一种防倒吸真空吸盘及真空吸附晶圆夹具

1.本发明属于半导体晶圆基底的超精密加工领域，具体涉及一种防倒吸真空吸盘及真空吸附晶圆夹具。


背景技术：

2.晶圆作为半导体器件的基底，晶圆的表面粗糙度对其自身特性和基于其制成的器件的性能有着很大的影响。因此，为了获得符合预期表面粗糙度的晶圆表面，需要对晶圆表面进行超精密加工，如超精密抛光、磨削等。考虑到晶圆厚度很薄、易碎等特点，如果在晶圆固定的过程中采用边缘夹持或粘合剂粘合的方式，不仅会产生晶圆固定不稳固导致松动甚至脱落的情况，还会在晶圆表面产生分布不均的应力；不均匀应力导致晶圆出现表面材料去除不均匀及抛光表面产生细微的损伤的情况，更严重的情况下，甚至会造成晶圆的碎裂。相较于边缘夹持及粘合剂粘接的晶圆固定方式，真空吸盘吸附固定的方式更为理想。为了提高晶圆精密加工的加工效率，晶圆需要随着固定装置进行高速旋转，如果采用真空吸附固定方式，则需要在外部连接若干通气管。这时，在高速旋转的过程中，如果整个装置的运动情况不作内外区分，则会出现外部通气管缠绕装置，导致整个装置停机的危险状况。同时注意到，如果在抛光过程中安装角度存在细微偏差(不水平)则会出现晶圆抛光面与抛光盘之间不贴合的现象，导致被加工表面材料去除不均匀。这种细微的不贴合在超精密加工领域需要进行严格的防止。此外，为了获得符合预期表面粗糙度的晶圆表面，晶圆通常采用化学机械抛光，以及电化学机械抛光的方法对晶圆表面进行超精密抛光，在加工过程中晶圆会浸没于电解液或混有研磨粒的抛光浆中，因此需要避免电解液及抛光浆倒吸渗入晶圆背面，而引起晶圆背面被氧化和损害的情况，以及倒吸渗入装置内部(真空气道)的情况发生。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种防倒吸真空吸盘及真空吸附晶圆夹具，解决了现有晶圆的真空吸盘吸附式固定存在电解液及抛光浆倒吸渗入装置内部的缺陷。
4.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.本发明提供的一种防倒吸的真空吸盘，包括真空吸盘本体，所述真空吸盘的上端开设有轴向布置的气道，所述气道的一端与外接设备连接，另一端与真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道连通；
6.所述真空吸盘本体上还设置有防倒吸水气道，所述防倒吸水气道置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道的外侧；
7.所述防倒吸水气道上设置有出气口，该出气口与气道连通。
8.本优选实施例在于，所述防倒吸水气道包括开设在真空吸盘本体上端的轴向布置的水气道，以及开设在真空吸盘本体下端开设的环形防水槽，所述环形防水槽置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道的外侧；所述水气道的一端连接有用于存储液体的存水环，另一端与环形防水槽连接；所述水气道上开设有出气口，该出气口与气道连通。
9.本优选实施例在于，所述防倒吸水气道还包括第二密封环，所述第二密封环安装在真空吸盘本体的下端，且置于环形防水槽的外侧。
10.本优选实施例在于，所述真空吸盘包括上真空吸盘和下真空吸盘，所述上真空吸盘置于下真空吸盘的上方，其中，所述上真空吸盘的上端面开设有轴向布置的第三竖直向气道，所述第三竖直向气道的一端与外接设备连接，另一端与下真空吸盘下端面中心处开设的圆盘状气道连接；
11.所述上真空吸盘上端面还开设有轴向布置的第一竖直向水气道，所述第一竖直向水气道的一端连接有存水环，另一端与下真空吸盘下端面开设的环形防水槽连通，所述环形防水槽置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道的外侧；
