CN106206399B - 压环装置及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压环装置及反应腔室，包括压环以及用于带动压环上下移动的支撑件，支撑件包括台阶面，在台阶面上设置有销柱，且在压环上与销柱相对应的位置处设置有第一通孔，销柱穿过与其对应的第一通孔并且高于压环的上表面，销柱上高出压环上表面的位置设置有阻挡件，当支撑件将压环顶起时，压环的上表面与阻挡件的下表面之间具有预设距离H。本发明提供的压环装置，其可以避免压环倾斜或者脱离支撑件，从而可以保证压环能够准确地压住晶片边沿，进而可以避免损坏晶片，确保取放片操作的正常进行。

Description

压环装置及反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种压环装置及反应腔室。

背景技术

在深硅腐蚀领域，腐蚀机是生产过程中不可或缺的设备。而腐蚀结果的好坏，主要是由设备工艺模块本身性能的好坏所决定的，因此，需要对影响腐蚀结果的关键技术进行不断的优化。

目前，由于受到甩胶设备的限制，靠近晶片边沿2-3mm的边缘区域一般都无法涂覆光阻(用作腐蚀图形的掩膜)，导致在晶片腐蚀的过程中，晶片的边缘区域被腐蚀，从而造成晶片边沿变薄，晶片边沿在变薄之后容易破碎，造成晶片损坏和污染，同时也为晶片制作的后续工艺造成很大的问题。为此，通常借助压环装置，采用在工艺过程中利用压环覆盖晶片边沿的方法保护晶片，以避免其边沿变薄。

图1为现有的压环装置的剖视图。如图1所示，在反应腔室10内设置有用于承载晶片11的静电卡盘12。压环装置包括压环13、三套支撑组件和升降气缸19。其中，升降气缸19固定在反应腔室10底部的中心位置处，且升降气缸19具有竖直设置的气缸轴191，该气缸轴191在竖直方向上是可伸缩的。三套支撑组件沿反应腔室10的周向对称分布；每套支撑组件包括支撑件14、连接柱15、导向件16、波纹管17和连杆18，其中，连接柱15位于反应腔室10内，且连接柱15的下端通过位于反应腔室10底部的连杆18与气缸轴191连接；支撑件14固定在连接柱15的上端，且具有台阶面141，用于支撑压环13。在进行取放片操作之前，升降气缸19的气缸轴191驱动连杆18上升，以带动连接柱15和支撑件14上升；在此过程中，台阶面141托起压环13，以使其脱离并上升至高于静电卡盘12的位置处；在完成取放片操作之后，升降气缸19的气缸轴191驱动连杆18下降，以带动连接柱15和支撑件14下降；在此过程中，压环13下落至静电卡盘12上，并压住晶片11的边沿；同时，在压环13上，且与各个支撑件14相对应的位置处还设置有通孔，支撑件14的上端在进行工艺时位于该通孔内，且与压环13的上表面相平齐。导向件16竖直设置在反应腔室10内，且与连接柱15相配合，用以对连接柱15在竖直方向上起导向作用；波纹管17套设在连杆18上，且其上端密封固定在反应腔室10的底部；波纹管17的下端与连杆18密封连接，用以保证反应腔室10的真空环境。

上述压环装置在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，在支撑件14承载压环13升降过程中，因为上下运动，压环13容易在惯性的作用下脱离支撑件14或发生倾斜，从而导致压环13在晶片11上的位置偏离，严重时会损害晶片11或者影响机械手传片。

其二，支撑件14通常采用树脂材料制作，用以在压环13与支撑件14相接触时，起到缓冲的作用。但是这会存在这样的问题：在长时间的工艺环境中，树脂材料的支撑件14会因高温或者腐蚀发生融化现象，严重时会使压环13偏斜，从而影响压环13的正常升降。

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，提出了一种压环装置及反应腔室，其可以避免压环倾斜或者脱离支撑件，从而可以保证压环能够准确地压住晶片边沿，进而可以避免损坏晶片，确保取放片操作的正常进行。

为实现本发明的目的而提供一种压环装置，包括压环以及用于带动所述压环上下移动的支撑件，所述支撑件包括台阶面，且在所述压环上与所述台阶面上的销柱相对应的位置处设置有第一通孔，所述销柱穿过与其对应的第一通孔并且高于所述压环的上表面，所述销柱上高出所述压环上表面的位置设置有阻挡件，当所述支撑件将所述压环顶起时，所述压环的上表面与所述阻挡件的下表面之间具有预设距离H。

