TWI741257B - 用於雙面處理的圖案化真空吸盤 - Google Patents

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Abstract

此處所述的實施例係關於具有複數個孔穴形成於其中的基板吸盤設備。在吸盤設備的主體中形成該等孔穴。在一個實施例中，在主體的吸盤表面中形成第一複數個埠且延伸至主體的底部表面。在另一實施例中，在複數個孔穴的底部表面中形成第二複數個埠且延伸穿過主體至主體的底部表面。

Description

用於雙面處理的圖案化真空吸盤
本揭示案的實施例一般係關於基板吸盤。更特定地，此處所述之實施例係關於圖案化真空吸盤。
在半導體及顯示器工業中經常使用基板吸盤設備以在傳送或處理基板期間支撐基板。新興技術招致針對基板上裝置及結構製造的多種先進處理技術的發展。例如，針對虛擬實境及增強實境應用的波導設備的製造推動了傳統基板處理技術的界限。
波導設備併入在玻璃或類玻璃基板上形成的微結構。通常，在基板的前側面及基板的後側面上形成微結構。然而，在處理期間掌控及支撐具有在基板前後上形成的微結構的基板是有挑戰性的。例如，傳統吸盤設備可在處理前側面時損壞基板後側面上形成的微結構，反之亦然。
因此，技術領域中所需要的是改良的吸盤設備。
此處所述的實施例係關於基板吸盤設備及吸住基板的方法。在一個實施例中，基板吸盤設備包含：主體，該主體具有吸盤表面及相對於該吸盤表面的底部表面。該主體包含在該主體中形成的自該吸盤表面凹陷的複數個孔穴，其中成對的該複數個孔穴與複數個第一管道流體連通。該設備也包含複數個第二管道，在該主體中形成該複數個第二管道，在該複數個孔穴的一部分之間形成該複數個第二管道之一者，其中個別地控制成對的該等孔穴中的壓力。
在另一實施例中，基板吸盤設備包含：圓形主體，該圓形主體具有吸盤表面；複數個孔穴，在該吸盤表面中形成該複數個孔穴；複數個第一管道，該複數個第一管道之每一者耦合至在該吸盤表面中形成的表面埠；第二管道，該第二管道耦合至該複數個孔穴的第一對；第三管道，該第三管道耦合至該複數個孔穴的第二對；及第四管道，該第四管道耦合至該複數個孔穴的第三對，其中個別地控制該等孔穴的該等對之每一者中的壓力。
在另一實施例中，描述用於處理基板的方法，該方法包含以下步驟：在該基板的第一主要表面上形成複數個結構；將該第一主要表面放置於吸盤上，其中該複數個結構之每一者放置於在該吸盤的吸盤表面中形成的相應孔穴中；及經由複數個表面埠應用第一壓力至該主要表面，同時在成對的該等孔穴中應用第二壓力，該第一壓力與該第二壓力不同。
此處所述的實施例係關於基板吸盤設備，具有在該設備中形成的複數個孔穴。使用該等孔穴的一部分以接收微結構，先前在基板的一個主要側面上形成該微結構，該基板吸至吸盤設備，且使得在基板的另一主要側面上能夠形成微結構。吸盤設備在微影處理中可為特別有用的，例如，奈米壓印微影(NIL)處理，例如基板同形壓印微影(SCIL)。儘管示範性地描述一些實施例以與SCIL處理一起使用，本揭示案不限於SCIL處理且可與其他NIL處理一起使用。其他NIL處理包含使用接觸彈性樣板的滾筒以傳送圖案至基板。
圖1A根據微影處理圖示了具有晶片的基板100的平面視圖，該等晶片具有在該等晶片上形成的微結構106。在一個實施例中，基板100自玻璃或類玻璃材料形成，例如石英或藍寶石。在另一實施例中，基板自半導體材料形成，例如矽材料等。儘管基板100被圖示為具有實質圓形的形狀，思量基板100可為多角形的形狀，例如四邊形的形狀，例如，矩形或正方形的形狀。
基板100被圖示為具有在基板100上形成的複數個晶片104。晶片104對應至基板100被所需結構圖案化的面積，以供後續使用於多種裝置，例如計算裝置、光學裝置等。晶片104包含在晶片104上形成的微結構106。微結構106為晶片104上藉由各種製造處理所形成的特徵，例如微影處理，例如，NIL處理。替代地，微結構106為基板100上所蝕刻或沉積的特徵。在一個實施例中，微結構106為光柵結構且思量晶片104為波導或波導設備的一部分。
