CN113169110A - 处置和处理易碎基板上的双面装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本公开内容的实施方式大体涉及用于保持具有设置在表面上的一个或多个装置(device)的基板的表面而不会接触一个或多个装置且不会使基板变形的基板支撑组件以及具有所述基板支撑组件的系统。
背景技术
在光学装置的制造中，将具有亚微米临界尺寸的结构的一个或多个装置设置在基板的两面或更多面上，诸如基板的正面和背面。为了制造光学装置(诸如波导组合器)，必须将具有设置在表面上的一个或多个装置的基板的表面保持在基板支撑组件上，而不会接触一个或多个装置。接触一个或多个装置可能会损坏装置。此外，基板可包括易碎(fragile)材料(诸如玻璃)，且可具有小于约1毫米(mm)的厚度。易碎材料和厚度的组合可能导致基板变形。因此，本领域中所需要的是用于保持具有设置在表面上的一个或多个装置的基板的表面而不会接触一个或多个装置且不会使基板变形的基板支撑组件，以及具有所述基板支撑组件的系统。
发明内容
在一个实施方式中，提供了一种基板支撑组件。基板支撑组件包括耦接至基板支撑组件的主体的多个突出部(projection)。多个突出部的每一者具有支撑表面，所述支撑表面对应于待保持在所述支撑表面上的基板的表面的一部分。多个袋部(pocket)由多个突出部中的相邻突出部界定。多个袋部的每一者具有袋部宽度、袋部长度和袋部导管，所述袋部宽度对应于待保持在所述支撑表面上的所述基板的所述表面上所设置的一个或多个装置的宽度，所述袋部长度对应于待保持在所述支撑表面上的所述基板的所述表面上所设置的所述一个或多个装置的长度，所述袋部导管可操作以经由真空流量控制器而与真空源流体连通，且可操作以经由气体流量控制器而与气源流体连通。
在另一个实施方式中，提供了一种基板支撑组件。基板支撑组件包括耦接至板的边缘环。边缘环具有支撑表面，所述支撑表面对应于待保持在支撑表面上的基板的表面的一部分。多个像素(pixel)耦接至与基板支撑组件耦接的多个致动机构(actuatedmechanism)。多个像素中的每个像素对应于多个致动机构中的一个致动机构。控制器耦接至每个致动机构，使得与待保持的所述基板的所述表面的这些部分相对应的像素的部分经定位以支撑这些部分，而不接触在待保持在所述支撑表面上的所述基板的所述表面上所设置的一个或多个装置。
在又一个实施方式中，提供了一种基板支撑组件。基板支撑组件包括耦接至板的边缘环。边缘环具有支撑表面，所述支撑表面对应于待保持在支撑表面上的基板的表面的一部分。基板支撑组件包括多个像素以及耦接至致动机构的像素支撑板。像素支撑板具有与待保持的基板的表面的部分的一个或多个装置相对应的多个孔的图案，使得所述多个像素中的每个像素升起(raise)到不会接触一个或多个装置的支撑位置。
附图说明
为了能够详细理解本公开内容的上述特征，可参照实施方式(一些实施方式在附图中示出)进行对上文简要概述的本公开内容的更具体的描述。然而，应注意的是，附图只绘示了示例性实施方式且因此不被视为对其范围的限制，且本公开内容可允许其他等效的实施方式。
图1是根据一实施方式的基板的第一表面的示意性顶视图。
图2A是根据一实施方式的包括基板支撑组件的系统的示意性截面图。
图2B是根据一实施方式的包括基板支撑组件的系统的示意性截面图。
图2C是根据一实施方式的基板支撑组件的示意性顶视图。
图3A、图3C和图3D是根据一实施方式的基板支撑组件的示意性截面图。
图3B是根据一实施方式的基板支撑组件的示意性顶视图。
为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记代表各图中共有的相同元件。可以预期的是，一个实施方式中的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本公开内容的实施方式大体涉及用于保持具有设置在表面上的一个或多个光学装置的基板的表面而不会接触一个或多个光学装置且不会使基板变形的基板支撑组件，以及具有所述基板支撑组件的系统。本文所描述的基板支撑组件提供了基板的保持而不会接触在基板上形成的一个或多个光学装置且不会使基板(其包括厚度小于约1mm的易碎材料)变形。
图1是基板100的第一表面102(即，顶表面)的透视前视图。基板100包括与第一表面102相对的第二表面104(即，底表面)。基板100可以是玻璃、塑胶和聚碳酸酯或任何其他合适的材料。这些材料可具有可卷曲(rollable)和柔性(flexible)的性质。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，基板100的厚度116(如图2A、图2B、图3C和图3D所示)小于约1毫米(mm)。在一些实施方式中，厚度小于0.5mm。基板100包括在基板的第一表面102和/或第二表面104上所设置的一个或多个光学装置106(诸如波导组合器)。一个或多个光学装置106可包括一个或多个光栅(grating)，诸如输入光栅108、中间光栅110和输出光栅112。输入光栅108、中间光栅110和输出光栅112的每一者包括具有亚微米临界尺寸(如纳米级的临界尺寸)的结构114(即，鳍片(fin))。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，一个或多个光学装置106包括具有小于1微米(μm)的临界尺寸118的结构114。
