磁吸式夹紧卡盘的制作方法

本技术涉及磁吸式夹紧卡盘，属于晶圆加工清洗。

背景技术：

1、晶圆加工的工序有很多，但是晶圆在卡盘上的定位是每个工序都要认真考虑的问题，有的工序靠真空吸盘定位，有的工序靠晶圆外圆定位，晶圆外圆定位有的需要夹紧，有的不需要夹紧，晶圆外圆定位夹紧看似很容易的动作，但由于夹紧卡盘是要高速转动的，压缩空气或者电连接困难，而且卡盘动平衡要求很高，所以驱动夹紧的装置不能安装在卡盘上，这就使得外圆夹紧比真空吸盘夹紧难度大很多。

2、随着晶圆单片清洗工艺要求的提高和生产效率提高的需求，靠吸盘定位的单面清洗已经不能满足工艺和生产效率的需求，市场需要夹紧晶圆外圆从而实现晶圆的双面清洗的工艺，那样既避免了吸盘吸附晶圆时对晶圆的伤害，又极大的提高了生产效率，所以需要在吸盘定位夹紧的基础上进行了改进。

3、基于此，提出本实用新型。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了磁吸式夹紧卡盘，具体技术方案如下：

2、磁吸式夹紧卡盘，用来对进行双面清洗或单面清洗的晶圆进行夹紧，包括上腔体、与上腔体相适配的下腔体、与上腔体同轴设置的卡盘、与卡盘同轴连接的卡盘芯轴，所述卡盘芯轴为中空结构，所述卡盘芯轴的顶部设置有背喷盖板，所述背喷盖板的中央设置有喷孔；所述卡盘的边部设置有最少一组用来支撑晶圆的支撑单元、最少一组用来夹紧晶圆的左夹紧单元、最少一组用来夹紧晶圆的右夹紧单元，所述支撑单元包括两组支撑组件，两组支撑组件以卡盘的轴线为对称轴呈轴对称设置；所述左夹紧单元和右夹紧单元均包括定位组件，所述左夹紧单元还包括左夹紧组件，所述右夹紧单元还包括右夹紧组件，所述左夹紧单元中的定位组件与左夹紧组件以卡盘的轴线为对称轴呈轴对称设置，所述右夹紧单元中的定位组件与右夹紧组件以卡盘的轴线为对称轴呈轴对称设置；所述卡盘的下方设置有用来驱动左夹紧组件和右夹紧组件进行夹紧动作的磁力盘组件，所述上腔体的上端设置有活动口。

3、更进一步的改进，所述定位组件包括固定安装在卡盘边部的圆柱状第二底柱，所述第二底柱的上端设置有第一锥部，所述第一锥部的顶部设置有圆柱状的第二凸柱，所述第二凸柱的轴线与第二底柱的轴线呈偏心设置，所述第一锥部的轴线与第二凸柱的轴线呈同轴设置。

4、更进一步的改进，所述左夹紧组件和右夹紧组件的结构相同，所述左夹紧组件和右夹紧组件均包括固定安装在卡盘边部的支撑座、与支撑座转动连接的旋转柱、用来带动旋转柱转动的磁力旋转轴、用来连接磁力旋转轴和旋转柱的第一螺钉，所述支撑座套设在磁力旋转轴的外部且磁力旋转轴的上部与支撑座之间安装有调心球轴承，所述旋转柱的上部设置有第二锥部，所述第二锥部的顶部同轴设置有圆柱状的第三凸柱，所述第三凸柱的轴线与旋转柱的轴线呈偏心设置；所述磁力旋转轴的下端设置有长方体状的永磁铁，所述永磁铁首端的一侧设置有第二螺钉，所述永磁铁尾端的另一侧设置有第三螺钉，所述永磁铁的外部套设有磁铁护罩，所述磁铁护罩与磁力旋转轴之间通过第二螺钉和第三螺钉固定连接，所述永磁铁设置在支撑座的下方。

5、更进一步的改进，所述支撑座的下部还设置有用来限定第三螺钉上端活动轨迹的限位槽，所述第三螺钉的上端伸出磁力旋转轴的下部且第三螺钉的上端位于限位槽内；所述限位槽为圆弧形结构，所述限位槽所对应的圆心角为90°。

