CN113321154A - 升降驱动机构及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种升降驱动机构及半导体加工设备，该升级驱动机构用于同时或单独驱动半导体加工设备的工艺腔室中的多个顶针和边缘环做升降运动；升降驱动机构包括具有第一活塞杆和第二活塞杆的气缸结构，其中，第一活塞杆和第二活塞杆用于分别与多个顶针和边缘环连接；气缸结构用于同时或单独驱动第一活塞杆和第二活塞杆做升降运动，以带动多个顶针和/或边缘环做升降运动。本发明实施例提供的升降驱动机构及半导体加工设备，其不仅可以简化设备结构，减小占用空间，而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，从而可以节省非工艺时间，提高产能。

Description

升降驱动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，涉及一种升降驱动机构及半导体加工设备。
背景技术
对于某些刻蚀工艺，例如在进行深硅刻蚀工艺的过程中，晶片的边缘可能会因刻蚀而产生缺陷，并造成腔室颗粒增加，从而导致腔室的维护周期缩短，影响产能。为了保护晶片边缘不被刻蚀，在进行刻蚀的过程中可以使用边缘环来覆盖晶片边缘。但是，还有一些无需保护晶片边缘或者需要刻蚀晶片边缘的工艺，例如浅槽刻蚀工艺，在进行这样的工艺时，就需要升起边缘环。因此，为了满足上述多种工艺的实现，就需要配置升降驱动装置，以能够驱动边缘环上升或下降。而且，为了实现晶片的取放操作，还需要配置多个顶针以及用于驱动顶针升降的驱动装置，以能够通过使多个顶针上升来顶起晶片，或者通过使多个顶针下降来使顶针上的晶片传递至基座上。
目前，现有技术通常采用两套相互独立的驱动装置分别单独驱动多个顶针和边缘环做升降运动，这不仅导致结构复杂，占用空间较大，影响区域元器件的布局及功能扩展，而且两套相互独立的驱动装置的动作为串行关系，各步动作之间存在时间损耗，造成非工艺时间的延长，影响产能。
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，提出了一种升降驱动机构及半导体加工设备，其不仅可以简化设备结构，减小占用空间，而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
为实现本发明的目的而提供一种升降驱动机构，用于同时或单独驱动半导体加工设备的工艺腔室中的多个顶针和边缘环做升降运动；所述升降驱动机构包括具有第一活塞杆和第二活塞杆的气缸结构，其中，所述第一活塞杆和第二活塞杆用于分别与所述多个顶针和所述边缘环连接；所述气缸结构用于同时或单独驱动所述第一活塞杆和第二活塞杆做升降运动，以带动所述多个顶针和/或所述边缘环做升降运动。
可选的，所述气缸结构包括气缸本体，所述气缸本体中沿竖直方向间隔设置有第一空腔和第二空腔，且所述气缸本体中还设置有第一通气口和第二通气口，所述第一通气口和第二通气口分别在所述第一空腔的顶部和底部与所述第一空腔连通；所述气缸本体中还设置有第三通气口和第四通气口，所述第三通气口和第四通气口分别在所述第二空腔的顶部和底部与所述第二空腔连通；
所述第一活塞杆的下端具有第一活塞部，且可移动地设置在所述第一空腔中；所述第一活塞杆的上端用于与所述多个顶针连接；所述第二活塞杆的上端具有第二活塞部，且可移动地设置在所述第二空腔中；所述第二活塞杆的下端用于与所述边缘环连接；
通过向所述第一通气口或者第二通气口供气，来驱动所述第一活塞杆下降或上升；和/或，通过向所述第三通气口或第四通气口供气，来驱动所述第二活塞杆下降或上升。
可选的，所述气缸结构还包括自动泄压装置，所述自动泄压装置设置在所述气缸本体中，且位于所述第一空腔和所述第二空腔之间，用以在同时向所述第二通气口和所述第三通气口供气时，自动排出所述第一空腔和所述第二空腔中的气体，以避免出现所述第一活塞杆上升，同时所述第二活塞杆下降的情况。
可选的，在所述气缸本体中还设置有泄压口，所述泄压口在所述第一空腔的底部与所述第一空腔连通，且与所述第二通气口相对设置，并且，所述泄压口在所述第二空腔的顶部与所述第二空腔连通，且与所述第三通气口相对设置；
所述自动泄压装置包括触发端盖和弹性连接件，其中，所述触发端盖封堵在所述泄压口中，且能够在同时向所述第二通气口和所述第三通气口供气时，在气压的作用下开启所述泄压口；
