具有枢转支座的微型器件转移系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微型器件。更具体地，本发明的实施例设及用于从承载衬底转移微型 器件的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 商业化小型器件诸如射频（R巧微机电系统（MEM巧微型开关、发光二极管（LED) 显示系统和基于MEMS或石英的振荡器的可行性很大程度上受制于与制造该些器件相关联 的难点和成本。制造工艺通常包括基于晶片的加工和转移技术。
[0003] 器件转移工艺包括从转移晶片到接收晶片的转移。一种此类实现为"直接印刷"， 设及器件阵列从转移晶片到接收晶片的一次键合步骤W及随后去除转移晶片。其他此类实 现为包含两次键合/解键合步骤的"转印"。在转印中，转移晶片可从施体晶片拾取器件阵 列并将该些器件键合到接收晶片。在转移之后，可使用包括激光剥离（LLO)、研磨或抛光W 及蚀刻的技术去除转移晶片。
[0004] 万向架机构已用于晶片抛光设备中W有利于均匀地抛光晶片。例如，抛光设备中 的无源万向架机构有利于晶片与抛光垫对准。
【发明内容】
[0005] 本发明公开了一种微型拾取阵列支座和使用该微型拾取阵列支座来从承载衬底 转移微型器件阵列的方法。在一个实施例中，微型拾取阵列支座包括枢转平台、侧向地围绕 枢转平台的基部W及位于枢转平台和基部之间的横梁。横梁可在内枢轴处与枢转平台禪接 并且在外枢轴处与基部禪接。在一个实施例中，外枢轴位于基部边缘上并且内枢轴位于枢 转平台边缘上。基部边缘可正交于枢转平台边缘。在一个实施例中，第二横梁可通过位于 第二基部边缘上的第二外枢轴与基部禪接，并且通过位于第二枢转平台边缘上的第二内枢 轴与枢转平台禪接。在一个实施例中，横梁在第二内枢轴处与枢转平台禪接并且在第二外 枢轴处与基部禪接。内枢轴可从第二内枢轴跨过枢转平台，并且外枢轴可从第二外枢轴跨 过枢转平台。在一个实施例中，内枢轴和外枢轴包含娃。
[0006] 在一个实施例中，微型拾取阵列支座包括位于枢转平台上的枢转平台静电电压源 触件和位于基部上的基部静电电压源触件。枢转平台静电电压源触件可与基部静电电压源 触件电连接。微型拾取阵列支座还可包括迹线，该迹线从枢转平台静电电压源触件延伸并 且使枢转平台静电电压源触件可与基部静电电压源触件电连接。
[0007] 在一个实施例中，微型拾取阵列支座包括位于枢转平台上的键合位。键合位可包 括夹持电极，该夹持电极与位于基部上的基部夹持触件电连接。在一个实施例中，迹线从夹 持电极延伸并且使夹持电极与基部夹持触件电连接。在一个实施例中，键合位可包含金属 诸如金、铜、侣。
[000引在一个实施例中，微型拾取阵列支座包括位于基部上的加热触件和位于枢转平台 上并与加热触件电连接的加热元件。微型拾取阵列支座还可包括位于枢转平台上的温度传 感器。
[0009] 本发明公开了一种微型器件转移系统和使用该微型器件转移系统来从承载衬底 转移微型器件阵列的方法。在一个实施例中，微型器件转移系统包括微型拾取阵列支座，该 微型拾取阵列支座具有枢转平台、侧向地围绕枢转平台的基部W及位于枢转平台和基部之 间的横梁。横梁可在内枢轴处与枢转平台禪接并且在外枢轴处与基部禪接。微型器件转移 系统还可包括具有支撑静电转移头部阵列的衬底的微型拾取阵列。微型拾取阵列能够与微 型拾取阵列支座接合。在一个实施例中，外枢轴可位于基部边缘上并且内枢轴可位于枢转 平台边缘上。基部边缘可正交于枢转平台边缘。在一个实施例中，微型器件转移系统包括 第二横梁，该第二横梁通过位于第二基部边缘的第二外枢轴与基部禪接，并且通过位于第 二枢转平台边缘的第二内枢轴与枢转平台禪接。在一个实施例中，横梁可在第二内枢轴处 与枢转平台禪接并且在第二枢轴处与基部禪接。内枢轴可从第二内枢轴跨过枢转平台，并 且外枢轴可从第二外枢轴跨过枢转平台。在一个实施例中，内枢轴和外枢轴包含娃。在一 个实施例中，每个静电转移头部包括台面结构，该台面结构包括具有1平方微米到10,000 平方微米范围内的表面积的顶表面。
