[發明專利]靜電鍵合設備及靜電鍵合產生的方法

有效

• 申請號: 201610597631.5
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN106082117B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 湯亮;張忠山;季磊;支萌輝;齊敏;孫泉;喬東海;張倩
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及一種靜電鍵合技術，特別涉及一種靜電鍵合設備及靜電鍵合產生的方法。

背景技術

靜電鍵合也稱為Anodic Bonding、Field-Assisted Bonding或Mallory，由Wallis&Pòmerantz于1969年發現，主要用于硅和玻璃的鍵合。

靜電鍵合有許多優點：(1)靜電鍵合溫度低，(2)靜電鍵合氣密性好，(3)靜電鍵合機械強度高，等等。

但是，在制備MEMS堿金屬原子泡時，需要先將堿金屬在與氧氣、水汽隔絕的潔凈環境中滴入帶有硅孔和玻璃片的硅片中，再蓋上玻璃片進行靜電鍵合，現有的設備無法完成此操作。

發明內容

本發明的目的是針對現有制備MEMS堿金屬原子泡時存在的上述缺陷，以實現在與氧氣、水汽隔離的潔凈環境中對操作對象的操作和轉移，并最終完成靜電鍵合。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種靜電鍵合設備，該靜電鍵合設備包括手套箱設備和靜電鍵合發生設備；靜電鍵合發生設備內部設置有靜電鍵合室，手套箱設備內部設置有手套箱；靜電鍵合室與手套箱之間設立連接通道，連接通道用于實現操作對象的內部轉移。

優選的，連接通道設置有機械鎖和機械門；當操作對象轉移之前，開啟機械鎖和機械門；當操作對象轉移之后，關閉機械門和機械鎖。

優選的，靜電鍵合設備還包括手套箱設備電腦控制終端和靜電鍵合發生設備電腦控制終端。

優選的，靜電鍵合室包括第一電極、第一電極操作桿和加熱裝置；靜電鍵合發生設備電腦控制終端控制第一電極操作桿對操作對象施加作用力，使第一電極操作桿與操作對象接觸；靜電鍵合發生設備電腦控制終端控制加熱裝置對操作對象進行加熱；靜電鍵合發生設備電腦控制終端控制第一電極給操作對象提供電壓。

優選的，手套箱包括：探頭、氣體輸入孔和氣體輸出孔；手套箱設備電腦控制終端控制探頭對手套箱內的氧氣和水汽含量進行測量；通過手套箱設備電腦控制終端控制開啟手套箱的置換功能，直到手套箱設備電腦控制終端顯示氧氣含量低于0.3ppm、水汽含量低于1.0ppm時，停止置換功能。

優選的，靜電鍵合設備還包括位于靜電鍵合發生設備內部的高真空顯示器和低真空顯示器；高真空顯示器用于在靜電鍵合發生設備電腦控制終端對靜電鍵合室進行真空處理時，顯示靜電鍵合室內高真空數值；低真空顯示器用于在停止真空處理后對靜電鍵合室充入氬氣時，顯示靜電鍵合室內低真空數值。

優選的，靜電鍵合設備還包括：大操作對象傳送通道；大操作對象傳送通道用于在手套箱設備電腦控制終端控制大操作對象傳送通道內氣壓和手套箱設備內氣壓平衡后，將操作對象從大操作對象傳送通道轉移到手套箱設備內。

優選的，靜電鍵合設備還包括支撐架；支撐架用于支撐手套箱設備和靜電鍵合發生設備。

第二方面，本發明提供了一種靜電鍵合產生方法，該方法包括：

將操作對象放置到內氣壓平衡的手套箱內；通過電腦控制終端開啟手套箱置換功能，直到氧氣含量低于0.3ppm和水汽含量低于1.0ppm時，停止置換功能；將操作對象通過連接通道轉移到靜電鍵合室；將操作對象進行處理，產生靜電鍵合反應。

優選的，將操作對象通過連接通道轉移到靜電鍵合室之前還包括：

通過靜電鍵合發生設備電腦控制終端對靜電鍵合室進行抽真空處理，顯示靜電鍵合室內高真空數值；當高真空數值小于1E-4Pa停止真空操作；充入氬氣入靜電鍵合室，直到靜電鍵合室低真空數值為1.0E5Pa時，開啟機械鎖和機械門，將操作對象通過連接通道轉移到靜電鍵合室，以及在操作對象轉移到靜電鍵合室后，關閉機械門和機械鎖。

優選的，將操作對象進行處理，產生靜電鍵合反應之后還包括：

通過靜電鍵合發生設備電腦控制終端對靜電鍵合室進行抽真空處理，顯示靜電鍵合室內高真空數值；當高真空數值小于1E-4Pa停止真空操作；充入氬氣入靜電鍵合室，直到靜電鍵合室低真空數值為2.4E5Pa時，對操作對象進行處理，產生靜電鍵合。

優選的，將操作對象進行處理，產生靜電鍵合反應的步驟具體包括：

通過靜電鍵合發生設備電腦控制終端控制第一電極操作桿對操作對象施加作用力，使第一電極操作桿與操作物接觸；通過靜電鍵合發生設備電腦控制終端控制加熱裝置對操作對象進行加熱，加熱的具體條件為溫度350℃,時間為3小時；通過靜電鍵合發生設備電腦控制終端控制第一電極給操作對象提供電壓，電壓的具體條件為負壓1000V，時間為15分鐘。