晶片104排列於基板100上，具有繞著相鄰晶片104或相鄰晶片104之間形成的切口面積108。切口面積108為基板表面未被晶片104佔據的區域。切口面積108實質環繞每一個別晶片104且將個別晶片104相互間隔開。切口面積108也可在個別晶片104及基板100的周邊之間延伸。在一個實施例中，切口面積108在切口面積108上實質沒有形成微結構或特徵。在各種實現方式中，切口面積108為後續在切片操作期間將移除以在單片化期間分開個別晶片104的區域。
圖1B根據此處所述的實施例圖示圖1A沿著線1B-1B截取的基板100的橫截面視圖。如上述，切口面積108為相鄰晶片104之間設置的區域。應注意基板100被圖示為具有在基板100的第一側面102上形成的微結構106。在一個實施例中，微結構106自基板100的第一側面102延伸約100 um及約500 um之間的一距離。在一個實施例中，第一側面102為基板100的前側面。存在相對於且平行於第一側面102的基板100的第二側面110。在圖示的實施例中，第二側面110未被處理使得第二側面110上沒有形成特徵或微結構。
圖2A根據此處所述的實施例圖示真空吸盤設備200的橫截面視圖。基板100被圖示為具有接觸真空吸盤設備200的第一側面，使得第二側面110被遠離真空吸盤設備200而定向於適於處理第二側面110的一位置。
真空吸盤設備200包含主體201，具有吸盤表面202及相對於吸盤表面202定向的底部表面204。在一個實施例中，主體201自金屬材料形成，例如鋁、不鏽鋼、或合金、上述之組合及混合物。在另一實施例中，主體201自陶瓷材料形成，例如氮化矽材料、氮化鋁材料、氧化鋁材料、或上述之組合及混合物。在某些實施例中，在主體201的吸盤表面202上設置一塗層。取決於所需實現方式的塗層為聚合物材料，例如以下之一或更多個：聚醯亞胺材料、聚醯胺材料、或聚四氟乙烯(PTFE)材料。
在主體201中形成複數個孔穴206。孔穴206設置於主體201內且自吸盤表面202延伸進入主體201。孔穴206由底部表面203及側壁205界定。孔穴206的深度在約100 um及約1000 um之間，例如約300 um及約700 um之間。思量孔穴206的深度足以容納在基板100上形成的微結構106，使得微結構106在基板100放置於真空吸盤設備200上時保持不與主體201接觸。在一個實施例中，在設置於主體201上的材料層中形成複數個孔穴206。
在一個實施例中，孔穴206的形狀對應至晶片104的形狀。例如，若晶片104為正方形或矩形形狀，則孔穴206的形狀將相似地為正方形或矩形形狀。然而，思量孔穴206的大小可較對應至晶片104的面積更大或更小。
在主體201中形成複數個第一埠208，且在主體201的吸盤表面202中形成複數個第二埠(表面埠) 210。複數個第一埠208之每一者與孔穴206之相應孔穴流體連通。複數個第二埠210放置於孔穴206之間。也在主體的吸盤表面202中自複數個孔穴206徑向向外形成複數個第二埠210。複數個第一管道212自複數個第一埠208延伸，且複數個第二埠210穿過主體201至底部表面204。第一複數個管道212之每一者耦合至第一真空來源214。因此，第一真空來源214經由第一複數個管道212與孔穴206以及主體201的吸盤表面202流體連通。
圖2B為圖2A的真空吸盤設備200的平面視圖。在圖示的實施例中，孔穴206中的複數個第一埠208以及吸盤表面202處的複數個第二埠210實質為圓形形狀。儘管圓形埠可改良真空吸盤設備200的製造容易度，思量可使用任何埠形狀。儘管展示了跨主體201的吸盤表面202分布的幾個第二埠210，思量適於實現基板100實質平坦的吸盤的第二埠210的任何數量、排列、或分布將落於本揭示案的範圍內。
