TWI591753B - 用於固持一晶圓或晶圓子堆疊之真空吸頭之使用 - Google Patents

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Description

用於固持一晶圓或晶圓子堆疊之真空吸頭之使用
本發明係關於晶圓堆疊(諸如用以(舉例而言)製作光電子模組之彼等晶圓堆疊)之製造及組裝。
諸如相機及整合式相機光學器件之光學裝置有時整合至諸如行動電話及電腦以及其他之電子裝置中。在一晶圓級上製造用於此等裝置之主動及被動光學組件及電子組件變得更具吸引力。一個原因係減少此等裝置之成本之持續趨勢。
因此，在某些應用中，在一晶圓級上製作及組裝各種組件。一晶圓級封裝或晶圓堆疊可包含沿最小晶圓維度(亦即，軸向方向)堆疊且附著至彼此之多個晶圓。晶圓堆疊可包含並排配置之實質上相同之光學裝置或光電子裝置。
在此晶圓形成及晶圓級組裝製程期間有時發生之一個問題係晶圓之略微彎曲(例如，翹曲)。此彎曲可能(舉例而言)由於晶圓之相對小厚度或由於晶圓上有時跨越晶圓之表面依不對稱配置形成或在晶圓之相對表面上具有不同密度之各種層而產生。在某些情形中，彎曲可多達0.5mm，此降低晶圓之平坦性且可導致跨越晶圓之表面之特徵中之不均勻性之一不可接受位準。在晶圓彼此上下堆疊時，彎曲亦可不利地影響該等晶圓之間的對準。
本發明闡述用於固持一晶圓或晶圓子堆疊以促進該晶圓或子堆疊之進一步處理之技術。在某些實施方案中，由一真空吸頭以可幫助減少一晶圓或晶圓子堆疊之彎曲之一方式固持該晶圓或晶圓子堆疊。
舉例而言，在一項態樣中，一種在一晶圓上形成特徵之方法包含將一晶圓放置於一真空吸頭上。面對真空吸頭之晶圓之一第一表面包含朝向真空吸頭突出之特徵，該真空吸頭包含其上安置一非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料(例如，一基於Si之有機彈性體聚合物(諸如聚矽氧))之一凹入表面以使得晶圓之特徵與真空吸頭之凹入表面上之材料接觸。晶圓之第一表面在其周邊附近之部分與包含一真空通道之真空吸頭之一隆起區段接觸。該方法包含產生一真空以將晶圓固持至真空吸頭且隨後使一複製工具與晶圓之一第二表面接觸以在晶圓之第二表面上形成經複製特徵。
根據另一態樣，一種形成一晶圓堆疊之方法包含使用一真空吸頭來固持一第一晶圓，其中該真空吸頭包含具有一真空凹槽之一第一表面。真空吸頭之第一表面包含由真空凹槽包圍之一中心區域及包圍真空凹槽之一外區域。真空吸頭之第一表面之中心區域與外區域處於實質上相同之高度，其中面對真空吸頭之第一晶圓之一第一表面在其上包含接觸真空吸頭之第一表面之中心區域之複數個特徵(例如，接合墊)。第一晶圓之第一表面進一步包含接觸真空吸頭之第一表面之外區域之一密封環。該方法包含使一第二晶圓與第一晶圓之一第二表面接觸，其中第一晶圓之第二表面係在第一晶圓之與其第一表面相對之一側上。
根據另一態樣，一種在一晶圓上形成光學特徵之方法包含使用一第一真空吸頭來固持一晶圓及使用一第二真空吸頭來固持一框架。晶圓之第一表面具有形成於其上之光學元件。框架包含直徑略大於光 學元件之一直徑之開口，且框架之一高度大於光學元件之一高度。該方法包含定位晶圓及框架以使得晶圓上之光學元件與框架之開口對準且裝配於該等開口內。可固定(例如，藉由夾具或膠帶)晶圓與框架之對準，且可由真空吸頭中之一者或兩者釋放晶圓-框架堆疊。隨後，在晶圓之一第二表面上形成光學特徵，第二表面在晶圓之與第一表面相對之一側上。在於第二表面上形成光學特徵期間，亦可由一真空吸頭固持晶圓-框架堆疊。舉例而言，框架可由一玻璃強化環氧樹脂層壓材料構成。舉例而言，可藉由一複製製程在晶圓之第二表面上形成光學特徵(例如，透鏡元件)。
在又一態樣中，一種形成一晶圓堆疊之方法包含將一第一晶圓安裝於切粒膠帶上，其中第一晶圓之一第一表面在其上包含複數個特徵及包圍該複數個特徵之一密封環。該複數個特徵與該密封環延伸超出第一晶圓之第一表面達實質上相同之距離。該方法亦包含使用一真空吸頭來固持第一晶圓，其中將切粒膠帶安置於真空吸頭與第一晶圓之間。真空吸頭包含具有一真空凹槽之一第一表面，其中真空吸頭之第一表面包含由真空凹槽包圍之一中心區域及包圍真空凹槽之一外區域，且真空吸頭之第一表面之中心區域與外區域處於實質上相同之高度。第一晶圓之第一表面上之複數個特徵接觸真空吸頭之第一表面之中心區域，且密封環接觸真空吸頭之第一表面之外區域。
