CN117287453A - 一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，所述工艺包括如下步骤：步骤一、清洁陶瓷材料表面；步骤二、测试陶瓷材料表面能；步骤三、放置并调整微米玻璃珠限位工装；步骤四、布置微米玻璃珠；步骤五、提取、均匀并离心粘接胶水；步骤六、采用点胶机根据陶瓷方镜模型分别对不同限位孔进行点胶；步骤七、收回微米玻璃珠限位工装；步骤八、安装陶瓷后盖板；步骤九、采用重物均匀压实后盖板并静置。本发明有效减轻了陶瓷方镜的重量，提高了结构稳定性，抑制了粘接后的恢复变形，降低了振动和共振的风险，从而在高速高加速度运动中提高了晶圆加工的精度和一致性。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料粘接工艺，具体涉及一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺。
背景技术
光刻机双工件台系统是光刻机的三大核心系统之一，其主要用于承载待光刻的晶圆完成高速高加速度运动，其中承载晶圆的陶瓷方镜就是双工件台系统的核心零部件之一，其结构精度与动态特性将直接影响到晶圆加工的良品率和产率。双工件台系统的高动态特性对陶瓷方镜的质量与模态提出了严苛需求，传统的轻量化方法通常采用薄壁设计与拓扑孔洞等方法，这种方法在实现了质量轻量化后由于存在镂空的孔洞结构将导致零部件模态特性降低，因而需要对这部分结构进行粘接补偿，从而提高陶瓷方镜的模态特性。此外，传统的陶瓷材料粘接方式通常不考虑粘接应力变形对结构的影响，然而对于具有纳米级精度光刻机设备的零部件，尤其是直接与待加工的晶圆直接配合的陶瓷方镜，一种能够有效消除粘接应力的陶瓷材料粘接工艺是至关重要的，然而目前这类工艺存在大量空白。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，该工艺能够改进光刻机双工件台系统，提高晶圆加工的良品率和产率，有效消除陶瓷材料粘接应力并保证粘接牢固可靠。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，包括如下步骤：
步骤一、清洁陶瓷材料表面；
步骤二、测试陶瓷材料表面能；
步骤三、放置并调整微米玻璃珠限位工装；
步骤四、布置微米玻璃珠；
步骤五、提取、均匀并离心粘接胶水；
步骤六、采用点胶机根据陶瓷方镜模型分别对不同限位孔进行点胶；
步骤七、收回微米玻璃珠限位工装；
步骤八、安装陶瓷后盖板；
步骤九、采用重物均匀压实后盖板并静置。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明有效减轻了陶瓷方镜的重量，提高了结构稳定性，抑制了粘接后的恢复变形，降低了振动和共振的风险，从而在高速高加速度运动中提高了晶圆加工的精度和一致性，电机的最大出力降低了30％，速度稳定性提高了15％。
2、本发明不仅适用于半导体制造领域，还对微纳加工等高精度领域具有广泛的应用潜力，有望推动相关产业的进一步发展。
附图说明
图1为陶瓷方镜与陶瓷方镜后盖板位置关系；
图2为陶瓷方镜粘接区域结构示例；
图3为微米玻璃珠限位工装；
图4为点胶区域局部放大图；
图5为后盖板点胶顺序示例；
图6为后盖板粘接前准备工艺流程；
图7为后盖板粘接工艺流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，如图6和图7所示，所述工艺包括如下步骤：
步骤一、清洁陶瓷材料表面：
步骤一一、手带橡胶手套，用洁净布蘸取适量无水酒精，依次清洁陶瓷材料表面，包括陶瓷方镜的待粘接表面和陶瓷方镜后盖板的待粘接表面。
步骤一二、重复步骤一一多次，直到洁净布表面无灰尘且陶瓷材料表面无灰尘。
步骤二、测试陶瓷材料表面能：
步骤二一、用40号达因笔在陶瓷方镜的待粘接表面和陶瓷方镜后盖板的待粘接表面边缘2～3mm位置，绘制一道长度为40～50mm的直线，画线均匀分布，不起任何珠点。
步骤二二、观察达因笔绘制直线变化，如果直线在5s内不收缩，说明陶瓷材料表面能大于40，适合粘接，如果直线在5s内发生收缩，则说明陶瓷材料表面能低于40，粘接过程无法继续进行。
步骤三、放置并调整微米玻璃珠限位工装：
步骤三一、将厚度为0.05～0.2mm的微米玻璃珠限位工装放置到位于陶瓷方镜待粘接处的凹槽内，微米玻璃珠限位工装的厚度与设计膜厚度一致，与陶瓷方镜凹槽内边框接触，放平静置不少于1min。
步骤三二、确认微米玻璃珠限位工装边缘无明显翘曲与变形发生，如果微米玻璃珠限位工装发生翘曲或变形，则需重新更换微米玻璃珠限位工装，确保其边缘与凹槽内壁为间隙配合。
陶瓷方镜粘接区域结构示例如图2所示，微米玻璃珠限位工装如图3所示，所述微米玻璃珠限位工装是一个开孔的亚格力板，开孔位置即为点胶的位置。
步骤四、布置微米玻璃珠：
采用镊子夹取微米玻璃珠，将微米玻璃珠分别放入玻璃珠限位工装的限位孔的中心区域，每个限位孔均需放置微米玻璃珠，每个限位孔中微米玻璃珠的数量不少于3粒，略多也可，但不建议超过20粒，即每个孔放置3～20粒微米玻璃珠。
步骤五、提取、均匀并离心粘接胶水：
步骤五一、取陶瓷材料粘接胶水，推荐选取爱牢达2011胶水，但不限于使用本胶水，具体胶水类型应视具体陶瓷材料类型而定；
步骤五二、去除胶水前端约5～15ml的胶水，将胶水加入针管中并用搅拌棒搅匀1～2min，此处搅拌棒应不与所选用胶水产生任何形式的反应，即不会污染搅匀的胶水；