12.所述上真空吸盘的下端面安装有第一密封环，所述第一密封环位于环形防水槽的外侧；
13.所述下真空吸盘下端面安装有第二密封环，第二密封环置于环形防水槽的外侧。
14.本优选实施例在于，所述上真空吸盘的下端面开设有相互连通的环槽气道，所述第三竖直向气道经过相互连通的环槽气道与圆盘状气道连通。
15.本优选实施例提供的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，包括所述的真空吸盘，所述真空吸盘的上端与驱动组件连接，所述真空吸盘的下端与多孔制吸附板连接，所述多孔制吸附板的下端与待加工晶圆连接。
16.本优选实施例在于，所述驱动组件包括锥柱形旋转阶梯轴和空气滑环，其中，自锥柱形旋转阶梯轴的一端与外部驱动连接，另一端与真空吸盘的上端固定连接；
17.所述空气滑环套装在锥柱形旋转阶梯轴上，且与锥柱形旋转阶梯轴转动连接；
18.所述空气滑环的侧壁上开设有外层气孔，所述外层气孔的一端连接外部设备，所述外层气孔的另一端经过空气滑环内腔与真空吸盘上开设的气道连通。
19.本优选实施例在于，所述真空吸盘的上端面中心处开设有一锥形凹坑面，该锥形凹坑面与锥柱形旋转阶梯轴上的旋转轴锥面相配合；
20.所述真空吸盘和锥柱形旋转阶梯轴之间还通过连接件连接，该连接件和锥柱形旋转阶梯轴之间设有间隙。
21.本优选实施例在于，所述多孔制吸附板上均匀密布有若干气孔。
22.本优选实施例在于，所述真空吸盘的下端面设置有用于对待加工晶圆在安装过程中能够起到导向作用和支撑作用的外围支撑凸缘。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明提供的一种防倒吸的真空吸盘，在真空吸盘本体的特定位置范围内设置防倒吸水气道(即：所述第二道防护措施置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道的外侧，所述第一道防护措施置于第二道防护措施的外侧)，能够很好地避免了外界液体倒吸渗入装置内部(真空气道)的情况，具体地：
25.所述第一密封环和第二密封环作为第一道防护措施，防止可能倒吸渗入装置内部(真空气道)的少量液体的情况的发生；
26.所述环形防水槽和第一竖直向水气道的开设位置位于针对外界环境液体渗入的第一道防护措施的内侧和内部气道的最外层的外侧，作为针对外界环境中液体渗入的第二层防护措施，能够很好地起到防止可能倒吸渗入装置内部(真空气道)的少量液体的情况的
发生。
27.本发明提供的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，将具有防倒吸功能的真空吸盘作为待加工晶圆的真空吸附式固定夹具，能够有效地解决现有晶圆的真空吸盘吸附式固定存在电解液及抛光浆倒吸渗入装置内部的缺陷。
28.进一步的，在锥柱形旋转阶梯轴上套接空气滑环，同时在空气滑环上开设气孔，利用该气孔将真空吸盘上的气道与外接气泵连通，使得待加工晶圆在加工过程中，避免外部管道缠绕装置。
29.进一步的，圆盘状气道和多孔制吸附板均匀密布的若干气孔连通，能够在多孔制吸附板下表面产生稳定持续的真空吸力，达到真空吸附固定待加工晶圆的目的。
30.进一步的，所述锥柱形旋转阶梯轴的旋转轴锥面与所述上真空吸盘的锥形凹坑面贴合安装，从而实现所述锥柱形旋转阶梯轴和所述上真空吸盘之间在中心位置的载荷(力)的传递；同时，连接件和锥柱形旋转阶梯轴上端面之间设有一微小间隙，所述微小间隙，保证了所述锥柱形旋转阶梯轴和所述上真空吸盘之间能够发生微小位移；结合上述两点可以实现装置的自调心水平校准的目的。
附图说明
31.图1为本装置的立体外观图；
32.图2为本装置的整体剖面图及水气流通示意图；
