真空吸附式环形末端夹持器

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种真空吸附式环形末端夹持器。

背景技术

半导体制造过程中需要经过多道工艺对晶圆片进行加工，因此需要将晶圆片在不同的工艺单元之间进行搬运。由于晶圆片本身具有厚度薄，质地脆，对表面洁净度有较高的要求等特点，这就需要采用特殊的结构或方法在拾取晶圆片时，向晶圆片施加均匀而稳定的力，确保晶圆片在被拾取和搬运的过程中能够保持稳定，同时满足洁净度的要求。而真空吸附式的夹爪具有施力柔和均匀，与晶圆片接触面积小，洁净度高等优势，逐渐成为主流的晶圆拾取工具。

伴随着半导体工艺的不断发展，可加工的晶圆片尺寸越来越大，晶圆片厚度越来越薄，常规的中心接触式真空吸附式夹爪在进行大尺寸、超薄晶圆片的拾取和搬运的操作时，会因接触区域小而集中造成晶圆片重心不稳定等问题，造成晶圆片在自重的作用下形成不同程度的翘曲和变形，使得夹爪对晶圆片抓取的稳定性和可靠性降低，并容易在拾取和搬运的过程中造成晶圆片的松脱或者损伤。

因此,本行业急需提供一种具有高稳定性的夹持器技术方案，解决大尺寸、超薄晶圆片的拾取和搬运的问题。

发明内容

为了解决上述中心接触式真空吸附式夹持器的局限性，本发明提出了一种真空吸附式环形末端夹持器的设计方法。使用环形吸盘结构设计，从边缘位置接触晶圆片,通过环形吸盘上三个触盘区域共同作用形成稳定的三点接触，提高拾取晶圆片时的稳定性。三个触盘上的沟槽通过共气道设计使用同一气源，可以保证与晶圆片接触的三个区域的气压相等，保证夹持器在拾取大尺寸、超薄晶圆时可以向整个晶圆面提供稳定而均匀的吸附力，从而保证晶圆片搬运过程中的稳定性。限位块的设计可以在发生意外或故障而造成晶圆片松脱时，保护晶圆片不会从夹持器上脱落而造成晶圆片的损坏。

本发明公开了一种真空吸附式环形末端夹持器，包括：

法兰,所述法兰用于与外部结构固定连接；和

吸盘,所述吸盘包括第一吸盘和第二吸盘,所述第一吸盘和第二吸盘相对设置呈环形结构,并分别与法兰的两端连接呈一体结构。

进一步的，所述第一吸盘环形内侧的中间位置连接有第一触盘,所述第一触盘上开设有第一沟槽；

所述第二吸盘环形内侧两端分别连接有第二触盘和第三触盘,所述第二触盘和第三触盘上分别开设有第二沟槽和第三沟槽；

所述第一触盘、第二触盘和第三触盘呈空间三点结构。

进一步的，所述第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽内分别开设有抽气孔。

进一步的,所述法兰和吸盘的内部开设有相通的气道。

进一步的,所述气道一端分别与抽气孔相通，另一端与法兰中心位置上开设的出气孔相通。

进一步的,所述第一吸盘和第二吸盘的两端分别设置有限位块。

有益效果：

通过实施本发明的技术方案，环形吸盘通过三个触盘与晶圆片的边缘区域接触，形成三点的稳定接触，可以有效提高吸盘对晶圆片整个表面的支撑，避免晶圆片的变形，提高夹持晶圆片的稳定性；

三个沟槽通过各自的抽气孔与环形吸盘内的气道连通，使用相同的气源，形成稳定均匀的吸附力来拾取晶圆；

在环形吸盘上还设置有限位块，可以在发生意外或故障而造成晶圆片松脱时，保护晶圆片不会从夹持器上脱落而造成晶圆片的损坏。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明真空吸附式环形末端夹持器的结构示意图；