步骤五三、将针管倒置，放入离心机，用2000～4000r/min的转速对搅匀的胶水进行离心1～5min，以除去胶水中的气泡，观察离心后胶水内部，如果无明显气泡存在则可进行后续粘接工作，如果胶水内部存在一定量的气泡则需重复本步骤直到胶水内部无明显气泡。
步骤六、采用点胶机根据陶瓷方镜模型分别对不同限位孔进行点胶：
步骤六一、将离心后的胶水加入点胶机中，调整点胶机真空度与预制压力，确保点胶机不发生气体倒吸且出胶速度均匀适用；
步骤六二、开始测试粘接，在测试件上测试点胶机的出胶量，确认满足具体陶瓷方镜粘接需求的各类胶点直径对应的出胶时间；
步骤六三、正式点胶前，排胶5～10s，确保出胶口胶水充实；
步骤六四、开始正式粘接，采用点胶机根据陶瓷方镜模型分别对不同限位孔进行点胶，按顺时针顺序沿直线边缘到中心开始点胶过程，总过程速度不低于10～12胶点/分钟。点胶区域局部放大图如图4所示，后盖板点胶顺序示例如图5所示。
步骤七、收回微米玻璃珠限位工装：
点胶结束后，收回微米玻璃珠限位工装。
步骤八、安装陶瓷后盖板：
开始安装陶瓷后盖板，注意盖板方向，手工下陶瓷方镜后盖板，用塞尺保证盖板与方镜四周间隙均匀，并挤压方镜后盖板的四个角区域，压实后盖板。陶瓷方镜与陶瓷方镜后盖板位置关系如图1所示。
步骤九、采用重物均匀压实后盖板并静置：
采用重物均匀压实后盖板，并将后盖板静置3～5天。
Claims (10)
1.一种具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一、清洁陶瓷材料表面；
步骤二、测试陶瓷材料表面能；
步骤三、放置并调整微米玻璃珠限位工装；
步骤四、布置微米玻璃珠；
步骤五、提取、均匀并离心粘接胶水；
步骤六、采用点胶机根据陶瓷方镜模型分别对不同限位孔进行点胶；
步骤七、收回微米玻璃珠限位工装；
步骤八、安装陶瓷后盖板；
步骤九、采用重物均匀压实后盖板并静置。
2.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤一的具体步骤如下：
步骤一一、手带橡胶手套，用洁净布蘸取适量无水酒精，依次清洁陶瓷材料表面，包括陶瓷方镜的待粘接表面和陶瓷方镜后盖板的待粘接表面；
步骤一二、重复步骤一一多次，直到洁净布表面无灰尘且陶瓷材料表面无灰尘。
3.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤二的具体步骤如下：
步骤二一、用达因笔在陶瓷方镜的待粘接表面和陶瓷方镜后盖板的待粘接表面边缘2～3mm位置，绘制一道长度为40～50mm的直线，画线均匀分布，不起任何珠点，观察达因笔绘制直线变化；
步骤二二、如果直线在5s内不收缩，说明陶瓷材料表面能大于40，适合粘接，如果直线在5s内发生收缩，则说明陶瓷材料表面能低于40，粘接过程无法继续进行。
4.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤三的具体步骤如下：
步骤三一、将厚度为0.05～0.2mm的微米玻璃珠限位工装放置到位于陶瓷方镜待粘接处的凹槽内，与陶瓷方镜凹槽内边框接触，放平静置不少于1min；
步骤三二、确认微米玻璃珠限位工装边缘无明显翘曲与变形发生，如果微米玻璃珠限位工装发生翘曲或变形，则需重新更换微米玻璃珠限位工装，确保其边缘与凹槽内壁为间隙配合。
5.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤四的具体步骤如下：
采用镊子夹取微米玻璃珠，将微米玻璃珠分别放入玻璃珠限位工装的每个限位孔的中心区域。
6.根据权利要求5所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述每个限位孔中微米玻璃珠的数量为3～20粒。
7.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤五的具体步骤如下：
步骤五一、取陶瓷材料粘接胶水；
步骤五二、去除胶水前端5～15ml的胶水，将胶水加入针管中并用搅拌棒搅匀；
步骤五三、将针管倒置，放入离心机对搅匀的胶水进行离心，以除去胶水中的气泡，观察离心后胶水内部，如果无明显气泡存在则可进行后续粘接工作，如果胶水内部存在一定量的气泡则需重复本步骤直到胶水内部无明显气泡。
8.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤六的具体步骤如下：
步骤六一、将离心后的胶水加入点胶机中，调整点胶机真空度与预制压力，确保点胶机不发生气体倒吸且出胶速度均匀适用；
步骤六二、开始测试粘接，在测试件上测试点胶机的出胶量，确认满足具体陶瓷方镜粘接需求的各类胶点直径对应的出胶时间；
步骤六三、正式点胶前，排胶5～10s，确保出胶口胶水充实；
步骤六四、开始正式粘接，采用点胶机根据陶瓷方镜模型分别对不同限位孔进行点胶。
9.根据权利要求8所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述点胶过程的速度不低于10～12胶点/分钟，按顺时针顺序沿直线从边缘到中心开始点胶。
10.根据权利要求1所述的具有粘接应力消除效果的陶瓷材料粘接工艺，其特征在于所述步骤八的具体步骤如下：
开始安装陶瓷后盖板，注意盖板方向，手工下陶瓷方镜后盖板，用塞尺保证盖板与方镜四周间隙均匀，并挤压方镜后盖板的四个角区域，压实后盖板。
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| GR01 | Patent grant | ||
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