33.图3为空气滑环立体外观图(左)和剖面图(右)及气体流通示意图；
34.图4为上真空吸盘顶视图及相互连通的环槽气道中气体流通示意图；
35.图5为上真空吸盘立体外观图(左)和俯视图(右)；
36.图6为自调心水平校准组件立体外观图(右)和局部放大图(左)；
37.图7为液体存储组件的剖面图；
38.图8为液体存储组件立体的外观图；
39.图9为下真空吸盘立体外观图；
40.图10为下真空吸盘主视图；
41.图11为下真空吸盘另一立体外观图；
42.其中：1-锥柱形旋转阶梯轴、11-第一竖直向气道、12-水平向气道、131-连接件、13-第一连接孔、14-旋转轴锥面、15-第二连接孔；2-空气滑环、21-空气滑环外层、211-外部固定孔、212-外层气孔、22-空气滑环内层、221-第二竖直向气道、222-内层气孔、23-空气滑环中间层；3-存水环、31-第三连接孔、32-内侧水气孔、33-上侧气孔、34-气孔塞；4-上真空吸盘、41-锥形凹坑面、42-第三竖直向气道、43-第一竖直向水气道、44-第一密封环、45-相互连通的环槽气道、46-第四连接孔；5-下真空吸盘、51-第四竖直向气道、52-环形防水槽、53-第二竖直向水气道、54-圆盘状气道、55-第一环面、561-第二环面、562-第三环面、563-第四环面、57-第二密封环、58-外围支撑凸缘；6-多孔制吸附板；7-待加工晶圆；8-l型水气管道；91-水平气管道、92-l型气管道、93-u型气管道、94-出气管道、95-t型连接管道。
具体实施方式
43.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具
体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
44.本发明主要在晶圆的超精密加工，如超精密抛光、磨削，过程中提供持续稳定的真空吸力，达到真空吸附固定晶圆的目的，并能实现自调心水平校准晶圆位置，同时避免液体倒吸渗入晶圆背面及装置内部(真空气道)。
45.实施例1
46.一种防倒吸的真空吸盘，其特征在于，包括真空吸盘本体，所述真空吸盘的上端开设有轴向布置的气道，所述气道的一端与外接设备连接，另一端与真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道54连通；
47.所述真空吸盘本体上还设置有防倒吸水气道，所述防倒吸水气道包括第一道防护措施和第二道防护措施，其中，所述第二道防护措施置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道54的外侧，所述第一道防护措施置于第二道防护措施的外侧；
48.所述第二道防护措施上设置有出气口，该出气口与气道连通。
49.实施例2
50.本实施例相比实施例1在于，所述第二道防护措施包括开设在真空吸盘本体上端的轴向布置的水气道，以及开设在真空吸盘本体下端开设的环形防水槽52，所述环形防水槽52置于圆盘状气道54和第二道防护措施之间；所述水气道的一端连接有用于存储液体的存水环3，另一端与环形防水槽52连接；所述水气道上开设有出气口，该出气口与气道连通。
51.实施例3
52.本实施例优于实施例1在于，所述第一道防护措施包括第二密封环57，所述第二密封环57安装在真空吸盘本体的下端，且置于第二道防护措施的外侧。
53.所述第一密封环和第二密封环作为第一道防护措施，防止可能倒吸渗入装置内部(真空气道)的少量液体的情况的发生；
54.所述环形防水槽和第一竖直向水气道的开设位置位于针对外界环境液体渗入的第一道防护措施的内侧和内部气道的最外层的外侧，作为针对外界环境中液体渗入的第二层防护措施，能够很好地起到防止可能倒吸渗入装置内部(真空气道)的少量液体的情况的发生。
55.实施例4
