CN102062524B - 一种用于mems器件圆片的自动干燥设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于MEMS器件圆片的自动干燥设备。所述自动干燥设备包括控制系统、机械运动机构、底板和透明箱体，所述透明箱体密封固定安装在底板上，所述机械运动机构固定于底板上并位于透明箱体内，所述控制系统位于透明箱体外用于控制机械运动机构对MEMS器件圆片进行干燥。本发明机械运动机构在控制系统的作用下，使圆片在相对密封的有机玻璃箱体中下进行干燥，实现了MEMS器件圆片干燥的自动化，同时避免了人工方式在开放环境中操作对MEMS圆片微结构造成的污染。

Description

一种用于MEMS器件圆片的自动干燥设备
技术领域
本发明涉及一种自动干燥设备，尤其涉及一种用于MEMS器件圆片的自动干燥设备。
背景技术
MEMS(Micro Electromechanical System，即微电子机械系统)器件有的带有腔体，有的带有悬梁，这些微机械结构的尺寸很小，强度极低，容易因机械接触而损坏和因暴露而沾污，特别是单面加工的器件，是在很薄的薄膜上批量加工的，结构的强度就更低，能承受的机械强度远远小于IC芯片，对于湿法方式腐蚀牺牲层后的干燥工艺提出了更高要求。由于MEMS产品工艺的非标准化，加上应用量的限制，MEMS圆片通过湿法方式腐蚀牺牲层并经过DI水漂洗后，如何对圆片进行干燥，目前并没有标准化的工艺设备提供支持。而半导体领域用于干燥硅圆片的甩干机，采用离心原理和加热氮气，其旋转速度很高，通常达到3000RPM～4000RPM，如此大的离心加速度不能用于MEMS圆片通过湿法方式腐蚀牺牲层后的干燥工艺，否则将完全导致MEMS圆片上的器件微结构的失效。
目前对于湿法方式腐蚀牺牲层后的干燥工艺，普遍采用人工的方式，一手持片，一手持氮气枪，气压设定在30Psi～40Psi，首先吹去圆片上残留的大片水渍，然后对圆片按照上下左右方式，进行全尺寸范围内的吹片，最后达到干燥MEMS圆片上所有器件的效果。
发明内容
本发明针对圆片上数百上千个微器件干燥的均匀性不够；人工方式吹片时，气体射向圆片表面的压力和角度不能保持适度、恒定，容易对微结构造成不可逆的破坏；人工方式在开放环境中操作容易对MEMS圆片微结构造成有机物或微粒污染，降低成品率；人工方式吹片的效率低；重复性差；产能低的不足，提供一种用于MEMS器件圆片的自动干燥设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于MEMS器件圆片的自动干燥设备包括控制系统、机械运动机构、底板和透明箱体，所述透明箱体密封固定安装在底板上，所述机械运动机构固定于底板上并位于透明箱体内，所述控制系统位于透明箱体外用于控制机械运动机构对MEMS器件圆片进行干燥；
所述机械运动机构包括水平运动机构、垂直运动机构和旋转运动机构，所述旋转运动机构位于水平运动机构的上方并和水平运动机构相连，所述垂直运动机构位于水平运动机构的一端并和水平运动机构之间的距离为60mm～80mm；
所述水平运动机构包括水平运动步进电机和与该水平运动步进电机相连的第一线性导轨结构；所述垂直运动机构包括垂直运动步进电机、和所述垂直运动步进电机相连的第二线性导轨结构、以及和所述第二线性导轨结构相连的气刀；所述旋转运动机构包括旋转运动步进电机、和所述旋转运动步进电机相连的旋转运动结构、以及固定在所述旋转运动结构上的圆片锁紧结构。
本发明的有益效果是：本发明机械运动机构在控制系统的作用下，使圆片在相对密封的有机玻璃箱体中下进行干燥，实现了MEMS器件圆片干燥的自动化，同时避免了人工方式在开放环境中操作对MEMS圆片微结构造成的污染；本发明通过垂直运动步进电机控制气刀在垂直方向作上下往复运动，使之输出的线状气流以恒定的压力和角度射向圆片表面，保护脆弱的微结构；同时旋转运动步进电机控制圆片以恒定的低转速旋转，使线状气流可以射向圆片所有器件的全方位角度，保证圆片所有器件干燥工艺的均匀性；所有工艺过程均在相对密封的有机玻璃箱体中下进行，避免了人工方式在开放环境中操作对MEMS圆片微结构造成的污染。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述旋转运动结构的转速为2rpm～4rpm。
进一步，所述气刀通过供气管和氮气供应装置相连，用于向圆片锁紧结构上的圆片喷射氮气线束；所述供气管上具有电磁阀。
进一步，所述控制系统包括水平运动控制系统、垂直运动控制系统、旋转运动控制系统和氮气供应控制系统；所述水平运动控制系统用于控制水平运动步进电机带动旋转运动机构在第一线性导轨结构上作左右方向的水平运动；所述垂直运动控制系统用于控制垂直运动步进电机带动气刀在第二线性导轨结构上作上下方向的垂直运动；所述旋转运动控制系统用于控制旋转运动步进电机带动圆片锁紧结构在旋转运动结构上作旋转运动；所述氮气供应控制系统用于控制供气管上电磁阀的开启或者关闭。
所述垂直运动机构在第一线性导轨结构上左右方向水平运动的左限位置和右限位置是水平运动控制系统提前预设的值，所述气刀在第二线性导轨结构上上下方向的垂直运动的上限位置和下限位置是垂直运动控制系统提前预设的值。
