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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Substrat-Bondvorrichtung für eine Flüssigkristallanzeigetafel
(LCD) und insbesondere auf eine Substrat-Bondvorrichtung für ein LCD-Panel,
mit der eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Belüftung erzielt
wird.
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Mit
Fortschritt des Informationszeitalters sind die Anforderungen an
verschiedene Anzeigevorrichtungen gestiegen. Um diesen Anforderungen
zu genügen,
wird im Bereich von Flat-Panel-Anzeigevorrichtungen einschließlich Flüssigkristallanzeigevorrichtungen,
Plasma-Anzeigevorrichtungen (PDP), Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen
(ELD) und Vakuumfluoreszenz-Anzeigevorrichtungen (VFD) usw. Forschung
betrieben. Einige Flat-Panel-Anzeigevorrichtungen werden für Anzeigezwecke
bei unterschiedlichen Anwendungen verwendet.
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Insbesondere
wird das LCD als Ersatz für
die Kathodenstrahlröhre
(CRT) in Verbindung mit mobilen Bildanzeigevorrichtungen verwendet,
da das LCD Vorteile, wie hervorragende Bildqualität, Helligkeit, einen
schmalen Aufbau und einen geringen Stromverbrauch aufweist. Somit
ist das LCD momentan am weitesten verbreitet. Es werden verschiedene
Anwendungen für
LCDs zusätzlich
zu den mobilen Bildanzeigevorrichtungen entwickelt, beispielsweise
als Monitore für
Notebook-Computer aber auch als Fernsehmonitore, um Fernsehsignale
zu empfangen und anzuzeigen, und als Desktop-Computermonitore.
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Obwohl
LCDs für
Bildanzeigevorrichtungen auf verschiedenen Gebieten entwickelt wurden,
wird die Aufgabe, die Bildqualität
derartiger LCDs zu verbessern, durch das Bestreben die oben erwähnten Eigenschaften
und Vorteile zu verbessern, erschwert.
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Entsprechend
hängt die
erfolgreiche Anwendung derartiger LCDs in verschiedenen Bildanzeigevorrichtungen
davon ab, ob das LCD die gewünschte hohe
Bildqualität
einschließlich
hoher Auflösung,
hoher Helligkeit und großer
Anzeigefläche
und dergleichen realisieren kann oder nicht, unter Beibehaltung der
gewünschten
Charakteristiken wie Lichtstärke, schmalem
Aufbau und niedrigem Stromverbrauch.
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Verfahren
zur Herstellung der oben erwähnten
LCDs werden typischerweise in Flüssigkristallinjektionstypen
und Flüssigkristalldispenstypen
klassifiziert. Beim Flüssigkristallinjektionsverfahren
wird ein Abdichtungsmuster auf eines des oberen oder unteren Substrats
eingeschrieben, sodass das Abdichtungsmuster einen Injektionseinlass
aufweist. Danach werden die Substrate unter Vakuumbedingungen aneinander
gebondet. Dann wird ein Flüssigkristallmaterial
durch den Injektionseinlass in einen Raum injiziert, der zwischen
den Substraten gebildet ist. Bei dem Flüssigkristalldispensverfahren
wird ein Substrat vorbereitet, auf dem ein Flüssigkristallmaterial aufgebracht
wurde. Ein anderes Substrat wird vorbereitet, auf dem ein Abdichtungsmuster
ausgebildet ist, sodass das Abdichtungsmuster sich komplett entlang
des umfänglichen
Randes des Substrates erstreckt ohne einen Injektionseinlass auszubilden.
Danach wird das letztere Substrat auf dem erstgenannten Substrat
unter Vakuumbedingungen angeordnet, sodass sie zueinander ausgerichtet
sind. Die ausgerichteten Substrate werden dann aneinander gebondet.
Ein derartiges Flüssigkristalldispensverfahren
ist in der JP Heisei 11-089612 und Heisei 11-172903 beschrieben.
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Das
Flüssigkristalldispensverfahren
weist den Vorteil auf, dass es durch den Wegfall von entsprechenden
Schritten, die beim Flüssigkristallinjektionsverfahren
erforderlich sind, eine reduzierte Anzahl von Prozessen verwendet.
Derartige Prozesse sind beispielsweise: das Ausbilden eines Flüssigkristallinjektionseinlasses,
das Injizieren von Flüssigkristallmaterial
und das Abdichten des Injektionseinlasses, sodass für derartige
Prozesse keine Ausrüstung erforderlich
ist.
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Aus
diesen Gründen
wurde in letzter Zeit aktiv Forschung betrieben, um verschiedene
Ausrüstungen
zur Verwendung beim Flüssigkristalldispensverfahren
bereitzustellen.
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Beispielsweise
hat der Anmelder eine Substrat-Bondvorrichtung für ein LCD-Panel in der koreanischen Patentanmeldung
Nr. 2002-71366 (Anmeldedatum: 16. November 2002) vorgeschlagen.
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Wo
es gewünscht
ist, ein oberes Substrat (oder ein unteres Substrat) an ein unteres
Substrat (oder an ein oberes Substrat) zu bonden, das mit einer
Abdichtung entlang des äußeren Randes
des unteren Substrats beschichtet und mit einem darauf aufgebrachten
Flüssigkeitskristallmaterial
versehen ist, kann die vom Anmelder vorgeschlagene Substrat-Bondvorrichtung
verwendet werden. Das obere Substrat wird zuerst an einer oberen
elektrostatischen Halterung bzw. Einspannung (ESC) befestigt und
dann abgesenkt, sodass das obere Substrat nah am unteren Substrat
zu liegen kommt. Die obere ESC wird dann ausgeschaltet, wodurch
das obere Substrat freigegeben wird, welches somit auf dem unteren
Substrat abgelegt wird. In diesem Zustand führt die Substrat-Bondvorrichtung
einen Belüftungsprozess
durch, um das obere und untere Substrat aneinander zu bonden.
