CN105299023B - 一种真空陶瓷吸盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空陶瓷吸盘。该真空陶瓷吸盘包括：工作台，工作台设置有一凹台；设置于凹台内的分体底座，分体底座和工作台位于同一平面内；设置于工作台和分体底座上的吸盘基体层，吸盘基体层包括具有第一半径的第一部分和具有第二半径的第二部分，且第一半径小于第二半径；设置于第一部分上的吸盘工作层；套设于工作台边缘上的第一外圈结构；与第一外圈结构卡接，且套设于吸盘工作层和吸盘基体层上的第二外圈结构；凹台内设置有贯穿工作台的真空接头连接孔，分体底座设置有对应真空接头连接孔的第一真空孔，吸盘基体层设置有贯穿吸盘基体层的多个第二真空孔。本方案提高了设备的稳定性和工作效率。

Description

一种真空陶瓷吸盘

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是指一种真空陶瓷吸盘。

背景技术

在半导体专用设备制造发展的过程中，将减薄、抛光、清洗等工艺集成在一台设备上是现代化研发的主要方向，然而这就意味着晶圆在同一台设备的整个加工流程中需要同时面对更多样的外界因素干扰。

传统的陶瓷吸盘都是一体式结构，直接安装在工作台上。在晶片磨削过程中，往往伴随着大量颗粒和污水，并且会进入吸盘和工作台之间，造成精度误差；在晶圆抛光和清洗过程中，抛光液和水雾进入工作台，还会引起设备的腐蚀生锈；在晶片的加工中，由于碎片导致工作台堵塞会影响设备运转，极大地降低了生产效率。然而，当发生以上设备常见问题时，传统的一体式真空吸盘，拆卸清理维修时又必须将整个吸盘，以及连接在吸盘上的各种真空接头，管路一起拆卸，极为不便。并且由于一体式的结构，防水布置困难，易发生工作台系统腐蚀生锈，也难以局部更换。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空陶瓷吸盘，具有可局部拆卸、组装、更换的结构，实现晶圆加工设备中防水、防雾，也便于局部的更换维修，提高了设备的稳定性和工作效率。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种真空陶瓷吸盘，包括：

一工作台，所述工作台设置有一凹台；

设置于所述凹台内的分体底座，所述分体底座和所述工作台位于同一平面内；

设置于所述工作台和所述分体底座上的吸盘基体层，所述吸盘基体层包括具有第一半径的第一部分和具有第二半径的第二部分，且所述第一半径小于所述第二半径；

设置于所述第一部分上的吸盘工作层；

套设于所述工作台边缘上的第一外圈结构；

与所述第一外圈结构卡接，且套设于所述吸盘工作层和所述吸盘基体层上的第二外圈结构；

其中，所述凹台内设置有贯穿所述工作台的真空接头连接孔，所述分体底座设置有对应所述真空接头连接孔的第一真空孔，所述吸盘基体层设置有贯穿所述吸盘基体层的多个第二真空孔。

