CN104752303A - 一种举升装置、反应腔室及等离子体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种举升装置、反应腔室及等离子体加工设备，其包括顶针驱动机构和至少三个顶针，至少三个顶针与顶针驱动机构连接，用于在顶针驱动机构的驱动下作升降运动，顶针包括上部和下部，且顶针下部的水平截面直径大于顶针上部的水平截面直径。本发明提供的上述举升装置的顶针的下部具有较大的水平截面直径，可以使举升装置的结构强度增强，使其在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低举升装置的制造成本；其顶针的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。

Description

一种举升装置、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，涉及一种举升装置、反应腔室及等离子体加工设备。
背景技术
等离子体加工设备是加工半导体器件的常用设备，其主要用于实施刻蚀、溅射和沉积等工艺。
图1为现有的等离子体加工设备的结构示意图。如图1所示，等离子体加工设备包括工艺腔室1和机械手（图中未示出）。其中，工艺腔室1的底部设置有静电卡盘2，其用于承载晶片3，并在工艺过程中通过其与晶片3的接触面对晶片3进行加热和冷却。在静电卡盘2的下方设置有举升装置，举升装置包括顶针机构4和用于驱动顶针机构4作升降运动的顶针驱动电机（图中未示出），顶针机构4包括顶针底盘5和顶针6，在静电卡盘2上与顶针6相对应的位置处设置有贯穿其厚度的通孔，在顶针驱动电机驱动顶针机构4作升降运动时，顶针6可通过该通孔使其顶端高出或低于静电卡盘2的上表面。机械手用于向静电卡盘2上传输晶片3，以及将晶片3从静电卡盘2上传输至工艺腔室1外部。
在上述等离子体加工设备中，举升装置与机械手相配合完成晶片3在机械手与静电卡盘2之间的转移。具体地，在顶针驱动电机驱动顶针机构4向上运动，使顶针6的顶端高于静电卡盘2的上表面时，机械手可以向下运动至顶针6顶端下方位置处，将其装载的晶片3转移至顶针6的顶端，从而在顶针机构4向下运动使顶针6的顶端低于静电卡盘2的上表面时，可以将晶片3转移至静电卡盘2上；或者，在顶针6的顶端高于静电卡盘2的上表面时，其将置于静电卡盘2上的晶片3转移至顶针6的顶端上，从而使机械手可以自顶针6顶端与静电卡盘2之间的位置处向上运动至顶针6顶端上方位置处，将晶片3从顶针6顶端转移至机械手上。
上述等离子体加工设备的举升装置与机械手相配合可以完成晶片3在机械手与静电卡盘2之间的转移，但其顶针6需要满足下述两个方面的要求：第一，由于在工艺过程中，静电卡盘2无法对晶片3的与静电卡盘2上的通孔相对应的区域进行有效的加热和冷却处理，为保证晶片3的工艺均匀性，静电卡盘2上的通孔的孔径需要尽可能地小，这就要求顶针6的水平截面直径尽可能地小；第二，为使顶针6的顶端可以在顶针底盘5与静电卡盘2的下表面之间存在一定间隙的前提下高出静电卡盘2的上表面，顶针6需要具有足够的长度。这就要求顶针6需要同时具有较长的长度和较小的水平截面直径，从而使得顶针6的加工过程较为困难，加工成本较高；并且导致顶针6的结构强度较低，在静电卡盘2上的通孔的孔径较小的情况下，顶针6在安装及工作过程中容易断裂。
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，提出了一种举升装置、反应腔室及等离子体加工设备，其顶针在具有足够的结构强度的前提下具有较长的长度，且顶针上部具有较小的水平截面直径，使与顶针相配合的静电卡盘上的通孔可以具有较小的孔径，从而可以减小该通孔在工艺过程中对工艺均匀性的影响。
为实现本发明的目的而提供一种举升装置，包括顶针驱动机构和至少三个顶针，所述至少三个顶针与所述顶针驱动机构连接，用于在所述顶针驱动机构的驱动下作升降运动；所述顶针包括上部和下部，且所述顶针下部的水平截面直径大于所述顶针上部的水平截面直径。
其中，所述顶针上部与顶针下部之间还设有将其二者连接的连接部，所述连接部的水平截面直径大于所述顶针上部的水平截面直径，且小于所述顶针下部的水平截面直径。
其中，所述顶针上部包括第一子顶针，所述顶针下部包括第二子顶针，且所述第二子顶针的上端设有安装孔，所述第一子顶针安装于所述安装孔内。
其中，所述连接部包括沿竖直方向依次连接的多个第三子顶针，其中，位于最上方的第三子顶针与所述顶针上部连接，位于最下方的第三子顶针与所述顶针下部连接；并且，在所述多个第三子顶针中，位于下方的第三子顶针的水平截面直径大于位于上方的第三子顶针的水平截面直径。