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Ein
Beispiel eines derartigen Belüftungsprozesses
ist in 1A dargestellt.
Wie in 1A dargestellt,
liegt während
des Belüftungsprozesses
ein Vakuum in einem Raum vor, der sich zwischen einem oberen Substrat 110 und
einem unteren Substrat 120 befindet, und der von einer
Abdichtung 111 abgedichtet ist, die an dem unteren Substrat 120 ausgebildet ist,
sodass sich eine Druckdifferenz zwischen dem Raum und der Atmosphäre ausbildet.
Aufgrund dieser Druckdifferenz werden das obere Substrat 110 und
das untere Substrat 120 aneinander gebondet.
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Wie
in 1B gezeigt, weist
die oben erwähnte
herkömmliche
Substrat-Bondvorrichtung jedoch ein Problem auf, da die Belüftung während des Belüftungsprozesses
ungleichmäßig ausgeführt wird, wodurch
eine schlechte Bondqualität
der Substrate erhalten wird. Das heißt, wenn die Belüftung während des
Belüftungsprozesses
ungleichmäßig durchgeführt wird,
bildet sich ein Spalt zwischen dem oberen Substrat 110 und
der Abdichtung 111. In diesem Fall können Luftblasen in den Flüssigkristallraum
eintreten, wodurch die Bondqualität der Substrate herabgesetzt
wird.
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Dementsprechend
ergibt sich die Aufgabe für
die vorliegende Erfindung eine Substrat-Bondvorrichtung für ein LCD-Panel
anzugeben, die im Wesentlichen eine oder mehrere Probleme aufgrund
der Einschränkungen
und Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere
eine gleichmäßige Belüftung sicherstellt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei einer
Substrat-Bondvorrichtung nach der Erfindung für ein LCD-Panel verteilt angeordnete
Belüftungslöcher zum
Einsatz kommen, wodurch eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit
der Belüftung
erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird eine
Substrat-Bondvorrichtung für
ein LCD-Panel zum Verbonden eines ersten Substrats mit einem zweiten
Substrat unter Benutzung eines Belüftungsprozesses angegeben, welche
umfasst: eine untere Halteplatte, die das zweite Substrat hält; und
eine obere Halteplatte mit einer Vielzahl von Blöcken, die jeweils ein Hauptbelüftungsloch
aufweisen, wobei die obere Halteplatte bei einem Haltebetrieb der
Blöcke
das erste Substrat hält
und danach das gehaltene erste Substrat freigibt, sodass sich das
erste Substrat auf das zweite Substrat absenkt.
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Die
Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar. Es zeigen:
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1A eine
schematische Ansicht eines Prozesses zum Bonden von Substraten bei
gleichmäßiger Belüftung;
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1B eine
schematische Ansicht eines Prozesses zum Bonden von Substraten bei
ungleichmäßiger Belüftung;
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2 eine
schematische Ansicht eines Anfangszustandes einer Substrat-Bondvorrichtung für ein LCD-Panel
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
schematische Ansicht eines Verbindungszustands von Vakuumpumpen
bei der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4A eine
schematische Darstellung einer oberen elektrostatischen Halte- bzw. Einspannvorrichtung,
die eine obere Halte- bzw. Einspannplatte bildet, wie in den 2 und 3 gezeigt;
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4B eine
perspektivische Ansicht eines Hauptbelüftungslochgebiets gemäß 4A;
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5 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie I-I' in 4A;
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6 eine
perspektivische Ansicht von Leitungen, die mit der oberen elektrostatischen
Halte- bzw. Einspannvorrichtung gemäß 4A verbunden sind;
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7 eine
schematische Ansicht eines Substratladevorgangs, der von einer Ladevorrichtung
bei der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
durchgeführt
wird;
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8 und 9 schematische
Ansichten eines Verfahrens zum Fixieren eines ersten Substrats an
einem oberen Gestell in der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10-12 schematische
Ansichten eines Verfahrens zum Beladen eines zweiten Substrates
und zum Fixieren des zweiten Substrates an einem unteren Gestell
in der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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13 Bewegungsabläufe von
Gestellen beim Bonden der Substrate;
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14 die
Ausrichtung der Substrate, die von einer Ausrichteinheit durchgeführt wird,
die in der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
enthalten ist;
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15A und 15B vergrößerte Ansichten
entsprechend einem Bereich A von 13;
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16A eine schematische Ansicht eines Zustands,
bei dem die Substrat-Bondvorrichtung
vorbereitet ist, einen Belüftungsprozess
auszuführen; und
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16B eine vergrößerte Ansicht
entsprechend einem Bereich B gemäß 16A.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung detailliert beschrieben, wozu insbesondere auf die 2 bis 16B Bezug genommen wird. Es werden, wo es möglich ist,
die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um gleiche
oder ähnliche
Teile zu bezeichnen.
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2 zeigt
eine Ausgangsstellung einer Substrat-Bondvorrichtung für ein LCD-Panel
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst die Substrat-Bondvorrichtung
einen Unterbau 100, eine obere Kammereinheit 210,
eine untere Kammereinheit 220, eine Kammerbewegungseinheit 310, 320, 330, 340 und 350,
ein oberes Gestell 230, ein unteres Gestell 240,
eine Abdichteinheit, Ausrichtungsidentifizierungskameras 520,
eine Ausrichteinheit, eine Verbindungseinheit 510, Abstützeinheiten 710 und
Vakuumpumpeinheiten 610, 621 und 622.
