CN217158154U - 一种碳化硅陶瓷吸盘 - Google Patents

Abstract

本申请属于碳化硅陶瓷技术领域，具体涉及一种碳化硅陶瓷吸盘，从上到下依次包括吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层，吸盘本体上设有向外凸起的支撑部、装夹孔一和通气孔；吸盘真空吸附层上设有向内凹陷的气道和装夹孔二，气道内设有吸附孔一；吸盘冷却水层上设有向内凹陷的冷却水道、装夹孔三和吸附孔二，冷却水道的两端分别设有入水口和出水口；吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层之间通过焊接或粘接固定，使装夹孔一、装夹孔二和装夹孔三对应，使吸附孔一和吸附孔二对应，并使吸盘本体上的通气孔全部对应至吸盘真空吸附层上的气道，且部分通气孔与吸附孔一对应。

Description

一种碳化硅陶瓷吸盘

技术领域

本申请属于碳化硅陶瓷技术领域，具体涉及一种碳化硅陶瓷吸盘。

背景技术

碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能，如高强度、高硬度、高弹性模量等，优异的高温稳定性，如高导热系数、低热膨胀系数等，以及良好的比刚度和光学加工性能，特别适合用于半导体集成电路装备用精密陶瓷部件，例如碳化硅真空陶瓷吸盘就广泛运用于半导体的光刻机刻蚀、晶圆减薄、晶圆检测、以及激光加工等领域。

现有的陶瓷吸盘通常为两层结构，传统两层设计一般会将水冷槽道和真空吸附的气槽的设计成一体，这样的在空间布局上因为需要考虑两者的分布，会有互相的空间干涉，不仅增加了设计难度，而且真空吸附气槽与水冷槽道之间相互影响，容易导致水冷槽道的分布不够理想，水冷效果较差。因此，两层设计在使用过程中对陶瓷吸盘和晶圆进行冷却散热效果相对较差，从而不仅容易导致由于温度过高而使吸盘各层的粘接或焊接层高温变形而导致平面度变化，还容易因温度过高而导致晶圆变形。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请公开了一种碳化硅陶瓷吸盘。

本申请提供一种碳化硅陶瓷吸盘，采用如下的技术方案：

一种碳化硅陶瓷吸盘，从上到下依次包括

吸盘本体，所述吸盘本体的上表面设有若干向外凸起的支撑部、若干装夹孔一和若干通气孔；

吸盘真空吸附层，所述吸盘真空吸附层的上表面设有向内凹陷的气道和若干装夹孔二，所述气道内设有若干吸附孔一；和

吸盘冷却水层，所述吸盘冷却水层的上表面设有向内凹陷的冷却水道、若干装夹孔三和若干吸附孔二，所述冷却水道的两端分别设有贯穿至吸盘冷却水层的下表面的入水口和出水口；

所述吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层之间均通过焊接或粘接固定，使所述吸盘本体上的装夹孔一、所述吸盘真空吸附层上的装夹孔二和所述吸盘冷却水层上的装夹孔三彼此对应，使所述吸盘真空吸附层上的吸附孔一和所述吸盘冷却水层上的吸附孔二彼此对应，并使所述吸盘本体上的通气孔全部对应至所述吸盘真空吸附层上的气道，且部分所述通气孔与吸附孔一彼此对应。

与传统由双层结构构成的吸盘相比，本申请的陶瓷吸盘由吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层三层构成，其中，吸盘冷却水层中设有单独的冷却水道，与传统的将水冷槽道和真空吸附的气槽设计在同一层的情况相比，设计起来更加简单，而且水冷的效果更容易保证，因此，采用本申请中具有三层结构的陶瓷吸盘进行水冷循环不仅可以有效避免吸盘各层之间的粘接层或焊接层在高温下发生变形而导致平面度变化，进而影响对晶圆的真空吸附转移把持，而且可以对晶圆起到良好的散热作用避免晶圆变形。

具体地，所述支撑部包括若干从吸盘本体的中心向外同心设置的支撑密封环。

支撑密封环的平面度达到1微米，保证支撑密封环上表面与晶圆之间的贴合，使晶圆通过真空吸附作用牢固地固定在陶瓷吸盘的表面。另外，可以根据不同规格的晶圆尺寸设计支撑密封环，使一个陶瓷吸盘可以适用于不同尺寸的晶圆。

