本發(fā)明涉及微加工工藝中的微對準操作技術(shù)領(lǐng)域，特指一種用于微納器件微組裝中對準操作的樣品夾具及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著微細加工技術(shù)的發(fā)展，可以利用微機電系統(tǒng)MEMS相關(guān)的工藝流程和手段設(shè)計并加工出尺寸極小、多功能集成的微納器件和系統(tǒng)。但是，利用MEMS技術(shù)以高效、快捷、高可靠性的制作高集成密度和大面積的三維結(jié)構(gòu)仍存在諸多困難。上下結(jié)構(gòu)的精確對準是實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)微組裝的最有效途徑之一，因此在這一組裝工藝過程中的實用工具及使用對于實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)器件及系統(tǒng)非常重要。

由于MEMS器件微細結(jié)構(gòu)日益復雜，并且和超精密機械加工技術(shù)結(jié)合日益緊密，所以將半導體微器件工藝與精密機械加工技術(shù)結(jié)合起來用以制作具有特定用途的三維結(jié)構(gòu)與器件是目前器件和系統(tǒng)領(lǐng)域重要的發(fā)展方向和前沿之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種用于微納器件微組裝中對準操作的樣品夾具及應(yīng)用，有經(jīng)精密機械加工工藝而得到的與待對準樣品尺寸相匹配的凹槽，可根據(jù)不同形狀、不同尺寸的待對準樣品以靈活選擇相應(yīng)的凹槽夾具。將其中的器件樣品(上樣品)采用掩膜版真空吸住并固定，調(diào)整已固定在樣品臺上的嵌有另一器件樣品(下樣品)的夾具高度，在光刻機的左右兩個光學顯微鏡幫助下，將下面的夾具樣品臺靠近上部樣品，并完成上下樣品間的精確對準。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用于微納器件微組裝中對準操作的樣品夾具，包括樣品夾具，樣品夾具采用合金或鐵氟龍作為主體材料，樣品夾具表面的中央位置設(shè)有與待對準樣品尺寸相匹配的樣品夾具凹槽，樣品夾具凹槽上下位置分別設(shè)有固定作用的螺紋通孔。

進一步而言，所述樣品夾具上下兩側(cè)對稱設(shè)有固定作用的內(nèi)凹孔，樣品夾具左右兩端對稱設(shè)有固定作用的夾具斜坡。

進一步而言，所述樣品夾具凹槽通過精密機械加工工藝制作，樣品夾具凹槽內(nèi)表面采用粗糙面結(jié)構(gòu)設(shè)置，樣品夾具凹槽采用四邊形或圓形結(jié)構(gòu)設(shè)置，且四邊形的四個角采用倒圓角結(jié)構(gòu)設(shè)置。

一種用于微納器件微組裝中對準操作的樣品夾具的應(yīng)用方法，步驟如下：

步驟一，選用樣品夾具，使其樣品夾具凹槽與待對準樣品(下樣品)的尺寸相匹配，并將下樣品嵌入到樣品夾具凹槽中；

步驟二，調(diào)整光刻機樣品臺與掩膜版放置位置之間的相對高度，將裝載有下樣品的樣品夾具置于光刻機的樣品臺上，樣品臺抽真空后，使樣品夾具通過固定作用內(nèi)凹孔與固定作用的夾具斜坡固定在樣品臺上；

步驟三，將標準樣品(上樣品)采用掩膜版真空吸住并固定，調(diào)整樣品臺高度，使下樣品靠近上樣品，利用光刻機的左右兩個光學顯微鏡觀察兩個樣品，并調(diào)整樣品臺位置，在事先設(shè)計并制作出的對準標記引導下，使下樣品與上樣品精確對準；

步驟四，調(diào)整樣品臺高度，使上樣品與下樣品相接觸，繼續(xù)用光刻機的左右兩個光學顯微鏡觀察上下樣品的相對位置，使上下樣品精確對準，并通過螺釘與方形墊片通過固定作用螺紋通孔將上下樣品進行固定；

步驟五，在光刻機的樣品臺上取下已固定樣品相對位置的夾具，以進行后續(xù)加工。

本發(fā)明有益效果：

1.本發(fā)明具有很高的加工靈活性，在夾具主體材料的選擇上可以根據(jù)實際需要選擇不同材質(zhì)的基板，應(yīng)根據(jù)實驗室的具體環(huán)境要求選擇滿足實驗室規(guī)定的相應(yīng)材質(zhì)；

