CN112612182A - 一种高精度芯片光刻机及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度芯片光刻机及生产工艺，包括机台，所述机台的上端一侧设有竖架，所述竖架上安装竖电动导轨，所述竖电动导轨的移动端上固定安装有横架，所述横架上固定安装有横电动导轨，所述横电动导轨移动端上安装有激光刻蚀机头，所述机台内部为中空结构，所述机台上台面中部竖直贯穿设有与其转动连接的转轴，所述转轴上端连接有真空载台，所述机台内顶部设有用于驱动转轴的驱动机构，所述机台上台面沿其周向等间距开设有四个导向槽，所述导向槽内固定连接有导向杆，所述导向杆上滑动套接有滑套。本发明可实现对待加工的硅晶片精确的调平，并精确定位固定，实现芯片的高精度加工，满足高精度芯片的加工需要。

Description

一种高精度芯片光刻机及生产工艺
技术领域
本发明涉及光刻机技术领域，尤其涉及一种高精度芯片光刻机及生产工艺。
背景技术
芯片为集成电路或称微电路晶片，在电子学中是一种把电路(主要包括半导体设备，也包括被动组件等)小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。
芯片的加工需要进行硅晶片的光刻，但是现有的光刻中硅晶片的放置不平、或硅晶片定位固定不稳定，都直接影响加工的精度，增加工艺误差，因此，现需设计一种高精度芯片光刻机及生产工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高精度芯片光刻机及生产工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高精度芯片光刻机，包括机台，所述机台的上端一侧设有竖架，所述竖架上安装竖电动导轨，所述竖电动导轨的移动端上固定安装有横架，所述横架上固定安装有横电动导轨，所述横电动导轨移动端上安装有激光刻蚀机头，所述机台内部为中空结构，所述机台上台面中部竖直贯穿设有与其转动连接的转轴，所述转轴上端连接有真空载台，所述机台内顶部设有用于驱动转轴的驱动机构，所述机台上台面沿其周向等间距开设有四个导向槽，所述导向槽内固定连接有导向杆，所述导向杆上滑动套接有滑套，所述滑套顶部连接有定位夹块，所述机台内部设有与定位夹块连接的固定机构，所述机台上端另一侧设有调平机构，所述机台侧壁上设有数控系统。
优选地，所述驱动机构包括安装在机台内顶部的第二步进电机，所述第二步进电机输出轴末端固定连接有主动齿轮，所述转轴上固定套接有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合。
优选地，所述固定机构包括设置在机台内侧的安装座，所述机台的内底部安装有位于安装座下方的第二气缸，所述第二气缸的伸缩端固定连接在安装座下端，所述安装座的上方设有移动座，所述移动座的侧壁转动转动连接有四个连杆，四个所述连杆的另一端分别转动连接在四个滑套底部，所述安装座上端中部开设有安装槽，所述安装槽内底部转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆位于安装槽内侧部分固定套接有蜗轮，所述安装槽内安装有与蜗轮啮合的蜗杆，所述安装座的侧壁上安装有与蜗杆驱动连接的第三步进电机，所述螺纹杆向上贯穿移动座并与其螺纹连接，所述安装座上端固定连接有限位杆，所述限位杆向上贯穿移动座并与其滑动连接。
优选地，所述调平机构包括固定连接在机台上端的固定架，所述固定架顶部转动连接有转杆，所述固定架内侧安装有第一步进电机，所述第一步进电机输出末端固定连接在转杆下端，所述转杆上端固定连接有横杆，所述横杆远离转杆的一端顶部安装有第一气缸，所述第一气缸的伸缩端向下贯穿横杆并固定连接有套杆，所述套杆的下端固定连接有调平板。
优选地，所述定位夹块侧壁上设有托片，所述托片为L型结构。
优选地，所述机台上台面设有距离传感器。
优选地，所述限位杆设置两个，且两个限位杆分别位于螺纹杆的两侧。
优选地，所述真空载台上端中部嵌装有真空吸盘，所述机台内底部设有与真空吸盘连接的真空泵。
一种高精度芯片光刻机生产工艺，包括以下步骤：