具体地，所述支撑部还包括均匀分布在相邻支撑密封环之间的若干锥形凸点。

锥形凸点的设置可以对晶圆起到良好的支撑作用，同时，设计成锥形凸点可以减少与晶圆的接触面积，即在尽量减少与晶圆接触面的情况下对晶圆起到良好的支撑作用。

具体地，所述锥形凸点的顶部导圆角。

锥形凸点的顶部导圆角，可以起到一定的保护作用，避免划伤晶圆表面。

具体地，所述锥形凸点与支撑密封环的高度一致。

具体地，所述锥形凸点的高度为0.1-0.2mm，间距为3-5mm，底面的直径为0.2-0.4mm；

所述支撑密封环的宽度为0.4-0.6mm。

具体地，所述装夹孔一设有六个，周向均匀分布在吸盘本体的中央。

在具体的方案中可以选择设置二个以上的装夹孔，但为了能够适应直径较大的晶圆片（直径300mm以上），通常需要面积较大的陶瓷吸盘，对于面积较大的陶瓷洗盘，设置六个装夹孔一，夹持更为稳定。

具体地，所述气道包括若干沿所述吸盘真空吸附层的周向同心设置的气道环部和若干沿所述吸盘真空吸附层的径向设置的气道支部，所述气道支部连通所有所述气道环部；所述通气孔沿气道支部均匀分布；所述吸附孔一和吸附孔二分别设有四个。

设置从圆心向外同心的气道环部，并设置径向的气道支部将气道环部连通，同时使吸盘本体上的通气孔沿气道支部均匀分布，覆盖整个吸盘，可确保对晶圆各部分进行有效吸附，吸附效果更好。

具体地，所述气道包括若干沿所述吸盘真空吸附层的周向同心设置的气道环部，所述通气孔沿气道环部均匀分布，所述吸附孔一设置于每一所述气道环部中。

气道为一圈圈同心设置的气道环部，通气孔、吸附孔一和吸附孔二均与气道环部对应设置，可使陶瓷吸盘适用于不同尺寸的晶圆，根据晶圆尺寸选在在不同的吸附孔二进行抽气，从而实现牢固吸附。

本申请具有如下的有益效果：

（1）与传统由双层结构构成的吸盘相比，本申请的陶瓷吸盘由吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层三层构成，其中，吸盘冷却水层中设有单独的冷却水道，与传统的将水冷槽道和真空吸附的气槽设计在同一层的情况相比，设计起来更加简单，而且水冷的效果更容易保证，因此，采用本申请中具有三层结构的陶瓷吸盘进行水冷循环不仅可以有效避免吸盘各层之间的粘接层或焊接层在高温下发生变形而导致平面度变化，进而影响对晶圆的真空吸附转移把持，而且可以对晶圆起到良好的散热作用避免晶圆变形。

（2）本申请在支撑密封环之间设有若干锥形凸点，可以对晶圆起到良好的支撑作用，同时，设计成锥形凸点可以减少与晶圆的接触面积，即在尽量减少与晶圆接触面的情况下对晶圆起到良好的支撑作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请陶瓷吸盘的结构示意图；

图2是本申请实施例1中吸盘真空吸附层的结构示意图；

图3是本申请实施例1中吸盘冷却水层的结构示意图；

图4是本申请实施例2中吸盘真空吸附层的结构示意图；

图中：1、吸盘本体；11、支撑密封环；12、装夹孔一；13、通气孔；2、吸盘真空吸附层；21、气道；211、气道环部；212、气道支部；22、装夹孔二；23、吸附孔一；3、吸盘冷却水层；31、冷却水道；32、装夹孔三；33、吸附孔二；34、入水口；35、出水口。

具体实施方式

现在结合实施例对本申请作进一步详细的说明。

实施例1

参照图1所示，碳化硅陶瓷吸盘，从上到下依次包括吸盘本体1、吸盘真空吸附层2和吸盘冷却水层3，吸盘本体1的上表面设有向外凸起的支撑部，在本实施例中，支撑部为从吸盘本体1的中心向外同心设置的六个支撑密封环11，还设有六个装夹孔一12和若干通气孔13，六个装夹孔一12周向均匀分布在吸盘本体1的中央，如图1所示。支撑密封环11的宽度可选0.4-0.6mm，本实施例中选择0.5mm。

