一种薄型半导体基材清洗用伯努利吸盘的制作方法

本发明涉及半导体清洗设备领域，尤其涉及一种薄型半导体基材清洗用伯努利吸盘。

背景技术：

1、第三代半导体基材以氮化镓（gan）、碳化硅（sic）、氧化锌（zno）和金刚石（c）四种为代表，其具有更宽的禁带宽度、更高的抗辐射能力和更大的电子饱和漂移速率等特性，适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件。由于三代半导体基材生长缓慢且成本高，因此现有技术中通常采用相对廉价的基材配合三代半导体基材实施，因而以碳化硅（sic）为主的三代半导体基材厚度相应需要变薄（通常在0.8mm以下），在半导体基材领域碳化硅（sic）半导体基材也称作晶圆。

2、在晶圆湿法蚀刻的过程中，通过药液浸润晶圆的过程需要通过旋转单元令晶圆旋转，以提高浸润的均匀度，以便蚀刻的进行。为避免在晶圆旋转过程中由于晶圆自身存在的惯性导致与定位销发生碰撞而导致破片的问题，现有公告号为cn116053189b的中国专利公开了一种晶圆清洗用旋转定位设备，包括上限位盘、下限位盘和气路组件，上限位盘与下限位盘之间形成用于容纳转盘的空腔，通过转盘驱动定位销夹紧晶圆并带动晶圆同速转动。气路组件包括通气装置和晶圆吸盘，通气装置设置于驱动轴外壁，通气装置远离驱动轴一侧固定连接进气口，驱动轴内沿轴向形成与进气口连通的进气通道，晶圆吸盘通过进气槽与驱动轴对接并连通进气通道，晶圆吸盘沿径向均匀分布若干通气孔，气流依次经过进气口、进气通道、进气槽和通气孔后通过晶圆吸盘与上限位盘之间间隙处形成伯努利效应将晶圆稳定置于晶圆吸盘上。

3、上述现有技术中分体式设计的上限位盘和晶圆吸盘分别实现夹持并带动晶圆旋转的动作以及吸附晶圆的目的，采用上限位盘与晶圆吸盘分体式的设计，一方面破坏了伯努利吸盘顶部的整体性，导致结构更为复杂，另一方面通过晶圆吸盘与上限位盘之间的间隙虽然能够产生晶圆所需要的伯努利吸附效果，但相对于常规的小孔径气孔而言存在更为严重的晶圆清洗药品渗入的问题从而影响设备整体的使用寿命。

4、有鉴于此，有必要对现有技术中的薄型半导体基材清洗用伯努利吸盘予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于揭示一种薄型半导体基材清洗用伯努利吸盘，通过一体式设计的吸盘本体穿设的多个定位销实现对夹持晶圆并带动晶圆旋转，以及圆周分布于吸盘本体的若干小孔径气孔，从而简化吸盘本体顶部的结构并有效改善晶圆清洗药品渗入吸盘内部严重的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种薄型半导体基材清洗用伯努利吸盘，包括驱动装置和限位组件，所述限位组件包括驱动盘以及覆盖于驱动盘顶部的吸盘本体，所述吸盘本体转动连接不少于三个的定位销，所述驱动盘与吸盘本体之间形成容纳腔；

3、所述容纳腔内安装驱使多个所述定位销夹持或松开晶圆的调节轮盘，启动所述驱动装置驱使所述驱动盘和吸盘本体同速转动的同时，静止状态的所述调节轮盘驱使多个所述定位销由未夹持晶圆状态运动至夹持晶圆状态后，所述调节轮盘与驱动盘同步转动；

4、所述吸盘本体圆周分布若干第一气孔，所述容纳腔内位于所述调节轮盘上方设置气密板，所述气密板固接于所述吸盘本体的下表面，所述气密板与吸盘本体围成密封气腔，气体通过所述密封气腔和第一气孔在所述吸盘本体表面产生伯努利效应以吸附晶圆。

5、作为本发明的进一步改进，所述驱动装置设置为中空轴电机，所述中空轴电机的驱动端通过轴套与驱动盘同轴固定，所述中空轴电机内沿轴向穿设通气管道，所述通气管道的顶端穿过所述气密板后伸入所述密封气腔内，所述通气管道的底端穿出所述中空轴电机并形成进气口，所述气密板分别与驱动盘和吸盘本体固定。

6、作为本发明的进一步改进，所述驱动盘靠近吸盘本体一侧一体成型多个限位块，所述调节轮盘包括支撑环、调节环以及多个连杆，所述支撑环通过第一轴承与轴套转动连接，所述连杆一端与支撑环相连，另一端穿过两个相邻所述限位块之间后连接所述调节环；

