기판을 접합하는 것이고, 직접적인 결합방법은 상온의 분위기 또는 두 기판을 가열하면서 기판에 압력을 가하여 양 기판을 접합하는 것이다.
도 1은 종래의 기판 접합장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기판 접합장치는, 지지부(2) 위에 접합될 제1 기판(1a) 및 제2 기판(1b)을 순서대로 올려놓고, 그 위에 설치된 가압판(3)을 공압 액추에이터와 같은 가압기(4)를 이용하여 가압하면서 특정 온도로 가열하여 한 쌍의 기판을 서로 접합하는 방식으로 이루어진다. 이 때, 상기 지지부(2) 및 가압판(3)에는 기판을 가열하기 위한 가열수단이 마련된다.
이와 같은 종래의 기판 접합장치에서는 단순히 가압기(4)를 이용하여 일정한 압력을 가지고 기판을 가압하면서 양 기판을 접합하기 때문에, 가압력이 큰 경우에는 접합되는 양 기판이 과도하게 서로 접합되거나, 가압력이 작은 경우에는 접합력이 부족하여 접합 품질이 좋지 않게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 기판의 접합량에 따라 가압력을 조절하여 기판의 접합 품질을 향상시킬 수 있는 압력제어형 기판 접합장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상술한 압력제어형 기판 접합장치를 이용하여 기판을 접합하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여,
내부에 제1 기판 및 제2 기판의 접합작업이 이루어지는 작업공간이 형성된 작업챔버;
상기 제1 기판의 하부에 배치되어 상기 제1 기판을 지지하는 지지부;
상기 제2 기판의 상부에 배치되어 상기 제2 기판을 가압하는 가압판;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가열시키는 히터;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 접합량을 감지하는 센서부;
상기 가압판과 연결되어 상기 가압판에 가압력을 공급하는 가압기; 및
상기 센서부의 신호에 따라 상기 가압기의 가압력을 제어하는 압력제어기;를 포함하는 압력제어형 기판 접합장치를 제공한다.
여기서, 상기 센서부는 상기 가압판과 상기 지지부 사이의 거리를 측정함으로써 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 접합량을 감지할 수 있다.
또한, 상기 압력제어기는, 상기 제1, 2 기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 상기 가압력을 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 상기 가압력을 일정하게 유지시키도록 상기 가압력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 압력제어기는, 미리 설정된 초기 가압력으로부터 상기 제1, 2 기판의 접합 시작점에 도달하기 전까지 상기 초기 가압력을 서서히 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 히터는 상기 지지부 및 상기 가압판에 내장될 수 있다.
또한, 상기 지지부에 대해 승강 가능하게 설치되며 상기 제1 기판을 지지할 수 있는 리프터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1, 2 기판을 상기 작업챔버 내부에서 정렬시키는 정렬유닛을 더 포함하고, 상기 정렬유닛은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하여 상기 제1, 2 기판을 서로 이격시키는 스페이서와, 상기 제1, 2기판의 측면을 가압하여 상기 제1, 2 기판을 정렬시키는 얼라이너를 포함할 수 있다,
또한, 상기 가압판에는, 상기 가압판으로부터 돌출 가능하게 설치되며 상기 제2 기판과 접촉하여 상기 제2 기판의 정렬을 유지시키는 포인터가 구비될 수 있다.
또한, 상기 작업챔버에는 상기 작업공간에 진공을 형성시키는 진공형성수단이 연결될 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여,
제1 기판 및 제2 기판을 접합하는 기판 접합장치를 이용하여 제1, 2 기판을 접합하는 기판 접합 방법으로서,
(a) 작업챔버에 제1 기판을 로딩하는 단계:
(b) 상기 제1 기판의 상부에 스페이서를 위치시키고, 상기 스페이서 위에 제2 기판을 로딩하는 단계;
(c) 상기 스페이서에 의해 상기 제1, 2 기판이 이격된 채로 얼라이너를 이용하여 상기 제1, 2 기판을 정렬시키는 단계;
(d) 상기 작업챔버 내부를 진공화시키는 단계;
(e) 상기 스페이서와 상기 얼라이너를 상기 제1, 2 기판으로부터 멀어지게 하여 상기 제1, 2 기판이 정렬된 채로 이들을 서로 접촉시키는 단계; 및
(f) 상기 제1, 2 기판을 미리 정해진 온도로 가열하면서 상기 제2 기판을 소정의 가압력으로 가압하여 기판을 접합하는 단계;를 포함하고,
상기 (f) 단계에서 상기 가압력을, 상기 제1, 2 기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 기판의 접합방법을 제공한다.