[0010] 在一个实施例中，微型器件转移系统包括微型拾取阵列，该微型拾取阵列具有电 极和位于衬底上的衬底静电电压源触件。衬底静电电压源连接件可与电极电连接。在一个 实施例中，微型器件转移系统包括微型拾取阵列支座，该微型拾取阵列支座具有位于枢转 平台上的枢转平台静电电压源触件和位于基部上的基部静电电压源触件。枢转平台静电电 压源触件可与基部静电电压源触件电连接。微型拾取阵列支座还可包括第一迹线，该第一 迹线从枢转平台静电电压源触件延伸并且使枢转平台静电电压源触件与基部静电电压源 触件电连接。此外，微型拾取阵列支座还可包括第二迹线，该第二迹线从衬底静电电压源触 件延伸并且使衬底静电电压源触件与电极电连接。衬底静电电压源触件可与枢转平台静电 电压源触件对准W使电极与基部静电电压源触件电连接。
[0011] 在一个实施例中，微型器件转移系统可包括基部夹持触件，其位于基部上并且与 位于枢转平台上的夹持电极电连接。微型器件转移系统还可包括迹线，该迹线从夹持电极 延伸并且使夹持电极与基部夹持触件电连接。夹持电极可与衬底对准，W当电压通过迹线 从基部夹持触件施加至夹持电极时，将微型拾取阵列静电地键合到枢转平台。在一个实施 例中，微型拾取阵列可通过永久性键合诸如热压键合附接到枢转平台。
[0012] 在一个实施例中，微型器件转移系统包括位于基部上的加热触件和位于枢转平台 上并与加热触件电连接的加热元件。微型拾取阵列支座还可包括位于枢转平台上的温度传 感器。
[0013] 本发明公开了一种微型器件转移系统和使用该微型器件转移系统来从承载衬底 转移微型器件阵列的方法。在一个实施例中，微型器件转移系统包括具有安装表面的转移 头部组件。微型器件转移系统还可包括微型拾取阵列支座和微型拾取阵列，该微型拾取阵 列支座具有枢转平台、侧向地围绕枢转平台的基部W及将基部与枢转平台联接的横梁；该 微型拾取阵列具有支撑静电转移头部阵列的衬底。在一个实施例中，当基部安装在安装表 面上并且微型拾取阵列安装在枢转平台上时，枢转平台能够朝向转移头部组件偏转。在一 个实施例中，转移头部组件包括用于检测枢转平台朝向转移头部组件偏转的传感器。例如， 传感器可为用于感测枢转平台的偏转位置的接触传感器并且接触传感器可包括开关。另选 地，传感器可为用于感测枢转平台的移动的运动传感器。
[0014] 在一个实施例中，微型器件转移系统可包括具有静电电压源连接件的转移头部组 件，微型拾取阵列支座具有枢转平台静电电压源触件和基部静电电压源触件，并且微型拾 取阵列具有衬底静电电压源触件。静电电压源连接件可与基部静电电压源触件对准，并且 枢转平台静电电压源触件可与衬底静电电压源触件对准。
[0015] 在一个实施例中，微型器件转移系统包括转移头部组件，该转移头部组件具有与 真空源禪接W向微型拾取阵列支座施加吸力的真空口。在一个实施例中，转移头部组件可 具有错位电压源连接件。微型拾取阵列支座可具有位于枢转平台上W向微型拾取阵列施加 静电力的夹持电极。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可具有位于基部上并与夹持电极 电连接的基部夹持触件。微型拾取阵列支座还可具有迹线，该迹线从夹持电极延伸并且使 夹持电极与基部夹持触件电连接。错位电压源连接件可与基部夹持触件对准，并且衬底可 与夹持电极对准，W当电压通过基部夹持部从错位电压源连接件施加至夹持电极时，将微 型拾取阵列静电地键合到枢转平台。
[0016] 在一个实施例中，微型器件转移系统包括转移头部组件，该转移头部组件具有保 持电极和错位电压源连接件，所述保持电极禪接到静电电压源W向微型拾取阵列支座施加 静电力。此外，微型器件转移系统可包括微型拾取阵列支座，该微型拾取阵列支座具有位于 枢转平台上W向微型拾取阵列施加静电力的夹持电极。微型拾取阵列支座可具有基部夹持 触件，其位于基部上并且与位于枢转平台上的夹持电极电连接。微型拾取阵列支座可具有 迹线，该迹线从夹持电极延伸W使夹持电极与基部夹持触件电连接。错位电压源连接件可 与基部夹持触件对准，并且衬底可与夹持电极对准，W当电压通过基部夹持部从错位电压 源连接件施加至夹持电极时，将微型拾取阵列静电地键合到枢转平台。
[0017] 在一个实施例中，每个静电转移头部包括台面结构，该台面结构具有表面积在1 平方微米到10, 000平方微米范围内的顶表面。在一个实施例中，微型拾取阵列通过永久性 键合附接到枢转平台，该永久性键合包括热压键合。