其中，所述位于最上方的第三子顶针的上端设有安装孔，所述顶针上部安装于所述安装孔内。
其中，所述第一子顶针与所述安装孔以间隙配合的方式安装。
其中，所述顶针上部的长度大于4mm。
其中，所述第一子顶针的长度为20mm，水平截面直径为1.5～2mm；所述第二子顶针的长度为40～50mm，水平截面直径为4～6mm。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，其内设有静电卡盘，所述静电卡盘上设有贯穿其厚度的通孔，且所述静电卡盘下方设有举升装置，所述举升装置采用本发明提供的上述举升装置，其中，所述通孔的数量与所述举升装置的顶针的数量相等，且其所在位置和所述顶针的位置相互对应，并且所述通孔沿竖直方向具有不同的孔径，其分别与所述顶针的沿竖直方向依次分布的不同部分的水平截面直径相对应。
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，包括反应腔室和机械手，其中，反应腔室用于对晶片进行工艺处理，其内设有静电卡盘，机械手用于向静电卡盘传输晶片，以及将置于静电卡盘上的晶片传输至反应腔室外部；并且，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：
本发明提供的举升装置，其顶针的下部具有较大的水平截面直径，可以使举升装置的结构强度增强，使其在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低举升装置的制造成本；其顶针的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。
本发明提供的反应腔室，其采用本发明提供的上述举升装置，使其顶针具有较大的结构强度，在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低制造成本；且顶针的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。
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，使其顶针具有较大的结构强度，在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低制造成本；且顶针的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。
附图说明
图1现有的等离子体加工设备的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的举升装置的结构示意图；以及
图3为本发明第二实施例提供的举升装置的结构示意图。
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举升装置、反应腔室及等离子体加工设备进行详细描述。
请参看图2，图2为本发明第一实施例提供的举升装置的结构示意图。举升装置设于反应腔室内的静电卡盘20的下方，其包括顶针驱动机构（图中未示出）和至少三个顶针10，该至少三个顶针10与顶针驱动机构连接，用于在顶针驱动机构的驱动下作升降运动；静电卡盘20的与顶针10相对应的位置处设有贯穿其厚度且与顶针相配合的通孔，在顶针驱动机构驱动顶针10作升降运动时，顶针10的顶端高出或低于静电卡盘20的上表面。
在本实施例中，顶针10包括上部和下部，且顶针10下部的水平截面直径大于顶针10上部的水平截面直径，这样可以使顶针10的下部具有较大的水平截面直径，从而提高顶针10的整体结构强度；同时还可以使顶针10的上部具有较小的水平截面直径，从而使静电卡盘20上贯穿其厚度的通孔的上部的孔径较小，并在静电卡盘20对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性的影响，提高工艺的均匀性。
具体地，顶针10的上部包括第一子顶针11，顶针10的下部包括第二子顶针12，第二子顶针12的上端设有安装孔，第一子顶针11安装于该安装孔内。这样设置可以使举升装置可以通过下述方式安装：首先，从静电卡盘20上的通孔的下端将第二子顶针12安装于通孔内，其后，将第一子顶针11从静电卡盘20上的通孔的上端安装到第二子顶针12上端的安装孔内；这样将第一子顶针11和第二子顶针12分别安装可以减小第一子顶针11与通孔之间产生的碰撞，从而避免水平截面较小，且结构强度相对较低的第一子顶针11在安装过程中断裂。优选地，在本实施例中，第一子顶针11与该安装孔以间隙配合的方式安装，这样可以降低第一子顶针11和第二子顶针12顶端的安装孔之间的装配精度，从而降低的安装成本，并且由于在晶片的传输过程中，顶针10的受力方向是向下的，这样第一子顶针11和第二子顶针12顶端的通孔之间的不紧固连接不会影响晶片的传输。