优选的，所述支撑件的数量为两个或三个，且所述支撑件沿所述压环的周向间隔设置。

优选的，所述台阶面上的销柱为多个。

优选的，所述阻挡件为套设在所述销柱上的保护帽，所述保护帽采用抗腐蚀材料制作。

优选的，所述抗腐蚀材料包括陶瓷。

优选的，在所述台阶面上设置有缓冲件，用以在所述台阶面与所述压环相接触时起到缓冲作用。

优选的，在所述台阶面上设置有密封槽，且在所述密封槽内安装有采用弹性材料制作的密封圈，所述密封圈用作所述缓冲件，且所述密封圈的顶端高于所述台阶面。

优选的，所述阻挡件与所述销柱采用螺纹连接的方式固定连接。

优选的，所述支撑件采用金属材料制作，且在所述支撑件的表面覆盖有抗腐蚀层。

优选的，所述抗腐蚀层采用对所述支撑件的表面进行阳极氧化处理的方式制作。

优选的，所述金属材料包括铝。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括用于承载晶片的卡盘以及压环装置，所述压环装置采用了本发明提供的上述压环装置，所述支撑件还包括支撑柱、导向件，在所述反应腔室的底部设置有分别与各个所述支撑柱一一对应的第二通孔，每个所述支撑柱的下端通过与之相对应的所述第二通孔竖直向下延伸至所述反应腔室的外部；每个所述支撑柱的下端套设有一个所述导向件，所述导向件的下端具有安装部，所述安装部位于所述反应腔室的外部，且与所述反应腔室的底部固定连接。

优选的，每个所述导向件和与之相对应的所述第二通孔同心。

优选的，所述支撑件还包括波纹管装配体，所述导向件的下端与所述波纹管装配体固定连接，所述波纹管装配体包括波纹管、分别位于所述波纹管两端的上法兰和下法兰以及依次贯穿所述上法兰、波纹管、下法兰的中心杆，其中，所述中心杆的上端与所述支撑柱的下端固定连接；所述中心杆的下端与升降驱动机构固定连接；所述上法兰与所述导向件的安装部密封连接，并且所述上法兰与所述中心杆间隙配合；所述下法兰与所述中心杆密封连接；所述波纹管的两端分别与所述上法兰和下法兰密封连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的压环装置，其销柱穿过与其对应的第一通孔并且高于压环的上表面；并且销柱上高出压环上表面的位置设置有阻挡件。这样，可以避免压环倾斜或者脱离支撑件，从而可以保证压环能够准确地压住晶片边沿，进而可以避免损坏晶片，确保取放片操作的正常进行。此外，借助上述阻挡件，可以避免支撑件位于第一通孔上端的部分因高温或腐蚀而被融化，从而可以保证压环的正常升降。

本发明提供的反应腔室，其通过采用本发明提供的压环装置，不仅可以避免压环倾斜或者脱离支撑件，而且可以避免支撑件位于第一通孔上端的部分因高温或腐蚀而被融化，从而可以保证压环能够准确地压住晶片边沿，进而可以避免损坏晶片，确保取放片操作的正常进行。

附图说明

图1为现有的压环装置的剖视图；

图2A为本发明实施例提供的压环装置在进行工艺时的剖视图；

图2B为图2A中I区域的放大图；以及

图3为本发明实施例提供的压环装置在进行取放片操作时的剖视图。

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压环装置及反应腔室进行详细描述。

图2A为本发明实施例提供的压环装置在进行工艺时的剖视图。图2B为图2A中I区域的放大图。图3为本发明实施例提供的压环装置在进行取放片操作时的剖视图。请一并参阅图2A、图2B和图3，在反应腔室20内设置有卡盘22，卡盘22为用于承载晶片21的装置，可以为静电卡盘、机械卡盘等。压环装置用于覆盖置于卡盘22上的晶片21的边沿，且包括设置在反应腔室20内的压环23以及用于带动压环23上下移动的支撑件。

具体地，在本实施例中，支撑件24的数量为三个，且沿压环23的周向间隔设置，每个支撑件24具有台阶面241，该台阶面241在下降至压环23下方的第一位置(如图2A中台阶面241的位置)时，压环23在自身重力的作用下压住晶片21边沿(即，晶片上表面的边缘区域)；台阶面241在上升至卡盘22上方的第二位置(如图3中台阶面241的位置)时，压环23由台阶面241支撑。

而且，每个台阶面241包括销柱；在压环23上，且与各个支撑件24相对应的位置处设置有第一通孔，每个销柱穿过与其对应的第一通孔并且高于压环23的上表面；并且，在销柱上高出压环23上表面的位置设置有阻挡件25，用于限制压环23与销柱的相对位置。当支撑件24将压环23顶起时，即，压环23由台阶面241支撑时，压环23的上表面与阻挡件25的下表面之间具有预设距离H。