[001引在一个实施例中，微型器件转移系统包括转移头部组件和微型拾取阵列支座，该 转移头部组件具有加热连接件，该微型拾取阵列支座具有位于基部上的加热触件W及位于 枢转平台上并与加热触件电连接的加热元件。
[0019] 在一个实施例中，一种方法包括朝向承载衬底移动转移头部组件，W及使承载衬 底上的微型器件阵列与具有静电转移头部阵列的微型拾取阵列接触。可将微型拾取阵列安 装在微型拾取阵列支座上，并且可将微型拾取阵列支座安装在转移头部组件上。该方法还 可包括使微型拾取阵列支座的枢转平台朝向转移头部组件偏转，感测枢转平台的偏转，停 止转移头部组件和承载衬底之间的相对移动，对静电转移头部阵列施加电压W在微型器件 阵列上产生夹持压力，W及从承载衬底拾取微型器件阵列。在一个实施例中，该方法包括在 感测到偏转之后并且在停止相对移动之前，朝向枢转平台移动转移头部组件。在一个实施 例中，该方法包括停止转移头部组件和承载衬底之间的相对移动可能发生在利用多个传感 器感测到枢转平台的偏转之后。在一个实施例中，该方法包括在感测到枢转平台的偏转之 后，将转移头部组件朝向承载衬底移动设定的距离。在一个实施例中，该方法包括响应于感 测到枢转平台的偏转立即停止转移头部组件和承载衬底之间的相对移动。在一个实施例 中，该方法包括在感测到枢转平台的偏转之后，致动转移头部组件W通过倾斜或偏斜转移 头部组件来使枢转平台与承载衬底的平面进一步对准。在一个实施例中，该方法包括在拾 取微型器件阵列时，对静电转移头部阵列施加热。
[0020] 在一个实施例中，一种方法包括朝向接收衬底移动转移头部组件，W及使接收衬 底与微型拾取阵列所承载的微型器件阵列接触。微型拾取阵列可具有静电转移头部阵列并 且可安装在微型拾取阵列支座上，该微型拾取阵列支座安装在转移头部组件上。该方法还 可包括使微型拾取阵列支座的枢转平台朝向转移头部组件偏转，感测枢转平台的偏转，停 止转移头部组件和接收衬底之间的相对运动，从静电转移头部阵列去除电压，W及将微型 器件阵列释放到接收衬底上。在一个实施例中，该方法包括在感测到偏转之后并且在停止 相对移动之前，朝向枢转平台移动转移头部组件。在一个实施例中，该方法包括在利用多个 传感器感测到枢转平台的偏转之后，停止转移头部组件和接收衬底之间的相对移动。在一 个实施例中，该方法包括在感测到枢转平台的偏转之后，将转移头部组件朝向接收衬底移 动设定的距离。在一个实施例中，该方法包括响应于感测到枢转平台的偏转立即停止转移 头部组件和接收衬底之间的相对移动。在一个实施例中，该方法包括响应于感测到枢转平 台的偏转立即停止转移头部组件和接收衬底之间的相对移动。在一个实施例中，该方法包 括在感测到枢转平台的偏转之后，致动转移头部组件W通过倾斜或偏斜转移头部组件来使 枢转平台与接收衬底的平面进一步对准。在一个实施例中，该方法包括在从静电转移头部 阵列去除电压之前，对微型器件阵列施加热。
【附图说明】
[0021] 图1为根据本发明的实施例的质量转移工具的透视图图示。
[0022] 图2为根据本发明的实施例的包括使微型拾取阵列支座与安装在微型拾取阵列 支座上的微型拾取阵列保持在一起的转移头部组件的微型器件转移系统的侧视图图示。
[0023] 图3A为根据本发明的实施例的具有定位在位于承载衬底上的微型器件阵列上方 并与其远离的静电转移头部阵列的微型器件转移系统的侧视图图示。
[0024] 图3B为根据本发明的实施例的具有定位在位于承载衬底上的微型器件阵列上方 并与其接触的静电转移头部阵列的微型器件转移系统的侧视图图示。
[0025] 图4A为根据本发明的实施例的具有静电键合位的微型拾取阵列支座的透视图图 /J、-〇
[0026] 图4B为根据本发明的实施例的具有静电键合位的微型拾取阵列支座的侧视图图 /J、-〇
[0027] 图4C为根据本发明的实施例的具有静电键合位的微型拾取阵列支座的透视图图 /J、- 〇
[002引图4D为根据本发明的实施例的具有静电键合位的微型拾取阵列支座的透视图图 /J、- 0
[0029] 图4E为根据本发明的实施例的具有静电键合位的微型拾取阵列支座的侧视图图 /J、- 〇
[0030] 图5A为根据本发明的实施例的具有非静电键合位的微型拾取阵列支座的透视图 图示。
[0031] 图5B为根据本发明的实施例的具有非静电键合位的微型拾取阵列支座的透视图 图示。
[0032] 图6A为根据本发明的实施例的具有侧向地围绕枢转平台的横梁和自对准行为的 微型拾取阵列支座的透视图图示。