在实际应用中，静电卡盘20需要具有一定的厚度，以使静电卡盘20对晶片具有良好的加热、冷却效果。而在本实施例中，由于顶针10下部的水平截面直径大于顶针10上部的水平截面直径，相应地，与顶针10相配合的静电卡盘20上的通孔的下部的孔径大于其上部的孔径；因此，为使静电卡盘20对与其上通孔相对应的晶片上的相应区域具有较好的加热、冷却效果，与顶针10上部相配合的通孔上部需要具有足够的高度，在本实施例中，其高度大于4mm，相应地，顶针10上部，即第一子顶针11的高度大于4mm。
在实际应用中，为使顶针10的顶端可以在其作升降运动时高出或低于静电卡盘20的上表面，顶针10需要具有相应的高度。在本实施例中，第一子顶针11的长度为20mm，第二子顶针12的长度为40～50mm，在此情况下，顶针10的总的高度大于静电卡盘20的厚度，并且，在顶针10上升至其最高处时，可以使顶针10的顶端高于静电卡盘20的上表面，其底端与静电卡盘20的下表面之间存在预定的间隙，以防止举升装置与静电卡盘20之间产生碰撞。同时，上述设置在使第一子顶针11和第二子顶针12具有足够结构强度的前提下，第一子顶针11的水平截面直径可以为1.5～2mm，第二子顶针12的水平截面直径可以为4～6mm；而在现有技术中，由于顶针的长度较长，其长度一般大于60mm，因此，其需要具有较大的水平截面直径用以使其结构强度能够满足需要，其水平截面直径一般大于3mm，显然，相比现有技术，第一子顶针11的水平截面直径明显减小，相应地，静电卡盘20上通孔上部的孔径可以更小，从而提高静电卡盘20对晶片进行工艺处理的均匀性。
本实施例提供的举升装置，其顶针10的下部具有较大的水平截面直径，可以使举升装置的结构强度增强，使其在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低举升装置的制造成本；其顶针10的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘20上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘20对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。
需要说明的是，在本实施例中，顶针10上部包括第一子顶针11，顶针10下部包括第二子顶针12，且第一子顶针11安装于第二子顶针12顶部的安装孔内，但本发明并不限于此，在实际应用中，顶针10还可以为一个整体，并使其上部具有较小的水平截面直径，其下部具有较大的水平截面直径；在此情况下，与顶针10相配合的静电卡盘20上的通孔上部的孔径可以相应减小，并且顶针10具有较大的结构强度。
图3为本发明第二实施例提供的举升装置的结构示意图。请参看图3，本实施例提供的举升装置与上述第一实施例相比，同样包括顶针10和顶针驱动结构，由于上述顶针10和顶针驱动机构的结构和功能在上述第一实施例中已有详细描述，在此不再赘述。
下面仅就本实施例与上述第一实施例的不同之处进行详细描述。在本实施例中，顶针10上部和顶针10下部之间还设有将其二者连接的连接部，该连接部的水平截面直径大于顶针10上部的水平截面直径，且小于顶针10下部的水平截面直径。
具体地，连接部包括沿竖直方向依次连接的一个或多个第三子顶针13，在本实施例中，连接部包括两个第三子顶针13，其中，位于最上方的第三子顶针13与顶针10上部连接，位于最下方的第三子顶针13与顶针10下部连接；并且，位于下方的第三子顶针13的水平截面直径大于位于上方的第三子顶针13的水平截面直径。
