CN100576489C - 一种举升装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在半导体加工/处理过程中携带半导体器件运动的举升装置，包括压力缸、动力传递部分和托举部分。其中，压力缸连接动力传递部分，用于向动力传递部分输出运动机械能；动力传递部分设置在压力缸和托举部分之间，用于将来自压力缸的运动机械能传递到托举部分；托举部分在来自动力传递部分的运动机械能的作用下携带半导体器件运动。该举升装置还包括水平调节部分，该水平调节部分设置在托举部分和动力传递部分之间，或者设置在动力传递部分和压力缸之间，用于调节托举部分顶部的水平状态。本发明提供的举升装置不仅便于进行水平调节，而且调节精度较高，能够使所携带的晶片等半导体器件在离座或入座等运动过程中保持水平。

Description

一种举升装置

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及在半导体加工/处理工艺中用于携带晶片等被加工器件运动的举升装置。

背景技术

众所周知，集成电路是由半导体晶片等半导体器件经过许多加工/处理过程制造而成的。随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体器件的加工能力。半导体器件的加工往往需要在反应腔室中进行，例如在集成电路的制造过程中，常常需要在反应腔室中在晶片上做出极微细尺寸的图案。这些微细图案最主要的形成方式，就是使用刻蚀技术，将光刻技术所产生的诸如线、面或孔洞等光阻图案，忠实无误地转印到光阻底下的材质上，以形成整个集成电路所应有的复杂架构。

在上述刻蚀工艺过程中，晶片等半导体器件通常置于反应腔室中的固定位置，例如，置于晶片座上。为了将晶片等半导体器件放置于晶片座上，或者使其脱离晶片座，常常需要借助于晶片举升装置。

图1示出了半导体加工系统中处于晶片加工/处理工艺过程中的晶片座和晶片举升装置的结构原理示意图。其中，晶片101置于晶片座103上，晶片座103带有三个通孔102。晶片举升装置包括带有三个柱状举升结构104的举升轭106、承载举升轭106的支架105、波纹管301、升降柱305和气缸313。举升轭106的三个柱状举升结构104与带静电的晶片座103的三个通孔102相互配合并伸入其内。

在晶片101加工/处理完成时，升降柱305在气缸313的作用下向上运动，以推动位于升降柱305上方的波纹管301向上动作，从而带动位于波纹管301之上的举升轭106向上运动，于是举升轭106的三个柱状举升结构104由晶片座103的三个通孔102向外伸出，从而将置于晶片座103上的晶片101举起。而后，可以借助于机械手把晶片101从反应腔室出。通常，上述过程(即，将晶片101从晶片座103上举起的过程)称作离座过程。

在晶片101加工/处理开始时，升降柱305在气缸313的作用下向上运动，以推动位于升降柱305上方的波纹管301向上动作，从而带动位于波纹管301之上的举升轭106向上运动，于是举升轭106的三个柱状举升结构104由晶片座103的三个通孔102向外伸出，以准备承载晶片101。而后，借助于机械手将晶片101取进反应腔室，并将其置于柱状举升结构104上。之后，升降柱305在气缸313的作用下向下运动，带动位于升降柱305上方的波纹管301向下动作，进而带动位于波纹管301之上的举升轭106向下运动，于是举升轭106的三个柱状举升结构104向下运动并回缩至晶片座103的三个通孔102内，这样晶片101就被放到晶片座103上。通常，上述过程(即，将晶片101放置到晶片座103上的过程)称作入座过程。

图2为现有的一种举升装置的结构示意图。这种举升装置包括波纹管301、位于波纹管301下方的支架302、波纹管固定螺钉303、升降柱锁紧螺母304、升降柱305、气缸固定架201、气缸固定螺钉203、气缸固定螺母202和气缸313。柱状举升结构和柱状举升轭(图未示)安装在波纹管301上。

晶片等半导体器件就是借助于该举升装置而完成前述离座过程和入座过程的。至于其具体工作过程和原理，类似于前面结合图1所进行的描述，故而在此不再赘述。

如上所述，柱状举升结构一般为三个或四个，在晶片等半导体器件离座过程和入座过程中，要求这些个柱状举升结构保持水平，也就是要求这些个柱状举升结构的上表面处于同一个水平面。否则，当柱状举升结构接触晶片等半导体器件时，会对晶片等半导体器件造成无法修复的损坏或者导致加工/处理达不到预期效果。

具体而言，在离座过程中，这些个柱状举升结构在气缸、升降柱和波纹管的作用下同时向上举升，若这些柱状举升结构不能保持水平，在接触位于晶片座上的不可移动的晶片时，会对晶片造成不均衡的撞击，使晶片因受力不均衡而产生抖动，以致使已加工/处理好的电路产生无法恢复的损坏，或者使晶片破裂。

