TWI402171B - 壓合裝置及其壓合方法 - Google Patents

Description

壓合裝置及其壓合方法

本發明是有關於一種壓合裝置，特別是指一種用以將預壓薄膜壓合在基材上的壓合裝置及其壓合方法。

目前半導體的微影製程中，將光阻依覆在晶圓上的方式大致可分為濕式與乾式兩種，濕式是將液態光阻以旋塗法塗佈在晶圓上，再以烘烤方式將液態光阻烘乾。乾式是將乾膜光阻(Dry film resist)製成光阻帶，並經由壓合機將乾膜光阻貼附在晶圓上，例如台灣專利第502310公告號(申請案號為090130837)專利案所揭露的乾膜光阻之壓合裝置。

由於晶圓表面上會設有複數個高低不同的晶粒或圖案(pattern)，使得晶圓表面是呈現凹凸不平的狀態，因此，如何構思出一種能將乾膜光阻壓合並填覆在晶圓之表面的壓合裝置設計，遂成為本發明要進一步改進的主題。

本發明之主要目的，在於提供一種用以將預壓薄膜壓合在基材上並能將預壓薄膜填覆於基材之表面的壓合裝置。

本發明之另一目的，在於提供一種壓合方法，能將預壓薄膜填覆於基材之表面。

本發明的目的及解決先前技術問題是採用以下技術手段來實現的，依據本發明所揭露的壓合裝置，適於將一預壓薄膜壓合於一基材表面，壓合裝置包含一承載座及一壓合盤。

承載座包括一供基材放置的固定座體，及一設置於固定座體內的頂推件，頂推件可在一凸伸出固定座體以承載基材的承載位置，及一使基材貼覆於固定座體的收合位置之間往復運動；壓合盤包含一設置於底端的彈性壓膜，及一可對彈性壓膜吸氣或吹氣的第一氣體流道，壓合盤可在一間隔位於承載座上方的初始位置，及一壓合於承載座且彈性壓膜壓迫預壓薄膜使其貼覆於基材表面的壓合位置之間往復運動。

本發明的目的及解決先前技術問題還可以採用以下技術手段進一步實現。

固定座體包含一頂面，及一形成於頂面的第二氣體流道，所述第二氣體流道可對基材吸氣。

固定座體還包含一形成於頂面的第三氣體流道，當壓合盤在壓合位置時，第三氣體流道可對壓合盤與承載座之間所形成的一腔室吸氣。

固定座體還包含一用以供頂推件安裝的安裝槽，安裝槽的一開口形成於頂面。頂推件包含一可吸附基材的吸氣孔。

固定座體還包含一可對基材加熱的下加熱元件，下加熱元件包括一用以產生熱源的加熱部、一設置於加熱部頂端並可與基材接觸的導熱部，及一設置於加熱部底端的隔熱部。

壓合盤還包含一可對彈性壓膜加熱的上加熱元件，上加熱元件包括一用以產生熱源的加熱部、一設置於加熱部底端與彈性壓膜之間的導熱部，及一設置於加熱部頂端的隔熱部。

彈性壓膜為矽膠或橡膠材質。

依據本發明所揭露的壓合方法，適於將一預壓薄膜壓合於一基材表面，該方法包含下述步驟：

(A)透過一承載座承載基材；

(B)壓合一壓合盤於該承載座上，對該壓合盤的一彈性壓膜朝下吹氣，該彈性壓膜壓迫該預壓薄膜使其貼覆於該基材表面；

(C)對該彈性壓膜朝上吸氣，使該彈性壓膜與該預壓薄膜分離；及

(D)移離該壓合盤使其與該承載座分離。

藉由上述技術手段，本發明壓合裝置的優點及功效在於，藉由彈性壓膜設計，當壓合盤在壓合位置時，第一氣體流道會對彈性壓膜朝下吹氣，彈性壓膜會向下壓迫並擠壓預壓薄膜，使得預壓薄膜的光阻層能填覆基材的表面，藉此，能減少光阻層與基材之表面間的空隙，以提昇壓合的良率。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。透過具體實施方式的說明，當可對本發明為達成預定目的所採取的技術手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式只是提供參考與說明之用，並非用來對本發明加以限制。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