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Der
Unterbau 100 der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der folgenden
Erfindung ist am Boden befestigt. Der Unterbau 100 bildet
das Äußere der Substrat-Bondvorrichtung
und dient der Abstützung von
verschiedenen Elementen der Substrat-Bondvorrichtung.
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Die
oberen und unteren Kammereinheiten 210 und 220 sind
entsprechend an oberen und unteren Enden des Unterbaus 100 montiert,
sodass die oberen und unteren Kammereinheiten 210 und 220 miteinander
verbindbar sind.
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Die
obere Kammereinheit 210 umfasst einen oberen Sockel 211,
der der externen Umgebung ausgesetzt ist und eine obere Kammerplatte 212,
die an einer unteren Fläche
des oberen Sockels 211 befestigt ist und in engem Kontakt
an der unteren Fläche des
oberen Sockels 212 anliegt. Die obere Kammerplatte 212 weist
eine rechtwinklige Rahmenstruktur auf, sodass ein definierter Raum
in der oberen Kammerplatte 212 gebildet ist.
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Das
obere Gestell 230 ist in dem Raum angeordnet, der in der
oberen Kammerplatte 212 gebildet ist. Das obere Gestell 230 ist
an der oberen Kammer einheit 210 befestigt, sodass das obere
Gestell 230 mit der oberen Kammereinheit 210 verbunden ist.
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Zwischen
dem oberen Sockel 211 und der oberen Kammerplatte 212,
die die obere Kammereinheit 210 bilden, ist ein Dichtelement 213 eingefügt, um den
inneren Raum der oberen Kammerplatte 212 vom Äußeren der
oberen Kammerplatte 212 zu isolieren. Das Dichtelement 230 wird
im Folgenden als erstes Dichtelement bezeichnet.
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Die
untere Kammereinheit 220 umfasst einen unteren Sockel 221,
der am Unterbau 100 befestigt ist und eine untere Kammerplatte 222,
die an einer oberen Fläche
des unteren Sockels 220 befestigt ist, sodass die untere
Kammerplatte 222 nach vorn, hinten, links und rechts bewegbar
ist. Die untere Kammerplatte 222 weist eine rechtwinklige
Rahmenstruktur auf, sodass ein Raum in der unteren Kammerplatte 222 gebildet
ist.
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Das
untere Gestell 240 ist in dem Raum angeordnet, der in der
unteren Kammerplatte 222 gebildet ist. Das untere Gestell 240 ist
an der oberen Fläche
des unteren Sockels 221 befestigt.
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Gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die untere Kammereinheit 220 zusätzlich eine
Abstützplatte 223 aufweisen,
die zwischen dem Unterbau 100 und dem unteren Sockel 221 angeordnet
ist, um den Unterbau 100 und den unteren Sockel 221 stabil
zu fixieren.
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Zwischen
dem unteren Sockel 221 und der unteren Kammerplatte 222,
die die untere Kammereinheit 220 bilden, ist ein Dichtelement 224 eingefügt, um den
inneren Raum der unteren Kammerplatte 222 vom Äußeren der
unteren Kammerplatte 222 zu isolieren. Das untere Gestell 240 ist
im inneren Raum der unteren Kammerplatte 222 angeordnet.
Das Dichtelement 224 wird im Folgenden als zweites Dichtelement
bezeichnet.
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Zwischen
dem unteren Sockel 221 und der unteren Kammerplatte 222 ist
wenigstens ein Abstützelement 225 angeordnet,
um die untere Kammerplatte 222 abzustützen, sodass die untere Kammerplatte 222 um
einen vorherbestimmten Abstand vom unteren Sockel 221 beabstandet
ist.
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Das
Abstützelement 225 ist
mit einem Ende an einer unteren Fläche der unteren Kammerplatte 222 fixiert.
Das andere Ende des Abstützelements 225 ist
mit einem unteren Bereich des unteren Sockels 221 verbunden,
sodass es frei horizontal bewegbar ist.
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Somit
kann sich die untere Kammerplatte 222 mittels des Abstützelements 225 frei
bezüglich des
unteren Sockels 221 bewegen. Folglich kann die untere Kammerplatte 222 in
Vorwärts-,
Rückwärts-, Links-
und Rechtsrichtungen bewegt werden.
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Die
Kammerbewegungseinheit umfasst einen am Unterbau 100 befestigten
Antriebsmotor 310, axial mit dem Antriebsmotor 310 gekoppelte
Antriebswellen 320 und sich rechtwinklig zu den Antriebswellen 320 erstreckende
Verbindungswellen 330, die entsprechende Antriebskräfte von
den Antriebswellen 320 übertragen.
Die Kammerbewegungseinheit umfasst weiter Verbinder 340,
von denen jeder eine der zugeordneten Verbindungswellen 330 mit
einer zugeordneten Antriebswelle 320 verbindet und Buchsen 350,
die jeweils an einem Ende einer zugeordneten Verbindungswelle 330 befestigt sind.
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Der
Antriebsmotor 310 umfasst einen Doppelwellenmotor, der
am Boden des Unterbaus 110 innerhalb des Unterbaus 100 angeordnet
ist und Wellen aufweist, die sich parallel zum Boden in entgegengesetzte
Richtung erstrecken.
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Die
Antriebswellen 320 sind mit entsprechenden Wellen des Antriebsmotors 310 verbunden, um
die Antriebskraft des Antriebsmotors 310 parallel zu den
Wellen des Antriebsmotors 310 zu übertragen. Andererseits sind
die Verbindungswellen 330 mit den Antriebswellen 320 verbunden,
um Antriebskräfte
von den Antriebswellen 320 entsprechend senkrecht zu den
Antriebswellen 320 zu übertragen.
