质量转移工具制造技术

本发明专利技术公开了用于从承载衬底转移微型器件的系统和方法。在一个实施例中，一种质量转移工具包括关节运动式转移头组件、承载衬底保持器和致动器组件，该致动器组件用于调整关节运动式转移头组件和承载衬底保持器之间的空间关系。该关节运动式转移头组件可包括静电电压源连接件和支撑静电转移头阵列的衬底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】质量转移工具
技术介绍
本专利技术涉及微型器件。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于从承载衬底转移微型器件的系统和方法。集成和封装问题对于微型器件诸如射频(RF)微电子机械系统(MEMS)微型开关、发光二极管(LED)显示系统和MEMS或基于石英的振荡器的商业化的来说是主要障碍之一。用于转移器件的传统技术包括通过晶圆键合从转移晶圆转移到接收晶圆。一种此类具体实施为“直接印刷”，其涉及器件阵列从转移晶圆到接收晶圆的一次键合步骤以及随后移除转移晶圆。其他此类具体实施为涉及两次键合/解除键合步骤的“转印”。在转印中，转移晶圆可从供体晶圆拾取器件阵列，并且随后将器件阵列键合到接收晶圆，随后移除转移晶圆。已开发出一些印刷工艺变型，其中可在转移过程期间对器件选择性地键合和解除键合。在直接印刷和转印技术的传统和变型两者中，在将器件键合到接收晶圆之后将转移晶圆从器件解除键合。此外，在该转移过程中涉及具有器件阵列的整个转移晶圆。
技术实现思路
本专利技术公开了质量转移工具和操作该质量转移工具的方法。在一个实施例中，质量转移工具包括关节运动式转移头组件，该关节运动式转移头组件具有静电电压源连接件和支撑静电转移头阵列的衬底。衬底能够可释放地附接到转移头组件的安装表面并且能够与静电电压源连接件电连接。例如，安装表面可包括用于向衬底施加吸力的与真空源耦接的真空口。在一个实施例中，静电电压源连接件可包括压在衬底上的弹性导体。质量转移工具还可包括承载衬底保持器、接收衬底保持器和致动器组件，该致动器组件调整关节运动式转移头组件和承载衬底保持器或接收衬底保持器之间的空间关系。例如，致动器组件可在至少六个自由度上调整空间关系。更具体地，致动器组件可包括第一致动器子组件和第二致动器子组件，第一致动器子组件与关节运动式转移头组件耦接以在至少四个自由度上调整关节运动式转移头组件位置，第二致动器子组件与承载衬底保持器耦接以在至少两个自由度上调整承载衬底保持器位置。第二致动器子组件还可与接收衬底保持器耦接以在至少两个自由度上调整接收衬底保持器位置。或者，接收衬底保持器可与单独的致动器子组件耦接。甚至更具体地，第一致动器组件可包括第一弯曲部，其与关节运动式转移头组件耦接以在正交于静电转移头阵列的接触表面的方向上约束关节运动式转移头组件的移动。第一致动器组件还可包括与关节运动式转移头组件耦接的第二弯曲部，该第二弯曲部包括基本上平行于第一弯曲表面取向的第二弯曲表面。在一个实施例中，质量转移工具可包括一个或多个加热器以加热衬底、承载衬底保持器和接收衬底保持器。例如，关节运动式转移头可包括加热器，并且承载衬底保持器和接收衬底保持器可各自耦接至加热器。在一个实施例中，质量转移工具可包括第一位置传感器，该第一位置传感器相对于安装表面固定以检测承载衬底在承载衬底保持器上的位置。质量转移工具还可包括第二位置传感器，该第二位置传感器相对于承载衬底保持器固定以检测关节运动式转移头组件位置。另外，质量转移工具可包括第三位置传感器，该第三位置传感器与致动器组件耦接以检测第一弯曲表面的挠曲。这些位置传感器中的每个位置传感器可为光谱干扰激光位移计。在又一个实施例中，质量转移工具可包括测力计，该测力计与承载衬底保持器耦接以测量施加到承载衬底保持器的力。在一个实施例中，质量转移工具可包括一个或多个成像设备诸如相机。例如，相对于关节运动式转移头组件固定的第一成像设备可具有第一成像平面。另外，质量转移工具还可包括相对于承载衬底保持器固定的第二成像设备，该第二成像设备可具有第二成像平面。基准标记可位于成像设备的第一成像平面和第二成像平面之间。以举例的方式，基准标记可为透明板的一部分的不对称图案。在一个实施例中，一种操作质量转移工具的方法包括建立包括x轴和x-y平面的参考系，并且将支撑静电转移头阵列的衬底与参考系对齐。在一个实施例中，通过设定x-y基准面并且设定z基准面来建立参考系。可通过将第一成像设备和第二成像设备和基准标记对齐来设定x-y基准面，该基准标记位于第一成像设备和第二成像设备之间。例如，可通过将具有第一成像平面的第一成像设备和具有第二成像平面的第二成像设备与基准标记对齐来设定x-y基准面，该基准标记位于第一成像平面和第二成像平面之间。以举例的方式，成像设备可为相机。第一成像平面和第二成像平面可平行于x-y平面。可通过发送位于第一位置传感器和第二位置传感器之间的并且平行于具有x-y基准面的x-y平面的第一共面表面和第二共面表面来设定z基准面。例如，可通过分别利用第一位置传感器和第二位置传感器来感测z量计的第一表面和第二表面来设定z基准面。