晶片夾持技術概述

薛榮媛

【摘 要】晶片的特點是薄、脆、易被污染。如何恰到好處地對晶片施加夾持力，又不會損傷晶片的表層物質，是晶片搬運機器人在晶片加工中要解決的首要問題。本文主要對晶片的夾持技術進行了介紹。

【關鍵詞】晶片；夾持；搬運

一、晶片夾持技術

（一）晶片夾持技術分解

通過對晶片夾持技術的專利文獻收集、標引和梳理，對設計晶片夾持領域的專利文獻樣本的分析可知，晶片夾持主要有機械夾持和吸附式夾持兩大類。機械夾持即通過夾爪夾持住晶片的正反兩面或者從晶片的周邊進行夾持，主要通過機械力進行夾持，其優點是夾持機械手結構簡單，缺點是機械力控制不易，容易破壞晶片。吸附式夾持，根據所產生的吸附力的不同，還可分為真空吸附、伯努利吸附、靜電吸附以及分子間作用力吸附。

（二）晶片夾持技術介紹

1.機械夾持

機械夾持主要通過夾爪直接對晶片施加機械力進行夾持，根據夾持方式的不同，機械力夾持的形式也多種多樣，有三爪型，夾爪上有適應晶片薄邊的槽型，左右開合型，前后開合型，兩面夾持型，等等。

2.真空吸附

真空吸附主要是將吸盤與晶片之間的空氣排出，使吸盤與晶片形成的空間中的壓強小于外界大氣壓強，利用大氣壓力將晶片穩定地抵靠在吸盤上，一般是通過真空泵將吸盤與晶片所形成的空間中的氣體抽出而形成壓力差。

3.伯努利吸附

伯努利吸附是一種利用伯努利原理（等高流動時，流速大，壓力就小）的吸附方式，即，使吸盤與晶片所形成的的空間中的氣流速度提高，從而在吸盤中心產生負壓，將晶片吸附。參見圖2-1。

4.靜電吸附

靜電吸附是一種利用靜電吸附現象的夾持方式，即當帶靜電的吸盤靠近不帶靜電的晶片時，由于靜電感應，沒有靜電的晶片內部靠近帶靜電吸盤的一邊會聚集與帶靜電吸盤所攜帶電荷相反極性的電荷（另一側產生相同數量的同極性電荷），由于異形電荷相互吸引，晶片就會吸附在吸盤上。圖2-2為專利JP 8-55900A中公開的靜電吸附技術。D型正電極2與負電極3埋設在陶瓷制成的基材1中，由直流電源6施加一定的電壓于該兩電極所產生的電場，而在基材1的上表面1A吸附著半導體晶圓7。

5.分子間作用力吸附

日本株式會社愛發科公司首先提出了利用分子間作用力吸附基板的技術。如圖2-3所示，保持部15（即夾持器）由碳納米管制成，分子間相互作用力在大氣中、空氣中都會發生，且單位面積上碳納米管的根數越多，吸引力越強。

二、結語

本文總結了晶片搬運中的所使用的夾持方式，主要有機械夾持、真空吸附、伯努利吸附、靜電吸附、分子間作用力吸附這五種方式，而前四種是目前市場上使用較多的方式，最后一種僅日本的一家公司申請了專利。因此，在后期對晶片夾持技術的研究中，申請人不妨從分子間作用力吸附這一突破口進行深入研究。

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