[0033] 图6B为根据本发明的实施例的具有侧向地围绕枢转平台的一部分的两个横梁和 自对准行为的微型拾取阵列支座的透视图图示。
[0034] 图6C为根据本发明的实施例的具有位于枢转平台和基部之间的四个横梁W及自 对准行为的微型拾取阵列支座的透视图图示。
[0035] 图7为根据本发明的实施例的具有支撑静电转移头部阵列的衬底的微型拾取阵 列的侧视图图示。
[0036] 图8A为根据本发明的实施例的包括与微型拾取阵列静电地键合在一起的微型拾 取阵列支座的微型器件转移系统的侧视图图示。
[0037] 图8B为根据本发明的实施例的包括与微型拾取阵列静电地键合在一起的微型拾 取阵列支座的微型器件转移系统的侧视图图示。
[003引图9A为根据本发明的实施例的包括与微型拾取阵列永久性地键合在一起的微型 拾取阵列支座的微型器件转移系统的侧视图图示。
[0039] 图9B为根据本发明的实施例的包括与微型拾取阵列永久性地键合在一起的微型 拾取阵列支座的微型器件转移系统的侧视图图示。
[0040] 图10A为根据本发明的实施例示出包括使微型拾取阵列支座与安装在微型拾取 阵列支座上的微型拾取阵列保持在一起的转移头部组件的微型器件转移系统的一部分的 横截面侧视图图示。
[0041] 图10B为根据本发明的实施例示出包括使微型拾取阵列支座与安装在微型拾取 阵列支座上的微型拾取阵列保持在一起的转移头部组件的微型器件转移系统的一部分的 横截面侧视图图示。
[0042] 图11为根据本发明的实施例的具有用于检测微型拾取阵列支座的偏转的多个传 感器的转移头部组件的透视图图示。
[0043] 图12为根据本发明的实施例示出包括使微型拾取阵列支座与安装在微型拾取阵 列支座上的微型拾取阵列保持在一起的转移头部组件并且该转移头部组件具有用于检测 微型拾取阵列支座的偏转的多个传感器的微型器件转移系统的一部分的横截面侧视图图 /J、-〇
[0044] 图13为根据本发明的实施例示出包括使微型拾取阵列支座与安装在微型拾取阵 列支座上的微型拾取阵列保持在一起的转移头部组件并且该微型拾取阵列支座朝向转移 头部组件上的传感器偏转的微型器件转移系统的一部分的横截面侧视图图示。
[0045] 图14为根据本发明的实施例示出从承载衬底拾取微型器件阵列的方法的流程 图。
[0046] 图15A为根据本发明的实施例的具有朝向承载衬底移动的转移头部组件的微型 器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0047] 图15B为根据本发明的实施例的具有接触承载衬底上的微型器件阵列的静电转 移头部阵列的微型器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0048] 图15C为根据本发明的实施例的具有朝向转移头部组件偏转的微型拾取阵列支 座的微型器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0049] 图15D为根据本发明的实施例的具有从承载衬底拾取微型器件阵列的静电转移 头部阵列的微型器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0050] 图16为根据本发明的实施例示出用于将微型器件阵列释放到接收衬底上的方法 的流程图。
[0051] 图17A为根据本发明的实施例的具有朝向接收衬底移动的转移头部组件的微型 器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0052]图17B为根据本发明的实施例的具有承载接触接收衬底的微型器件阵列的静电 转移头部阵列的微型器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0053]图17C为根据本发明的实施例的具有朝向转移头部组件偏转的微型拾取阵列支 座的微型器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0054]图17D为根据本发明的实施例的将微型器件阵列从静电转移头部阵列释放到接 收衬底的微型器件转移系统的横截面侧视图图示。
[0055]图18为根据本发明的实施例可使用的示例性计算机系统的示意图。
【具体实施方