在入座过程中，机械手水平传来晶片，当把处于水平状态的晶片放置在不能保持水平的这些柱状举升结构上时，晶片会产生滑动，从而偏移初始位置。并且，这些不能保持水平的柱状举升结构在气缸、升降柱和波纹管的作用下同时下降时，承载于其上的晶片也不能保持水平。当柱状举升结构携带晶片下降并接触到水平的晶片座时，也会造成晶片滑动，使晶片偏离预定加工/处理位置，从而使晶片加工/处理达不到预期效果。

为此，有必要对柱状举升结构进行调节而使其保持水平。然而，上述现有的举升装置中，若要对柱状举升结构进行水平调节(例如，通过调整气缸的位置来调节柱状举升结构的水平状况)，则必须把整套装置拆卸下来，松开气缸固定螺钉203和气缸固定螺母202，并调整气缸313的位置；之后，再锁紧气缸固定螺钉203和气缸固定螺母202；最后把整套装置安装回原来的位置，并检查柱状举升结构104是否水平。如果经检查仍不水平，则必须重复上述拆卸、调整、安装、检查等过程。由此可见，现有的举升装置进行水平调节时不仅操作不便、麻烦费时，而且调节精度不够高，难以保证柱状举升结构处于水平状态。因此，借助于现有的举升装置来携带晶片等半导体器件运动时，往往因晶片等半导体器件难以保持水平状态而产生前文所述的问题，并最终导致加工/处理的良率不够高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种举升装置，其不仅便于进行水平调节，而且调节精度较高，能够使所携带的晶片等半导体器件在离座或入座等运动过程中保持水平。

为此，本发明提供了一种举升装置，用于在半导体加工/处理过程中携带半导体器件运动，其包括压力缸、动力传递部分和托举部分，其中，所述压力缸连接所述动力传递部分，用于向所述动力传递部分输出运动机械能；所述动力传递部分设置在所述压力缸和托举部分之间，用于将来自所述压力缸的运动机械能传递到所述托举部分；所述托举部分在来自所述动力传递部分的运动机械能的作用下携带半导体器件运动。在所述托举部分和动力传递部分之间或者在所述动力传递部分和压力缸之间还设置有水平调节部分，所述水平调节部分包括至少三个带有螺纹的调节柱以及彼此靠近设置的基板和调节板，其中，所述调节板上设置有与所述调节柱相适配的贯穿的螺纹孔；所述调节柱具有调节端和支撑端，所述支撑端穿过所述螺纹孔并支撑在所述基板上，所述调节柱的调节端则位于所述调节板的远离所述基板的那一侧，调节至少一个所述调节柱的调节端，可以使所述至少一个调节柱在所述基板和调节板之间的长度发生变化，进而使调节板相对于基板产生高度变化或水平状态变化，以实现所述托举部分顶部的水平状态的调节。

其中，所述基板与所述托举部分或动力传递部分连接并固定，相应地，所述调节板与所述动力传递部分或托举部分连接并固定。或者，所述基板与所述动力传递部分或压力缸连接并固定，相应地，所述调节板与所述压力缸或动力传递部分连接并固定。

其中，所述调节柱为螺钉和/或螺栓。所述调节柱的数量可以为四个，并对称地设置在所述调节板上。

其中，所述调节柱的支撑端为球冠形或锥形或平面形。优选地，为球冠形。

其中，所述压力缸为气缸或液压缸。

其中，所述动力传递部分包括升降柱和支架，所述基板和调节板其中之一连接并固定在所述支架上。

其中，所述托举部分包括具有内轴的波纹管和/或带有柱状举升部的举升轭，所述波纹管的顶端与所述内轴固定在一起，所述柱状举升部的数量至少为三个。

优选地，所述水平调节部分还包括紧固件，用于固定所述基板和调节板，以使二者保持已调整好的位置关系。

相对于现有技术，本发明提供的举升装置具有下述有益效果：

其一，本发明提供的举升装置具有设置在所述托举部分和动力传递部分之间或者设置在所述动力传递部分和压力缸之间的单独的水平调节部分，借助于该水平调节部分进行水平调节时，无需拆卸该举升装置。因此，本发明提供的举升装置进行水平调节时操作简单、省时高效。

其二，在本发明提供的一个优选实施例中，通过不同程度地调节各调节柱在基板和调节板之间的长度，而在各调节柱所对应的调节位置处不同程度地调节基板和调节板之间的间隙，从而调节基板和调节板之间的相对水平位置关系和高度变化，进而调节托举部分顶部的水平状态及高度。由于调节柱和调节板之间为螺纹连接方式，可以较为精细地实现调节，因而，本发明提供的举升装置的调节精度较高。

