CN105332992B - 真空吸盘 - Google Patents
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Abstract
一种真空吸盘，包括吸盘本体和气体通道，气体通道包括位于吸附表面上的至少两组同心圆槽和位于吸盘本体内部的至少两条径向气道，每组同心圆槽具有至少两条同心圆槽，每两组相邻的同心圆槽之间设有隔离区，每组同心圆槽之间在对应径向气道的位置设有至少一个径向沟槽以使该组的同心圆槽相互连通，在径向气道和径向沟槽之间至少设有一个垂直气孔以使径向气道与同心圆槽相连通，至少两条径向气道在内端相互连通，在外端一个连接真空接头另一个适于接收与所吸附的硅片规格相对应规格的密封塞，以通过控制对径向在外的垂直气孔的堵塞来控制径向在外的至少一组同心气槽与真空接头的连通来实现对不同硅片的吸附。本发明结构加工简单、对硅片吸附效果好。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种真空吸盘，其用于半导体制造工艺设备中硅片的固定。
背景技术
在半导体制造工艺设备中，硅片在工艺生产、检测过程等环节中都需要在支撑平台上进行固定。常用的硅片固定方法基本都是吸附式，包括真空吸附式与静电吸附式，其中真空吸附式就是在硅片和吸盘表面的接触区域产生真空，依靠硅片两侧压力差产生的压力将硅片牢牢固定在真空吸盘上。
业界常用的真空吸盘按可吸附硅片的尺寸有如下两种应用：单一尺寸硅片使用和多尺寸硅片使用。单一硅片使用只能吸附一种尺寸的硅片；多尺寸硅片使用可以吸附两种以上尺寸的硅片。
申请号为201110039146.3的中国专利公开了一种多功能真空吸盘，该真空吸盘设置有具有开关孔的转动开关，在使周时，通过旋转或不旋转转动开关来调节开关孔的位置，从而在真空吸盘的上表面和硅片之间形成真空达到吸附效果。尽管该多功能真空吸盘可在同一盘体上吸附不同规格尺寸的硅片，但这种结构的真空吸盘由于其转动开关的开关孔加工精度要求较高，不易加工；而且由于转动开关易磨损从而造成使用时容易漏气的问题，尤其是当真空吸盘上的沟槽尺寸较小时，这些问题就更加突出。
申请号为201120335585.4的中国专利公开了一种用于直写式光刻机的多区域真空吸盘，其吸盘本体1的上表面有4个真空槽，通过垂直小孔分别与第一至第四进气管1.1、1.2、1.3和1.4相通。使用第四进气管1.4，就可以吸附最小尺寸的硅片，使用第四进气管1.4和第三进气管1.3，就可以吸附尺寸更大一些的硅片。以此类推，可以实现不同尺寸硅片的吸附。然而，虽然该真空吸盘可以实现对不同尺寸硅片的吸附，但该技术方案需要使用多路控制才能保证贴合良好，费用较高。另，申请号分别为201120335585.4和201210230374.3的中国专利公开的吸盘与中国专利201120335585.4公开的吸盘类似，但从侧面进气方式改为了底面进气方式，而底面进气的方式存在着位置受限，无法使用的问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种新型的整体式的能够吸附不同尺寸的硅片的真空吸盘。
为此，根据本发明的一个方面，提供一种真空吸盘，其适用于在其吸附表面吸附硅片，所述真空吸盘包括具有所述吸附表面的吸盘本体和位于吸盘本体上的气体通道，其特征在于，所述气体通道包括位于所述吸附表面上的至少两组同心圆槽和位于所述吸盘本体内部的至少两条径向气道，其中，每组同心圆槽具有至少两条同心圆槽，每两组相邻的同心圆槽之间设有隔离区，每组同心圆槽之间在对应所述径向气道的位置设有至少一个径向沟槽以使该组的同心圆槽相互连通，在所述径向气道和所述径向沟槽之间至少设有一个垂直气孔从而使所述径向气道与所述同心圆槽相连通，所述至少两条径向气道在内端相互连通，在外端一个连接真空接头另一个适于接收与所吸附的硅片规格相对应规格的密封塞，以通过控制对径向在外的所述垂直气孔的堵塞来控制径向在外的至少一组同心圆槽与所述真空接头的连通从而实现对不同硅片的吸附。
在本实施方式中，通过隔离区的设置以及通过更换长度不同的密封塞，就能很方便地实现对两种尺寸以上硅片的吸附。本发明的结构加工简单、费用低。由于上表面中同心圆槽与径向沟槽相通，促进了气体通道的畅通，流速均匀，从而保证了硅片与真空吸盘贴合平整。
优选地，所述垂直气孔位于所述圆槽下方，能够更有效地保证同心圆槽和吸盘本体内部的径向气道的连通。
优选地，所述两条径向气道沿直线分布。
优选地，所述两条径向气道彼此间具有夹角。
优选地，所述每组同心圆槽包括三条同心圆槽。
优选地，所述同心圆槽和/或所述径向沟槽具有0.3mm的宽度。优选地，所述垂直气孔是直径为0.5mm的圆柱孔。这种小尺寸的槽道的设置可有效减小硅片的变形。
通过参考下面所描述的实施方式，本发明的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。
附图说明
本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：
图1是根据本发明的一个优选实施方式的真空吸盘的示意性立体图，其中真空接头和密封塞以离开安装位置的方式示出；