亦可結合包括彼此上下堆疊之複數個晶圓之一晶圓子堆疊使用所揭示之技術。
在某些實施方案中，所揭示之技術可跨越晶圓或晶圓子堆疊之表面提供較大機械支撐以使得(舉例而言)在一複製或接合製程期間在由真空吸頭將晶圓固持於適當位置中時，晶圓存在甚少或不存在彎曲。在某些情形中，此可引起跨越晶圓之表面之特徵之經改良均勻性及/或較好對準。
依據說明、隨附圖式及申請專利範圍將易知其他態樣、特徵及優點。
10‧‧‧晶圓堆疊/堆疊
12‧‧‧模組
20‧‧‧接合墊
21‧‧‧密封環
22‧‧‧主動光電子組件/主動組件/發射部件/主動電子組件/光發射部件/發射部件/主動光學組件
24‧‧‧主動光電子組件/主動組件/偵測部件/光偵測部件/偵測部件/主動光學組件
26‧‧‧各別透鏡元件/透鏡元件/相關聯透鏡元件
28‧‧‧透鏡
30‧‧‧光阻擋部分/阻擋部分
32‧‧‧透明元件
34‧‧‧透明元件
36‧‧‧開口
40‧‧‧真空吸頭
42‧‧‧環形真空通道/環形真空凹槽
44‧‧‧凹入區/凹部
46‧‧‧墊/材料
48‧‧‧透明窗
50‧‧‧中心真空銷
60A‧‧‧第一表面/表面
60B‧‧‧第二表面
102‧‧‧熱可固化黏合劑材料
104‧‧‧熱可固化黏合劑/熱可固化黏合劑材料
124‧‧‧紫外線可固化黏合劑材料/未經固化黏合劑材料/黏合劑材料
130‧‧‧通孔
200‧‧‧真空吸頭
202‧‧‧真空凹槽/凹槽/真空通道
206‧‧‧周邊區域
300‧‧‧切粒膠帶
402‧‧‧堅固模板框架/框架
404‧‧‧開口
406‧‧‧部分
410‧‧‧第二側
412‧‧‧晶圓-框架堆疊
圖1係用於形成用於製造多個模組之一晶圓堆疊之晶圓之一剖面圖。
圖2係用於製造多個模組之一晶圓堆疊之一剖面圖。
圖3係展示一第一真空吸頭之特徵之一俯視圖。
圖4圖解說明在一中心凹入區中具有一聚矽氧墊或其他柔軟材料之第一真空吸頭。
圖5係由圖4之第一真空吸頭固持之一光學器件晶圓之一剖面圖。
圖6係包含圖4之第一真空吸頭之使用之一方法之一流程圖。
圖7係一光學器件晶圓之一剖面圖，該光學器件晶圓附著至一框架以在其由一真空吸頭固持時減少對該光學器件晶圓之損壞。
圖8A及圖8B分別係一第二真空吸頭之一俯視圖及一側視圖。
圖9係由第二真空吸頭固持之一基板晶圓之一剖面圖。
圖10係包含第二真空吸頭之使用之一方法之一流程圖。
圖11A至圖11C圖解說明使用第一及第二真空吸頭來形成一晶圓堆疊中之步驟之一實例。
圖12圖解說明安裝至切粒膠帶且由一真空吸頭固持之一基板晶圓。
圖1展示用於形成一晶圓堆疊10之晶圓之一示意性剖面圖，如圖2中所展示。隨後可將經堆疊晶圓劃分成個別微光學器件結構。舉例而言，如圖2中之垂直虛線所指示，在形成晶圓堆疊10之後，可將堆疊可切粒成多個模組12。在以下段落中，闡述所圖解說明之晶圓之進 一步細節。然而，如本發明中所闡述之用於形成一晶圓堆疊之技術亦可用以形成用於其他類型之模組之晶圓堆疊。
在所圖解說明之實例中，堆疊10包含第一晶圓PW、第二晶圓SW及第三晶圓OW。一般而言，一晶圓係指一實質上碟狀或盤狀物項，其沿一個方向(z方向或垂直方向)之延伸相對於其沿其他兩個方向(x及y方向或橫向方向)之延伸較小。複數個類似結構或物項可依(舉例而言)一矩形柵格配置於一(非空白)晶圓上或提供於其中。一晶圓可具有若干開口或孔，且在某些情形中一晶圓可在其橫向區之一主要部分中不含材料。取決於實施方案，一晶圓可由(舉例而言)一半導體材料、一聚合物材料、一複合材料(包括金屬及聚合物或聚合物及玻璃材料)製成。晶圓可包括可硬化材料，諸如一熱可固化聚合物或紫外線(UV)可固化聚合物。在某些實施方案中，一晶圓之直徑介於5cm與40cm之間且可(舉例而言)介於10cm與31cm之間。晶圓可係圓柱形，具有(舉例而言)2英吋、4英吋、6英吋、8英吋或12英吋(1英吋約為2.54cm)之一直徑。晶圓厚度可(舉例而言)介於0.2mm與10mm之間，且在某些情形中介於0.4mm與6mm之間。
雖然圖1及圖2之晶圓堆疊10展示三個模組12之佈建，但在某些實施方案中，在一個晶圓堆疊中可存在沿每一橫向方向之至少十個模組且在某些情形中可存在沿每一橫向方向之至少三十個或甚至五十個或更多個模組之佈建。該等晶圓中之每一者之尺寸之實例係：橫向上至少5cm或10cm，且高達30cm或40cm或甚至50cm；且垂直上(在無組件配置於基板晶圓PW上之情況下量測)至少0.2mm或0.4mm或甚至1mm，且高達6mm或10mm或甚至20mm。
