CN108022820B - 一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法 - Google Patents

一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，包含：倾角传感器，固定安装在等离子刻蚀机上，且与等离子刻蚀机中承载基片的静电吸盘平行设置，用于检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向；多个调节组件，分别连接设置在等离子刻蚀机的底部下方；控制器，分别与倾角传感器以及各个调节组件连接，根据接收到的离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，控制各个调节组件对应进行升高或降低操作，以调节等离子刻蚀机处于水平状态。本发明通过倾角传感器实时监控等离子刻蚀机的水平度，在不需要打开刻蚀机腔体的情况下，自动完成精度高于0.1度的水平度调节，保证基片刻蚀的均匀性。

Description

一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种等离子刻蚀机水平度的调节装置及方法，具体是指一种采用倾角传感器来实现等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法，属于等离子体刻蚀机的技术领域。
背景技术
等离子刻蚀机，通过向真空刻蚀机腔体内引入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该刻蚀机腔体施加射频能量，以解离反应气体生成等离子体，用来对放置于刻蚀机腔体内的基片表面进行加工。
现有技术中普遍使用的等离子体刻蚀机，包含刻蚀机腔体，其由位于顶端的顶盖，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成，形成气密性的内部反应空间。其中，所述的顶盖、底壁以及侧壁均由金属材料制成并接地。
在刻蚀机腔体顶部用于引入反应气体的喷淋头处设置第一电极，在刻蚀机腔体底部用于承载及吸持基片的静电吸盘处设置第二电极。在所述第二电极上施加射频功率电源，其通过一个匹配器连接到第二电极，从而在刻蚀机腔体内得到激发等离子体所需的射频能量。并利用该生成的等离子体对静电吸盘上的基片进行刻蚀操作。
在刻蚀机内的等离子体点燃的过程中，刻蚀机的水平度，特别是静电吸盘的水平度会严重影响对基片进行刻蚀的均匀性，所以在刻蚀机开始工作之前，需要把刻蚀机，特别是静电吸盘调整到水平状态。
在现有技术中，调整刻蚀机或静电吸盘水平度基本采用的是人工手动调节的方式。首先打开刻蚀机腔体，把气泡水平仪摆放到静电吸盘表面，根据气泡水平仪的气泡位置调整刻蚀机腔体的四个地脚螺丝进行升降，最终将气泡位置调整至位于气泡水平仪的中间时，即认为刻蚀机完成水平度调节，然后移除气泡水平仪，关上腔体。
但是，这种人工手动调节刻蚀机水平度的方法，主要存在以下两方面的问题：第一，由于人的肉眼观测精度有限，所以使用气泡水平仪调整水平度的方法，最高只能达到0.1度的精度，也就是说，在完成水平度调整之后，刻蚀机仍然会存在至少0.1度的倾角，而这个数量级的倾角大小仍然会影响后续对基片进行刻蚀的均匀性。第二，通常只在机台第一次安装时才会打开刻蚀机腔体进行水平度的调整，而在之后的刻蚀机工作中，由于热胀冷缩、振动等因素的影响，刻蚀机的水平度仍然会发生改变却无法得知，且无法进一步调整，导致刻蚀的均匀性逐渐出现漂移，精度逐步下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法，通过倾角传感器实时监控等离子刻蚀机的水平度，在不需要打开刻蚀机腔体的情况下，自动完成精度高于0.1度的水平度调节，保证基片刻蚀的均匀性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其中，所述的等离子刻蚀机包含：刻蚀机腔体，由位于顶端的顶盖，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成；静电吸盘，设置在刻蚀机腔体内的底壁上，与刻蚀机腔体之间平行设置，承载及吸持基片；所述的自动调节装置包含：倾角传感器，固定安装在承载基片的静电吸盘上，且与等离子刻蚀机平行设置，用于检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向；多个调节组件，分别连接设置在等离子刻蚀机的底部下方；控制器，分别与倾角传感器以及各个调节组件连接，根据接收到的离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，控制各个调节组件对应进行升高或降低操作，以调节等离子刻蚀机处于水平状态。
在本发明的一个优选实施例中，所述的倾角传感器固定安装在静电吸盘的圆心位置处。
所述的倾角传感器嵌入设置在静电吸盘内，或者通过机械结构固定连接在静电吸盘的底部下方。
在本发明的另一个优选实施例中，所述的倾角传感器固定安装在刻蚀机腔体的顶盖的圆心位置处。
所述的倾角传感器嵌入设置在顶盖内，或者通过机械结构固定连接在顶盖的顶部上方。
每个所述的调节组件包含：支架；电机，设置在支架上，与控制器连接；丝杠，设置在支架内，一端与等离子刻蚀机的底部连接，另一端与电机连接；所述的电机根据控制器发出的控制信号，驱动丝杠升高或降低，调节等离子刻蚀机的水平度。
所述的调节组件还包含地脚，设置在支架的底部，以稳定支撑整个调节组件。
本发明所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，至少采用三个调节组件，在一个稳定的平面内支撑并调节等离子刻蚀机的水平度。
