專利名稱：旋渦式非接觸硅片夾持裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硅片夾持裝置，尤其涉及一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置。
背景技術：
硅片的夾持與輸送是半導體生產工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，較大程度的影響 著硅片曝光前后的可靠性?，F有技術中，主要采用接觸式真空吸盤，通過真空 吸附將硅片下表面緊貼在傳送機械手上，確保了硅片傳送過程的穩(wěn)定性。然而， 與吸盤的直接接觸易導致硅片受力不均，從而造成硅片翹曲變形等缺陷。按照
美國半導體工業(yè)協(xié)會(SIA)的微電子技術發(fā)展構圖，2009年將開始使用直徑為 450mm的硅片，硅片尺寸的進一步增大，降低了硅片的剛度，由此導致硅片更 易彎曲，從而增加了采用接觸式夾持與輸送的難度。同時，采用接觸式夾持方 式，將不可避免的造成硅片下表面的表面污染與劃傷，對于硅片雙面刻蝕生產 要求而言，將嚴重的影響硅片表面質量，從而降低其生產效率及硅片利用率， 這對于具有納米級精度的芯片制造而言，將意味著廢品率的進一步增加。
目前非接觸夾持大多利用空氣動力學中的伯努利原理(例如美國專利 US5067762及US2006/0290151)，等高流動時，流速大，壓力就小。但由于其用 氣量過大而導致管道內較大的功率損耗，且噪聲較大，而限制了其應用。為了 克服上述缺點，有人提出旋渦式非接觸夾持原理(例如美國專利US609卯56)， 與伯努利原理裝置相比，采用該方案，在等流量氣體情況下可獲得更大的吸附 力，因而效率更高。然而，旋渦流的引入卻導致了硅片上表面剪切力的產生， 在該力的牽引下，被夾持硅片被迫發(fā)生旋轉運動，并由此導致硅片處于不穩(wěn)定 狀態(tài)，甚至于在垂直方向發(fā)生振動，與其它設備發(fā)生沖擊，從而嚴重的影響了 該方案的有效實施。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置，利用空氣動力學 原理，在半封閉的流道中誘發(fā)旋渦流，借助于旋渦中心的負壓力、空氣溢出的 正壓力和工件自重三者之間的動態(tài)平衡，實現硅片的非接觸夾持與輸送，在獲 得有效吸附的同時，避免硅片的旋轉。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是
本發(fā)明包括吸盤主體和穩(wěn)流網；其中1) 吸盤主體上半部分吸盤壁外部為長方體，內部為圓柱腔體，圓柱腔體頂部 同一圓周上開有兩個均布的進氣口，進氣口與圓柱腔體相切；吸盤主體下半部 分為帽檐結構，帽檐結構孔內側開有一個對準槽及固定環(huán)道，固定環(huán)道同一圓 周上開有多個均布的分流孔；
2) 穩(wěn)流網為扁圓柱結構，底面開有網狀穩(wěn)流孔；周圍設有環(huán)形壁面，環(huán)形壁 面同一圓周上開有多個均布的分流孔及一個對準塊；
吸盤主體與穩(wěn)流網之間通過一個對準槽和一個對準塊配合對準，固定環(huán)道
與穩(wěn)流網的環(huán)形壁面之間為粘接固定，吸盤主體的帽檐結構的底面和穩(wěn)流網的
底面齊平。
本發(fā)明具有的有益的效果是
(1) 通過分流孔和穩(wěn)流網的綜合作用，在獲得旋渦流吸附力的同時，由于對 吸盤底部旋渦的破壞，抑制了剪切力的產生的，從而避免了硅片的旋轉運動， 為獲得穩(wěn)定可靠的非接觸夾持創(chuàng)造了條件。
(2) 通過優(yōu)化匹配形成吸附力的氣體注入量與形成剪切力的氣體釋放量，從 而在獲得較大的吸附力的同時，避免氣體的過量損耗，并由此抑制了噪聲污染。
(3) 本發(fā)明結構簡單、工藝性好。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的立體結構及拆分裝配示意圖。