图2为本发明真空吸附式环形末端夹持器的图1结构示意图的侧视图；

图3为本发明真空吸附式环形末端夹持器的A-A剖视图。

图例：1.法兰；12.出气孔；13.安装孔；2.吸盘；21.第一吸盘；22.第二吸盘；23.第一触盘；231.第一沟槽；24.第二触盘；241.第二沟槽；25.第三触盘；251.第三沟槽；3.抽气孔；4.气道；5.限位块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

以下通过特定的具体实例说明本发明公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明公开保护的范围。

如图1-3所示，本发明公开了一种真空吸附式环形末端夹持器，包括：法兰1和吸盘2。

法兰1和吸盘2的材质可以为不锈钢、陶瓷、铝合金或者其他。

法兰1用于跟外部结构固定连接，使得夹持器被固定安装，起到支撑固定作用。

法兰1上开设有安装孔13。安装孔13用于与外部结构通过螺钉固定连接。

吸盘2通过采用真空吸附的设计原理，对晶圆片进行拾取和放置。

吸盘2包括第一吸盘21和第二吸盘22,第一吸盘21和第二吸盘22相对设置呈环形结构,并分别与法兰1的两端连接呈一体结构。吸盘2采用真空吸附式设计，可以产生柔和均匀的吸附力，且环形结构的吸盘2与晶圆的接触面积小，可以满足高洁净度的使用要求。

第一吸盘21环形内测的中间位置连接有第一触盘23,第一触盘23上开设有第一沟槽231。第二吸盘22环形内测两端分别连接有第二触盘24和第三触盘25,第二触盘24和第三触盘25上分别开设有第二沟槽241和第三沟槽251。第一触盘23、第二触盘24和第三触盘25呈空间三点结构。吸盘2通过三个触盘分别与晶圆片的边缘区域接触，形成三点的稳定接触，可以有效提高吸盘2对晶圆片整个表面的支撑，避免晶圆片的变形，提高夹持晶圆片的稳定性。

第一沟槽231、第二沟槽241和第三沟槽251内分别开设有抽气孔3。

法兰1和吸盘2的内部开设有气道4。

进一步的，气道4一端分别与抽气孔3相通，另一端与法兰1中心位置上开设的出气孔12相通。出气孔12可以在法兰1的正面或者背面开设，开设方向应根据实际的安装方式来确定。

三个沟槽通过各自的抽气孔3与吸盘2内部的气道连通，共同使用相同的气源，形成稳定均匀的吸附力来拾取。

进一步的，第一吸盘21和第二吸盘22的两端分别设置有限位块5。可以在发生意外或故障而造成晶圆片松脱时，保护晶圆片不会从夹持器上脱落而造成晶圆片的损坏。

实际运行时，通过法兰1上的安装孔13将一体结构的法兰1和吸盘2与外部结构固定连接，夹持器的环形吸盘的三个触盘位置分别与晶圆片表面接触，每个触盘上的沟槽分别与晶圆片边缘区域接触形成三个封闭的气室，外部气源通过气管与法兰1上的出气孔132连接，再通过环形的气道4连通三个沟槽的抽气孔3，将三个气室内的部分空气抽走，在三个气室内形成负压状态，使环形吸盘通过三个气室对晶圆片产生吸附力，实现晶圆片的拾取；当空气回充到三个气室内，三个气室内的气压恢复到正常大气压，吸附力消失，晶圆片就可以与吸盘2分离，实现晶圆片的放置。

通过真空吸附原理实现拾取,容易控制夹持力度,不易造成晶圆片的变形、破片，同时，不会造成外部污染,环形吸盘上三个沟槽区域共同作用形成稳定的三点接触，通过共气道设计使三个区域压强相同,均匀受力，保证夹持器在拾取大尺寸、超薄晶圆时可以向整个晶圆面提供稳定而均匀的吸附力和支撑，从而保证晶圆片搬运过程中的稳定性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。