一种晶圆高速旋转真空吸附主轴的制作方法

本实用新型用以在半导体晶圆上获得均布光刻胶及光刻胶图形的涂胶显影过程的处理设备技术领域，特别适用一种晶圆高速旋转真空吸附主轴。

背景技术：

目前，晶圆承载高速主轴技术主要集中掌握在日韩等少数国家，国内无生产。国内相关设备厂商每年要花费大量资金采购该类产品

该类产品的技术壁垒主要是，高速旋转情况下如何解决密封材料发热及低寿命问题。目前非金属类密封材料(树脂材料)的温度上限在260摄氏度左右，主轴在6000转每分钟情况下，保持负40kpa压力几分钟密封材料即会高温损坏，如果加装复杂的冷却结构设备体积及成本会大幅度提高，稳定性也会随之下降。采用空心主轴电机设备成本会大幅度提高，直接结果就是国内芯片生产成本居高不下；国外此类产品对华供货期目前在3-4个月，严重影响国内设备生产研发进度。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型发明的目的是提供一种晶圆高速旋转真空吸附主轴，具体技术方案如下：

一种晶圆高速旋转真空吸附主轴，包括主轴、密封圈法兰a、密封圈法兰b和自复位密封圈；

所述主轴一侧设有真空通道，且端面为开放端，与晶圆支撑平台连接，另一侧与电机相连；

所述密封圈法兰b相对位置开有真空通道连接口，自复位密封圈设置在真空通道连接口上，用于密封真空通道，防止真空通道与大气相通；

所述主轴的真空通道下部周围开有气孔，用来与真空通道连接口连接

所述密封圈法兰b设置在主轴上自复位密封圈上，密封圈法兰a通过螺栓固定在密封圈法兰b槽内，且顶在自复位密封圈两端；

所述密封圈法兰a和密封圈法兰b上纵向对称分别设有惰性气体连接口和真空连接口；

所述自复位密封圈采用惰气体调节需密封面接触力，用于精确控制密封效果；

通过自复位密封圈接口连接的传感器反馈自复位密封圈的压力值，在三通比例阀的控制下闭环控制一个或多个设定压力，使密封圈始终处在一个根据实际需要规定的密封效果。

所述的一种晶圆高速旋转真空吸附主轴，其优选方案为所述自复位密封圈为O型圈，其内部为中空结构，留有一个连接廓形气体及压力传感器的接口。

所述的一种晶圆高速旋转真空吸附主轴，其优选方案为所述自复位密封圈为两个。

所述的一种晶圆高速旋转真空吸附主轴，其优选方案为所述气孔可根据实际需要设定数量与排布方式。

本实用新型的有益效果：本实用新型的技术方案在主轴转速6000转每分钟加速度4万转情况下，真空压力可以达到负80kpa以上。密封圈特制的加力结构可以精确有效的控制密封圈摩擦力，减少摩擦发热及磨损，增加密封圈寿命，单圈使用寿命30万小时以上。主要是用于替代国外同类产品，增加主轴的密封效果，提升产品的使用寿命，降低产品的成本。

附图说明

图1为一种晶圆高速旋转真空吸附主轴结构示意图；

图2为图1的B-B剖视图；

图3为工艺流程图。

图中，1主轴、2密封圈法兰a、3自复位密封圈、4密封法兰b、5气孔、6开放端、7惰性气体连接口、8真空通道连接口、9真空通道。

具体实施方式

如图1-3所示一种晶圆高速旋转真空吸附主轴，包括主轴1、密封圈法兰a2、密封圈法兰b4和自复位密封圈3；

所述主轴1一侧设有真空通道9，且端面为开放端6，与晶圆支撑平台连接，另一侧与电机相连；

所述密封圈法兰b4相对位置开有真空通道连接口8，自复位密封圈3设置在真空通道连接口8上，用于密封真空通道，防止真空通道与大气相通；

所述主轴1的真空通道9下部周围开有气孔5，用来与真空通道连接口8连接

所述密封圈法兰b4设置在主轴1上自复位密封圈3上，密封圈法兰a2通过螺栓固定在密封圈法兰b4槽内，且顶在自复位密封圈3两端；

所述密封圈法兰a2和密封圈法兰b4上纵向对称分别设有惰性气体连接口和真空连接口；

所述自复位密封圈3采用惰性气体调节需密封面接触力，用于精确控制密封效果；

通过自复位密封圈3接口连接的传感器反馈自复位密封圈的压力值，在三通比例阀的控制下闭环控制一个或多个设定压力，使密封圈始终处在一个根据实际需要规定的密封效果。

所述自复位密封圈3为O型圈，其内部为中空结构，留有一个连接廓形气体及压力传感器的接口。

所述自复位密封圈3为两个。

所述所述气孔5可根据实际需要设定数量与排布方式。

当进行工艺加工时，主轴1在电机驱动下高速旋转；此时真空源接通真空气流沿附图3示意方向流动；主轴一端连接晶圆支撑平台，需加工工件与晶圆支撑平台在真空作用下紧密的吸合在一起；为了保持整套内部真空管道与大气相对密封，在真空源主轴与大气之间加装两个自复位密封圈3；高速旋转带来的摩擦会消耗密封圈，造成寿命消减后泄漏，为了防止密封圈损耗后与主轴结合间隙增大，我们通过传感器检测的压力值来判断是否密封严密，如果上位机接收到传感器反馈的压力值减小的信号，则发送指令，向该机构内部充入惰性气体，直至接收到传感器反馈的压力值正常信号，方可停止。这样组成一个闭环控制，以保证两者间间隙始终一致，从而保证压力在一个可控值内。

以上的工艺路线作为例子来说明本实用新型的设备机构与传输工艺，实际工艺路线可能与示意图有所差异。

由于各半导体生产厂的涂胶显影设备选型及工艺不同，那么加工工艺路线就不同，产能也就有所不同，这与设备的结构、工艺路线、物流配送管理等因素有关。因此，为满足高产能的需求，加工设备要更多的容纳旋转工艺处理单元数量，要求主轴及电机结构紧凑小巧。本实用新型所提及的设备结构与加工工艺路线是解决该问题的方案之一，本实用新型不仅适于涂胶与显影混合加工的工艺设备，还适于单一涂胶工艺的多轨道设备与单一显影工艺的多轨道设备，清洗设备，刻蚀设备，研磨设备等。