圖3是吸盤主體結構的橫截面圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖5是圖4的B-B剖視圖。
圖6是本發(fā)明的一種穩(wěn)流網的俯視圖。
圖7是本發(fā)明的另一種穩(wěn)流網的俯視圖。
圖中1、吸盤主體，1A、吸盤壁，1B、進氣口， 1C、帽檐結構，1D、對 準槽，1E、分流孔，1F、固定環(huán)道，2.穩(wěn)流網，2A、環(huán)形壁面，2B、分流孔， 2C、對準塊，2D、穩(wěn)流孔，2D'、穩(wěn)流孔，3、硅片。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1 、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本發(fā)明包括吸盤主體1和穩(wěn)流網2; 其中
1)吸盤主體1上半部分吸盤壁1A外部為長方體，內部為圓柱腔體，圓柱腔體頂部同一圓周上開有二個均布的進氣口 1B，進氣口 1B與圓柱腔體相切；吸
盤主體1下半部分為帽檐結構1C，帽檐結構1C孔內側開有一個對準槽1D及固 定環(huán)道1F，固定環(huán)道1F同一圓周上開有多個均布的分流孔1E;
2)穩(wěn)流網2為扁圓柱結構，底面開有網狀穩(wěn)流孔；周圍設有環(huán)形壁面2A， 環(huán)形壁面2A同一圓周上開有多個均布的分流孔2B及一個對準塊2C;
吸盤主體1與穩(wěn)流網2之間通過一個對準槽1D和一個對準塊2C配合對準， 固定環(huán)道1F與穩(wěn)流網2的環(huán)形壁面2A之間為粘接固定，吸盤主體1的帽檐結 構1C的底面和穩(wěn)流網2的底面齊平。
所述的固定環(huán)道1F上的分流孔1E和環(huán)形壁面2A上的分流孔2B孔徑和孔 數相等，孔數為2 6個。
如圖6所示，所述的網狀穩(wěn)流孔為圓形孔2D，直徑在0.5 2mm之間。如 圖7所示，所述的網狀穩(wěn)流孔為方形孔2D'，長度在0.5 2mm之間。
如圖1所示為本發(fā)明的工作原理。在夾持過程中，壓縮氣體通過進氣口沿 切向方向進入圓柱腔體，在壁面的束縛下形成旋渦流，由于空氣動力學原理中 的離心力作用，旋渦流在向下運動過程中，在中心區(qū)域產生負壓區(qū)，硅片3在 負壓產生的吸引力、排除氣體正壓產生的排斥力以及自身重力的作用下達到動 態(tài)平衡的吸附狀態(tài)。
如圖2所示為本發(fā)明的兩結構之間的上拆分裝配示意圖。吸盤主體1與穩(wěn) 流網2為同軸配合，其中穩(wěn)流網2的對準塊2C卡在吸盤主體1的對準槽1D內， 使得穩(wěn)流網2上的分流孔2B與吸盤主體1上的穩(wěn)流網1E可以精確對準，以便 一部分旋轉氣流可以通過分流孔順利排出；吸盤主體1與穩(wěn)流網2為粘接固定。
吸盤主體1包括吸盤壁1A、進氣口 1B、帽檐結構1C、 一個對準槽1D、分 流孔1E以及固定環(huán)道1F。其中吸盤壁1A的外部為長方體，易于加工和固定， 內部為圓柱腔體以便于形成旋渦流；進氣口 1B在圓柱腔體頂部均勻、切向布置， 使壓縮氣體更易形成旋渦流；帽檐結構1C為直徑較大的圓環(huán)體，氣體在排出過 程巾經過較長的底面距離可使得夾持過程更加穩(wěn)定；帽檐結構1C上開有一個對 準塊1D，是為了和穩(wěn)流網2精確配合；帽檐結構1C的同一在圓周上開有多個 分流孔1E，是為了減少從吸盤底部排出的氣體，以降低排除氣體對硅片3表面 產生的正壓力，從而實現相同耗氣量產生較大吸附力的效果；固定環(huán)道1F的孔 徑略大于吸盤主體1的圓柱腔體孔徑，目的是使得穩(wěn)流網2更加方便容易的與 吸盤主體1配合。
