CN101308805A - 非接触式硅片夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式硅片夹持装置。包括喷气腔、吸气腔。喷气腔进气口沿圆周切向布置，喷气腔顶部与吸气腔顶部通过螺纹配合，吸气腔的上圆柱面开有多个通气孔，吸气腔内部被隔板隔开，喷气腔内壁面和吸气腔外壁面配合形成旋转气流的流通通道，喷气腔进气口的气流，经切向布置的喷气腔进气口进入喷气腔，形成旋转气流，旋转气流通过通气孔抽吸吸气腔中的气体，旋转气流沿流通通道，喷射到硅片的表面，硅片在喷出气体的排斥力、吸气腔的真空吸力及重力的作用下实现自稳定悬浮。本发明结构简单、工艺性好、操作简单等优点，实现了硅片的非接触式夹持。

Description

非接触式硅片夹持装置

技术领域

本发明涉及硅片夹持装置，尤其涉及一种非接触式硅片夹持装置。

背景技术

硅片的夹持是集成电路(IC)生产工艺和微纳制造中的一个重要环节，在现有的IC生产线中，硅片的输运仍以真空吸盘等接触式夹持方式为主，硅片与夹持物的直接接触往往造成硅片表面的污染和划伤，甚至会因受力不均使硅片产生翘曲变形，这对于具有纳米级制造精度的芯片制造会造成废品率增加等诸多问题。为此，硅片的非接触夹持技术近年来受到各国的高度重视，并将逐步成为下一代IC生产工艺中的标准配置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非接触式硅片夹持装置，通过喷气腔产生的旋转气流将吸气腔抽吸成真空，硅片在喷出气体的排斥力、吸气腔的真空吸力及重力的作用下自稳定的悬浮，从而实现硅片的非接触式夹持。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

包括喷气腔、吸气腔；喷气腔上部内圆柱面开有沿圆周切向布置的喷气腔进气口，喷气腔下部为中空腔体，吸气腔上部圆柱面开有沿圆柱面轴向分布的径向通气孔，吸气腔中装有等分的隔极，吸气腔安装在喷气腔内，吸气腔上部圆柱面与喷气腔上部形成螺纹配合，喷气腔下部与吸气腔下部形成流通通道(7)。

所述的喷气腔下部为圆锥或圆柱中空腔体；所述的吸气腔下部为圆锥体或圆柱体。所述的喷气腔进气口为1～2个。所述的隔板与吸气腔底面垂直。所述的喷气腔底面与吸气腔底面平行。

本发明通过研究旋转气流与真空稳定性的关系发现，采用旋转气流抽吸的方式，使吸气腔产生真空，通过隔板将吸气腔内部分隔成多个区域，能够减少旋转气流的扰动作用，保持吸气腔中真空的稳定性。

通过研究作用于硅片的喷出气体排斥力和真空吸力的规律发现，喷气腔顶部与吸气腔之间通过螺纹配合，通过改变喷气腔与吸气腔的相对位置，调节喷气腔与吸气腔间流通通道的大小，能够改变喷出气体作用于硅片的排斥力和吸气腔的真空吸力的大小，达到调节喷气腔底面与硅片之间距离的作用。

通过研究硅片受力与喷气腔底面和硅片之间距离的关系发现，当喷气腔底面与硅片的距离大于一定的阈值，硅片受到的喷出气体的排斥力、吸气腔的真空吸力以及重力的合力为吸引力，当喷气腔底面与硅片的距离小于一定的阈值，硅片受到的喷出气体的排斥力、吸气腔的真空吸力以及重力的合力为排斥力。硅片在该力的作用下，实现稳定的悬浮。

本发明具有的有益的效果是：

沿圆周切向布置的喷气腔进气口，使进入喷气腔的高压气体产生旋转运动，旋转气流沿流通通道喷出，喷射在硅片的表面，旋转气流产生的抽吸作用在吸气腔中形成真空，硅片在喷出气体的排斥力、吸气腔的真空吸力以及重力的作用下形成自稳定的悬浮，确保硅片无法与喷气腔和吸气腔接触。本发明具有结构简单、工艺性好、操作简单等优点，能够实现硅片的非接触式夹持。

附图说明

图1是本发明的喷气腔的外形结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明的吸气腔的外形结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是图3的B-B剖视图。

