CN112071957B - 焦平面芯片介质膜剥离装置及焦平面芯片介质膜剥离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种焦平面芯片介质膜剥离装置，剥离腔的内腔中设置用于固定芯片的承托板，承托板上设置落料孔；剥离腔内用于盛放剥离溶液；剥离腔的上盖上正对芯片的位置设置剥离进气管，剥离进气管用于竖向正对芯片的上表面吹气，剥离进气管的气流带动剥离溶液流动，剥离溶液流动对芯片的上表面产生冲击，气流和溶液流动的双重作用对芯片表面起到冲刷的效果，将金属膜层快速去除，气体从剥离腔上开设的排气孔中排出，整个过程不需要借助人力，一次性可去除多个芯片表面的金属膜层，提升工艺效率，溶液流动和气流冲刷还可避免芯片表面划伤。本发明的焦平面芯片介质膜剥离方法利用上述装置去除芯片表面的金属膜层，能够实现相同的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及红外焦平面芯片制备领域，更进一步涉及一种焦平面芯片介质膜剥离装置。本发明还涉及一种焦平面芯片介质膜剥离方法。
背景技术
红外焦平面探测技术具有光谱响应波段宽、光学吸收系数大、载流子寿命长、可获得更多地面目标信息、能昼夜工作等显著优点，广泛应用于预警探测、红外侦察、导弹制导、气象预报、地质变化、天文探测等军事和民事领域。
红外探测器芯片制备是红外探测技术的核心，制备芯片的工序主要有光刻、湿化学、离子注入、钝化、电极制备以及干法刻蚀等半导体器件工艺，电极制备是器件工艺中的关键环节，是红外焦平面芯片pn结电学性能引出的重要手段，通常采用光刻工艺在芯片表面制备图形，干法刻蚀工艺开槽或开孔，使用离子束沉积设备完成金属沉积，然后采用丙酮浸泡辅以棉花擦拭和喷枪清洗的方式去除表面光刻胶，剥离掉光刻胶表面的金属，留下孔或槽内的金属作为芯片的金属电极，如图1所示，为电极剥离工序的示意图。
离子束沉积工艺满足红外焦平面芯片对低损伤、高密度、高台阶覆盖性能等一系列苛刻要求，制备出的金属电极在芯片表面具有较好的附着力。该过程中存在以下几个问题：(1)由于离子束沉积设备制备的金属膜层与芯片表面具有较好的附着力，使用浸泡和喷枪的方式存在金属粘连在一起不易被剥离的问题；(2)采用棉花擦拭和喷枪清洗的方式可能会造成芯片划伤，同时需要长时间手工操作，耗费大量人工，而且只能单芯片处理，工作效率极低。
对于本领域的技术人员来说，如何同时针对多个芯片进行剥离，提升工艺效率，避免芯片表面划伤，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种焦平面芯片介质膜剥离装置，同时针对多个芯片进行剥离，工艺效率更高，还可避免芯片表面划伤，具体方案如下：
一种焦平面芯片介质膜剥离装置，包括剥离腔，所述剥离腔的内腔中设置用于固定芯片的承托板，所述承托板与所述剥离腔的底面具有间隙，所述承托板上设置用于使杂质落下的落料孔；所述剥离腔内用于盛放剥离溶液，剥离溶液将芯片浸没；
所述剥离腔的上盖上正对芯片的位置设置剥离进气管，所述剥离进气管用于竖向正对芯片的上表面吹气，气体从所述剥离腔上开设的排气孔中排出。
可选地，所述剥离腔的侧壁上设置循环进气管，所述循环进气管用于横向向所述承托板的上表面吹气，使剥离溶液循环流动。
可选地，所述承托板上贯通设置吸片口，真空管的顶端插装在所述吸片口上，所述真空管的底端连接于真空泵，用于将放置在所述吸片口上的芯片吸附固定。
可选地，所述真空管的底端连接于所述剥离腔的底面，由所述剥离腔底部的抽气装置抽出气体。
可选地，所述剥离腔的密封对接吸气底座，所述吸气底座与所述剥离腔的底面形成密闭空腔；
所述吸气底座上设置抽气接口，所述抽气接口连接膜片泵抽真空。
可选地，所述抽气接口设置在所述吸气底座的侧壁上，所述抽气接口与所述吸气底座的底面之间具有间距。
可选地，所述剥离腔的内腔侧壁上设置承托凸台和上盖凸台，所述承托板由所述承托凸台承托限位，所述上盖凸台用于密封承托所述剥离腔的上盖。