本文所描述的基板支撑组件200(如图2A和图2B所示)和基板支撑组件300(如图3A-图3D中所示)的实施方式可操作以保持具有一个或多个光学装置106的基板100而不会接触结构114且不会使基板100变形。图2A是包括基板支撑组件200的系统201A的示意性截面图。所示的系统201A经配置为成角度(angled)的蚀刻系统，诸如可从位于加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司获得的Varian
Raptor
系统。应当理解，以下描述的系统201A是示例性系统，且其他系统(包括来自其他制造商的系统)可与基板支撑组件200一起使用或可经修改以包括基板支撑组件200。例如，基板支撑组件200可用于化学气相沉积(CVD)系统、等离子体增强CVD(PECVD)系统、离子注入(implantation)腔室等中，以及用于制造光学装置的其他系统中。
系统201A包括容纳离子束源205的离子束腔室203。离子束源205被配置为产生离子束207，诸如带状束(ribbon beam)、点束或全基板尺寸的束。离子束207可操作以在基板100或设置在基板100上的材料中形成具有亚微米临界尺寸的结构114。离子束腔室203被配置为以相对于基板100的表面法线209的最佳角度α导引离子束207。基板100被保持在本文进一步详细描述的基板支撑组件200的支撑表面204上。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，基板支撑组件200的主体202耦接至致动器211。在操作中，致动器211沿y方向和/或z方向以扫描运动的方式移动主体202。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，致动器211在操作中使主体202倾斜，使得基板100相对于离子束腔室203的x轴以倾斜角β定位。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，致动器211在操作中使基板100绕主体202的x轴旋转。基板支撑组件200包括控制器206，控制器206可操作以与系统控制器213通信，且可操作以在处理期间控制基板支撑组件200的方面。
图2B是包括基板支撑组件200的系统201B的示意性截面图。所示的系统201B被配置为纳米压印(imprint)光刻系统。系统201B包括印模保持器(stamp holder)215，印模保持器215可操作以接触印模219并将印模释放到设置在基板100上的压印材料217中，以在基板100上所设置的压印材料217中形成具有亚微米临界尺寸的结构114。印模保持器215可操作以经由在印模保持器215与基板支撑组件200的支撑表面204之间所界定的区域241中的压力差来接触印模219以及将印模219释放到压印材料217中。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，印模保持器215包括多个端口(port)221。多个端口221耦接至多个压力管线223和多个真空管线227。多个压力管线223耦接至压力歧管225。多个真空管线227耦接至真空歧管229。压力歧管225可操作以通过端口221将压力供应到区域241，以迫使与端口221相对应的具有由压力歧管225供应的压力的印模219的部分接触基板100的压印材料217。真空歧管229可操作以通过端口221向区域241提供真空，以释放与端口221相对应的具有由真空歧管229提供的真空的印模219的部分与基板100的压印材料217的接触。
多个端口221的每个端口经由多个压力管线223中的相应压力管线耦接至压力歧管225。每个压力管线具有设置在压力管线出口233与压力歧管225之间的流量控制器231，诸如质量流量控制器(MFC)。多个端口221的每个端口经由多个真空管线227中的相应真空管线耦接至真空歧管229。每个真空管线具有设置于真空管线出口237与真空歧管229之间的流量控制器235，诸如MFC。多个压力管线223中的每个流量控制器231和多个真空管线227中的每个流量控制器235耦接至系统控制器239。系统控制器239可操作以操作每个流量控制器231和每个流量控制器235，使得根据本文所描述的实施方式，印模219的部分能够接触压印材料217并从压印材料217释放。
如图2A和图2B以及图2C所示，基板支撑组件200的示意性顶视图。基板支撑组件200的主体202包括多个突出部208。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的图2A中所示的一些实施方式中，多个突出部208中的每个突出部包括设置在其中的吸附电极(chucking electrode)210。每个吸附电极210可以以单极电极、双极电极或其他合适的布置方式来配置。每个吸附电极210耦接至吸附电源(chucking power source)212，吸附电源212提供DC功率以将基板100静电地固定至多个突出部208的支撑表面204。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，主体202和突出部208包括不锈钢和/或含铝的材料。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，主体202和突出部208包括含陶瓷的材料。
