CN101150085A - 举升装置及调整举升装置平面度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种举升装置及调整举升装置平面度的方法，包括驱动装置，驱动装置连接有升降架，升降架上设有升针装置，驱动装置通过升降架及升针装置带动升针做直线往复运动，升针装置包括升针装置套筒，升针装置套筒内设有导杆，导杆可在升针装置套筒内滑动，导杆的一端安装有升针，另一端通过调节装置与升降架连接，调节装置包括设于导杆与升降架之间的调节旋钮和设于导杆上的紧定螺母，升针装置套筒与导杆之间还设有密封装置和导向装置，导杆与升针通过卡套或螺纹连接。还包括专用的高度测量规，用于测量升针的高度。结构简单、调整方便、运行平稳、效率高，主要适用于微电子领域的半导体晶片加工设备，也适用于其它的领域。

Description

举升装置及调整举升装置平面度的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体加工设备，尤其涉及一种将半导体晶片从位于半导体设备刻蚀腔室内的晶片座中升起或降下的装置及调整该装置平面度的方法。

背景技术

在半导体晶片加工过程中，常常涉及到半导体晶片的移动。当晶片在反应腔室中加工完成时，举升装置将晶片从晶片座中举起，这一过程称为离座过程。通常利用气体压力来启动举升装置。当举升装置中的升针向上移动接触到晶片的底面，然后举起晶片到一预先调整好的高度时，机械手便将晶片从刻蚀腔室中取出。如果要加工另一晶片，则机械手将下一晶片放置在举升装置的升针上，接着降低升针使晶片降至晶片座，然后进行晶片加工的过程。

在从晶片座中举升晶片的过程中，有可能对晶片造成无法修复的损坏。通常损坏是由举升柱状结构和晶片之间非正常的接触造成的。例如，举升装置中的三枚升针不分布在同一水平面上时，那么当举升装置启动时，假如升针仅有一端或两端先接触到晶片时，晶片便会失去平衡，从而滑出晶片座。在某种情况下，还会造成晶片的破裂或对制好的电路产生无法挽回的损坏。另外，举升装置以恒定的不可调整的力和速度移动，当它撞击晶片时，举升装置的升针也可能对晶片造成损坏。

美国的Lam公司曾发明了一种用绳传动驱动的举升装置，通过三套升针装置12来实现晶片的升起和降落。该升针装置12如图1所示，在升针装置12的一端装有升针1，另一端装有牵引绳17，通过牵引绳17的张紧和松弛来完成升针上升和下降的动作，并使之运动平稳。由于该升针装置12是利用绳传动原理来完成升针的升起和落下，于是在牵引绳17的末端需安装一实现牵引绳张紧和收缩的气动装置，如图3所示，该气动装置是由真空驱动装置25、升针紧固旋钮24、升针调节螺母23、升针紧定防松螺母22、升针行程调节旋钮21、升针行程紧定螺母20、定位旋钮19、套头18、牵引绳17等零部件组成。三套升针装置12末端的牵引绳1 7分别安装在该气动装置上，并由真空驱动装置25带动，从而完成整个举升装置的运动。

从上所描述的可以看出，该举升装置可以完成晶片离座过程中上升或下降动作的功能。但是，由于机构本身的限制，即利用绳传动原理，导致结构过于繁杂。比如，三根牵引绳的放置，以及他们之间的调整、定位、紧固等，使举升装置在维护上显得非常困难。另外，根据绳传动的特点还需另外设计张紧装置，三根牵引绳张紧力不一致，会导致三针运动速度的不一致，从而使三针运动步调难以统一。同时，该举升装置中的调整、定位、紧固的部件过多，给举升装置的调试工作带来很多不利。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、调整方便、运行平稳、效率高的举升装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的举升装置，包括驱动装置，所述的驱动装置连接有升降架；还包括至少三个升针装置，升针装置的一端与升降架连接，另一端设有升针，驱动装置可通过升降架及升针装置驱动升针做直线往复运动。

所述的升针装置包括升针装置套筒，升针装置套筒内设有导杆，所述导杆可在升针装置套筒内滑动，所述导杆的一端安装有升针，另一端通过调节装置与升降架连接。

所述的调节装置包括设于导杆与升降架之间的调节旋钮和设于导杆上的紧定螺母，所述的紧定螺母置于调节旋钮的两端。

所述的升针装置套筒与导杆之间设有密封装置，所述的导杆通过密封装置在升针装置套筒内滑动。

所述的密封装置包括波纹管，所述波纹管的一端与升针装置套筒紧密连接，另一端与导杆紧密连接，所述波纹管为软管，可随导杆的滑动伸缩。

所述的密封装置包括密封套，所述密封套的一面与升针装置套筒或导杆静密封配合，另一面与导杆或升针装置套筒动密封配合，导杆通过密封套与升针装置套筒或导杆间的动密封配合面在升针装置套筒内滑动。