本发明还提供一种等离子刻蚀机水平度的自动调节方法，采用上述的自动调节装置实现，包含以下步骤：
S1、将倾角传感器固定安装在等离子刻蚀机上，且与等离子刻蚀机中承载基片的静电吸盘平行设置；
S2、倾角传感器检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，并转换成对应的电信号输出；
S3、控制器接收倾角传感器输出的倾斜角度与倾斜方向的电信号，进行分解分析，并输出控制信号至各个调节组件；
S4、各个调节组件根据接收到的控制信号进行升高或降低操作，调节等离子刻蚀机的水平度。
所述的S3中，具体为：控制器对接收到的倾斜角度与倾斜方向的电信号进行平面分解，确定所对应的各个调节组件需要上升或降低的高度，向各个调节组件的电机发送控制信号。
所述的S4中，具体为：各个调节组件的电机根据接收到的控制信号，驱动对应的丝杠进行相应高度的升降，实现等离子刻蚀机水平度的调节。
本发明提供的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法，通过平行安装在等离子刻蚀机上的倾角传感器实时监控并检测等离子刻蚀机的水平度，并且调节精度可达到0.001度；控制器根据所接收到的倾角传感器的检测信号，自动分析并控制位于等离子刻蚀机底部的各个调节组件升降，从而在不需要打开刻蚀机腔体的情况下，自动高精度的调节等离子刻蚀机的水平度。
附图说明
图1为本发明中的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置的一种实施例的结构示意图；
图2为本发明中的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置的另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
如图1所示，为本发明提供一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置。其中，所述的等离子刻蚀机包含刻蚀机腔体1，其由位于顶端的顶盖2，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成，形成气密性的内部反应空间，并在进行等离子体刻蚀的过程中处于真空状态。其中，所述的顶盖2、底壁以及侧壁均由金属材料制成并接地。
在刻蚀机腔体1的顶盖2的下方设有喷淋头，用于将对基片进行刻蚀的反应气体引入刻蚀机腔体1内，并维持一定的流量。所述的顶盖2处设置有第一电机并且接地。在刻蚀机腔体1内的底壁上设有静电吸盘3，其与刻蚀机腔体1之间平行设置，用来对放置在该静电吸盘3上的基片4进行承载及吸持。所述的静电吸盘3处设置有第二电极，该第二电极上施加有射频功率电源，其通过一个匹配器连接到第二电极。所述的射频功率电源在刻蚀机腔体1内形成射频电场，将刻蚀机腔体1内的反应气体解离，并在静电吸盘3与喷淋头之间的区域形成刻蚀反应用的等离子体5，对刻蚀机腔体1内的基片4进行表面刻蚀等工艺处理。
所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，包含：倾角传感器6，固定安装在所述的等离子刻蚀机上，且与承载基片的静电吸盘平行设置，用于检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向；多个调节组件，分别连接设置在所述的等离子刻蚀机的底部下方；控制器7，分别与所述的倾角传感器6以及各个调节组件连接，根据接收到的离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，控制各个调节组件对应进行升高或降低操作，以调节等离子刻蚀机处于水平状态。
如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，所述的倾角传感器6固定安装在静电吸盘3的圆心位置处。
进一步，所述的倾角传感器6嵌入设置在静电吸盘3内，或者通过机械结构固定连接在静电吸盘3的底部下方。
如图2所示，在本发明的另一个优选实施例中，所述的倾角传感器6固定安装在刻蚀机腔体1的顶盖2的圆心位置处。
进一步，所述的倾角传感器6嵌入设置在顶盖2内，或者通过机械结构固定连接在顶盖2的顶部上方。
优选的，所述的倾角传感器6可采用陀螺仪或电容极板实现。
每个所述的调节组件包含：支架11；电机8，设置在所述的支架11上， 与控制器7连接；丝杠9，设置在所述的支架11内，一端与等离子刻蚀机的底部连接，另一端与电机8连接；所述的电机8根据控制器7发出的控制信号，驱动丝杠9升高或降低，以调节等离子刻蚀机的水平度。
所述的调节组件还包含地脚10，其设置在所述的支架11的底部，用以稳定支撑整个调节组件。
本发明中，至少采用三个调节组件，以确保能够在一个稳定的平面内支撑并调节等离子刻蚀机的水平度。
优选的，本发明所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置采用四个调节组件，分别设置在等离子刻蚀机底部的四个顶角处。当倾角传感器6检测到等离子刻蚀机的倾斜角度和倾斜方向后，转换为对应的电信号传输至控制器7，控制器7对该信号进行平面分解，以确定所对应的各个调节组件需要上升或降低的高度，并向各个调节组件的电机8发送控制信号，通过驱动丝杠9对应完成相应高度的升降，从而完成等离子刻蚀机水平度的调节。
进一步，在对各个调节组件进行高度调节的过程中，为了保证等离子刻蚀机的重心不产生偏移，更好的方案是，针对对角设置的两个调节组件，控制其中一个上升，同时控制另一个下降，不仅节省调节时间，同时确保调节水平度的精度。
本发明还提供一种等离子刻蚀机水平度的自动调节方法，采用上述的自动调节装置实现，包含以下步骤：