这样，可以避免在支撑件24上升过程中压环23倾斜或者脱离销柱，从而可以保证压环23能够准确地压住晶片11边沿，即，压环23在压住晶片11时，其位置满足：压环23与晶片11的中心线相重合，进而可以避免损坏晶片，确保取放片操作的正常进行。阻挡件25优选采用抗腐蚀材料制作。

在本实施例中，阻挡件25为采用抗腐蚀材料制作的保护帽，借助该保护帽，可以在台阶面241位于第二位置时，保护销柱高出压环23上表面的部分不被腐蚀，从而可以避免销柱的顶端部分因高温或腐蚀而被融化。上述抗腐蚀材料优选为陶瓷。

优选的，阻挡件25与销柱采用螺纹连接的方式固定连接。当然，在实际应用中，阻挡件25与销柱还可以采用其他任意方式固定连接，只要阻挡件25与销柱保持固定不动即可。

在本实施例中，在台阶面241上设置有缓冲件30，用以在台阶面241与压环23相接触时起到缓冲作用，从而可以避免损坏压环23。进一步地，缓冲件30可以为密封圈，该密封圈优选采用氟材料制作，也可以采用橡胶等的弹性材料制作，并且在台阶面241上设置有密封槽242，密封圈安装在该密封槽242内，且密封圈的顶端高于台阶面241，以使得在台阶面241与压环23相互靠近时，密封圈能够首先接触压环23，并利用自身的弹性起到缓冲作用。当然，在实际应用中，缓冲件30还可以采用其他结构，例如胶垫，只要其能够起到缓冲作用即可。

优选的，支撑件24可以采用金属材料制作，且在该支撑件24的整个表面覆盖有抗腐蚀层，用以保护支撑件24不被腐蚀。金属材料制作的支撑件，其强度相对于树脂材料较好，从而避免支撑件的顶端部分因高温或腐蚀而被融化。在这种情况下，阻挡件25并不局限于采用保护帽的结构，其还可以采用诸如中空的环体等其他结构，只要其能够限制压环23在支撑件24上的位置即可。优选的，上述抗腐蚀层采用对所述支撑件24的整个表面进行硬质阳极氧化处理的方式制作。当然，并不局限于此，也可以仅在支撑件24的部分表面覆盖有抗腐蚀层。其中，支撑件24进一步优选为铝材料制作。

需要说明的是，在实际应用中，支撑件可以采用同一材料制作的整体式结构，或者，也可以根据具体情况，采用由不同材料制作的多个分体组成的分体式结构，且多个分体在竖直方向上依次排列，并且各个分体之间可以采用螺纹连接等方式固定连接。

还需要说明的是，在本实施例中，支撑件的数量为三个，且每个支撑件具有一个销柱，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，支撑件的数量也可以为两个，且沿压环的周向间隔设置。在这种情况下，优选的，为了保证压环在升降过程中的稳定性，每个支撑件的台阶面上可以设置多个销柱，从而可以增加对压环的支撑点。当然，当支撑件为三个时，也可以具体情况在每个支撑件上设置多个销柱。另外，需要说明的是，其中一个相邻的两个支撑件之间的间距应大于晶片的直径，以保证在进行取放片操作时，晶片能够自相邻的两个支撑件之间通过。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括用于承载晶片的卡盘以及压环装置，该压环装置采用本发明提供的上述压环装置。

而且，支撑件还包括支撑柱、导向件26，在反应腔室20的底部设置有分别与各个支撑柱一一对应的第二通孔，每个支撑柱的下端通过与之相对应的第二通孔竖直向下延伸至反应腔室20的外部；每个支撑柱的下端套设有一个导向件26，导向件26的下端具有安装部261，安装部261位于反应腔室20的外部，且与反应腔室20的底部固定连接。这不仅可以避免其对反应腔室20的内部环境产生影响，即，影响反应腔室20的内部结构的均匀性，而且还可以解决因卡盘22与反应腔室20下端面内壁之间的空间较小，而造成导向件26的安装困难的问题。

优选的，每个导向件26和与之相对应的第二通孔同心，以提高导向件26的导向精度。

在本实施例中，支撑件24还包括波纹管装配体，其中，波纹管装配体的个数以及位置与支撑件24对应，波纹管装配体的下端与升降驱动机构连接，该升降驱动机构通过波纹管装配体驱动上述支撑件24作升降运动。具体地，各个波纹管装配体一一对应地固定连接在各个导向件26的下端；每个波纹管装配体包括波纹管274、分别位于波纹管274两端的上法兰272和下法兰273，以及依次贯穿上法兰272、波纹管274、下法兰273的中心杆271，其中，中心杆271的上端与支撑杆24的下端固定连接；中心杆271的下端与升降驱动机构固定连接；上法兰272与导向件26的安装部261密封连接，并且上法兰272与中心杆271间隙配合；下法兰273与中心杆271密封连接；波纹管274的两端分别与上法兰272和下法兰273密封连接，从而波纹管274、中心杆271、上法兰272和下法兰273共同形成一密封空间，以保证反应腔室20的密封环境。