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Die
an jeweiligen Verbindungswellen 330 befestigten Buchsen 350 dienen
der Bewegung der oberen Kammereinheit 210 nach oben oder
unten gemäß der Rotationsrichtung
der Verbindungswellen 330, die in Kontakt mit der oberen
Kammereinheit 210 stehen. Die Buchse 350 weist
eine Nutgehäusestruktur
auf.
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Jeder
Verbinder 340 umfasst Kegelzahnräder, die ineinander greifen,
um eine von der Antriebswelle 320 horizontal übertragene
Rotationskraft vertikal zu der zugeordneten Verbindungswelle 330 zu übertragen.
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Das
obere Gestell 230 umfasst eine obere Befestigungsplatte 231,
die an der oberen Kammereinheit 210 befestigt ist, eine
obere Halte- bzw. Einspannplatte 232, an der ein erstes
Substrat gehalten bzw. eingespannt wird und eine Vielzahl von Befestigungsblöcken 233,
die zwischen der oberen Befestigungsplatte 231 und der
oberen Einspannplatte 232 angeordnet sind. Gleichermaßen umfasst
das untere Gestell 240 eine untere Befestigungsplatte 241,
die an der unteren Kammereinheit 220 befestigt ist, eine untere
Halte- bzw. Einspannplatte 242, an der ein zweites Substrat
gehalten bzw. eingespannt wird und eine Vielzahl von Befestigungsblöcken 243,
die zwischen der unteren Befestigungsplatte 241 und der unteren
Halte- bzw. Einspannplatte 242 angeordnet sind.
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Jede
der unteren und oberen Halte- bzw. Einspannplatten 232 und 242 ist
als elektrostatische Halte- bzw. Spannvorrichtung (ESC) ausgebildet,
die ein Substrat elektrostatisch hält bzw. einspannt.
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Die
Abdichteinheit umfasst einen O-Ring 250, der an einer oberen
Fläche
der unteren Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 befestigt
ist, sodass der O-Ring 250 um eine bestimmte Höhe nach
oben absteht. Der O-Ring 250 wird im Folgenden als "drittes Dichtelement" bezeichnet. Das dritte
Dichtelement 250 ist aus einem Gummimaterial hergestellt.
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Das
dritte Dichtelement 250 weist eine Dicke auf, die verhindert,
dass das erste und das zweite Substrat 110 und 120,
die jeweils an den in den Kammereinheiten 210 und 220 angeordneten
oberen und unteren Gestellen 230 und 240 eingespannt
wurden, in Kontakt miteinander kommen, wenn die Kammereinheiten 210 und 220 miteinander
verbunden sind. Natürlich
wird, wenn das dritte Dichtelement 250 komprimiert wird,
die Dicke des dritten Dichtelements reduziert, um zu erlauben, dass
das erste und zweite Substrat 110 und 120 in Kontakt
miteinander kommen.
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Die
Ausrichteinheit ist in der unteren Kammereinheit 220 angeordnet,
um die Position und die Ausrichtung der Substrate 110 und 120 zu
bestimmen.
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Die
Verbindungseinheit 510 dient der Verbindung der Kammereinheiten 210 und 220,
sodass sich die Kammereinheiten 210 und 220 gleichmäßig in dieselbe
Richtung bewegen.
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Die
Verbindungseinheit 510 umfasst eine Vielzahl von in der
unteren Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 ausgebildeten
Aufnahmevertiefungen 222a und eine Vielzahl von Linearaktuatoren 511,
die jeweils an einem Ende an der oberen Kammereinheit 210 befestigt
sind und die eine bewegliche Welle 512 verschieben, sodass
die bewegliche Welle 512 in einer der zugeordneten Aufnahmevertiefung 222a aufgenommen
werden kann.
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Die
Ausricht- und Verbindungseinheiten bewirken keinen Versatz des unteren
Gestells 240. Sie bewirken jedoch eine Bewegung der unteren
Kammereinheit 220, wodurch ein Versatz des oberen Gestells 230 bewirkt
wird. Als Ergebnis wird die Ausrichtung des ersten und zweiten Substrats 110 und 120 ausgeführt.
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Die
Abstützeinheiten 710 ragen
nach oben durch das untere Gestell 240 hindurch, um eine
Ablage für
das zweite Substrat 120 auf dem unteren Gestell 240 während des
Beladens des zweiten Substrats 120 zu bieten oder um die
aneinander gebondeten ersten und zweiten Substrate 110 und 120 vom unteren
Gestell 240 zu entladen. Jede Abstützeinheit 710 weist
eine Hebestiftstruktur auf.
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Die
oberen Enden der Abstützeinheit 710 sind
unter der oberen Fläche
des unteren Gestells 240 angeordnet, wenn das zweite Substrat 120 nicht geladen
ist.
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Die
Vakuumpumpeinheiten 610, 621 und 622 sind
in wenigstens einer der Kammereinheiten 210 und 220 angeordnet,
um ein Vakuum in den inneren Räumen
der Kammereinheiten 210 und 220 aufzubauen.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst jede der Vakuumpumpeinheiten 610, 621 und 622 eine
Hochvakuumpumpe 610, die beispielsweise eine Turbomolekularpumpe
(TMP) sein kann und erste bis dritte Niedrigvakuumpumpen 621, 622 und 624,
wobei jede von denen eine Trockenpumpe sein kann.
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In
einem Hochvakuumkammerkanal 630 ist ein Drucksensor 670 angeordnet,
der die inneren Räume
der Kammereinheiten 210 und 220 mit der Hochvakuumpumpe 610 verbindet.
Der Hochvakuumkammerkanal 630 erstreckt sich durch einen
zentralen Bereich der oberen Kammereinheit 210. Der Drucksensor 670 misst
den inneren Druck der inneren Räume
der Kammereinheiten 210 und 220, in denen die
Substrate angeordnet sind.