在操作中，由第一真空來源214產生真空壓力以在遠離孔穴206的區域處將基板100吸至主體201。此外，使用來自第一真空來源214的真空壓力以穩定處理期間的基板100，特別是在對應於基板100上的微結構106的位置的面積處。
在微影處理中，特別是SCIL處理，有效地按壓圖案化樣板(自主要圖案圖案化)抵著設置於基板的第二側面110上設置的樹脂層。例如，圖案化樣板被提供至彈性光學透明基板上，該彈性光學透明基板被以某間隔及/或壓力按壓抵著基板100上的樹脂層。思量基板100至主體201的真空吸力足以達成所需基板平坦度以應用圖案化樣板至基板的第二側面110。在將圖案化樣板應用至基板的第二側面110上的樹脂之後，樹脂固化而未自基板的第二側面110移除圖案化樣板及彈性光學透明基板。然而，在樹脂固化之後，自基板的第二側面110移除圖案化樣板及彈性光學透明基板。從基板的第二側面110上的固化樹脂層有效地剝除圖案化樣板及彈性光學透明基板，而產生基板100中的彎矩及/或應力。在圖3A至圖3C中更詳細描述移除處理。
圖3A為圖案化樣板300至基板100的樹脂層315上的傳送處理的一部分的示意截面視圖。如此處所述，基板100被吸至真空吸盤設備200。圖案化樣板300包含耦合至彈性光學透明基板310的複數個特徵305。複數個特徵305之每一者可為突出部、凹陷部、或上述之組合，以按壓抵著設置於基板100的第二側面110上的樹脂層315。藉由具有複數個可變壓力溝槽320的平板318將圖案化樣板300應用至樹脂層315，平板318將正向壓力以遞增方式應用至圖案化樣板300以便傳送樹脂層315中或上的結構325的圖案。例如，藉由選擇性地應用來自平板318的可變壓力溝槽320的壓力，圖案化樣板300自基板100的第一側面327A至相對的基板100的第二側面327B以遞增方式按壓抵著樹脂層315。
然而，在圖案化樣板300的移除期間(在樹脂層315固化之後發生)，藉由選擇性地應用來自平板318的可變壓力溝槽320的真空，圖案化樣板300自基板100的第二側面327B至基板100的第一側面327A從樹脂層315剝除。藉由平板318的此遞增真空應用形成分開線330，分開線330基於來自可變壓力溝槽320的真空壓力之應用而自基板100的第二側面327B移動至基板100的第一側面327A。由可變壓力溝槽320所提供以拉動圖案化樣板300遠離基板100的力可使基板自真空吸盤設備200移動另外地或替代地，由可變壓力溝槽320所提供以拉動圖案化樣板300遠離基板100的力可在分開線330處使基板變形。若基板100的變形超出特定值，則基板100的第一側面102上的微結構106可損壞。使用如此處所述的真空吸盤設備200以防止或最小化基板100的變形，特別是在對應於孔穴206的位置處。
圖3B及圖3C為具有基板100於其上的真空吸盤設備200的部分的截面視圖。圖3B及圖3C基於圖3A中所展示的分開線330的不同位置展示移除圖3A的圖案化樣板300期間基板100中的輕微變形。圖3B展示將基板100描繪成凸形定向的主動孔穴335A，對應於在分開線330處拉動基板100。圖3C展示將基板100描繪成凹形定向的閒置孔穴335B，歸因於來自第一真空來源214穿過第一埠208之一者的真空應用(在分開線330通過該埠之前或之後)。主動孔穴335A及閒置孔穴335B為圖2A及圖2B中所展示的孔穴206之每一孔穴。在一個實施例中，主動孔穴335A及閒置孔穴335B之每一者內的壓力為相同的。然而，在分開線330相鄰於基板100時，如圖3B中所述，平板318的可變壓力溝槽320的力克服了主動孔穴335A內的壓力。
然而，根據此處所述的實施例，使用如此處所揭示的真空吸盤設備將變形的程度(描繪成參考數字340)保持於規格內。
圖4A根據此處所述的實施例圖示圖2的真空吸盤設備200的平面視圖。圖示的第二(表面)埠210為非規律形狀的溝槽圖案，以相對於圖2A及圖2B中所展示的實施例增加基板暴露於真空下的表面面積。