图2是图1所示真空吸盘的局部剖视图，其中示出了吸附大尺寸硅片时的密封塞及其安装位置；
图3是图1所示真空吸盘的局部剖视图，其中示出了吸附小尺寸硅片时的密封塞及其安装位置。
附图标记说明
100 真空吸盘
1 吸盘本体 10 上表面
101 同心圆槽 102 径向沟槽
103 隔离区 104 垂直气孔
105 径向气道 106 垂直气孔
2 密封塞 3 真空接头
具体实施方式
根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。
根据本发明的优选实施方式的真空吸盘100如图1至图3所示，其适用于在其吸附表面吸附硅片，包括吸盘本体1，吸盘本体1的上表面10构成吸附表面。吸盘本体1的内部具有径向气道105，上表面10具有同心圆槽101和径向沟槽102，其中径向沟槽102通过与其垂直的气孔104、106与吸盘本体1内部的径向气道105相通。其中，同心圆槽101、径向沟槽102、垂直气孔104、106以及径向气道105共同构成真空吸盘100中的气体通道。
再如图1所示，在本实施方式中，在上表面10上形成两组同心圆槽101，即沿吸盘本体1的径向方向布置在内侧的第一组同心圆槽101和布置在外侧的第二组同心圆槽101，这两组同心圆槽的设置适于在吸盘本体1的吸附表面吸附两种不同规格的硅片。虽然为了例示，本实施方式中同心圆槽的组数为两组且每组同心圆槽的条数为三条，但如果实际需要，无论是同心圆槽的组数还是每组同心圆槽的个数都可以进行适当的变化，但每组同心圆槽至少要设置两条以便在不使硅片变形的情况下稳当地吸附硅片。
进一步如图1所示，径向沟槽102与同心圆槽101相连通。虽然图1示出了四条径向沟槽102，它们沿圆周方向均匀布置，但应理解的是，这只是对本发明的例示而已，如果需要径向沟槽102的数目可以改变，布置方式也不必一定均匀分布。在图1中，在径向在内的第一组同心圆槽101和径向在外的第二组同心圆槽101之间还形成有隔离带或隔离区103，该隔离区103将径向沟槽102分成了该隔离带内部和外部两个区域，这样一来，每组同心圆槽101都具有自己的径向沟槽102，它们的径向沟槽本身由于隔离区103的缘故而不连通。
再如图2和图3所示，垂直气孔104、106用于连通吸盘本体1的上表面10的径向沟槽102及内部的径向气道105，其中，垂直气孔104用于连通径向气道105与径向外部的径向沟槽102(即用于径向在外的第二组同心圆槽101的径向沟槽102，其位于隔离区103以外)；垂直气孔106用于连通径向气道105与径向内部的径向沟槽102(即用于径向在内的第一组同心圆槽101的径向沟槽102，其位于隔离区103以内)。需要说明的是，本发明的垂直气孔104、106至少各设置一个，以便用于将每组同心圆槽经由径向沟槽和内部的径向气道105连通，但为了说明本发明的特点，图中示出了多个垂直气孔。径向气道105在图1至图3中显示的是四个，也是为了说明本发明的特点，并不表示本发明只能采用四条径向气道。四条径向气道在吸盘本体1的圆心处相交并相通。尽管径向气道105的数目可根据需要作任意改变，但径向气道105至少要设置两条，这两条径向气道105在内端相互连通，在外端一个连接真空接头3，另一个适于接收与所吸附的硅片规格相对应规格的密封塞2，以通过控制对径向在外的垂直气孔104的堵塞来控制径向在外的第二组同心圆槽101与真空接头3的连通，从而实现对不同硅片的吸附。
图2给出了吸附大尺寸硅片时的吸盘结构。当吸附大尺寸硅片时，上表面10的隔离带103以内的径向沟槽101通过垂直气孔106与径向通道105相通，上表面10的隔离带103以外的沟槽通过垂直气孔104与径向通道105相通。当大尺寸硅片放置在吸盘上面，滞留在上表面10上的所有同心圆槽101以及径向沟槽102内的空气就通过垂直气孔106、104，经径向通道105，从真空接头3处流出至外部的抽真空系统(图未示)，从而在上表面10的同心圆槽101以及径向沟槽102与硅片之间形成真空，将硅片牢牢地吸附在真空吸盘100上。
如果需要将小尺寸的硅片放置在真空吸盘100上面，大小不能完全覆盖到隔离区103外部的同心圆槽101和径向沟槽102，那么，隔离区103外部的同心圆槽101和径向沟槽102始终与大气相通，整个气路就不能形成真空。为此，图3给出了一种吸附小尺寸硅片时的吸盘结构。当吸附小尺寸硅片时，将密封塞2换成长度可以挡住竖直小孔104的规格。这样，真空吸盘100上表面10上隔离区103以外的同心圆槽101和径向沟槽102就不与径向通道105相连通，从而确保隔离区103以内的同心圆槽101和径向沟槽102与硅片之间形成真空。
由此可见，通过设置隔离区的数量和区域，就能吸附不同规格的硅片。而且，通过更换长度不同的密封塞，可以很方便地实现对两种尺寸以上硅片的吸附。本发明的结构加工简单、费用低。对气体通道的控制也只通过密封塞一个，结构更简单。为了减小了硅片的变形，实践中，同心圆槽与径向沟槽尺寸可以做得很小，例如，同心圆槽和/或径向沟槽可具有0.3mm的宽度，垂直气孔可以是直径为0.5mm的圆柱孔。由于上表面中同心圆槽与径向沟槽相通，促进了气体通道的畅通，流速均匀，从而保证了硅片与真空吸盘贴合平整。使用时，整个真空吸盘可以采用真空安装，也可以采用螺纹连接。实践中，我们在隔离区103上面制作了四个安装螺钉孔4，以将该真空吸盘固定在支持真空吸盘的部件例如底座(图未示)上。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和形状作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。需要注意的是，按照惯例，权利要求中使用单个元件意在包括一个或多个这样的元件。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。
