晶片夹持技术概述

薛荣媛

【摘 要】晶片的特点是薄、脆、易被污染。如何恰到好处地对晶片施加夹持力，又不会损伤晶片的表层物质，是晶片搬运机器人在晶片加工中要解决的首要问题。本文主要对晶片的夹持技术进行了介绍。

【关键词】晶片；夹持；搬运

一、晶片夹持技术

（一）晶片夹持技术分解

通过对晶片夹持技术的专利文献收集、标引和梳理，对设计晶片夹持领域的专利文献样本的分析可知，晶片夹持主要有机械夹持和吸附式夹持两大类。机械夹持即通过夹爪夹持住晶片的正反两面或者从晶片的周边进行夹持，主要通过机械力进行夹持，其优点是夹持机械手结构简单，缺点是机械力控制不易，容易破坏晶片。吸附式夹持，根据所产生的吸附力的不同，还可分为真空吸附、伯努利吸附、静电吸附以及分子间作用力吸附。

（二）晶片夹持技术介绍

1.机械夹持

机械夹持主要通过夹爪直接对晶片施加机械力进行夹持，根据夹持方式的不同，机械力夹持的形式也多种多样，有三爪型，夹爪上有适应晶片薄边的槽型，左右开合型，前后开合型，两面夹持型，等等。

2.真空吸附

真空吸附主要是将吸盘与晶片之间的空气排出，使吸盘与晶片形成的空间中的压强小于外界大气压强，利用大气压力将晶片稳定地抵靠在吸盘上，一般是通过真空泵将吸盘与晶片所形成的空间中的气体抽出而形成压力差。

3.伯努利吸附

伯努利吸附是一种利用伯努利原理（等高流动时，流速大，压力就小）的吸附方式，即，使吸盘与晶片所形成的的空间中的气流速度提高，从而在吸盘中心产生负压，将晶片吸附。参见图2-1。

4.静电吸附

静电吸附是一种利用静电吸附现象的夹持方式，即当带静电的吸盘靠近不带静电的晶片时，由于静电感应，没有静电的晶片内部靠近带静电吸盘的一边会聚集与带静电吸盘所携带电荷相反极性的电荷（另一侧产生相同数量的同极性电荷），由于异形电荷相互吸引，晶片就会吸附在吸盘上。图2-2为专利JP 8-55900A中公开的静电吸附技术。D型正电极2与负电极3埋设在陶瓷制成的基材1中，由直流电源6施加一定的电压于该两电极所产生的电场，而在基材1的上表面1A吸附着半导体晶圆7。

5.分子間作用力吸附

日本株式会社爱发科公司首先提出了利用分子间作用力吸附基板的技术。如图2-3所示，保持部15（即夹持器）由碳纳米管制成，分子间相互作用力在大气中、空气中都会发生，且单位面积上碳纳米管的根数越多，吸引力越强。

二、结语

本文总结了晶片搬运中的所使用的夹持方式，主要有机械夹持、真空吸附、伯努利吸附、静电吸附、分子间作用力吸附这五种方式，而前四种是目前市场上使用较多的方式，最后一种仅日本的一家公司申请了专利。因此，在后期对晶片夹持技术的研究中，申请人不妨从分子间作用力吸附这一突破口进行深入研究。

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