CN103590114A - 一种托盘紧固装置及等离子体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种托盘紧固装置和等离子体加工设备。托盘紧固装置用于将被加工工件固定在托盘的承载面以及将托盘固定在支撑台的上表面，所述托盘紧固装置包括：紧固件和施力单元，所述紧固件与所述托盘具有相同的形状，所述紧固件上设有第一通孔，所述第一通孔的内径小于所述被加工工件的外径，而且所述第一通孔与托盘上所述被加工工件的位置相对；所述紧固件与所述施力单元连接，在所述施力单元的驱动下，所述紧固件与所述托盘叠置并挤压所述托盘，从而将所述托盘固定在所述支撑台的上表面，同时将所述被加工工件固定在所述托盘与紧固件之间。该紧固装置可简化装片过程，提高装片的效率。

Description

一种托盘紧固装置及等离子体加工设备

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种托盘紧固装置及等离子体加工设备。

背景技术

目前，图形化蓝宝石衬底（Patterned Sapphire Substrates，以下简称PSS）是提高GaN基LED器件出光效率的有效方法，而且，等离子体刻蚀等干法刻蚀技术是图形化蓝宝石衬底的常用手段。

在加工蓝宝石衬底时，首先需要借助紧固装置将蓝宝石衬底固定在支撑台的上表面。图1为目前采用的紧固装置的结构简图，图2为目前采用的紧固装置的部分截面图。请参阅图1和图2，紧固装置包括托盘1’和盖板2’，在托盘1’上设有多个内径略大于蓝宝石衬底3’外径且深度小于蓝宝石衬底3’厚度的凹部4’，每个凹部4’对应放置一个蓝宝石衬底3’。在盖板2’上设有与凹部4’位置相对的第一通孔5’，而且，第一通孔5’的内径略小于蓝宝石衬底3’的外径。盖板2’与托盘1’叠置连接后可将蓝宝石衬底3’固定在托盘1的凹部4’。盖板2’与托盘1’是通过多个紧固螺钉6’连接在一起，即，借助多个紧固螺钉6’将蓝宝石衬底3’固定在托盘1’上。在每个凹部4’的底部均设有气孔14’，用以将冷却气体引入蓝宝石衬底3’的下表面以冷却蓝宝石衬底3。

利用紧固装置固定蓝宝石衬底3’后，再将紧固装置固定在等离子体加工设备中进行刻蚀处理。图3为等离子体加工设备的结构简图。请参阅图3，等离子体加工设备包括反应腔室8’、支撑台9’、压环10’以及驱动压环10’运动的气缸11’。其中，支撑台9’设置在反应腔室8’的底部，压环10’设置在支撑台9’的上方，而且，压环10’的内径小于盖板2’的外径。压环10’和气缸11’通过第一连杆7a’和第二连杆7b’连接。使用时，利用机械手将装载有蓝宝石衬底3’的紧固装置放置在支撑台9’的承载面后，气缸11’驱动压环10’向下运动，借助压环10’将紧固装置固定在支撑台9’的承载面。

由上可知，现有固定蓝宝石衬底3’的过程繁琐。更重要的是，蓝宝石衬底3’是人工借助多个紧固螺钉6’固定在托盘1’和盖板2’之间，这严重影响蓝宝石衬底3’的装片效率。

发明内容

为解决上述问题之一，本发明提出一种托盘紧固装置及等离子体加工设备，其装片过程简单，装片效率高。

为实现本发明的目的而提供一种托盘紧固装置，用于将被加工工件固定在托盘的承载面以及将托盘固定在支撑台的上表面，所述托盘紧固装置，包括：紧固件和施力单元，其中：

所述紧固件与所述托盘具有相同的形状，所述紧固件上设有第一通孔，所述第一通孔的内径小于所述被加工工件的外径，而且所述第一通孔与托盘上所述被加工工件的位置相对；

所述紧固件与所述施力单元连接，在所述施力单元的驱动下，所述紧固件与所述托盘叠置并挤压所述托盘，从而将所述托盘固定在所述支撑台的上表面，同时将所述被加工工件固定在所述托盘与紧固件之间。

