CN104746002B - 一种遮挡盘传输装置、反应腔室及等离子体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及遮挡盘传输装置、反应腔室及等离子体加工设备；遮挡盘传输装置包括气缸、承载臂、第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置；承载臂上放置有遮挡盘；气缸固定于反应腔室的腔室壁上，其活塞杆与承载臂连接，用于驱动承载臂作直线往复运动，使遮挡盘到达安全位置或承载装置上方；第一检测装置和第二检测装置沿气缸内活塞的运动行程，在气缸上间隔设置，其用于检测活塞的位置；第三检测装置在竖直方向上与遮挡盘的内沿对应，且对应于承载臂的外侧；第四检测装置在竖直方向上与遮挡盘的外侧对应，且其位于遮挡盘在安全位置和承载装置上方之间的运动路径上。该遮挡盘传输装置的成本更低，且其传输遮挡盘的传输过程更简单。

Description

一种遮挡盘传输装置、反应腔室及等离子体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种遮挡盘传输装置、反应腔室及等离子体加工设备。

背景技术

物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，以下简称PVD）设备是应用比较广泛的等离子体加工设备，主要用于在基片等被加工工件的表面上沉积薄膜。PVD方法包括真空蒸镀、溅射镀膜和电弧等离子体镀膜，并且，到目前为止，PVD方法不仅可以沉积金属薄膜，而且可以沉积合金薄膜、化合物薄膜、陶瓷薄膜、半导体薄膜等。

在实际应用中，通常在沉积工艺进行之前，需要对暴露在大气环境中或者停用一段时间的靶材进行清洗工艺（即，将靶材表面上形成的氧化物或者其他杂质清洗掉），以及在完成预设数量的被加工工件之后，需要对反应腔室内的其他部件进行涂覆工艺（即，对反应腔室内其他部件上沉积一层覆盖物），为了防止在清洗工艺和涂覆工艺过程中污染承载被加工工件的承载装置的表面，通常采用遮挡盘对该承载装置的表面进行遮挡。图1为具有遮挡盘的反应腔室的结构示意图。请参阅图1，反应腔室10包括承载装置11、用于驱动承载装置11升降的第一驱动单元12、至少三个顶针13、用于驱动至少三个顶针13升降的第二驱动单元14、用于放置遮挡盘15的车库16、遮挡盘传输装置和遮挡盘检测装置。其中，承载装置11设置在反应腔室10内，用于承载被加工工件或遮挡盘15，每个顶针13自承载装置11的下表面贯穿至承载装置11的上表面，并可在承载装置11内升降；遮挡盘传输装置包括用于承载遮挡盘15的旋转臂17和第三驱动单元18，第三驱动单元18为旋转电机，其驱动轴19与旋转臂17的一端连接，用以驱动该旋转臂17围绕该驱动轴19旋转；遮挡盘检测装置包括四个激光对射传感器（1～4），在该车库16的上下表面相对位置处设置有观察窗20，该四个激光对射传感器（1～4）分别设置在该观察窗20上，具体设置位置如图2所示，每个激光对射传感器具有分别设置在车库16上下表面的观察窗20上的接收端和发射端，当发射端发出的激光束能够到达接收端时，该激光对射传感器不发出信号；当发射端与接收端之间的激光传输路径被物体遮挡时，发射端发出的激光束不能够到达接收端，该激光对射传感器发出信号。