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Die
erste Niedrigvakuumpumpe 621 ist mit dem Hochvakuumkammerkanal 630 verbunden,
um ein Vakuum aufzubauen, welches einen vorherbestimmten negativen
Druck in den inneren Räumen
erreicht.
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Die
zweite Niedrigvakuumpumpe 622 ist entsprechend mit den
Niedrigvakuumkammerleitungen 641 und 642 verbunden,
die sich durch die Seitenwände
der oberen und unteren Kammereinheiten 210 und 220 erstrecken.
Die zweite Niedrigvakuumpumpe 622 ist auch über eine
Leitung 628 mit einer Substrateinspannleitung 650 (bzw.
Substrathalteleitung) verbunden, die mit Passagen verbunden ist,
die entsprechend in den Gestellen 230 und 240 zum
Vakuumeinspannen (bzw. Vakuumhalten) der Substrate ausgebildet sind.
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Die
dritte Niedrigvakuumpumpe 624 ist mit den Niedrigvakuumkammerleitungen 641 und 642 und
mit der Leitung 650 verbunden. Die dritte Niedrigvakuumpumpe 624 ist
auch über
Leitungen 626 mit der oberen Einspannplatte 232 verbunden,
die mit einer Vielzahl von Passagen verbunden ist, die in dem oberen
Gestell 230 entsprechend ausgebildet sind.
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Wenigstens
ein Öffnungs-/Verschlussventil ist
in jeder der Leitungen 630, 641, 642 und 650 und in
den Leitungen 626 und 628 angeordnet. In 3 sind
die Öffnungs-/Verschlussventile
mit den Bezugszeichen 661, 662, 663, 664 und 665 bezeichnet.
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Die
Leitungen 641, 642 und 650, an die die dritte
Niedrigvakuumpumpe 624 angeschlossen ist, werden auch als
Belüftungsleitungen
verwendet. In einem Belüftungsprozess
wird Gas, beispielsweise N2-Gas, von der
dritten Niedrigvakuumpumpe 624 in den inneren Raum jeder
Kammereinheit 210 oder 220 injiziert, die in einem
Vakuumzustand verbleiben, um den inneren Raum in einen atmosphärischen
Zustand über
die Leitung 641, 642 und 650 zu überführen. Die
dritte Niedrigvakuumpumpe 624 ist mit Hauptbelüftungslöchern (nicht
dargestellt), die durch die obere Halte- bzw. Einspannplatte 232 hindurchgehend
ausgebildet sind, über
die Belüftungsleitungen 626 entsprechend
verbunden.
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Die
Ausrichtungsidentifizierungskameras 520 überprüfen Ausrichtungsmarkierungen
(nicht dargestellt), die auf den Substraten 110 und 120 ausgebildet
sind, um die Ausrichtung der Substrate 110 und 120 zu
identifizieren. Jede Ausrichtungsidentifizierungskamera 520 ist
an der oberen Kammereinheit 210 (oder der unteren Kammereinheit 220)
befestigt, sodass sich die Ausrichtungsidentifizierungskamera 520 durch
die obere Kammereinheit 210 (oder die untere Kammereinheit 220)
erstreckt.
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4A zeigt
schematisch eine obere ESC 932, die in der oberen Halte-
bzw. Einspannplatte 232 gemäß 3 enthalten
ist. 4B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hauptbelüftungslochbereichs 933 gemäß 4A. 5 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie I-I' von 4A.
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Mit
Bezug auf die 4A, 4B und 5 zusammen
mit der 3 umfasst die obere ESC 932,
die bei der Substrat-Bondvorrichtung gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Vielzahl von ersten
elektrostatischen Blöcken 933A,
an die eine erste Spannung von einer oberen ESC-Steuereinheit (nicht
dargestellt) angelegt wird und eine Vielzahl von zweiten elektrostatischen
Blöcken 933B,
an die eine zweite Spannung, die von der ersten Spannung verschieden
ist, von der oberen ESC-Steuereinheit angelegt wird.
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Aus
Gründen
der Einfachheit der Beschreibung wird angenommen, dass die obere
ESC 932 sechs erste elektrostatische Blöcke 933A und sechs zweite
elektrostatische Blöcke 933B aufweist.
Die ersten elektrostatischen Blöcke 933A und
die zweiten elektrostatischen Blöcke 933B sind
abwechselnd in Längs-
und Querrichtungen angeordnet.
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Jeder
der ersten und zweiten elektrostatischen Blöcke 933A und 933B weist
ein Hauptbelüftungsloch 946 auf,
welches durch einen zentralen Bereich des elektrostatischen Blocks 933A oder 933B hindurchgehend
ausgebildet ist und Nebenbelüftungslöcher 947a und 947b,
die auf gegenüberliegenden
Sei ten des Hauptbelüftungslochs 946 in Längsrichtung
des elektrostatischen Blocks 933A oder 933B entsprechend
ausgebildet sind.
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Jeder
der ersten und zweiten elektrostatischen Blöcke 933A und 933B weist
darüber
hinaus an seiner Rückseite
eine Vielzahl von Belüftungsnuten 948a auf,
die sich radial vom Hauptbelüftungsloch 946 des
ersten oder zweiten elektrostatischen Blockes 933A oder 933B erstrecken
und eine Vielzahl von zweiten Belüftungsnuten 948b,
die sich radial von jedem Nebenbelüftungsloch 947A oder 947B des
ersten oder zweiten elektrostatischen Blocks 933A oder 933B erstrecken.
An dieser Rückseite
kommt das erste Substrat 110 zu liegen.