圖4B圖示圖4A的真空吸盤設備200的橫截面視圖。在圖示的實施例中，真空吸盤設備200包含第二複數個埠404、第二複數個管道402、及第二真空來源406。在孔穴206的底部表面203中形成第二複數個埠404，且第二複數個管道402自第二複數個埠404之每一者延伸穿過主體201至底部表面204。第二複數個管道402據此耦合至第二真空來源406。
在操作中，圖4A及圖4B的真空吸盤設備200實現基板100的差分壓力吸力。第一真空來源214(經由第一複數個管道212及第一複數個埠210與基板100流體連通)產生第一真空壓力以將基板吸至主體201的吸盤表面202。第二真空來源406(經由第二複數個管道402及第二複數個埠404與孔穴206流體連通)產生第二真空壓力以進一步減低孔穴206內的壓力及減低或消除基板100的變形程度。思量第一真空壓力可大於、小於、或等於第二真空壓力，取決於所需吸力特性。在一些實現方式中，第一真空壓力及第二真空壓力可在真空吸盤設備200操作時小於環境壓力。環境壓力可為大氣壓力(例如，處於或約760毫米水銀柱(mmHg))。
圖5A根據此處所述的實施例圖示圖2的真空吸盤設備200的平面視圖。圖5B為沿著圖5A的線5B-5B的真空吸盤設備200的示意截面視圖。在此實施例中，將真空吸盤設備200提供為具有多個壓力區，包含第一壓力區500A、第二壓力區500B、第三壓力區500C及第四壓力區500D。第四壓力區500D由溝槽圖案505界定，使用溝槽圖案505以將基板100不具有微結構106在其上形成的部分吸住。如上述，使用孔穴206(展示為孔穴510A至510C)以將基板具有微結構106的部分吸住。孔穴510A至510C之每一者與第一真空來源515A、第二真空來源515B、及第三真空來源515C流體連通，且溝槽圖案505與第四真空來源515D流體連通。獨立地控制真空來源515A至515D之每一者。
如圖5B中所展示，複數個第一管道520耦合至第四真空來源515D。複數個第一管道520之每一者的表面開口525與圖5A的溝槽圖案505流體連通，使用該溝槽圖案以將基板100未設置於孔穴510A至510C上的部分吸住。複數個第二管道530耦合至孔穴510A(未展示於圖5B的側面視圖中)及第一真空來源515A。複數個第三管道535耦合至孔穴510B及第二真空來源515B。複數個第三管道535之每一者的開口540提供負向壓力應用至孔穴510B中基板100的暴露部分。複數個第四管道545耦合至孔穴510C(未展示於圖5B的側面視圖中)及第三真空來源515C。儘管未展示於圖5B的側面視圖中，複數個第二管道530及複數個第四管道545包含相似於開口540的開口，分別提供負向壓力應用至孔穴510A及510C中基板100的暴露部分。
第四壓力區500D中的壓力可保持恆定，同時獨立地控制第一壓力區500A、第二壓力區500B、及第三壓力區500C中的壓力。可基於分開線330的位置而變化第一壓力區500A、第二壓力區500B、及第三壓力區500C中的壓力。例如，在分開線330在孔穴510A的位置處置於基板上時(如第一壓力區500A中所展示)，相較於孔穴510B及510C的壓力，孔穴510A中壓力較低。然而，在分開線330移動跨過基板時，例如第二壓力區500B中孔穴510B上方，孔穴510A及510C的壓力較孔穴510B的壓力更高。相似地，在分開線330在孔穴510C上方時，相較於孔穴510A及510B的壓力，孔穴510C中壓力較低。
圖6根據此處所述的實施例圖示真空吸盤設備200的部分的截面視圖。在此實施例中，提供具有支撐構件600的孔穴206。使用支撐構件600以實現孔穴206內較低壓力的使用，同時減低或消除基板100的變形340的程度。支撐構件600可為可移除特徵或可被形成為真空吸盤設備200的一部分。可與某些類型的微結構106一起使用支撐構件600，其中基板100與支撐構件600的接觸不會損壞微結構106。
