CN111863655A

CN111863655A - 开盖机构及半导体加工设备

Info

Publication number: CN111863655A
Application number: CN201910346230.6A
Authority: CN
Inventors: 冯思达
Original assignee: Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-04-26
Also published as: CN111863655B

Abstract

本发明提供一种开盖机构及半导体加工设备，该开盖机构包括：导向件，竖直设置在上电极机构的一侧，且与腔室固定连接；第一定位结构，用于限制所述导向件与所述腔室的相对位置和旋转自由度；滑动件，与所述导向件滑动配合，且与所述上电极机构固定连接；第二定位结构，用于限制所述滑动件与所述上电极机构的相对位置和旋转自由度；驱动装置，用于驱动所述上电极机构和/或所述滑动件相对于所述腔室作升降运动。

Description

开盖机构及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种开盖机构及半导体加工设备。

背景技术

感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀设备通常由反应腔室1、上电极机构2和开盖机构3等的功能模块组成，如图1所示。其中，反应腔室1用于提供真空环境及下射频功率；上电极机构2用于提供工艺气体及上射频功率；开盖机构3用于驱动上电极机构2相对于反应腔室1作升降运动，以为反应腔室1内部的维护提供一个便利的窗口。

现有的开盖机构主要由直线模组、直线模组支架和驱动源等的主要功能模块组成。但是，现有的开盖机构在实际应用中存在以下问题：

其一，直线模组是通过设置在其上的长圆孔和螺钉与直线模组支架螺纹连接，这种连接方式的定位精度很差，从而影响上电极机构的定位精度。

其二，直线模组支架与反应腔室之间及直线模组的转接件与上电极机构之间均采用螺纹连接的方式固定连接，定位精度较差，且自由度限制不全，这同样会影响上电极机构的定位精度。

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，提出了一种开盖机构及半导体加工设备，其可以提高上电极机构的定位精度。

为实现本发明的目的而提供一种开盖机构，包括：

导向件，竖直设置在上电极机构的一侧，且与腔室固定连接；

第一定位结构，用于限制所述导向件与所述腔室的相对位置和旋转自由度；

滑动件，与所述导向件滑动配合，且与所述上电极机构固定连接；

第二定位结构，用于限制所述滑动件与所述上电极机构的相对位置和旋转自由度；

驱动装置，用于驱动所述上电极机构和/或所述滑动件相对于所述腔室作升降运动。

可选的，所述导向件包括光轴；在所述滑动件上设置有通孔，所述滑动件通过所述通孔套设在所述光轴上，且所述通孔与所述光轴滑动配合。

可选的，所述第一定位结构包括：第一定位孔以及第一定位销；

在所述导向件上设置有第一配合部，所述第一配合部位于所述第一定位孔中，且所述第一配合部的外周壁与所述第一定位孔的孔壁相配合；

对应地分别在所述第一定位孔的孔壁与所述第一配合部的外周壁上设置有第二定位孔和第三定位孔，所述第一定位销穿设在所述第二定位孔和第三定位孔中，用于限定所述导向件在水平面内的旋转自由度。

可选的，所述第一定位孔包括由上而下依次设置，且同轴的第一子孔和第二子孔，所述第一子孔的直径大于所述第二子孔的直径；

所述第一配合部包括由上而下依次设置，且同轴的第一子部和第二子部，所述第一子部的外径大于所述第二子部的外径；其中，所述第一子部位于所述第一子孔中，且所述第一子部的下端面与所述第二子孔的上端面相配合，并且所述第一子部的外径小于所述第一子孔的直径；所述第二子部位于所述第二子孔中，且所述第二子部的外周壁与所述第二子孔的孔壁相配合。

可选的，所述第二定位结构包括设置在所述上电极机构的底板上，且沿竖直方向贯通所述底板的定位通孔；所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁相配合；

所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁在水平面上的正投影形状为非圆形，以限定所述滑动件在水平面内的旋转自由度。

可选的，所述第二定位结构包括：

设置在所述上电极机构的底板上，且沿竖直方向贯通所述底板的定位通孔，所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁相配合；

旋转定位结构，用于限定所述滑动件在水平面内的旋转自由度。

可选的，所述旋转定位结构包括对应地分别设置在所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁上的凹部和凸部，所述凹部和凸部相配合；或者，

所述旋转定位结构包括对应地分别设置在所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁上的第四定位孔和第五定位孔，以及穿设在所述第四定位孔和第五定位孔中的第二定位销。

可选的，所述开盖机构还包括上电极定位结构，用于限制所述上电极机构与所述腔室的相对位置和旋转自由度。

可选的，所述上电极定位结构包括对应地分别设置在所述上电极机构的底部与所述腔室的顶部，且位于所述腔室边缘处的定位凸部和定位凹部，所述定位凸部和定位凹部在所述上电极机构位于合盖位置时相互配合。