2.本發(fā)明中的微型凹槽的設(shè)計及加工具有靈活性，可根據(jù)被夾樣品的形狀及尺寸，以設(shè)計和加工出相應(yīng)的凹槽圖形；

3.本發(fā)明中用于固定樣品相對位置的螺釘安裝和拆卸方便，可根據(jù)需要及時調(diào)整尺寸及大小；

4.本發(fā)明具有很高的靈活性，操作簡單方便，在微組裝過程中可借助光刻機的左右兩個顯微鏡高效、便捷的完成上下樣品間的精確微對準，很大程度上提高作業(yè)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明樣品夾具結(jié)構(gòu)圖；

圖2是圖1仰視圖；

圖3是圖2側(cè)視圖。

1.固定作用的內(nèi)凹孔；2.樣品夾具凹槽；3.固定作用的螺紋通孔；4.固定作用的夾具斜坡。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明所述一種用于微納器件微組裝中對準操作的樣品夾具，包括樣品夾具，樣品夾具采用合金或鐵氟龍作為主體材料，其結(jié)構(gòu)更堅固、更耐用，樣品夾具表面的中央位置設(shè)有與待對準樣品尺寸相匹配的樣品夾具凹槽2，樣品夾具凹槽2上下位置分別設(shè)有固定作用的螺紋通孔3。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，將下樣品嵌入到樣品夾具凹槽2中，利用光刻機的左右顯微鏡將上下兩個樣品進行對準，然后采用螺釘和方形墊片穿過固定作用的螺紋通孔3將上樣品與下樣品的相對位置固定，以用于后續(xù)工藝。本發(fā)明對于微加工工藝中的樣品精確微對準操作和三維結(jié)構(gòu)的制作具有極強的適用性，在對準夾具材料選擇、不同尺寸和不同形狀樣品的對準操作上具有極高的靈活性，可以方便實現(xiàn)三維微結(jié)構(gòu)的高精度對準及集成。

更具體而言，所述樣品夾具上下兩側(cè)對稱設(shè)有固定作用的內(nèi)凹孔1，樣品夾具左右兩端對稱設(shè)有固定作用的夾具斜坡4。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過固定作用內(nèi)凹孔1與固定作用的夾具斜坡4便于將樣品夾具固定于樣品臺上。

更具體而言，所述樣品夾具凹槽2通過精密機械加工工藝制作，樣品夾具凹槽2內(nèi)表面采用粗糙面結(jié)構(gòu)設(shè)置，樣品夾具凹槽2采用四邊形或圓形結(jié)構(gòu)設(shè)置，且四邊形的四個角采用倒圓角結(jié)構(gòu)設(shè)置。

一種用于微納器件微組裝中對準操作的樣品夾具的應(yīng)用方法，步驟如下：

步驟一，選用樣品夾具，使其樣品夾具凹槽2與待對準樣品(下樣品)的尺寸相匹配，并將下樣品嵌入到樣品夾具凹槽2中；

步驟二，調(diào)整光刻機樣品臺與掩膜版放置位置之間的相對高度，將裝載有下樣品的樣品夾具置于光刻機的樣品臺上，樣品臺抽真空后，使樣品夾具通過固定作用內(nèi)凹孔1與固定作用夾具的斜坡4固定在樣品臺上；

步驟三，將標準樣品(上樣品)采用掩膜版真空吸住并固定，調(diào)整樣品臺高度，使下樣品靠近上樣品，利用光刻機的左右兩個光學顯微鏡觀察兩個樣品，并調(diào)整樣品臺位置，在事先設(shè)計并制作出的對準標記引導下，使下樣品與上樣品精確對準；

步驟四，調(diào)整樣品臺高度，使上樣品與下樣品相接觸，繼續(xù)用光刻機的左右兩個光學顯微鏡觀察上下樣品的相對位置，使上下樣品精確對準，并通過螺釘與方形墊片通過固定作用螺紋通孔3將上下樣品進行固定；

步驟五，在光刻機的樣品臺上取下已固定樣品相對位置的夾具，以進行后續(xù)加工。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。