CN101964321A - 一种基片处理设备及其顶针升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶针升降装置，用于基片处理设备，包括固定座以及支撑于所述固定座上表面的至少三个顶针；所述顶针与所述固定座能够在竖直方向上相对移动，且二者之间安装有阻尼吸震部件。这样，当被加工晶体传入以及传出反应腔并与顶针发生碰撞时，阻尼吸震部件将运动部件的动能转换为其他形式的能量，从而能够起到较好的减震吸震作用，有效地降低了被加工晶体位置偏移的可能性，避免了被加工晶片从顶针上脱落，进而提高了装置的安全性和可靠性。本发明还公开了一种包括上述顶针升降装置的基片处理设备。

Description

一种基片处理设备及其顶针升降装置

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，特别涉及一种用于基片处理设备的顶针升降装置。本发明还涉及一种包括上述顶针升降装置的基片处理设备。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，市场对于半导体元件的需求量日益增大，由此便带动了半导体加工行业的迅猛发展。

目前，用于加工半导体基片的工艺腔的内部一般具有静电卡盘，该静电卡盘用于支撑被加工的晶体等半导体基片，且其下部设有升降装置，该升降装置上插有用于支撑被加工晶体的顶针，顶针的数量一般为四个。加工晶体时，传输平台将晶体传入工艺腔内，并使晶体高于静电卡盘的上表面一定距离；此时，位于上位的升降装置通过顶针把机械手上的晶体托起，机械手随后退出工艺腔；升降装置向下移动，把晶体平稳地放到静电卡盘的上表面后开始加工；加工完成后，升降装置向上移动，将晶体托起到一定高度，机械手重新伸入工艺腔内把晶体取走。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的顶针升降装置的结构示意图。

在该现有技术中，顶针11固定连接于其底部的固定座12上，各顶针11的顶端形成的平面水平，且顶针11均垂直于固定座12。该固定座12通过螺钉181固定连接于波纹管组件13上，该波纹管组件13包括波纹管的内部轴以及法兰，其内部轴能够相对于法兰沿竖直方向运动；波纹管组件13通过螺钉182与气缸支架14固定连接，气缸支架14与气缸17通过分别与二者固定连接的气缸固定板16连接，气缸支架14与气缸固定板16之间旋有第一调节螺钉183，气缸17与气缸固定板16之间旋有第二调节螺钉184，用以调节气缸17、气缸支架14以及气缸固定板16之间的水平度，进而调节固定座12的水平。气缸17的输出轴与波纹管的内部轴之间通过升降柱15连接，从而带动内部轴在竖直方向上运动，进而带动顶针11升降。

在被加工晶体被放置于顶针11上部以及顶针11将晶片升起时，晶片与顶针11之间具有一定的相对速度，二者会发生碰撞，而由于上述顶针升降装置的各部分的连接均为刚性连接，且晶片自身的重量较轻，因此与顶针发生碰撞时，由于带有的动能无处释放，晶片会向上弹起，从而很容易造成晶体从顶针11上滑落的现象发生，使得顶针升降装置的安全性和可靠性较低。

同时，当顶针的顶端构成的平面与传入的晶体的平面的水平度相差较大时，同样容易出现晶体滑落的现象，因此，需要调整顶针上表面所在平面的水平度，从而满足二者之间的相对水平；上述现有技术通过调整第一调节螺钉183和第二调节螺钉184来调节装置的水平，不仅调平复杂，而且调节范围较小。

另外，顶针升降装置的高消耗部件为顶针11，而支撑顶针11的固定座12一般不会发生损坏，在上述现有技术中，顶针11与固定座12之间为固定连接，当顶针11发生损坏时，只能整体更换，造成固定座12材料的浪费。

因此，如何避免晶体与顶针接触时从顶针上滑落，从而提高顶针升降装置的安全性和可靠性，就成为本领域的技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于基片处理设备的顶针升降装置，其有效地避免了晶体与顶针接触时从顶针上滑落，从而具有较高的安全性和可靠性。本发明的另一目的是提供一种包括上述顶针升降装置的基片处理设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种顶针升降装置，用于基片处理设备，包括固定座以及沿轴向支撑于所述固定座上表面的至少三个顶针；所述顶针与所述固定座能够在竖直方向上相对移动，且二者之间安装有阻尼吸震部件。