可选地，所述承托板上设置方便抬起的拉手或者在侧边处设置缺口。
本发明还提供一种焦平面芯片介质膜剥离方法，包括：
将芯片固定在剥离腔的内腔中设置的承托板上；
向所述剥离腔的内腔中注入剥离溶液，使剥离溶液浸没芯片；
通过所述剥离腔的上盖设置的剥离进气管正对芯片吹气，使气流带动剥离溶液冲击芯片的表面。
可选地，还包括从所述剥离腔侧壁上设置的循环进气管向所述承托板的上表面吹气，使剥离溶液循环流动。
本发明提供一种焦平面芯片介质膜剥离装置，剥离腔的内腔中设置用于固定芯片的承托板，承托板与剥离腔的底面具有间隙，承托板上设置用于使杂质落下的落料孔；剥离腔内用于盛放剥离溶液，剥离溶液将芯片浸没；剥离腔的上盖上正对芯片的位置设置剥离进气管，剥离进气管用于竖向正对芯片的上表面吹气，剥离进气管的气流带动剥离溶液流动，剥离溶液流动对芯片的上表面产生冲击，气流和溶液流动的双重作用对芯片表面起到冲刷的效果，将金属膜层快速去除，气体从剥离腔上开设的排气孔中排出，整个过程不需要借助人力，一次性可去除多个芯片表面的金属膜层，提升工艺效率，溶液流动和气流冲刷还可避免芯片表面划伤。本发明的焦平面芯片介质膜剥离方法利用上述装置去除芯片表面的金属膜层，能够实现相同的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为电极剥离工序的示意图；
图2A为本发明焦平面芯片介质膜剥离装置中剥离腔和承托板相互装配的结构示意图；
图2B为剥离腔的上盖结构示意图；
图3为本发明焦平面芯片介质膜剥离装置各部件的爆炸图；
图4为吸气底座的结构示意图；
图5为本发明提供的焦平面芯片介质膜剥离装置整体结构的外观示意图；
图6为剥离腔内部的俯视图。
图中包括：
剥离腔1、剥离进气管11、排气孔12、循环进气管13、承托凸台14、上盖凸台15、承托板2、落料孔21、吸片口22、真空管3、吸气底座4、抽气接口41。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种焦平面芯片介质膜剥离装置，同时针对多个芯片进行剥离，工艺效率更高，还可避免芯片表面划伤。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的焦平面芯片介质膜剥离装置及焦平面芯片介质膜剥离方法进行详细的介绍说明。
如图2A所示，为本发明焦平面芯片介质膜剥离装置中剥离腔1和承托板2相互装配的结构示意图；图2B为剥离腔1的上盖结构示意图；本发明的焦平面芯片介质膜剥离装置，包括剥离腔1和承托板2等结构，剥离腔1为内部中空的腔体结构，四周的侧壁、底面和上盖形成相对封闭的腔体。
剥离腔1的内腔中设置用于固定芯片的承托板2，通过承托板2对芯片进行限位和支撑，承托板2由剥离腔1提供支撑；承托板2与剥离腔1的底面具有间隙，承托板2上设置用于使杂质落下的落料孔21，当芯片上的金属膜层被打碎掉落后从落料孔21落到剥离腔1的底部，防止掉落的碎屑对芯片造成二次伤害。本发明的附图中所示的落料孔21呈横纵交错的阵列式排布，均匀地设置在承托板2上，落料孔21的尺寸小于芯片的尺寸，芯片不会从落料孔21中掉落。
剥离腔1内用于盛放剥离溶液，剥离溶液可采用丙酮，剥离溶液将芯片浸没，通常芯片浸没在剥离溶液的液面以下2cm的位置，在剥离液的液面与剥离腔1的上盖之间具有空间。
剥离腔1的上盖上正对芯片的位置设置剥离进气管11，剥离进气管11用于竖向正对芯片的上表面吹气，理想情况下剥离进气管11的轴线方向与芯片的表面完全垂直，当然，若有需要也使剥离进气管11与芯片的表面呈一定的夹角吹动力；从剥离进气管11吹入的气体从剥离腔1上开设的排气孔12中排出，排气孔12可开设在剥离腔1的侧壁或者上盖上，排气孔12与剥离溶液的液面具有一定的间距，防止剥离溶液从中漏出。