56.本发明还提供的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，包括所述的真空吸盘，所述真空吸盘的上端与驱动组件连接，所述真空吸盘的下端与多孔制吸附板6连接，所述多孔制吸附板6的下端与待加工晶圆连接，能够有效地解决现有晶圆的真空吸盘吸附式固定存在电解液及抛光浆倒吸渗入装置内部的缺陷。
57.实施例5
58.为达到所述自调心水平校准的目的，所述锥柱形旋转阶梯轴、上真空吸盘满足：所述真空吸盘的上端面中心处开设有一锥形凹坑面41，该锥形凹坑面41与锥柱形旋转阶梯轴1上的旋转轴锥面14相配合；
59.所述真空吸盘和锥柱形旋转阶梯轴1之间还通过连接件131连接，该连接件131和锥柱形旋转阶梯轴1之间设有间隙。
60.实施例6
61.为达到所述避免外部管道缠绕装置的目的，包括空气滑环2，其中，所述空气滑环2套装在锥柱形旋转阶梯轴1上，且与锥柱形旋转阶梯轴1转动连接；
62.所述空气滑环2的侧壁上开设有外层气孔212，所述外层气孔212的一端连接外部设备，所述外层气孔212的另一端经过空气滑环2内腔与真空吸盘上开设的气道连通。
63.实施例7
64.具体地，参照图1至图11，本发明提供的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，包括如下几部分：锥柱形旋转阶梯轴1、空气滑环2、存水环3、上真空吸盘4、下真空吸盘5、多孔制吸附板6、待加工晶圆7、l型水气管道8和外部连接气管道，其中，所述空气滑环2套装在锥柱形旋转阶梯轴1的上端，且与锥柱形旋转阶梯轴1转动连接；所述存水环3套装固定在锥柱形旋转阶梯轴1的下端，所述上真空吸盘4置于存水环3的下方，且与锥柱形旋转阶梯轴1下端端部连接；所述下真空吸盘5与上真空吸盘4的下端连接，所述多孔制吸附板6安装在下真空吸盘5的下端，所述待加工晶圆7安装在多孔制吸附板6的下端。
65.所述锥柱形旋转阶梯轴1包括四阶台阶轴本体，四阶台阶轴本体依次为第一台阶轴、第二台阶轴、第三台阶轴和第四台阶轴，其中，第一台阶轴、第二台阶轴、第三台阶轴和第四台阶轴的轴径依次增大；所述第四台阶轴的自由端面设置有锥形体。
66.所述第三台阶轴的一侧开设有轴向布置的第一竖直向气道11和径向布置的水平向气道12，其中，所述第一竖直向气道11的一端与空气滑环2连通；所述第一竖直向气道11的另一端和水平向气道12连通，所述水平向气道12的自由端连接有水平气管道91。
67.所述水平气管道91的自由端连接有t形连接管道95，所述t形连接管道95的两个连接端口分别连接有u型气管道93和l型气管道92，所述l型气管道92的自由端连接至上真空吸盘4；所述u型气管道93的自由端与存水环3连通。
68.所述锥柱形旋转阶梯轴1的第一台阶轴连接有外部驱动，用于带动该夹具相对外部环境进行高速旋转运动，同时锥柱形旋转阶梯轴1也能够传递外部施加在其上的载荷(力)作用。
69.所述第一台阶轴处套接有空气滑环2。
70.所述空气滑环2包括空气滑环外层21、空气滑环内层22和空气滑环中间层23，其中，所述空气滑环外层21套装在锥柱形选择阶梯轴1上，所述空气滑环内层22套装在锥柱形选择阶梯轴1上，且置于空气滑环外层21的内腔中。
71.所述空气滑环中间层23设置有两个，分别套装在空气滑环内层22的两端。
72.所述空气滑环外层21的侧壁上开设有外层气孔212，所述外层气孔212与空气滑环外层21的内腔相连通。
73.所述外层气孔212通过出气管道94连接外部真空泵。
74.所述空气滑环内层22的侧壁上开设有轴向布置的第二竖直向气道221，所述第二竖直向气道221与第一竖直向气道11相连通。
75.所述第二竖直向气道221的一端为开口端，另一端为封闭端，其开口端与第一竖直向气道11相连通。
