用于红外焦平面晶片的处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及红外技术领域，特别涉及一种用于红外焦平面晶片的处理装置。


背景技术：

2.红外焦平面探测器通常由红外光敏芯片、互连层和读出电路三部分组成，依据光敏芯片中光敏元的排列方式可分为线列和面阵两种结构，可分别用于扫描和凝视型红外系统。红外焦平面的出现给红外系统带来了革命性的变化：简化甚至取消了光机扫描系统；因光敏元数量的增加，系统的分辨率、灵敏度、响应速度、可靠性等性能指标得到大大提高。因此，红外焦平面探测器在航天遥感、微光夜视、军事侦察、空间天文等领域有重要需求，并且受到了高度重视和大力发展。目前，红外焦平面探测器正朝着大规模、高灵敏度的方向发展。
3.红外焦平面探测器需要将分立的光敏芯片和读出电路一一对应连接在一起构成焦平面器件，互连方式有直接倒焊混成、间接倒焊混成、环孔技术和引线键合等。直接倒焊混成型红外焦平面是当前发展最为成熟的焦平面结构，其优点是敏感元阵列可获得接近100％的占空因子、读出电路可增大信号处理器的面积、寄生阻抗低、抗电磁干扰能力强和机械可靠性高等。红外焦平面探测器在传统、通用的抛光减薄工艺中采用直接在晶片反面贴石蜡的方法，工艺中晶片应力大且应力状态与后续倒装焊接时不同，导致两步工艺中实际的晶片表面平整度相差很大，不能有效地衔接。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中采用直接在晶片反面贴石蜡，传统的抛光减薄方法存在与后续倒装焊接时晶片表面平整度评价标准不统一、不能有效衔接的缺陷，提供一种用于红外焦平面晶片的处理装置。
5.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.本实用新型提供了一种用于红外焦平面晶片的处理装置，所述处理装置包括真空吸盘、抛光装置和测量装置，所述真空吸盘位于所述抛光装置上；
7.所述真空吸盘用于真空吸附贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片；
8.所述抛光装置用于对吸附在所述真空吸盘上的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄抛光处理；
9.所述测量装置用于在保持减薄抛光处理后的红外焦平面晶片真空吸附的状态下测量所述红外焦平面晶片的平面度；并在判断出所述平面度大于预设平面度时，调整减薄抛光参数以使得所述红外焦平面晶片的平面度小于等于所述预设平面度。
10.较佳地，所述处理装置还包括旋涂装置、热烘装置、贴胶膜装置、去胶膜装置和清洗装置；
11.所述旋涂装置用于在所述红外焦平面晶片的正面旋涂光刻胶；
12.所述热烘装置用于对旋涂光刻胶的红外焦平面晶片进行热烘处理；
13.所述贴胶膜装置用于在热烘处理后的红外焦平面晶片上贴附研磨胶膜层；
14.所述去胶膜装置用于去除红外焦平面晶片上贴附的研磨胶膜层；
15.所述清洗装置用于清洗所述红外焦平面晶片上的光刻胶。
16.较佳地，所述抛光装置用于按照粗抛条件对吸附在所述真空吸盘上的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄粗抛光处理；
17.所述抛光装置还用于按照精抛条件对减薄粗抛光处理后的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄精抛光处理。
18.较佳地，所述真空吸盘包括容纳腔、不同直径的环形沟道、线形沟道和真空孔；所述容纳腔设置于所述真空吸盘反面的中间部位，所述不同直径的环形沟道设置于所述真空吸盘正面的中间部位；
19.所述不同直径的环形沟道通过所述线形沟道相连通；
20.所述真空孔设置于所述环形沟道与线形沟道的相交处。
21.较佳地，所述真空吸盘为圆形。
22.较佳地，所述真空吸盘的直径和厚度均与所述抛光装置的直径和厚度相匹配。
23.较佳地，所述真空吸盘的材质为聚四氟乙烯或陶瓷。
24.较佳地，所述减薄抛光参数包括压力值和转速值中的至少一种。
25.较佳地，所述预设平面度为1微米。
26.较佳地，所述粗抛条件为压力值大于等于0.1kg/cm2且小于等于0.4kg/cm2，以及转速值大于等于40r/min且小于等于80r/min；所述精抛条件为压力值大于等于0.2kg/cm2且小于等于0.5kg/cm2，以及转速值大于等于45r/min且小于等于90r/min。
27.本实用新型的积极进步效果在于：