可选的，所述上电极定位结构包括对应地分别设置在所述上电极机构的底部与所述腔室的顶部，且位于所述腔室边缘处的定位滑槽和定位滑轮，所述定位滑槽和定位滑轮在所述上电极机构位于合盖位置时相互配合。

可选的，所述驱动装置包括直线电缸、直线气缸或者直线液压缸。

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、上电极机构和开盖机构，所述开盖机构用于驱动所述上电极机构相对于所述反应腔室作升降运动，所述开盖机构采用本发明提供的上述开盖机构。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的开盖机构，其通过利用第一定位结构限制导向件与腔室的相对位置和旋转自由度，可以保证导向件的位置精度，同时限制导向件的旋转自由度，从而可以避免导向件发生旋转；同时，通过第二定位结构限制滑动件与上电极机构的相对位置和旋转自由度，可以保证滑动件的位置精度，同时限制滑动件的旋转自由度，从而可以避免滑动件发生旋转。由此，本发明提供的开盖机构可以提高上电极机构的定位精度。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述开盖机构，可以提高上电极机构的定位精度。

附图说明

图1为现有的ICP刻蚀设备的示意图；

图2为本发明实施例提供的开盖机构的结构图；

图3为本发明实施例采用的第一定位结构的剖面图；

图4为本发明实施例采用的第二定位结构的一种剖面图；

图5为本发明实施例采用的第二定位结构的另一种剖面图；

图6为本发明实施例采用的电极定位结构的一种结构图；

图7为本发明实施例采用的电极定位结构的另一种结构图。

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开盖机构及半导体加工设备进行详细描述。

请一并参阅图2至图4，本发明实施例提供的开盖机构，其用于驱动上电极机构5相对于腔室4作升降运动，从而为腔室4内部的维护提供一个便利的窗口。具体地，开盖机构包括导向件6、第一定位结构8、滑动件7、第二定位结构(图中未示出)和驱动装置9。

其中，导向件6竖直设置在上电极机构5的一侧，且与腔室4固定连接。第一定位结构8用于限制导向件6与腔室4的相对位置和旋转自由度。在本实施例中，导向件6借助第一定位结构8固定在腔室4的底板41上，同时第一定位结构8限定了导向件6在该底板41上的位置，同时限定了导向件6旋转自由度，使之保持竖直，不发生倾斜，而且使导向件6不会发生自转，从而保证了导向件6的位置精度和安装精度。

在本实施例中，如图3所示，第一定位结构8包括第一定位孔82以及第一定位销83。其中，第一定位孔82设置在与腔室4固定连接的定位本体81上，且在导向件6上设置有第一配合部61，该第一配合部61位于第一定位孔82中。

可选的，第一定位孔82包括由上而下依次设置，且同轴的第一子孔821和第二子孔822，第一子孔821的直径大于第二子孔822的直径，即，第一子孔821和第二子孔822构成一沉孔结构。第一配合部61包括由上而下依次设置，且同轴的第一子部611和第二子部612，第一子部611的外径大于第二子部612的外径；其中，第一子部611位于第一子孔821中，且第一子部611的下端面与第二子孔822的上端面相配合，以起到支撑导向件6的作用，同时限定了导向件6的高度。并且，第一子部611的外径小于第一子孔821的直径；第二子部612位于第二子孔822中，且第二子部612的外周壁与第二子孔822的孔壁相配合，从而限定了导向件6在该底板41上的位置，同时限定了导向件6旋转自由度，使之保持竖直，不发生倾斜，进而提高了导向件6的位置精度和安装精度。

而且，对应地分别在第一定位孔82的孔壁与第一配合部61的外周壁上设置有第二定位孔和第三定位孔，具体地，在本实施例中，在定位本体81中设置有自第一子孔821的内壁沿其径向贯通定位本体81的第二定位孔；对应地，在第一子部611的外周壁上设置有第三定位孔，第一定位销83穿设在该第二定位孔和第三定位孔中，以使导向件6不会发生自转，从而限定了导向件6在水平面内的旋转自由度。可选的，该第三定位孔和/或第二定位孔为螺纹孔，第一定位销83为螺钉，且与该螺纹孔螺纹配合。

需要说明的是，在本实施例中，第一定位孔82为沉孔，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，第一定位孔82也可以为直通孔，并且第一配合部61的外周壁与直通孔的孔壁相配合。这同样可以限定导向件6在底板41上的位置，同时限定导向件6旋转自由度，使之保持竖直，不发生倾斜。当然，在实际应用中，第一定位孔82和第一配合部61还可以采用其他任意结构，只要能够起到限定导向件在底板41上的的位置和旋转自由度的作用即可。