图6是本发明的剖视图。

图中：1.喷气腔，2.喷气腔进气口，3.旋转气流，4.通气孔，5.吸气腔，6.隔板，7.流通通道，8.硅片，9.喷气腔底面，10.吸气腔底面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明包括喷气腔1、吸气腔5；喷气腔1上部内圆柱面开有沿圆周切向布置的喷气腔进气口2，喷气腔1下部为中空腔体，吸气腔5上部圆柱面开有沿圆柱面轴向分布的径向通气孔4，吸气腔5中装有等分的隔极6，吸气腔5安装在喷气腔1内，吸气腔5上部圆柱面与喷气腔1上部形成螺纹配合，喷气腔1下部与吸气腔5下部形成流通通道7。

所述的喷气腔1下部为圆锥或圆柱中空腔体；所述的吸气腔5下部为圆锥体或圆柱体。

所述的喷气腔进气口2为1～2个，图2中为两个喷气腔进气口2。

所述的隔板6与吸气腔底面10垂直。所述的喷气腔底面9与吸气腔底面10平行。

如图6所示，包括喷气腔1、吸气腔5；喷气腔进气口2沿圆周切向布置，吸气腔5内部有隔板6，喷气腔1顶部和吸气腔5顶部形成螺纹配合，喷气腔进气口2的气流，经切向布置的喷气腔进气口2，沿流通通道7喷射到硅片8的表面，吸气腔5上圆柱面上开有通气孔4，吸气腔中的气体通过通气孔4被抽吸到喷气腔1中。

如图2所示，高压气体从沿圆周切向布置的喷气腔进气口2进入喷气腔1后，在喷气腔1内部产生旋转气流3。

如图6所示，当喷气腔底面9与硅片8的间距大于阈值，硅片8受到的喷出气体的排斥力、吸气腔5的真空吸力以及重力的合力向上，驱使硅片8向上运动，减小硅片8与喷气腔底面9的间距；当喷气腔底面9与硅片的间距8小于阈值，硅片受到的喷出气体的排斥力、吸气腔5的真空吸力以及重力的合力向下，驱使硅片8向下运动，增大硅片8与喷气腔底面9的间距。由于硅片8受到这种自稳定的流体力的作用下，硅片8能够稳定的悬浮，避免了与喷气腔底面9的接触。

如图6所示，喷气腔1顶部与吸气腔5顶部之间通过螺纹配合，通过改变喷气腔1与吸气腔5的相对位置，调节喷气腔1与吸气腔5间流通通道7的大小，能够改变喷出气体的排斥力和吸气腔5的真空吸力的大小，达到调节喷气腔底面9与硅片8之间距离的作用。

通过本发明，可以实现硅片8的稳定悬浮，确保硅片8与喷气腔底面9和吸气腔底面10不发生接触，满足硅片8非接触式夹持的要求。

上述非接触式硅片夹持装置的工作过程如下：

高压气体由喷气腔进气口2进入喷气腔1，在喷气腔1内部形成旋转气流3，旋转气流3通过通气孔4抽吸吸气腔5内的气体，隔板6将吸气腔5内部分隔成多个区域，保持了吸气腔5中真空的稳定性；旋转气流3沿流通通道7，喷射到硅片8表面，硅片8在喷出气体的排斥力、吸气腔5的真空吸力及重力的合力作用下，实现稳定的悬浮；调节螺纹配合改变喷气腔1与吸气腔5的相对位置，能够改变喷出气体作用于硅片8的排斥力和吸气腔5真空吸力的大小，能够调节喷气腔底面9与硅片8之间距离。由于硅片8能够在喷出气体的排斥力、吸气腔5的真空吸力以及重力的合力作用下实现自稳定的悬浮，故对硅片8的非接触式夹持能够安全可靠的进行。

Claims (5)

1.一种非接触式硅片夹持装置，其特征在于：包括喷气腔(1)、吸气腔(5)；喷气腔(1)上部内圆柱面开有沿圆周切向布置的喷气腔进气口(2)，喷气腔(1)下部为中空腔体，吸气腔(5)上部圆柱面开有沿圆柱面轴向分布的径向通气孔(4)，吸气腔(5)中装有等分的隔极(6)，吸气腔(5)安装在喷气腔(1)内，吸气腔(5)上部圆柱面与喷气腔(1)上部形成螺纹配合，喷气腔(1)下部与吸气腔(5)下部形成流通通道(7)。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式硅片夹持装置，其特征在于：所述的喷气腔(1)下部为圆锥或圆柱中空腔体；所述的吸气腔(5)下部为圆锥体或圆柱体。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式硅片夹持装置，其特征在于：所述的喷气腔进气口(2)为1～2个。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式硅片夹持装置，其特征在于：所述的隔板(6)与吸气腔底面(10)垂直。

5.根据权利要求1所述的一种非接触式硅片夹持装置，其特征在于：所述的喷气腔底面(9)与吸气腔底面(10)平行。

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