76.所述第二竖直向气道221的侧壁上开设有内层气孔222，所述第二竖直向气道221通过内层气孔222与空气滑环外层21的内腔相连通。
77.所述空气滑环外层21的顶部沿其圆周方向布置有多个外部固定孔211，通过外部固定孔211与外接设备固定连接。
78.所述存水环3为圆环结构，所述存水环3盖装在上真空吸盘4的顶部。
79.所述存水环3的外侧壁上沿其圆周方向均布有多个第三连接孔31，通过第三连接孔31配合连接件与上真空吸盘4连接形成整体结构。
80.所述存水环3的内侧壁上开设有一个内侧水气孔32，所述内侧水气孔32通过l型水气管道8与上真空吸盘4上开设的第一竖直向水气道43连通。
81.所述存水环3的顶部开设有上侧气孔33，所述上侧气孔33与u型气管道93的自由端连通。
82.所述上真空吸盘4的上端面中心处开设有锥形凹坑面41，所述锥形凹坑面41与锥形体的旋转轴锥面14相配合。
83.所述上真空吸盘4的上端面沿其圆周方向均布有多个第一连接孔13，所述第一连接孔13配合连接件131与锥柱形旋转阶梯轴1的第四台阶轴端面连接形成整体结构。
84.所述上真空吸盘4的一侧开设有轴向布置的第三竖直向气道42，所述第三竖直向气道42与l型气管道92的自由端连通。
85.所述上真空吸盘4的下端面开设有相互连通的环槽气道45，所述相互连通的环槽气道45与第三竖直向气道42的自由端连通。
86.所述上真空吸盘4的下端面还开设有密封槽，所述密封槽内装配有第一密封环44。
87.所述上真空吸盘4的下端面沿其圆周方向均布有多个第四连接孔46，所述第四连接孔46与连接件配合连接用以实现上真空吸盘4和下真空吸盘5之间的连接。
88.所述下真空吸盘5为t型横截面的圆台结构，所述下真空吸盘5的小端端面的中心处开设有圆盘状气道54，所述下真空吸盘5的小端端面自圆盘状气道54至小端端面的侧壁依次设置有第一环面55、第二环面561、第三环面562、第四环面563和外围支撑凸缘58。
89.其中，所述第四环面563和第三环面562之间设置有第二密封环57，所述第三环面562和第二环面561之间设置有环形防水槽52。
90.所述圆盘状气道54的中心处开设有第四竖直向气道51，所述第四竖直向气道51的一端与相互连通的环槽气道45连通，另一端与圆盘状气道54连通。
91.所述环形防水槽52上还开设有第二竖直向水气道53，所述第二竖直向水气道53的一端为开口端，另一端为封闭端，所述第二竖直向水气道53的开口端与第一竖直向水气道43连通。
92.该下真空吸盘5小端的阶梯凹槽结构，用于安装所述多孔制吸附板和待加工晶圆，同时阶梯凹槽形成的凸缘结构在多孔制吸附板和待加工晶圆的安装过程中起到一定的导向和支撑作用；所述下真空吸盘中心位置的竖直向气道下部与所述多孔制吸附板之间因阶梯槽结构形成的圆盘状气道及所述多孔制吸附板的若干均匀密布的微纳米级气孔相通。
93.待加工晶圆沿所述下真空吸盘的外围支撑凸缘内侧与所述多孔制吸附板贴合安装，所述下真空吸盘的外围支撑凸缘结构在晶圆安装过程中起到一定的导向和支撑作用；所述多孔制吸附板的下表面和待加工晶圆的上表面贴合，达到吸附待加工晶圆的目的；待加工晶圆仅与所述下真空吸盘的环状支撑凸缘和部分环面接触，与下真空吸盘接触面积较小，主要与多孔制吸附板下表面接触；所述多孔制吸附板为多孔制陶瓷或多孔制金属材料，
吸附板下表面均匀密布若干微纳米级气孔，可避免待加工晶圆受到不均匀应力作用的情况。
94.所述多孔制吸附板6安装在下真空吸盘5的小端，且多孔制吸附板6的上表面与第一环面55相贴合。
95.所述待加工晶圆7的上表面贴合多孔制吸附板6的下表面，且与下真空吸盘5的第二环面561、第三环面562和第四环面563相贴合。
96.所述下真空吸盘5的外围支撑凸缘58在待加工晶圆7安装过程中起到一定的导向和支撑作用；为满足加工条件，下真空吸盘5的外围支撑凸缘58的内侧高度应低于待加工晶圆7的厚度。
