CN110154373A - 真空贴膜机 - Google Patents

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王云翔
冒薇
段仲伟
马冬月
许爱玲
李晓帅
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Abstract

本发明涉及一种真空贴膜机，其包括机壳以及设置于所述机壳内上部的真空腔体，在机壳上设置能与真空腔体适配连接的腔盖；在真空腔体内设置用于支撑待贴膜晶圆的晶圆托盘，在真空腔体内还设置用于支撑膜的晶圆框架，所述晶圆框架位于晶圆托盘的上方；在机壳内还设置能驱动晶圆托盘升降的托盘升降驱动机构，真空腔体内处于所需的真空状态时，通过托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘向靠近晶圆框架的方向运动，能使得晶圆与膜接触，且托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘后能将接触后的晶圆、膜压紧在腔盖上。本发明结构紧凑，能有效将膜贴在晶圆上，避免贴膜过程中产生气泡，使用方便，安全可靠。

Description

真空贴膜机
技术领域
本发明涉及一种贴膜设备，尤其是一种真空贴膜机，属于微纳米加工的技术领域。
背景技术
在MEMS领域，经常会用到衬底贴膜工艺，带有微结构的衬底贴膜工艺应用也越来越广泛。目前贴膜工艺是在大气环境用滚轮实现，这种方法只能用于光衬底贴膜，对于有微结构的衬底来说，用这种方法贴膜不能排空微结构内的空气，进而会导致衬底无法使用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种真空贴膜机，其结构紧凑，能有效将膜贴在晶圆上，避免贴膜过程中产生气泡，使用方便，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述真空贴膜机，包括机壳以及设置于所述机壳内上部的真空腔体，在机壳上设置能与真空腔体适配连接的腔盖；在真空腔体内设置用于支撑待贴膜晶圆的晶圆托盘，在真空腔体内还设置用于支撑膜的晶圆框架，所述晶圆框架位于晶圆托盘的上方；
在机壳内还设置能驱动晶圆托盘升降的托盘升降驱动机构，真空腔体内处于所需的真空状态时，通过托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘向靠近晶圆框架的方向运动，能使得晶圆与膜接触，且托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘后能将接触后的晶圆、膜压紧在腔盖上。
所述腔盖铰接在真空腔体上，在真空腔体内的上部设置密封圈。
在所述真空腔体内设置用于与托盘升降驱动机构适配连接的推板，所述推板位于晶圆托盘的下方，所述推板上设置若干均匀分布的托盘导向柱与晶圆托盘连接，在托盘导向柱上套有导向柱弹簧，所述导向柱弹簧位于晶圆托盘与推板之间，托盘升降驱动机构通过驱动推板升降后能带动晶圆托盘同步升降。
在所述真空腔体内还设置用于对推板升降导向的推板升降导向柱。
所述托盘升降驱动机构包括设置于机壳内的气缸，所述气缸位于真空腔体的下方，气缸的活塞杆通过推杆与推板连接，在推杆上套设有能密封推杆与真空腔体结合部的焊接波纹管。
在所述机壳的底端设置若干均匀分布的可调底座。
在所述机壳上设置有温控仪、真空表、真空开关、压力调节旋钮以及升降调节开关。
在腔盖上设置拉手。
本发明的优点：通过晶圆托盘能支撑晶圆，通过晶圆框架能支撑膜，通过气缸驱动晶圆托盘上升时，晶圆能与膜接触，且通过晶圆托盘能将晶圆、膜压紧在腔盖上，从而能实现将膜贴在晶圆上，整个贴膜过程均在真空环境中，避免贴膜过程中产生气泡，使用方便，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明晶圆与膜未接触前的示意图。
图3为本发明将晶圆与膜压紧在腔盖上的示意图。
附图标记说明：1-拉手、2-腔盖、3-转轴、4-转轴支座、5-真空腔体、6-密封圈、7-晶圆框架、8-晶圆、9-晶圆托盘、10-真空表、11-机壳、12-温控仪、13-压力调节旋钮、14-真空开关、15-升降调节开关、16-可调底座、17-膜、18-导向柱弹簧、19-托盘导向柱、20-推板、21-推板升降导向柱、22-焊接波纹管、23-推杆以及24-气缸。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示：为了能有效将膜17贴在晶圆8上，避免贴膜过程中产生气泡，本发明包括机壳11以及设置于所述机壳11内上部的真空腔体5，在机壳11上设置能与真空腔体5适配连接的腔盖2；在真空腔体5内设置用于支撑待贴膜晶圆8的晶圆托盘9，在真空腔体5内还设置用于支撑膜17的晶圆框架7，所述晶圆框架7位于晶圆托盘9的上方；
在机壳11内还设置能驱动晶圆托盘9升降的托盘升降驱动机构，真空腔体5内处于所需的真空状态时，通过托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘9向靠近晶圆框架7的方向运动，能使得晶圆8与膜17接触，且托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘9后能将接触后的晶圆8、膜17压紧在腔盖2上。