如圖1及圖2所示，是本發明壓合裝置的一較佳實施例，該壓合裝置300主要是用以將一預壓薄膜1壓合在一基材2上，在本實施例中，預壓薄膜1是以一光阻帶為例作說明，而基材2是以一晶圓為例作說明，當然，預壓薄膜1也可為保護膜或其他形式的薄膜。

預壓薄膜1包括一光阻層11，及一貼覆於光阻層11頂面的保護層12，保護層12的材質可為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，能對光阻層11提供保護的作用。由於基材2上設置有複數個高低不同的凸部21，前述凸部21可為晶粒或者是圖案(pattern)，使得基材2的一表面22是呈現凹凸不平的狀態，而預壓薄膜1是以其光阻層11預先貼合在基材2的表面22上，在本實施例中，預壓薄膜1是呈圓形且面積略大於基材2的面積，使得預壓薄膜1能完全蓋覆在基材2的表面22上。當然，預壓薄膜1面積可視實際需求設計得比基材2面積大或是等於基材2面積，並不以本實施例所揭露的為限。

如圖2及圖3所示，壓合裝置300包含一承載座3，及一間隔設置於承載座3上方的壓合盤4。承載座3包括一固定座體31，及一設置於固定座體31內的頂推件32，固定座體31包含一座本體310，及一設置於座本體310內用以對基材2(如圖1)加熱的下加熱元件316，下加熱元件316包括一用以產生熱源的加熱部317、一設置於加熱部317頂端並可與基材2接觸的導熱部318，及一設置於加熱部317底端的隔熱部319，固定座體31之導熱部318的一頂面311可供基材2放置，導熱部318可將加熱部317所產生的熱源傳導至基材2，藉此，可對基材2均勻地加熱。另外，隔熱部319則用以阻隔加熱部317所產生的熱源向下發散，使得加熱部317的熱源大部份都能有效地透過導熱部318的傳導而對基材2加熱，藉此，能避免熱源的損失。

固定座體31的座本體310以及下加熱元件316共同形成一用以供頂推件32安裝的安裝槽312，安裝槽312的一開口313形成於頂面311並可供頂推件32穿出。頂推件32底端與一驅動機構(圖未示)相連接，頂推件32可受驅動機構帶動而在一凸伸出固定座體31的頂面311以承載基材2的承載位置(如圖6所示)，及一使基材2貼覆於頂面311的收合位置(如圖7所示)之間往復運動。當移載機構(圖未示)將基材2平移至間隔承載座3上方一段距離時，頂推件32能上移至承載位置以承載基材2，藉此，可縮短頂推件32與基材2之間的距離，以避免移載機構在放置基材2於承載座3之頂面311的過程中因為落摔而造成基材2受損的情形產生。

較佳地，頂推件32包含一吸氣孔321，吸氣孔321包括一呈縱向延伸的孔部322，及複數個形成於頂端並與孔部322相連通的溝槽部323，各溝槽部323呈圓環形並可吸附基材2，藉此，當頂推件32帶動基材2在承載位置與收合位置之間移動的過程中，能避免基材2產生晃動的情形。

如圖2及圖4所示，壓合盤4包含一座體41、一彈性壓膜42及一壓環43，彈性壓膜42為矽膠或橡膠材質所製成，彈性壓膜42外周緣是透過壓環43的壓合而固定在座體41底面，使得彈性壓膜42能接合在座體41與壓環43之間。壓合盤4還包含一設置於座體41內的上加熱元件44，上加熱元件44包括一用以產生熱源的加熱部441、一設置於加熱部441底端與彈性壓膜42之間的導熱部442，及一設置於加熱部441頂端的隔熱部443，導熱部442與彈性壓膜42內表面接觸並可將加熱部441所產生的熱源傳導至彈性壓膜42，藉此，可對彈性壓膜42均勻地加熱。另外，隔熱部443則用以阻隔加熱部441所產生的熱源向上發散，使得加熱部441的熱源大部份都能有效地透過導熱部442的傳導而對彈性壓膜42加熱，藉此，能避免熱源的損失。