优选地，所述阻尼吸震部件为处于压缩状态的刚性弹簧。

优选地，所述固定座与所述顶针可拆装地连接。

优选地，还包括沿轴向穿过所述固定座以及所述刚性弹簧的紧定螺钉；所述顶针的下表面开设有螺纹孔，所述紧定螺钉通过所述螺纹孔与所述顶针螺纹连接。

优选地，还包括紧定螺钉；所述固定座沿竖直方向开设有螺纹通孔，所述紧定螺钉通过该螺纹通孔与所述固定座连接，且所述紧定螺钉的上部与所述顶针固定连接。

优选地，所述顶针的下表面开设有螺纹孔，所述紧定螺钉通过所述螺纹孔与所述顶针连接。

优选地，所述固定座的上表面开设有与所述螺纹孔同轴的定位孔，所述顶针安装于所述定位孔中；所述刚性弹簧位于所述顶针与所述定位孔的底面之间。

优选地，所述顶针的下表面开设有第一凹槽，所述定位孔的底面开设有第二凹槽，且所述第一凹槽与所述第二凹槽的开口相对；所述刚性弹簧位于所述第一凹槽与所述第二凹槽中，且其在自然状态下沿竖直方向的长度适当大于所述第一凹槽与所述第二凹槽在竖直方向上的高度之和。

优选地，所述紧定螺钉为沉头螺钉。

本发明还提供一种基片处理设备，包括上述任一项所述的顶针升降装置。

本发明所提供的顶针升降装置，其顶针与支撑顶针的固定座之间安装有阻尼吸震部件，这样，当被加工晶体传入以及传出反应腔并与顶针发生碰撞时，阻尼吸震部件将运动部件的动能转换为其他形式的能量，从而能够起到较好的减震吸震作用，有效地降低了被加工晶体位置偏移的可能性，避免了被加工晶片从顶针上脱落，进而提高了装置的安全性和可靠性。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的顶针升降装置的顶针与固定座可拆装地连接。在加工过程中，固定座位于静电卡盘的下方，未处于反应环境中，基本不受消耗，使用寿命较长；而顶针完全暴露于等离子体的环境中，加工过程中不断受到等离子体的轰击，往往会被损坏，使用寿命较低；当顶针发生损坏后，将其从固定座上拆下，单独更换顶针，从而有效地避免了材料浪费，降低了使用成本。

在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的顶针升降装置还包括从下方穿过固定座以及刚性弹簧，并旋入顶针下端部的紧定螺钉，以进一步固定顶针、刚性弹簧以及固定座的位置；同时，通过旋紧或者旋松紧定螺钉，可以单独调节任一顶针的高度，进而达到直接调节顶针水平的目的，调平较为方便。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的顶针升降装置的结构示意图；

图2为本发明所提供顶针升降装置一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明所提供顶针升降装置另一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3中A方向的结构示意图；

图5为图3中B部分的局部放大图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于基片处理设备的顶针升降装置，其能够有效地避免晶体与顶针接触时从顶针上滑落，从而具有较高的安全性和可靠性。本发明的另一核心是提供一种包括上述顶针升降装置的基片处理设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供顶针升降装置一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的顶针升降装置包括位于装置下部的气缸，气缸通过螺钉与其上端的气缸固定板连接，气缸支架与气缸固定板通过螺钉固定连接，且与其上部的波纹管组件通过螺钉连接，波纹管的内部轴与气缸的输出轴之间通过升降柱连接，气缸的输出轴带动升降柱升降运动，从而带动波纹管的内部轴沿竖直方向的升降运动。

在被加工晶体传入反应腔的过程中，首先顶针升降装置向上升起，机械手将被加工晶体传入反应腔中顶针21的正上方；然后机械手带着晶体下降至顶针21上端，由顶针21支撑晶体，机械手随后退出反应腔；最后，顶针升降装置向下运动，将晶体降落至静电卡盘上，而后开始加工。

加工完成后，顶针升降装置先将晶体升起，使之距离静电卡盘适当距离，机械手伸入反应腔内晶体的正下方；然后机械手上升，使被加工晶体脱离顶针21的顶端，而后，机械手退出反应腔，从而将晶片取出反应腔。

上述顶针升降装置包括与上述波纹管组件固定连接的固定座23，固定座23的上表面支撑有至少三个顶针21，上述顶针21与固定座23能够沿竖直方向相对移动，且二者之间安装有阻尼吸震部件。

显然地，上述固定座23应沿顶针21的轴向支撑顶针21。

上述顶针21与固定座23之间的相对移动具体为很微量的相对位置的变化。

根据使用要求，上述各顶针21的顶端所构成的平面显然应该是大体水平的，也即经过调整能够达到水平的状态；实现该平面水平的方式可以具体为，各顶针21的高度相同且均垂直于固定座23。当然也不局限于该种方式，也可以为其他能够实现顶针21顶面水平的方式。

