TWI404167B - 吸附基板的裝置及其方法 - Google Patents

Description

吸附基板的裝置及其方法

本發明係關於一種基板吸附技術，特別是關於一種使用凝結液滴的表面張力作用的基板吸附裝置及方法。

基板吸附技術在半導體製程或精密加工領域佔有重要的地位，目前所使用的吸附平台大多是由表面具有吸附結構(如微孔、溝槽等)的加工金屬板或非金屬板，組裝至一真空腔室並且連接至一真空幫浦的平台或直接由多孔性材料製作的平台(如氧化鋁陶瓷平台或多孔性鋁粉燒結平台)與真空幫浦的組合。然而對於軟性基板而言，此類吸附裝置因為平台表面吸附結構或多孔性材料燒結製作的均勻度與真空幫浦吸附壓力的不均勻，而導致應用於軟性基板的吸附時易發生微氣泡或凹陷的情況，造成製程良率降低的問題。例如，在軟性基板的雷射加工製程中，微粒或微氣泡現象會造成軟性基板表面的平坦度變差，而影響雷射加工的操作距離、加工線寬或加工能量。因此，有必要發展新的基板吸附技術，以適用於軟性基板的應用領域。

有鑑於此，在本發明的一方面，一實施例提供一種吸附基板的裝置，其包含：一基座；一平台，用以承載一基板；一熱調節單元，其係設置於該基座上，用以致冷以形成一液滴分佈於該平台的表面及加熱以去除該平台的表面的該液滴分佈，其中該液滴分佈用以吸附該基板於該平台上；一升降單元，其係連結至該平台，用以使該平台升降而接近或遠離該熱調節單元；及一控制單元，連結至該熱調節單元及該升降單元，用以控制該熱調節單元的致冷或加熱及該平台的升降移動。

在本發明的另一方面，另一實施例提供一種吸附基板的方法，其包含下列步驟：提供一基板吸附裝置，其包括：一平台及一熱調節單元；移動該平台直到接觸到該熱調節單元；藉由控制該熱調節單元，致冷該平台以形成一液滴分佈於該平台上；置放一基板於該平台上，藉由該液滴分佈的表面張力作用，吸附該基板於該平台上；及該液滴分佈形成一液態膜於該基板及該平台之間。

以下將參照隨附之圖式詳細描述及說明本發明之特徵、目的、功能，及其達成所使用的技術手段；但所列舉之實施例僅為輔助說明，以利對本發明有更進一步的認知與瞭解，並不因此限制本發明的範圍及技術手段。在該等實施例的說明中，各層(膜)、區域、圖案或結構形成於基板、各層(膜)、區域、墊片或圖案之「上(on)」或「下(under)」的描述，該「上」及「下」係包括所有直接(directly)或間接(indirectly)被形成物。另外，對於各層之上或下，將以圖式為基準來進行說明。而為了說明上的便利和明確，圖式中各層的厚度或尺寸，係以概略的、誇張的、或簡要的方式表示，且各構成要素的尺寸並未完全為其實際尺寸。

請參照圖1，為根據本發明一實施例之基板吸附裝置100的結構示意圖，該基板吸附裝置100包含：一基座110、一平台120、一熱調節單元130、一升降單元140、及一控制單元150；其特徵在於：藉由該熱調節單元130的致冷作用，而於該平台120的表面上形成一液滴分佈160，並藉由該液滴分佈160的表面張力作用，吸附一基板170於該平台120上。

該基座110係用以支撐整個基板吸附裝置100的架構，其上設置具有致冷及加熱功能的該熱調節單元130；而為了保持致冷溫度的穩定，提供熱調節單元130熱傳散熱機制，以避免致冷時因溫度變化過大而影響凝結液滴的效率，因此該基座較佳地係由具有高熱傳導係數的材料所組成。該平台120用以承載並固定一基板170，以進行後續的製程或雷射加工，因此該平台120可選用玻璃或金屬材料所製成的具平坦表面的平台。值得注意的是，本實施例可適用於剛性或可撓性材料的基板，包括塑膠基板或軟性印刷電路(PCB)基板；在實際的實施案例中，則使用平整度佳的玻璃板平台，且針對可撓式液晶顯示器所用的軟性基板。