其中，所述第一外圈结构包括：

与所述工作台连接的连接部；

设置于所述连接部靠近所述吸盘基体层的一端的卡接部，所述卡接部为垂直于所述工作台所在平面且向外延伸的凸起结构。

其中，所述第二外圈结构包括：

抵接所述吸盘工作层和所述第一部分的第一密封部；

抵接所述第二部分的第二密封部；

设置于所述第二密封部和所述第二外圈结构外壁之间，对应所述卡接部的卡接凹槽。

其中，所述第一密封部对应所述吸盘工作层与所述第一部分的连接处设置有密封凹槽，所述密封凹槽内设置有第一密封结构。

其中，所述卡接凹槽内设置有与所述卡接部抵接的第二密封结构。

其中，所述分体底座与所述吸盘基体层接触的一端面上设置有真空环槽和真空密封环槽，所述真空环槽与所述第一真空孔连通，所述真空密封环槽的半径大于所述真空环槽的半径。

其中，所述吸盘工作层为蓝色微孔陶瓷材料。

其中，所述吸盘工作层的工作区为蓝色微孔陶瓷材料，分隔区和边缘区为棕色细密陶瓷材料。

其中，所述吸盘基体层为氧化铝陶瓷材料。

其中，所述工作台还包括：

用于安装所述分体底座的第一安装孔；

用于安装所述吸盘基体层的第二安装孔；

用于安装所述第一外圈结构的第三安装孔；

用于安装所述第二外圈结构的第四安装孔。

其中，所述分体底座设置有对应所述第一安装孔的第五安装孔，配合螺栓进行连接固定。

其中，所述吸盘基体层设置有对应所述第二安装孔的第六安装孔，配合螺栓进行连接固定。

其中，所述第一外圈结构设置有对应所述第三安装孔的第七安装孔，配合螺栓进行连接固定。

其中，所述第二外圈结构设置有对应所述第四安装孔的第八安装孔，配合螺栓进行连接固定。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的真空陶瓷吸盘，包括能够拆卸连接的吸盘工作层、吸盘基体层、第二外圈结构、第一外圈结构、分体底座和工作台的多个部分结构，通过上下分体、内外圈分体的结构方式，当真空吸盘部分故障需要更换维修时，可以局部拆卸各部分，简化了操作过程，更方便灵活，提升了工作效率。同时，第一外圈结构和第二外圈结构的设置还能够有效避免抛光液、水雾、碎片颗粒等进入吸盘和工作台内部，从而造成的设备生锈和阻塞，提升了设备稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的真空陶瓷吸盘的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例的真空陶瓷吸盘的剖视图；

图3为本发明实施例的真空陶瓷吸盘的具体剖视图；

图4为本发明实施例的真空陶瓷吸盘的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的陶瓷吸盘采用一体式结构直接安装在工作台上，无法防止抛光液、水雾、碎片颗粒等进入工作台，也不方便清理维修的问题，提供一种真空陶瓷吸盘，具有可局部拆卸、组装、更换的结构，实现晶圆加工设备中防水、防雾，也便于局部的更换维修，提高了设备的稳定性和工作效率。

如图1所示，本发明实施例的一种真空陶瓷吸盘，包括：一工作台7，所述工作台7设置有一凹台71；设置于所述凹台71内的分体底座8，所述分体底座8和所述工作台7位于同一平面内；设置于所述工作台7和所述分体底座8上的吸盘基体层2，所述吸盘基体层2包括具有第一半径的第一部分21和具有第二半径的第二部分22，且所述第一半径小于所述第二半径；设置于所述第一部分21上的吸盘工作层1；套设于所述工作台7边缘上的第一外圈结构6；与所述第一外圈结构6卡接，且套设于所述吸盘工作层1和所述吸盘基体层2上的第二外圈结构4；其中，所述凹台71内设置有贯穿所述工作台7的真空接头连接孔711，所述分体底座8设置有对应所述真空接头连接孔711的第一真空孔81，所述吸盘基体层2设置有贯穿所述吸盘基体层2的多个第二真空孔23。

由上，结合图1、图2和图3，本发明实施例的真空陶瓷吸盘与现有的一体式结构不同，分成了能够拆卸连接的吸盘工作层1、吸盘基体层2、第二外圈结构4、第一外圈结构6、分体底座8和工作台7的多个部分结构。分体底座8安装在工作台7的凹台71中，分体底座8的上表面和工作台7齐平。而将吸盘工作层1与吸盘基体层2紧密配合连接在一起后，再通过吸盘基体层2安装在装配了分体底座8的工作台7上。之后将第一外圈结构6套设到工作台7上，并自上而下将第二外圈结构4套设到吸盘工作层1和吸盘基体层2上。第二外圈结构4还会完成与第一外圈结构6的卡接。

凹台71内设置的贯穿工作台7的真空接头连接孔711，在真空接头9连接到真空接头连接孔711时，由于分体底座8设置有对应真空接头连接孔711的第一真空孔81，吸盘基体层2设置有贯穿吸盘基体层2的多个第二真空孔23，吸盘工作层1到工作台7之间构成了真空工作环境。