綜上所述，具有孔穴形成於其中的基板吸盤設備實現吸住表面具有微結構形成於其上的基板，以用於雙面的基板處理。吸盤設備包含各種真空吸盤元件(如上述)，使用該等元件以減低或消除處理期間基板100的變形340的程度。
儘管前述涉及本揭示案的實施例，可設計本揭示案的其他及進一步的實施例而不脫離其基本範圍，且該範圍由隨後的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧基板102‧‧‧第一側面104‧‧‧晶片106‧‧‧微結構108‧‧‧切口面積110‧‧‧第二側面200‧‧‧真空吸盤設備201‧‧‧主體202‧‧‧吸盤表面203‧‧‧底部表面204‧‧‧底部表面205‧‧‧側壁206‧‧‧孔穴208‧‧‧第一埠210‧‧‧第二埠212‧‧‧第一管道214‧‧‧第一真空來源300‧‧‧圖案化樣板305‧‧‧特徵310‧‧‧彈性光學透明基板315‧‧‧樹脂層318‧‧‧平板320‧‧‧可變壓力溝槽325‧‧‧結構330‧‧‧分開線335A‧‧‧主動孔穴335B‧‧‧閒置孔穴340‧‧‧變形402‧‧‧管道404‧‧‧埠406‧‧‧第二真空來源500A‧‧‧第一壓力區500B‧‧‧第二壓力區500C‧‧‧第三壓力區500D‧‧‧第四壓力區505‧‧‧溝槽圖案510A‧‧‧孔穴510B‧‧‧孔穴510C‧‧‧孔穴515A‧‧‧第一真空來源515B‧‧‧第二真空來源515C‧‧‧第三真空來源515D‧‧‧第四真空來源520‧‧‧第一管道525‧‧‧表面開口530‧‧‧第二管道535‧‧‧第三管道540‧‧‧開口545‧‧‧第四管道600‧‧‧支撐構件
為了能夠詳細理解本揭示案上述特徵中的方式，可藉由參考實施例而進行本揭示案的更特定描述(簡短總結如上)，其中一些圖示於所附圖式中。然而，注意所附圖式僅圖示示範性實施例，並且因此不考慮限制其範圍，可允許其他等效實施例。
圖1A根據此處所述的實施例圖示具有晶片的基板的平面視圖，在該等晶片上形成微結構。
圖1B根據此處所述的實施例圖示圖1A沿著線1B-1B截取的基板的橫截面視圖。
圖2A根據此處所述的實施例圖示真空吸盤設備的橫截面視圖。
圖2B為圖2A的真空吸盤設備的平面視圖。
圖3A為圖案化樣板至基板上的傳送處理的一部分的示意截面視圖。
圖3B及圖3C為其上具有基板的真空吸盤設備的部分的截面視圖。
圖4A根據此處所述的實施例圖示圖2的真空吸盤設備的平面視圖。
圖4B圖示圖4A的真空吸盤設備的橫截面視圖。
圖5A根據此處所述的實施例圖示圖2的真空吸盤設備的平面視圖。
圖5B為沿著圖5A的線5B-5B的真空吸盤設備的示意截面視圖。
圖6根據此處所述的實施例圖示真空吸盤設備的部分的截面視圖。
為了便於理解，儘可能使用相同元件符號，以標示圖式中共有的相同元件。思量一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例中，而無須進一步敘述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧基板
106‧‧‧微結構
110‧‧‧第二側面
200‧‧‧真空吸盤設備
201‧‧‧主體
204‧‧‧底部表面
510B‧‧‧孔穴
510C‧‧‧孔穴
515A‧‧‧第一真空來源
515B‧‧‧第二真空來源
515C‧‧‧第三真空來源
515D‧‧‧第四真空來源
520‧‧‧第一管道
525‧‧‧表面開口
530‧‧‧第二管道
535‧‧‧第三管道
540‧‧‧開口
545‧‧‧第四管道

Claims (19)