基板100的第一表面102(即，顶表面)可固定至多个突出部208的支撑表面204，而一个或多个光学装置106不接触支撑表面204。多个突出部208中的相邻的突出部形成袋部214。袋部214具有与一个或多个光学装置106的宽度120和长度122(如图1所示)相对应的宽度216和长度218。多个突出部208对应于第一表面102和第二表面104之一的部分124，而光学装置106中没有一个设置在该部分124上。当将基板100固定至基板支撑组件200的支撑表面204时，袋部214的每一者中的区域220形成在基板支撑组件200的主体202与固定至支撑表面204的第一表面102和第二表面104之一的光学装置106之间。
在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，一个或多个袋部214的宽度216和长度218是不同的。一个或多个袋部214的宽度216和长度218是不同的，使得多个突出部208可操作以支撑具有有着不同的宽度120和不同的长度122的一个或多个光学装置106的基板100。在另一个实施方式中，宽度216和长度218是相同的。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，宽度216和长度218为约20mm至约60mm。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，一个或多个袋部214的深度222为约0.5mm至1mm。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，深度222为约0.02mm或更少。
袋部214的每一者可操作以耦接至袋部导管224，袋部导管224经由真空流量控制器226(诸如MFC)而与真空源228流体连通，且袋部214的每一者可操作以耦接至袋部导管224，袋部导管224经由气体流量控制器230而与气源232流体连通。真空歧管229可操作以通过相应的袋部导管224向相应的袋部214提供真空压力，以藉由在相应的区域220中维持真空压力来将与突出部208的支撑表面204相对应的基板100的部分保持。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，真空压力为约380Torr至约760Torr。气源232可操作以通过相应的袋部导管224向相应的袋部214提供气体，以执行以下各者中的至少一个：对相应的区域220加压、将基板100保持在低温(cryogenic)处理温度以及从突出部208的支撑表面204释放基板100的部分。控制器206可操作以操作根据本文所描述的实施方式的每个真空流量控制器226和每个气体流量控制器230。
在可以与其他实施方式组合的一个实施方式中，气源232可操作以使惰性气体流过袋部导管224以对区域220加压。在图2A所示的实施方式中，当部分124经由多个突出部208的每一者的吸附电极210所产生的力固定至支撑表面204时，所加压的区域220抵消(neutralize)基板变形(诸如一个或多个光学装置106的变形)。惰性气体可包括氢气(H2)、氦(He)、氩(Ar)和/或氮气(N2)。
在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，惰性气体的低温温度小于-50摄氏度，以将基板100维持在小于约-20摄氏度的低温处理温度。将基板100维持在低温处理温度允许蚀刻第一表面102和第二表面104之一以形成具有平滑(smooth)侧壁的结构114。例如，如图2A所示，离子蚀刻维持在低温处理温度的基板100，使得离子能够以减少的自发(spontaneous)蚀刻来轰击(bombard)设置在基板100上的材料的朝上的表面。此外，在低温处理温度下，可以改善一种材料相对另一种材料的蚀刻选择性。例如，随着温度降低，硅(Si)和二氧化硅(SiO2)之间的选择性呈指数增加。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，区域220中的背面冷却压力为约2Torr至约50Torr。
在可以与本文所描述的其他实施方式组合的又一个实施方式中，如图2B所示，基板100的第一表面102(即，顶表面)可固定至多个突出部208的支撑表面204，而一个或多个光学装置106不会接触支撑表面204。藉由维持区域220中的真空压力，将基板100保持在支撑表面204上。如上所述，压力歧管225可操作以通过端口221将压力供应到区域241，以迫使与端口221相对应的具有由压力歧管225供应的压力的印模219的部分接触基板100的压印材料217。当从第二表面104的部分上移除印模219时，与第二表面104的部分相对应的区域220被气源232加压。如上所述，真空歧管229可操作以通过端口221向区域241提供真空，以释放与端口221相对应的具有由真空歧管229提供的真空的印模219的部分与基板100的压印材料217的接触。一个或多个光学装置106的结构114的变形可能由于区域241中的压力差而发生。因此，当由印模保持器215释放印模219时，所加压的区域220抵消了基板变形。
