CN100573829C - 硅片刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片刻蚀设备，包括刻蚀腔室，刻蚀腔室的上部依次设有上电极和上电极罩，上电极与上电极罩之间设有导向装置，导向装置包括固定在上电极上的导向杆，及固定在上电极罩上的导向套，所述导向杆穿入相应的导向套中。当该设备的提升装置在提升上电极与上电极罩时，上电极与上电极罩首先离开一定的距离，然后共同上升；当上电极与上电极罩下降时，对密封要求较严格的上电极与刻蚀腔室首先接触，然后控制上电极罩下降，使没有密封要求的上电极罩与上电极接触，使上电极罩在下降的过程中对设备的提升装置及其控制装置的精度要求降低，使该设备的提升装置在提升设备部件时，位置控制精确、安全可靠。主要适用于半导体硅片刻蚀设备，也适用于其它类似的设备。

Description

硅片刻蚀设备

技术领域

本发明涉及一种半导体硅片加工设备，尤其涉及一种半导体硅片刻蚀设备。

背景技术

半导体硅片加工设备在进行维护时，若是逐个装拆零件会增大工作量，降低效率，所以有时需要将某些部件整体移开，比如半导体硅片刻蚀设备在进行刻蚀腔室维护时需要将上电极罩或上电极等设备部件打开或移走。随着半导体硅片的尺寸越来越大，刻蚀设备的部件尺寸和重量相应增加，需移动部件的重量较大，难以靠人力直接完成，必须借助提升装置来完成。

如图1所示，是现有的半导体硅片刻蚀设备的结构示意图，刻蚀腔室D的上部设有上电极C，上电极C的上部设有上电极罩B，上电极罩B连接有提升装置A，提升装置A可以带动上电极罩B在竖直方向运动，上电极C与刻蚀腔室D连接并且密封，以维持刻蚀腔室D中形成的真空。

如图2所示，当需要对上电极C进行维护时，提升装置A将上电极罩B提升至一定高度，维护完成后，将上电极罩B恢复到原来位置。

如图3所示当需要对刻蚀腔室D进行维护时，提升装置A将上电极罩B和上电极C提升至一定高度。

维护完成后，提升装置A将上电极罩B和上电极C恢复到原来位置。在这个过程中，由于上电极C与刻蚀腔室D之间使用密封圈密封，密封圈在一定的压缩量下保证刻蚀腔室D中真空的密封良好。如果下降过程中上电极罩B的位移量过小，将导致上电极C与刻蚀腔室D不能良好密封，则刻蚀腔室D中所需的真空环境不能够实现；如果下降过程中上电极罩B的位移量过大，则上电极C与刻蚀腔室D之间产生挤压，若超过密封圈的压缩范围，将损坏密封圈，甚至损坏刻蚀腔室D。因此，提升装置A的提升及下降过程中，一般使用位移传感器控制上电极罩B的运动位置，但是由于安装误差，传感器精度等因素影响使得B在下降运动中难以精确控制到所需的位置。

提升装置工作时，上升和下降动作需要进行定位，为了机构的安全性，在上升过程中需要限制上升的最高位置，在下降时，需要限制下降终止位置，以使相关运动件恢复到提升前的状态，保证工艺环境的一致性，同时下降过程中要平稳，避免冲击损坏零部件。

如图4、图5所示，为现有技术中半导体硅片刻蚀机常用的气弹簧翻转式提升装置，半导体硅片刻蚀机正常工作时，设备部件11设置在设备主体14的上面。设备部件11与设备主体14之间通过气弹簧12、铰轴13连接。当对设备主体14进行维修时，借助人力将设备部件11绕铰轴13旋转打开，以便对设备主体14进行维修。

这种提升装置的缺点是，翻转方向及角度会受到设备及空间的限制，设备部件11翻转后还需要有放置的空间和支撑物，很不方便。另外，该装置需要人力直接完成，难以实现精确定位，而且安全性不强，当刻蚀机部件尺寸及重量增大后，该装置不再适用。

如图6、图7所示，为现有技术中的另一种气动提升装置，半导体硅片刻蚀机正常工作时，设备部件11设置在设备主体14的上面，设备部件11通过连接件15与气缸16连接。当对设备主体14进行维修时，气缸16带动设备部件11上升至高位，以方便对设备主体14进行维护。

这种气动提升装置的缺点是，控制复杂、无法实现精确的位置控制、且安全性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅片刻蚀设备，该设备的提升装置在提升设备部件时，位置控制精确、安全可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的硅片刻蚀设备，包括刻蚀腔室，刻蚀腔室的上部依次设有上电极和上电极罩，所述上电极与上电极罩之间设有导向装置，所述上电极与上电极罩之间可沿导向装置相对滑动。