28.本实用新型通过将贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片真空吸附在真空吸盘上，通过抛光装置对吸附在真空吸盘上红外焦平面晶片进行减薄抛光处理，再通过测量装置在线测量红外焦平面晶片的平面度，并通过调整减薄抛光参数直至红外焦平面晶片的平面度小于等于预设平面度，从而使得红外焦平面晶片达到目标厚度，而采用贴附研磨胶膜层的方法能够有效地评价后续倒装焊接时红外焦平面晶片的平面度，同时也有效衔接了倒装焊接过程中红外焦平面晶片的平面度控制。
附图说明
29.图1为本实用新型一示例性实施例提供的用于红外焦平面晶片的处理装置的结构示意图。
30.图2为本实用新型一示例性实施例提供的用于红外焦平面晶片的处理装置中的真空吸盘的第一结构示意图。
31.图3为本实用新型一示例性实施例提供的用于红外焦平面晶片的处理装置中的真空吸盘的第二结构示意图。
32.图4为本实用新型一示例性实施例提供的用于红外焦平面晶片的处理装置中的真空吸盘的第三结构示意图。
具体实施方式
33.下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
34.本实施例提供了一种用于红外焦平面晶片的处理装置，如图1所示，该处理装置包括真空吸盘1、抛光装置2和测量装置3，该真空吸盘1位于抛光装置2上，具体地，真空吸盘1定位于抛光装置2的抛头上，定位方式可以是粘结、套装、卡接或真空吸附；
35.真空吸盘1用于真空吸附贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片；
36.本实施例中，采用正面贴附研磨胶膜层(uv胶膜)的方法，使用贴膜机在红外焦平面晶片的正面贴附研磨胶膜层，并将贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片真空吸附在真空吸盘的研磨台面上，以通过真空吸附固定红外焦平面晶片。
37.在一可实施的方案中，真空吸盘1的材质为聚四氟乙烯或陶瓷，需要说明的是，陶瓷的主要成分为al2o3(氧化铝)，另外，真空吸盘1通常采用性价比高的陶瓷材料。
38.需要说明的是，红外焦平面晶片可以为红外焦平面光敏晶片，也可以为其他晶片。
39.另外，减薄抛光的红外焦平面晶片选取2英寸的inp/ingaas，对其反面(即背面)的inp衬底进行减薄抛光处理。
40.抛光装置2用于对吸附在真空吸盘上的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄抛光处理；
41.在一可实施的方案中，抛光装置2用于按照粗抛条件对吸附在真空吸盘上的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄粗抛光处理；
42.抛光装置2还用于按照精抛条件对减薄粗抛光处理后的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄精抛光处理。
43.本实施例中，粗抛条件为压力值大于等于0.1kg/cm2且小于等于0.4kg/cm2，以及转速值大于等于40r/min且小于等于80r/min；所述精抛条件为压力值大于等于0.2kg/cm2且小于等于0.5kg/cm2，以及转速值大于等于45r/min且小于等于90r/min。
44.在具体实施过程中，通过抛光装置2分别对吸附在真空吸盘上的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄粗抛光处理和减薄精抛光处理，具体地，先对吸附在真空吸盘上的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片按照压力值0.1-0.4kg/cm2以及转速值40-80r/min进行分布减薄粗抛光处理，以对贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片的平面度减薄为20-50微米，进一步地，再按照压力值0.2-0.5kg/cm2以及转速值45-90r/min对减薄粗抛光处理后的贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片进行减薄精抛光处理，以进一步对贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片的平面度减薄为2-20微米，使得红外焦平面晶片达到目标厚度(即最终厚度)，另外，目标厚度为250-300毫米。
45.在一可实施的方案中，真空吸盘1为圆形，真空吸盘1的直径和厚度均与抛光装置2的直径和厚度相匹配。
46.测量装置3用于在保持减薄抛光处理后的红外焦平面晶片真空吸附的状态下测量红外焦平面晶片的平面度；并在判断出平面度大于预设平面度时，调整减薄抛光参数以使得红外焦平面晶片的平面度小于等于预设平面度。
47.在一可实施的方案中，减薄抛光参数包括压力值和转速值中的至少一种。