在圖1及圖2之所圖解說明之實例中，第一晶圓PW係一基板晶圓，第二晶圓SW係一間隔件晶圓，且第三晶圓OW係一光學器件晶圓。在其他實施方案中，晶圓堆疊10可包含少至兩個晶圓或可包含三 個以上晶圓。而且，晶圓可係與所圖解說明之實例中之彼等類型不同之類型。
在所圖解說明之實例中，每一晶圓PW、SW、OW跨越其表面包括多個實質上相同之部件。舉例而言，基板晶圓PW可係包括標準印刷電路板(PCB)材料之一PCB總成，具備在一側上之接合墊20及焊接至另一側之主動光電子組件22、24。接合墊20可由覆蓋有焊料膏之電觸點構成。在某些實施方案中，在一稍後時間施加焊料膏。
舉例而言，可藉由使用標準取放型機器之取放將主動組件22、24安裝於基板晶圓PW上。主動光學組件之實例包含一光感測組件或一發光組件，諸如一光電二極體、一影像感測器、一LED、一OLED或一雷射晶片。舉例而言，用於發射光之一發射部件22(例如，包含用於發射紅外線光或近紅外線光之一發光二極體之一光學發射器晶粒)及用於偵測處於由發射部件22發射之頻率/波長(或頻率/波長之範圍)之光之一偵測部件24(例如，包含用於偵測紅外線光或近紅外線光之一光電二極體之一光學接收器晶粒)。主動電子組件22、24可係經封裝或未經封裝之電子組件。為接觸基板晶圓PW，可使用諸如線接合或覆晶技術或任何其他已知表面安裝技術之技術，如可使用習用通孔技術。
亦可在與主動組件22、24相同的基板晶圓PW之側上安裝被動光學組件。被動光學組件之實例包含藉由折射及/或繞射及/或反射重新引導光之一光學組件，諸如一透鏡、一稜鏡、一反射鏡或一光學系統(例如，可包含諸如孔徑光闌、影像螢幕或固持器之機械元件之被動光學組件之一集合)。
在所圖解說明之實例中，間隔件晶圓SW具有開口36以使得在堆疊晶圓以形成晶圓堆疊10時，由一壁38橫向包圍光發射部件22及光偵測部件24(參見圖2)。間隔件晶圓SW可幫助維持基板晶圓PW與光學 器件晶圓OW彼此相距實質上一恆定距離。因此，將間隔件晶圓SW併入至晶圓堆疊中可達成較高成像效能及複雜度。壁38亦可藉由對通常可由偵測部件24偵測之光實質上不透明而提供對偵測部件24之保護，使其免受由發射部件22發射之不應到達偵測部件24之光之影響以便減少發射部件22與偵測部件24之間的光學串擾。在某些實施方案中，間隔件晶圓SW由一聚合物材料(舉例而言，一可硬化(例如，可固化)聚合物材料，諸如一環氧樹脂)構成。
在所圖解說明之實例中，光學器件晶圓OW包含光阻擋部分30，光阻擋部分30中之每一者分離一對透明元件32、34，一個透明元件用於允許由發射部件22發射之光離開模組12，且另一透明元件用於允許光自模組12之外側進入模組12並到達偵測部件24。阻擋部分30較佳地對通常可由偵測部件24偵測之光實質上不透明。
可具有與光學器件晶圓OW相同之垂直尺寸之每一透明元件32、34包含一被動光學組件，諸如用於光導引之一透鏡28。在每一透鏡28上方及下方提供各別透鏡元件26以藉由折射及/或藉由繞射重新引導光。舉例而言，透鏡元件26可具有一凸面形狀，但透鏡元件26中之一或多者可具有一不同形狀(例如，凹面形狀)。透鏡28及相關聯透鏡元件26可配置於(舉例而言)一矩形柵格上。
為提供最大保護以免偵測到不期望之光，除經特定設計為透明之區(例如，透明元件32、34)以外，晶圓PW、SW、OW中之每一者可由對可由光偵測部件24偵測之光實質上不透明之一材料構成。
舉例而言，可使用一雙側複製製程來形成光學器件晶圓OW之透鏡元件26。在美國專利公開案第2008/0054508號中闡述一複製製程之一實例。舉例而言，用於複製製程之一複製工具可包含若干複製區段，該等複製區段中之每一者界定一負像結構特徵，該特徵繼而界定一各別光學元件之形狀。可將一複製材料之個別部分施加至一基板 (例如，光學器件晶圓OW)及/或複製工具。每一個別部分與一各別負像結構特徵相關聯。相對於基板(例如，光學器件晶圓OW)移動複製工具以定形複製材料之個別部分。接著使複製材料硬化以形成其中之每一者係離散的、係光學透明的光學元件(例如，透鏡元件26)且將其附著至基板(例如，光學器件晶圓OW)。在前述公開申請案中闡述根據某些實施方案之複製製程之進一步細節，該公開申請案以引用的方式併入本文中。