6、更进一步的改进，所述磁力盘组件包括圆形的磁力盘底座，所述磁力盘底座的边沿设置有环形沟槽，所述环形沟槽内设置有多块用来驱动永磁铁旋转的驱动磁铁，所述磁力盘底座上还固定安装有用来覆盖所有驱动磁铁的磁力盘盖板，所述磁力盘底座的中央设置有供卡盘芯轴下部穿过的第一通孔，所述下腔体的底部设置有圆环形的支撑槽，所述磁力盘底座与支撑槽的顶部固定连接。

7、更进一步的改进，所述第三凸柱的轴线与旋转柱的轴线之间的偏心距为2.6mm，所述第二凸柱的轴线与第二底柱的轴线之间的偏心距为1.7mm，所述第一凸柱与第一底柱之间的偏心距为2.2mm。

8、更进一步的改进，所述第一锥部的锥角与第二锥部的锥角不相等。

9、更进一步的改进，所述支撑组件包括固定安装在卡盘边部的第一底柱，所述第一底柱的上端连接有圆柱状的立柱，所述立柱的上端同轴连接有圆柱状的第一凸柱，所述第一凸柱与第一底柱呈偏心设置。

10、本实用新型所述磁吸式夹紧卡盘通过支撑单元对晶圆提供支撑，通过左夹紧单元和右夹紧单元中的左夹紧组件与定位组件、右夹紧组件与定位组件的双重配合，能够对晶圆进行夹紧，这种夹紧晶圆外圆的结构不会产生损伤(相对于采用真空吸盘结构吸附时对晶圆下表面产生的损伤)，夹紧效果好，能满足清洗时的高速旋转要求；夹紧后的晶圆能够同时进行双面清洗，晶圆上下表面的清洗工艺相互独立互不影响，对于两面要求都比较高的晶圆，能达到更高精度的清洗工艺要求。

技术特征：

1.磁吸式夹紧卡盘，用来对进行双面清洗或单面清洗的晶圆(1)进行夹紧，其特征在于：包括上腔体(10)、与上腔体(10)相适配的下腔体(11)、与上腔体(10)同轴设置的卡盘(13)、与卡盘(13)同轴连接的卡盘芯轴(12)，所述卡盘芯轴(12)为中空结构，所述卡盘芯轴(12)的顶部设置有背喷盖板(40)，所述背喷盖板(40)的中央设置有喷孔；所述卡盘(13)的边部设置有最少一组用来支撑晶圆(1)的支撑单元、最少一组用来夹紧晶圆(1)的左夹紧单元、最少一组用来夹紧晶圆(1)的右夹紧单元，所述支撑单元包括两组支撑组件(50)，两组支撑组件(50)以卡盘(13)的轴线为对称轴呈轴对称设置；所述左夹紧单元和右夹紧单元均包括定位组件(30)，所述左夹紧单元还包括左夹紧组件(20)，所述右夹紧单元还包括右夹紧组件(20a)，所述左夹紧单元中的定位组件(30)与左夹紧组件(20)以卡盘(13)的轴线为对称轴呈轴对称设置，所述右夹紧单元中的定位组件(30)与右夹紧组件(20a)以卡盘(13)的轴线为对称轴呈轴对称设置；所述卡盘(13)的下方设置有用来驱动左夹紧组件(20)和右夹紧组件(20a)进行夹紧动作的磁力盘组件(60)，所述上腔体(10)的上端设置有活动口(101)。

2.根据权利要求1所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述定位组件(30)包括固定安装在卡盘(13)边部的圆柱状第二底柱(31)，所述第二底柱(31)的上端设置有第一锥部(32)，所述第一锥部(32)的顶部设置有圆柱状的第二凸柱(33)，所述第二凸柱(33)的轴线与第二底柱(31)的轴线呈偏心设置，所述第一锥部(32)的轴线与第二凸柱(33)的轴线呈同轴设置。