所述弹性连接件连接在所述触发端盖与所述气缸本体之间，用以在所述气压作用解除时在自身弹力作用下，使所述触发端盖复位。
可选的，在所述气缸本体的构成所述第一空腔和所述第二空腔的内周壁上均设置有环形阻尼件，其中，所述第一空腔中的所述环形阻尼件的内环面与所述第一活塞部的外周面摩擦接触；所述第二空腔中的所述环形阻尼件的内环面与所述第二活塞部的外周面摩擦接触。
可选的，所述环形阻尼件为非线性粘滞阻尼器，且所述非线性粘滞阻尼器在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆分别伸出所述第一空腔和所述第二空腔时的阻尼系数小于所述非线性粘滞阻尼器在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆分别缩回所述第一空腔和所述第二空腔时的阻尼系数。
可选的，所述升降驱动机构还包括第一升降轴、第一波纹管组件、气缸支架和调平组件，其中，所述第一升降轴的上端与所述多个顶针连接，所述第一升降轴的下端与所述第一活塞杆连接；
所述第一波纹管组件套设在所述第一升降轴上，且所述第一波纹管组件的下端相对于所述第一升降轴固定不动；
所述气缸支架设置在所述第一波纹管组件的下方，且与所述第一波纹管组件的下端固定连接；
所述调平组件连接在所述气缸支架和位于所述气缸支架下方的所述气缸结构之间，用以通过调节所述气缸结构的水平度，来调节所述多个顶针的水平度。
可选的，所述调平组件包括气缸固定板、气缸调节板、多个调节螺钉和紧固件，其中，
所述气缸固定板固定在所述气缸支架的底部；
所述气缸调节板位于所述气缸固定板的下方，且与所述气缸结构固定连接；
所述多个调节螺钉分布在所述气缸固定板的圆周方向上的不同位置处，每个所述调节螺钉均与所述气缸固定板螺纹连接，且与所述气缸调节板的上表面相抵，用以通过旋转所述调节螺钉来调节与所述气缸调节板固定连接的所述气缸结构的水平度；
所述紧固件用于将所述气缸固定板与所述气缸调节板固定在一起。
可选的，所述升降驱动机构还包括多个连接杆、多个第二升降轴、多个第二波纹管组件和升降连接板，其中，多个所述连接杆沿所述边缘环的圆周方向间隔设置，且各个连接杆的上端均与所述边缘环连接，各个连接杆的下端一一对应地与各个所述第二升降轴的上端连接；并且，各个所述第二升降轴上一一对应地套设有各个所述第二波纹管组件；
所述升降连接板水平设置在所述第二活塞杆下方，且与之连接，并且所述升降连接板与各个所述第二升降轴的下端连接。
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，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室中的基座、多个顶针和边缘环，还包括本发明实施例提供的上述升降驱动机构，用于同时或单独驱动所述多个顶针和所述边缘环做升降运动。
本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供的升降驱动机构，其包括具有第一活塞杆和第二活塞杆的气缸结构，该第一活塞杆和第二活塞杆用于分别与多个顶针和边缘环连接；该气缸结构用于同时或单独驱动第一活塞杆和第二活塞杆做升降运动，以带动多个顶针和/或边缘环做升降运动。上述具有双活塞杆的气缸结构，其与现有技术采用两套驱动装置相比，不仅可以简化设备结构，减小占用空间，从而有利于进行区域元器件的布局及提高功能扩展性；而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，简化了工艺步骤，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
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升降驱动机构，不仅可以简化设备结构，减小占用空间，从而有利于进行区域元器件的布局及提高功能扩展性；而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，简化了工艺步骤，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的半导体加工设备的工艺腔室的局部剖视图；
图2为本发明实施例提供的升降驱动机构的结构图；
图3为本发明实施例采用的气缸结构的剖视图；
图4A为本发明实施例采用的第一活塞杆的结构图；
图4B为本发明实施例采用的第二活塞杆的结构图；