可选的，定位本体81与腔室4的底板41连为一体，即，定位本体81与底板41采用焊接等不可拆卸的方式连接，或者采用一体成型的方式加工而成，或者定位本体81即为底板41的一部分，这样，只要可以保证底板41的加工精度，即可保证定位本体81及其中的第一定位孔82的加工精度。当然，在实际应用中，定位本体81与腔室4的底板41也可以采用可拆卸的方式连接，例如螺纹连接。

滑动件7与导向件6滑动配合，且与上电极机构5固定连接。这样，滑动件7与上电极机构5能够沿导向件6同步滑动。导向件6对二者的运动起到了在竖直方向上的导向作用。

可选的，导向件6包括光轴。并且，在滑动件7上设置有通孔，滑动件7通过该通孔套设在光轴上，且通孔与光轴滑动配合，由此可以实现滑动件7沿光轴滑动。由于光轴具有很高的加工精度，从而可以保证滑动件7的运动精度。同时，由于滑动件7是套设在光轴上，且通孔的孔壁与光轴的外周壁滑动配合，这与现有技术中采用螺钉和长孔连接的方式相比，既可以提高滑动件7与光轴的连接稳定性和牢固性，又可以简化连接结构和安装过程。

第二定位结构用于限制滑动件7与上电极机构5的相对位置和旋转自由度。在本实施例中，如图4所示，第二定位结构包括设置在上电极机构5的底板51上，且沿竖直方向贯通该底板51的定位通孔54，以及用于限定滑动件7在水平面内的旋转自由度的旋转定位结构。借助该定位通孔54和旋转定位结构，可以限定滑动件7在底板51上的位置，同时限定滑动件7旋转自由度，使之保持竖直，不发生倾斜，从而提高了滑动件7的位置精度和安装精度。

可选的，上述旋转定位结构包括对应地分别设置在滑动件7的外周壁与定位通孔54的孔壁上的凸部71和凹部541，该凸部71和凹部541相配合，以使滑动件7不会发生自转。在本实施例中，凸部71设置在滑动件7的外周壁上，凹部541设置在定位通孔54上，但是，也可以将凸部设置在定位通孔54上，而凹部设置在滑动件7的外周壁上。

需要说明的是，旋转定位结构并不局限于本实施例采用的上述结构，在实际应用中，还可以采用其他任意能够限定滑动件7在水平面内的旋转自由度的结构。例如，旋转定位结构为定位销。具体地，对应地分别在滑动件7的外周壁与定位通孔的孔壁上设置第四定位孔和第五定位孔，以及穿设在第四定位孔和第五定位孔中的第二定位销。第二定位销的设置方式可以与上述第一定位销83的设置方式相类似，在此不再赘述。

还需要说明的是，在实际应用中，也可以省去上述旋转定位结构，并通过使滑动件7的外周壁与上述定位通孔的孔壁在水平面上的正投影形状为非圆形，来达到限定滑动件7在水平面内的旋转自由度的目的。所谓非圆形，是指滑动件7的外周壁和上述定位通孔的孔壁在水平面上的正投影形状满足：该正投影形状的中心与其轮廓线上不同位置之间的连线长度不同。

例如，如图5所示，第二定位结构包括设置在上电极机构5的底板51上，且沿竖直方向贯通该底板51的定位通孔54’，该定位通孔54’的孔壁在水平面上的正投影形状为矩形；滑动件7’的外周壁在水平面上的正投影形状同样为矩形，且与该定位通孔54’的孔壁相配合。通过使滑动件7的外周壁与上述定位通孔的孔壁在水平面上的正投影形状设计为矩形，可以使滑动件7不会发生自转，起到了限定滑动件7旋转自由度的作用。当然，在实际应用中，还可以采用其他非圆形，例如，椭圆形、正方形、不规则形状等等。另外，还可以在滑动件7’的外周壁与上述定位通孔54’的孔壁在水平面上的正投影形状为非圆形的基础上，另外配置上述旋转定位结构来进一步限定滑动件7’在水平面内的旋转自由度。

本发明提供的开盖机构借助上述第一定位结构和第二定位结构，可以分别保证导向件6和滑动件7的位置精度和旋转自由度，由此，只要保证腔室4的底板41和上电极机构5的底板51的加工精度，即能够确保上电极机构5的定位精度，而无需再进行其他调整环节，从而既可以提高上电极机构的定位精度，又可以简化安装结构和定位调节过程。

优选的，开盖机构还包括上电极定位结构，用于限制上电极机构5与腔室4的相对位置和旋转自由度。借助上电极定位结构，可以使上电极机构5在每次进行下降运动时，均能够到达与腔室4对接的合盖位置，而不会发生偏转或者偏移，从而可以提高上电极机构5的运动的重复精度。