Claims (7)
1.一种真空吸盘，其适用于在其吸附表面吸附硅片，所述真空吸盘包括具有所述吸附表面的吸盘本体和位于吸盘本体上的气体通道，其特征在于，所述气体通道包括位于所述吸附表面上的至少两组同心圆槽和位于所述吸盘本体内部的至少两条径向气道，其中，每组同心圆槽具有至少两条同心圆槽，每两组相邻的同心圆槽之间设有隔离区，每组同心圆槽之间在对应所述径向气道的位置设有至少一个径向沟槽以使该组的同心圆槽相互连通，在所述径向气道和所述径向沟槽之间至少设有一个垂直气孔从而使所述径向气道与所述同心圆槽相连通，所述至少两条径向气道在内端相互连通，在外端一个连接真空接头另一个适于接收与所吸附的硅片规格相对应规格的密封塞，以通过控制对径向在外的所述垂直气孔的堵塞来控制径向在外的至少一组同心圆槽与所述真空接头的连通从而实现对不同硅片的吸附。
2.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述垂直气孔位于所述圆槽下方。
3.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述两条径向气道沿直线分布。
4.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述两条径向气道彼此间具有夹角。
5.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述每组同心圆槽包括三条同心圆槽。
6.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述同心圆槽和/或所述径向沟槽具有0.3mm的宽度。
7.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述垂直气孔是直径为0.5mm的圆柱孔。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Heavy big-diameter vacuum sucking disc Effective date of registration: 20190121 Granted publication date: 20180112 Pledgee: Shanghai Xingcheng Investment Management Co.,Ltd. Pledgor: RAINTREE SCIENTIFIC INSTRUMENTS (SHANGHAI) Corp. Registration number: 2019310000002 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190701 Granted publication date: 20180112 Pledgee: Shanghai Xingcheng Investment Management Co.,Ltd. Pledgor: RAINTREE SCIENTIFIC INSTRUMENTS (SHANGHAI) Corp. Registration number: 2019310000002 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Separated vacuum chuck grasp device on duct piece assembling machine Effective date of registration: 20190710 Granted publication date: 20180112 Pledgee: Shanghai Pudong Emerging Industry Investment Co.,Ltd. Pledgor: RAINTREE SCIENTIFIC INSTRUMENTS (SHANGHAI) Corp. Registration number: 2019310000040 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230724 Granted publication date: 20180112 Pledgee: Shanghai Pudong Emerging Industry Investment Co.,Ltd. Pledgor: RAINTREE SCIENTIFIC INSTRUMENTS (SHANGHAI) Corp. Registration number: 2019310000040 |