图4C为本发明实施例采用的气缸本体的上气缸本体的结构图；
图4D为本发明实施例采用的气缸本体的下气缸本体的结构图；
图5为本发明实施例采用的气缸结构的行程示意图；
图6A为本发明实施例采用的触发端盖在开启时的结构图；
图6B为本发明实施例采用的触发端盖的结构图；
图6C为本发明实施例采用的弹性连接件的结构图；
图7A为本发明实施例采用的第一空腔的内周壁上的环形阻尼件的结构图；
图7B为本发明实施例采用的第二空腔的内周壁上的环形阻尼件的结构图；
图8为本发明实施例采用的调平组件的立体结构图；
图9为本发明实施例采用的调平组件的局部剖视图。
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实施例提供的升降驱动机构及半导体加工设备进行详细描述。
请参阅图1，本发明实施例提供一种半导体加工设备，其包括工艺腔室(图1仅示出了工艺腔室的底部腔室壁5)和设置在该工艺腔室中的基座1、多个顶针2和边缘环3，其中，基座1用于承载被加工工件；多个顶针2用于通过升降来实现被加工工件的取放；边缘环 3用于在进行某些工艺时覆盖被加工工件的边缘区域，且在某些工艺过程中则需要升起边缘环3。
为了实现多个顶针2和边缘环3的升降，本发明实施例还提供一种升降驱动机构，用于同时或单独驱动多个顶针2和边缘环3做升降运动，即，多个顶针2和边缘环3可以联动，或者也可以单独升降。具体地，如图1和图2所示，升降驱动机构包括具有第一活塞杆61 和第二活塞杆62的气缸结构6，其中，第一活塞杆61和第二活塞杆 62用于分别与多个顶针2和边缘环3连接，具体的连接结构将在下文中进行详细描述。气缸结构6用于同时或单独驱动第一活塞杆61 和第二活塞杆62做升降运动，以带动多个顶针2和/或边缘环3做升降运动。
通过采用上述具有双活塞杆的气缸结构6，与现有技术采用两套驱动装置相比，不仅可以简化设备结构，减小占用空间，从而有利于进行区域元器件的布局及提高功能扩展性；而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，简化了工艺步骤，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
下面对上述气缸结构6的具体实施方式进行详细描述。请参阅图3，在本实施例中，气缸结构6包括气缸本体63，该气缸本体63 中沿竖直方向间隔设置有第一空腔631和第二空腔632，且气缸本体 63中还设置有第一通气口631a和第二通气口631b，二者分别在第一空腔631的顶部和底部与该第一空腔631连通；气缸本体63中还设置有第三通气口632a和第四通气口632b，二者分别在第二空腔632 的顶部和底部与该第二空腔632连通。并且，如图4A所示，第一活塞杆61的下端具有第一活塞部61a，且第一活塞部61a可移动地设置在第一空腔631中；第一活塞杆61的上端用于与多个顶针2连接；如图4B所示，第二活塞杆62的上端具有第二活塞部62a，且第二活塞部62a可移动地设置在第二空腔632中；第二活塞杆62的下端用于与边缘环3连接。在一些实施例中，可选的，如图4A和图4B所示，上述气缸本体63例如包括上气缸本体63a和下气缸本体63b，二者可以采用一体成型，或者也可以采用分体结构，且采用可拆卸或者非可拆卸的方式固定连接。其中，第一空腔631和第二空腔632 分别设置在上气缸本体63a和下气缸本体63b中；第一通气口631a 和第二通气口631b设置在上气缸本体63a中；第三通气口632a和第四通气口632b设置在下气缸本体63b中。
如图5所示，上述第一通气口631a、第二通气口631b、第三通气口632a和第四通气口632b均与气控单元(图中未示出)连接，当气控单元向第一通气口631a供气时，在气压作用下，第一活塞杆61 下降，从而向第一空腔631中回缩，以带动多个顶针2下降；当气控单元向第二通气口631b供气时，在气压作用下，第一活塞杆61上升，从而自第一空腔631伸出，以带动多个顶针2上升；当气控单元向第三通气口632a供气时，在气压作用下，第二活塞杆62下降，从而自第二空腔632伸出，以带动边缘环3下降；当气控单元向第四通气口 632b供气时，在气压作用下，第二活塞杆62上升，从而向第二空腔 632中回缩，以带动边缘环3上升。另外，上述第一活塞杆61和第二活塞杆62的有效行程分别为S1和S2，在实际应用中，有效行程 S1和S2可以根据具体工艺需要自由设定。