其三，由于本发明提供的举升装置的调节精度较高，因此，经过相应的水平调节能够使该装置的托举部分顶部处于水平状态，从而可以避免其上所携带的晶片等半导体器件因受力不均衡而产生抖动，并最终避免已加工/处理好的电路因不均衡的撞击而产生无法恢复的损坏。另外，该装置的托举部分顶部处于水平状态也可以避免这样的问题，即，避免其所携带的晶片等半导体器件因不能保持水平而导致加工/处理达不到预期效果。

附图说明

图1为现有的半导体加工系统中的晶片座和晶片举升装置的结构原理示意图；

图2为现有的举升装置的结构示意图；

图3为本发明提供的举升装置的一个具体实施例的结构示意图；

图4为图3所示举升装置中所采用的调节螺钉的结构示意图。

具体实施方式

为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的举升装置进行详细描述。

请同时参阅图3和图4，本实施例中的举升装置包括带有柱状举升结构的举升轭(图未示)、波纹管301、支架302、升降柱305、水平调节螺钉308、水平调节板310、气缸固定板312和气缸313。

其中，波纹管301为可以隔离真空和大气的密闭管路，其通过法兰并借助于波纹管固定螺钉303而固定在支架302上。波纹管301内部具有一个可以相对于波纹管的法兰而动的内轴，该轴具有精确定位，并且其上部与波纹管301的顶端结合为一体。当该轴上下移动时，会使波纹管301顶端的高度发生变化；当该轴的垂直度发生变化时，会使波纹管301顶端的水平状态发生变化。这样就可以调节位于波纹管301顶端的带有多个柱状举升结构的举升轭的升降高度和水平状态。

升降柱305为动力传递部件，能够将来自气缸313的机械能传递至波纹管301及其顶端的带有多个柱状举升结构的举升轭。升降柱305的上端通过螺纹形式连接波纹管301的内轴，其下端通过螺纹形式连接气缸313，并且其升降高度可以调节。这样，调节升降柱305的升降高度就可以使波纹管301的轴相应地改变高度，又由于波纹管301的顶端与该轴的上部结合为一体，因此，该轴的高度改变也就使波纹管301的顶端的高度相应地发生变化，进而使位于波纹管301之上的举升轭及其所带有的多个柱状举升结构的举升高度得以调节。该升降柱305还配备有锁紧螺母304和306，当该升降柱305的高度调节完毕后，通过该锁紧螺母304和306可以将升降柱305锁紧，以将其高度固定。

气缸313通过连接螺钉315连接固定到气缸固定架312上。气缸313具有活塞，通过该活塞的运动可以使升降柱305做升降运动，随之使波纹管301及其内部的轴改变高度，进而使位于波纹管301之上的举升轭及其多个柱状举升结构改变举升高度，并使它们在带静电的晶片座中移动，以便实现晶片的入座和离座。

支架302的上方通过波纹管固定螺钉303而与波纹管301连接固定在一起，其下方通过螺钉311和螺母307而与水平调节板310连接固定在一起。该水平调节板310通过固定螺钉314而与位于其下方的气缸固定架312连接固定在一起。

所述水平调节板310具有四个水平调节位置，在各个水平调节位置开设有与调节螺钉308相适配的螺纹孔，每个调节位置都配置有一套调节螺钉308和锁紧螺母309。每个调节螺钉308均具有调节端和支撑端。所述调节端为调节螺钉308的钉头，其可以带有“一”字槽口或者“十”字槽口或者内六角形槽口等，当然其外轮廓也可以为外六角形等。借助于带有相应槽口的螺丝刀或者类似工具即可旋动该调节端。所述支撑端为调节螺钉308的尾端，其外形可以为球冠形或锥形或平面形，换言之，其纵截面的形状可以为圆弧形、锥形或者直线形。这四个调节螺钉308均可以在水平调节板310内旋进旋出，并且其尾端同时接触气缸固定板312。通过使各调节螺钉308在水平调节板310内不同程度地旋进旋出，来不同程度地改变各调节螺钉308在水平调节板310和气缸固定架312之间的长度，也就是在各个调节位置处不同程度地改变水平调节板310和气缸固定架312之间的间隙，从而调整水平调节板310和气缸固定架312之间的相对水平位置关系和/或高度关系，以最终调整波纹管301顶端的水平状态和/或高度以及位于其上的举升轭和柱状举升结构的水平状态和/或高度。