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Jeder
der ersten und zweiten elektrostatischen Blöcke 933A und 933B weist
weiter an seiner Rückseite
eine Vielzahl von ersten ringförmigen
Vertiefungen 949a oder Nuten auf, die an entsprechenden äußeren Seiten
der ersten Belüftungsnuten 948a der
ersten oder zweiten elektrostatischen Blöcke 933A oder 933B ausgebildet
sind und eine Vielzahl von zweiten ringförmigen Vertiefungen 949b oder Nuten
auf, die an entsprechenden äußeren Enden der
zweiten Belüftungsnuten 948b des
ersten oder zweiten elektrostatischen Blocks 933A oder 933B ausgebildet
sind.
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Wie
in 6 gezeigt, sind in einem Belüftungsprozess die Hauptbelüftungsleitungen 626,
die an die dritte Niedrigvakuumpumpe 624 angeschlossen
sind, mit den Hauptbelüftungslöchern 946 von
jedem elektrostatischen Block 933A oder 933B entsprechend
verbunden.
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Weiter
sind Nebenbelüftungsleitungen 627, die
sich entsprechend von den zugeordneten Hauptbelüftungsleitungen 626 abzweigen
und eine gebogene Struktur aufweisen, mit den Nebenbelüftungslöchern 947a und 947b von
jedem elektrostatischen Block 933A oder 933B entsprechend
während
oder in dem Belüftungsprozess
verbunden.
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Somit
sind in der oberen ESC 932 der Substrat-Bondvorrichtung
gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Hauptbelüftungslöcher 946 der elektrostatischen
Blöcke 933A und 933B mit
den Hauptbelüftungsleitungen 626 entsprechend
im Belüftungsprozess
verbunden. Auch sind die Nebenbelüftungslöcher 947a und 947b der
elektrostati schen Blöcke 933A und 933B mit
den Nebenbelüftungsleitungen 627 im
Belüftungsprozess
verbunden, die von den Hauptbelüftungsleitungen 626 entsprechend
abzweigen.
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Daher
kann mit der Substrat-Bondvorrichtung gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung die Gleichförmigkeit des Belüftens beim
Belüftungsprozess
verbessert werden, wodurch ein schlechtes Bonden der Substrate, welches
durch ungleichmäßige Belüftung hervorgerufen
wird, verhindert wird.
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Wenn
es bei der Substrat-Bondvorrichtung gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, die ersten und zweiten
Substrate 110 und 120 zu bonden, muss das in der
oberen ESC 932 gehaltene bzw. eingespannte Substrat von
der oberen ESC 932 freigegeben werden. Dazu wird die obere
ESC 932 ausgeschaltet und gleichzeitig wird über die
Hauptbelüftungslöcher 946 und
die Nebenbelüftungslöcher 947a und 947b der
elektrostatischen Blöcke 933A und 933B Gas
in die obere ESC 932 injiziert. Als Ergebnis wird das von
der oberen ESC 932 gehaltene bzw. eingespannte Substrat
von der oberen ESC 932 freigeben und kann sich aufgrund
der Erdanziehung nach unten bewegen. Somit ist es möglich, eine
Reduzierung der Verarbeitungszeit zu erreichen.
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Im
Folgenden wird der Prozess zum Bonden der Substrate unter Einsatz
einer Substrat-Bondvorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration entsprechend
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
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Bei
dem Substrat-Bondprozess wird das erste Substrat 110, das
mit einem Abdichtmittel beschichtet ist, von einer in 2 gezeigten
Ausgangsposition in einen zwischen den Kammereinheiten 210 und 220 gebildeten
Raum von einer Ladevorrichtung 910 bewegt, um das erste
Substrat 110, wie in 7 gezeigt,
zu laden.
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Das
in der oben beschriebenen Art und Weise geladene erste Substrat 110 wird
dann am oberen Gestell 230 mittels einer Abwärtsbewegung
der oberen Kammereinheit 210, einer Vakuumeinspannoperation
der zweiten Niedervakuumpumpe 622 und einer elektrostatischen
Einspannoperation der oberen ESC 932, die in der Halte-
bzw. Einspannplatte 232 enthalten ist, befestigt, wie es
in 8 gezeigt ist.
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Nach
Abschluss der Befestigung des ersten Substrats 110 am oberen
Gestell 230 bewegt sich die Ladevorrichtung 910 aus
dem Raum zwischen den Kammereinheiten 210 und 220,
wie in 9 gezeigt, zurück.
Die obere Kammereinheit 210 kehrt dann an eine Anfangsposition
mit einer Bewegung nach oben zurück.
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Danach
erstreckt sich die Ladevorrichtung 910 wieder in den Raum
zwischen den Kammereinheiten 210 und 220, wie
in 10 gezeigt, um das mit einem Flüssigkristallmaterial
beladene zweite Substrat 120 in den Raum zwischen den Kammereinheiten 210 und 220 zu
laden.
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In
diesem Zustand bewegen die als Hebestifte geformten Abstützeinheiten 710 das
auf der Ladevorrichtung 910 liegende zweite Substrat 120 nach oben
auf eine vorbestimmte Höhe,
während
sie sich durch das untere Gestell 240 hindurch nach oben
bewegen, wie in 11 dargestellt. Nach dem Separieren
des zweiten Substrats 120 von der Ladevorrichtung 910 gemäß der Aufwärtsbewegung
der Abstützeinheiten 710 kehrt
die Ladevorrichtung 910 zurück. Nach dem Zurückkehren
der Ladevorrichtung 910 bewegen sich die Abstützeinheiten 710 nach
unten, um das zweite Substrat 120 auf dem unteren Gestell 240,
wie in 12 gezeigt, abzusetzen.
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Zu
diesem Zeitpunkt fixiert das untere Gestell 240 das abgesetzte
zweite Substrat 120 unter Ausnutzung einer Vakuumkraft
und einer elektrostatischen Kraft.