3.根据权利要求2所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述左夹紧组件(20)和右夹紧组件(20a)的结构相同，所述左夹紧组件(20)和右夹紧组件(20a)均包括固定安装在卡盘(13)边部的支撑座(25)、与支撑座(25)转动连接的旋转柱(21)、用来带动旋转柱(21)转动的磁力旋转轴(27)、用来连接磁力旋转轴(27)和旋转柱(21)的第一螺钉(26)，所述支撑座(25)套设在磁力旋转轴(27)的外部且磁力旋转轴(27)的上部与支撑座(25)之间安装有调心球轴承(24)，所述旋转柱(21)的上部设置有第二锥部(23)，所述第二锥部(23)的顶部同轴设置有圆柱状的第三凸柱(22)，所述第三凸柱(22)的轴线与旋转柱(21)的轴线呈偏心设置；所述磁力旋转轴(27)的下端设置有长方体状的永磁铁(28)，所述永磁铁(28)首端的一侧设置有第二螺钉(211)，所述永磁铁(28)尾端的另一侧设置有第三螺钉(210)，所述永磁铁(28)的外部套设有磁铁护罩(29)，所述磁铁护罩(29)与磁力旋转轴(27)之间通过第二螺钉(211)和第三螺钉(210)固定连接，所述永磁铁(28)设置在支撑座(25)的下方。

4.根据权利要求3所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述支撑组件(50)包括固定安装在卡盘(13)边部的第一底柱(51)，所述第一底柱(51)的上端连接有圆柱状的立柱(53)，所述立柱(53)的上端同轴连接有圆柱状的第一凸柱(52)，所述第一凸柱(52)与第一底柱(51)呈偏心设置。

5.根据权利要求3所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述支撑座(25)的下部还设置有用来限定第三螺钉(210)上端活动轨迹的限位槽(251)，所述第三螺钉(210)的上端伸出磁力旋转轴(27)的下部且第三螺钉(210)的上端位于限位槽(251)内；所述限位槽(251)为圆弧形结构，所述限位槽(251)所对应的圆心角为90°。

6.根据权利要求3所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述磁力盘组件(60)包括圆形的磁力盘底座(61)，所述磁力盘底座(61)的边沿设置有环形沟槽，所述环形沟槽内设置有多块用来驱动永磁铁(28)旋转的驱动磁铁(62)，所述磁力盘底座(61)上还固定安装有用来覆盖所有驱动磁铁(62)的磁力盘盖板(63)，所述磁力盘底座(61)的中央设置有供卡盘芯轴(12)下部穿过的第一通孔(611)，所述下腔体(11)的底部设置有圆环形的支撑槽(102)，所述磁力盘底座(61)与支撑槽(102)的顶部固定连接。

7.根据权利要求4所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述第三凸柱(22)的轴线与旋转柱(21)的轴线之间的偏心距为2.6mm，所述第二凸柱(33)的轴线与第二底柱(31)的轴线之间的偏心距为1.7mm，所述第一凸柱(52)与第一底柱(51)之间的偏心距为2.2mm。

8.根据权利要求3所述的磁吸式夹紧卡盘，其特征在于：所述第一锥部(32)的锥角与第二锥部(23)的锥角不相等。

技术总结
本技术涉及磁吸式夹紧卡盘，包括上腔体、下腔体、卡盘、卡盘芯轴，卡盘芯轴的顶部设置有背喷盖板，卡盘的边部设置有最少一组支撑单元、最少一组左夹紧单元、最少一组右夹紧单元，支撑单元包括两组支撑组件，左夹紧单元和右夹紧单元均包括定位组件，左夹紧单元还包括左夹紧组件，右夹紧单元还包括右夹紧组件，卡盘的下方设置有磁力盘组件。通过支撑单元对晶圆提供支撑，通过左夹紧单元和右夹紧单元中的左夹紧组件与定位组件、右夹紧组件与定位组件对晶圆进行夹紧，这种夹紧晶圆外圆的结构不会产生损伤，夹紧效果好；夹紧后的晶圆能同时进行双面清洗，晶圆上下表面的清洗工艺相互独立互不影响。

技术研发人员：王强
受保护的技术使用者：大正华嘉科技（香河）有限公司
技术研发日：20230828
技术公布日：2024/3/31