TWI414897B - 對準裝置 - Google Patents

Description

對準裝置

本發明涉及一種對準裝置，尤其涉及一種於軟微影製程中對基層及上層進行對準之對準裝置。

於軟微影製程(Soft Lithography Process)中，基層(bottom layer)與上層(upper layer)作為組合成為最終成品之兩部分，其需要經過電漿表面改質(plasma cleaning)後再接合(Bonding)以形成最終之成品，例如，該基層與該上層可為採用聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)作為材質，且結構上相互對稱之兩個光學成像部，其可相互接合形成一鏡片。具體可參閱Christiansen,S.H.等人於Proceedings of the IEEE，Volume 94,Issue 12,Dec.2006 Page(s)：2060-2106上發表之Wafer Direct Bonding：From Advanced Substrate Engineering to Future Applications in Micro/Nanoelectronics一文。

為使接合後形成之成品具備高精確度，要求基層與上層相互對準。惟，該對準過程於先前技術中通常係直接利用人眼觀察並藉由手工操作來實現，由於人手操作存於較高之操作誤差，故利用先前技術對準之基層與上層，其對準精度難以達到理想要求，從而容易造成成品失效。

有鑒於此，有必要提供一種可實現較高對準精確度之對準裝置。

下面將以實施例說明一種可實現較高對準精確度之對準裝置。

一種對準裝置，用以對軟微影製程中之基層與上層進行精確對準，該基層具有至少一第一對準圖案，該上層具有至少一第二對準圖案，該對準裝置包括一基準台，其上裝載一基準圖形，該基準圖形具有與至少一第一對準圖案相對應之至少一第一基準圖案，及與至少一第二對準圖案相對應之至少一第二基準圖案；一承載台，用於承載並固持該基層，該承載台可驅動該基層運動以使該基層上之第一對準圖案與該基準圖形上之第一基準圖案相對準，該上層可藉由一夾持裝置夾持並層疊於該基層上，且該夾持裝置移動該上層以使該上層之第二對準圖案對準該基準圖形之第二基準圖案；以及一光學放大單元，其相對於該承載台設置，用以對基準圖形上之第一、第二基準圖案，基層及上層上之第一、第二對準圖案進行光學放大以精確對準該基準圖形、基層及上層。

相對於先前技術，該對準裝置利用一光學放大單元對基準圖形上之第一、第二基準圖案、基層以及設置於該基層上之上層之第一、第二對準圖案進行光學放大，以調節該基層與該上層之第一、第二對準圖案，使其分別與該基準圖形上之第一、第二基準圖案對準，從而實現該基層與該上層之精確對準，且由於該對準過程可借助該承載台驅動基層來實現，因而採用該對準裝置可實現較高之對準精確度。

10‧‧‧對準裝置

11‧‧‧基準台

12‧‧‧位移驅動裝置

13‧‧‧承載台

14‧‧‧抽氣裝置

15‧‧‧光學放大單元

16‧‧‧電源供應器

17‧‧‧頂壓裝置

110‧‧‧基準圖形

112‧‧‧基層

114‧‧‧上層

130‧‧‧基座

132‧‧‧加熱板

150‧‧‧物鏡

170‧‧‧固定座

172‧‧‧壓桿

1300‧‧‧通孔

1302‧‧‧管道

1304‧‧‧吸氣口

1320‧‧‧承載面

A0‧‧‧第一對準圖案

B0‧‧‧第二對準圖案

A‧‧‧第一基準圖案

B‧‧‧第二基準圖案

圖1係本發明實施例提供之對準裝置之結構示意圖。

圖2係圖1所示對準裝置之承載台藉由管道與真空泵相連接之示意圖。

圖3係本發明實施例提供之基準圖形、基層與上層之結構示意圖。

下面將結合圖式對本發明實施例作進一步之詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施例提供之一種對準裝置10，該對準裝置10包括一基準台11、一承載台13及一光學放大單元15。

該基準台11上裝載一基準圖形(Alignment Pattern)110，其一端可連接一位移驅動裝置12，該位移驅動裝置12可驅動該基準台11及其上所裝載之基準圖形110作平移。