S1、将待加工的硅晶片放置于光刻机的真空载台上后，启动光刻机的第一步进电机，驱动转杆转动，进而带动横杆旋转，使得调平板转动至硅晶片的上方；
S2、启动光刻机的第一气缸伸长带动调平板下移与硅晶片贴合对其进行调平，使得硅晶片平整放置；
S3、启动光刻机的真空泵，使得真空吸盘产生负压对硅晶片进行吸附固定，完成调平后，启动第一步进电机转动，带动调平板转离；
S4、在待加工的硅晶片放置于真空载台上调平后，通过启动光刻机的第二气缸收缩，带动安装座、移动座同步下移，进而通过连杆拉动滑套沿着导向杆向机台台面中心移动，带动四个定位夹块同步向机台台面中心移动，进而将硅晶片定位夹紧；
S5、通过光刻机的数控系统控制竖电动导轨、横电动导轨，实现激光刻蚀机头的纵向、横向进给完成后续的硅晶片刻蚀加工。
本发明的有益效果：
通过设置调平机构，将待加工的硅晶片放置于真空载台上后，启动第一步进电机，驱动转杆转动，进而带动横杆旋转，使得调平板转动至硅晶片的上方，启动第一气缸伸长带动调平板下移与硅晶片贴合对其进行调平，使得硅晶片平整放置，保证后续芯片的高精度加工。
通过设置定位夹块、导向杆、滑套、固定机构，将待加工的硅晶片放置于真空载台上调平后，通过启动第二气缸收缩，即可带动安装座、移动座同步下移，进而通过连杆拉动滑套沿着导向杆向机台台面中心移动，即可带动四个定位夹块同步向机台台面中心移动，进而将硅晶片定位夹紧，进而保证后续芯片加工的稳定，实现芯片的高精度加工。
本发明可实现对待加工的硅晶片精确的调平，并精确定位固定，实现芯片的高精度加工，满足高精度芯片的加工需要。
附图说明
图1为本发明提出的一种高精度芯片光刻机的结构示意图；
图2为本发明提出的一种高精度芯片光刻机的机台上台面的结构示意图；
图3为本发明提出的一种高精度芯片光刻机的安装座、蜗轮、蜗杆及第三步进电机的结构示意图。
图中：1机台、2竖架、3竖电动导轨、4横架、5横电动导轨、6激光刻蚀机头、7第一气缸、8套杆、9调平板、10横杆、11转杆、12固定架、13第一步进电机、14导向槽、15导向杆、16滑套、17定位夹块、18托片、19连杆、20距离传感器、21真空吸盘、22真空载台、23转轴、24从动齿轮、25主动齿轮、26第二步进电机、27限位杆、28移动座、29安装座、30第二气缸、31第三步进电机、32螺纹杆、33真空泵、34蜗轮、35蜗杆、36数控系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-3，一种高精度芯片光刻机，包括机台1，机台1的上端一侧设有竖架2，竖架2上安装竖电动导轨3，竖电动导轨3的移动端上固定安装有横架4，横架4上固定安装有横电动导轨5，横电动导轨5移动端上安装有激光刻蚀机头6，机台1内部为中空结构，机台1上台面中部竖直贯穿设有与其转动连接的转轴23，转轴23上端连接有真空载台22，真空载台22上端中部嵌装有真空吸盘21，机台1内底部设有与真空吸盘21连接的真空泵33，真空吸盘21可通过旋转接头连接软管，再通过软管与真空泵33连接，进而在转轴23转动时，并不影响真空吸盘21的真空吸附作用，启动真空泵33，使得真空吸盘21产生负压对硅晶片进行吸附固定，机台1上台面设有距离传感器20，在真空载台22上放置硅晶片，在对硅晶片进行调平时，可通过距离传感器20对硅晶片与机台1距离进行监测，为硅晶片调平提供参考，机台1内顶部设有用于驱动转轴23的驱动机构，机台1上台面沿其周向等间距开设有四个导向槽14，导向槽14内固定连接有导向杆15，导向杆15上滑动套接有滑套16，滑套16顶部连接有定位夹块17，机台1内部设有与定位夹块17连接的固定机构，机台1上端另一侧设有调平机构，机台1侧壁上设有数控系统36，数控系统36为编程式控制系统，可控制第一步进电机13、第二步进电机26、第三步进电机31的转动周期、角度、速度等参数，并控制真空泵33、第一气缸7、第二气缸30的启停、动作。
本发明中，驱动机构包括安装在机台1内顶部的第二步进电机26，第二步进电机26输出轴末端固定连接有主动齿轮25，转轴23上固定套接有从动齿轮24，主动齿轮25与从动齿轮24啮合。