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Nach
Abschluss des Beladens mit den Substraten 110 und 120 wird
die obere Kammereinheit 210 von der Kammerbewegungseinheit
nach unten bewegt. Mit der Abwärtsbewegung
der oberen Kammereinheit 210 werden die nach unten vorstehenden beweglichen
Wellen 512 der Linearaktuatoren 511 nach unten
bewegt, sodass sie bei einem vorbestimmten Level positioniert werden.
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In
diesem Fall werden die beweglichen Wellen 512 der Linearaktuatoren 511 in
den an der oberen Fläche
der unteren Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 ausgebildeten
Aufnahmevertiefungen 222a aufgenom men, wie in 13 dargestellt.
Weiter kommt die obere Kammerplatte 212 der oberen Kammereinheit 210,
die von den Buchsen 350 der Kammerbewegungseinheit abgestützt wird, in
Kontakt mit der oberen Fläche
des dritten Dichtelements 250, das entlang des inneren
umlaufenden Randes der unteren Kammerplatte 222 befestigt
ist.
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Wenn
sich die Buchsen 350 aus dem oben beschriebenen Zustand
weiter nach unten bewegen, werden sie von der oberen Kammereinheit 210 getrennt,
wie in 14 dargestellt. In diesem Zustand ist
der innere Raum, der zwischen den Kammereinheiten 210 und 220 gebildet
ist und in dem die Substrate 110 und 120 angeordnet
sind, von dem Außenraum
durch das Gewicht der oberen Kammereinheit 210 und vom
Atmosphärendruck
abgedichtet.
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In
diesem Zustand werden die am oberen und unteren Gestell 230 und 240 entsprechend
befestigtem Substrate 110 und 120 gehalten, um
eine kleine Lücke
zwischen diesen auszubilden ohne miteinander in Kontakt zu kommen.
Der Grund, weshalb die Substrate 110 und 120 in
diesem Zustand gehalten werden, liegt darin, dass ein Ausrichten
der Substrate 110 und 120 ermöglicht werden muss, um ein Bonden
der Substrate 110 und 120 in einem Vakuumzustand
zu ermöglichen
und somit ein vollständiges Verbonden
der Substrate 110 und 120 durch Ausnutzen einer
Druckdifferenz in einem Belüftungsprozess zu
erreichen. Der Spalt zwischen der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 (oder
der Spalt zwischen den Substraten) wird von einem Spaltmesssensor 920 gemessen.
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Danach
wird die erste Niedervakuumpumpe 621 betrieben, um ein
Vakuum in dem Raum aufzubauen, in dem die Substrate 110 und 120 angeordnet sind.
Zu diesem Zeitpunkt verbleiben die Hauptbelüftungsleitungen 626 durch
die Ventile in einem geschlossenen Zustand.
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Wenn
mittels einer Druckmessung durch den Drucksensor 660 bestimmt
wird, dass der Raum, in dem die Substrate 110 und 120 angeordnet
sind, auf einen vorbestimmten Vakuumwert aufgrund des Betriebs der
ersten Niedervakuumpumpe 621 evakuiert ist, wird die Hochvakuumpumpe 610 betrieben,
um ein vollständiges
komplettes Vakuum in dem Raum aufzubauen.
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Wenn
die Hochvakuumpumpe 610 arbeitet, wird der Betrieb der
ersten Niedervakuumpumpe 621 gestoppt. Dies liegt daran,
dass die Hochvakuumpumpe 610 und die erste Niedervakuumpumpe 621 die
gleiche Leitung, nämlich
die Hochvakuumkammerleitung 630 verwenden.
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Wenn
das vollständige
Vakuum in dem Raum mit den Substraten 110 und 120 aufgebaut
ist, wird eine Ausrichtung der Substrate mittels der Ausrichtungsidentifizierungskameras 520 und
der Ausrichteinheit durchgeführt.
Das heißt,
die Ausrichtungsidentifizierungskameras 520 überwachen
die an den Substraten 110 und 120 ausgebildeten
Ausrichtungsmarkierungen (nicht dargestellt), um jede Positionsabweichung
zwischen den Substraten 110 und 120 zu identifizieren.
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Die
identifizierte Positionsabweichung wird als Referenz verwendet,
um den Abstand zu bestimmten, um den das obere Gestell 230 bewegt
werden muss.
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Nach
Abschluss der Identifizierung der Positionsabweichung wird der Abstand
basierend auf der identifizierten Positionsabweichung berechnet,
um den das obere Gestell 230 bewegt werden muss.
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Der
Grund, weshalb der Abstand, um den das obere Gestell 230 bewegt
werden muss, berechnet wird, liegt darin, dass die Positionsausrichtung der
an den Gestellen 230 und 240 befestigten Substrate 110 und 120 durch
Bewegung des oberen Gestells 230 erreicht wird, da das
untere Gestell 240 an der oberen Fläche des unteren Sockels 221 befestigt ist,
sodass sich das untere Gestell 240 separat von der unteren
Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 bewegt,
hingegen ist das obere Gestell 230 an der oberen Kammereinheit 210 befestigt,
sodass sich das obere Gestell 230 einstückig mit der oberen Kammerplatte 212 und
dem oberen Sockel 211 bewegt.
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Wenn
die untere Kammerplatte 222 in eine gewünschte Richtung um einen vorherbestimmten Abstand
mittels der oben beschriebenen Prozedur bewegt wird, wird die obere
Kammereinheit 210 in die gleiche Richtung um den vorherbestimmten
Abstand einstückig
mit der unteren Kammerplatte 222 durch die Funktion der
Verbindungseinheit 510 bewegt.
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Somit
werden die Substrate 110 und 120 vollständig zueinander
ausgerichtet.
