CN110554572B - 吸盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吸盘，所述吸盘包括吸附单元、支撑固定单元、整体冷却单元及局部冷却单元，所述吸附单元设置于所述支撑固定单元上，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元连通，并穿过所述支撑固定单元与所述吸附单元接触。通过利用局部冷却单元将整体冷却单元中的冷却介质引导至吸附单元下表面进行冷却，提高了冷却均匀性。

Description

吸盘

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种吸盘。

背景技术

光刻设备是一种通过光刻装置将图案成像在目标工件上的设备，可用于液晶面板的制造等。工作过程中，电机发热、摩擦生热以及外界环境温度等的影响，使得吸盘温度升高，吸盘温度通过热传递的方式传递给吸盘上的玻璃基板，使玻璃基板温度升高而产生热膨胀，导致玻璃基板尺寸发生变化。此外，由于不同区域的散热条件不尽相同，使玻璃基板不同区域存在较大的温度差而产生热变形，导致玻璃基板表面不平整。玻璃基板的热膨胀和热变形严重影响了设备成像质量。因此，有必要对吸盘的温度进行控制，防止温升过高以及温度不均匀而影响设备的成像的质量。

传统光刻设备中，大多数冷却措施主要针对工件台，却忽略了对吸盘的温度进行控制，随着时代的发展，玻璃基板的尺寸变得越来越大，吸盘的温度对玻璃基板的曝光质量影响也越来越严重。为了提高光刻设备的曝光质量，部分设备开始采用在吸盘内部铺设蛇形钢管，利用水冷却的方式降低吸盘的温度，这种冷却方式虽然在一定程度上降低了吸盘的整体温度，减少了玻璃基板的热膨胀率，但是冷却过程中出水口的温度始终高于入水口的温度而形成温度差，玻璃基板的热变形问题并没有得到解决。此外，钢管的热膨胀系数是吸盘材料的热膨胀系数的4-5倍，当温度变化较大时，钢管的变形量远大于吸盘，有使吸盘炸裂的危险。

如何在生产过程中控制吸盘的温度，从而保证玻璃基板尺寸稳定以及表面的平面度，使其得到最佳成像质量，一直是光刻设备面临的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸盘，以解决使用现有技术中吸盘存在温度不均衡，导致玻璃基板的尺寸稳定和表面平面度无法保证的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种吸盘，所述吸盘包括：吸附单元、支撑固定单元、整体冷却单元及局部冷却单元，所述吸附单元设置于所述支撑固定单元上，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元连通，并穿过所述支撑固定单元与所述吸附单元接触。

可选的，在所述的吸盘中，所述局部冷却单元包括中空螺钉和连接块，所述中空螺钉穿过所述支撑固定单元，并卡设在所述支撑固定单元上，所述中空螺钉的顶部与所述吸附单元接触；所述中空螺钉的底部与所述连接块连接，所述中空螺钉通过连接块与所述整体冷却单元中的冷却介质连通。

可选的，在所述的吸盘中，所述中空螺钉与所述连接块之间由密封圈密封连接；所述中空螺钉与所述支撑固定单元之间由密封圈密封连接。

可选的，在所述的吸盘中，所述局部冷却单元的数量为若干个，若干个局部冷却单元按对称、均布的方式排列。

可选的，在所述的吸盘中，所述整体冷却单元包括若干冷却管路及设置于冷却管路上的流速阀，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元中的冷却管路连通。

可选的，在所述的吸盘中，所述若干冷却管路平行分布。

可选的，在所述的吸盘中，所述若干冷却管路呈网格状分布。

可选的，在所述的吸盘中，还包括若干温度探测单元，设置于所述支撑固定单元上，以探测所述支撑固定单元不同区域的温度。

可选的，在所述的吸盘中，还包括控制器，所述控制器接收所有温度探测单元反馈的信号，并输出控制信号给各个温度探测单元所在区域的流速阀，流速阀根据所述控制信号调节所在冷却管路中冷却介质的流量。

可选的，在所述的吸盘中，还包括恒温箱，用于容置冷却介质。

在本发明所提供的吸盘中，所述吸盘包括吸附单元、支撑固定单元、整体冷却单元及局部冷却单元，所述吸附单元设置于所述支撑固定单元上，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元连通，并穿过所述支撑固定单元与所述吸附单元接触。通过利用局部冷却单元将整体冷却单元中的冷却介质引导至吸附单元下表面进行冷却，提高了冷却均匀性。

另一方面，基于设置的温度探测单元、控制器和设置于冷却管路上的冷却阀，通过控制器接收所有温度探测单元反馈的信号，并输出控制信号给各个温度探测单元所在区域的流速阀，流速阀根据所述控制信号调节所在冷却管路中冷却介质的流量，有效调节各个区域的温度，降低了吸附单元不同区域的温度差。