97.所述多孔制吸附板6的下表面均匀密布若干微纳米级气孔，可在保证晶圆进行稳定真空吸附的同时避免待加工晶圆7受力不均匀。
98.本发明中对待加工晶圆进行真空吸附固定的工作原理：
99.外部真空泵通过出气管道94与空气滑环外层22的外层气孔212连通；空气滑环外层22的外层气孔212通过空气滑环中间层23和空气滑环内层22的内层气孔222连通；空气滑环内层22的内层气孔222与空气滑环内层22的第二竖直向气道221连通；空气滑环内层22的第二竖直向气道221和锥柱形旋转阶梯轴1的第一竖直向气道11连通；锥柱形旋转阶梯轴1的第一竖直向气道11和锥柱形旋转阶梯轴1的水平向气道12连通；锥柱形旋转阶梯轴1的水平向气道12通过水平气管道91与t形连接管道95连通；t形连接管道95通过u型气管道93与存水环3的上侧气孔33连通；t形连接管道95通过l型气管道92与上真空吸盘4的第三竖直向气道42连通；上真空吸盘4的第三竖直向气道42和上真空吸盘4的相互连通的环槽气道45连通；上真空吸盘4的相互连通的环槽气道45和下真空吸盘5的第四竖直向气道51连通；下真空吸盘5的第四竖直向气道51和下真空吸盘5的圆盘状气道54连通；下真空吸盘5的圆盘状气道54和多孔制吸附板6均匀密布的若干微纳米级气孔连通；该气道连接关系，能够在多孔制吸附板6下表面产生稳定持续的真空吸力，达到真空吸附固定待加工晶圆7的目的。
100.本发明针对自调心水平校准的工作原理：
101.所述上真空吸盘4上表面中心位置开设有一锥形凹坑面41，所述锥柱形旋转阶梯轴1底部是与所述锥形凹坑面41锥度相同的旋转轴锥面14；所述锥柱形旋转阶梯轴1的旋转轴锥面14与所述上真空吸盘4的锥形凹坑面41贴合安装，从而实现所述锥柱形旋转阶梯轴1和所述上真空吸盘4之间在中心位置的载荷(力)的传递。
102.锥柱形旋转阶梯轴1和上真空吸盘4在第一连接孔13位置处用连接件131连接成一个整体，其中，连接件131和锥柱形旋转阶梯轴1第四台阶轴的上端面之间设有一微小间隙，如图6局部放大图所示；所述微小间隙，保证了所述锥柱形旋转阶梯轴1和所述上真空吸盘4之间能够发生微小位移；结合上述两点可以实现装置的自调心水平校准的目的。
103.本发明防液体进入装置的工作原理：
104.为防止可能出现的少量清洁水、电解液、抛光浆等液体倒吸渗入晶圆背面或装置内部(真空气道)的情况出现，在下真空吸盘5的第二环面561和第三环面562之间开设环形防水槽52；下真空吸盘5的环形防水槽52与下真空吸盘5的第二竖直向水气道53连通；下真空吸盘5的第二竖直向水气道53与上真空吸盘4的第一竖直向水气道43连通；上真空吸盘4的第一竖直向水气道43通过l形水气管道8与存水环3的内侧水气孔32连通；少量可能倒吸
渗入的液体通过环状存水环3后滞留在存水环3中，空气则通过存水环3的上侧气孔33通过u型气管道93与t型连接管道95连通。
105.为了后续滞留液体的排出，在存水环3的上侧开设一小孔，并用气孔塞34密封，在装置使用一段时间后，将气孔塞34拔出，使用注射器或其他手段将存水环中滞留的液体排出。
106.下真空吸盘5的环形防水槽52和第二竖直向水气道53开设位置在多孔制吸附板6和下真空吸盘5的第二环面561的外侧，在下真空吸盘5的第二密封环57的内侧；上真空吸盘4的第一竖直向气道43开设位置在上真空吸盘4的相互连通的环槽气道45的外侧，在上真空吸盘4的第一密封环44的内侧；即所述环形防水槽52和第二竖直向水气道53、第一竖直向水气道43的开设位置位于针对外界环境液体渗入的第一道防护措施(上真空吸盘4的第一密封环44和下真空吸盘5的第二密封环57)的内侧和内部气道的最外层(多孔制吸附板6和下真空吸盘5的第二环面561和上真空吸盘4的相互连通的环槽气道45)的外侧，作为针对外界环境中液体渗入的第二层防护措施，能够很好地起到防止可能倒吸渗入晶圆背面或装置内部(真空气道)的少量液体的情况的发生。