图3A、图3C和图3D是基板支撑组件300的示意性截面图。图3B是基板支撑组件300的示意性顶视图。基板支撑组件300包括边缘环302和多个像素304。边缘环302包括支撑表面306。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，边缘环302和多个像素304包括不锈钢和/或含铝的材料。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，边缘环302和多个像素304包括含陶瓷的材料。
在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，边缘环302包括设置在其中的吸附电极210。耦接至吸附电源212的吸附电极210提供DC功率以将基板100静电地固定至边缘环302的支撑表面306。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，基板支撑组件300包括具有多个沟道310的板308。多个沟道310中的每个沟道耦接至沟道导管312，沟道导管312可操作以经由真空流量控制器314(诸如MFC)与真空源316流体连通。每个沟道导管312可操作以经由气体流量控制器318与气源320流体连通。控制器324可操作以操作根据本文所描述的实施方式的每个真空流量控制器314和每个气体流量控制器318。
如图3C所示，多个像素304中的每个像素包括耦接至控制器324的致动机构322。致动机构322包括可操作以将多个像素304中的一个像素升起到支撑位置326的机构，如图3C所示。例如，致动机构322包括以下各者中的至少一个：弹簧机构、磁体机构和气动机构。控制器324可操作以分别控制多个像素304中的各个像素的致动机构322，使得多个像素304的一部分被升起。分别地控制多个像素304中的各个像素，使得基板支撑组件300可操作以支撑具有有着不同宽度120和不同长度122的一个或多个光学装置106的基板100，而不会收缩光学装置106。此外，经分别控制的多个像素304用于支撑具有一个或多个光学装置106的基板100的各种配置。
如图3D所示，基板支撑组件300包括像素支撑板328。像素支撑板328耦接至致动机构322。像素支撑板328包括多个孔330的图案。多个孔330中的各个孔对应于一个或多个光学装置106，使得不在支撑位置326中的多个像素304中的各个像素不接触一个或多个光学装置106。控制器324可操作以控制致动机构322，使得多个像素304中的一部分被像素支撑板328升起。升起像素支撑板328使多个像素304的部分定位在支撑位置326中，如图3D所示。如图3C和图3D所示，多个像素304的部分的支撑位置326对应于边缘环302的支撑表面306以及多个像素304的部分将要支撑的第一表面102和第二表面104之一的部分124。像素支撑板328是可互换的，使得可利用具有不同的多个孔330的图案的像素支撑板来支撑具有一个或多个光学装置106的基板100的各种配置。
支撑位置326是从一个或多个被升起的像素304的支撑表面306到板308的深度。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，支撑位置326的深度为约0.5mm至1mm。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，支撑位置326的深度为约0.02mm或更少。当将基板100固定至边缘环302的支撑表面306和多个像素304的部分时，在相邻像素304之间以及边缘环302和与边缘环相邻的像素304之间形成区域332。在可以与其他实施方式组合的一个实施方式中，气源320可操作以使惰性气体流过沟道导管312以对区域332加压。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的系统201A一起使用的实施方式中，当部分124经由吸附电极210所产生的力固定至支撑表面306时，所加压的区域332抵消基板变形(诸如一个或多个光学装置106的变形)。
在可以与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，惰性气体的低温温度小于-50摄氏度，以将基板100维持在小于约-20摄氏度的低温处理温度。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，区域332中的背面冷却压力为约2Torr至约50Torr。区域332。