参照图2所示，吸盘真空吸附层2的上表面设有向内凹陷的气道21和对应于装夹孔一12的六个装夹孔二22，气道21内设有四个贯穿吸盘真空吸附层2的吸附孔一23，在本实施例中，气道21包括六个沿吸盘真空吸附层2的周向同心设置的气道环部211和八个沿吸盘真空吸附层2的径向设置的气道支部212，气道支部212连通所有气道环部211，气道支部212呈米字型设置，倾斜方向的气道支部212仅连接外面四圈气道环部211（由于内圈间距较小，无需使所有气道支部212均连通六个气道环部211也可保证足够的吸力）；通气孔13沿气道支部212均匀分布。

参照图3所示，吸盘冷却水层3的上表面设有向内凹陷的冷却水道31，冷却水道31的两端分别设有贯穿至吸盘冷却水层3的下表面的入水口34和出水口35，便于从入水口34向冷却水道31内通入冷却水对陶瓷吸盘和晶圆进行冷却，之后再从出水口35排出，吸盘冷却水层3还设有对应于装夹孔一12和装夹孔二22的六个装夹孔三32，以及对应于吸附孔一23的四个吸附孔二33。

吸盘本体1、吸盘真空吸附层2和吸盘冷却水层3之间均通过焊接固定，使吸盘本体1上的通气孔13全部对应至吸盘真空吸附层2上的气道21，且部分通气孔13与吸附孔一23彼此对应。

在具体的方案中可以选择设置二个以上的装夹孔，但为了能够适应直径较大的晶圆片（直径300mm以上），通常需要面积较大的陶瓷吸盘，对于面积较大的陶瓷洗盘，设置六个装夹孔，夹持更为稳定。

使用时，用夹持装置通过六个由装夹孔一12、装夹孔二22和装夹孔三32构成的装夹孔将陶瓷吸盘固定，接通冷却水循环，将晶圆放置在陶瓷吸盘上，使晶圆覆盖支撑密封环11，然后通过吸盘冷却水层3背侧的吸附孔二33进行抽真空，由于吸附孔二33、吸附孔一23、气道21和通气孔13是相互连通的，从而将晶圆牢固地吸附在吸盘表面，以便对晶圆进行加工、检测等操作，其中，支撑密封环11同时起到支撑晶圆和密封的作用，开始加工后打开冷却水阀门，使冷却水从入水口34流入冷却水道31，并从出水口35排出。

实施例2

参照图1所示，碳化硅陶瓷吸盘，从上到下依次包括吸盘本体1、吸盘真空吸附层2和吸盘冷却水层3，吸盘本体1的上表面设有向外凸起的支撑部，在本实施例中，支撑部包括从吸盘本体1的中心向外同心设置的六个支撑密封环11以及均匀分布在相邻支撑密封环11之间的若干锥形凸点（图中未示出），锥形凸点与支撑密封环11的高度一致，吸盘本体1上还设有六个装夹孔一12和若干通气孔13。锥形凸点的高度可选0.1-0.2mm，间距可选3-5mm，底面的直径可选0.2-0.4mm；本实施例中锥形凸点的高度选择0.2mm，锥形凸点之间的间距选择4mm，锥形凸点的底面的直径选择0.3mm。支撑密封环11的宽度可选0.4-0.6mm，本实施例中选择0.6mm。

参照图4所示，吸盘真空吸附层2的上表面设有向内凹陷的气道21和对应于装夹孔一12的六个装夹孔二22，气道21内设有四个贯穿吸盘真空吸附层2的吸附孔一23，在本实施例中，气道21包括六个沿吸盘真空吸附层2的周向同心设置的气道环部211，通气孔13沿气道环部211均匀分布，四个吸附孔一23均匀间隔设置于每一气道环部211中。支撑密封环11与气道环部211错位设置，每一圈的气道环部211都位于相应支撑密封环11的内侧，确保气道环部211能够对应至吸盘表面放置的晶圆。省略本实施例的吸盘本体1和吸盘冷却水层3的附图，本实施例的吸盘本体1上的通气孔13的设置需对应至吸盘真空吸附层2的气道环部211，吸盘冷却水层3上设置有与吸附孔一23对应的吸附孔二33，其余与实施例1相差不大。