剥离气管11的底端正对芯片，通常情况下一个剥离进气管11对正一个芯片，若芯片的尺寸较大或者剥离进气管11的管径较小，可设置两个或以上的管束正对芯片，只要能够向芯片吹气并带动剥离溶液流动即可。剥离进气管11的底端伸入剥离溶液的液面以下1cm的位置，剥离进气管11的底端距离芯片的表面约1cm，当剥离进气管11向剥离腔1中吹气时带动剥离溶液流向芯片的表面，溶液流动和气流相互交织在一起，共同流向芯片的表面，对芯片表面的金属膜层进行冲击，使金属膜层破碎并从芯片的表面分离。
本发明焦平面芯片介质膜剥离装置中的承托板2的尺寸大于芯片的尺寸，在一个承托板2上可放置多个芯片，每个芯片对应设置一个剥离进气管11，分别独立地向各个芯片的表面吹气，使芯片表面的金属膜层受到溶液流动和气流的冲击剥落，从落料孔21中下落到剥离腔1的底部，避免碎屑随溶液流动和气流带动冲击芯片造成损伤。该装置能够一次性加工多个芯片，极大地提升了芯片加工的效率；并且通过剥离溶液的溶液流动和气流共同作用冲击芯片的表面，可以避免人工操作时用力过大对芯片的表面造成损伤。
在上述方案的基础上，本发明在剥离腔1的侧壁上设置循环进气管13，循环进气管13用于横向向承托板2的上表面吹气，循环进气管13吹出的气流位于承托板2以上的位置，循环进气管13浸入液面以下，循环进气管13吹气使剥离溶液循环流动，上述的剥离进气管11竖向吹动剥离溶液，循环进气管13则横向吹动剥离溶液，使剥离腔1内的剥离溶液循环流动，剥离溶液循环流动的过程中将芯片上掉落的碎屑带走，从落料孔21中掉落，减小掉落的碎屑在芯片周围堆积，加速剥离溶液循环流动。
本发明在此提供一种芯片的具体固定形式，如图3所示，为本发明焦平面芯片介质膜剥离装置各部件的爆炸图；承托板2上贯通设置吸片口22，吸片口22上插装真空管3，真空管3的底端连接于真空泵，真空管3顶端插在吸片口22上，并且真空管3的顶端与承托板2的上表面齐平，用于将放置在吸片口22上的芯片吸附固定；通过真空泵抽出空气，使真空管3内形成负压，芯片的底面与真空管3的顶端接触，芯片底部的气压大于顶部的气压，在气压差的作用下使芯片固定在承托板2上。
优选地，本发明中的真空管3的底端连接于剥离腔1的底面，由剥离腔1底部的抽气装置抽出气体，此结构中的真空管3呈竖直设置；真空管3除了从剥离腔1的底面引出之外，也可从剥离腔1的侧壁引出，这些具体的实施例均应包含在本发明的保护范围之内。当芯片的数量少于真空管3的数量时，需要在缺少芯片的真空管3顶部覆盖设置陪片，防止剥离溶液流入真空管3。
剥离腔1的密封对接吸气底座4，吸气底座4与剥离腔1的底面形成密闭空腔；吸气底座4上设置抽气接口41，抽气接口41连接膜片泵抽真空，如图4所示，为吸气底座4的结构示意图；图5为本发明提供的焦平面芯片介质膜剥离装置整体结构的外观示意图；吸气底座4与剥离腔1的底面形成密闭空腔，此空腔连接多个真空管3，因此仅需要设置一个膜片泵即可将多个芯片吸附固定在承托板2上。
抽气接口41位于吸气底座4的侧壁靠上的位置，与吸气底座4的底面具有一定的间距，当少量的剥离溶液经过真空管3流入吸气底座4时不会影响膜片泵的正常工作。
剥离腔1的内腔侧壁上设置承托凸台14和上盖凸台15，承托板2由承托凸台14承托限位，承托板2可相对于剥离腔1分离，方便单独取下进行清理；上盖凸台15用于密封承托剥离腔1的上盖，上盖凸台15位于托剥离腔1的侧壁顶部，在侧壁上环形设置一圈台阶结构，剥离腔1的上盖安装后与侧壁保持相对密封。上盖与剥离进气管11相对固定连接，当上盖安装到位后剥离进气管11恰好对正于芯片。
承托板2上设置方便抬起的拉手或者在侧边处设置缺口，如图6所示，为剥离腔1内部的俯视图；其中在承托板2的侧边处设置四个缺口，整个承托板2呈十字形，四个缺口一方面方便取出承托板2，另一方面可使从芯片上剥离的较大碎屑掉落。
本发明还提供一种焦平面芯片介质膜剥离方法，应用于上述的焦平面芯片介质膜剥离装置，包括以下步骤：
S1、将芯片固定在剥离腔1的内腔中设置的承托板2上；芯片的固定结构可以采用上述的通过真空管3形成真空负压的形式，也可采用机械的卡接形式。