壓合盤4還包含一形成於座體41與加熱元件44之間的第一氣體流道45，第一氣體流道45的一端是與氣體供應裝置(圖未示)相連接，而另一端則被彈性壓膜42所封閉，透過氣體供應裝置的控制使得第一氣體流道45可對彈性壓膜42吸氣或吹氣，藉此，使得彈性壓膜42能貼覆於加熱元件44的導熱部442上，或者是與導熱部442分離而凸伸出壓環43底面。另外，壓合盤4可透過驅動機構的帶動在一間隔位於承載座3上方的初始位置(如圖2所示)，及一壓合於承載座3的壓合位置(如圖8所示)之間往復運動，當壓合盤4在壓合位置時，透過第一氣體流道45對彈性壓膜42吹氣使得彈性壓膜42能壓迫預壓薄膜1使其貼覆在基材2的表面22。

以下將針對壓合裝置300的壓合方法進行詳細說明：

如圖1、圖5及圖6所示，圖5為預壓薄膜1的壓合方法流程圖，圖5的主要流程為：

如步驟51，透過承載座3承載基材2。

在使用壓合裝置300時，壓合盤4是在一間隔位於承載座3上方的初始位置(如圖6所示)，使得壓合盤4與承載座3的固定座體31之間具有空間可供頂推件32活動，並且可供移載機構伸入以進行基材2的置放動作。另外，透過第一氣體流道45向上吸氣並抽真空，使得彈性壓膜42能保持在貼覆於加熱元件44的導熱部442上的位置，藉此，以便於導熱部442能將加熱部441產生的熱源傳遞至彈性壓膜42，以對彈性壓膜42進行加熱。

藉由驅動機構帶動頂推件32由圖2所示的收合位置沿箭頭I方向向上移動至承載位置後，移載機構能伸入壓合盤4與固定座體31之間，以將基材2及預貼在基材2的表面22上的預壓薄膜1移載至頂推件32上供頂推件32承載。透過頂推件32的吸氣孔321朝下吸氣，使得基材2能被溝槽部323吸附在頂推件32的頂面。接著，如圖7所示，驅動機構會帶動頂推件32由承載位置沿箭頭II方向向下移動，由於基材2被吸氣孔321的溝槽部323所吸附，因此在下移過程中，能避免基材2產生晃動的情形。當頂推件32向下移動到收合位置時，基材2會貼覆在固定座體31之下加熱元件316的頂面311。固定座體31還包含一形成於座本體310與下加熱元件316上的第二氣體流道315，第二氣體流道315包括一與氣體供應裝置相連接的孔部320，及複數個形成於頂面311並與孔部320相連通的溝槽部324，各溝槽部324呈圓環形用以對基材2吸氣，使得基材2能平整地貼覆在固定座體31的頂面311。

如圖5及圖8所示，如步驟52，壓合壓合盤4於承載座3上，對壓合盤4的彈性壓膜42朝下吹氣，彈性壓膜42壓迫預壓薄膜1使其貼覆於基材2的表面22(如圖1)。

藉由驅動機構帶動壓合盤4沿箭頭II方向下移，當壓合盤4的壓環43抵壓於承載座3的一設置於頂面311的氣密環314時，壓合座4與承載座3之間所形成的一腔室5呈一氣密狀態，其中，氣密環314是由橡膠或矽膠等彈性材質所製成。在氣密狀態下，上加熱元件44的加熱部441會產生熱源，使得導熱部442能對彈性壓膜42進行加熱，而下加熱元件316的加熱部317也會產生熱源，使得導熱部318能對基材2進行加熱。