在本实施例中，位于最上方的第三子顶针13的上端设有安装孔，顶针10上部安装于该安装孔内，从而使本实施例提供的举升装置可以通过下述方式安装：首先，从静电卡盘20上的通孔的下端将顶针10下部和多个第三子顶针13安装于通孔内，其后，将顶针10上部从静电卡盘20上的通孔的上端安装到第三子顶针13上端的安装孔内；这样将顶针10上部与顶针10下部、第三子顶针13分别安装可以减小顶针10上部与通孔之间产生的碰撞，从而避免水平截面较小，且结构强度相对较低的顶针10上部在安装过程中断裂。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，其内设有静电卡盘，静电卡盘上设有贯穿其厚度的通孔，且静电卡盘下方设有举升装置，并且，该举升装置采用本发明上述实施例提供的举升装置，其中，通孔的数量与举升装置的顶针的数量相等，且其所在位置和顶针的位置相互对应，并且通孔沿竖直方向具有不同的孔径，其分别与顶针的沿竖直方向依次分布的不同部分的水平截面直径相对应。
本实施例提供的反应腔室，其采用本发明上述实施例提供的举升装置，使其顶针具有较大的结构强度，在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低制造成本；且顶针的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。
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，其包括反应腔室和机械手，其中，反应腔室用于对晶片进行工艺处理，其内设有静电卡盘，机械手用于向静电卡盘传输晶片，以及将置于静电卡盘上的晶片传输至反应腔室外部，并且，反应腔室采用本发明上述实施例提供的反应腔室。
本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，使其顶针具有较大的结构强度，在安装及工艺过程中不易断裂，并且易于加工，从而降低制造成本；且顶针的上部具有较小的水平截面直径，可以使与其相配合的静电卡盘上的通孔的上部的孔径相应减小，从而在静电卡盘对晶片进行加热、冷却等处理的过程中，减小通孔对工艺均匀性所造成的影响，提高工艺的均匀性。
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 (10)

1.一种举升装置，包括顶针驱动机构和至少三个顶针，所述至少三个顶针与所述顶针驱动机构连接，用于在所述顶针驱动机构的驱动下作升降运动，其特征在于，所述顶针包括上部和下部，且所述顶针下部的水平截面直径大于所述顶针上部的水平截面直径。
2.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述顶针上部与顶针下部之间还设有将其二者连接的连接部，所述连接部的水平截面直径大于所述顶针上部的水平截面直径，且小于所述顶针下部的水平截面直径。
3.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述顶针上部包括第一子顶针，所述顶针下部包括第二子顶针，且所述第二子顶针的上端设有安装孔，所述第一子顶针安装于所述安装孔内。
4.根据权利要求2所述的举升装置，其特征在于，所述连接部包括沿竖直方向依次连接的多个第三子顶针，其中，位于最上方的第三子顶针与所述顶针上部连接，位于最下方的第三子顶针与所述顶针下部连接；并且，
在所述多个第三子顶针中，位于下方的第三子顶针的水平截面直径大于位于上方的第三子顶针的水平截面直径。
5.根据权利要求4所述的举升装置，其特征在于，所述位于最上方的第三子顶针的上端设有安装孔，所述顶针上部安装于所述安装孔内。
6.根据权利要求3所述的举升装置，其特征在于，所述第一子顶针与所述安装孔以间隙配合的方式安装。
7.根据权利要求1所述的举升装置，其特征在于，所述顶针上部的长度大于4mm。
8.根据权利要求3所述的举升装置，其特征在于，所述第一子顶针的长度为20mm，水平截面直径为1.5～2mm；所述第二子顶针的长度为40～50mm，水平截面直径为4～6mm。
9.一种反应腔室，其内设有静电卡盘，所述静电卡盘上设有贯穿其厚度的通孔，且所述静电卡盘下方设有举升装置，其特征在于，所述举升装置采用权利要求1-8任意一项所述的举升装置，其中，所述通孔的数量与所述举升装置的顶针的数量相等，且其所在位置和所述顶针的位置相互对应，并且
所述通孔沿竖直方向具有不同的孔径，其分别与所述顶针的沿竖直方向依次分布的不同部分的水平截面直径相对应。
10.一种等离子体加工设备，包括反应腔室和机械手，其中，反应腔室用于对晶片进行工艺处理，其内设有静电卡盘，机械手用于向静电卡盘传输晶片，以及将置于静电卡盘上的晶片传输至反应腔室外部，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求9所述的反应腔室。
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