여기서, 상기 (a) 단계에서, 상기 제1 기판을 상기 작업챔버 내부에서 승강 가능하게 설치된 리프터 상에 로딩시키고, 상기 (f) 단계에서, 상기 제1 기판이 상기 리프터 상에 위치한 채로 상기 제2 기판을 가압할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 제1 기판을 상기 작업챔버 내부에서 승강 가능하게 설치된 리프터 상에 로딩시키고, 상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 상기 리프터를 상기 작업챔버 내에 위치한 지지부 아래로 하강시켜 상기 제1 기판이 상기 지지판에 놓이도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계는 상기 제2 기판과 접촉가능하게 설치된 포인터를 이용하여 상기 제2 기판의 정렬상태를 유지하면서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 서로 접합되는 양 기판의 접합량에 따라 가압력을 조절할 수 있으므로, 기판의 접합 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 공정 조건 또는 기판의 종류 별로 가압 압력을 변경하여 가압할 수 있으므로, 다양한 기판의 접합 공정에 보다 쉽게 적용할 수 있다.
도 1은 종래의 기판 접합장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력제어형 기판 접합장치의 개략 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압력제어기에 의해 제어되는 가압 압력의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 접합되는 양 기판의 접합 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 접합되는 양 기판의 정렬 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력제어형 기판 접합장치의 개략 구조도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합방법의 순서도이다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합장치에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력조절형 기판 접합장치(100)의 개략 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압력조절형 기판 접합장치(100)는, 내부에 제1 기판(10a) 및 제2 기판(10b)의 접합작업이 이루어지는 작업공간(21)이 형성된 작업챔버(20); 상기 제1 기판의 하부에 배치되어 상기 제1 기판을 지지하는 지지부(30); 상기 제2 기판의 상부에 배치되어 상기 제2 기판을 가압하는 가압판(40); 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가열시키는 히터(31, 41); 상기 지지부와 상기 가압판의 이격거리를 감지하는 센서부(50); 상기 가압판과 연결되어 상기 가압판에 가압력을 공급하는 가압기(60); 및 상기 센서부의 신호에 따라 상기 가압기의 가압력을 제어하는 압력제어기(70);를 포함한다.
작업챔버(20)에는 작업공간(21)이 형성되며, 외부에 대해 완전히 밀폐되도록 구성된다. 이 작업챔버의 작업공간(21)에서 제1 기판(10a) 및 제2 기판(10b)의 접합 작업이 수행된다. 외부와 밀폐된 작업챔버(20)는 작업챔버 내로 통해 있는 진공관로(22)에 의해 진공펌프와 같은 진공형성수단(23)과 연결되어 있다. 따라서, 이 진공형성수단(23)에 의해 작업챔버의 작업공간(22)은 대기압 이하의 진공상태로 변화될 수 있다.
작업공간(21)의 하부에는 제1 기판(10a)을 지지할 수 있는 지지부(30)가 설치된다. 이 지지부(30)는 접합될 양 기판 중 제1 기판(10a)을 지지하는 역할을 하는 것으로서, 그 내부에는 기판을 가열시키기 위한 히터(31)가 내장되어 있다.
작업공간(21)의 상부에는 제2 기판을 가압하는 가압판(40) 및 이 가압판에 가압력을 제공하는 가압기(60)가 설치되어 있다.
여기서는, 가압판(40)이 제2 기판(10b)의 상부에 설치된 것을 일 예로 설명하였으나, 이와 반대로 상부에 지지부를 두고 하부에서 가압이 이루어지게 할 수 있으며, 상기 지지부(30)에 별도의 가압기를 설치하여 상하부 양쪽 모두에서 양 기판을 가압하도록 구성할 수도 있다.
가압판(40)의 내부에는 기판을 가열시키기 위한 히터(41)가 내장될 수 있다.
가압기(60)는 그 일 예로서 액추에이터인 것이 바람직하며, 작동방식에 따라 공압, 유압 또는 전동 등의 액추에이터가 이용될 수 있다.