具体地，机壳11呈盒状，真空腔体5的主体位于机壳11内，真空腔体5的上端部凸出于机壳11内，腔盖2与真空腔体5适配，即通过腔盖2能密封真空腔体5，而打开腔盖2时，能将待贴膜的晶圆8以及膜17置于真空腔体5内，或者将贴膜后的晶圆8从真空腔体5内取出。
本发明实施例中，在真空腔体5内通过晶圆托盘9支撑晶圆8，利用晶圆框架17能支撑膜17，膜17位于晶圆框架7上时，膜17位于晶圆8的正上方。托盘升降驱动机构在机壳11内，一般地，托盘升降驱动机构位于真空腔体5的下方，即将托盘升降驱动机构设置于真空腔体5下方时，不会影响真空腔体5相应的真空状态。通过托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘9向靠近腔盖2的方向运动后，能使得晶圆8与膜17先接触，进而能将晶圆8、膜17压紧在腔盖2上，从而能实现在真空状态下将膜17贴在晶圆8上，也能有效避免贴膜过程中产生气泡。
进一步地，所述腔盖2铰接在真空腔体5上，在真空腔体5内的上部设置密封圈6。
本发明实施例中，腔盖2通过转轴支座4以及转轴3与真空腔体5的上端部连接，腔盖2能绕转轴3为轴心打开或关闭。在腔盖2上设置拉手1，通过拉手1能方便拉动腔盖2。具体实施时，在真空腔体5内的上部设置台阶，所述台阶的外径大于晶圆框架7的外径，密封圈6支撑于台阶上，晶圆框架7在真空腔体5内也支撑于台阶上，当晶圆框架7位于真空腔体5内时，密封圈6位于晶圆框架7的外圈，利用密封圈6能提高真空腔体5的密封性。
进一步地，在所述真空腔体5内设置用于与托盘升降驱动机构适配连接的推板20，所述推板20位于晶圆托盘9的下方，所述推板20上设置若干均匀分布的托盘导向柱19与晶圆托盘9连接，在托盘导向柱19上套有导向柱弹簧18，所述导向柱弹簧18位于晶圆托盘9与推板20之间，托盘升降驱动机构通过驱动推板20升降后能带动晶圆托盘9同步升降。
本发明实施例中，推板20位于真空腔体5内的下部，推板20的外径小于真空腔体5的内径，推板20与晶圆推盘9正对应。推板20通过托盘导向柱19能与晶圆托盘9连接，即晶圆托盘9通过托盘导向柱19能支撑在推板20上。通过导向柱弹簧18能在贴膜过程中提供均匀的压力，提高贴膜的效果。
在所述真空腔体5内还设置用于对推板20升降导向的推板升降导向柱21。升降导向柱21安装于真空腔体5的底部，升降导向柱21在真空腔体5内呈竖直分布，升降导向柱21能对推板20在真空腔体5的升降进行导向。晶圆托盘9通过托盘导向柱19与推板20固定连接后，推板20在真空腔体5内升降后，能使得晶圆托盘9在真空腔体5内同步升降。
进一步地，所述托盘升降驱动机构包括设置于机壳11内的气缸24，所述气缸24位于真空腔体5的下方，气缸24的活塞杆通过推杆23与推板20连接，在推杆23上套设有能密封推杆23与真空腔体5结合部的焊接波纹管22。
本发明实施例中，气缸24固定在机壳11内的底部，气缸24位于真空腔体5的下方，气缸24的活塞杆上设置推杆23，推杆23的一端与气缸24的活塞杆固定连接，推杆23的另一端穿过真空腔体5后能与推板20固定连接。通过焊接波纹管22套在推杆23后，利用焊接波纹管22能密封真空腔体5与推杆23的结合部，即不会影响真空腔体5内的真空状态。
进一步地，在所述机壳11的底端设置若干均匀分布的可调底座16。在所述机壳11上设置有温控仪12、真空表10、真空开关14、压力调节旋钮13以及升降调节开关15。
本发明实施例中，升降调节开关15可以控制气缸24的工作状态，即能控制推板20的运动状态。压力调节旋钮13可以调节气缸出力大小及速度。通过可调节底座16可以调整晶圆托盘9水平，保证衬底在抽真空过程中，不会再晶圆托盘9上滑动。真空开关14为一个手动真空阀门，打开后，真空腔体5会与真空泵连通。真空腔体5能为贴膜提供真空环境，真空腔体5内的真空度可由真空表10显示，便于观察。通过温控仪12能对真空腔体5内的温度进行控制，真空表10、温控仪12、真空开关14、压力调节旋钮13以及升降调节开关15均可以采用本技术领域常用的形式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。具体实施时，在机壳11内还设置控制器，通过控制器能与温控仪12、压力调节旋钮13、升降调节开关15以及真空表10等电连接，从而能对贴膜中的过程进行监控与控制。
具体工作时，将晶圆8放置在晶圆托盘9上，将膜17贴在晶圆框架7上然后放入真空腔体5内。闭合腔盖2，打开真空开关14开始对真空腔体5抽真空，这一过程中晶圆8与膜17不接触，会保持一定间隙。当真空度达到-90KPa以下，旋转升降调节开关15，通过气缸24驱动推板20上升，此时晶圆托盘9会带动晶圆8一起上升，并能与膜17接触，晶圆托盘9继续上升，从而能将晶圆8、膜17压紧在腔盖2上。保压几分钟后，反方向旋转升降调节开关15，通过气缸24驱动晶圆托盘9下降，完成贴膜。此后，关闭真空开关14，打开腔盖2取出贴膜后的晶圆8。

