[发明专利]质量转移工具操纵器组件和具有集成位移传感器的微型拾取阵列支座

说明书

技术领域

本发明涉及微型器件。更具体地，本发明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。

背景技术

商业化微型器件诸如射频(RF)微机电系统(MEMS)微动开关、发光二极管(LED)显示系统，以及MEMS或基于石英振荡器的可行性很大程度上受到与制造这些器件相关联的难度和成本的制约。制造工艺通常包括基于晶圆的加工和转移技术。

器件转移工艺包括从转移晶圆转移到接收晶圆。一种此类具体实施为“直印”，其涉及器件阵列从转移晶圆到接收晶圆的一个键合步骤，之后进行转移晶圆的移除。另一种此类具体实施为“转印”，其涉及两个键合/解键合步骤。在转印中，转移晶圆可从供体晶圆拾取器件阵列并将器件键合至接收晶圆。在转印之后，转移晶圆可使用包括激光剥离(LLO)、磨光或抛光以及蚀刻的技术来移除。

已将平衡环机构用于晶圆抛光设备以有助于对该晶圆均匀抛光。例如，抛光设备中的无源平衡环机构有助于晶圆与抛光垫的对准。

发明内容

本发明公开了一种质量转移工具操纵器组件以及使用质量转移工具操纵器组件来从承载衬底转移微型器件阵列的方法。在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件包括外壳、翻转-倾斜-z挠曲部、致动器组件和微型拾取阵列支座。微型拾取阵列可独立于质量转移工具操纵器组件提供或与质量转移工具操纵器组件一体化形成。翻转-倾斜-z挠曲部可包括顶部挠曲部件，该顶部挠曲部件与外壳相接合并且通过柔性耦接件与底部挠曲部件连接。例如，顶部挠曲部件和底部挠曲部件可为由柔性耦接件连接的凸缘。致动器组件可与底部挠曲部件可操作地耦接，使得对致动器组件的致动使底部挠曲部件相对于顶部挠曲部件移动。例如，在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件包括将致动器组件与底部挠曲部件耦接的分布板。微型拾取阵列支座还可与底部挠曲部件耦接。此外，微型拾取阵列支座可包括与柔顺性元件诸如横梁耦接的枢转平台。位移传感器可与柔顺性元件集成。在一个实施例中，具有支撑静电转移头部的衬底的微型拾取阵列可能够与枢转平台接合。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座可进一步包括基部，该基部侧向地围绕枢转平台，其中柔顺性元件位于枢转平台和基部之间并且在枢轴处与枢转平台和基部耦接。例如，柔顺性元件可在位于基部边缘上的外枢轴处与基部耦接并且在位于枢转平台边缘上的内枢轴处与枢转平台耦接，该枢转平台边缘正交于基部边缘。柔顺性元件还可在第二内枢轴处与枢转平台耦接，并且在第二外枢轴处与基部耦接，其中该第二内枢轴跨枢转平台与内枢轴相对，并且该第二外枢轴跨枢转平台与外枢轴相对。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括第二柔顺性元件，该第二柔顺性元件通过位于第二基部边缘上的第二外枢轴与基部耦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耦接。此外，第二位移传感器可与第二柔顺性元件集成。

在一个实施例中，位移传感器可为附接至柔顺性元件的接近内枢轴或外枢轴的高应变区域的应变仪。例如，可将应变仪键合到高应变区域。另选地，可将应变仪沉积于高应变区域上。此外，应变仪可通过对高应变区域进行掺杂来形成。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括与位于柔顺性元件上的位移传感器相邻的参考应变仪。位移传感器和参考应变仪可提供惠斯通半桥中的相邻桥臂。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括各种触件和电连接件。例如，微型拾取阵列支座可包括与位移传感器电连接的位于基部上的位移传感器触件。在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件可包括通过位移传感器触件与位移传感器电连接的位置感测模块。例如，位移传感器触件可通过柔性电路或弹簧触件与位置感测模块电连接。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括位于基部上的基部操作电压触件，该基部操作电压触件与位于枢转平台上的枢转平台操作电压触件电连接。此外，微型拾取阵列支座可包括位于基部上的基部钳位触件，该基部钳位触件与位于枢转平台上的键合位处的钳位电极电连接。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括位于枢转平台上的键合位，该键合位包括金属诸如金、铜或铝。

在一个实施例中，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和加热元件。加热元件可包括例如电阻合金或表面安装技术电阻器。此外，质量转移工具操纵器组件可包括位于加热元件和位置感测模块之间的绝缘板。微型拾取阵列支座的基部可与绝缘板耦接并且绝缘板可进一步与分布板耦接。