CN220994499U - 一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，属于晶圆加工技术领域，包括陶瓷材质的吸盘本体，吸盘本体开设有用于与机械臂相连接的安装孔，吸盘本体设有弧形限位台阶、若干个呈圆周分布的螺旋式伯努利吸盘以及若干个同样呈圆周分布的防滑垫，且弧形限位台阶的圆心、若干个螺旋式伯努利吸盘所在圆周的圆心、若干个防滑垫所在圆周的圆心大体重合；吸盘本体的内部设有与各螺旋式伯努利吸盘相连通的流道，且吸盘本体的表面设有与流道相连通的气孔。本实用新型不但能够防止吸盘完全变形，而且能够有效地防止晶圆被吸附的过程中发生滑移。

Description

一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘

技术领域

本实用新型涉及半导体加工技术领域，特别涉及一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘。

背景技术

伯努利吸盘(机械手)是一种利用了伯努利原理的机械手，在晶圆加工过程中，伯努利吸盘的喷气口中喷出的气体(例如氮气等惰性气体)遇到晶圆的表面(例如上表面)后，气体自晶圆的上表面迅速扩散，使得晶圆上表面的气流速度大于其下表面的气流速度，则根据伯努利原理可知，此时晶圆下表面的气压大于晶圆上表面的气压，从而将晶圆被吸附在伯努利吸盘上。

伯努利吸盘主要用于吸附厚度小于200um的晶圆，这类晶圆脆且易碎、翘度大，采用传统的真空点位吸附方式进行吸附时则容易导致晶圆出现破裂。

然而，现有技术中的伯努利吸盘依然存在以下缺陷：一是由于晶圆与伯努利吸盘之间没有直接接触关系，使得晶圆在其所在的平面内无法得到固定，进而导致晶圆会在伯努利吸盘上发生滑移，严重时会导致晶圆脱落而损坏；二是伯努利吸盘通常是以悬臂方式固定，这就使得其在长期使用后会因疲劳而产生弯曲变形，进而导致其对晶圆的吸附效果降低，乃至无法吸附晶圆；三是现有的伯努利吸盘通常是专用于单一尺寸规格的晶圆，其无法适配于两种乃至多种尺寸规格的晶圆的取放作业，导致伯努利吸盘适用范围小、库存多。

实用新型内容

针对现有技术存在的伯努利吸盘使用时容易导致晶圆滑移以及长久使用后容易弯曲变形的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，以便于至少部分地解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，包括陶瓷材质的吸盘本体，所述吸盘本体上开设有用于与机械臂相连接的安装孔，所述吸盘本体上还设有弧形限位台阶、若干个呈圆周分布的螺旋式伯努利吸盘以及若干个同样呈圆周分布的防滑垫，且所述弧形限位台阶的圆心、若干个所述螺旋式伯努利吸盘所在圆周的圆心、若干个所述防滑垫所在圆周的圆心大体重合；所述吸盘本体的内部设有与各所述螺旋式伯努利吸盘相连通的流道，且所述吸盘本体的表面还设有与所述流道相连通的气孔。

优选的，所述流道包括主流道以及与所述主流道相连通的若干个支流道，其中，每个所述螺旋式伯努利吸盘均与其中一个所述支流道相连通。

优选的，所述主流道有两条，两条所述主流道分别与相同数量的所述螺旋式伯努利吸盘相连通。

优选的，所述吸盘本体包括工作盘以及固定连接在所述工作盘的背面的封闭盘，所述安装孔同时贯穿所述工作盘及所述封闭盘；所述弧形限位台阶、所述气孔、所述螺旋式伯努利吸盘及所述防滑垫均设置在所述工作盘的正面一侧；所述螺旋式伯努利吸盘及所述气孔均贯穿所述工作盘，所述流道开设在所述封闭盘朝向所述工作盘的一侧表面。