接著，如圖9及圖10所示，固定座體31還包含一形成於座本體310上的第三氣體流道325，第三氣體流道325包括一與氣體供應裝置相連接的孔部326，及一形成於下加熱元件316外周圍與座本體310之間的溝槽部327，各溝槽部327呈圓環形用以對腔室5向下吸氣，同時，壓合座4的第一氣體流道45會對彈性壓膜42朝下吹氣而解除真空狀態，藉此，彈性壓膜42會向下壓迫並擠壓預壓薄膜1，使預壓薄膜1貼覆在基材2的表面22上。由於彈性壓膜42具有彈性並且能塑性變形，因此，彈性壓膜42受第一氣體流道45的氣體下壓以及第三氣體流道325的溝槽部327吸附時，彈性壓膜42能將預壓薄膜1的光阻層11擠壓入基材2之表面22的凹部221內，使得光阻層11能填覆基材2之凹凸不平的表面22，藉此，能減少光阻層11與基材2之表面22間的空隙。

如圖5、圖11及圖12所示，如步驟53，對彈性壓膜42朝上吸氣，使彈性壓膜42與預壓薄膜1分離。

透過第三氣體流道325的溝槽部327停止吸氣，以及第一氣體流道45向上吸氣，使得彈性壓膜42能被向上吸附而與預壓薄膜1的保護層12分離，藉此，使彈性壓膜42能回復到貼覆於上加熱元件44的導熱部442上的位置。

如圖5及圖13所示，如步驟54，移離壓合盤4使其與承載座3分離。

藉由驅動機構帶動壓合盤4沿箭頭I方向上移，使壓合盤4回復到間隔位於承載座3上方的初始位置。

如圖5及圖14所示，如步驟55，將基材2及貼覆於基材2的表面22的預壓薄膜1頂離承載座3。

藉由第二氣體流道315的溝槽部324停止吸氣，使得基材2不會被吸附在頂面311，藉此，當驅動機構帶動頂推件32沿箭頭I方向向上移動時，預壓薄膜1及基材2能輕易地被頂推件32往上頂。當頂推件32上移至承載位置後，移載機構即可伸入壓合盤4與固定座體31之間將基材2移離頂推件32，此時，即完成預壓薄膜1的壓合作業。之後，重覆步驟51~55即可進行下一個預壓薄膜1與基材2的壓合作業。

歸納上述，本實施例的壓合裝置300，藉由壓合盤4之彈性壓膜42設計，當壓合盤4在壓合位置時，第一氣體流道45會對彈性壓膜42朝下吹氣，彈性壓膜42會向下壓迫並擠壓預壓薄膜1，使預壓薄膜1的光阻層11被擠壓入基材2之表面22的凹部221內，使得光阻層11能填覆基材2之表面22，藉此，能減少光阻層11與基材2之表面22間的空隙，以提昇壓合的良率，故確實能達成本發明所訴求之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧預壓薄膜