在複製製程期間，(舉例而言)可藉由一真空吸頭固持其上將形成經複製特徵(例如，透鏡元件26)之基板(例如，光學器件晶圓OW)，其中自基板後面之一腔抽吸空氣，且大氣壓力提供固持力。在一雙側複製製程中，在基板之一第一表面上形成經複製特徵，且接著將基板翻轉且放置於真空吸頭上，但因其相對表面面對複製工具以使得亦可在第二表面上形成經複製特徵。基板之第二表面上之經複製特徵可與基板之第一表面上之經複製特徵相同或不同。
如在以下段落中所闡述，真空吸頭可經配置以使得在複製製程期間在光學器件晶圓OW(或其他基板)之大部分表面上實質上施加機械力。特定而言，真空吸頭可用於在複製製程期間在已在光學器件晶圓OW(或其他基板)之第一表面上形成透鏡元件26或其他經複製特徵之後在於光學器件晶圓OW(或其他基板)之第二表面上形成透鏡元件26或其他經複製特徵時固持光學器件晶圓OW(或其他基板)。
如圖3中所圖解說明，真空吸頭40在其表面處該吸頭之周邊附近包含一環形真空通道(例如，凹槽)42。真空吸頭40在其中心部分中包含一大凹入區44。凹入區44可經設計為略小於將由吸頭40固持之一晶圓(例如，一光學器件晶圓OW)之大小。凹入區44包含透明窗48以促進使用位於真空吸頭下面之一顯微鏡來觀察光學器件晶圓OW(或其他基板)之底側。在所圖解說明之實例中，透過環形真空凹槽42提供真 空。在某一情形中，亦可將一中心真空銷50連接至真空線。在某些實施方案中，將整個凹入區44置於真空下。
如圖4中所圖解說明，用一柔軟材料(諸如由聚矽氧構成之一墊46)來覆蓋凹入區(圖3中之44)。在某些實施方案中，用一基於Si之有機彈性體聚合物(諸如聚二甲基矽氧烷(PDMS)或通常稱為聚矽氧之群組內之某種其他聚合有機矽化合物)來覆蓋凹入區。可使用具有相似機械及化學性質之其他材料。較佳地，覆蓋凹部44之材料46係非黏性、相對柔軟、彈性及非磨蝕性的。對於某些應用，墊46之厚度應係至少0.2mm，且在某些情形中，係至少0.5mm。更一般而言，材料46之厚度可取決於透鏡元件26之高度、凹部44之深度及晶圓之任何彎曲之程度。在某些實施方案中，材料46之厚度在0.5mm至2mm之範圍中。
如圖5及圖6中所展示，將光學器件晶圓OW放置於真空吸頭40上，其中其第一表面60A面對真空吸頭且其第二(相對)表面背對真空吸頭(圖6之方塊102)。光學器件晶圓OW可能已在面對真空吸頭40之表面60A上具有經複製特徵或其他特徵(例如，透鏡元件26)。在此狀態中，光學器件晶圓OW之略微彎曲可致使晶圓之邊緣升高高出真空吸頭40之表面多達數毫米。接下來，手動地或使用自動化或半自動化設備將壓力施加至光學器件晶圓OW之第二表面60B以使得第一表面60A上之透鏡元件26在真空吸頭40之凹入區44內且與覆蓋凹入區之柔軟材料46(例如，聚矽氧墊)接觸(方塊104)。接著接通真空泵(方塊106)，此致使光學器件晶圓OW在具有甚少彎曲或不具有彎曲之情況下在真空吸頭40上方固持於適當位置中。在光學器件晶圓OW在真空吸頭40上固持於適當位置中之情況下，可執行複製製程(方塊108)，包含使複製工具與光學器件晶圓OW之第二表面60B接觸以在第二表面上形成透鏡元件26。在某些實施方案中，圖6之整個製程係自動化 的。
在某些情形中，前述技術可跨越光學器件晶圓OW之表面提供較大機械支撐以使得在於晶圓之第二表面60B上形成透鏡元件26之複製製程期間，在由真空吸頭40將該晶圓固持於適當位置中時，晶圓存在甚少或不存在彎曲。在某些情形中，使用一非黏性、相對柔軟、彈性及非磨蝕性材料46來覆蓋凹入區44可允許第一表面60A上之透鏡元件26接觸材料46，而不損壞透鏡元件26且在自真空吸頭40移除光學器件晶圓OW時，無任何殘餘材料46保留在透鏡元件26上。而且，其可允許材料46在自真空吸頭40移除光學器件晶圓OW之後實質上返回至其原始形狀以使得真空吸頭可用以處理另一晶圓。
雖然結合用於一光學器件晶圓OW之一複製製程闡述圖6之技術，亦可結合將施加一雙側複製製程至其的其他類型之晶圓使用該技術。