上述阻尼吸震部件可以为刚性弹簧22，且其在自然状态下沿竖直方向的长度适当地大于两凹槽在竖直方向上的高度和，也即在顶针21的下端面与固定座23相接触之前，刚性弹簧22已经处于压缩状态，以保证装置的正常工作；该种刚性弹簧吸震部件成本较低，便于维护和更换，且吸震效果较好。

上述阻尼吸震部件还可以为蝶形弹簧，优选地，其弹性工作行程为3mm～5mm，刚度范围为30N/mm～40N/mm。

上述阻尼吸震部件不局限于弹簧，也可以为本领域中常规使用的其他吸震并具有一定支撑能力的弹性体。

上述刚性弹簧22处于基片处理设备的反应腔中，不断受到等离子体的轰击，因此，一般选择耐腐蚀、耐等离子体轰击的材料加工而成，例如各种树脂材料。

上述固定座23与顶针21之间的连接方式可以为可拆装的连接，顶针21可以从固定座23上拆下，这样，当顶针21发生损坏时，可以单独更换顶针21，而固定座23能够继续使用，从而避免了材料的浪费，节约了成本。

上述固定座23的上表面可以开设有定位孔，上述顶针21安装于该定位孔中，上述刚性弹簧22可以设置于定位孔的底面与顶针21之间。这样，保证了刚性弹簧22始终处于压缩状态，从而使其减震作用得到了更好的发挥，进一步避免了被加工晶体在与顶针21接触时从顶针21上滑落，进而提高了装置的安全性。

上述定位孔可以为光孔，顶针21的下端部与该定位孔之间可以为过渡配合，这样，既能够较好地实现顶针21与定位孔之间的连接，又能够保证二者之间能够具有微小的相对运动。

上述顶针21与定位孔之间也不局限为间隙配合，二者之间的距离应保证顶针21安装于固定座23上的垂直度，同时，又要保证二者在竖直方向能够具有微量的相对运动。

上述定位孔一般具有适当的深度，该深度可以为固定座23厚度的二分之一左右，从而进一步保证顶针21安装于固定座23上的垂直度。

上述定位孔的数目可以为四个，沿固定座23的周向均匀分布，相应地，上述顶针21的数目也为四个，且各顶针21均安装于上述定位孔中。均匀地设置四个顶针21能够更加稳定地支撑被加工晶体，进一步提高装置的安全性。

上述定位孔与顶针21的数目也不局限于四个，在不影响使用功能的情况下，二者的数量也可以为三个或者多于四个。

上述顶针21的下表面可以开设有第一凹槽，定位孔的底面的相应位置开设有第二凹槽；第一凹槽与第二凹槽的开口相对，且上述第一凹槽的开口向下，显然地，第二凹槽的开口向上，上述刚性弹簧22设置于第一凹槽与第二凹槽中，且刚性弹簧22在自然状态下沿竖直方向的长度适当地大于第一凹槽与第二凹槽在竖直方向上的高度之和，也即刚性弹簧22在工作中始终处于压缩状态。这样，较好地固定了刚性弹簧22的位置，且进一步提高了碰撞时的吸震作用，从而进一步提高了装置的安全性。

优选地，上述第一凹槽与第二凹槽的深度和可以为0.5～1mm。

当被加工晶体传入以及传出反应腔并与顶针21发生碰撞时，阻尼吸震部件将运动部件的动能转换为其他形式的能量，从而能够起到较好的减震吸震作用，有效地降低了被加工晶体位置偏移的可能性，避免了被加工晶片从顶针21上脱落，进而提高了装置的安全性和可靠性。

还可以对本发明所提供的顶针升降装置进行进一步的改进。

请参考图3、图4以及图5；图3为本发明所提供顶针升降装置另一种具体实施方式的结构示意图；图4为图3中A方向的结构示意图；图5为图3中B部分的局部放大图。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的顶针升降装置还包括紧定螺钉24，上述紧定螺钉24沿竖直方向穿过上述固定座23，且上述顶针21的下表面开设有螺纹孔，紧定螺钉24通过该螺纹孔与顶针固定连接。这样，通过与顶针21螺纹连接的紧定螺钉24，即可实现固定座23与顶针21之间的可拆装地连接，拆装过程简单方便，从而简化了装置的维护过程，节约了维护成本。