상술한 지지부(30) 및 가압판(40) 사이에는 접합될 제1 기판(10a) 및 제2 기판(10b)이 정렬된 채로 놓이게 된다. 제1 기판 및 제2 기판의 정렬 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
본 발명에서 양 기판의 접합원리는, 양 기판을 미리 정해진 온도로 가열하면서 가압하는 것이다. 예를 들어, 제1 기판(10a) 및 제2기판(10b)을 공정의 특성에 따라 미리 정해진 온도로 가열하고, 상기 가압판(40) 및 가압기(60)는 그 과정에서 한쌍의 기판(10a, 10b)을 가압하는 것이다.
또한, 여기에는 CIS(Cmos Image Sensor) 제조 공정의 경우와 같이, 접착 필름이 부착된 일 기판과, 타 기판을 가열하고 가압하여 접착 필름의 특성 변화에 의한 접합도 포함된다.
기판의 접합 성능을 향상시키기 위해서는 적절한 기판의 가열온도 및 가압압력이 필요하다. 가열 온도의 경우에는 양 기판의 공융점 이상의 온도로 가열되는 것이 요구되며, 가압 압력 역시 양 기판의 접합 상태(또는 접합량)에 따라 그 크기가 조절되는 것이 요구된다.
본 발명에서는 양 기판의 접합 상태에 따라 가압판에 공급되는 가압력을 조절하여 기판의 접합 효율을 향상시키고 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 압력조절형 기판 접합장치(100)에는 양 기판의 접합량을 감지하기 위해 센서부(50)가 구비되어 있다. 이 센서부(50)는 가압판 및 지지부 간의 거리를 측정하여 간접적으로 양 기판의 접합량을 측정하도록 구성될 수 있다.
센서부(50)는 서로 이격된 두 물체 간의 거리를 실시간으로 측정할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없으며, 일 예로서 레이저 센서, 정전용량센서, 엔코더 등의 위치변위 센서가 이용될 수 있다.
센서부(50)의 설치 위치는 한정되지 않지만, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 가압판(40)에 직접 설치되거나 가압판과 연동되는 구조물에 부착되는 것이 바람직하며, 이 센서부(50)를 통해 대향하는 위치에 배치된 지지부(30) 또는 지지부와 같은 고정 구조물과의 거리를 실시간으로 측정할 수 있게 된다. 따라서, 가압판(40)과 지지부(30)와의 상호 이격거리를 측정함으로써 접합되는 양 기판의 접합 유무 및 접합량을 실시간으로 측정할 수 있다.
가압기(60)에는 가압판(40)으로의 가압력을 조절하는 압력제어기(70)가 연결되어 있다. 이 압력제어기는 상술한 센서부(50)로부터 얻어지는 신호를 이용하여 양 기판의 접합량에 따라 가압기(60)에서 가압판(40)으로의 가압력을 조절하는 장치이다. 예를 들어, 가압기(60)가 공압 액추에이터라면, 압력제어기(70)는 공압을 실시간으로 조절함으로써 가압판(40)에 공급되는 가압 압력을 제어할 수 있다.
도 3은 압력제어기에 의해 제어되는 가압 압력의 변화를 도시한 그래프이고, 도 4는 양 기판의 접합 상태를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 압력제어기(70)는 초기작동압력(Po)의 크기로 가압기(60)를 작동시키며, 센서부(50)에 의해 양 기판의 접촉이 시작되는 시간(ti)까지 서서히 그 압력을 줄여나간다. 센서부(50)에 의해 양 기판의 접촉이 시작됨이 감지되면(접합 시작점), 압력제어기(70)는 가압기의 압력을 서서히 증가시킨다. 이 후, 센서부(50)에 의해 양 기판이 바람직한 접합량을 가짐이 감지되면(정상 접합점), 가압기의 압력을 일정하게 유지시킨다.
이와 같이, 센서부(50)와 압력제어기(70)를 이용하면 양 기판의 접합 상태에 따라 가압 압력을 조절할 수 있다. 양 기판의 접합 이전에 초기작동압력(Po)을 크게 하여 초기접합압력(Pi)까지 서서히 줄여나가는 이유는 가압기(60)의 동작 속도를 빠르게 하여 접합 공정의 시간을 줄이기 위함이다.