附图说明

图1a是本发明一实施例中吸盘的结构示意图；

图1b是图1a沿A-A方向的剖视图；

图1c是图1b中F部分的放大示意图；

图2a是本发明另一实施例中吸盘的结构示意图；

图2b是图2a沿A-A方向的剖视图。

图中：10-吸附单元；11-支撑固定单元；12-整体冷却单元；120-冷却管路；121-流速阀；13-局部冷却单元；130-中空螺钉；131-连接块；132-密封圈；14-温度探测单元；15-控制器；16-恒温箱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的吸盘作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1a和图1b，图1a为本发明一实施例中吸盘的结构示意图；图1b是图1a沿A-A方向的剖视图；图1c是图1b中F部分的放大示意图。如图1a、图1b和图1c所示，所述吸盘包括：吸附单元10、支撑固定单元11、整体冷却单元12及局部冷却单元13，所述吸附单元10设置于所述支撑固定单元11上，所述局部冷却单元13与所述整体冷却单元12连通，并穿过所述支撑固定单元11与所述吸附单元10接触。

如图1b和图1c所示，所述局部冷却单元13包括中空螺钉130和连接块131，所述中空螺钉130穿过所述支撑固定单元11，并卡设在所述支撑固定单元11上，所述中空螺钉130的顶部与所述吸附单元10接触；所述中空螺钉130的底部与所述连接块131连接，所述中空螺钉130通过连接块131与所述整体冷却单元12中的冷却介质连通(即连接块131作为冷却介质进入中空螺钉130的窗口)。

请继续参考图1c，在中空螺钉130与连接块131之间和中空螺钉130与支撑固定单元11之间分别设置有密封圈132，从而有效避免冷却介质从中空螺钉130与连接块131之间的缝隙和中空螺钉130与支撑固定单元11之间的缝隙泄露，确保冷却介质由整体冷却单元流至中空螺钉130的顶部以冷却吸附单元10。

请继续参考图1a，所述局部冷却单元13的数量为若干个，优选的，若干个局部冷却单元13按对称、均布的方式排列。可以理解的是，在所述吸附单元10的温度分布不均匀时，也可以相应地设置不均匀分布的局部冷却单元13，以使得在温度较高的区域较多地分布局部冷却单元13，最终实现吸附单元10的温度均匀。所述整体冷却单元12包括若干冷却管路120及设置于冷却管路120上的流速阀121，所述局部冷却单元13与所述整体冷却单元12中的冷却管路120连通。具体的，流速阀121设置于冷却管路120的入口位置，从而有效调节通入冷却介质的流量。

本实施例中，所述若干冷却管路120平行分布，每两个局部冷却单元13构成一排，该排局部冷却单元13与一冷却管路120平行且连通。向冷却管路120通入冷却介质时，相邻两个冷却管路120中通入冷却介质的方向相反，从而降低相邻两个冷却管路120出口处的热量，降低同一冷却管路120上不同位置间的温度差。

对于局部冷却单元13的数量不做限制，可以根据支撑固定单元11的尺寸大小合理设置局部冷却单元13的数量，进而匹配合适的排数和列数。

较佳的，所述吸盘还包括若干温度探测单元14和控制器15，若干温度探测单元14设置于所述支撑固定单元11上，本实施例中每排局部冷却单元13的中部设置有温度探测单元14，实时反馈该排的温度给控制器15，所述控制器15接收所有温度探测单元14反馈的信号，并输出控制信号给各个温度探测单元14所在区域的流速阀121，流速阀121根据所述控制信号调节所在冷却管路120中冷却介质的流量，形成闭环控制。优选的，所述温度探测单元14为温度传感器。

此外，所述吸盘还包括恒温箱16，用于容置冷却介质。

本实施例的吸盘的主要工作原理是：当吸盘的某一排的温度高于设定的工作温度时，控制器15发出控制信号驱动对应该排位置的冷却管路120上的流速阀121，调节冷却介质的流量，最终使该排的温度降低；相邻两排的冷却管路120的冷却介质流向相反，降低了吸盘冷却介质入口和出口的温度差，进而实现了吸盘不同区域的温度控制，从而降低了玻璃基板热膨胀率和热变形量，进而提高了设备的成像质量。

为了较好的理解本发明的吸盘的工作原理，下面结合图1a进行详细阐述，具体如下：

如图1a所示，本实施的吸盘上局部冷却单元13的数量为六个，六个局部冷却单元13设置为三排两列；所述整体冷却单元12包括三根相互平行的冷却管路120，每根冷却管路120均具有入口和出口；温度传感器位于每排的中间部位，实时检测各排的温度。在三根冷却管路120的入口处各设置一个流速阀121，恒温箱16中的冷却介质分别从三个入口进入各自冷却管路120，经过与冷却管路120连通的局部冷却单元13后分别从各自冷却管路120的出口流出，然后回流到恒温箱16中。当吸盘某一排的温度高于设定的工作温度时，控制器15发出控制信号驱动该排冷却管路120上的流速阀121，加大冷却介质的流量，从而降低该排的温度；当温度区域趋于设定的工作温度时，控制器15发出控制信号驱动该排的流速阀121，减小冷却介质的流量，最终使该排温度稳定在工作温度附近。由于冷却管路120的出口的温度一般比入口要高一些，通过第一排的冷却管路120和第二排的冷却管路120的冷却介质流向相反，使得第二排的冷却管路120的入口处的冷却点可以带走第一排冷却管路120的出口处的热量，反之亦然，第二排的冷却管路120和第三排的冷却管路120同理。