替代一個聚矽氧墊或其他非黏性、相對柔軟、彈性及非磨蝕性材料46(或除此材料之外)，某些實施方案亦使用其他技術以在將光學器件晶圓OW放置於真空吸頭40上時，保護該光學器件晶圓OW上之透鏡元件26。舉例而言，如圖7中所展示，可將一相對堅固模板框架402與光學器件晶圓OW對準且附著至該光學器件晶圓OW以便在由真空吸頭固持光學器件晶圓時，保護透鏡元件免受損壞。舉例而言，框架402可由一印刷電路板(PCB)材料(諸如FR4，其係指派給玻璃強化環氧樹脂層壓材料之一等級標示)構成。舉例而言，可藉由一微機械加工製程製成框架402。可形成為單一件之框架402包含直徑較佳地僅略大於透鏡元件26之直徑之開口404。框架402之高度較佳地至少稍大於透鏡元件26之高度。因此，每一透鏡元件26由框架402之一部分406環繞。框架402允許由一真空吸頭固持光學器件晶圓OW以使得可在不損壞先前在光學器件晶圓之第一側上複製之透鏡元件26之情況下，在該 光學器件晶圓之第二側上複製透鏡元件。同時，由框架402提供之支撐可幫助減少光學器件晶圓OW之翹曲及曲折。
在一特定實施方案中，由具有一外部真空源之一扁平吸頭固持框架402，且由一第二吸頭固持光學器件晶圓OW。提供對準設備以將框架402與光學器件晶圓OW相對於彼此對準。若需要，則可作出位置之調整且將真空吸頭中之一者或兩者朝向彼此移動以使得光學器件晶圓OW之一第一表面上之透鏡元件26與框架402中之開口404對準且裝配於開口404內以形成一晶圓-框架堆疊412，如圖7中所展示。舉例而言，在某些實施方案中，將框架402降低至光學器件晶圓OW上。舉例而言，可使用夾具或膠帶固定光學器件晶圓OW與框架402之對準。接著，真空吸頭可釋放晶圓-框架堆疊，若需要，則可移動該堆疊以供進一步處理(例如，清潔)。隨後，將晶圓-框架堆疊放置於一真空吸頭上，且藉由複製或另一技術在光學器件晶圓OW之第二側410上形成透鏡元件。
在提供個別晶圓PW、SW及OW之後，將晶圓對準且接合在一起以形成晶圓堆疊10(圖2)。最初，可將晶圓中之兩者彼此上下放置以形成一子堆疊。舉例而言，在某些實施方案中，將間隔件晶圓SW放置於基板晶圓PW上以使得基板晶圓PW上之主動光學組件22、24位於間隔件晶圓SW中之開口36內。可在間隔件晶圓SW與基板晶圓PW之間的界面處之接觸表面中之一者或兩者上提供一黏合劑。
為形成堆疊10，將光學器件晶圓OW與子堆疊對準且放置於子堆疊上以使得其下部表面在間隔件晶圓SW之上部表面上。此處亦可在間隔件晶圓SW與光學器件晶圓OW之間的界面處之接觸表面中之一者或兩者上安置一黏合劑。
在某些實施方案中，可在對準及附著步驟期間由一真空吸頭固持晶圓或子堆疊中之一或多者。此外，在某些情形中，此等步驟中之 某些或全部可發生於一遮罩對準器中，其中由一真空吸頭固持個別晶圓或一子堆疊。舉例而言，為固持光學器件晶圓OW，可使用結合圖3至圖5所闡述之一真空吸頭。以下段落闡述可用以固持基板晶圓PW或包含基板晶圓PW之一子堆疊之一真空吸頭之實例。
圖8A及圖8B圖解說明包含一環形真空凹槽202之一真空吸頭200之一實例。除了凹槽202以外，真空吸頭200之頂部表面可係實質上平坦的。特定而言，真空吸頭之頂部表面之中心內區域204與該頂部表面之周邊區域206處於實質上相同之高度。
如上文所闡述，基板晶圓PW包含在其後表面上之接合墊20。在待將基板晶圓PW與間隔件晶圓SW彼此附著時，可將基板晶圓PW安裝於真空吸頭200上以使得接合墊20面對真空吸頭之上部表面。除接合墊20以外，基板晶圓PW之背側亦包含晶圓之周邊附近之一密封環21(參見圖9)。密封環21應與接合墊20係實質上相同高度且可在與接合墊相同之製程步驟期間形成。舉例而言，在某些實施方案中，接合墊20及密封環21由電觸點及焊料膏構成。可將電觸點(諸如銅或其他導電層)層壓為一箔片且藉由使用一網版製程之電化生長施加該等電觸點。隨後亦可使用一網版印刷製程在電觸點上方添加焊料膏。儘管接合墊20係與(舉例而言)個別主動組件22、24相關聯之離散結構，但在透過真空通道202施加真空時，基板晶圓PW之邊緣附近之密封環21充當一密封件。因此，密封環21應位於足夠靠近基板晶圓PW之周邊處以使得在將晶圓放置於真空吸頭200上時，密封環在環形真空凹槽202之外側。因此，密封環21之直徑應略大於環形真空凹槽202之直徑。
如圖10所指示，將基板晶圓PW放置於真空吸頭200上，其中其背側表面面對真空吸頭且其前(相對)表面背對真空吸頭(方塊302)。特定而言，將基板晶圓PW定位於真空吸頭200上以使得接合墊20面對吸頭 之表面之中心內區域(亦即，吸頭之表面上由真空凹槽202定界之區)且以使得密封環21面對吸頭之表面之外區域(亦即，在其周邊附近，由真空凹槽202界定之區的外側)。在此狀態中，基板晶圓PW之略微彎曲可致使晶圓之邊緣升高高出真空吸頭200之表面多達數毫米(例如，4mm)。接下來，手動地或使用自動化或半自動化設備將壓力施加至基板晶圓PW之前表面以使得接合觸點20以及密封環21中之全部或實質上全部與真空吸頭200之上部表面接觸(方塊304)。接著接通真空泵(方塊306)，此致使基板晶圓PW在具有甚少彎曲或不具有彎曲之情況下在真空吸頭200上固持於適當位置中。在基板晶圓PW由真空吸頭200固持於適當位置中之情況下，可使間隔件晶圓SW與基板晶圓PW接觸以用於彼此附著(方塊308)。在某些實施方案中，圖6之整個製程係自動化的。
