CN88102387A - 接触式工作膜片印刷机的夹具 - Google Patents

Abstract

半导体工业中所使用的工作膜片接触式印刷机的夹具能够利用由现有易购得的原材料制成的密封垫，而且还能减少作用在原始模板和待复制膜片上的切向力。

为此目的，本发明提出用一个初级密封垫和一个次级垫并在两密封垫并在两密封垫间配置一支架的结构。这种支架可防止切向力向与原始模板和待复制膜片相接触的密封垫传递。

Description

本发明是关于半导体工业中所使用的接触式工作膜片印刷机的夹具。

对同类接触式工作膜片印刷机来说，由分离为两部分腔体并藉真空产生压力的印刷机确系最常用的结构。这种印刷机的两个腔体都备有结构相同的安装膜片的夹具。印刷机的一部分腔体上装有安放模板的夹具，而另一部分腔体上则装有安放待复制膜片（工作膜片）的夹具，同样靠抽真空来压紧膜片。通常，模板和工作膜片都具有相同的尺寸，且形状均为矩形。印刷机固定部分的底部装有一个准直透镜或者一个用来曝光的光线通道口。印刷机可动部分的底部装有一个用来观察干涉条纹的滤光镜。将原始模板和待复制膜片分别插入印刷机的这两个部分，把它们合拢后，在这两个部分中间就形成了一个中心空间;它连通着真空源，在两个部分的外部空间充满空气的情况下，就会产生作用在两个插入膜片上所需的压力。安放在夹具体内凹槽处的密封垫，分别与模板和工作膜片的四周边缘部分相接触。靠紧固螺丝压紧推力架使密封垫保持在凹槽内。密封垫表面的无约束部分位于模板的外周和夹具体凹槽底部开口处的中间，它能使模板运动以保证在复制过程中它们能正确无误地相互接触。

与此同时，密封垫的延伸表面会发生令人讨厌的向中心空间偏挠的现象，在模板和膜片内产生切应力。且模板和膜片内的应力沿其四周分布是不均匀的。这种现象造成原始模板相对待复制膜片的位置发生偏移，导致不可接受的缺陷。可以采用由某些特殊材料制成的密封垫来将这种缺陷减小，但放入密封垫内的增强嵌入物必须在与模板或膜片的两个相邻边相垂直的方向上具有同样的刚度。所用的材料还必须防止密封垫表面与模板或膜片表面接触时发生任何粘连现象。密封垫的临界应力点亦应位于模板与密封垫相接触的边角处，因为材料的疲劳在这些地方还会使刚度发生变化，因此膜片位置的偏移会增大到超出允许的限度。材料的疲劳大约发生在使用四个月以后。总之，由于价钱高，保证获得确切相同的密封垫有困难，整套装置的运作费用实质上也在增加。

本发明的目的是减少印刷机的上述缺点，并提供一套无须将密封垫直接嵌入模板和膜片的装置，但必须使用一个刚性支架，该支架结构可保证在密封垫宽度方向的主要部分发生偏挠时仍能可靠地支撑。根据本发明，该装置由两个结构设计相同的夹具组成，每个夹具都带有一块中心开口的板（夹具体），在其中心开口处做有一个外凹槽，密封垫由推力架压在槽底上，推力架通过紧固螺丝与夹具体连接。所述的初级密封垫装在外凹槽底面与推力架之间。本发明的本质特征是在夹具体内多开了一个内凹槽，在内凹槽底面上放置了另一个次级密封垫，它与内凹槽保持有一定的径向和轴向间隙，且在两个密封垫之间设置有一个支架，它也与内凹槽壁保持有一定的径向和轴向间隙。两个密封垫和其间的支架都有着一样的中心开口和相等的尺寸大小。密封垫的四边都有一小部分搭接在模板和膜片上，其它部分则伸到原始模板和待复制的膜片边框以外的地方。夹具体上的内凹槽底部中心开口应大于原始模板和工作膜片的最大尺寸。推力架的中心开口则应小于夹具体上内凹槽的开口尺寸以保持一定的搭接部分。支架可以在其中心开口附近的突缘的面上有密封垫的凸台。

用以下方法可以限制令人讨厌的切向力，一个初级的、外边的密封垫并不直接作用于模板或膜片，而是通过一块刚性支架起作用。该刚性支架在相当大的宽度范围内支承着外边的初级密封垫;因此，作用在刚性支架上的切向力就会大为减小，从而对密封垫质量上的要求也就明显地降低。这种密封垫可以用普通的现有材料制造。夹具体上的内凹槽仅仅为次级密封垫定位而设。在里边的次级密封垫也可用普通的现有材料制造，当然，这种材料要保证密封垫不会对模板或膜片的表面产生粘附现象。例如，可选用硅橡胶以及其它类似的材料。