下面详细地介绍该反应腔室的工作过程，具体地，包括以下步骤：步骤S1，当进行清洗工艺或涂覆工艺时，第三驱动单元18驱动旋转臂17旋转，带动位于旋转臂17上的遮挡盘15旋转至承载装置11的正上方，第二驱动单元14驱动顶针13上升，将位于旋转臂17上的遮挡盘15顶起；步骤S2，第三驱动单元18驱动空载的旋转臂17回转至车库16，且当激光对射传感器1发出信号且激光对射传感器2不发出信号时，则旋转臂17到达安全位置，此时第一驱动单元12驱动承载装置11上升，使得位于顶针13上的遮挡盘15位于承载装置11的上表面上，此时实现遮挡盘15将承载装置11遮挡，因此可以进行清洗工艺或涂覆工艺；步骤S3，在清洗工艺或涂覆工艺完成之后，第一驱动单元12驱动承载装置11下降，使得顶针13将位于承载装置11上表面的遮挡盘15顶起，第三驱动单元18驱动空载的旋转臂17旋转至位于遮挡盘15下方且位于承载装置11上表面上方的位置，第二驱动单元14驱动顶针13下降，使得遮挡盘15位于该旋转臂17上；步骤S4，第三驱动单元18驱动承载有遮挡盘15的旋转臂17回转至车库16，当激光对射传感器（1，2，3）发出信号且激光对射传感器4不发出信号时，则遮挡盘15和旋转臂17到达安全位置，此时，第三驱动单元18停止驱动，并可以在该工艺腔室内进行沉积工艺。

然而，采用上述的反应腔室在实际应用中不可避免的会存在以下技术问题：由于遮挡盘15在车库16和承载装置11上方之间的传输通过遮挡盘传输装置带动遮挡盘15作旋转运动实现，其传输运动过程较为复杂；同时遮挡盘传输装置中的第三驱动单元18采用旋转电机，其成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种遮挡盘传输装置、反应腔室及等离子体加工设备，所述遮挡盘传输装置的成本较低；且其传输遮挡盘的传输过程较为简单。

为实现本发明的目的而提供一种遮挡盘传输装置，用于在反应腔室内的安全位置与承载装置上方之间传输遮挡盘，其包括气缸、承载臂、第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置；其中，所述承载臂上放置有遮挡盘；所述气缸固定于反应腔室的腔室壁上，其活塞杆与所述承载臂连接，用于驱动所述承载臂在水平面内作直线往复运动，使所述遮挡盘到达所述承载装置上方或安全位置；所述第一检测装置和第二检测装置沿所述气缸内活塞的运动行程，在所述气缸上间隔设置，其用于检测所述活塞的位置；且在气缸驱动遮挡盘到达承载装置上方时，所述气缸的活塞位于与所述第二检测装置对应的位置处，在气缸驱动遮挡盘到达安全位置时，所述气缸的活塞位于与所述第一检测装置对应的位置处；所述第三检测装置设置在所述反应腔室的腔室壁上，其在竖直方向上与置于所述承载臂上的遮挡盘的内沿对应，且对应于所述承载臂的外侧；所述第四检测装置设置在所述反应腔室的腔室壁上，其在竖直方向上与置于所述承载臂上的遮挡盘的外侧对应，且其位于所述遮挡盘在所述安全位置和承载装置上方之间的运动路径上。

其中，所述第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置均为传感器。

其中，所述第三检测装置和第四检测装置为漫反射式传感器。

其中，所述第三检测装置和第四检测装置为检测距离可自由设定的漫反射式传感器。

其中，所述活塞位于与所述第二检测装置对应的位置处时，其直线往复运动达到最大行程。

其中，所述活塞位于与所述第一检测装置对应的位置处时，其直线往复运动达到最小行程。

其中，所述气缸包括节流阀，所述节流阀用于调节所述气缸驱动所述承载臂作直线往复运动的速度。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，其内部设有承载装置、遮挡盘和遮挡盘传输装置，所述遮挡盘传输装置采用本发明提供的上述遮挡盘传输装置。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明提供的上述反应腔室。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的遮挡盘传输装置，其通过气缸驱动承载臂作直线往复运动，实现遮挡盘在安全位置与承载装置之间的传输，相比现有技术，其遮挡盘的传输过程更加简单；并且，遮挡盘传输装置采用气缸驱动，相比现有技术中的电机驱动，其成本更低。