进一步，所述喷射的氮气线束的压力为30Psi～40Psi，所述氮气线束朝向底板喷射并和圆片锁紧结构上的圆片之间的角度为45度。
进一步，所述透明箱体上设有排气孔。
附图说明
图1为本发明用于MEMS器件圆片的自动干燥设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明用于MEMS器件圆片的自动干燥设备的结构示意图。如图1所示，所述自动干燥设备包括水平运动步进电机8、第一线性导轨结构7、垂直运动步进电机1、第二线性导轨结构6、旋转运动步进电机5、旋转运动结构10、圆片锁紧机构3、气刀2、底板9和带排气孔的透明有机玻璃箱体11。操作员将待干燥的圆片4锁紧在圆片锁紧机构3上，然后安装到旋转运动结构10上，启动自动干燥设备，旋转运动结构10和圆片锁紧机构3做为一个整体将通过第一线性导轨结构7从右运行至左限位置停下，左、右限位置可通过水平运动控制系统进行设置。氮气供应控制系统控制氮气供应装置向气刀2提供氮气，气刀2以恒定的压力和恒定适当的角度向圆片4表面喷射氮气线束，通常气压设置为30Psi～40Psi（pounds per square inch，磅/平方英寸，压强单位，换算关系为：1psi=6.895kPa），氮气线束与圆片4之间的角度为45度，垂直运动步进电机1通过第二线性导轨结构6驱动气刀2匀速上下往复运动，上、下限位置可通过垂直运动控制系统进行设置；同时旋转步进电机5驱动旋转运动结构10做匀速圆周运动。为了提高干燥效率，旋转运动控制系统可以设置旋转运动结构每旋转90度时停下，同时垂直运动控制系统可以设置气刀在旋转运动结构停下时在第二线性导轨结构上作上下方向的垂直运动。在实际操作时，当旋转运动结构10每旋转90度时停下，此时垂直运动步进电机1通过第二线性导轨结构6驱动气刀2作一次上下往复运动，然后旋转运动结构10再作旋转90度，如此循环往复。在当设定的干燥时间到后，氮气供应控制系统控制电磁阀关闭，氮气供应装置停止通过供气管向气刀2通入氮气气流，垂直运动步进电机1停止驱动气刀2匀速上下往复运动，旋转步进电机5停止驱动旋转运动结构10做匀速圆周运动，旋转运动结构10和圆片锁紧机构3做为一个整体将通过第一线性导轨结构7从左限位置运行至右限位置停下，操作员打开有机玻璃箱体箱体11，取出干燥后圆片4。
与现有人工手动干燥MEMS圆片的方式相比，本发明带来的效果是：
1、对MEMS圆片上所有器件在360度范围内进行干燥，保证了干燥效果的的均匀性；
2、在干燥时间内，气体射向圆片表面的压力和角度保持适度、恒定，避免了人工方式的不确定性对微结构造成的破坏；
3、干燥过程在相对密闭的氮气氛围中进行，避免了人工方式在开放环境中操作对MEMS圆片微结构造成的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于MEMS器件圆片的自动干燥设备，其特征在于，所述自动干燥设备包括控制系统、机械运动机构、底板和透明箱体，所述透明箱体密封固定安装在底板上，所述机械运动机构固定于底板上并位于透明箱体内，所述控制系统位于透明箱体外用于控制机械运动机构对MEMS器件圆片进行干燥；所述机械运动机构包括水平运动机构、垂直运动机构和旋转运动机构，所述旋转运动机构位于水平运动机构的上方并和水平运动机构相连，所述垂直运动机构位于水平运动机构的一端并和水平运动机构之间的距离为60mm～80mm；所述水平运动机构包括水平运动步进电机和与该水平运动步进电机相连的第一线性导轨结构；所述垂直运动机构包括垂直运动步进电机、和所述垂直运动步进电机相连的第二线性导轨结构、以及和所述第二线性导轨结构相连的气刀；所述旋转运动机构包括旋转运动步进电机、和所述旋转运动步进电机相连的旋转运动结构、以及固定在所述旋转运动结构上的圆片锁紧结构。
2.根据权利要求1所述的用于MEMS器件圆片的自动干燥设备，其特征在于，所述旋转运动结构的转速为2rpm～4rpm。
3.根据权利要求1所述的用于MEMS器件圆片的自动干燥设备，其特征在于，所述气刀通过供气管和氮气供应装置相连，用于向圆片锁紧结构上的圆片喷射氮气线束；所述供气管上具有电磁阀。
4.根据权利要求3所述的用于MEMS器件圆片的自动干燥设备，其特征在于，所述控制系统包括水平运动控制系统、垂直运动控制系统、旋转运动控制系统和氮气供应控制系统；所述水平运动控制系统用于控制水平运动步进电机带动旋转运动机构在第一线性导轨结构上作左右方向的水平运动；所述垂直运动控制系统用于控制垂直运动步进电机带动气刀在第二线性导轨结构上作上下方向的垂直运动；所述旋转运动控制系统用于控制旋转运动步进电机带动圆片锁紧结构在旋转运动结构上作旋转运动；所述氮气供应控制系统用于控制供气管上电磁阀的开启或者关闭。
5.根据权利要求3所述的用于MEMS器件圆片的自动干燥设备，其特征在于，所述喷射的氮气线束的压力为30Psi～40Psi，所述氮气线束朝向底板喷射并和圆片锁紧结构上的圆片之间的角度为45度。
6.根据权利要求1至5任一所述的用于MEMS器件圆片的自动干燥设备，其特征在于，所述透明箱体上设有排气孔。
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