综上，本发明实施例的真空陶瓷吸盘，上下分体、内外圈分体的结构方式，当真空吸盘部分故障需要更换维修时，可以局部拆卸各部分，简化了操作过程，更方便灵活，提升了工作效率，如吸盘部分局部拆卸，就不需将真空接头及其配件一起连带拆出，避免了接头拆卸安装造成的漏气。同时，第一外圈结构和第二外圈结构的设置还能够有效避免抛光液、水雾、碎片颗粒等进入吸盘和工作台内部，从而造成的设备生锈和阻塞，提升了设备稳定性。

在上述实施例的真空陶瓷吸盘中，采用了分体式结构来实现可局部更换维修，提升工作效率的目的，优选的，各部分之间的连接具体实现如图1、图2和图3所示，所述工作台7还包括：用于安装所述分体底座8的第一安装孔；用于安装所述吸盘基体层2的第二安装孔；用于安装所述第一外圈结构6的第三安装孔；用于安装所述第二外圈结构4的第四安装孔。

相应的，所述分体底座8设置有对应所述第一安装孔的第五安装孔，配合螺栓进行连接固定。所述吸盘基体层2设置有对应所述第二安装孔的第六安装孔，配合螺栓进行连接固定。所述第一外圈结构6设置有对应所述第三安装孔的第七安装孔，配合螺栓进行连接固定。所述第二外圈结构4设置有对应所述第四安装孔的第八安装孔，配合螺栓进行连接固定。

分体底座8、吸盘基体层2、第一外圈结构6各自的安装孔通过与工作台7上对应安装孔的配合，通过螺栓旋紧固定连接，在需要维修更换时只需要将螺栓拆卸，维修更换完成后再次旋紧即可。当然，通过螺栓和安装孔的配合来实现便捷的拆卸安装仅是一种较佳的实现方式，其他方式在符合本发明原理的前提下也是能够实现的，在此不再一一列举。

具体的，如图1和图3所示，所述第一外圈结构6包括：与所述工作台7连接的连接部61；设置于所述连接部61靠近所述吸盘基体层2的一端的卡接部62，所述卡接部62为垂直于所述工作台7所在平面且向外延伸的凸起结构。

这样，连接部61覆盖在工作台7的表面上，对工作台进行了保护，避免了抛光液、水雾、碎片颗粒等进入工作台7中，而卡接部62能够实现与第二外圈4的卡接。

另外，如图1所示，所述第二外圈结构4包括：抵接所述吸盘工作层1和所述第一部分21的第一密封部41；抵接所述第二部分22的第二密封部42；设置于所述第二密封部42和所述第二外圈结构4外壁之间，对应所述卡接部62的卡接凹槽43。

第二外圈结构4的第一密封部41抵接到吸盘工作层1和第一部分21的周向侧面上，第二密封部42抵接到第二部分22的周向侧面上，有效避免了吸盘工作时，抛光液、水雾、碎片颗粒等进入吸盘和工作台内。而设置于第二密封部42和第二外圈结构4外壁之间的卡接凹槽43，通过与第一外圈结构6的卡接部62的配合，实现第一外圈结构6和第二外圈结构4的卡接，完成对吸盘和工作台的整体保护。

此外，应该了解的是，虽然第一密封部41可以通过抵接到吸盘工作层1和第一部分21的周向侧面上来避免杂质的进入，但是对于液体而言，还是有部分能够通过接触面的间隙流入，为此，在第一密封部41与真空陶瓷吸盘的接触位置设置了密封结构。优选的，如图1、图2和图3所示，所述第一密封部41对应所述吸盘工作层1与所述第一部分21的连接处设置有密封凹槽411，所述密封凹槽411内设置有第一密封结构3。

吸盘工作层1与第一部分21紧密连接(如粘贴)配合在一起，但是不可避免会进入杂质，将第一密封部41的密封凹槽411设置在吸盘工作层1与第一部分21的连接处，不仅可在通过在密封凹槽411内设置第一密封结构3来实现第二外圈结构4与吸盘工作层1以及第一部分21的紧密压合，密封第一密封部41抵接到吸盘工作层1和第一部分21的周向侧面上的间隙，而且能够密封吸盘工作层1与第一部分21连接处和外界的连通，更高效的实现防止污水、水雾、研磨颗粒、晶圆残渣等进入吸盘和工作台内部，避免了设备的生锈和堵塞情况发生。