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Die
Prozedur für
das Ausrichten der Substrate 110 und 120 kann
nicht durch einen einzelnen Ausrichtungsvorgang erreicht werden.
Wenn die an jedem Substrat ausgebildeten Ausrichtungsmarkierungen
in grobe und feine Markierungen unterteilt sind, wird ein Ausrichtungsvorgang
ausgeführt,
der die feinen Markierungen verwendet, nachdem ein Ausrichtungsvorgang
unter Verwendung der groben Markierungen ausgeführt wurde.
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Der
Ausrichtungsvorgang, der die groben Markierungen verwendet, wird
unter der Bedingung ausgeführt,
dass der Abstand zwischen den Substraten 110 und 120 etwa
500 μm bis
800 μm,
vorzugsweise etwa 640 μm
beträgt,
wie es in 15 dargestellt ist, die
eine vergrößerte Ansicht
eines entsprechenden Bereichs A der 13 zeigt.
Andererseits wird der Ausrichtungsvorgang, der die feinen Markierungen
verwendet, dann ausgeführt,
wenn der Abstand zwischen den Substraten 110 und 120 etwa 100 μm bis 250 μm, vorzugsweise
etwa 150 μm
beträgt,
wie es in 15B dargestellt ist.
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Nach
Abschluss der Ausrichtung der Substrate 110 und 120 wird
die am oberen Gestell 230 angelegte Spannung, die eine
elektrostatische Kraft erzeugt, abgeschaltet. Gleichzeitig wird
ein Belüftungsprozess
zum Belüften
des Raumes, in dem die Substrate 110 und 120 angeordnet
sind, durchgeführt, wie
es in den 16A und 16B dargestellt
ist. Dabei zeigt 16B eine vergrößerte Ansicht
eines entsprechenden Bereichs B der 16A.
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Das
heißt,
in den Raum wird über
die Niedrigvakuumkammerleitungen 641 und 642,
die mit der dritten Vakuumpumpe 624 und den Hauptbelüftungsleitungen 626 verbunden
sind, ein N2-Gas injiziert. Als Ergebnis
weist der Raum einen atmosphärischen Druck
auf.
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In
dem Belüftungsprozess
werden die Hauptbelüftungslöcher 946 und
Nebenbelüftungslöcher 947A und 947B,
die durch die elektrostatischen Blöcke 933A und 933B der
die obere Halte- bzw. Einspannplatte 932 bildenden oberen
ESC 932 hindurchgehend ausgebildet sind, mit den Hauptbelüftungsleitungen 626 und
den Nebenbelüftungsleitungen 627,
wie in 6 gezeigt, verbunden. Als Ergebnis fällt das
erste Substrat 110, welches elektrostatisch an der oberen
Halte- bzw. Einspannplatte 232 eingespannt ist, nach unten
auf das zweite Substrat 120. Gleichzeitig kommt das erste
Substrat 110 in engen Kontakt mit dem zweiten Substrat 120 aufgrund des
Druckes des N2-Gases, welches aus der oberen ESC 932 entweicht.
Wenn der Belüftungsprozess weiter
fortgeführt
wird, werden die Substrate 110 und 120 aufgrund
des Unterschieds zwischen dem Druck zwischen den Substraten 110 und 120 und
dem atmosphärischen
Druck außerhalb
der Substrate 110 und 120 vollständig aneinander
gebondet.
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Das
heißt,
dass die Substrate 110 und 120 in einen festeren
Kontakt miteinander aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck
zwischen den Substraten 110 und 120 und dem atmosphärischen Druck
außerhalb
der Substrate 110 und 120 gebracht werden, da
der zwischen den Substraten 110 und 120 definierte
Raum in einem Vakuumzustand gehalten wird. Als Ergebnis sind die
Substrate 110 und 120 vollständig aneinander gebondet.
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Danach
werden die gebondeten Substrate 110 und 120 entladen,
womit der Bondvorgang abgeschlossen ist.
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Der
Bondvorgang für
folgende Substrate wird gleichzeitig mit dem Entladen der gebondeten Substrate 110 und 120 ausgeführt.
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Aus
der obigen Beschreibung wird deutlich, dass die Substrat-Bondvorrichtung
gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verschiedene Effekte bereitstellt.
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Bei
der Substrat-Bondvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die ESC, die ein Substrat hält bzw. einspannt und nachfolgend
das eingespannte Substrat freigibt, in eine Vielzahl von elektrostatischen
Blöcken
unterteilt, die jeweils ein Hauptbelüftungsloch und eine Vielzahl
von Nebenbelüftungslöchern aufweisen,
in die während
eines Belüftungsprozesses
Gas über
eine Vielzahl von Hauptbelüftungsleitungen
zugeführt
wird. Mit dieser Konfiguration wird die Gleichförmigkeit der Belüftung beim
Belüftungsprozess
stark verbessert, wodurch ein schlechtes Bonden der Substrate verhindert
wird.
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Zweitens
kann die Belüftung,
die dann ausgeführt
wird, wenn das von der ESC eingespannte Substrat von der ESC freigegeben
wird, unter Benutzung der Belüftungslöcher der
elektrostatischen Blöcke
feiner gesteuert werden, sodass die eingespannten Substrate gleichmäßig auf
das untere Substrat nach unten fallen. Somit kann verhindert werden, dass
Luft in einen zwischen den Substraten gebildeten Raum gelangt.
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Als
Drittes kann, zusätzlich
zur Verhinderung von schlechten Bondvorgängen der Substrate, die Substrat-Bondvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
die Zeit reduzieren, die erforderlich ist, um die eingespannten
Substrate freizugeben, wodurch eine große Verbesserung der Produktivität erreicht wird.