具体的，固定机构包括设置在机台1内侧的安装座29，机台1的内底部安装有位于安装座29下方的第二气缸30，第二气缸30的伸缩端固定连接在安装座29下端，安装座29的上方设有移动座28，移动座28的侧壁转动转动连接有四个连杆19，四个连杆19的另一端分别转动连接在四个滑套16底部，安装座29上端中部开设有安装槽，安装槽内底部转动连接有螺纹杆32，螺纹杆32位于安装槽内侧部分固定套接有蜗轮34，安装槽内安装有与蜗轮34啮合的蜗杆35，安装座29的侧壁上安装有与蜗杆35驱动连接的第三步进电机31，螺纹杆32向上贯穿移动座28并与其螺纹连接，安装座29上端固定连接有限位杆27，限位杆27向上贯穿移动座28并与其滑动连接，限位杆27设置两个，且两个限位杆27分别位于螺纹杆32的两侧，通过两个限位杆27从两侧对移动座28的上下移动进行限位，进而保证移动座28上下移动更稳定，在针对不同直径规格的硅晶片进行固定时，可通过启动第三步进电机31，驱动蜗杆35转动，由于蜗杆35与蜗轮34啮合，即可驱动蜗轮34转动，带动螺纹杆32转动，即可驱动移动座28沿限位杆27移动，即通过控制第三步进电机31正转或反转，即可驱动移动座28上移或下移，进而通过连杆19带动滑套16在导向杆15上移动，即可对定位夹块17在机台1台面上的径向位置进行预设，满足不同直径规格硅晶片的定位固定需要。
具体的，调平机构包括固定连接在机台1上端的固定架12，固定架12顶部转动连接有转杆11，固定架12内侧安装有第一步进电机13，第一步进电机13输出末端固定连接在转杆11下端，转杆11上端固定连接有横杆10，横杆10远离转杆11的一端顶部安装有第一气缸7，第一气缸7的伸缩端向下贯穿横杆10并固定连接有套杆8，套杆8的下端固定连接有调平板9，将待加工的硅晶片放置于真空载台22上后，启动第一步进电机13，驱动转杆11转动，进而带动横杆10旋转，使得调平板9转动至硅晶片的上方，启动第一气缸7伸长带动调平板9下移与硅晶片贴合对其进行调平，使得硅晶片平整放置，保证后续芯片的高精度加工，并启动真空泵33，使得真空吸盘21产生负压对硅晶片进行吸附固定，完成调平后，启动第一步进电机13转动，带动调平板9转离。
具体的，定位夹块17侧壁上设有托片18，托片18为L型结构，对硅晶片的边缘进行有效支撑、衬托，使得硅晶片定位固定更稳定，精确。
一种高精度芯片光刻机生产工艺，包括以下步骤：
将待加工的硅晶片放置于真空载台22上后，启动第一步进电机13，驱动转杆11转动，进而带动横杆10旋转，使得调平板9转动至硅晶片的上方，启动第一气缸7伸长带动调平板9下移与硅晶片贴合对其进行调平，使得硅晶片平整放置，保证后续芯片的高精度加工，并启动真空泵33，使得真空吸盘21产生负压对硅晶片进行吸附固定，完成调平后，启动第一步进电机13转动，带动调平板9转离；
然后在待加工的硅晶片放置于真空载台22上调平后，通过启动第二气缸30收缩，即可带动安装座29、移动座28同步下移，进而通过连杆19拉动滑套16沿着导向杆15向机台1台面中心移动，即可带动四个定位夹块17同步向机台1台面中心移动，进而将硅晶片定位夹紧，进而保证后续芯片加工的稳定，实现芯片的高精度加工；
再通过数控系统36控制竖电动导轨3、横电动导轨5，实现激光刻蚀机头6的纵向、横向进给完成后续的硅晶片刻蚀加工。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高精度芯片光刻机，包括机台(1)，其特征在于，所述机台(1)的上端一侧设有竖架(2)，所述竖架(2)上安装竖电动导轨(3)，所述竖电动导轨(3)的移动端上固定安装有横架(4)，所述横架(4)上固定安装有横电动导轨(5)，所述横电动导轨(5)移动端上安装有激光刻蚀机头(6)，所述机台(1)内部为中空结构，所述机台(1)上台面中部竖直贯穿设有与其转动连接的转轴(23)，所述转轴(23)上端连接有真空载台(22)，所述机台(1)内顶部设有用于驱动转轴(23)的驱动机构，所述机台(1)上台面沿其周向等间距开设有四个导向槽(14)，所述导向槽(14)内固定连接有导向杆(15)，所述导向杆(15)上滑动套接有滑套(16)，所述滑套(16)顶部连接有定位夹块(17)，所述机台(1)内部设有与定位夹块(17)连接的固定机构，所述机台(1)上端另一侧设有调平机构，所述机台(1)侧壁上设有数控系统(36)