进一步的，所述卡接凹槽43内设置有与所述卡接部62抵接的第二密封结构5。

在上述内容中可以知道，工作时在吸盘工作层1和工作台7之间会形成真空环境，而在卡接凹槽43内设置有与卡接部62抵接的第二密封结构5，不仅使第二外圈结构4紧密压到第一外圈结构6的卡接部62上，这种相互扣合的结构还在第一外圈结构6和第二外圈结构4之间产生气密封，使外界污水、水雾、研磨颗粒、晶圆残渣等更难以进入吸盘和工作台内部，避免了设备的生锈和堵塞情况发生。

更具体的，为了实现工作状态时的真空环境，如图1所示，所述分体底座8与所述吸盘基体层2接触的一端面上设置有真空环槽82和真空密封环槽83，所述真空环槽82与所述第一真空孔81连通，所述真空密封环槽83的半径大于所述真空环槽82的半径。

当然，如图1所示，由于第一真空孔81可以设置有多个，与其对应连通的真空环槽82以及真空密封环槽83也是多个。真空环槽82实现了真空陶瓷吸盘的均匀真空环境，真空密封环槽83设置密封结构来阻隔与外界的接触，维持了真空陶瓷吸盘内的真空环境。

优选的，所述吸盘工作层1为蓝色微孔陶瓷材料。

蓝色微孔陶瓷材料质地均匀，具有良好的通透性和透气性，可均布真空，吸附力极强，使晶原所受吸附力均匀，从而提高晶原的加工精度，同时减少碎片率。

然而，由于在晶圆加工工艺中为了保证工作台精度，需要对真空吸盘进行在线修整而，如图1和图4所示设置了多个真空密封环槽83，将吸盘工作层1分隔为多个工作区时，优选的，所述吸盘工作层1的工作区11为蓝色微孔陶瓷材料，分隔区12和边缘区13为棕色细密陶瓷材料。

与常用的含99％Al₂O₃的99陶瓷材料相比，分隔区12和边缘区13使用棕色细密陶瓷材料，不仅因为棕色细密陶瓷材料具有高硬度和高耐磨性，还考虑到棕色细密陶瓷材料具有与蓝色微孔陶瓷更为相近的硬度，修磨时更易磨平，可以达到较高的平面度，提高晶片加工精度。

优选的，所述吸盘基体层2为氧化铝陶瓷材料。

与不锈钢基体相比，氧化铝陶瓷与微孔陶瓷、棕色细密陶瓷膨胀系数相近，使用中受到温度变化(如主轴发热、磨削热等导致)的影响小，精度更稳定。

需要说明的是，在上述实施例的真空陶瓷吸盘中，各种密封的实现可以采用密封胶，还可以是PVC(聚氯乙烯)片材、泡棉等，在此不再一一列举。

综上所述，本发明实施例的真空陶瓷吸盘，简单实用，使用方便、灵活，通过上下层分体，内外圈分体的双分体结构，使得整个吸盘工作台系统可以有效防水，防雾，防碎片，便于拆卸，组装。极大地简化了设备在工艺线上以及后期维护、售后服务中经常对吸盘零部件进行替换、清洗、维修的工作，减少了工作量，避免了漏气，漏水。实现设备工艺，达到预期精度，提高生产效率，保证产品质量，可以广泛应用在半导体专用设备中。

进一步需要说明的是，范例性实施例是参考该些附图来描述于下。许多不同的形式和实施例是可行而不偏离本发明精神及教示，因此，本发明不应被建构成为在此所提出范例性实施例的限制。更确切地说，这些范例性实施例被提供以使得本揭示会是完善又完整，且会将本发明范围传达给那些熟知此项技术的人士。在该些图式中，组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定范例性实施例目的，并无意成为限制用。如在此所使用地，除非该内文清楚地另有所指，否则该单数形式“一”、“一个”和“该”是意欲将该些多个形式也纳入。会进一步了解到该些术语“包含”及/或“包括”在使用于本说明书时，表示所述特征、整数、步骤、操作、构件及/或组件的存在，但不排除一或更多其它特征、整数、步骤、操作、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陈述时，一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种真空陶瓷吸盘，其特征在于，包括：