該熱調節單元130設置於該基座110上，用以致冷以形成液滴分佈160於該平台120的表面及加熱以去除該平台120的表面的該液滴分佈160；其中本實施例將藉由該液滴分佈160的表面張力作用，緊密吸附該基板170於該平台120上，以避免或改善習知技術利用真空所形成的空氣壓力，而必須在吸附平台中裝置或鑽設微孔及溝槽的困難(尤其是在玻璃或陶瓷平板中鑽孔)，及因真空的氣壓吸附所衍生出的問題。

本實施例的熱調節單元130的結構可示意如圖2，其由一對以上的P型及N型半導體131/132串聯所構成，用以產生快速發熱或致冷的功用，其上及下端面封裝以陶瓷材料的勻熱板(Heat-distributing plates) 133/134，使整個熱調節單元130表面的發熱或致冷能均勻分布能均勻。該熱調節單元作用130時，一端面產生致冷，而另一端面則產生加熱。當該熱調節單元130施加直流電流後，可造成電能量轉換成熱能量：對於電流由N型半導體流向P型半導體的接頭135，其吸收熱量而為冷端；對於電流由P型半導體流向N型半導體的接頭136，其釋放熱量而為熱端。上述吸收或釋放的熱量大小可由該電流的大小及方向決定，而其由連結至該熱調節單元130的控制單元150所控制。本實施例的升降單元140係與該平台120連接，並使該平台120升降而接近或遠離該熱調節單元130；其可使用手動、自動、或半自動的方式升降移動該平台120，端視實際狀況而定。

當欲使平台120的表面形成液滴分佈時，可藉由該升降單元140而使該平台120接近至觸及該熱調節單元130而致冷該平台120，其中該液滴分佈的形成方式係選自蒸汽、凝結、及噴霧，而本實施例主要是藉由使該平台120表面的溫度降至低於露點(Dew point)溫度，使飽和蒸汽凝結於該平台120表面而形成該液滴分佈160。藉由液滴之表面張力作用而使該基板170與該平台120緊密吸附後，該液滴分佈160形成一液態膜(本實施例即為水膜)，且該液態膜的厚度介於1μm及1000μm之間，本實施例的水膜則為約30μm。當欲自該平台120上分離出該基板170時，則使該熱調節單元130加熱該平台120以蒸發該水膜，即可去除該表面張力作用，而容易地取出該基板170。

該控制單元150連結至該熱調節單元130及該升降單元140，用以控制該熱調節單元130的致冷或加熱及該平台120的升降移動。本實施例的控制單元150包括：一電源供應器、一驅動電路以驅動該熱調節單元130並可做正負電極性的切換、及一控制電路，以控制該升降單元140。

本實施例的操作流程或步驟可以併同以下述實施例的說明；圖3為根據本發明另一實施例之基板吸附方法的流程示意圖。請同時參照圖1及3，該吸附基板的方法200包含下列步驟：步驟210，提供一基板吸附裝置100，其包括：一平台120及一熱調節單元130；步驟220，移動該平台120直到接觸到該熱調節單元130；步驟230，藉由控制該熱調節單元130，致冷該平台120以形成一液滴分佈160於該平台120上；步驟240，置放一基板170於該平台120上，藉由該液滴分佈160的表面張力作用，吸附該基板170於該平台120上；及步驟250，該液滴分佈形成一液態膜於該基板170及該平台120之間；其中，該液滴分佈160可形成於該基板170的背面。關於該平台120、該熱調節單元130及基板170的描述請參照上一實施例的說明，在此不再贅述。