在某些情形中，前述技術可跨越基板晶圓PW之表面提供較大機械支撐以使得在對準及附著期間在由真空吸頭200將該晶圓固持於適當位置中時，晶圓存在甚少或不存在彎曲。
雖然結合固持用於附著至一間隔件晶圓SW之一基板晶圓PW來闡述圖10之技術，但該技術亦可用以固持用於附著至另一晶圓或子堆疊之其他類型之晶圓或一子堆疊。舉例而言，真空吸頭200可用以固持由用於附著至光學器件晶圓OW之基板晶圓PW及間隔件晶圓SW構成之一子堆疊，光學器件晶圓OW可由真空吸頭40固持(參見圖3及圖4)。類似地，真空吸頭200可用以固持用於附著至由間隔件晶圓SW與光學器件晶圓OW構成之一子堆疊之基板晶圓PW，該子堆疊可由真空吸頭40以上文所闡述之方式固持。
圖11A至圖11C圖解說明形成一晶圓堆疊中之步驟之一實例，其中將一基板晶圓PW放置於由一光學器件晶圓OW及間隔件晶圓SW構成之一子堆疊上。如圖11A中所展示，將間隔件晶圓SW放置於光學器 件晶圓OW上以形成一子堆疊。在接觸界面處可存在熱固化黏合劑104。間隔件晶圓SW包含在其周邊附近之開口(例如，通孔)，該等開口過填充有一UV可固化黏合劑材料124，諸如一UV可固化膠、環氧樹脂或其他黏合劑。可將子堆疊裝載至一遮罩對準器中且可(舉例而言)由諸如真空吸頭40(參見圖3及圖4)之一凹入真空吸頭固持該子堆疊。
如圖11B中所展示，基板晶圓PW可包含自基板晶圓SW之一個表面延伸至其相對表面之通孔130。可將由另一吸頭(例如，圖8A中之真空吸頭200)固持之基板晶圓PW與光學器件晶圓OW對準且放置於間隔件晶圓SW上，如圖11C中所展示。在接觸界面處可存在熱固化黏合劑102。將基板晶圓SW放置於子堆疊上致使已過填充間隔件晶圓SW之周邊附近之開口之UV可固化黏合劑材料124填充基板晶圓PW之周邊附近之對應通孔130。然而，在某些情形中，UV可固化黏合劑材料124可流動至基板晶圓PW之背側，此可污染真空吸頭。為防止此污染之發生，可在將基板晶圓PW放置於真空吸頭上之前，將其安裝於(舉例而言)切粒膠帶300上(參見圖12)。此允許切粒膠帶300安置在基板晶圓PW之背側與真空吸頭之表面之間。以此方式，可防止未經固化黏合劑材料124污染真空吸頭200。舉例而言，切粒膠帶300可由PVC、聚烯烴或聚乙烯背襯材料製成，其中在基板晶圓PW安裝至的表面上具有一黏合劑。在某些情形中，舉例而言，切粒膠帶300之厚度係大約75μm至150μm，但其他厚度可適於其他實施方案。
在將基板晶圓PW放置於子堆疊上(亦即，附著至光學器件晶圓OW之間隔件晶圓SW上)之後，可朝向基板晶圓PW之表面引導UV輻射以便使黏合劑材料124固化且將晶圓彼此局部地接合。在局部UV固化之後，可將整個晶圓堆疊轉移至一烘箱以便使熱可固化黏合劑材料102、104固化。在自烘箱取出之後，可將晶圓堆疊分離(例如，切粒) 成單獨模組。在將晶圓堆疊10切粒成個別模組之後，可自模組之底部表面移除切粒膠帶300。
因此，在各種實施方案中，切粒膠帶300可用於數種功能。首先，如上文所闡釋，其可防止未經固化黏合劑材料124污染固持基板晶圓PW之真空吸頭。其次，在某些實施方案中，可在基板晶圓PW中提供一或多個通孔以在一回流製程期間促進通氣以便釋放壓力上升。可在其中併入模組中之一或多者之裝置(例如，一行動電話)之後續製造期間執行此等回流製程。在由吸頭200固持基板晶圓PW時，切粒膠帶300可覆蓋壓力釋放孔以便促進一良好真空密封之形成。切粒膠帶300之一第三功能係促進切粒製程。
在某些實施方案中，可使用上文所闡述之技術來減輕晶圓之彎曲，而不管彎曲是凹面還是凸面的。雖然結合特定類型之晶圓闡述了該等技術，但亦可結合其他類型之晶圓或晶圓子堆疊使用該等技術。
本發明已闡述若干個實施方案。然而，將理解可在不背離本發明之精神及範疇之情況下做出各種修改。因此，其他實施方案在申請專利範圍之範疇內。
26‧‧‧透鏡元件
40‧‧‧真空吸頭