所述的升针装置套筒与导杆之间设有导向装置，所述导向装置包括设于升针装置套筒内的轴套，所述导杆可在轴套内滑动。

所述的导杆与升针连接的一端设有卡套或螺孔，所述升针与导杆卡接或螺纹连接。

所述的驱动装置为气缸，气缸的一端固定在机体上，另一端与升降架连接。

本发明的调整举升装置平面度的方法，包括以下步骤：

将高度测量规放置在晶片座上，所述高度测量规包括底面与顶面，所述底面与晶片座的上表面良好接触，所述顶面与晶片座的上表面平行；

将高度测量规移近一个升针，并使高度测量规的顶面置于升针的上方；

调节升针装置的调节旋钮，使升针在一定范围内上下移动，使升针的针头刚好接触到高度测量规的顶面而不把它顶起；

用同样的方法去测量另外两枚升针，使三枚升针达到一致的高度，并与晶片座保持平行。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的举升装置及调整举升装置平面度的方法，由于驱动装置连接有升降架，升降架上设有升针装置，驱动装置通过升降架及升针装置带动升针做直线往复运动，结构简单、运行平稳，容易直接控制升针升降的速度和距离。

又由于升针装置通过调节装置与升降架连接，调节装置包括设于导杆与升降架之间的调节旋钮和设于导杆上的紧定螺母，可以很方便的通过调节旋钮调整升针的高度，调整完毕后通过紧定螺母锁住，使升针装置在工艺过程中不会发生松动和高度漂移。

又由于升针装置套筒与导杆之间设有密封装置，导杆通过密封装置在升针装置套筒内滑动。密封装置包括波纹管或密封套，使升针所在的密闭腔室可以很容易的与外部空间隔离。

又由于升针装置套筒与导杆之间设有导向装置，导杆沿导向装置在升针装置套筒内运动时，平稳、方向性强。

又由于导杆与升针通过卡套或螺纹连接，可以很方便的将升针取下更换或清洗。

又由于本发明通过专用的高度测量规测量升针的高度，方便、快捷、精度高。

本发明主要适用于微电子领域的半导体晶片加工设备，也适用于其它的领域。

附图说明

图1为现有技术举升装置的升针装置的结构示意图；

图2为现有技术举升装置的气动装置的结构示意图；

图3为本发明举升装置的结构示意图；

图4为本发明举升装置的升针装置的结构示意图；

图5为本发明调整举升装置平面的过程参考图。

具体实施方式

本发明的举升装置较佳的具体实施方式如图3所示，  包括驱动装置13，驱动装置13的一端通过驱动装置支架11固定在晶片座上，也可以直接固定在晶片座上，也可以设置在机体的其它位置，驱动装置13连接有升降架14。

升降架上设有三个升针装置12，升针装置12的一端固定在升降架14上，另一端设有升针1，驱动装置13可通过升降架14及升针装置12带动升针1做直线往复运动。

驱动装置13为气缸，  也可以是气马达或其它的动力源，马区动升降架14做直线往复运动，也可以驱动升降架14做旋转、摆动或其它的运动方式，再转化为升针的往复运动。

升降架14做成三爪卡盘的形式，每一个爪上设有一套升针装置12，升降架14也可以做成别的形式，升针装置12也可以设有四个或多个。

如图4所示，所述的升针装置12包括升针装置套筒3，升针装置套筒3内设有导杆7，所述导杆7可在升针装置套筒3内滑动，所述导杆7的一端安装有升针1，另一端通过调节装置与升降架14连接，升降架14升降时带动导杆7在升针装置套筒3内滑动。

调节装置包括设于导杆7与升降架14之间的调节旋钮9和设于导杆7上的紧定螺母5，所述的紧定螺母5有两个，分别置于调节旋钮9的两端。导杆7与调节旋钮9和紧定螺母5通过螺纹连接，旋转调节旋钮9可使导杆7上升或下降，调节到适当的高度后，将紧定螺母5与调节旋钮9相互锁紧，防止松动。根据需要也可以只在调节旋钮9的一端设紧定螺母5。

当驱动装置13启动时，三套升针装置12通过三爪卡盘在驱动装置13的带动下完成升降动作。三枚升针1在升降过程中与晶片底面接触，从而带动晶片升降。于是，整个举升装置便可实现晶片的离座过程。

该举升装置主要采用机械式杆件传动，结构简单，运动可靠。在运动方式上，主要借鉴活塞杆的传动原理，使升针在导杆的带动下做直线往复运动。

由于在半导体设备的腔室内需要真空环境，因此，升针1是需要在真空环境下动作的，而其他零部件则是处在大气环境下。

于是，在升针装置套筒3与导杆7之间设有密封装置，所述的导杆7通过密封装置在升针装置套筒3内滑动。

所述的密封装置包括波纹管2，所述波纹管2的一端与升针装置套筒3紧密连接，另一端与导杆7紧密连接，所述波纹管2为软管，可随导杆7的滑动伸缩。用波纹管2将真空和大气环境隔开，同时也不影响导杆7做直线往复运动；