該液滴分佈的形成方式可以是蒸汽、凝結、或噴霧的方式，而本實施例主要是藉由使該平台120表面的溫度降至低於露點溫度，使飽和蒸汽凝結於該平台120表面而形成該液滴分佈160。當飽和蒸氣與低於其飽和溫度的基板或平台表面相接觸時，會放出潛熱並冷凝形成液滴。液滴的形成條件與操作環境中空氣的溫度及濕度有關；藉由水凝結的原理、及操作環境溫度與相對濕度的關係，可推算水凝結所需的溫度。例如，請參考圖4之液滴凝結環境之溫溼度關係圖，一般潔淨室(Clean room)的相對濕度會控制在40%~50%之間，溫度則約在20℃~22℃之間，如圖4之框線區域所示，可知凝結發生的溫度在7℃~14℃的範圍，亦即將基板或平台的溫度藉由熱調節單元130而降至7℃以下，就可因凝結現象而於基板或平台上形成液滴分佈，再藉由液滴的表面張力而將基板平貼吸附，即完成整個吸附裝置及方法的運作。如上所述，該吸附基板的方法200因此可更包括一步驟205：提供一常壓的操作環境，其相對濕度至少為30%且溫度介於15℃與32℃之間，以營造水液滴凝結的適當環境。

藉由本實施例所揭示的吸附基板的方法，該方法更可進一步施用於後續的半導體製程或雷射加工，例如圖3所示之步驟260施加雷射加工的製程於該基板170上，並以該水膜做為保護層，避免雷射傷害該平台120及改善雷射加工的背面噴濺，尤其是波長355μm以上的雷射光源，但並不以此為限；或是步驟262加工處理該基板170，並以該水膜做為保護層，避免該基板170與該平台120因直接接觸而刮傷其表面；但並不以此為限，其亦可為其他形式基板加工或製程。最後，針對基板在製程結束後的取出，本實施例的方法200可進一步包含下列步驟：步驟270藉由控制該熱調節單元130，加熱該平台120以去除該液態膜或水膜；及步驟280自該平台120上分離並取出該基板170，而完成整個製作程序。

唯以上所述者，包含：特徵、結構、及其它類似的效果，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。上述各實施例所展示的特徵、結構、及其它類似的效果，亦可為該領域所屬的技藝人士在依本發明申請專利範圍進行均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。此外，上述各實施例所描述者只能算是實施範例，並不能因此限制本發明的範圍。例如，各實施例所使用的元件或單元，可為該領域所屬的技藝人士進行修改及實現，仍將不失本發明之要義。

100．．．基板吸附裝置

110．．．基座

120．．．平台

130．．．熱調節單元

131．．．P型半導體

132．．．N型半導體

133/134．．．勻熱板

135/136．．．接頭

140．．．升降單元

150．．．控制單元

160．．．液滴分佈

170．．．基板

200．．．吸附基板方法

步驟205/210/220/230/240/250/260/262/270/280

圖1根據本發明一實施例之基板吸附裝置的結構示意圖。

圖2本實施例之熱調節單元的P型及N型半導體串聯結構示意圖。

圖3根據本發明另一實施例之基板吸附方法的流程示意圖。

圖4液滴凝結環境之溫溼度關係圖。

100．．．基板吸附裝置

110．．．基座

120．．．平台

130．．．熱調節單元

140．．．升降單元

150．．．控制單元

160．．．液滴分佈

170．．．基板

Claims (29)