請一起參閱圖2，該承載台13包括一基座130，以及固設於該基座130上之一加熱板132。其中，該基座130可為一探針台(probe station)，其可沿X、Y及Z軸作三軸聯動，同時可旋轉並具有角度調節功能。該加熱板132上具有一承載面1320，由該承載面1320向內開設有一通孔1300，且該通孔1300貫穿該基座130及該加熱板132。該通孔1300可藉由一管道1302與一抽氣裝置14，如一真空泵相連通。另，該加熱板132可藉由電連接一電源供應器16以對其供電。

該光學放大單元15與該承載台13相對設置，其可具體設置為一光學放大鏡。該光學放大鏡包括複數物鏡150，該複數物鏡150可旋 轉式地切換。

請進一步參閱圖3，該對準裝置10用以對軟微影製程中之基層112與上層114進行精確對準，該基層112與上層114可分別為聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)，於對準該基層112與該上層114前，該基層112與該上層114通常接受電漿表面改質(plasma cleaning)，以使其接合面具有親水性(hydrophile)。該基層112具有至少一第一對準圖案A0，該上層114具有至少一第二對準圖案B0，該基準圖形110上具有與第一對準圖案A0相對應之至少一第一基準圖案A，及與第二對準圖案B0相對應之至少一第二基準圖案B。

工作時，先將該基層112放置於該承載台13之承載面1320上，並利用該基層112將該通孔1300之吸氣口1304堵住，由此，可藉由該真空泵對該通孔1300抽真空，以將該基層112固持於該承載台13上，並使該基層112與該加熱板132相熱性連接。同時，可藉由開啟位移驅動裝置12驅動基準台11及其上所裝載之基準圖形110移動，以使該基準圖形110移動至與該光學放大鏡之物鏡150相對準，從而可利用該光學放大鏡對該基準圖形110上之第一基準圖案A，及該基層112上之第一對準圖案A0之光學成像進行放大。操作者可一邊藉由該光學放大鏡觀察該第一基準圖案A及該第一對準圖案A0，一邊調節該基座130以使其沿X、Y及Z軸移動，或同時作旋轉運動及角度調節運動，使得該第一基準圖案A與該第一對準圖案A0相對準。

進一步地，可藉由一夾持裝置，如一夾爪(圖未示)夾持並移動該 上層114至與該基層112相對齊並層疊於該基層112上。本領域技術人員可理解，通常，於層疊該基層112與該上層114前，該基層112上形成第一對準圖案A0之一表面可滴上甲醇。當該上層114層疊於該基層112上時，由於甲醇仍未揮發並為液狀，故，該上層114可沿該基層112之表面滑動。此時，操作者可一邊藉由該光學放大鏡觀察該基準圖形110之第二基準圖案B，及該上層114上之第二對準圖案B0，一邊手動調節該上層114之位置，使得該第二基準圖案B與第二對準圖案B0相對準。

當基層112及上層114分別與該基準圖形110相對準後，亦即實現了基層112及上層114之精確對準。

可理解，為防止對準後之上層114於甲醇未揮發時沿基層112之表面滑動，該對準裝置10可進一步包括一頂壓裝置17，該頂壓裝置17包括一固定座170及一壓桿172，該壓桿可為具較佳彈性之金屬材料所製成，其一端為一固定端並固設於該固定座170上，另一端為一壓力端，該壓力端可繞該固定端於一平面內旋轉。當該壓力端旋轉至該上層114上時，其與該上層114相接觸並對該上層114施加一壓力，從而使該上層114抵靠於該基層112上。

接著，操作者可開啟該電源供應器16以對該加熱板132供電，使得該加熱板132發熱並傳導熱量至該基層112上，進而使得該基層112之表面上之甲醇揮發並凝固，從而接合(bonding)該基層112與該上層114。