그리고, 초기접합압력(Pi)을 작게하고 접합 과정에서 가압력을 최종접합압력(Pf)까지 서서히 증가시키는 이유는 양 기판의 접합 과정에서 생길 수 있는 본딩 보이드(bonding void)의 생성을 방지하기 위함이다. 또한, 이와 같이 가압력의 프로파일을 변경시켜 가면서 기판을 가압하게 되면 접합되는 기판의 패턴과 패턴 사이의 거리를 측정하여 접합에 의한 눌림 정도를 측정하는 ABICD(After Bonding Inspectin Critical Distance, ㎛) 및 접합 후 기판의 정렬도를 나타내는 본딩 오버레이(Bonding Overlay, ㎛)를 줄여 접합 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4(a)는 양 기판의 접합 시작점의 상태를, 도 4(b)는 정상 접합점의 상태를, 도 4(c)는 과도 접합점의 상태를 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 압력제어기 및 센서부를 이용하면 도 4(c)와 같은 과도 접합점을 방지하여 기판의 접합 효율을 향상시킬 수 있다.
일 예로서, 외경이 8 inch 이며 두께가 765㎛인 실리콘 웨이퍼에 접착필름이 50㎛의 두께로 부착된 제1 기판과, 외경이 8 inch 이며 두께가 400㎛인 글라스 웨이퍼로 이루어진 제2 기판을 135℃ 내지 185℃의 온도로 가열하면서 접합할 경우, 접합 후 바람직한 기판의 두께는 1165㎛ 내지 1215㎛가 되며, 이 때 최종접합압력은 6000mbar 내지 7000mbar가 된다.
도 5는 본 발명의 압력제어형 기판 접합장치에서 제1 기판(10a) 및 제2 기판(10b)의 정렬 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 압력제어형 기판 접합장치는 상기 제1, 2 기판을 상기 작업챔버 내부에서 정렬시키는 정렬유닛을 더 포함할 수 있다. 이 정렬유닛은, 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하여 상기 제1, 2 기판을 서로 이격시키는 스페이서(81)와, 상기 제1, 2기판의 측면을 가압하여 상기 제1, 2 기판을 정렬시키는 얼라이너(82)를 포함한다.
먼저 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제1 기판(10a)이 작업챔버 내의 지지부(30)로 로딩되고, 이어서 상기 제1 기판(10a)의 외측에서 스페이서(81)가 제1 기판 위로 내측을 향해 이동한다. 이후 제2 기판(10b)이 상기 스페이서(81) 위로 로딩되어 스페이서(81)에 의해 양 기판(10a, 10b)이 서로 이격된 채로 위치하게 된다.
도 5(b)를 참조하면, 스페이서(81)에 의해 양 기판이 이격된 상태에서, 제1 기판(10a)과 제2 기판(10b)의 외측에 위치하던 얼라이너(82)가 양 기판을 향해 이동하면서 양 기판의 모서리를 가압하여 제1 기판(10a) 및 제2 기판(10b)을 정렬시킨다. 얼라이너(82)가 기판과 접촉하는 위치는 기판의 플랫존(flat zone) 부분이나 노치(notch) 부분을 포함하는 것이 바람직하다.
이후, 도 5(c)를 참조하면, 스페이서(81)와 얼라이너(82)를 기판의 외측으로 이동시키면서 제1 기판(10a)과 제2 기판(10b)을 접촉시키는 데, 이 때 서로 정렬된 양 기판의 정렬 상태를 유지시키기 위해 포인터(42)를 이용한다. 상기 포인터(42)는 가압판(40)에 돌출 가능하게 설치되며, 제2 기판과 접촉하면서 제2 기판의 정렬상태를 유지시켜 준다. 단, 포인터는 기판에 따라 사용되지 않을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 압력제어형 기판 접합장치(100)는 지지부(30)에 대해 승강 가능하게 설치되며 제1 기판을 지지할 수 있는 리프터(32)를 더 포함할 수 있다.
도 6은 리프터(32)가 설치된 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력제어형 기판 접합장치의 개략 구조도이다.