附图以纵剖面图的形式描绘了印刷机夹具中一个封闭的真空腔体的一部分结构的实施例，此时腔体的中空部分已抽真空，而外部空间则充满空气。印刷机腔体的固定部分装着插有原始模板的夹具如图的右半部剖视图图部分所示;接触式印刷机的运动部分（图的左半部）装着插有待复制的工作膜片的夹具，它与固定部分呈镜面对称。

接触式工作膜片印刷机系由两个形状相同的固定部分和活动部分组成。通过滑动或转动可使这两个部分闭合和松开。每一部分都包含一个夹具，夹具体3是一个有中心开口的板状结构。夹具体中心开口处做有一个向外开的凹槽10。初级密封垫6装在外凹槽10的底面和推力架7之间。推力架7通过夹紧螺丝8与夹具体3相连接。在夹具体3上又开了一个内凹槽9。次级密封垫4装在内凹槽9的底面上并具有径向和轴向间隙。支架5位于密封垫4和6之间，也有径向和轴向间隙。次级密封垫4、支架5和初级密封垫6的开口大小是一致的，且都分别小于模板1和膜片2的外廓尺寸并留有一搭接边框。内凹槽9底面的开口尺寸应分别大于模板1和膜片2的最大外廓尺寸。推力架7的中心开口尺寸则应小于内凹槽9底面的开口尺寸。支架5能在两侧面沿其开口有密封凸台14。在使用薄的模板1和膜片2的情况下与次级密封垫4贴合着的凸台14可使内凹槽9的底面厚度尺寸增大。在支架5另一边的凸台14则会对初级密封垫6产生一种预压力，使它保证与支架5接触紧密。

原始模板1通常是一块具有原始图纹的玻璃板，它被插入印刷机的固定部分，其位置由在图上未显示的定位销来确定。同样，待复制的膜片2插在印刷机中可打开的活动部分里。在较低的真空压力（约90KPa）作用下它们会保持在各自的位置上，并能随印刷机的活动部分动作，当两部分腔体合拢后，模板1和膜片2之间仍保持有约1mm的距离。随后，印刷机的活动部分压合到固定部分上并与其上的密封垫接触。印刷机腔体的内部空间密闭起来与外部空间隔开。工作过程的本阶段里原始模板和工作膜片分别由于空腔11和12抽真空而受压，压力通过次级密封垫4作用到支架5上。由于受压，整个系统被推移使支架5压住初级密封垫6，再通过密封垫6与推力架7在外凹槽10边框外突缘表面相接触，使被原始模板和工作膜片隔开的空腔11和12与充空气的中央空腔13正真密封隔离起来，也就是说只有在空腔11和12相对于中央空间13有过剩压力的情况下初级密封垫才会起这种作用。在空腔11和12存在过剩压力的情况下所说的搭接会进一步使初级密封垫6的内边朝支架5的方向产生一定的机械偏移，这就使初级密封垫6的作用可靠性受到影响。工作过程的下一阶段，空腔11和12以及中央空腔13都抽到全真空状态，于是整个印刷机系统得到释放，且由于初级密封垫6的弹性作用使模板1和膜片2相互趋近。工作过程的第三阶段，空腔11和12被充空气，则模板1和膜片2因受到周围空间的过剩压力而压向对方，在该阶段中要用干涉条纹检查它们接触的质量，且待复制的膜片2要进行曝光。当空腔11和12以及中央空腔13再次抽真空后，模板1和膜片2再次分离。随后再在中央空腔充空气而空腔11和12里则保留一点残存的真空状态，这套装置准备着打开其活动部分以便取走已经曝光的膜片和插入另一块新的未曝光的膜片2。

附图标号名称

1.原始模板

2.待复制的膜片（工作膜片）

3.夹具体

4.次级密封垫

5.支架

6.初级密封垫

7.推力架

8.夹紧螺丝

9.内凹槽

10.外凹槽

11.原始模板所在空腔

12.复制膜片所在空腔

13.中央空腔

14.密封凸台面

Claims (2)

1、接触式工作膜片印刷机包括一个固定部分和一个活动部分，它们的结构设计基本一致，这两个部分都各装有一个带有中间开口的板形夹具，夹具上做有凹槽，一块初级密封垫被推力架在凹槽底面上，保证初级密封垫位于凹槽底面和推力架之间，特别是在夹具体(3)上做有一附加的内凹槽(9)，装在内凹槽(9)底面上的次级密封垫(4)可以保持径向和轴向移动，支架(5)插在初级密封垫(6)和次级密封垫(4)之间也可作径向和轴向移动，次级密封垫(4)，初级密封垫(6)和支架(5)都做有一样的开口，其开口尺寸应分别小于模板(1)和膜片(2)的外廓尺寸，夹具体(3)上的内凹槽(9)的底面开口应大于模板(1)和膜片(2)的最大外廓尺寸，推力架(7)的开口尺寸则应小于内凹槽(9)底面的开口尺寸。

2、根据权利要求1所述接触式工作膜片印刷机的夹具，其特征是其中的支架5两侧沿中心开口处做出的密封凸台14应分别与初级密封垫6和次级密封垫4的端面贴合。

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