所述的导向装置包括固定在上电极和/或上电极罩上的至少一个导向杆，及固定在上电极罩和/或上电极上的至少一个导向套，所述导向杆穿入相应的导向套中。

所述的导向杆和导向套分别设有多个。

所述的导向杆和导向套分别设有两个。

所述的导向杆的一端固定在上电极和/或上电极罩上；另一端穿过导向套后，在端部设有挡块，所述挡块的横向尺寸大于所述导向套的横向尺寸。

还包括提升装置，所述提升装置包括提升部件和驱动装置，所述提升部件与所述上电极罩连接。

所述的提升部件包括滑块，所述滑块与所述上电极罩连接，且所述滑块设置于导轨上，并与丝杆啮合；所述丝杆可驱动所述滑块沿导轨滑动。

所述的驱动装置为电气驱动装置，所述电气驱动装置通过传动机构与丝杆连接。

还包括控制装置，所述上电极罩的行程上限位置设有上限传感器，所述上电极罩的行程下限位置设有下限传感器，所述控制装置分别与上限传感器、下限传感器及电气驱动装置电连接。

所述的驱动装置还设置有刹车装置，所述的刹车装置与所述控制装置电连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的硅片刻蚀设备，由于所述上电极与上电极罩之间设有导向装置，所述上电极与上电极罩之间可沿导向装置相对滑动。当该设备的提升装置在提升上电极与上电极罩时，上电极与上电极罩首先离开一定的距离，然后共同上升；当上电极与上电极罩下降时，对密封要求较严格的上电极与刻蚀腔室首先接触，然后控制上电极罩下降，使没有密封要求的上电极罩与上电极接触，使上电极罩在下降的过程中对设备的提升装置及其控制装置的精度要求降低，使该设备的提升装置在提升设备部件时，位置控制精确、安全可靠。主要适用于半导体硅片刻蚀设备，也适用于其它类似的设备。

附图说明

图1为现有技术中硅片刻蚀设备的结构示意图；

图2为现有技术中硅片刻蚀设备的上电极罩被提升状态示意图；

图3为现有技术中硅片刻蚀设备的上电极罩及上电极被提升状态示意图；

图4为现有技术中硅片刻蚀设备的气弹簧翻转式提升装置的结构示意图；

图5为现有技术中硅片刻蚀设备的气弹簧翻转式提升装置的提升状态示意图；

图6为现有技术中硅片刻蚀设备的气动提升装置的结构示意图；

图7为现有技术中硅片刻蚀设备的气动提升装置的提升状态示意图；

图8为本发明的硅片刻蚀设备的上电极与上电极罩的结构示意图；

图9为本发明的硅片刻蚀设备的上电极与上电极罩被提升状态示意图；

图10为本发明的硅片刻蚀设备的提升装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的硅片刻蚀设备较佳的实施方式如图8、图9所示，包括刻蚀腔室D，刻蚀腔室D的上部依次设有上电极C和上电极罩B。硅片刻蚀过程中，硅片置于刻蚀腔室D的内部，刻蚀腔室D被抽成真空，然后通入工艺气体，在上电极C的作用下被电离成等离子体，对硅片进行刻蚀，因此对上电极C与刻蚀腔室D之间的密封要求很严，一般在上电极C与刻蚀腔室D之间设置密封圈。

当需要对刻蚀腔室D进行维护时，要将上电极C与上电极罩B整体升起，所述上电极C与上电极罩B之间设有导向装置，所述上电极C与上电极罩B之间可沿导向装置相对滑动。

使上电极C与上电极罩B之间可以产生一定的位移。当提升时，上电极罩B在提升装置A的作用下上升，上电极罩B通过导向装置带动上电极C上升，并在上电极罩B与上电极C之间产生一定的间隙；当下降时，上电极罩B在提升装置A的作用下下降，上电极C在重力的作用下下降，上电极罩B和上电极C之间的间隙依然存在，因此上电极C与反应腔室D首先接触，上电极C在重力的作用下实现密封圈的压缩，保证上电极C与刻蚀腔室D之间良好的密封，当上电极C与刻蚀腔室D接触后，上电极罩B在提升装置A的作用下继续运动至上电极罩B和上电极C之间的间隙处于要求的范围之内，由于上电极罩B与上电极C之间没有真空密封的要求，降低对定位精度的要求。

上述的导向装置包括固定在上电极C或上电极罩B上的至少一个导向杆18，及固定在上电极罩B或上电极C上的至少一个导向套19，所述导向杆18穿入相应的导向套19中。

所述的导向杆18和导向套19分别可以设有多个，其中导向杆18可以设置在上电极C上，也可以设置在上电极罩B上，也可以在上电极C和上电极罩B上均设置导向杆18，导向杆18相对的位置设置导向套19。