圖6、圖7所示為穩(wěn)流網2的俯視圖，它包括環(huán)形壁面2A、同一圓周上的均布的多個分流孔2B、 一個對準塊2C以及網狀穩(wěn)流孔。環(huán)形壁面2A與吸盤主 體1上的固定環(huán)道1F配合；分流孔2B與吸盤主體1上的分流孔1E直徑相等且 一一對應；對準塊2C卡在吸盤主體1的對準槽1D內；穩(wěn)流孔的主要作用就是 破壞排除氣體的旋轉運動，削弱引入旋渦流后對硅片3的剪切力，同時保留旋 渦流中心區(qū)域的負壓區(qū)對硅片3的吸附力作用，從而實現吸盤對硅片3的穩(wěn)定 夾持。穩(wěn)流孔的孔隙率大小對穩(wěn)流網2的性能影響較大，優(yōu)化空隙率在50% 90% 之間，否則將嚴重削弱負壓對硅片3的吸附力大小或是沒有穩(wěn)流作用；穩(wěn)流網2 的厚度在0.1 lmm，厚度太小，則旋渦的削弱作用不明顯，厚度太大，則會由 于氣阻的增加而導致硅片3受到排斥力大于吸附力，無法實現夾持過程。
權利要求
1. 一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置，其特征在于包括吸盤主體(1)和穩(wěn)流網(2)；其中1)吸盤主體(1)上半部分吸盤壁(1A)外部為長方體，內部為圓柱腔體，圓柱腔體頂部同一圓周上開有兩個均布的進氣口(1B)，進氣口(1B)與圓柱腔體相切；吸盤主體(1)下半部分為帽檐結構(1C)，帽檐結構(1C)孔內側開有一個對準槽(1D)及固定環(huán)道(1F)，固定環(huán)道(1F)的同一圓周上開有多個均布的分流孔(1E)；2)穩(wěn)流網(2)為扁圓柱結構，底面開有網狀穩(wěn)流孔；周圍設有環(huán)形壁面(2A)，環(huán)形壁面(2A)同一圓周上開有多個均布的分流孔(2B)及一個對準塊(2C)；吸盤主體(1)與穩(wěn)流網(2)之間通過一個對準槽(1D)和一個對準塊(2C)配合對準，固定環(huán)道(1F)與穩(wěn)流網(2)的環(huán)形壁面(2A)之間為粘接固定，吸盤主體(1)的帽檐結構(1C)的底面和穩(wěn)流網(2)的底面齊平。
2. 根據權利要求1所述的一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置，其特征在于 所述的固定環(huán)道(1F)上的分流孔(1E)和環(huán)形壁面(2A)上的分流孔(2B)孔徑和孔數 相等，孔數為2 6個。
3. 根據權利要求1所述的一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置，其特征在于 所述的網狀穩(wěn)流孔為圓形孔(2D)，直徑在0.5 2mm之間。
4. 根據權利要求1所述的一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置，其特征在于 所述的網狀穩(wěn)流孔為方形孔(2D')，長度在0.5 2mm之間。
5. 根據權利要求1所述的一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置，其特征在于 所述的網狀穩(wěn)流孔的孔隙率為50% 90%，其厚度為0.1 lmm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋渦式非接觸硅片夾持裝置。包括吸盤主體和穩(wěn)流網兩部分。吸盤主體頂部切向布置進氣口，底部有帽檐結構，其上開有分流孔及對準槽；穩(wěn)流網為扁圓柱結構，其上布有多個穩(wěn)流孔，周圍設有環(huán)形壁，壁上開有分流孔，與吸盤主體結構上的分流孔一一對應。壓縮氣體經過進氣口沿切向方向進入吸盤，在壁面束縛作用下形成旋渦流，旋渦流的中心區(qū)域由于離心力作用產生真空；同時，旋渦流向下運動，一部分在吸盤底部呈射線狀排出，另一部分通過分流孔排出。硅片在旋渦中心的負壓、空氣溢出的正壓和自身重力三者之間的動態(tài)平衡下實現非接觸夾持。本發(fā)明在較小耗氣量情況下，可以實現對硅片的穩(wěn)定夾持，結構簡單、工藝性好等優(yōu)點。
文檔編號H01L21/67GK101510521SQ20091009714
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權日2009年3月23日
發(fā)明者新 傅, 俊 鄒, 郭麗媛, 阮曉東 申請人:浙江大學