도 6(a)는 로딩된 양 기판이 정렬된 상태에서 리프터(32) 상에 위치한 모습을 도시한 도면으로서, 이와 같이 리프터(32)가 구비된 기판 접합장치(100)에서는 작업챔버(20)의 작업공간으로 제1 기판(10a)이 상기 리프터(32) 상에 로딩될 수 있다. 그리고, 이 리프터 상에 기판이 위치한 상태에서 기판의 정렬, 작업챔버의 진공화 및 기판의 가열작업이 이루어질 수 있다. 즉, 리프터의 높이 조절에 의해 다양한 높이에서 접합 이전의 공정들을 수행할 수 있다. 나아가, 접합 공정에 있어서도 리프터를 이용하면 히터(31)로부터의 열이 기판으로 보다 균일하게 전달되게할 수 있어 접합 품질을 더욱 항샹시킬 수 있다.
또한, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 리프터(32)를 하강시켜 기판이 지지부(30)에 재치된 상태에서 기판의 가열 및 가압 작업이 이루어지게 하는 것도 가능함은 물론이다.
이하에서는 상술한 압력제어형 기판 접합장치를 이용하여 기판을 접합하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 작업챔버에 제1 기판을 로딩하는 단계(S10): 상기 제1 기판의 상부에 스페이서를 위치시키고, 상기 스페이서 위에 제2 기판을 로딩하는 단계(S20); 상기 스페이서에 의해 상기 제1, 2 기판이 이격된 채로 얼라이너를 이용하여 상기 제1, 2 기판을 정렬시키는 단계(S30); 상기 작업챔버 내부를 진공화시키는 단계(S40); 상기 스페이서와 상기 얼라이너를 상기 제1, 2 기판으로부터 멀어지게 하여 상기 제1, 2 기판이 정렬된 채로 이들을 서로 접촉시키는 단계(S50); 및 상기 제1, 2 기판을 공융점 이상으로 가열하면서 상기 제2 기판을 소정의 가압력으로 가압하여 기판을 접합하는 단계(S60);를 포함한다. 그리고, 접합 단계에서는, 상기 가압력을, 상기 제1, 2 기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 일정하게 유지시킨다.
제1 단계(S10)는, 작업챔버(20)의 작업공간(21)으로 접합될 기판을 삽입하는 단계로서, 제1 기판은 지지부(30) 상에 로딩되거나, 상기 지지부에 대해 승강 가능하게 설치된 리프터(32)에 로딩될 수 있다.
제2 단계(S20)에서는, 먼저 로딩된 제1 기판(10a)의 상부에 스페이서를 위치시키고, 이 스페이서 위로 제2 기판을 로딩하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 서로 이격된 채로 작업공간에 위치시켜 기판의 정렬을 준비하는 단계이다.
제3 단계(S30)는, 서로 이격된 채로 위치한 양 기판을 얼라이너를 통해 기판 측면을 가압하여 정렬시키는 단계이다. 스페이서와 얼라이너는 기판의 원주 상의 상이한 위치에 배치되어 서로 간섭이 일어나지 않게 배열된다.
제4 단계(S40)는 작업챔버의 내부를 진공화시켜 작업공간 내부의 불순물 등을 제거하는 단계이다. 상기 단계는 작업챔버에 연결 설치된 진공화수단을 이용하여 작업공간을 대기압 이하의 진공상태로 만든다.
제5 단계(S50)는 정렬에 사용된 스페이서와 얼라이너를 기판의 외측으로 이동시켜 양 기판을 정렬된 상태로 접촉시키는 단계이다. 이 단계에서는 제2 기판과 접촉하는 포인터를 이용하여 제2 기판이 정렬된 상태를 유지하면서 제1 기판과 접촉되도록 할 수 있다.
제6 단계(S60)는 제1, 2 기판을 가열 및 가압하면서 접합시키는 단계로, 이 단계에서는 상술한 바와 같이 기판의 접합량에 따라 가압력을 변화시켜 가면서 접합 작업을 수행할 수 있다.
상술한 단계에서, 제1 기판이 지지부에 대해 승강 가능하게 설치된 리프터 상에 로딩된다면, 상기 제6 단계는 제1 기판이 상기 리프터 상에 위치한 채로 이루어질 수 있다. 물론, 제4 단계 이후 리프터를 지지판 아래로 하강시켜 제1 기판이 지지판 상에 놓인 채로 상기 제5 단계 및 제6 단계가 수행될 수도 있다.