所述的导向杆18和导向套19最好分别设有两个。

其中，所述的导向杆18的一端固定在上电极C上，可以通过螺纹固定或其他的固定方式，另一端穿过导向套19后，在端部设有挡块20，所述挡块20的横向尺寸大于所述导向套19的横向尺寸。使上电极罩B与上电极C之间脱开一定的距离，而又不会完全脱开。

本发明的硅片刻蚀设备还包括提升装置A，如图10所示，所述提升装置A包括提升部件和驱动装置，所述提升部件与所述上电极罩B连接。

所述的提升部件包括滑块3，所述滑块3通过连接件2与所述上电极罩B连接，且所述滑块3设置于导轨1上，并与丝杆17啮合；所述丝杆17可驱动所述滑块3沿导轨1滑动。

所述的驱动装置为电气驱动装置10，可以是调速电机，或其它的电马达，所述电气驱动装置10通过传动机构与丝杆17连接。传动机构可以由减速器9、小皮带轮8、皮带7、大皮带轮6及联轴器4等依次连接而成，驱动丝杆17转动，进而驱动滑块3沿导轨1滑动，实现上电极罩B的升降。所述的传动机构也可以是用其它的构件传动，如齿轮、蜗轮蜗杆等。

还包括控制装置23，所述上电极罩B的行程上限位置设有上限传感器21，所述上电极罩B的行程下限位置设有下限传感器22，所述控制装置23分别与上限传感器21、下限传感器22及电气驱动装置10电连接。

所述的驱动装置最好还设置有刹车装置5，所述的刹车装置5与所述控制装置电连接。

具体控制的过程是，当上电极罩B与上电极C在提升的过程中，使用上限传感器21对上电极罩B的位置进行定位。在上升运动中，当上电极罩B上升到指定位置时，上限传感器21产生信号，控制装置23使电气驱动装置10停止工作，同时使刹车装置5工作，限定上升的位置。在下降中，当上电极℃与刻蚀腔室D接触后，上电极罩B继续下降到指定位置时，下限传感器22产生信号，控制装置23使电气驱动装置10停止工作，同时使刹车装置5工作，限定上电极罩B下降的位置。

本发明所述的硅片刻蚀设备，当该设备的提升装置在提升上电极与上电极罩时，上电极与上电极罩首先离开一定的距离，然后共同上升；当上电极与上电极罩下降时，对密封要求较严格的上电极与刻蚀腔室首先接触，然后控制上电极罩下降，使没有密封要求的上电极罩与上电极接触，使上电极罩在下降的过程中对设备的提升装置及其控制装置的精度要求降低，使该设备的提升装置在提升设备部件时，位置控制精确、安全可靠。主要适用于半导体硅片刻蚀设备，也适用于其它类似的设备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种硅片刻蚀设备，包括刻蚀腔室，刻蚀腔室的上部依次设有上电极和上电极罩，其特征在于，所述上电极与上电极罩之间设有导向装置，所述上电极与上电极罩之间能沿所述导向装置相对滑动；

所述的导向装置包括至少一个导向杆及与之对应的导向套；

所述的导向杆的一端固定在所述上电极上，另一端穿过固定在所述上电极罩上的对应的导向套；或，所述的导向杆的一端固定在所述上电极罩上，另一端穿过固定在所述上电极上的对应的导向套；

所述的导向杆穿过所述导向套的一端的端部设有挡块，所述挡块的横向尺寸大于所述导向套的横向尺寸。

2、根据权利要求1所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，所述的导向杆和导向套分别设有多个。

3、根据权利要求2所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，所述的导向杆和导向套分别设有两个。

4、根据权利要求1所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，还包括提升装置，所述提升装置包括提升部件和驱动装置，所述提升部件与所述上电极罩连接。

5、根据权利要求4所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，所述的提升部件包括滑块，所述滑块与所述上电极罩连接，且所述滑块设置于导轨上，并与丝杆啮合；所述丝杆可驱动所述滑块沿导轨滑动。

6、根据权利要求5所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，所述的驱动装置为电气驱动装置，所述电气驱动装置通过传动机构与丝杆连接。

7、根据权利要求6所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，还包括控制装置，所述上电极罩的行程上限位置设有上限传感器，所述上电极罩的行程下限位置设有下限传感器，所述控制装置分别与上限传感器、下限传感器及电气驱动装置电连接。

8、根据权利要求7所述的硅片刻蚀设备，其特征在于，所述的驱动装置还设置有刹车装置，所述的刹车装置与所述控制装置电连接。

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