48.在一可实施的方案中，预设平面度为1微米。
49.需要说明的是，测量装置可以为激光干涉仪，也可以为其他可以测量平面的仪器，此处不做具体限定。例如，以测量装置为激光干涉仪为例，在保持减薄抛光处理后的红外焦平面晶片真空吸附的状态下，采用激光干涉仪在线测量红外焦平面晶片的平面度，并在判断出平面度大于预设平面度时，调整减薄抛光参数以使得晶片的平面度小于等于预设平面度，以能够有效地评价后续倒装焊接时红外焦平面晶片的平面度，同时也有效衔接了倒装焊接过程中红外焦平面晶片的平面度控制。
50.另外，通过测量装置对红外焦平面晶片的正反面均可测量，对于红外焦平面晶片正面反的测量取决于研磨胶膜层在红外焦平面晶片上的贴附位置，例如，当研磨胶膜层贴附在红外焦平面晶片正面时可对红外焦平面晶片的反面进行平面度测量；当研磨胶膜层贴附在红外焦平面晶片反面时可对红外焦平面晶片的正面进行平面度测量。
51.本实施例中，真空吸盘表面具有高平面度，抛光过程中采用真空吸附状态以控制红外焦平面晶片正面和反面的平面度，使得红外焦平面晶片在抛光时受到的应力、变形与单个晶片在后续的倒装焊接真空吸附下的应力、变形相似，实现了与后续工艺的有效衔接，有效提高了倒装焊接的连通率。
52.在一可实施的方案中，如图1所示，该处理装置还包括旋涂装置4、热烘装置5、贴胶膜装置6、去胶膜装置7和清洗装置8；
53.旋涂装置4用于在红外焦平面晶片的正面旋涂光刻胶；
54.本实施例中，通过旋涂装置4在红外焦平面晶片的正面旋涂光刻胶，以实现对红外焦平面晶片涂光刻胶保护。
55.热烘装置5用于对旋涂光刻胶的红外焦平面晶片进行热烘处理；
56.本实施例中，通过热烘装置5对旋涂光刻胶的红外焦平面晶片进行后烘，具体地，对旋涂光刻胶的红外焦平面晶片在水平状态下65℃热烘约5小时。
57.贴胶膜装置6用于在热烘处理后的红外焦平面晶片上贴附研磨胶膜层；
58.本实施例中，贴胶膜装置6可以为贴膜机，具体地，可以通过贴膜机在热烘处理后的红外焦平面晶片的正面贴附研磨胶膜层。
59.去胶膜装置7用于去除红外焦平面晶片上贴附的研磨胶膜层；
60.本实施例中，在去除研磨胶膜层时，具体是在脱膜机里进行紫外照射，研磨胶膜层因失去粘附性而自动脱落，从而能够去除红外焦平面晶片上贴附的研磨胶膜层。
61.清洗装置8用于清洗红外焦平面晶片上的光刻胶。
62.本实施例中，采用丙酮和乙醇依次对红外焦平面晶片进行清洗，以去除红外焦平面晶片上的光刻胶。
63.在一可实施的方案中，如图2-图4所示，真空吸盘1包括容纳腔11、不同直径的环形沟道12、线形沟道13和真空孔14；
64.容纳腔11设置于真空吸盘1反面的中间部位，不同直径的环形沟道12设置于真空吸盘1正面的中间部位；
65.不同直径的环形沟道12通过线形沟道13相连通；
66.真空孔14设置于环形沟道12与线形沟道13的相交处。
67.本实施例中，不同直径的环形沟道12以真空吸盘的几何中心为圆心，呈等间距排列，其中最大直径的环形沟道比晶片的直径小1-2毫米，该不同直径的环形沟道用于稳定地
吸附待减薄抛光处理的红外焦平面晶片；线形沟道13用于连通所有不同直径的环形沟道12。另外最大直径的环形沟道的直径为26-30毫米。
68.本实施例中，在真空吸盘1反面的中间部位设置凹下的容纳腔11，实现了与抛光装置2的抛光头有效定位，空吸盘1正面的中间部位设有不同直径的环形沟道12以及线形沟道13，不同直径的环形沟道12以及线形沟道13与真空吸盘1上所设置的贯穿的真空孔14连通，真空孔14的另一端与真空发生结构连接，形成真空通道从而形成对红外焦平面晶片真空吸附定位，其定位原理是将红外焦平面晶片放入真空吸盘的容纳腔后，启动真空发生结构，负压通过真空孔传到不同直径的环形沟道12以及线形沟道13上，从而对红外焦平面晶片上表面真空吸附定位，另外，需要说明的是，真空发生结构可以为真空泵，也可以为其他真空设备。
69.本实施例通过将贴附有研磨胶膜层的红外焦平面晶片真空吸附在真空吸盘上，通过抛光装置对吸附在真空吸盘上红外焦平面晶片进行减薄抛光处理，再通过测量装置在线测量红外焦平面晶片的平面度，并通过调整减薄抛光参数直至红外焦平面晶片的平面度小于等于预设平面度，从而使得红外焦平面晶片达到目标厚度，而在对红外焦平面晶片减薄抛光时采用贴附研磨胶膜层的方法代替传统的粘蜡方法，能够有效地评价后续倒装焊接时红外焦平面晶片的平面度，同时也有效衔接了倒装焊接过程中红外焦平面晶片的平面度控制，实现了大规模红外焦平面晶片在真空吸附状态下的衬底抛光，具有低应力、高平面度的优点，同时也实现了红外焦平面晶片耦合高连通率，达到了制备工艺简单、高效、成品率高的效果。
70.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。