另外，上述升降驱动机构包括连杆28和升降气缸29，其中，升降气缸29具有竖直设置的气缸轴291，气缸轴291通过连杆28同时与各个中心杆271的下端连接。在升降气缸29的驱动下，连杆28同步带动各个中心杆271作升降运动，从而实现支撑件24的可升降。容易理解，在气缸轴291通过连杆28驱动中心杆271作升降运动时，上法兰272固定不动，下法兰273随中心杆271一起作升降运动，波纹管274的上端固定不动，波纹管274的下端随下法兰273一起作升降运动，即，波纹管274被压缩或伸长。

本发明实施例提供的反应腔室，其通过采用本发明实施例提供的上述压环装置，可以避免压环倾斜或者脱离支撑件，从而可以保证压环能够准确地压住晶片边沿，进而可以避免损坏晶片，确保取放片操作的正常进行。

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 (14)

1.一种压环装置，其特征在于，包括压环以及用于带动所述压环上下移动的支撑件，所述支撑件包括台阶面，且在所述压环上与所述台阶面上的销柱相对应的位置处设置有第一通孔，所述销柱穿过与其对应的第一通孔并且高于所述压环的上表面，所述销柱上高出所述压环上表面的位置设置有阻挡件，当所述支撑件将所述压环顶起时，所述压环的上表面与所述阻挡件的下表面之间具有预设距离H。

2.根据权利要求1所述的压环装置，其特征在于，所述支撑件的数量为两个或三个，且所述支撑件沿所述压环的周向间隔设置。

3.根据权利要求1或2所述的压环装置，其特征在于，所述台阶面上的销柱为多个。

4.根据权利要求1所述的压环装置，其特征在于，所述阻挡件为套设在所述销柱上的保护帽，所述保护帽采用抗腐蚀材料制作。

5.根据权利要求4所述的压环装置，其特征在于，所述抗腐蚀材料包括陶瓷。

6.根据权利要求1所述的压环装置，其特征在于，在所述台阶面上设置有缓冲件，用以在所述台阶面与所述压环相接触时起到缓冲作用。

7.根据权利要求6所述的压环装置，其特征在于，在所述台阶面上设置有密封槽，且在所述密封槽内安装有采用弹性材料制作的密封圈，所述密封圈用作所述缓冲件，且所述密封圈的顶端高于所述台阶面。

8.根据权利要求1所述的压环装置，其特征在于，所述阻挡件与所述销柱采用螺纹连接的方式固定连接。

9.根据权利要求1所述的压环装置，其特征在于，所述支撑件采用金属材料制作，且在所述支撑件的表面覆盖有抗腐蚀层。

10.根据权利要求9所述的压环装置，其特征在于，所述抗腐蚀层采用对所述支撑件的表面进行阳极氧化处理的方式制作。

11.根据权利要求9所述的压环装置，其特征在于，所述金属材料包括铝。

12.一种反应腔室，包括用于承载晶片的卡盘以及压环装置，其特征在于，所述压环装置采用权利要求1-11任意一项所述的压环装置，所述支撑件还包括支撑柱、导向件，在所述反应腔室的底部设置有分别与各个所述支撑柱一一对应的第二通孔，每个所述支撑柱的下端通过与之相对应的所述第二通孔竖直向下延伸至所述反应腔室的外部；

每个所述支撑柱的下端套设有一个所述导向件，所述导向件的下端具有安装部，所述安装部位于所述反应腔室的外部，且与所述反应腔室的底部固定连接。

13.根据权利要求12所述的反应腔室，其特征在于，每个所述导向件和与之相对应的所述第二通孔同心。

14.根据权利要求12或13所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑件还包括波纹管装配体，所述导向件的下端与所述波纹管装配体固定连接，所述波纹管装配体包括波纹管、分别位于所述波纹管两端的上法兰和下法兰以及依次贯穿所述上法兰、波纹管、下法兰的中心杆，其中，

所述中心杆的上端与所述支撑柱的下端固定连接；所述中心杆的下端与升降驱动机构固定连接；

所述上法兰与所述导向件的安装部密封连接，并且所述上法兰与所述中心杆间隙配合；

所述下法兰与所述中心杆密封连接；

所述波纹管的两端分别与所述上法兰和下法兰密封连接。