在可以与本文所描述的其他实施方式组合的系统201B一起使用的实施方式中，基板100的第一表面102(即，顶表面)可固定至多个像素304的支撑表面306，而一个或多个光学装置106不会接触支撑表面306。藉由维持区域332中的真空压力，将基板100保持在支撑表面306上。在可以与本文所描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，真空压力为约380Torr至约760Torr。当从第二表面104的部分上移除印模219时，与第二表面104的部分相对应的区域332被气源320加压。一个或多个光学装置106的结构114的变形可能由于区域241中的压力差而发生。因此，当由印模保持器215释放印模219时，所加压的区域332抵消了基板变形。
总之，本文提供了用于保持具有设置在表面上的一个或多个装置的基板的表面而不会接触一个或多个装置的基板支撑组件，以及具有所述基板支撑组件的系统。本文所描述的基板支撑组件提供了基板的保持而不会接触在基板上形成的一个或多个装置且不会使基板(其包括厚度小于约1mm的易碎材料)变形。
尽管上文针对本公开内容的实例，但在不背离本公开内容的基本范围的情况下，可设计本公开内容的其他和进一步的实例，且本公开内容的范围由以下权利要求书所确定。
Claims (15)
1.一种基板支撑组件，包括：
多个突出部，所述多个突出部耦接至所述基板支撑组件的主体，所述多个突出部的每一者具有支撑表面，所述支撑表面对应于待保持在所述支撑表面上的基板的表面的一部分；和
多个袋部，所述多个袋部由所述多个突出部中的相邻突出部界定，所述多个袋部的每一者具有：
袋部宽度，所述袋部宽度对应于待保持在所述支撑表面上的所述基板的所述表面上所设置的一个或多个装置的宽度；
袋部长度，所述袋部长度对应于待保持在所述支撑表面上的所述基板的所述表面上所设置的所述一个或多个装置的长度；和
袋部导管，所述袋部导管可操作以经由真空流量控制器而与真空源流体连通，且可操作以经由气体流量控制器而与气源流体连通。
2.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述气源可操作地提供气体通过相应的袋部导管到相应的袋部，以执行以下操作中的至少一个：
加压由所述基板、相邻的突出部和所述基板支撑组件的所述主体所界定的相应区域；
将所述基板维持于低温处理温度；和
从所述突出部的所述支撑表面释放所述基板的所述部分。
3.如权利要求2所述的基板支撑组件，其中所述气源是惰性气源。
4.如权利要求3所述的基板支撑组件，其中所述惰性气源的惰性气体具有小于-50摄氏度的低温温度。
5.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述多个突出部的每一者包括：
吸附电极，所述吸附电极设置在所述多个突出部的每一者中且可耦接至电源。
6.如权利要求5所述的基板支撑组件，其中所述吸附电极以单极或双极电极布置方式来配置。
7.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述主体和所述突出部包括不锈钢和/或含铝的材料。
8.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述袋部宽度和所述袋部长度为约20毫米(mm)至约60mm。
9.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述多个袋部的深度为约0.5mm至1mm。
10.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述多个袋部的深度为约0.02mm或更少。
11.一种基板支撑组件，包括：
边缘环，所述边缘环耦接至板，所述边缘环具有支撑表面，所述支撑表面对应于待保持在所述支撑表面上的基板的表面的一部分；
多个像素，所述多个像素耦接至多个致动机构，所述多个致动机构耦接至所述基板支撑组件，所述多个像素的每一者对应于所述多个致动机构中的一个致动机构；和
控制器，所述控制器耦接至每个致动机构，使得与待保持的所述基板的所述表面的所述部分相对应的像素的部分经定位以支撑所述部分，而不接触在待保持在所述支撑表面上的所述基板的所述表面上所设置的一个或多个装置。
12.如权利要求11所述的基板支撑组件，其中所述板包括多个沟道。
13.如权利要求12所述的基板支撑组件，其中所述多个沟道中的每个沟道耦接至沟道导管，所述沟道导管可操作以经由真空流量控制器而与真空源流体连通，且可操作以经由气体流量控制器而与气源流体连通。
14.如权利要求11所述的基板支撑组件，其中所述边缘环包括吸附电极，所述吸附电极设置在所述边缘环中且可耦接至电源。
15.一种基板支撑组件，包括：
边缘环，所述边缘环耦接至板，所述边缘环具有支撑表面，所述支撑表面对应于待保持在所述支撑表面上的基板的表面的一部分；
多个像素；和
像素支撑板，所述像素支撑板耦接至致动机构，所述像素支撑板具有与待保持的所述基板的所述表面的所述部分的一个或多个装置相对应的多个孔的图案，使得所述多个像素中的每个像素升起到不会接触所述一个或多个装置的支撑位置。
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