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述驱动机构包括安装在机台(1)内顶部的第二步进电机(26)，所述第二步进电机(26)输出轴末端固定连接有主动齿轮(25)，所述转轴(23)上固定套接有从动齿轮(24)，所述主动齿轮(25)与从动齿轮(24)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述固定机构包括设置在机台(1)内侧的安装座(29)，所述机台(1)的内底部安装有位于安装座(29)下方的第二气缸(30)，所述第二气缸(30)的伸缩端固定连接在安装座(29)下端，所述安装座(29)的上方设有移动座(28)，所述移动座(28)的侧壁转动转动连接有四个连杆(19)，四个所述连杆(19)的另一端分别转动连接在四个滑套(16)底部，所述安装座(29)上端中部开设有安装槽，所述安装槽内底部转动连接有螺纹杆(32)，所述螺纹杆(32)位于安装槽内侧部分固定套接有蜗轮(34)，所述安装槽内安装有与蜗轮(34)啮合的蜗杆(35)，所述安装座(29)的侧壁上安装有与蜗杆(35)驱动连接的第三步进电机(31)，所述螺纹杆(32)向上贯穿移动座(28)并与其螺纹连接，所述安装座(29)上端固定连接有限位杆(27)，所述限位杆(27)向上贯穿移动座(28)并与其滑动连接。
4.根据权利要求1所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述调平机构包括固定连接在机台(1)上端的固定架(12)，所述固定架(12)顶部转动连接有转杆(11)，所述固定架(12)内侧安装有第一步进电机(13)，所述第一步进电机(13)输出末端固定连接在转杆(11)下端，所述转杆(11)上端固定连接有横杆(10)，所述横杆(10)远离转杆(11)的一端顶部安装有第一气缸(7)，所述第一气缸(7)的伸缩端向下贯穿横杆(10)并固定连接有套杆(8)，所述套杆(8)的下端固定连接有调平板(9)。
5.根据权利要求1所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述定位夹块(17)侧壁上设有托片(18)，所述托片(18)为L型结构。
6.根据权利要求1所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述机台(1)上台面设有距离传感器(20)。
7.根据权利要求3所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述限位杆(27)设置两个，且两个限位杆(27)分别位于螺纹杆(32)的两侧。
8.根据权利要求1所述的一种高精度芯片光刻机，其特征在于，所述真空载台(22)上端中部嵌装有真空吸盘(21)，所述机台(1)内底部设有与真空吸盘(21)连接的真空泵(33)。
9.一种高精度芯片光刻机生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待加工的硅晶片放置于光刻机的真空载台(22)上后，启动光刻机的第一步进电机(13)，驱动转杆(11)转动，进而带动横杆(10)旋转，使得调平板(9)转动至硅晶片的上方；
S2、启动光刻机的第一气缸(7)伸长带动调平板(9)下移与硅晶片贴合对其进行调平，使得硅晶片平整放置；
S3、启动光刻机的真空泵(33)，使得真空吸盘(21)产生负压对硅晶片进行吸附固定，完成调平后，启动第一步进电机(13)转动，带动调平板(9)转离；
S4、在待加工的硅晶片放置于真空载台(22)上调平后，通过启动光刻机的第二气缸(30)收缩，带动安装座(29)、移动座(28)同步下移，进而通过连杆(19)拉动滑套(16)沿着导向杆(15)向机台(1)台面中心移动，带动四个定位夹块(17)同步向机台(1)台面中心移动，进而将硅晶片定位夹紧；
S5、通过光刻机的数控系统(36)控制竖电动导轨(3)、横电动导轨(5)，实现激光刻蚀机头(6)的纵向、横向进给完成后续的硅晶片刻蚀加工。
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