本发明提供的反应腔室，其采用本发明提供的上述遮挡盘传输装置，使其遮挡盘的传输过程更加简单，且遮挡盘传输装置的成本更低，从而可以降低反应腔室的制造成本。

本发明提供的等离子体加工设备，其采用本发明提供的上述反应腔室，使其遮挡盘的传输过程更加简单，且遮挡盘传输装置的成本更低，从而可以降低反应腔室和等离子体加工设备的制造成本。

附图说明

图1具有遮挡盘的反应腔室的结构示意图；

图2为图1所示的反应腔室的俯视图；

图3为本发明实施例提供的遮挡盘传输装置的结构示意图；以及

图4为图3所示遮挡盘传输装置的俯视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的遮挡盘传输装置、反应腔室及等离子体加工设备进行详细描述。

图3为本发明实施例提供的遮挡盘传输装置的结构示意图。图4为图3所示遮挡盘传输装置的俯视图。请一并参看图3和图4，遮挡盘传输装置用于在安全位置和承载装置31上方之间传输遮挡盘32；其中，安全位置是指反应腔室33内在水平方向上远离承载装置31，且不影响对置于承载装置31上的被加工工件的刻蚀、沉积等工艺的位置。在反应腔室33中，对靶材34进行清洗工艺时，遮挡盘32在遮挡盘传输装置的驱动下运动至承载装置31上方，并被转移至承载装置31的上表面上，将其遮盖，防止从靶材34上脱离的氧化物和其他杂质落入承载装置31上，对其造成污染。

具体地，遮挡盘传输装置包括气缸301、承载臂302、第一检测装置303、第二检测装置304、第三检测装置305和第四检测装置306。其中，遮挡盘32放置于承载臂302上；气缸301固定于反应腔室33的腔室壁上，其活塞杆与承载臂302连接，用于驱动承载臂302在水平面内作直线往复运动，使遮挡盘32到达承载装置31上方或安全位置。

第一检测装置303和第二检测装置304沿气缸301内活塞307的运动行程，在气缸301上间隔设置，其用于检测活塞307的位置；且在气缸301驱动遮挡盘32到达承载装置31上方时，气缸301的活塞307位于与第二检测装置304对应的位置处，在气缸301驱动遮挡盘32到达安全位置时，气缸301的活塞307位于与第一检测装置303对应的位置处。第三检测装置305设置在反应腔室33的腔室壁的透明窗330上，其在竖直方向上与置于承载臂302上的遮挡盘32的内沿对应，且对应于承载臂302的外侧；第四检测装置306设置在反应腔室33的腔室壁的透明窗330上，其在竖直方向上与置于承载臂302上的遮挡盘32的外侧对应，且其位于遮挡盘32在安全位置和承载装置31上方之间的运动路径上。

在本实施例中，反应腔室33内还设有顶针机构35、第一驱动装置36和第二驱动装置37。其中，顶针机构35设于承载装置31下方，其包括多个竖直的顶针350，承载装置31上与多个顶针350对应的位置处设有通孔，多个顶针350沿上述多个通孔可以相对于承载装置31在竖直方向上作升降运动，使多个顶针350的顶端高出或低于承载装置31的上表面。第一驱动装置36设于承载装置31下方，用于驱动承载装置31在竖直方向作升降运动；第二驱动装置37设于顶针机构35下方，用于驱动顶针机构35在竖直方向作升降运动。