显然地，上述固定座23的相应位置可以开设有通孔，上述紧定螺钉24穿过上述通孔与顶针21连接。

上述固定座23上开设的通孔可以为圆形光孔，且该光孔的直径可以略大于紧定螺钉24的直径。

上述紧定螺钉24还可以沿轴向穿过上述刚性弹簧22，这样，当紧定螺钉24相对于顶针21旋入或者旋出时，由于弹簧处于压缩状态，将带动顶针向上或者运动，从而调整顶针21端部所组成的平面的水平度，扩大了装置调平的范围。

上述螺纹孔可以具体为细牙螺纹孔。

上述固定座23可以沿竖直方向开设有螺纹通孔，紧定螺钉24通过该螺纹通孔与固定座23连接，且紧定螺钉24的上部与顶针21固定连接。这样，紧定螺钉24相对于固定座23向上旋入或者向下旋出时，由于紧定螺钉24与顶针21固定连接，紧定螺钉24会带动顶针21相对于固定座向上或者向下移动，从而达到装置调平的目的。

上述顶针21的下表面可以开设有螺纹孔，紧定螺钉24通过该螺纹孔安装于顶针21的下表面，以实现固定座23与顶针21之间的可拆装地连接，拆装过程简单方便，从而简化了装置的维护过程，节约了维护成本。

上述固定座23的下表面可以开设有沉头孔，上述紧定螺钉24的螺帽位于上述沉头孔的沉头部分，也即上述紧定螺钉24可以为沉头螺钉。这样，避免了凸出的螺帽与其他部件产生干涉，进一步提高了装置的安全性能。

上述紧定螺钉24可以穿过固定座23的中部，上述固定座23的中部并非局限于其中心位置，紧定螺钉24只需大体位于固定座23的中部即可。

由于在晶体的加工过程中，紧定螺钉24需要暴露于等离子体的环境中，并且在反应过程中还要受到等离子体的轰击作用，因此，上述紧定螺钉24的材料一般为耐等离子体、耐腐蚀的树脂或者陶瓷材料，以提高紧定螺钉24的使用寿命，进而节约成本。

上述紧定螺钉24的材料可以为高纯陶瓷，该种材料在等离子体处理领域中应用较为广泛，使用性能较好。当然，紧定螺钉24的材料也可以为本领域常规使用的其他耐等离子体、耐腐蚀的材料，例如SCP-5000等树脂材料。

上述紧定螺钉24可以为真空螺钉。

除了上述顶针升降装置，本发明还提供一种包括上述顶针升降装置的基片处理设备，该基片处理设备的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的顶针升降装置及其基片处理设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种顶针升降装置，用于基片处理设备，包括固定座以及沿轴向支撑于所述固定座上表面的至少三个顶针；其特征在于，所述顶针与所述固定座能够在竖直方向上相对移动，且二者之间安装有阻尼吸震部件。

2.根据权利要求1所述的顶针升降装置，其特征在于，所述阻尼吸震部件为处于压缩状态的刚性弹簧。

3.根据权利要求2所述的顶针升降装置，其特征在于，所述固定座与所述顶针可拆装地连接。

4.根据权利要求3所述的顶针升降装置，其特征在于，还包括沿轴向穿过所述固定座以及所述刚性弹簧的紧定螺钉；所述顶针的下表面开设有螺纹孔，所述紧定螺钉通过所述螺纹孔与所述顶针螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的顶针升降装置，其特征在于，还包括紧定螺钉；所述固定座沿竖直方向开设有螺纹通孔，所述紧定螺钉通过该螺纹通孔与所述固定座连接，且所述紧定螺钉的上部与所述顶针固定连接。

6.根据权利要求5所述的顶针升降装置，其特征在于，所述顶针的下表面开设有螺纹孔，所述紧定螺钉通过所述螺纹孔与所述顶针连接。

7.根据权利要求4或6任一项所述的顶针升降装置，其特征在于，所述固定座的上表面开设有与所述螺纹孔同轴的定位孔，所述顶针安装于所述定位孔中；所述刚性弹簧位于所述顶针与所述定位孔的底面之间。

8.根据权利要求7所述的顶针升降装置，其特征在于，所述顶针的下表面开设有第一凹槽，所述定位孔的底面开设有第二凹槽，且所述第一凹槽与所述第二凹槽的开口相对；所述刚性弹簧位于所述第一凹槽与所述第二凹槽中，且其在自然状态下沿竖直方向的长度适当大于所述第一凹槽与所述第二凹槽在竖直方向上的高度之和。

9.根据权利要求8所述的顶针升降装置，其特征在于，所述紧定螺钉为沉头螺钉。

10.一种基片处理设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的顶针升降装置。

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