42‧‧‧環形真空通道/環形真空凹槽
46‧‧‧墊/材料
60A‧‧‧第一表面/表面
60B‧‧‧第二表面

Claims (32)

  1. 一種使用一複製製程在一晶圓上形成特徵之方法，該方法包括：將一晶圓放置於一真空吸頭上，其中面對該真空吸頭之該晶圓之一第一表面包含朝向該真空吸頭突出之特徵，且其中該真空吸頭包含其上安置一個聚矽氧墊之一中心凹入表面；將壓力施加至該晶圓之與其第一表面相對之一側上之該晶圓之一第二表面以使得該晶圓在其第一表面上之該等特徵與該聚矽氧墊接觸，且其中該晶圓之該第一表面在其周邊附近之部分與包含一真空通道之該真空吸頭之一隆起區段接觸；使用該真空通道產生一真空以便將該晶圓固持至該真空吸頭；及隨後使一複製工具與該晶圓之該第二表面接觸以使用一複製製程在該晶圓之該第二表面上形成特徵。
  2. 如請求項1之方法，其中該晶圓係一光學器件晶圓，且朝向該真空吸頭突出之該晶圓之該等特徵係透鏡元件。
  3. 一種在一晶圓上形成特徵之方法，該方法包括：將一晶圓放置於一真空吸頭上，其中面對該真空吸頭之該晶圓之一第一表面包含朝向該真空吸頭突出之特徵，且其中該真空吸頭包含其上安置一非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料之一凹入表面以使得該晶圓之該等特徵與該真空吸頭之該凹入表面上之該非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料接觸，且其中該晶圓之該第一表面在其周邊附近之部分與包含一真空通道之該真空吸頭之一隆起區段接觸；產生一真空以將該晶圓固持至該真空吸頭；及 隨後使一複製工具與該晶圓之與其第一表面相對之一側上之該晶圓之一第二表面接觸以在該晶圓之該第二表面上形成經複製特徵。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包含在產生該真空以將該晶圓固持至該真空吸頭之前，將壓力施加至該晶圓之該第二表面。
  5. 如請求項3之方法，其中將該晶圓放置於該真空吸頭上、產生該真空及使該複製工具與該晶圓之該第二表面接觸中之一或多者係自動化的。
  6. 如請求項3之方法，其中該非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料由聚矽氧構成。
  7. 如請求項3之方法，其中該非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料由一基於Si之有機彈性體聚合物構成。
  8. 如請求項7之方法，其中該聚合物係聚二甲基矽氧烷。
  9. 如請求項3之方法，其中該晶圓係一光學器件晶圓，且朝向該真空吸頭突出之該晶圓之該等特徵係透鏡元件。
  10. 如請求項3之方法，其中該非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料之一厚度係至少0.2mm。
  11. 如請求項10之方法，其中該非黏性、柔軟、彈性及非磨蝕性材料之該厚度係至少0.5mm。
  12. 一種形成一晶圓堆疊之方法，該方法包括：使用一真空吸頭來固持一第一晶圓，其中該真空吸頭包含具有一真空凹槽之一第一表面，其中該真空吸頭之該第一表面包含由該真空凹槽包圍之一中心區域及包圍該真空凹槽之一外區域，且其中該真空吸頭之該第一表面之該中心區域與該外區域處於實質上相同之高度，其中面對該真空吸頭之該第一晶圓之一第一表面在其上包含接觸該真空吸頭之第一表面之該中心區 域上之一個聚矽氧墊之複數個特徵，該第一晶圓之該第一表面進一步包含接觸該真空吸頭之第一表面之該外區域之一密封環；及使一第二晶圓與該第一晶圓之一第二表面接觸，其中該第一晶圓之該第二表面係在該第一晶圓之與其第一表面相對之一側上。
  13. 如請求項12之方法，其中該密封環延伸超出該第一晶圓之該第一表面達與該第一晶圓之該第一表面上之該等特徵實質上相同之距離。
  14. 如請求項13之方法，其中該第一晶圓之該第一表面上之該等特徵包括接合墊。
  15. 如請求項14之方法，其中該等接合墊及該密封環中之每一者包括一電觸點及焊料膏。
  16. 如請求項14之方法，其中該等特徵及該密封環中之每一者由相同材料構成且延伸超出該第一晶圓之該第一表面達實質上相同之距離。
  17. 如請求項14之方法，其中該第二晶圓係一間隔件晶圓。