请参考图2a和图2b，图2a为本发明另一实施例中吸盘的结构示意图；图2b是图2a沿A-A方向的剖视图。两实施例的区别在于所述整体冷却单元12中若干冷却管路120分布的情况以及温度探测单元14的设置位置。对比图1a和图2a可知，本实施例中所述若干冷却管路120呈网格状分布，如图2a所示，所述整体冷却单元12包括“十”字型冷却管和“口”字型冷却管，“十”字型冷却管穿插“口”字型冷却管，且“十”字型冷却管穿过“口”字型冷却管的冷却管末端作为冷却介质的入口，“口”字型冷却管的一端设置有冷却介质的出口，从而在冷却介质经四个冷却介质的入口流入整体冷却单元12，循环流通后由冷却介质的出口流出；本发明的整体冷却单元中若干冷却管路的分布位置包括不局限于图2a所示的布局，还可以为其他布局，例如还可以采用环形的网格分布设计，在流体的运动路程中无突变角度，对于流体冷却的均匀性更加有利。只要便于冷却介质的循环流通，达到快速降低温度的效果即可。在所述支撑固定单元11不同区域的中心均安装有温度探测单元14，以探测对应区域的实时温度。

本实施例的吸盘的主要工作原理是：当吸盘的某一区域的温度高于设定的工作温度时，控制器15发出控制信号驱动对应该区域的冷却管路120上的流速阀121，调节冷却介质的流量，最终使得该区域的温度降低，也使得不同区域的温度差控制在一定范围内，实现吸盘不同区域的温度控制，从而提高了设备的成像质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

综上，在本发明所提供的吸盘中，所述吸盘包括吸附单元、支撑固定单元、整体冷却单元及局部冷却单元，所述吸附单元设置于所述支撑固定单元上，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元连通，并穿过所述支撑固定单元与所述吸附单元接触。通过利用局部冷却单元将整体冷却单元中的冷却介质引导至吸附单元下表面进行冷却，提高了冷却均匀性。另一方面，基于设置的温度探测单元、控制器和设置于冷却管路上的冷却阀，通过控制器接收所有温度探测单元反馈的信号，并输出控制信号给各个温度探测单元所在区域的流速阀，流速阀根据所述控制信号调节所在冷却管路中冷却介质的流量，有效调节各个区域的温度，降低了吸附单元不同区域的温度差。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种吸盘，其特征在于，包括：吸附单元、支撑固定单元、整体冷却单元及局部冷却单元，所述吸附单元设置于所述支撑固定单元上，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元连通，并穿过所述支撑固定单元与所述吸附单元接触；

所述局部冷却单元包括中空螺钉和连接块，所述中空螺钉穿过所述支撑固定单元，并卡设在所述支撑固定单元上，所述中空螺钉的顶部与所述吸附单元接触；所述中空螺钉的底部与所述连接块连接，所述中空螺钉通过连接块与所述整体冷却单元中的冷却介质连通。

2.如权利要求1所述的吸盘，其特征在于，所述中空螺钉与所述连接块之间由密封圈密封连接；所述中空螺钉与所述支撑固定单元之间由密封圈密封连接。

3.如权利要求1所述的吸盘，其特征在于，所述局部冷却单元的数量为若干个，若干个局部冷却单元按对称、均布的方式排列。

4.如权利要求1所述的吸盘，其特征在于，所述整体冷却单元包括若干冷却管路及设置于冷却管路上的流速阀，所述局部冷却单元与所述整体冷却单元中的冷却管路连通。

5.如权利要求4所述的吸盘，其特征在于，所述若干冷却管路平行分布。

6.如权利要求4所述的吸盘，其特征在于，所述若干冷却管路呈网格状分布。

7.如权利要求4所述的吸盘，其特征在于，还包括若干温度探测单元，设置于所述支撑固定单元上，以探测所述支撑固定单元不同区域的温度。

8.如权利要求7所述的吸盘，其特征在于，还包括控制器，所述控制器接收所有温度探测单元反馈的信号，并输出控制信号给各个温度探测单元所在区域的流速阀，流速阀根据所述控制信号调节所在冷却管路中冷却介质的流量。

9.如权利要求7所述的吸盘，其特征在于，还包括恒温箱，用于容置冷却介质。

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