优选的，所述工作盘与所述封闭盘之间设有密封胶或密封垫。

优选的，所述吸盘本体上开设有减重孔，所述螺旋式伯努利吸盘及所述防滑垫均环绕所述减重孔分布。

优选的，所述吸盘本体上还设置有与所述减重孔相连的缺口。

优选的，所述螺旋式伯努利吸盘与所述防滑垫分布在同一圆周上，且所述螺旋式伯努利吸盘与所述防滑垫交错分布。

优选的，所述减重孔呈圆形或者多边形。

优选的，所述弧形限位台阶至少有两道，至少两道所述弧形限位台阶同心且直径各不相同。

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：当晶圆在螺旋式伯努利吸盘喷出的气流作用下因伯努利效应而被吸附在吸盘本体上时，借助于晶圆表面与防滑垫之间微弱的摩擦力能够有效防止晶圆滑移；另外晶圆的边缘还能够抵接在弧形限位台阶上，从而进一步的稳定晶圆的位置；同时由于吸盘本体采用陶瓷材料制作，使得其长久使用后也不易变形，从而保证了对晶圆的吸附效果。

附图说明

图1为本实用新型的其中一种结构示意图；

图2为本实用新型中封闭盘的结构示意图；

图3为本实用新型的其中另一种结构示意图。

图中:1-吸盘本体、101-工作盘、102-封闭盘、11-安装孔、12-减重孔、13-缺口、2-弧形限位台阶、3-螺旋式伯努利吸盘、4-防滑垫、5-流道、51-主流道、52-支流道、6-气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本实用新型结构的说明，仅是为了便于描述本实用新型的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本实用新型的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，吸盘本体1，该吸盘本体1由陶瓷材质制作而成，其大体呈长条形构造，且近端窄而远端宽，其中远端配置为吸附部并用于吸附晶圆，近端配置为柄部并用于连接机械臂，例如吸盘本体1的近端开设有用于与机械臂相连接的若干个安装孔11。

吸盘本体1的正面一侧(使用时朝向待吸附的晶圆的一侧，并优选柄部的正面一侧)设有弧形限位台阶2，吸盘本体1的远端(即吸附部)正面一侧还设有若干个呈圆周分布的螺旋式伯努利吸盘3以及若干个同样呈圆周分布的防滑垫4。其中，弧形限位台阶2的圆心、若干个螺旋式伯努利吸盘3所在圆周的圆心、若干个防滑垫4所在圆周的圆心大体重合，并且螺旋式伯努利吸盘3与防滑垫3交错的地分布在同一圆周上。

吸盘本体1的内部设有与各螺旋式伯努利吸盘3相连通的流道5，且而吸盘本体1的近端表面设有与该流道5相连通的气孔6。流道5包括主流道51以及与该主流道51相连通的若干个支流道52，使得每个螺旋式伯努利吸盘3均与其中一个支流道52或者直接与主流道51相连通(即当主流道51的末端直接与一个螺旋式伯努利吸盘3相连通时，支流道52的数量即可以少于螺旋式伯努利吸盘3的数量)，并且使流向螺旋式伯努利吸盘3的气流均沿着其切线方向进入。

可以理解的是，主流道51配置有两条，两条主流道51分别与相同数量的螺旋式伯努利吸盘3相连通，如此设置，使得两条主流道51能够分别从两侧对呈圆周状分布的若干个螺旋式伯努利吸盘3进行供气，以便于使各个螺旋式伯努利吸盘3尽量获得相当的输气量，并且气孔6有两个，两个气孔6分别对应两条主流道51。

本实施例中，配置吸盘本体1包括工作盘101以及固定连接在工作盘101的背面的封闭盘102，两者通过螺栓或者粘胶固定连接。上述的安装孔11则同时贯穿工作盘101及封闭盘102。其中，上述的弧形限位台阶2、螺旋式伯努利吸盘3、防滑垫4及气孔6均设置在工作盘101的正面一侧，且螺旋式伯努利吸盘3和气孔6均贯穿该工作盘101。上述的流道5则开设在封闭盘102的正面一侧，朝向工作盘101的一侧表面，并且主流道51与气孔6相对，各个支流道52分别于各个螺旋式伯努利吸盘3相对，并且工作盘101与封闭盘102之间设有密封胶或密封垫以防止漏气。防滑垫4通过粘接或者嵌扣的方式固定在工作盘101的正面一侧即可，防滑垫4略微突出于螺旋式伯努利吸盘3，以便于对晶圆施加一定的摩擦力，从而防止晶圆滑移。