107.本发明晶圆真空吸附固定和自调心水平校准装置具有至少下列优点：
108.1.所述多孔制吸附板6均匀密布的若干微纳米级气孔，在提供给待加工晶圆7持续稳定的真空吸力的同时，不会对待加工晶圆7产生不均匀的应力；待加工晶圆7沿所述下真空吸盘5的外围支撑凸缘58的内侧安装，在安装过程中能够起到一定的导向作用和一定的支撑作用，能一定程度防止待加工晶圆横向滑移。
109.2.所述空气滑环2使得装置相对外部环境高速旋转的内部分和相对外部环境静止的外部分的运动情况得以区分，能够避免因装置整体高速旋转过程中会发生的外部通气管缠绕装置的情况。
110.3.所述锥柱形旋转阶梯轴1和上真空吸盘4构成自调心水平校准组件，连接件131在图6中13位置所示与锥柱形旋转阶梯轴1之间保有的微小间隙；结合同锥度的锥柱形旋转阶梯轴1底部的旋转轴锥面14与上真空吸盘4中心位置的锥形凹坑面41的贴合安装，使得组件在保证载荷(力)的传递的同时能够保有一定的运动(调整)余量，从而达到自调心水平校准的目的，能够有效避免在安装和加工过程中装置下半部分或晶圆安装不水平、不贴合的情况发生。
111.4.所述下真空吸盘5和上真空吸盘4在特定位置范围内开设有环形防水槽52和第二竖直向水气道53、第一竖直向水气道43，成为了防止外界液体可能倒吸渗入晶圆背面或装置内部(真空气道)的第二道防护措施；水气道与气道连通，在外部真空泵提供稳定持续的真空吸力的同时，装置的上真空吸盘4的第一密封环44和下真空吸盘5的第二密封环57构成的第一道防护措施、环形防水槽52和第二竖直向水气道53、第一竖直向水气道43构成的第二道防护措施，能够很好地起到防止外界液体渗入晶圆背面或装置内部(真空气道)的作用；同时存水环3能够起到收集可能会渗入的少量液体的作用，并在存水环3上设置有排水孔和相应的气孔塞34，能够在装置使用一段时间后，使用注射器或其他手段将存水环中的滞留液体排出。
112.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各
实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种防倒吸的真空吸盘，其特征在于，包括真空吸盘本体，所述真空吸盘的上端开设有轴向布置的气道，所述气道的一端与外接设备连接，另一端与真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道(54)连通；所述真空吸盘本体上还设置有防倒吸水气道，所述防倒吸水气道包括第一道防护措施和第二道防护措施，其中，所述第二道防护措施置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道(54)的外侧，所述第一道防护措施置于第二道防护措施的外侧；所述第二道防护措施上设置有出气口，该出气口与气道连通。2.根据权利要求1所述的一种防倒吸的真空吸盘，其特征在于，所述第二道防护措施包括开设在真空吸盘本体上端的轴向布置的水气道，以及开设在真空吸盘本体下端开设的环形防水槽(52)，所述环形防水槽(52)置于圆盘状气道(54)和第二道防护措施之间；所述水气道的一端连接有用于存储液体的存水环(3)，另一端与环形防水槽(52)连接；所述水气道上开设有出气口，该出气口与气道连通。3.根据权利要求1所述的一种防倒吸的真空吸盘，其特征在于，所述第一道防护措施包括第二密封环(57)，所述第二密封环(57)安装在真空吸盘本体的下端，且置于第二道防护措施的外侧。4.