其中，所述紧固件包括中间部和边缘部；

所述第一通孔设置在所述中间部；

所述中间部的尺寸与托盘的外径相同；

所述边缘部的外径尺寸大于所述托盘的外径尺寸，所述施力单元与所述边缘部连接。

其中，所述边缘部的厚度大于所述中间部的厚度。

其中，在所述紧固件的厚度方向上，所述边缘部和所述中间部逐渐平滑过渡。

其中，所述施力单元包括第一连杆、第二连杆以及驱动部件，其中：

所述第二连杆与所述驱动部件连接，所述第一连杆的一端与所述第二连杆连接，所述第一连接杆的另一端与所述边缘部连接；

在所述驱动部件、所述第二连杆、所述第一连杆的作用下，所述紧固件在垂直于所述支撑台的上表面的方向上往复运动。

其中，所述驱动部件为气缸或电机。

其中，所述紧固件采用陶瓷或石英材料制成。

本发明还提供一种等离子体加工设备，包括：支撑台和托盘，所述托盘用于承载被加工工件，所述托盘放置在所述支撑台的上表面；所述等离子体加工设备，还包括：本发明提供的所述的托盘紧固装置。

其中，在所述支撑台内设有贯穿其厚度的第三通孔，所述施力单元通过所述第三通孔与所述紧固件连接。

其中，在所述托盘的承载面且与所述第一通孔相对的位置设有凹部，所述被加工工件放置在所述凹部内。

其中，在所述托盘内设有供冷媒介质流通的第二通孔，所述第二通孔贯穿所述托盘的厚度，以将所述冷媒介质输送至所述被加工工件的背面。

其中，在所述被加工工件与所述托盘之间设有第一密封圈，用于将所述被加工工件和所述托盘之间缝隙密封。

其中，在所述凹部的底部设有沿所述凹部周向设置的凹槽，所述第一密封圈设置在所述凹槽内。

其中，在所述托盘与所述支撑台之间且靠近所述托盘的边缘位置设有第二密封圈，所述第二密封圈将所述托盘与所述支撑台之间的缝隙密封。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种托盘紧固装置及等离子体加工设备中，托盘紧固装置包括紧固件和施力单元，在所述施力单元的驱动下，所述紧固件与所述托盘叠置并挤压所述托盘，从而将所述托盘固定在所述支撑台的上表面，同时将所述被加工工件固定在所述托盘和紧固件之间，即，通过托盘紧固装置的一个步骤既固定了被加工工件，又固定了托盘，这不仅简化了被加工工件的固定步骤，而且简化了整个装片过程，从而提高了装片的效率。

附图说明

图1为目前采用的紧固装置的结构简图；

图2为目前采用的紧固装置的部分截面图；

图3为现有等离子体加工设备的结构简图；

图4为本发明实施例提供的等离子体加工设备的截面图；

图5为本发明实施例提供的紧固件的截面图；

图6为图4中Ⅰ位置的局部放大图；

图7为本发明另一实施例紧固件的立体图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的一种托盘紧固装置及等离子体加工设备进行详细描述。

图4为本发明实施例提供的等离子体加工设备的截面图。请参阅图4，等离子体加工设备包括反应腔室20、托盘1、支撑台9和托盘紧固装置，支撑台9设置在反应腔室20内的底部，托盘1用于承载晶片3，而且托盘1放置在支撑台9的上表面。托盘紧固装置用于将晶片3固定在托盘1的承载面以及将托盘1固定在支撑台9的上表面。

本实施例的托盘紧固装置包括紧固件2和施力单元，在紧固件2内设有贯穿其厚度的第一通孔5，第一通孔5与晶片的位置相对，第一通孔5的内径略小于晶片3的外径，以使第一通孔5的周缘能够压接晶片3的边缘，同时尽量降低紧固件2对晶片3的影响。