下面对本发明实施例提供的遮挡盘传输装置在安全位置和承载装置31上方之间传输遮挡盘32的过程进行详细描述。

在对靶材34进行清洗工艺前，在第一驱动装置36和第二驱动装置37的驱动下，承载装置31和顶针机构35下降至较低位置处，使承载装置31的上表面和多个顶针350的顶端低于遮挡盘32所在平面。气缸301内的活塞307由与第一检测装置303对应的位置处向与第二检测装置304对应的位置处运动，使承载臂302同步运动，并带动遮挡盘32由安全位置向承载装置31上方运动。当活塞307到达与第二检测装置304对应的位置处时，遮挡盘32同时到达承载装置31的上方；而第二检测装置304会检测到活塞307到达该位置，其发出信号。在此情况下，第二驱动装置37驱动顶针机构35作上升运动，使多个顶针350的顶端高出承载臂302，从而使放置于承载臂302上的遮挡盘32被转移至多个顶针350的顶端。而后，气缸301的活塞307由与第二检测装置304对应的位置处向与第一检测装置303对应的位置处运动，使承载臂302同步运动；当活塞307运动至与第一检测装置303对应的位置处时，第一检测装置303可以检测到活塞307到达该位置，其发出信号，表示承载臂302到达安全位置；在此情况下，第三检测装置305和第四检测装置306检测在竖直方向上与其对应的位置处有无遮挡盘32，当第三检测装置305和第四检测装置306没有在其对应的位置处检测到遮挡盘32时，其不发出信号，表示遮挡盘32被成功转移至多个顶针350的顶端。而后，第一驱动装置36驱动承载装置31上升，和/或，第二驱动装置37驱动顶针机构35下降，使承载装置31的上表面高出多个顶针350的顶端，在此过程中，实现遮挡盘32从多个顶针350的顶端至承载装置31的上表面的转移。从而，实现了遮挡盘32对承载装置31的遮盖，在对靶材34进行清洗工艺的过程中，从靶材34表面脱离的氧化物和杂质不会对承载装置31造成污染。

在靶材34的清洗工艺完成后，第一驱动装置36驱动承载装置31作下降运动，和/或，第二驱动装置37驱动顶针机构35作上升运动，使承载装置31的上表面低于承载臂302所在平面，并使多个顶针350的顶端高出承载臂302所在平面。在此情况下，气缸301中的活塞307由与第一检测装置303对应的位置处向与第二检测装置304对应的位置处运动；当活塞307到达与第二检测装置304对应的位置处时，承载臂302到达承载装置31上方，且位于多个顶针350的顶端的下方；第二检测装置304会检测到活塞307到达该位置，其发出信号。在此情况下，第二驱动装置37驱动顶针机构35作下降运动，使多个顶针350的顶端低于承载臂302所在平面，从而实现遮挡盘32由多个顶针350的顶端至承载臂302上的转移。而后，气缸301中的活塞307由与第二检测装置304对应的位置处向与第一检测装置303对应的位置处运动，使承载臂302同步运动，并带动遮挡盘32由承载装置31上方向安全位置方向运动；当活塞307运动至与第一检测装置303对应的位置处时，遮挡盘32到达安全位置；第一检测装置303会检测到活塞307到达该位置，其发出信号；同时，第三检测装置305和第四检测装置306检测在竖直方向上与其对应的位置处有无遮挡盘32，当第三检测装置305检测到其对应的位置处有遮挡盘32，第四检测装置306对应的位置处没有遮挡盘32时，表示遮挡盘32从多个顶针350的顶端成功转移至承载臂302上，且放置于承载臂302上的遮挡盘32处于安全位置。

在本实施例中，第一检测装置303、第二检测装置304、第三检测装置305和第四检测装置306均为传感器。具体地，第三检测装置305和第四检测装置306为漫反射式传感器；这样相比现有技术中的对射式传感器，其无需设置发射端和接收端，可以使其装配更加简单；同时，其成本也远低于对射式传感器，可以降低遮挡盘传输装置的制造成本。优选地，第三检测装置305和第四检测装置306为检测距离可自由设定的漫反射式传感器；在此情况下，可设定第三检测装置305和第四检测装置306的检测距离略大于其与遮挡盘32所在平面之间的距离，将与第三检测装置305和第四检测装置306在竖直方向上相对应的腔室壁排除出第三检测装置305和第四检测装置306的检测范围，防止腔室壁对第三检测装置305和第四检测装置306产生干扰。

在本实施例中，容易理解，活塞307的最大行程大于或等于遮挡盘32从安全位置至承载装置31上方之间的距离。优选地，活塞307位于与第二检测装置304对应的位置处时，其直线往复运动达到最大行程；活塞307位于与第一检测装置303对应的位置处时，其直线往复运动达到最小行程。

