CN105097609B - 一种顶针机构、反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种顶针机构、反应腔室及半导体加工设备，上述顶针机构用于在机械手和承载装置之间传输托盘，其包括多个顶针，多个顶针可相对于承载装置在竖直方向上作升降运动，托盘底面上设有环形凹槽，环形凹槽与多个顶针相对应；每个顶针的侧面设有检测装置，检测装置的顶端低于顶针的顶端，且检测装置的顶端和顶针的顶端在竖直方向上的高度差小于托盘底面上环形凹槽的深度。上述顶针机构可以确定托盘相对于顶针机构是否偏离，从而在托盘相对顶针机构偏离的情况下，可以对托盘的位置及时进行校正，防止托盘在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种顶针机构、反应腔室及半导体加工设备。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，以下简称为PVD)设备广泛地用于对被加工工件进行溅射沉积工艺；其具体过程是：在工艺过程中，向处于真空状态的反应腔室内通入工艺气体，并将其激发为等离子体；而后通过上述等离子体轰击靶材，使靶材分子或原子从靶材表面上脱离，并沉积至位于靶材下方的被加工工件上，从而在被加工工件上获得所需的薄膜。
在实际应用中，在上述PVD设备停用一段时间或者反应腔室内进入空气后，靶材上会产生氧化物或其他杂质。在此情况下，一般通过溅射的方式去除靶材表面的氧化物和杂质，即：向反应腔室内通入工艺气体，将其激发为等离子体；而后通过等离子体轰击靶材，使氧化物和杂质从靶材表面脱离。
图1为现有PVD设备的结构示意图。如图1所示，PVD设备包括反应腔室1和传输腔室10；其中，反应腔室1包括承载装置2、靶材3、顶针机构4、第一托盘5和第一机械手6。其中，承载装置2设于反应腔室1内部，其用于承载被加工工件。靶材3设于承载装置2上方，其用于提供溅射沉积工艺过程中沉积至被加工工件上的材料。顶针机构4设于承载装置2下方，其包括驱动装置7和多个顶针8；承载装置2上与多个顶针8在竖直方向相对应的位置处设有通孔，使多个顶针8可在驱动装置7的驱动下沿通孔相对于承载装置2作升降运动，并在此过程中，使多个顶针8顶端可以高出或低于承载装置2的上表面。第一托盘5设于反应腔室1内的车库中，其用于在去除靶材3表面的氧化物和杂质时，覆盖于承载装置2上，以防止从靶材3表面脱离的氧化物和杂质掉落在承载装置2上，对承载装置2造成污染。第一机械手6用于在车库和承载装置2上方之间传输第一托盘5。
传输腔室10内设有第二托盘11和第二机械手12。其中，第二托盘11上设有多个承载位，每个承载位上放置有一个被加工工件；第二机械手12用于将传输腔室10内的第二托盘11传输至反应腔室1内的承载装置2上，使第二托盘11上放置的多个被加工工件在反应腔室1内进行溅射沉积工艺。
在第一机械手6/第二机械手12向承载装置2上传输第一托盘5/第二托盘11的过程中，其首先将第一托盘5/第二托盘11传输至顶端高出承载装置2上表面的多个顶针8上，而后由驱动装置7驱动多个顶针8作下降运动，使多个顶针8的顶端低于承载装置2的上表面，从而使放置于多个顶针8的顶端的第一托盘5/第二托盘11转移至承载装置2上，完成第一托盘5/第二托盘11由第一机械手6/第二机械手12向承载装置2的传输。
在上述传输过程中，由于第一托盘5/第二托盘11未被准确地放置在第一机械手6/第二机械手12上，或在第一机械手6/第二机械手12运动的过程中，第一机械手6/第二机械手12和第一托盘5/第二托盘11产生相对运动等原因，第一机械手6/第二机械手12向多个顶针8的顶端上传输第一托盘5/第二托盘11时，第一托盘5/第二托盘11很可能被放偏，对工艺效果造成影响，甚至会掉落至反应腔室1底部，使第一托盘5/第二托盘11损坏。
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，提出了一种顶针机构、反应腔室及半导体加工设备，其可以检测托盘是否被准确地放置在顶针机构上，从而在托盘相对顶针机构偏离时，可以对其进行校正，避免对工艺效果的影响及托盘的损坏。
为实现本发明的目的而提供一种顶针机构，用于在机械手和承载装置之间传输托盘，其包括多个顶针，所述多个顶针可相对于所述承载装置在竖直方向上作升降运动，所述托盘底面上设有环形凹槽，所述环形凹槽与所述多个顶针相对应；每个顶针的侧面设有检测装置，所述检测装置的顶端低于顶针的顶端，且所述检测装置的顶端和顶针的顶端在竖直方向上的高度差小于所述托盘底面上环形凹槽的深度，所述检测装置用于检测其顶端是否与所述托盘底面相接触。
其中，当所述顶针位于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述检测装置顶端与所述托盘底面相接触；当所述顶针未处于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述检测装置顶端与所述托盘底面不接触。
其中，所述检测装置包括沿竖直方向由下至上依次设置的传感器和传感器延长件，以及导向件；所述传感器固定设置于所述顶针的侧面，所述传感器和传感器延长件之间设有弹性部件，所述导向件用于对所述传感器延长件进行导向，使其保持竖直状态。