可以理解的是，在其他优选实施例中，吸盘本体1还可以配置为整体式构造，并在制备时在其内部预留出流道5即可，随后再在其正面一侧设置上述的弧形限位台阶2、螺旋式伯努利吸盘3、防滑垫4及气孔6。

本实施例中，吸盘本体1的远端一侧开设有减重孔12，减重孔12呈圆形或者多边形均可，并且配置吸盘本体1的远端外缘的形状与该减重孔12适配，上述的螺旋式伯努利吸盘3及防滑垫4均环绕在该减重孔12的外侧，层环状分布。另外，吸盘本体1的远端一侧还开设有与减重孔12相连的缺口13。

可以理解的是，弧形限位台阶2还可以配置为两道，两道弧形限位台阶2同心布置，并且两者所在圆周的半径不同，以便于分别对两种尺寸规格的晶圆进行限位，例如8寸和12寸。

本实用新型实施例提供的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘的工作过程如下：

使用前，吸盘本体1的近端通过螺钉固定连接在机械臂的末端，并将输气管连接在气孔6上，使用时随着气流经气孔6、流道5而从螺旋式伯努利吸盘3中喷出时，晶圆则在伯努利效应下被吸附在吸盘本体1的正面一侧，并且晶圆表面与防滑垫之间具有微弱的摩擦力，从而防止晶圆滑移；另外，晶圆的边缘还能够抵接在弧形限位台阶2上，从而进一步的稳定晶圆的位置；同时由于吸盘本体1采用陶瓷材料制作，使得其长久使用后也不易变形，从而保证了对晶圆的吸附效果。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：包括陶瓷材质的吸盘本体，所述吸盘本体上开设有用于与机械臂相连接的安装孔，所述吸盘本体上还设有弧形限位台阶、若干个呈圆周分布的螺旋式伯努利吸盘以及若干个同样呈圆周分布的防滑垫，且所述弧形限位台阶的圆心、若干个所述螺旋式伯努利吸盘所在圆周的圆心、若干个所述防滑垫所在圆周的圆心大体重合；所述吸盘本体的内部设有与各所述螺旋式伯努利吸盘相连通的流道，且所述吸盘本体的表面还设有与所述流道相连通的气孔。

2.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述流道包括主流道以及与所述主流道相连通的若干个支流道，其中，每个所述螺旋式伯努利吸盘均与其中一个所述支流道相连通。

3.根据权利要求2所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述主流道有两条，两条所述主流道分别与相同数量的所述螺旋式伯努利吸盘相连通。

4.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述吸盘本体包括工作盘以及固定连接在所述工作盘的背面的封闭盘，所述安装孔同时贯穿所述工作盘及所述封闭盘；所述弧形限位台阶、所述气孔、所述螺旋式伯努利吸盘及所述防滑垫均设置在所述工作盘的正面一侧；所述螺旋式伯努利吸盘及所述气孔均贯穿所述工作盘，所述流道开设在所述封闭盘朝向所述工作盘的一侧表面。

5.根据权利要求4所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述工作盘与所述封闭盘之间设有密封胶或密封垫。

6.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述吸盘本体上开设有减重孔，所述螺旋式伯努利吸盘及所述防滑垫均环绕所述减重孔分布。

7.根据权利要求6所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述吸盘本体上还设置有与所述减重孔相连的缺口。

8.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述螺旋式伯努利吸盘与所述防滑垫分布在同一圆周上，且所述螺旋式伯努利吸盘与所述防滑垫交错分布。

9.根据权利要求6所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述减重孔呈圆形或者多边形。

10.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的半导体晶圆吸盘，其特征在于：所述弧形限位台阶至少有两道，至少两道所述弧形限位台阶同心且直径各不相同。