在本实施例中，气缸301还包括节流阀（图中未示出），其用于调节活塞307作直线往复运动的速度，即气缸301驱动承载臂302作直线往复运动的速度。

综上所述，本实施例提供的遮挡盘传输装置，其通过气缸301驱动承载臂302作直线往复运动，实现遮挡盘32在安全位置与承载装置31之间的传输，相比现有技术，其遮挡盘32的传输过程更加简单；并且，遮挡盘传输装置采用气缸301驱动，相比现有技术中的电机驱动，其成本更低。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种反应腔室，其内部设有承载装置、遮挡盘和遮挡盘传输装置，其中，遮挡盘传输装置采用本发明上述实施例提供的遮挡盘传输装置。

本发明实施例提供的反应腔室，其采用本发明上述实施例提供的遮挡盘传输装置，使其遮挡盘的传输过程更加简单，且遮挡盘传输装置的成本更低，从而可以降低反应腔室的制造成本。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种等离子体加工设备，其包括反应腔室，该反应腔室采用本发明上述实施例提供的反应腔室。

本发明实施例提供的等离子体加工设备，其采用本发明上述实施例提供的反应腔室，使其遮挡盘的传输过程更加简单，且遮挡盘传输装置的成本更低，从而可以降低反应腔室和等离子体加工设备的制造成本。

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)

1.一种遮挡盘传输装置，用于在反应腔室内的安全位置与承载装置上方之间传输遮挡盘，所述遮挡盘传输装置包括气缸、承载臂、第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置，其特征在于，其中，所述承载臂上放置有遮挡盘；所述气缸固定于反应腔室的腔室壁上，其活塞杆与所述承载臂连接，用于驱动所述承载臂在水平面内作直线往复运动，使所述遮挡盘到达所述承载装置上方或安全位置；

所述第一检测装置和第二检测装置沿所述气缸内活塞的运动行程，在所述气缸上间隔设置，其用于检测所述活塞的位置；且在气缸驱动遮挡盘到达承载装置上方时，所述气缸的活塞位于与所述第二检测装置对应的位置处，在气缸驱动遮挡盘到达安全位置时，所述气缸的活塞位于与所述第一检测装置对应的位置处；

所述第三检测装置设置在所述反应腔室的腔室壁上，其在竖直方向上与置于所述承载臂上的遮挡盘的内沿对应，且对应于所述承载臂的外侧；

所述第四检测装置设置在所述反应腔室的腔室壁上，其在竖直方向上与置于所述承载臂上的遮挡盘的外侧对应，且其位于所述遮挡盘在所述安全位置和承载装置上方之间的运动路径上。

2.根据权利要求1所述的遮挡盘传输装置，其特征在于，所述第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置均为传感器。

3.根据权利要求2所述的遮挡盘传输装置，其特征在于，所述第三检测装置和第四检测装置为漫反射式传感器。

4.根据权利要求3所述的遮挡盘驱动装置，其特征在于，所述第三检测装置和第四检测装置为检测距离可自由设定的漫反射式传感器。

5.根据权利要求1所述的遮挡盘驱动装置，其特征在于，所述活塞位于与所述第二检测装置对应的位置处时，其直线往复运动达到最大行程。

6.根据权利要求1或5所述的遮挡盘驱动装置，其特征在于，所述活塞位于与所述第一检测装置对应的位置处时，其直线往复运动达到最小行程。

7.根据权利要求1所述的遮挡盘驱动装置，其特征在于，所述气缸包括节流阀，所述节流阀用于调节所述气缸驱动所述承载臂作直线往复运动的速度。

8.一种反应腔室，其内部设有承载装置、遮挡盘和遮挡盘传输装置，其特征在于，所述遮挡盘传输装置采用权利要求1-7任意一项所述的遮挡盘传输装置。

9.一种等离子体加工设备，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求8所述的反应腔室。