1. 一種基板吸附裝置，其包括：一基座；一平台，用以承載一基板；一熱調節單元，其係設置於該基座上，用以致冷以形成一液滴分佈於該平台的表面及加熱以去除該平台的表面的該液滴分佈，其中該液滴分佈用以吸附該基板於該平台上；一升降單元，其係連結至該平台，用以使該平台升降而接近或遠離該熱調節單元；及一控制單元，連結至該熱調節單元及該升降單元，用以控制該熱調節單元的致冷或加熱及該平台的升降移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該基座係由具有高熱傳導係數的材料所組成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該平台係為玻璃或金屬材料所組成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該熱調節單元包含：一對的P型及N型半導體；及二勻熱板，分別作為該P型及N型半導體封裝的上及下端面，使該熱調節單元表面的發熱或致冷能均勻分布。
5. 如申請專利範圍第4項所述之基板吸附裝置，其中該熱調節單元更包含：二對以上的P型及N型半導體，其係相互串聯。
6. 如申請專利範圍第4項所述之基板吸附裝置，其中該勻熱板係為陶瓷材料所組成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該升降單元可使用手動、自動、或半自動的方式升降移動該平台。
8. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該液滴分佈的形成方式係選自蒸汽、凝結、及噴霧。
9. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中在該基板及該平台緊密吸附後，該液滴分佈形成一液態膜。
10. 如申請專利範圍第9項所述之基板吸附裝置，其中該液態膜係為一水膜。
11. 如申請專利範圍第9項所述之基板吸附裝置，其中該液態膜的厚度介於1μm及1000μm之間。
12. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該控制單元包括：一電源供應器；一驅動電路，以驅動該熱調節單元，並可做正負電極性的切換；及一控制電路，以控制該升降單元。
13. 如申請專利範圍第1項所述之基板吸附裝置，其中該基板係為一軟性或可撓性材料所組成。
14. 如申請專利範圍第13項所述之基板吸附裝置，其中該基板係為塑膠基板或軟性印刷電路基板。
15. 一種吸附基板的方法，其包括：提供一基板吸附裝置，其包括：一平台及一熱調節單元；移動該平台直到接觸到該熱調節單元；及藉由控制該熱調節單元，致冷該平台以形成一液滴分佈於該平台上。
16. 如申請專利範圍第15項所述之吸附基板的方法，其中該液滴分佈係形成於該基板的背面。
17. 如申請專利範圍第15項所述之吸附基板的方法，更包括：置放一基板於該平台上，藉由該液滴分佈的表面張力作用，吸附該基板於該平台上；及該液滴分佈形成一液態膜於該基板及該平台之間。
18. 如申請專利範圍第17項所述之吸附基板的方法，其中該液態膜係為一水膜。
19. 如申請專利範圍第18項所述之吸附基板的方法，其中該液滴分佈係藉由該平台表面的溫度降至低於露點溫度，使飽和蒸汽凝結於該平台表面而形成。
20. 如申請專利範圍第18項所述之吸附基板的方法，更包括：提供一操作環境，其相對濕度至少為30%且溫度介於15℃與32℃之間。
21. 如申請專利範圍第18項所述之吸附基板的方法，更包括：施加雷射加工的製程於該基板上，並以該水膜做為保護層，避免雷射傷害該平台及改善雷射加工的背面噴濺。
22. 如申請專利範圍第18項所述之吸附基板的方法，更包括：加工處理該基板，並以該水膜做為保護層，避免該基材與該平台因直接接觸而刮傷其表面。
23. 如申請專利範圍第15項所述之吸附基板的方法，其中該平台係為玻璃或金屬材料所組成。
24. 如申請專利範圍第15項所述之吸附基板的方法，其中該熱調節單元包含：一對的P型及N型半導體；及二勻熱板，分別作為該P型及N型半導體封裝的上及下端面，使該熱調節單元表面的發熱或致冷能均勻分布。
25. 如申請專利範圍第24項所述之吸附基板的方法，其中該熱調節單元更包含：二對以上的P型及N型半導體，其係相互串聯。
26. 如申請專利範圍第24項所述之吸附基板的方法，其中該勻熱板係為陶瓷材料所組成。
27. 如申請專利範圍第15項所述之吸附基板的方法，其中該液滴分佈的形成方式係選自蒸汽、凝結、及噴霧，且該液態膜的厚度介於1μm及1000μm之間。
28. 如申請專利範圍第15項所述之吸附基板的方法，其中該基板係為一軟性或可撓性材料所組成。
29. 如申請專利範圍第17項所述之吸附基板的方法，更包括：藉由控制該熱調節單元，加熱該平台以去除該液態膜；及自該平台上分離並取出該基板。