TWI677419B - 成型裝置與方法 - Google Patents

Abstract

一種成型裝置，包含工作模具設於晶圓上方；真空吸盤設於晶圓下方，藉由真空吸力以夾持晶圓，該真空吸盤包含內吸盤與外吸盤，可各自作軸向移動，該外吸盤圍繞該內吸盤；及離膜環，設於晶圓的邊緣上方。

Description

成型裝置與方法

本發明係有關成型(molding)製程，特別是關於一種晶圓的成型裝置與方法。

壓印(replication)為成型(molding)製程的一種，藉由將模具(master或mold)的光學表面轉移至晶圓(或工作件)的表面以製造光學元件。

當壓印製程結束時，晶圓必須與模具分離。分離(demolding)階段通常係藉由施加壓力於晶圓的邊緣來達成。對於厚度為0.25毫米的8吋晶圓，其邊緣通常為0.8~3.6毫米。由於晶圓表面的不平衡(disequilibrium)，晶圓於分離階段容易造成彎曲甚至破裂。

因此亟需提出一種新穎的機制，用以避免晶圓於分離階段造成破裂。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種成型裝置，其真空吸盤包含內吸盤與外吸盤。本實施例提供一種二階段方法以分離晶圓。本實施例的成型裝置與方法可有效分離晶圓而不會造成晶圓的破裂。

根據本發明實施例，成型裝置包含工作模具、真空吸盤及離膜環。工作模具設於晶圓上方。真空吸盤設於晶圓下方，藉由真空吸力以夾持晶圓。真空吸盤包含內吸盤與外吸盤，可各自作軸向移動，該外吸盤圍繞該內吸盤。離膜環設於晶圓的邊緣上方。

根據本發明另一實施例，內吸盤與外吸盤於成型製程時，對晶圓的底面分別施以內真空吸力與外真空吸力，因而夾持晶圓，該外吸盤圍繞該內吸盤。當晶圓結束成型製程時，外吸盤下降因而釋放晶圓的邊緣。對晶圓的邊緣施以向下壓制力，因而分離晶圓的邊緣與工作模具。內吸盤下降但仍藉由內真空吸力以夾持晶圓，且同時持續對晶圓的邊緣施以壓制力。當內吸盤到達預設位置時，則停止內吸盤的移動。

100‧‧‧成型裝置

10‧‧‧支架

11‧‧‧工作模具

12‧‧‧晶圓

13‧‧‧真空吸盤

13A‧‧‧內吸盤

131A‧‧‧盤

132A‧‧‧內支柱

13B‧‧‧外吸盤

131B‧‧‧環

132B‧‧‧外支柱

14‧‧‧離膜環

15‧‧‧齒狀件

16‧‧‧充氣管

17A‧‧‧第一中間元件

17B‧‧‧第二中間元件

41‧‧‧真空吸盤夾持晶圓

42‧‧‧下降外吸盤且施力於晶圓的邊緣

43‧‧‧下降內吸盤且施力於晶圓的邊緣

44‧‧‧內吸盤停止

第一A圖顯示本發明實施例之成型裝置的立體圖。

第一B圖顯示第一A圖之成型裝置的剖面圖。

第二A圖顯示設於晶圓上方的離膜環的俯視示意圖。

第二B圖與第二C圖顯示齒狀件與充氣管的側視示意圖。

第三A圖至第三C圖顯示第一A圖之成型裝置的剖面圖，依序說明本發明實施例之晶圓的成型方法。

第四圖顯示本發明實施例之晶圓的二階段成型方法的流程圖。

第五A圖顯示相應於第四圖步驟41與第三A圖施力於晶圓的示意圖。

第五B圖顯示相應於第四圖步驟42與第三B圖施力於晶圓的示意圖。

第一A圖顯示本發明實施例之成型(molding)裝置100的立體圖，且第一B圖顯示第一A圖之成型裝置100的剖面圖。在本實施例中，成型裝置100可為壓印(replication)機，用以進行壓印製程，藉由將工作模具(working stamp或master)的光學表面轉移至晶圓12的表面以製造光學元件，其中工作模具11設於支架(holder)10內且位於晶圓12上方。

本實施例之成型裝置100可包含真空吸盤(vacuum chuck)13，其設於晶圓12下方，藉由真空吸力以夾持晶圓12。根據本實施例的特徵之一，真空吸盤13可包含至少二組成件：內吸盤13A及外吸盤13B，其中外吸盤13B圍繞內吸盤13A。內吸盤13A與外吸盤13B可各自作軸向(向上或向下)移動。本實施例的內吸盤13A可包含(圓形)盤131A，其具有平坦表面用以穩固夾持晶圓12，且包含內支柱132A，用以支撐盤131A。本實施例的外吸盤13B可包含環131B，其具有平坦表面用以穩固夾持晶圓12，且包含複數外支柱132B，用以支撐環131B。

本實施例之成型裝置100可包含離膜環(separating ring)14，設於晶圓12的邊緣上方。第二A圖顯示設於晶圓12上方的離膜環14的俯視示意圖。當晶圓12結束成型製程且即將與工作模具11分離時，離膜環14下移以施加(向下)壓制力於晶圓12，用以將晶圓12與工作模具11分離。如第一B圖與第二A圖所示，(設於離膜環14上方的)複數齒狀件15受到充氣管(inflating tube)16的壓迫，使得離膜環14下移，其中充氣管16設於齒狀件15的第一端下方。雖然第二A圖例示四個齒狀件15，然而齒狀件15的數目可大於四個。