需要指明，於利用光學放大鏡對基準圖形110上之第一、第二基 準圖案A、B，以及基層112及上層114上之第一、第二對準圖案A0、B0進行光學放大時，操作者可藉由切換該光學放大鏡上之複數物鏡150，以選擇具最適配放大率之物鏡150對基準圖形110及第一、第二對準圖案A0、B0進行光學放大。該對準之精度可依據基準圖形110上之第一、第二基準圖案A、B之尺寸進行設定，當然，該光學放大鏡之放大率亦需與該第一、第二基準圖案A、B之尺寸相適配，以可供觀察者進行清楚觀測。另，操作者亦可不使用夾持裝置，直接利用人手來移動上層114，以使該上層114與該基層112相對齊並層疊於該基層112上。

本發明實施例提供之對準裝置10，其利用一光學放大單元15對基準圖形110上之第一、第二基準圖案A、B，基層112以及設置於該基層112上之上層114之第一、第二對準圖案A0、B0進行光學放大，以調節該基層112與該上層114之第一、第二對準圖案A0、B0分別與該基準圖形110上之第一、第二基準圖案A、B對準，從而實現該基層112與該上層114之精確對準，且由於該對準過程可借助該承載台13驅動基層112來實現，因而採用該對準裝置10可實現較高之對準精確度。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧對準裝置

11‧‧‧基準台

12‧‧‧位移驅動裝置

13‧‧‧承載台

14‧‧‧抽氣裝置

15‧‧‧光學放大單元

16‧‧‧電源供應器

17‧‧‧頂壓裝置

110‧‧‧基準圖形

112‧‧‧基層

114‧‧‧上層

130‧‧‧基座

132‧‧‧加熱板

150‧‧‧物鏡

170‧‧‧固定座

172‧‧‧壓桿

1302‧‧‧管道

Claims (10)

1. 一種對準裝置，用以對軟微影製程中之基層與上層進行精確對準，該基層具有至少一第一對準圖案，該上層具有至少一第二對準圖案，該對準裝置包括：一基準台，其上裝載一基準圖形，該基準圖形具有至少一第一基準圖案及至少一第二基準圖案，該至少一個第一基準圖案的尺寸、位置與該至少一個第一對準圖案的尺寸及位置一致，該至少一個第二基準圖案的尺寸、位置與該至少一個第二對準圖案的尺寸及位置一致；一承載台，用於承載並固持該基層，該承載台可驅動該基層運動以使該基層上之第一對準圖案與該基準圖形上之第一基準圖案相對準，該上層可藉由一夾持裝置夾持並層疊於該基層上，且該夾持裝置移動該上層以使該上層之第二對準圖案對準該基準圖形之第二基準圖案；以及一光學放大單元，其相對於該承載台設置，用以對基準圖形上之第一、第二基準圖案，基層及上層上之第一、第二對準圖案進行光學放大以精確對準該基準圖形、基層及上層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之對準裝置，其中，該對準裝置進一步包括一位移驅動裝置，其連接於該基準以驅動該基準台移動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之對準裝置，其中，該承載台包括一基座及設置於該基座上之一加熱板，該基層承載並固持於該加熱板上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之對準裝置，其中，該基座為一探針台。
5. 如申請專利範圍第3項所述之對準裝置，其中，該對準裝置進一步包括一抽氣裝置，該加熱板具有一承載面以承載該基層，且該加熱板之承載面上開設一連接至該抽氣裝置之通孔，該抽氣裝置對該通孔抽真空以固持承載臺上之基層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之對準裝置，其中，該抽氣裝置為一真空泵。
7. 如申請專利範圍第1項所述之對準裝置，其中，該對準裝置進一步包括一頂壓裝置，該頂壓裝置包括一固定座及一壓桿，該壓桿可轉動地設置於該固定座上，其一端對設置於基層上之上層施加壓力，以使該上層抵靠於該基層上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之對準裝置，其中，該光學放大單元為一光學放大鏡。
9. 如申請專利範圍第8項所述之對準裝置，其中，該光學放大鏡包括複數物鏡，該複數物鏡可旋轉式切換以選擇性地對基準圖形上之第一、第二基準圖案，基層及上層上之第一、第二對準圖案進行光學放大。
10. 如申請專利範圍第1項所述之對準裝置，其中，該對準裝置進一步包括一電源供應器，其電連接於該加熱板以對該加熱板供電加熱。