  1. 一種基板吸盤設備，包括：一主體，該主體具有一吸盤表面及相對於該吸盤表面的一底部表面，該主體具有在該主體中形成的自該吸盤表面凹陷的複數個孔穴，其中：成對的該複數個孔穴與複數個第一管道流體連通，該複數個孔穴之每一者包含自該孔穴的一底部延伸的一支撐構件以便支撐一基板並防止該基板變形，及該複數個孔穴之每一者的一深度經配置以使得在該基板上所形成的複數個結構能夠被放置在該複數個孔穴中並且保持不與該複數個孔穴之每一者的一底部接觸；及複數個第二管道，該複數個第二管道形成於該主體中，該複數個第二管道之一者形成於該複數個孔穴的一部分之間，其中在成對的該複數個孔穴中的一壓力是個別地控制的。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該主體為一金屬材料。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該複數個第一管道包括一第一對管道及一第二對管道。
  4. 如請求項3所述之設備，其中該第一對管道與該複數個孔穴的一第一對孔穴流體連通，且該第二對管道與該複數個孔穴的一第二對孔穴流體連通。
  5. 如請求項3所述之設備，其中該第一對管道與一第一真空來源流體連通，且該第二對管道與一第二真空來源流體連通。
  6. 如請求項5所述之設備，其中該第一真空來源與該第二真空來源不同。
  7. 如請求項1所述之設備，其中該複數個第二管道之每一者耦合至在該吸盤表面中形成的一開口。
  8. 如請求項7所述之設備，其中在該吸盤表面中形成的一溝槽圖案中形成每一開口。
  9. 一種基板吸盤設備，包括：一圓形主體，該圓形主體具有一吸盤表面；複數個孔穴，該複數個孔穴形成於該吸盤表面中，其中：該複數個孔穴之每一者包含自該孔穴的一底部延伸的一支撐構件以便支撐一基板並防止該基板變形，及該複數個孔穴之每一者的一深度經配置以使得在該基板上所形成的複數個結構能夠被放置在該複數個孔穴中並且保持不與該複數個孔穴之每一者 的一底部接觸；複數個第一管道，該複數個第一管道之每一者耦合至在該吸盤表面中形成的一表面埠；一第二管道，該第二管道耦合至該複數個孔穴的一第一對；一第三管道，該第三管道耦合至該複數個孔穴的一第二對；及一第四管道，該第四管道耦合至該複數個孔穴的一第三對，其中在該等孔穴的該等對之每一者中的一壓力是個別地控制的。
  10. 如請求項9所述之設備，其中該吸盤表面包括一溝槽圖案。
  11. 如請求項10所述之設備，其中該等表面埠與該溝槽圖案流體連通。
  12. 如請求項10所述之設備，其中該溝槽圖案環繞該複數個孔穴的一部分。
  13. 如請求項9所述之設備，其中該圓形主體為一金屬材料。
  14. 一種用於處理一基板的方法，該方法包括以下步驟：在該基板的一第一主要表面上形成複數個結構；將該第一主要表面放置於一吸盤上，其中： 該複數個結構之每一者放置於在該吸盤的一吸盤表面中形成的一相應孔穴中，且該相應孔穴的一深度經配置使得該複數個結構之每一者保持不與該相應孔穴的一底部接觸；及經由複數個表面埠施加一第一壓力至該主要表面，同時在成對的該等孔穴中施加一第二壓力，該第一壓力與該第二壓力不同。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該等孔穴包含一第一對孔穴及一第二對孔穴。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該第一對孔穴耦合至一第一管道，且該第二對孔穴耦合至一第二管道。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該第一管道耦合至一第一真空來源，且該第二管道耦合至一第二真空來源。
  18. 如請求項14所述之方法，其中該複數個表面埠之每一者與在該吸盤表面中形成的一溝槽圖案流體連通。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該溝槽圖案環繞該等孔穴的一部分。
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