根据权利要求1所述的一种防倒吸的真空吸盘，其特征在于，所述真空吸盘包括上真空吸盘(4)和下真空吸盘(5)，所述上真空吸盘(4)置于下真空吸盘(5)的上方，其中，所述上真空吸盘(4)的上端面开设有轴向布置的第三竖直向气道(42)，所述第三竖直向气道(42)的一端与外接设备连接，另一端与下真空吸盘(5)下端面中心处开设的圆盘状气道(54)连接；所述上真空吸盘(4)上端面还开设有轴向布置的第一竖直向水气道(43)，所述第一竖直向水气道(43)的一端连接有存水环(3)，另一端与下真空吸盘(5)下端面开设的环形防水槽(52)连通，所述环形防水槽(52)置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道(54)的外侧；所述上真空吸盘(4)的下端面安装有第一密封环(44)，所述第一密封环(44)位于环形防水槽(52)的外侧；所述下真空吸盘(5)下端面安装有第二密封环(57)，第二密封环(57)置于环形防水槽(52)的外侧。5.根据权利要求4所述的一种防倒吸的真空吸盘，其特征在于，所述上真空吸盘(4)的下端面开设有相互连通的环槽气道(45)，所述第三竖直向气道(42)经过相互连通的环槽气道(45)与圆盘状气道(54)连通。6.一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的真空吸盘，所述真空吸盘的上端与驱动组件连接，所述真空吸盘的下端与多孔制吸附板(6)连接，所述多孔制吸附板(6)的下端与待加工晶圆连接。7.根据权利要求6所述的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，其特征在于，所述驱动组件包括锥柱形旋转阶梯轴(1)和空气滑环(2)，其中，自锥柱形旋转阶梯轴(1)的一端与外部驱动连接，另一端与真空吸盘的上端固定连接；所述空气滑环(2)套装在锥柱形旋转阶梯轴(1)上，且与锥柱形旋转阶梯轴(1)转动连接；所述空气滑环(2)的侧壁上开设有外层气孔(212)，所述外层气孔(212)的一端连接外
部设备，所述外层气孔(212)的另一端经过空气滑环(2)内腔与真空吸盘上开设的气道连通。8.根据权利要求6所述的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，其特征在于，所述真空吸盘的上端面中心处开设有一锥形凹坑面(41)，该锥形凹坑面(41)与锥柱形旋转阶梯轴(1)上的旋转轴锥面(14)相配合；所述真空吸盘和锥柱形旋转阶梯轴(1)之间还通过连接件(131)连接，该连接件(131)和锥柱形旋转阶梯轴(1)之间设有间隙。9.根据权利要求6所述的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，其特征在于，所述多孔制吸附板(6)上均匀密布有若干气孔。10.根据权利要求6所述的一种防倒吸的真空吸附晶圆夹具，其特征在于，所述真空吸盘的下端面设置有用于对待加工晶圆在安装过程中能够起到导向作用和支撑作用的外围支撑凸缘(58)。

技术总结
本发明提供的一种防倒吸的真空吸盘及真空吸附晶圆夹具，包括真空吸盘本体，所述真空吸盘的上端开设有轴向布置的气道，所述气道的一端与外接设备连接，另一端与真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道连通；所述真空吸盘本体上还设置有防倒吸水气道，所述防倒吸水气道置于真空吸盘本体下端开设的圆盘状气道的外侧；所述防倒吸水气道上设置有出气口，该出气口与气道连通，能够有效地解决现有晶圆的真空吸盘吸附式固定存在电解液及抛光浆倒吸渗入装置内部的缺陷。部的缺陷。部的缺陷。


技术研发人员：杨旭 杨晓喆 蒋庄德
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/28