其中，当所述顶针未处于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述传感器延长件顶端与所述托盘底面不接触，所述弹性部件未被压缩，所述传感器上端不与所述传感器延长件下端接触，使所述传感器未被触发；当所述顶针位于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述传感器延长件顶端与所述托盘底面相接触，所述托盘压缩所述弹性部件，使所述传感器上端与所述传感器延长件下端接触，触发所述传感器发出信号。
其中，所述传感器为微动开关或压力开关。
其中，所述导向件为环绕所述传感器延长件，且固定于顶针上的环形套。
其中，所述顶针和导向件由金属材料制成。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括承载装置和顶针机构，所述顶针机构采用本发明提供的上述顶针机构。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，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：
本发明提供的反应腔室，其通过每个检测装置检测其顶端是否与托盘的底面相接触，可以确定该检测装置所在的顶针是否位于托盘的环形凹槽内；而根据多个顶针相对于环形凹槽的位置，其可以确定托盘相对于顶针机构是否偏离；从而在托盘相对顶针机构偏离的情况下，可以对托盘的位置及时进行校正，防止托盘在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
本发明提供的反应腔室，其采用本发明提供的上述顶针机构，其可以确定托盘相对于顶针机构是否偏离；从而在托盘相对顶针机构偏离的情况下，可以对托盘的位置及时进行校正，防止托盘在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明提供的上述反应腔室，其可以确定托盘相对于顶针机构是否偏离；从而在托盘相对顶针机构偏离的情况下，可以对托盘的位置及时进行校正，防止托盘在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
附图说明
图1为现有PVD设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的顶针机构的结构示意图；
图3为托盘的结构示意图；
图4为图2所示顶针机构中顶针的结构示意图；以及
图5为图2所示顶针机构中检测装置的结构示意图。
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顶针机构、反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。
图2为本发明实施例提供的顶针机构的结构示意图。图3为托盘的结构示意图。请一并参看图2和图3，顶针机构20用于在机械手和承载装置之间传输托盘21，其包括驱动装置(图中未示出)和多个顶针22。在驱动装置的驱动下，多个顶针22可相对于承载装置在竖直方向上作升降运动；且在其相对于承载装置作升降运动的过程中，多个顶针22的顶端高出或低于承载装置的上表面，从而实现托盘21在多个顶针22的顶端和承载装置的上表面之间传输；同时，在机械手和/或驱动装置的驱动下，机械手和多个顶针22之间在竖直方向上相对运动，使多个顶针22的顶端高出或低于机械手，从而实现托盘21在多个顶针22和机械手之间的传输。在本实施例中，顶针22由金属制成。
托盘21底面上设有环形凹槽23，环形凹槽23与多个顶针22相对应；容易理解，在托盘21由机械手传输至多个顶针22的顶端上时，若托盘21未偏离顶针机构20，则多个顶针22支撑托盘21于其环形凹槽23内；若托盘21偏离顶针机构20，则一个或多个顶针22会位于环形凹槽23的外部。如图4和图5所示，每个顶针22的侧面设有检测装置24，检测装置24与托盘21的底面相对应，其用于检测其顶端是否与托盘21底面相接触；具体地，检测装置24的顶端低于顶针22的顶端，且其顶端和顶针22的顶端在竖直方向上的高度差小于托盘21底面上环形凹槽23的深度。容易理解，在本实施例中，当顶针22位于托盘21底面的环形凹槽23内时，检测装置24的顶端与托盘21的底面相接触；当顶针22未处于托盘21底面的环形凹槽23内时，检测装置24的顶端与托盘21的底面不接触。从而在实际应用中，可以根据设于每个顶针22上的检测装置24是否与托盘21的底面相接触，确定该顶针22是否位于环形凹槽23内。而根据上述方法，若一个或多个顶针22上的检测装置24未与托盘21的底面相接触，则可以确定相应的顶针22没有位于环形凹槽23内，而是位于环形凹槽23外部，即托盘21偏离顶针机构20，在此情况下，需要对托盘21的位置进行校正。
在本实施例中，检测装置24包括沿竖直方向由下至上依次设置的传感器241和传感器延长件242，以及导向件243。其中，传感器241具体为微动开关，其固定设置于顶针22的侧面，且其与传感器延长件242之间设有弹性部件244，该弹性部件244具体为弹簧。导向件243用于对传感器延长件242进行导向，使其保持竖直状态；具体地，导向件243为环绕传感器延长件242，且固定于顶针22上的环形套；且导向件243由金属制成。