施力单元包括第一连杆23、第二连杆24以及驱动部件22，第二连杆24与驱动部件22连接，第一连杆23的一端与第二连杆24连接，第一连杆23的另一端与紧固件2连接。在驱动部件22、第二连杆24、第一连杆23的作用下，紧固件2在垂直于支撑台9的上表面的方向上往复运动。在驱动部件22驱动紧固件2向下运动时，紧固件2与托盘1叠置并挤压托盘1，从而将托盘1固定在支撑台9的上表面，同时将晶片3固定在托盘1和紧固件2之间。

图5为本发明实施例提供的紧固件的截面图。如图5所示，紧固件2包括中间部2a和边缘部2b，第一通孔5设置在中间部2a位置，即晶片3由中间部2a上的第一通孔5压接固定。中间部2a的尺寸与托盘1的外径基本一致。边缘部2b的外径尺寸大于托盘1的外径尺寸，施力单元22与边缘部2b连接。

优选地，边缘部2b的厚度大于中间部2a的厚度，这样既可以降低中间部2a的厚度，以尽量减少紧固件2对晶片3的加工质量的影响；而且可以提高紧固件2的强度，使紧固件2能够牢固地固定晶片3和托盘1。

更优选地，在紧固件2的厚度方向上，边缘部2b和中间部2a逐渐平滑过渡，这可以减少等离子体在紧固件2表面的放电现象，提高等离子体的稳定性，从而提高等离子体加工设备运行的稳定性。

在本实施例中，紧固件采用陶瓷或石英等耐腐蚀的材料制成，以在实施工艺的过程中减少污染。托盘1可以采用诸如铝等金属材料制成。驱动部件23可以为气缸或电机。

如图4所示，驱动部件23设置在支撑台9的下方。在支撑台9内设有贯穿其厚度的第三通孔26，第一连杆23穿过第三通孔26与紧固件2的边缘部2b连接。

图6为图4中Ⅰ位置的局部放大图。如图6所示，在所述托盘的承载面且与所述第一通孔5相对的位置设有凹部4，凹部4可以对晶片3准确地定位，从而提高装片的效率。优选地，凹部4的深度小于晶片3的厚度，即，在紧固件2的厚度方向上，凹部4的深度小于晶片3的厚度，以确保晶片3的边缘能够被紧固件2压接。

在本实施例的等离子体加工设备中还设有用于调节晶片3温度的冷却单元。冷却单元包括在托盘1内设有供冷媒介质流通的第二通孔13，第二通孔13贯穿托盘1的厚度，借助第二通孔13可以将冷媒介质输送至晶片3的背面。冷媒介质可以为氦气、氩气等气体。

在支撑台9内设有第四通孔25，第四通孔25贯穿支撑台9的厚度，而且，第四通孔25的一端与第二通孔13连通，第四通孔25的另一端连接冷媒介质源（图中未示出），冷媒介质源用于储存冷媒介质。冷媒介质自冷媒介质源依次通过第四通孔25、第二通孔13到达晶片3的背面。

在晶片3与托盘1之间设有第一密封圈12，用于将晶片3和托盘1之间缝隙密封，从而避免冷媒介质自晶片3与托盘1之间的缝隙进入反应腔室20内。

在凹部4的底部设有沿凹部周向设置的凹槽15，凹槽15与第一密封圈12相匹配，第一密封圈12设置在凹槽15内，以利于第一密封圈12的定位和固定。

在本实施例中，如图4所示，在托盘1与支撑台9之间且靠近托盘1的边缘位置还设有第二密封圈27，第二密封圈27将托盘1与支撑台9之间的缝隙密封，从而可以避免冷媒介质自托盘1与支撑台9之间的缝隙进入反应腔室20内。

在另一实施例中，在托盘1的承载面可以设置多个凹部4，以使托盘1承载多个晶片3，对应地，在紧固件2内设有与凹部4数量相等的第一通孔5，如图7所示，第一通孔5均匀地设置在紧固件2上。