S1、将倾角传感器6固定安装在等离子刻蚀机上，且与等离子刻蚀机中承载基片的静电吸盘平行设置；
S2、倾角传感器6检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，并转换成对应的电信号输出；
S3、控制器7接收倾角传感器6输出的倾斜角度与倾斜方向的电信号，进行分解分析，并输出控制信号至各个调节组件；
S4、各个调节组件根据接收到的控制信号进行升高或降低操作，调节等离子刻蚀机的水平度。
所述的S3中，具体为：控制器7对接收到的倾斜角度与倾斜方向的电信号进行平面分解，确定所对应的各个调节组件需要上升或降低的高度，向各个调节组件的电机8发送控制信号。
所述的S4中，具体为：各个调节组件的电机8根据接收到的控制信号，驱动对应的丝杠9进行相应高度的升降，实现等离子刻蚀机水平度的调节。
本发明所提供的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置及方法，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、通过安装在等离子刻蚀机上的倾角传感器实时监控等离子刻蚀机的水平度并及时进行调节，且调节精度可达到0.001度，远高于现有技术中人工通过观察气泡水平仪而达到的0.1度的调节精度，从而确保等离子刻蚀机的水平度，并且使得基片刻蚀的均匀性更好。
2、控制器根据接收到的倾角传感器的检测信号，实时监控等离子刻蚀机的水平度，实现自动调整水平，从而有效避免了温度、振动等各种因素对机台水平度的影响，保证等离子刻蚀机始终处于水平状态。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其中，所述的等离子刻蚀机包含：
刻蚀机腔体，由位于顶端的顶盖，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成；
静电吸盘，设置在刻蚀机腔体内的底壁上方，与刻蚀机腔体之间平行设置，承载及吸持基片；
其特征在于，所述的自动调节装置包含：
倾角传感器，固定安装在等离子刻蚀机的静电吸盘的圆心位置处，或者固定安装在刻蚀机腔体的顶盖的圆心位置处，且与承载基片的静电吸盘平行设置，用于检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向；
多个调节组件，分别连接设置在等离子刻蚀机的底部下方；
控制器，分别与倾角传感器以及各个调节组件连接，根据接收到的离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，控制各个调节组件对应进行升高或降低操作，调节等离子刻蚀机处于水平状态。
2.如权利要求1所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其特征在于，所述的倾角传感器嵌入设置在静电吸盘内，或者通过机械结构固定连接在静电吸盘的底部下方。
3.如权利要求1所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其特征在于，所述的倾角传感器嵌入设置在顶盖内，或者通过机械结构固定连接在顶盖的顶部上方。
4.如权利要求2或3所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其特征在于，每个所述的调节组件包含：
支架；
电机，设置在支架上，与控制器连接；
丝杠，设置在支架内，一端与等离子刻蚀机的底部连接，另一端与电机连接；
其中，所述的电机根据控制器发出的控制信号，驱动丝杠升高或降低，调节等离子刻蚀机的水平度。
5.如权利要求4所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其特征在于，所述的调节组件还包含地脚，设置在支架的底部，稳定支撑整个调节组件。
6.如权利要求4所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节装置，其特征在于，至少采用三个调节组件，在一个稳定的平面内支撑并调节等离子刻蚀机的水平度。
7.一种等离子刻蚀机，其特征在于，包含上述权利要求1～6中任一项所述的自动调节装置。
8.一种等离子刻蚀机水平度的自动调节方法，采用上述权利要求1～6中任一项所述的自动调节装置实现，其特征在于，包含以下步骤：
S1、将倾角传感器固定安装在等离子刻蚀机的静电吸盘的圆心位置处，或者固定安装在刻蚀机腔体的顶盖的圆心位置处，且与等离子刻蚀机中承载基片的静电吸盘平行设置；
S2、倾角传感器检测等离子刻蚀机的倾斜角度与倾斜方向，并转换成对应的电信号输出；
S3、控制器接收倾角传感器输出的倾斜角度与倾斜方向的电信号，进行分解分析，并输出控制信号至各个调节组件；
S4、各个调节组件根据接收到的控制信号进行升高或降低操作，调节等离子刻蚀机的水平度。
9.如权利要求8所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节方法，其特征在于，所述的S3中，具体为：控制器对接收到的倾斜角度与倾斜方向的电信号进行平面分解，确定所对应的各个调节组件需要上升或降低的高度，向各个调节组件的电机发送控制信号。
10.如权利要求8所述的等离子刻蚀机水平度的自动调节方法，其特征在于，所述的S4中，具体为：各个调节组件的电机根据接收到的控制信号，驱动对应的丝杠进行相应高度的升降，实现等离子刻蚀机水平度的调节。
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GR01 Patent grant
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