  18. 如請求項12之方法，其進一步包含在產生真空以將該第一晶圓固持至該真空吸頭之前，將壓力施加至該第一晶圓之該第二表面。
  19. 如請求項12之方法，其中將該第一晶圓放置於該真空吸頭上、產生該真空及使該第二晶圓與該第一晶圓之該第二表面接觸中之一或多者係自動化的。
  20. 如請求項12之方法，其包含產生一真空以將該第一晶圓固持至該真空吸頭。
  21. 一種形成一晶圓堆疊之方法，該方法包括： 使用一真空吸頭來固持包括彼此上下堆疊之複數個晶圓之一晶圓子堆疊，該真空吸頭包含具有一真空凹槽之一第一表面，其中該真空吸頭之該第一表面包含由該真空凹槽包圍之一中心區域及包圍該真空凹槽之一外區域，且其中該真空吸頭之該第一表面之該中心區域與該外區域處於實質上相同之高度，其中面對該真空吸頭之該晶圓子堆疊之一第一表面在其上包含接觸被安置在該真空吸頭之第一表面之該中心區域上之一個聚矽氧墊之複數個特徵，該晶圓子堆疊之該第一表面進一步包含接觸該真空吸頭之第一表面之該外區域之一密封環；及使一第二晶圓與該晶圓子堆疊之一第二表面接觸，其中該晶圓子堆疊之該第二表面在該晶圓子堆疊之與其第一表面相對之一側上。
  22. 如請求項21之方法，其中該晶圓子堆疊之該第一表面上之該等特徵包括接合墊。
  23. 如請求項22之方法，其中該等接合墊及該密封環中之每一者包括一電觸點及焊料膏。
  24. 如請求項21之方法，其中該等特徵及該密封環中之每一者由相同材料構成且延伸超出該晶圓子堆疊之該第一表面達實質上相同之距離。
  25. 如請求項21之方法，其包含產生一真空以將該晶圓子堆疊固持至該真空吸頭。
  26. 一種形成一晶圓堆疊之方法，該方法包括：由一第一真空吸頭固持包括彼此上下堆疊之複數個晶圓之一晶圓子堆疊，該第一真空吸頭包含具有一真空凹槽之一第一表面，其中該真空吸頭之該第一表面包含由該真空凹槽包圍之一中心區域及包圍該真空凹槽之一外區域，且其中該真空吸頭之 該第一表面之該中心區域與該外區域處於實質上相同之高度，其中面對該第一真空吸頭之該晶圓子堆疊之一第一表面在其上包含接觸該真空吸頭之第一表面之該中心區域之複數個特徵，該晶圓子堆疊之該第一表面進一步包含接觸該第一真空吸頭之第一表面之該外區域之一密封環；由一第二真空吸頭固持一第二晶圓，其中面對該第二真空吸頭之該第二晶圓之一第一表面包含朝向該第二真空吸頭突出之特徵，且其中該第二真空吸頭包含其上安置一個聚矽氧墊之一中心凹入表面，且其中該第二晶圓在其第一表面上之該等特徵與該聚矽氧墊接觸，且其中該第二晶圓之該第一表面在其周邊附近之部分與包含一真空通道之該第二真空吸頭之一隆起區段接觸；及使該第二晶圓與該晶圓子堆疊之一第二表面接觸，其中該晶圓子堆疊之該第二表面在該晶圓子堆疊之與其第一表面相對之一側上。
  27. 如請求項26之方法，其中該晶圓子堆疊上之該等特徵包括由與該密封環相同之材料構成之接合墊。
  28. 如請求項27之方法，其中該第二晶圓上之該等特徵包括透鏡元件。
  29. 一種形成一晶圓堆疊之方法，該方法包括：將一第一晶圓安裝於切粒膠帶上，其中該第一晶圓之一第一表面在其上包含複數個特徵及包圍該複數個特徵之一密封環，其中該複數個特徵與該密封環延伸超出該第一晶圓之該第一表面達實質上相同之距離；及使用一真空吸頭來固持該第一晶圓，其中將該切粒膠帶安置於該真空吸頭與該第一晶圓之間，其中該真空吸頭包含具有一 真空凹槽之一第一表面，其中該真空吸頭之該第一表面包含由該真空凹槽包圍之一中心區域及包圍該真空凹槽之一外區域，且其中該真空吸頭之該第一表面之該中心區域與該外區域處於實質上相同之高度，其中該第一晶圓之該第一表面上之該複數個特徵接觸被安置在該真空吸頭之第一表面之該中心區域上之一個聚矽氧墊，且該密封環接觸該真空吸頭之第一表面之該外區域。
  30. 如請求項29之方法，其包含使一第二晶圓與該第一晶圓之一第二表面接觸，其中該第一晶圓之該第二表面在該第一晶圓之與其第一表面相對之一側上。
  31. 如請求項30之方法，其中該第一晶圓包含一或多個通孔，且該第二晶圓包含在使該第一晶圓與該第二晶圓彼此接觸時進入該一或多個通孔之UV可固化黏合劑材料。
  32. 如請求項29之方法，其中該第一晶圓之該第一表面上之該複數個特徵包括接合墊，且其中該等接合墊及該密封環中之每一者包括一電觸點及焊料膏。
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