本发明提供的举升装置进行水平调节时，无需将整套装置拆卸下来，而是只需要松开固定螺钉314，调节调节螺钉308，在其圆弧形尾端始终顶住气缸固定架312的情况下使其相对于水平调节板310旋进或旋出。事实上，调节各调节螺钉308也就是相当于在各个调节位置处来调节水平调节板310和气缸固定架312之间的间隙。由于气缸313是固定在气缸固定架312上的，因此调节水平调节板310和气缸固定架312之间的间隙就相当于轻微调节气缸313的活塞杆的位置变化，进而带动升降柱305和波纹管301的内部轴的位置变化，从而调整位于波纹管301之上的柱状举升轭及其柱状举升结构的水平。待将举升轭及其柱状举升结构的水平状况调整到适宜的程度时，锁紧锁紧螺母309及固定螺钉314即可。这样，举升装置的水平调节即完成。

由此可见，本发明提供的举升装置既便于进行水平调节，又能够保证水平调节的精度较高。因此，在晶片等半导体器件离座过程中，由于举升轭的多个柱状举升结构处于同一水平面上，而不会对晶片等半导体器件造成不均衡的撞击，也就不会使其因受力不均衡而产生抖动，当然也就不会使已加工/处理好的电路因不均衡的撞击而产生无法恢复的损坏，或者使晶片等半导体器件破裂。并且，在入座过程中，当把处于水平状态的晶片放置在能够保持水平的这些柱状举升结构上时，晶片不会产生滑动，也就不会偏移初始位置，而且，这些保持水平的柱状举升结构在气缸、升降柱和波纹管的作用下同时下降时，承载于其上的晶片等半导体器件也始终保持水平。当柱状举升结构携带晶片等半导体器件下降并接触到水平的晶片座时，也就不会造成晶片等半导体器件滑动而使其偏离预定加工/处理位置。因而，采用本发明提供的举升装置不会使晶片等半导体器件因不能保持水平而导致加工/处理达不到预期效果，并且调节较为方便省时。

可以理解，尽管前述实施例中的水平调节部分(即，水平调节板、诸如调节螺钉的调节柱以及诸如支架的基板等的组合)设置在气缸和包含有升降柱的动力传递部分之间，但是在实际应用中，该水平调节，部分也可以设置在托举部分和动力传递部分之间。或者，也可以根据实际要求而设置在托举部分中的波纹管和举升轭之间。当然，还可以是其他适宜的设置位置。

另外，前述实施例中所述的气缸也可以由液压缸来代替。而且，本发明提供的举升装置所举升/携带的器件并不局限于前述实施例中所述的晶片，而是可以为采用该举升装置的半导体加工工艺中所适用的任何半导体器件。

需要指出的是，本发明提供的举升装置不仅可以借助于水平调节部分来调节装置的水平状态，而且也可以借助于水平调节部分来微调其高度。当然，若调节柱的高度足够高，则可以在较大范围内调节其高度。这样，本发明提供的举升装置就相当于一种平板结构的升降体。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种举升装置，用于在半导体加工/处理过程中携带半导体器件运动，其包括压力缸、动力传递部分和托举部分，其中

所述压力缸连接所述动力传递部分，用于向所述动力传递部分输出运动机械能；

所述动力传递部分设置在所述压力缸和托举部分之间，用于将来自所述压力缸的运动机械能传递到所述托举部分；

所述托举部分在来自所述动力传递部分的运动机械能的作用下携带半导体器件运动，

其特征在于，在所述托举部分和动力传递部分之间或者在所述动力传递部分和压力缸之间还设置有水平调节部分，所述水平调节部分包括至少三个带有螺纹的调节柱以及彼此靠近设置的基板和调节板，其中，所述调节板上设置有与所述调节柱相适配的贯穿的螺纹孔；所述调节柱具有调节端和支撑端，所述支撑端穿过所述螺纹孔并支撑在所述基板上，所述调节柱的调节端则位于所述调节板的远离所述基板的那一侧，调节至少一个所述调节柱的调节端，可以使所述至少一个调节柱在所述基板和调节板之间的长度发生变化，进而使调节板相对于基板产生高度变化或水平状态变化，以实现所述托举部分顶部的水平状态的调节。

2.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述基板与所述托举部分或动力传递部分连接并固定，相应地，所述调节板与所述动力传递部分或托举部分连接并固定；或者

所述基板与所述动力传递部分或压力缸连接并固定，相应地，所述调节板与所述压力缸或动力传递部分连接并固定。

3.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述调节柱的数量为四个，并对称地设置在所述调节板上。

4.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述调节柱为螺钉和/或螺栓。

5.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述调节柱的支撑端为球冠形或锥形或平面形。

6.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述压力缸为气缸或液压缸。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的举升装置，其特征在于，所述动力传递部分包括升降柱和支架，所述基板和调节板其中之一连接并固定在所述支架上。

8.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述托举部分包括具有内轴的波纹管和/或带有柱状举升部的举升轭，所述波纹管的顶端与所述内轴固定在一起，所述柱状举升部的数量至少为三个。

9.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述水平调节部分还包括紧固件，用于固定所述基板和调节板，以使二者保持已调整好的位置关系。

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