Claims (8)

1.一种真空贴膜机，其特征是：包括机壳（11）以及设置于所述机壳（11）内上部的真空腔体（5），在机壳（11）上设置能与真空腔体（5）适配连接的腔盖（2）；在真空腔体（5）内设置用于支撑待贴膜晶圆（8）的晶圆托盘（9），在真空腔体（5）内还设置用于支撑膜（17）的晶圆框架（7），所述晶圆框架（7）位于晶圆托盘（9）的上方；
在机壳（11）内还设置能驱动晶圆托盘（9）升降的托盘升降驱动机构，真空腔体（5）内处于所需的真空状态时，通过托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘（9）向靠近晶圆框架（7）的方向运动，能使得晶圆（8）与膜（17）接触，且托盘升降驱动机构驱动晶圆托盘（9）后能将接触后的晶圆（8）、膜（17）压紧在腔盖（2）上。
2.根据权利要求1所述的真空贴膜机，其特征是：所述腔盖（2）铰接在真空腔体（5）上，在真空腔体（5）内的上部设置密封圈（6）。
3.根据权利要求1所述的真空贴膜机，其特征是：在所述真空腔体（5）内设置用于与托盘升降驱动机构适配连接的推板（20），所述推板（20）位于晶圆托盘（9）的下方，所述推板（20）上设置若干均匀分布的托盘导向柱（19）与晶圆托盘（9）连接，在托盘导向柱（19）上套有导向柱弹簧（18），所述导向柱弹簧（18）位于晶圆托盘（9）与推板（20）之间，托盘升降驱动机构通过驱动推板（20）升降后能带动晶圆托盘（9）同步升降。
4.根据权利要求3所述的真空贴膜机，其特征是：在所述真空腔体（5）内还设置用于对推板（20）升降导向的推板升降导向柱（21）。
5.根据权利要求3或4所述的真空贴膜机，其特征是：所述托盘升降驱动机构包括设置于机壳（11）内的气缸（24），所述气缸（24）位于真空腔体（5）的下方，气缸（24）的活塞杆通过推杆（23）与推板（20）连接，在推杆（23）上套设有能密封推杆（23）与真空腔体（5）结合部的焊接波纹管（22）。
6.根据权利要求1所述的真空贴膜机，其特征是：在所述机壳（11）的底端设置若干均匀分布的可调底座（16）。
7.根据权利要求1所述的真空贴膜机，其特征是：在所述机壳（11）上设置有温控仪（12）、真空表（10）、真空开关（14）、压力调节旋钮（13）以及升降调节开关（15）。
8.根据权利要求1所述的真空贴膜机，其特征是：在腔盖（2）上设置拉手（1）。
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