一工作台(7)，所述工作台(7)设置有一凹台(71)；

设置于所述凹台(71)内的分体底座(8)，所述分体底座(8)和所述工作台(7)位于同一平面内；

设置于所述工作台(7)和所述分体底座(8)上的吸盘基体层(2)，所述吸盘基体层(2)包括具有第一半径的第一部分(21)和具有第二半径的第二部分(22)，且所述第一半径小于所述第二半径；

设置于所述第一部分(21)上的吸盘工作层(1)；

套设于所述工作台(7)边缘上的第一外圈结构(6)；

与所述第一外圈结构(6)卡接，且套设于所述吸盘工作层(1)和所述吸盘基体层(2)上的第二外圈结构(4)；

其中，所述凹台(71)内设置有贯穿所述工作台(7)的真空接头连接孔(711)，所述分体底座(8)设置有对应所述真空接头连接孔(711)的第一真空孔(81)，所述吸盘基体层(2)设置有贯穿所述吸盘基体层(2)的多个第二真空孔(23)；

所述第一外圈结构(6)包括：与所述工作台(7)连接的连接部(61)，所述连接部(61)覆盖在所述工作台(7)的表面上；设置于所述连接部(61)靠近所述吸盘基体层(2)的一端的卡接部(62)，所述卡接部(62)为垂直于所述工作台(7)所在平面且向外延伸的凸起结构。

2.根据权利要求1所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述第二外圈结构(4)包括：

抵接所述吸盘工作层(1)和所述第一部分(21)的第一密封部(41)；

抵接所述第二部分(22)的第二密封部(42)；

设置于所述第二密封部(42)和所述第二外圈结构(4)外壁之间，对应所述卡接部(62)的卡接凹槽(43)。

3.根据权利要求2所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述第一密封部(41)对应所述吸盘工作层(1)与所述第一部分(21)的连接处设置有密封凹槽(411)，所述密封凹槽(411)内设置有第一密封结构(3)。

4.根据权利要求2所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述卡接凹槽(43)内设置有与所述卡接部(62)抵接的第二密封结构(5)。

5.根据权利要求1所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述分体底座(8)与所述吸盘基体层(2)接触的一端面上设置有真空环槽(82)和真空密封环槽(83)，所述真空环槽(82)与所述第一真空孔(81)连通，所述真空密封环槽(83)的半径大于所述真空环槽(82)的半径。

6.根据权利要求1所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述吸盘工作层(1)为蓝色微孔陶瓷材料。

7.根据权利要求1所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述吸盘工作层(1)的工作区(11)为蓝色微孔陶瓷材料，分隔区(12)和边缘区(13)为棕色细密陶瓷材料。

8.根据权利要求1所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述吸盘基体层(2)为氧化铝陶瓷材料。

9.根据权利要求1所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述工作台(7)还包括：

用于安装所述分体底座(8)的第一安装孔；

用于安装所述吸盘基体层(2)的第二安装孔；

用于安装所述第一外圈结构(6)的第三安装孔；

用于安装所述第二外圈结构(4)的第四安装孔。

10.根据权利要求9所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述分体底座(8)设置有对应所述第一安装孔的第五安装孔，配合螺栓进行连接固定。

11.根据权利要求9所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述吸盘基体层(2)设置有对应所述第二安装孔的第六安装孔，配合螺栓进行连接固定。

12.根据权利要求9所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述第一外圈结构(6)设置有对应所述第三安装孔的第七安装孔，配合螺栓进行连接固定。

13.根据权利要求9所述的真空陶瓷吸盘，其特征在于，所述第二外圈结构(4)设置有对应所述第四安装孔的第八安装孔，配合螺栓进行连接固定。