7、所述定位销包括定位部和齿轮，所述齿轮与调节环远离支撑环一侧啮合，所述定位部固定于所述齿轮上表面并穿过所述吸盘本体，所述定位部由所述吸盘本体穿出一端偏心固定用于夹持晶圆的定位柱，所述驱动盘带动所述吸盘本体转动的同时所述齿轮通过与调节环的啮合圆周转动至所述定位柱由未夹持晶圆状态转动至夹持晶圆的状态后，所述限位块的侧壁推动所述连杆以带动所述调节轮盘整体与所述驱动盘同速转动。

8、作为本发明的进一步改进，所述驱动盘均布数量与定位销相等的驱动销，所述驱动销的顶端形成锥形部，所述锥形部穿过所述驱动盘顶壁后插入所述齿轮的底面，所述锥形部与齿轮转动配合。

9、作为本发明的进一步改进，所述驱动盘连接多组复位组件，所述复位组件包括第一连接件、第二连接件以及弹性件，所述第一连接件与驱动盘相连，所述第二连接件与连杆的下表面相连，所述弹性件设置为拉簧且两端分别与第一连接件和第二连接件相连，所述驱动装置带动驱动盘停止转动后所述弹性件带动调节环转动至定位柱松开晶圆的状态。

10、作为本发明的进一步改进，所述中空轴电机的固定部顶面固定连接安装座，所述安装座的顶面固定连接定位气缸，所述定位气缸的驱动端垂直于安装座的顶壁所在平面向上并连接锁止柱，所述驱动盘的底壁均匀开设多个锁止孔，所述定位气缸的驱动端升起状态下所述锁止柱穿过任一所述锁止孔。

11、作为本发明的进一步改进，所述安装座向上延伸形成支撑环座，所述支撑环座的顶端与所述驱动盘下表面靠近边缘处贴合。

12、作为本发明的进一步改进，所述吸盘本体的上表面圆周分布若干第二气孔，所述第二气孔设置于第一气孔远离所述吸盘本体的轴线一侧；

13、所述吸盘本体的侧面周向分布若干第三气孔，每个所述第二气孔以及第三气孔均与所述密封气腔连通。

14、作为本发明的进一步改进，所述通气管道内沿轴线形成与进气口连通的气路，所述通气管道位于所述密封气腔内的一端形成若干与所述气路连通的分气孔，所述分气孔的开设方向与通气管道的轴线之间存在夹角。

15、作为本发明的进一步改进，所述中空轴电机的驱动端内同轴固定传动管，所述轴套连接于所述传动管的顶端后与所述驱动盘相连，所述通气管道轴向穿设于所述传动管内，所述传动管与通气管道之间通过第二轴承转动配合。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先，通过由吸盘本体和驱动盘构成的限位组件，吸盘本体扣合于驱动盘上方以形成容纳腔，容纳腔内安装用于驱使与吸盘本体转动连接的定位销夹持或放松晶圆的调节轮盘，当需要对放置于吸盘本体上表面的晶圆进行吸附和夹持时，通过密封气腔向圆周分布于吸盘本体的若干第一气孔通气，从而产生伯努利效应以稳定吸附晶圆，并且，启动驱动装置使得驱动盘带动吸盘本体同步转动，此时与吸盘本体转动配合的多个定位销随驱动盘转动的同时通过与之相对静止的调节轮盘的驱使以夹持晶圆。通过上述方式，将现有技术中的伯努利吸盘分别需要两组构件实现伯努利效应和夹持放松晶圆的方式，有效避免了晶圆清洗用液体药品由产生伯努利吸盘的缝隙处进入的可能性，简化了伯努利吸盘表面结构。

17、其次，通过驱动装置设置为中空轴电机，通气管道沿轴线穿设于驱动装置的驱动端内，并且驱动装置的驱动端通过轴套与驱动盘相连，当启动中空轴电机时，中空轴电机的驱动端通过轴套带动驱动盘转动以实现带动吸盘本体转动以及定位销夹持晶圆的目的，同时，通过形成于通气管道底端由中空轴电机内穿出处的进气口，向通气管道内通入气体，气体经过通气管道后由其顶端进入密封气腔内，进而流经第一气孔以对晶圆产生伯努利效应的吸附效果，从而达到带动晶圆一同转动以配合清洗需要的目的。

18、最后，通过连接于驱动盘和调节轮盘之间的复位组件，在启动中空轴电机的过程中，当定位销转动至夹持晶圆的位置后，为避免定位销继续旋转造成夹持力过大导致晶圆损坏的问题，构成调节轮盘的连杆的侧壁贴合形成于驱动盘的限位块的一侧，此时驱动盘继续转动能够带动调节轮盘一通转动。当关闭中空轴电机时，连杆失去来自限位块的推动力，此时弹性件由连杆与限位块贴合状态的拉伸状态恢复至未受力状态，以使连杆回到与限位块不接触的位置，在此过程中调节轮盘整体转动以使定位销反向转动松开晶圆。