本实施例可适用于不同尺寸的晶圆，使用时，用夹持装置通过六个由装夹孔一12、装夹孔二22和装夹孔三32构成的装夹孔将陶瓷吸盘固定，接通冷却水循环，将晶圆放置在陶瓷吸盘上，根据晶圆的尺寸使晶圆覆盖相应的支撑密封环11，锥形凸点也同时气道支撑作用，然后通过吸盘冷却水层3背侧的吸附孔二33进行抽气，由于吸附孔二33、吸附孔一23、气道21和通气孔13是相互连通的，从而将晶圆牢固地吸附在吸盘表面，以便对晶圆进行加工、检测等操作，其中，支撑密封环11同时起到支撑晶圆和密封的作用，开始加工后打开冷却水阀门，使冷却水从入水口34流入冷却水道31，并从出水口35排出。可以只在被晶圆覆盖的最外圈气道环部211中的吸附孔二33进行抽气，也可以在被晶圆覆盖的所有气道环部211中的吸附孔二33进行抽气，具体可根据晶圆尺寸进行选择，以能够实现牢固吸附为准。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：从上到下依次包括

吸盘本体(1)，所述吸盘本体(1)的上表面设有若干向外凸起的支撑部、若干装夹孔一(12)和若干通气孔(13)；

吸盘真空吸附层(2)，所述吸盘真空吸附层(2)的上表面设有向内凹陷的气道(21)和若干装夹孔二(22)，所述气道(21)内设有若干吸附孔一(23)；和

吸盘冷却水层(3)，所述吸盘冷却水层(3)的上表面设有向内凹陷的冷却水道(31)、若干装夹孔三(32)和若干吸附孔二(33)，所述冷却水道(31)的两端分别设有贯穿至吸盘冷却水层(3)的下表面的入水口(34)和出水口(35)；

所述吸盘本体(1)、所述吸盘真空吸附层(2)和所述吸盘冷却水层(3)之间均通过焊接或粘接固定，使所述吸盘本体(1)上的所述装夹孔一(12)、所述吸盘真空吸附层(2)上的所述装夹孔二(22)和所述吸盘冷却水层(3)上的所述装夹孔三(32)彼此对应，使所述吸盘真空吸附层(2)上的所述吸附孔一(23)和所述吸盘冷却水层(3)上的所述吸附孔二(33)彼此对应，并使所述吸盘本体(1)上的所述通气孔(13)全部对应至所述吸盘真空吸附层(2)上的所述气道(21)，且部分所述通气孔(13)与所述吸附孔一(23)彼此对应。

2.如权利要求1所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述支撑部包括若干从所述吸盘本体(1)的中心向外同心设置的支撑密封环(11)。

3.如权利要求2所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述支撑部还包括均匀分布在相邻所述支撑密封环(11)之间的若干锥形凸点。

4.如权利要求3所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述锥形凸点的顶部导圆角。

5.如权利要求3所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述锥形凸点与所述支撑密封环(11)的高度一致。

6.如权利要求5所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述锥形凸点的高度为0.1-0.2mm，间距为3-5mm，底面的直径为0.2-0.4mm；

所述支撑密封环(11)的宽度为0.4-0.6mm。

7.如权利要求1所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述装夹孔一(12)设有六个，周向均匀分布在所述吸盘本体(1)的中央。

8.如权利要求1所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述气道(21)包括若干沿所述吸盘真空吸附层(2)的周向同心设置的气道环部(211)和若干沿所述吸盘真空吸附层(2)的径向设置的气道支部(212)，所述气道支部(212)连通所有所述气道环部(211)；所述通气孔(13)沿所述气道支部(212)均匀分布；所述吸附孔一(23)和所述吸附孔二(33)分别设有四个。

9.如权利要求1所述的碳化硅陶瓷吸盘，其特征在于：所述气道(21)包括若干沿所述吸盘真空吸附层(2)的周向同心设置的气道环部(211)，所述通气孔(13)沿所述气道环部(211)均匀分布，所述吸附孔一(23)设置于每一所述气道环部(211)中。

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