在本实施例中，如图6所示，上电极定位结构包括对应地分别设置在上电极机构5的底部与腔室4的顶部，且位于腔室4边缘处的定位滑槽42和定位滑轮52，定位滑槽42和定位滑轮52在上电极机构5位于合盖位置时相互配合，从而使上电极机构5不会发生偏转或者偏移，进而可以提高上电极机构5的运动的重复精度。同时，由于定位滑轮52与定位滑槽42为滑动接触，这可以减少二者之间的摩擦力，从而可以减少对上电极机构5的运动产生的阻力。需要说明的是，定位滑轮52可以设置在上电极机构5的底部或者腔室4的顶部，对应地，定位滑槽42可以设置在腔室4的顶部或者上电极机构5的底部。

当然，在实际应用中，上电极定位结构还可以采用其他任意结构，只要能够使上电极机构5不会发生偏转或者偏移即可。例如，如图7所示，上电极定位结构包括对应地分别设置在上电极机构5的底部与腔室4顶部，且位于腔室4边缘处的定位凸部53和定位凹部43，定位凸部53和定位凹部43在上电极机构5位于合盖位置时相互配合。需要说明的是，定位凸部53可以设置在上电极机构5的底部或者腔室4的顶部，对应地，定位凹部43可以设置在腔室4的顶部或者上电极机构5的底部。

驱动装置9用于驱动上电极机构5和/或滑动件7相对于腔室4作升降运动。在本实施例中，驱动装置9安装在整机支架10上，且位于腔室4的底部。并且，驱动装置9的驱动轴的顶端可以与上电极机构5连接，以直接驱动上电极机构5作升降运动，此时滑动件7随上电极机构5沿导向件6同步移动，以对上电极机构5起到导向作用。当然，在实际应用中，驱动装置9的驱动轴也可以与滑动件7连接，或者同时与上电极机构5和滑动件7连接。

在实际应用中，驱动装置可以采用直线驱动源，例如直线电缸、直线气缸或者直线液压缸等等。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室、上电极机构和开盖机构，开盖机构用于驱动上电极机构相对于反应腔室作升降运动，该开盖机构采用本发明实施例提供的上述开盖机构。

上述半导体加工设备可以为ICP刻蚀设备等。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述开盖机构，可以提高上电极机构的定位精度。

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

1.一种开盖机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的开盖机构，其特征在于，所述导向件包括光轴；在所述滑动件上设置有通孔，所述滑动件通过所述通孔套设在所述光轴上，且所述通孔与所述光轴滑动配合。

3.根据权利要求1或2所述的开盖机构，其特征在于，所述第一定位结构包括：第一定位孔以及第一定位销；

4.根据权利要求3所述的开盖机构，其特征在于，所述第一定位孔包括由上而下依次设置，且同轴的第一子孔和第二子孔，所述第一子孔的直径大于所述第二子孔的直径；

5.根据权利要求1或2所述的开盖机构，其特征在于，所述第二定位结构包括设置在所述上电极机构的底板上，且沿竖直方向贯通所述底板的定位通孔；所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁相配合；

6.根据权利要求1或2所述的开盖机构，其特征在于，所述第二定位结构包括：

7.根据权利要求6所述的开盖机构，其特征在于，所述旋转定位结构包括对应地分别设置在所述滑动件的外周壁与所述定位通孔的孔壁上的凹部和凸部，所述凹部和凸部相配合；或者，

8.根据权利要求1所述的开盖机构，其特征在于，所述开盖机构还包括上电极定位结构，用于限制所述上电极机构与所述腔室的相对位置和旋转自由度。

9.根据权利要求8所述的开盖机构，其特征在于，所述上电极定位结构包括对应地分别设置在所述上电极机构的底部与所述腔室的顶部，且位于所述腔室边缘处的定位凸部和定位凹部，所述定位凸部和定位凹部在所述上电极机构位于合盖位置时相互配合。

10.根据权利要求8所述的开盖机构，其特征在于，所述上电极定位结构包括对应地分别设置在所述上电极机构的底部与所述腔室的顶部，且位于所述腔室边缘处的定位滑槽和定位滑轮，所述定位滑槽和定位滑轮在所述上电极机构位于合盖位置时相互配合。

11.根据权利要求1所述的开盖机构，其特征在于，所述驱动装置包括直线电缸、直线气缸或者直线液压缸。

12.一种半导体加工设备，包括反应腔室、上电极机构和开盖机构，所述开盖机构用于驱动所述上电极机构相对于所述反应腔室作升降运动，其特征在于，所述开盖机构采用权利要求1-11任意一项所述的开盖机构。