S2、向剥离腔1的内腔中注入剥离溶液，使剥离溶液浸没芯片；液面高于芯片上表面约2cm，剥离进气管11的底部伸入液面以下约1cm。
S3、通过剥离腔1的上盖设置的剥离进气管11正对芯片吹气，使气流带动剥离溶液冲击芯片的表面；通过气流和溶液流动的共同作用将芯片上的金属膜层击碎并从芯片上分离。
在通过剥离进气管11正对芯片吹气的同时，还包括以下步骤：
从剥离腔1侧壁上设置的循环进气管13向承托板2的上表面吹气，使剥离溶液循环流动，通过循环进气管13加速剥离溶液循环流动，加速碎屑掉落。
以上方法能够实现上述焦平面芯片介质膜剥离装置所达到的技术效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，包括剥离腔(1)，所述剥离腔(1)的内腔中设置用于固定芯片的承托板(2)，所述承托板(2)与所述剥离腔(1)的底面具有间隙，所述承托板(2)上设置用于使杂质落下的落料孔(21)；所述剥离腔(1)内用于盛放剥离溶液，剥离溶液将芯片浸没；
所述剥离腔(1)的上盖上正对芯片的位置设置剥离进气管(11)，所述剥离进气管(11)用于竖向正对芯片的上表面吹气，气体从所述剥离腔(1)上开设的排气孔(12)中排出；
所述剥离腔(1)的侧壁上设置循环进气管(13)，所述循环进气管(13)用于横向向所述承托板(2)的上表面吹气，使剥离溶液循环流动。
2.根据权利要求1所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，所述承托板(2)上贯通设置吸片口(22)，真空管(3)的顶端插装在所述吸片口(22)上，所述真空管(3)的底端连接于真空泵，用于将放置在所述吸片口(22)上的芯片吸附固定。
3.根据权利要求2所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，所述真空管(3)的底端连接于所述剥离腔(1)的底面，由所述剥离腔(1)底部的抽气装置抽出气体。
4.根据权利要求3所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，所述剥离腔(1)密封对接吸气底座(4)，所述吸气底座(4)与所述剥离腔(1)的底面形成密闭空腔；
所述吸气底座(4)上设置抽气接口(41)，所述抽气接口(41)连接膜片泵抽真空。
5.根据权利要求4所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，所述抽气接口(41)设置在所述吸气底座(4)的侧壁上，所述抽气接口(41)与所述吸气底座(4)的底面之间具有间距。
6.根据权利要求1所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，所述剥离腔(1)的内腔侧壁上设置承托凸台(14)和上盖凸台(15)，所述承托板(2)由所述承托凸台(14)承托限位，所述上盖凸台(15)用于密封承托所述剥离腔(1)的上盖。
7.根据权利要求6所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，所述承托板(2)上设置方便抬起的拉手或者在侧边处设置缺口。
8.一种焦平面芯片介质膜剥离方法，应用于权利要求1至7任一项所述的焦平面芯片介质膜剥离装置，其特征在于，包括：
将芯片固定在剥离腔(1)的内腔中设置的承托板(2)上；
向所述剥离腔(1)的内腔中注入剥离溶液，使剥离溶液浸没芯片；
通过所述剥离腔(1)的上盖设置的剥离进气管(11)正对芯片吹气，使气流带动剥离溶液冲击芯片的表面；
还包括从所述剥离腔(1)侧壁上设置的循环进气管(13)向所述承托板(2)的上表面吹气，使剥离溶液循环流动。
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