11‧‧‧光阻層

12‧‧‧保護層

2‧‧‧基材

21‧‧‧凸部

22‧‧‧表面

221‧‧‧凹部

300‧‧‧壓合裝置

3‧‧‧承載座

31‧‧‧固定座體

310‧‧‧座本體

311‧‧‧頂面

312‧‧‧安裝槽

313‧‧‧開口

314‧‧‧氣密環

315‧‧‧第二氣體流道

316‧‧‧下加熱元件

317‧‧‧加熱部

318‧‧‧導熱部

319‧‧‧隔熱部

320‧‧‧孔部

32‧‧‧頂推件

321‧‧‧吸氣孔

322‧‧‧孔部

323‧‧‧溝槽部

324‧‧‧溝槽部

325‧‧‧第三氣體流道

326‧‧‧孔部

327‧‧‧溝槽部

4‧‧‧壓合盤

41‧‧‧座體

42‧‧‧彈性壓膜

43‧‧‧壓環

44‧‧‧上加熱元件

441‧‧‧加熱部

442‧‧‧導熱部

443‧‧‧隔熱部

45‧‧‧第一氣體流道

5‧‧‧腔室

51~55‧‧‧步驟

I、II‧‧‧箭頭

圖1是本發明壓合裝置的一較佳實施例的局部放大圖，說明預壓薄膜貼覆於基材上；

圖2是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明頂推件位在收合位置，壓合盤位在初始位置；

圖3是本發明壓合裝置的一較佳實施例的承載座的俯視圖；

圖4是本發明壓合裝置的一較佳實施例的壓合盤的仰視圖；

圖5是本發明壓合裝置的一較佳實施例的壓合方法流程圖；

圖6是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明頂推件位在承載位置；

圖7是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明頂推件下移到收合位置；

圖8是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明壓合盤下移到壓合位置；

圖9是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明第一氣體流道對彈性壓膜朝下吹氣，彈性壓膜會向下壓迫預壓薄膜使其貼覆在基材的表面；

圖10是本發明壓合裝置的一較佳實施例的局部放大圖，說明彈性壓膜將預壓薄膜的光阻層擠壓入基材表面的凹部內；

圖11是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明第一氣體流道對彈性壓膜朝上吸氣；

圖12是本發明壓合裝置的一較佳實施例的局部放大圖，說明預壓薄膜的光阻層填覆於基材表面的凹部內；

圖13是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明壓合盤復位到初始位置；及

圖14是本發明壓合裝置的一較佳實施例的剖視示意圖，說明頂推件將基材及預壓薄膜頂推到承載位置。

300．．．壓合裝置

3．．．承載座

31．．．固定座體

310．．．座本體

311．．．頂面

312．．．安裝槽

313．．．開口

314．．．氣密環

315．．．第二氣體流道

316．．．下加熱元件

317．．．加熱部

318．．．導熱部

319．．．隔熱部

320．．．孔部

32．．．頂推件

321．．．吸氣孔

322．．．孔部

323．．．溝槽部

324．．．溝槽部

325．．．第三氣體流道

326．．．孔部

327．．．溝槽部

4．．．壓合盤

41．．．座體

42．．．彈性壓膜

43．．．壓環

44．．．上加熱元件

441．．．加熱部

442．．．導熱部

443．．．隔熱部

45．．．第一氣體流道

Claims (6)

1. 一種壓合裝置，適於將一預壓薄膜壓合於一基材表面，該壓合裝置包含：一承載座，包括一供該基材放置的固定座體，及一設置於該固定座體內的頂推件，該頂推件可在一凸伸出該固定座體以承載該基材的承載位置，及一使該基材貼覆於該固定座體的收合位置之間往復運動，該固定座體還包含一可對該基材加熱的下加熱元件，該下加熱元件包括一用以產生熱源的加熱部、一設置於該加熱部頂端並可與該基材接觸的導熱部，及一設置於該加熱部底端的隔熱部；及一壓合盤，包含一設置於底端的彈性壓膜，及一可對該彈性壓膜吸氣或吹氣的第一氣體流道，該壓合盤可在一間隔位於該承載座上方的初始位置，及一壓合於該承載座且該彈性壓膜壓迫該預壓薄膜使其貼覆於該基材表面的壓合位置之間往復運動。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之壓合裝置，其中，該固定座體包含一頂面，及一形成於該頂面的第二氣體流道，該第二氣體流道可對該基材吸氣。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之壓合裝置，其中，該固定座體還包含一形成於該頂面的第三氣體流道，當該壓合盤在該壓合位置時，該第三氣體流道可對該壓合盤與該承載座之間所形成的一腔室吸氣。
4. 根據申請專利範圍第2項所述之壓合裝置，其中，該固 定座體還包含一用以供該頂推件安裝的安裝槽，該安裝槽的一開口形成於該頂面，該頂推件包含一可吸附該基材的吸氣孔。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之壓合裝置，其中，該壓合盤還包含一可對該彈性壓膜加熱的上加熱元件，該上加熱元件包括一用以產生熱源的加熱部、一設置於該加熱部底端與該彈性壓膜之間的導熱部，及一設置於該加熱部頂端的隔熱部。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之壓合裝置，其中，該彈性壓膜為矽膠或橡膠材質。