上述的密封装置还可以是密封套，密封套的外圆周面与升针装置套筒3静密封配合，内圆周面与导杆7动密封配合，导杆7通过与密封套间的动密封配合面在升针装置套筒3内滑动。

也可以是密封套的内圆周面与导杆7静密封配合，外圆周面与升针装置套筒3动密封配合，导杆7通过密封套与升针装置套筒3间的动密封配合面在升针装置套筒3内滑动。

所述的升针装置套筒3与导杆7之间还设有导向装置，所述导向装置包括设于升针装置套筒3内的轴套8，所述导杆7与轴套8活动连接，可在轴套8内滑动。导杆沿导向装置在升针装置套筒内运动时，平稳、方向性强。

另外，在升针装置套筒3的前端设有导杆套筒6，一方面导杆套筒6对导杆7的运动也起到一定的导向作用，另一方面波纹管2的一端通过导杆套筒6与升针装置套筒3紧密连接；升针装置套筒3的后端设有端盖4，阻挡轴套8从升针装置套筒3中脱出。

导杆7与升针1连接的一端设有卡套，升针1插入卡套内。卡套用于紧固升针1，使升针1在运动过程中既不产生松动，又可方便地对升针1进行拆卸；当举升装置使用一段时间后，升针1部分可能会发生沾污或磨损，从而产生颗粒，污染晶片。此时，可将升针1从导杆7中拔出，完成升针1的清洗或更换。

也可以在导杆7与升针1连接的一端设有螺孔，相应的升针1与导杆7连接的一端设有螺杆，螺杆与螺孔连接。

本发明的调整举升装置平面的方法，如图5所示，包括以下步骤：

首先将举升装置安装到晶片座16上，其中升针装置套筒3的前端与晶片座16紧密连接，升针1从晶片座16上的小孔中伸出。

然后，将高度测量规15放置在晶片座16上，所述高度测量规15是专用设计的，包括底面与顶面，所述底面与晶片座16的上表面良好接触，所述顶面与晶片座的上表面平行；

将高度测量规15移近一个升针1，并使高度测量规15的顶面置于升针1的上方；

调节升针装置12的调节旋钮9，使升针1在一定范围内上下移动，使升针1的针头刚好接触到高度测量规15的顶面而不把它顶起；

用同样的方法去测量另外两枚升针1，使三枚升针1达到一致的高度，其端点共面，并与晶片座16的上表面保持平行。

综上所述，本发明的举升装置可使三枚升针同时完成一定行程的升降，即有效地将晶片从晶片座中顶起或将下；当晶片发生倾斜时，可通过微调举升装置的调节旋钮使三枚升针的长度保持一致，进而使晶片保持在水平面上；同时，在升针使用过程中产生污染或发生磨损后，可以方便地取出升针，对其进行清洗或更换。

结构简单、调整方便、运行平稳、效率高，主要适用于微电子领域的半导体晶片加工设备，也适用于其它的领域。

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 (10)

1.一种举升装置，其特征在于，包括驱动装置，所述的驱动装置连接有升降架；还包括至少三个升针装置，升针装置的一端与升降架连接，另一端设有升针，驱动装置可通过升降架及升针装置驱动升针做直线往复运动。

2.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述的升针装置包括升针装置套筒，升针装置套筒内设有导杆，所述导杆可在升针装置套筒内滑动，所述导杆的一端安装有升针，另一端通过调节装置与升降架连接。

3.根据权利要求2所述的举升装置，其特征在于，所述的调节装置包括设于导杆与升降架之间的调节旋钮和设于导杆上的紧定螺母，所述的紧定螺母置于调节旋钮的两端。

4.根据权利要求2所述的举升装置，其特征在于，所述的升针装置套筒与导杆之间设有密封装置，所述的导杆通过密封装置在升针装置套筒内滑动。

5.根据权利要求4所述的举升装置，其特征在于，所述的密封装置包括波纹管，所述波纹管的一端与升针装置套筒紧密连接，另一端与导杆紧密连接，所述波纹管为软管，可随导杆的滑动伸缩。

6.根据权利要求4所述的举升装置，其特征在于，所述的密封装置包括密封套，所述密封套的一面与升针装置套筒或导杆静密封配合，另一面与导杆或升针装置套筒动密封配合，导杆通过密封套与升针装置套筒或导杆间的动密封配合面在升针装置套筒内滑动。

7.根据权利要求2所述的举升装置，其特征在于，所述的升针装置套筒与导杆之间设有导向装置，所述导向装置包括设于升针装置套筒内的轴套，所述导杆可在轴套内滑动。

8.根据权利要求2所述的举升装置，其特征在于，所述的导杆与升针连接的一端设有卡套或螺孔，所述升针与导杆卡接或螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述的驱动装置为气缸，气缸的一端固定在机体上，另一端与升降架连接。

10.一种调整举升装置平面度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将高度测量规放置在晶片座上，所述高度测量规包括底面与顶面，所述底面与晶片座的上表面良好接触，所述顶面与晶片座的上表面平行；

将高度测量规移近一个升针，并使高度测量规的顶面置于升针的上方；

调节升针装置的调节旋钮，使升针在一定范围内上下移动，使升针的针头刚好接触到高度测量规的顶面而不把它顶起；

用同样的方法去测量另外两枚升针，使三枚升针达到一致的高度，并与晶片座保持平行。

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