位置传感器均可具有正交于x-y平面的感测方向，并且第一表面和第二表面可为共面的并且平行于x-y平面。以举例的方式，位置传感器可为光谱干扰激光位移传感器。z量计能够可释放地附接到质量转移工具的安装表面。例如，z基准面可与静电转移头阵列的接触表面相距100微米或更少。在一个实施例中，通过使关节运动式转移头组件进行关节运动和旋转来使衬底与参考系对齐。使关节运动式转移头组件进行关节运动以将静电转移头阵列平行于x-y平面对齐。进行关节运动可包括检测与衬底上的四个参考点中的每个参考点的距离并且移动关节运动式转移头组件直到与这四个参考点中的每个参考点的距离相等。可利用具有正交于x-y平面的感测方向的第一位置传感器诸如光谱干扰激光位移传感器来检测这些参考点。可旋转关节运动式转移头组件以将穿过衬底的第一参考标记和第二参考标记的参考线平行于x轴对齐。这种旋转可包括利用具有平行于x-y平面的第一成像平面的第一成像设备诸如相机来检测第一参考标记和第二参考标记。第一参考标记和第二参考标记可为静电转移头。在一个实施例中，建立参考系包括将关节运动式转移头组件加热到后续转移操作中使用的温度。例如，将关节运动式转移头组件的安装表面加热到约100摄氏度至350摄氏度的温度范围。在一个实施例中，在将支撑静电转移头阵列的衬底与参考系对齐时，将该衬底加热到约100摄氏度至350摄氏度的温度范围。在一个实施例中，一种操作质量转移工具的方法包括利用致动器组件调整关节运动式转移头组件和承载衬底保持器之间的空间关系。由与关节运动式转移头组件耦接的静电转移头阵列来接触承载衬底保持器上的承载衬底上的微型器件阵列。通过关节运动式转移头组件的静电电压源连接件向静电转移头阵列施加电压，并且从承载衬底拾取微型器件阵列。调整空间关系可包括确定承载衬底在承载衬底保持器上的取向并且使与关节运动式转移头组件耦接的衬底的取向匹配于该取向。确定承载衬底的取向可包括利用具有正交于x-y平面的第一感测方向的第一位置传感器诸如光谱干扰激光位移传感器来检测与承载衬底上的四个参考点中的每个参考点的距离。此外，具有平行于x-y平面的第一成像平面的第一成像设备诸如相机可检测承载衬底上的第一参考标记和第二参考标记。在一个实施例中，第一成像设备还可通过确定焦距来检测与承载衬底上的四个参考点中的每个参考点的距离。匹配衬底和承载衬底的取向包括使关节运动式转移头组件进行旋转和关节运动。使关节运动式转移头组件旋转以将穿过衬底的第一参考标记和第二参考标记的参考线平行于穿过承载衬底的第一参考标记和第二参考标记的线对齐。该旋转可包括利用具有平行于x-y平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质量转移工具，包括：关节运动式转移头组件，所述关节运动式转移头组件包括：静电电压源连接件；和衬底，所述衬底支撑静电转移头阵列；承载衬底保持器；和致动器组件，所述致动器组件调整所述关节运动式转移头组件和所述承载衬底保持器之间的空间关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.07 US 13/607,0311.一种质量转移工具，包括：关节运动式转移头组件，所述关节运动式转移头组件包括：静电电压源连接件，用于与静电转移头的阵列电连接；和安装表面，用于保持衬底在所述静电电压源连接件上，所述衬底支撑所述静电转移头阵列；承载衬底保持器；和致动器组件，所述致动器组件调整所述关节运动式转移头组件和所述承载衬底保持器之间的空间关系。2.根据权利要求1所述的质量转移工具，其中所述衬底能够可释放地附接到所述安装表面并且能够与所述静电电压源连接件电连接。3.根据权利要求2所述的质量转移工具，其中所述安装表面包括与真空源耦接以向所述衬底施加吸力的真空口。4.根据权利要求1所述的质量转移工具，其中所述静电电压源连接件包括弹性导体，所述弹性导体用于压在所述衬底上并且将所述衬底与所述静电电压源连接件电连接。5.根据权利要求1所述的质量转移工具，其中所述致动器组件在至少六个自由度上调整所述空间关系。6.根据权利要求5所述的质量转移工具，其中所述致动器组件包括第一致动器子组件和第二致动器子组件，所述第一致动器子组件与所述关节运动式转移头组件耦接以在至少四个自由度上调整关节运动式转移头组件位置，所述第二致动器子组件与所述承载衬底保持器耦接以在至少两个自由度上调整承载衬底保持器位置。7.根据权利要求6所述的质量转移工具，其中所述第一致动器组件包括第一弯曲部，所述第一弯曲部与所述关节运动式转移头组件耦接以在正交于所述静电转移头阵列的接触表面的方向上约束所述关节运动式转移头组件的移动。8.根据权利要求7所述的质量转移工具，其中所述第一致动器组件进一步包括与所述关节运动式转移头组件耦接的第二弯曲部，所述第二弯曲部包括基本上平行于所述第一弯曲部的第一弯曲表面取向的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·希金森，A·比布尔，D·亚伯塔利，
申请(专利权)人：勒克斯维科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US