上述实施例是以晶片作为被加工工件进行介绍。实际上，被加工工件也可以是蓝宝石等其它需要加工的工件。

本发明提供的托盘紧固装置及等离子体加工设备中，托盘紧固装置包括紧固件和施力单元，在所述施力单元的驱动下，所述紧固件与所述托盘叠置并挤压所述托盘，从而将所述托盘固定在所述支撑台的上表面，同时将所述被加工工件固定在所述托盘和紧固件之间，即，通过托盘紧固装置的一个步骤既固定了被加工工件，又固定了托盘，这不仅简化了整个装片的过程，而且简化了被加工工件的固定步骤，从而提高了装片的效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种托盘紧固装置，其特征在于，用于将被加工工件固定在托盘的承载面以及将托盘固定在支撑台的上表面，所述托盘紧固装置，包括：紧固件和施力单元，其中：

所述紧固件与所述托盘具有相同的形状，所述紧固件上设有第一通孔，所述第一通孔的内径小于所述被加工工件的外径，而且所述第一通孔与托盘上所述被加工工件的位置相对；

所述紧固件与所述施力单元连接，在所述施力单元的驱动下，所述紧固件与所述托盘叠置并挤压所述托盘，从而将所述托盘固定在所述支撑台的上表面，同时将所述被加工工件固定在所述托盘与紧固件之间。

2.根据权利要求1所述的托盘紧固装置，其特征在于，所述紧固件包括中间部和边缘部；

所述第一通孔设置在所述中间部；

所述中间部的尺寸与托盘的外径相同；

所述边缘部的外径尺寸大于所述托盘的外径尺寸，所述施力单元与所述边缘部连接。

3.根据权利要求2所述的托盘紧固装置，其特征在于，所述边缘部的厚度大于所述中间部的厚度。

4.根据权利要求3所述的托盘紧固装置，其特征在于，在所述紧固件的厚度方向上，所述边缘部和所述中间部逐渐平滑过渡。

5.根据权利要求2所述的托盘紧固装置，其特征在于，所述施力单元包括第一连杆、第二连杆以及驱动部件，其中：

所述第二连杆与所述驱动部件连接，所述第一连杆的一端与所述第二连杆连接，所述第一连接杆的另一端与所述边缘部连接；

在所述驱动部件、所述第二连杆、所述第一连杆的作用下，所述紧固件在垂直于所述支撑台的上表面的方向上往复运动。

6.根据权利要求5所述的托盘紧固装置，其特征在于，所述驱动部件为气缸或电机。

7.根据权利要求1所述的托盘紧固装置，其特征在于，所述紧固件采用陶瓷或石英材料制成。

8.一种等离子体加工设备，其特征在于，包括：支撑台和托盘，所述托盘用于承载被加工工件，所述托盘放置在所述支撑台的上表面；所述等离子体加工设备，还包括：

根据权利要求1-7任意一项所述的托盘紧固装置。

9.根据权利要求8所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述支撑台内设有贯穿其厚度的第三通孔，所述施力单元通过所述第三通孔与所述紧固件连接。

10.根据权利要求8所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述托盘的承载面且与所述第一通孔相对的位置设有凹部，所述被加工工件放置在所述凹部内。

11.根据权利要求8所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述托盘内设有供冷媒介质流通的第二通孔，所述第二通孔贯穿所述托盘的厚度，以将所述冷媒介质输送至所述被加工工件的背面。

12.根据权利要求8所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述被加工工件与所述托盘之间设有第一密封圈，用于将所述被加工工件和所述托盘之间缝隙密封。

13.根据权利要求10所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述凹部的底部设有沿所述凹部周向设置的凹槽，所述第一密封圈设置在所述凹槽内。

14.根据权利要求8所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述托盘与所述支撑台之间且靠近所述托盘的边缘位置设有第二密封圈，所述第二密封圈将所述托盘与所述支撑台之间的缝隙密封。

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