第二B圖與第二C圖顯示齒狀件15與充氣管16的側視示意圖。如第二B圖所示，第一中間元件17A與第二中間元件17B由下而上設於充氣管16與齒狀件15之間。第一中間元件17A可為塑膠材質，第二中間元件17B可為鐵材質。如第二B圖所示的洩氣狀態，充氣管16被洩氣且齒狀件15未被壓迫。換句話說，被洩氣的充氣管16未經由第一中間元件17A與第二中間元件17B施力於齒狀件15的第一端(例如左端或外端)。如第二C圖所示的充氣狀態，充氣管16被充氣且齒狀件15被壓迫。換句話說，被充氣的充氣管16經由第一中間元件17A與第二中間元件17B施力於齒狀件15的第一端。齒狀件15作為槓桿，其樞軸(pivot)位於第一端與相對的第二端(例如右端或內端)之間。藉此，齒狀件15的第二端下移且施力於離膜環14。在其他實施例中，可使用異於齒狀件15與充氣管16的機制以下移離膜環14。

第三A圖至第三C圖顯示第一A圖之成型裝置100的剖面圖，依序說明本發明實施例之晶圓12的成型方法。第四圖顯示本發明實施例之晶圓12的二階段(two-stage)成型方法400的流程圖，相應於第三A圖至第三C圖所例示的剖面圖。

參閱第三A圖，於步驟41，真空吸盤13包含內吸盤13A與外吸盤13B，於成型製程(例如壓印)時，對晶圓12的底面分別施以內真空吸力與外真空吸力，因而夾持晶圓12。第五A圖顯示相應於第四圖步驟41與第三A圖施力於晶圓12的示意圖。

參閱第三B圖，於步驟42(亦即第一階段)，當晶圓12結束成型製程時，外吸盤13B下降因而釋放晶圓12的邊緣。於此同時(或者之後)，離膜環14對晶圓12的邊緣施以(向下)壓制力，因而分離晶圓12邊緣與工作模具11。第五B圖顯示相應於第四圖步驟42與第三B圖施力於晶圓12的示意圖。

參閱第三C圖，於步驟43(亦即第二階段)，內吸盤13A下降但仍藉由內真空吸力以夾持晶圓12，於此同時，離膜環14持續對晶圓12的邊緣施以(向下)壓制力。在本實施例中，內吸盤13A下降的速度(例如0.5毫米/秒)小於離膜環14的下降速度(例如1毫米/秒)。於步驟43與步驟42，施於晶圓12的力總和大致相等，如第五B圖所示。於步驟43，由於離膜環14持續對晶圓12的邊緣頂面施以(向下)壓制力，且內吸盤13A同時以內真空吸力夾持晶圓12，因而得以防止晶圓12因彎曲造成的破裂。最後，於步驟44，當內吸盤13A到達預設位置時，則停止內吸盤13A與離膜環14的移動。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

Claims (9)

1. 一種成型裝置，包含：一工作模具，設於晶圓上方；一真空吸盤，設於該晶圓下方，藉由真空吸力以夾持該晶圓，該真空吸盤包含一內吸盤與一外吸盤，可各自作軸向移動，該外吸盤圍繞該內吸盤；一離膜環，設於該晶圓的邊緣上方；複數齒狀件，設於該離膜環的上方，用以壓制該離膜環下移；及複數充氣管，分別設於該些齒狀件的第一端的下方；其中於充氣狀態時，被充氣的該充氣管施力於該齒狀件的第一端，使得該齒狀件的第二端下移而施力於該離膜環。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中該內吸盤包含：一盤，具平坦表面以夾持該晶圓；及一內支柱，用以支撐該盤。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中該外吸盤包含：一環，具平坦表面以夾持該晶圓；及複數外支柱，用以支撐該環。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之成型裝置，其中當該晶圓結束成型製程時，該離膜環下移以施加壓制力於該晶圓，用以將該晶圓與該工作模具分離。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之成型裝置，更包含：第一中間元件與第二中間元件，由下而上設於該充氣管與該齒狀件之間。
6. 一種成型方法，包含：內吸盤與外吸盤於成型製程時，對晶圓的底面分別施以內真空吸力與外真空吸力，因而夾持該晶圓，該外吸盤圍繞該內吸盤；當該晶圓結束成型製程時，該外吸盤下降因而釋放該晶圓的邊緣；對該晶圓的邊緣施以向下壓制力，因而分離該晶圓的邊緣與工作模具；該內吸盤下降但仍藉由內真空吸力以夾持該晶圓，且同時持續對該晶圓的邊緣施以壓制力；及當該內吸盤到達預設位置時，則停止該內吸盤的移動。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之成型方法，其中該內吸盤下降的速度小於該晶圓的邊緣的下降速度。
8. 根據申請專利範圍第6項所述之成型方法，其中施於該晶圓的邊緣的壓制力係由一離膜環所提供，該離膜環設於該晶圓的邊緣上方。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之成型方法，更包含：使用複數齒狀件，設於該離膜環的上方；使用複數充氣管，分別設於該些齒狀件的第一端的下方；其中於充氣狀態時，被充氣的該充氣管施力於該齒狀件的第一端，使得該齒狀件的第二端下移，因而施力於該離膜環。