在托盘21置于顶针机构20上时，若其未偏离顶针机构20，其底面与检测装置24接触，在此情况下，传感器延长件242受到托盘21的重力作用，会克服弹性部件244的弹力，使弹性部件244处于压缩状态，在此情况下，传感器延长件242下端与传感器241的上端相接触，此时，传感器241会被触发，并发出信号；而在托盘21偏离顶针机构20时，其底面与检测装置244不接触，在此情况下，弹性部件244未被压缩，使传感器延长件242下端不与传感器241上端接触，此时，传感器241不会触发及发出信号。从而，根据传感器241是否被触发及发出信号，可以确定传感器延长件242是否与托盘21的底面相接触；而在每个传感器241均被触发，并发出信号时，多个检测装置24中的传感器延长件242均与托盘21的底面相接触，在此情况下，可以确定托盘21未偏离顶针机构20；反之，若一个或多个传感器241未被触发，则相应的检测装置24未与托盘21的底面相接触，在此情况下，可以确定托盘21偏离顶针机构20。
本实施例提供的顶针机构，其通过每个检测装置24检测其顶端是否与托盘21的底面相接触，可以确定该检测装置24所在的顶针22是否位于托盘21的环形凹槽23内；而根据多个顶针22相对于环形凹槽23的位置，其可以确定托盘21相对于顶针机构20是否偏离；从而在托盘21相对顶针机构20偏离的情况下，可以对托盘21的位置及时进行校正，防止托盘21在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
需要说明的是，在本实施例中，检测装置24包括传感器241、传感器延长件242和导向件243，但本发明并不限于此，在实际应用中，检测装置24还可以为压力开关，在此情况下，通过检测其受到的压力可以确定检测装置24是否与托盘21的底面相接触，进而确定托盘21是否相对于顶针机构20偏离。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，其包括承载装置和顶针机构，其中，上述顶针机构采用本发明上述实施例提供的顶针机构。
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顶针机构，其可以确定托盘相对于顶针机构是否偏离；从而在托盘相对顶针机构偏离的情况下，可以对托盘的位置及时进行校正，防止托盘在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室，其中，上述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半导体加工设备，其采用本发明上述实施例提供的反应腔室，其可以确定托盘相对于顶针机构是否偏离；从而在托盘相对顶针机构偏离的情况下，可以对托盘的位置及时进行校正，防止托盘在传输过程中未被置于承载装置上的指定位置，影响工艺效果。
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)
1.一种顶针机构，用于在机械手和承载装置之间传输托盘，其包括多个顶针，所述多个顶针可相对于所述承载装置在竖直方向上作升降运动，其特征在于，所述托盘底面上设有环形凹槽，所述环形凹槽与所述多个顶针相对应；
每个顶针的侧面设有检测装置，所述检测装置的顶端低于顶针的顶端，且所述检测装置的顶端和顶针的顶端在竖直方向上的高度差小于所述托盘底面上环形凹槽的深度，所述检测装置用于检测其顶端是否与所述托盘底面相接触。
2.根据权利要求1所述的顶针机构，其特征在于，当所述顶针位于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述检测装置顶端与所述托盘底面相接触；当所述顶针未处于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述检测装置顶端与所述托盘底面不接触。
3.根据权利要求1所述的顶针机构，其特征在于，所述检测装置包括沿竖直方向由下至上依次设置的传感器和传感器延长件，以及导向件；所述传感器固定设置于所述顶针的侧面，所述传感器和传感器延长件之间设有弹性部件，所述导向件用于对所述传感器延长件进行导向，使其保持竖直状态。
4.根据权利要求3所述的顶针机构，其特征在于，当所述顶针未处于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述传感器延长件顶端与所述托盘底面不接触，所述弹性部件未被压缩，所述传感器上端不与所述传感器延长件下端接触，使所述传感器未被触发；当所述顶针位于所述托盘底面的环形凹槽内时，所述传感器延长件顶端与所述托盘底面相接触，所述托盘压缩所述弹性部件，使所述传感器上端与所述传感器延长件下端接触，触发所述传感器发出信号。
5.根据权利要求3所述的顶针机构，其特征在于，所述传感器为微动开关或压力开关。
6.根据权利要求3所述的顶针机构，其特征在于，所述导向件为环绕所述传感器延长件，且固定于顶针上的环形套。
7.根据权利要求3所述的顶针机构，其特征在于，所述顶针和导向件由金属材料制成。
8.一种反应腔室，包括承载装置和顶针机构，其特征在于，所述顶针机构采用权利要求1-7任意一项所述的顶针机构。
9.一种半导体加工设备，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。
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