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1、硅片真空夹紧装置设计干蜀毅,孙青云(合肥工业大学,安徽合肥230009)DesignofMiniOilfreeVacuumPumpfortheClampEquipmentUsedforSiWaferGANShuyi,SUNQingyun(HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)摘要:设计了一套硅片专用真空夹紧装置,包括种复杂结构图形。在器件的制造、检测过程中,不可夹紧装置和微型无油真空抽气泵。为减少硅片在夹避免地要涉及到硅片的夹持问题。由于硅片厚度仅紧过程中变形,夹紧装置采用了多吸口、回旋槽
2、的平1mm,刚度差且脆,在一般夹持装置下易变形甚至面型结构;根据所需夹紧力大小,设计了抽速为0.3断裂,从而对器件的微结构、性能造成致命的损坏,L/s的微型真空泵,泵内无油避免了对硅片的污染;为此专门设计了一套真空夹持装置,以满足对硅片对间隙返流进行了计算并分析了对泵性能的影响。的加工和测量要求。关键词:真空夹具;硅片;微型泵1装置总体设计中图分类号:TP271.4文献标识码:B真空夹持装置通过在硅片上下2个平面间制造文章编号:10012257(2006)06002504气体压强差实现对硅片的夹紧,其最大的好处是硅Abstract:Avacuu
3、mclampequipmentusedfor片各处受力均匀。通过合理的支撑面设计,可保证holdingSiwaferisdesignedinthispaper.Thesys硅片在夹持过程中几乎没有变形。而合理气路的设temiscomposedofasuckingdeviceandaoilfree计和阀门安排可控制排出的气流量,进而控制硅片minivacuumpump.Thesuckingdevicehasasuck上下面间压差大小,从而实现夹紧力可调,并使硅片ingdiskstructurewhichcontainsmultisucking装
4、卸方便、简单。mouthsandgyralgroovesinordertominimizethe装置的结构如图1所示,无油机械泵通过管道deformationofthewafer.Aoilfreeminivacuum直接连接到卡盘上,中间装放气阀,可调节夹紧气压pumpwithpumpingspeedof0.3L/sisdesignedin并便于取下晶片时使用。ordertoprovideproperholdingforceandkeepthewaferfromcontaminating.Thepumpingspeediscalculatedwh
5、ilebackflowofvariousclearancesistakenintoaccount.Keywords:vacuumclamp;Siwafer;minipump0引言图1系统结构在涉及微型、纳米器件的现代前沿科研、生产活2夹盘设计、计算动中,硅片是最常见的基片材料。为实现器件的预夹盘(或吸盘)是本套装置的重要部件,其结构定功能,需通过各种方法,把不同材料、不同厚度的是否合理、加工精度的高低对硅片的变形起着举足薄膜逐步镀制在以硅为衬底的基片上,并刻蚀成各轻重的影响;夹盘也直接决定了泵抽气量和泵的大收稿日期:20051125小。对夹
6、盘的基本要求是表面平整,精度高,夹紧可机械与电子!2006(6)25靠。由于硅片脆且厚度薄,不能承受过大的变形,考度,因此可保证在使用较大吸盘时系统仍能可靠工虑这样一些特点,决定采用单吸口多支撑平面吸盘作。卡具和工作台的联结由4个M5的螺钉完成。形式,如图2所示。视硅片直径不同,根据具体吸盘吸气口与管道的连接用密封管螺纹,管道通过带有倒角的密封接头直接接至泵吸气口上。3抽气泵设计根据以上分析及初选的工作压强、抽速等参数,比较各粗真空泵,从体积、性能、可靠性和经济性等方面综合考虑,决定采用旋片泵作为本系统的抽气泵。由于所需抽速在旋片泵标准抽速
7、系列之外,所以需自行设计。图2卡具设计3.1结构设计尺寸,平面吸盘直径相应发生变化。为加强支撑同泵的结构设计参考了2XZ型油封式直联旋片时保证抽气通畅,在吸盘表面开若干道同心圆沟槽,泵的结构,并对内外结构做了一些精简。通过中间几道放射形直槽使各圆槽相连,这样每道电机的选择要求体积小,转速适中。设计中选[1-2]槽抽空后都能提供吸力。在设计尺寸时,将圆择浙江奥力电机厂生产的YFK12040/4型电机,槽宽度定为4mm,深2mm,中间吸气口直径则定功率40W,转速为800r/min。为15mm。吸盘以不锈钢制造,表面粗糙度R3.2,转子的结构为转
8、子盘式,转子盘用6颗M2.5精度6级,全高10mm。的十字槽沉头螺钉固定,节省空间,两转子体之间形整个夹持系统待抽空的体积主要由夹盘掏空