상기 단계 중, 진공화 단계인 제4 단계를 제외한 일련의 단계들은 대기압 하에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (13)

  1. 내부에 제1 기판 및 제2 기판의 접합작업이 이루어지는 작업공간이 형성된 작업챔버;
    상기 제1 기판의 하부에 배치되어 상기 제1 기판을 지지하는 지지부;
    상기 제2 기판의 상부에 배치되어 상기 제2 기판을 가압하는 가압판;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가열시키는 히터;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 접합량을 감지하는 센서부;
    상기 가압판과 연결되어 상기 가압판에 가압력을 공급하는 가압기; 및
    상기 센서부의 신호에 따라 상기 가압기의 가압력을 제어하는 압력제어기;를 포함하는 압력제어형 기판 접합장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 가압판과 상기 지지부 사이의 거리를 측정함으로써 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 접합량을 감지하는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력제어기는,
    상기 제1, 2 기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 상기 가압력을 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 상기 가압력을 일정하게 유지시키도록 상기 가압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력제어기는,
    미리 설정된 초기 가압력으로부터 상기 제1, 2 기판의 접합 시작점에 도달하기 전까지 상기 초기 가압력을 서서히 감소시키는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 상기 지지부 및 상기 가압판에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부에 대해 승강 가능하게 설치되며 상기 제1 기판을 지지할 수 있는 리프터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 기판을 상기 작업챔버 내부에서 정렬시키는 정렬유닛을 더 포함하고,
    상기 정렬유닛은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하여 상기 제1, 2 기판을 서로 이격시키는 스페이서와, 상기 제1, 2기판의 측면을 가압하여 상기 제1, 2 기판을 정렬시키는 얼라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가압판에는, 상기 가압판으로부터 돌출 가능하게 설치되며 상기 제2 기판과 접촉하여 상기 제2 기판의 정렬을 유지시키는 포인터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 작업챔버에는 상기 작업공간에 진공을 형성시키는 진공형성수단이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어형 기판 접합장치.
  10. 제1 기판 및 제2 기판을 접합하는 기판 접합장치를 이용하여 제1, 2 기판을 접합하는 기판 접합 방법으로서,
    (a) 작업챔버에 제1 기판을 로딩하는 단계:
    (b) 상기 제1 기판의 상부에 스페이서를 위치시키고, 상기 스페이서 위에 제2 기판을 로딩하는 단계;
    (c) 상기 스페이서에 의해 상기 제1, 2 기판이 이격된 채로 얼라이너를 이용하여 상기 제1, 2 기판을 정렬시키는 단계;
    (d) 상기 작업챔버 내부를 진공화시키는 단계;
    (e) 상기 스페이서와 상기 얼라이너를 상기 제1, 2 기판으로부터 멀어지게 하여 상기 제1, 2 기판이 정렬된 채로 이들을 서로 접촉시키는 단계; 및
    (f) 상기 제1, 2 기판을 미리 정해진 온도로 가열하면서 상기 제2 기판을 소정의 가압력으로 가압하여 기판을 접합하는 단계;를 포함하고,
    상기 (f) 단계에서 상기 가압력을, 상기 제1, 2 기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 기판의 접합방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 제1 기판을 상기 작업챔버 내부에서 승강 가능하게 설치된 리프터 상에 로딩시키고,
    상기 (f) 단계에서, 상기 제1 기판이 상기 리프터 상에 위치한 채로 상기 제2 기판을 가압하는 것을 특징으로 하는 기판의 접합방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 제1 기판을 상기 작업챔버 내부에서 승강 가능하게 설치된 리프터 상에 로딩시키고,
    상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 상기 리프터를 상기 작업챔버 내에 위치한 지지부 아래로 하강시켜 상기 제1 기판이 상기 지지판에 놓이도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 접합방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 상기 제2 기판과 접촉가능하게 설치된 포인터를 이용하여 상기 제2 기판의 정렬상태를 유지하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 접합방법.
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KR20190004568A (ko) * 2017-07-04 2019-01-14 주식회사 리텍 변위 센서를 이용하여 기판의 표면을 평탄화하기 위한 장치 및 그 방법
KR101940524B1 (ko) * 2017-11-13 2019-01-21 주식회사 엠케이씨 원통형 전지캔의 벤트 성형장치

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