由上可知，上述气控单元通过选择性地向上述第一通气口631a 或第二通气口631b供气，以及向第三通气口632a或第四通气口632b 供气，可以实现同时或单独驱动第一活塞杆61和第二活塞杆62做升降运动。
在一些实施例中，为了实现简化工艺步骤，减少非工艺时间，可以驱动多个顶针和边缘环同时做升降运动，具体可分为三种情况：第一种情况为：同时向第一通气口631a和第四通气口632b供气，以驱动第一活塞杆61下降，同时第二活塞杆62上升，此时多个顶针2 下降，同时边缘环3上升，以进行不需要边缘环3的相应工艺；第二种情况为：同时向第一通气口631a和第三通气口632a供气，以驱动第一活塞杆61和第二活塞杆62同时下降，此时多个顶针2和边缘环 3同时下降，以进行需要保护被加工工件的边缘区域的相应工艺；第三种情况为：同时向第二通气口631b和第四通气口632b供气，以驱动第一活塞杆61和第二活塞杆62同时上升，此时多个顶针2和边缘环3同时上升，以进行被加工工件的取放操作。
在实际应用中，需要避免出现多个顶针2上升，而边缘环3下降的情况，为了解决该问题，本发明实施例提供的升降驱动机构利用硬件杜绝上述问题的发生，从而即使出现人工误操作，也可以确保不会触发上述动作，进而可以实现对被加工工件的保护。具体地，如图 3所示，气缸结构6还包括自动泄压装置，该自动泄压装置设置在气缸本体63中，且位于第一空腔631和第二空腔632之间，用以在供气单元同时向第二通气口631b和第三通气口632a供气时，自动排出第一空腔631和第二空腔632中的气体，以避免出现第一活塞杆61 上升，同时第二活塞杆62下降的情况，从而可以避免出现多个顶针 2上升，而边缘环3下降的情况发生。
在本实施例中，在气缸本体63中还设置有泄压口，该泄压口在第一空腔631的底部与第一空腔631连通，且与第二通气口631b相对设置，并且，泄压口在第二空腔632的顶部与第二空腔632连通，且与第三通气口632a相对设置。并且，上述自动泄压装置包括触发端盖64和弹性连接件65，其中，触发端盖64封堵在上述泄压口中，且能够在供气单元同时向第二通气口631b和第三通气口632a供气时，在气压的作用下开启上述泄压口。如图3所示，在供气单元同时向第二通气口631b和第三通气口632a供气时，自第二通气口631b 和第三通气口632a进入的气体会直接作用于对侧的触发端盖64，使之因受到压力移出上述泄压口，如图6A所示，此时气体会自泄压口排出，从而实现自动泄压。
上述弹性连接件65连接在触发端盖64与气缸本体63之间，用以在气压作用解除时在自身弹力作用下，使触发端盖64复位，以重新封堵上述泄压口。上述弹性连接件65的结构有多种，例如为金属橡胶、拉伸弹簧等等。在一些实施例中，可选的，如图6B和图6C 所示，可以在触发端盖64与气缸本体63彼此相对的表面之间形成用于容置上述弹性连接件65的凹槽，例如图6B中示出的触发端盖64 上的凹槽641，用以容纳弹性连接件65。如图6C所示，弹性连接件 65的两个端面上分别设置有两个凸部(651，652)，用以与触发端盖64与气缸本体63的上述凹槽的底面固定连接，例如采用粘接的方式固定。
需要说明的是，当只有第二通气口631b或第三通气口632a供气时，触发端盖64仅受到相对于其中心轴偏向的气体压力，此时触发端盖64在转矩作用下卡在上述泄压口中，而不会移出上述泄压口。
在一些实施例中，如图3、图7A和图7B所示，为了提高第一活塞杆61和第二活塞杆62的运动稳定性，在气缸本体63的构成第一空腔631的内周壁上设置有环形阻尼件66a，在气缸本体63的构成第二空腔632的内周壁上设置有环形阻尼件66b，其中，环形阻尼件66a的内环面与第一活塞部61a的外周面摩擦接触；环形阻尼件 66b的内环面与第二活塞部62a的外周面摩擦接触。环形阻尼件用于减小第一活塞杆61和第二活塞杆62在运动过程中受到的冲击，以达到消能减震的效果，此外还可以避免第一活塞杆61和第二活塞杆62 损坏，从而可以提高设备可靠性。在实际应用中，环形阻尼件的材质例如为掺杂金属的聚氨酯复合材料，其形状应与上述第一空腔和第二空腔的形状相适配。环形阻尼件的径向厚度例如为3mm，轴向高度与空腔的内周壁的轴向高度一致。
在一些实施例中，上述环形阻尼件为非线性粘滞阻尼器，该非线性粘滞阻尼器在活塞杆的运动速度较低时能够输出足够大的阻尼力，而在活塞杆的运动速度较高时阻尼力的增加不大，从而可以避免活塞杆因承载力不足而损坏。
可选的，上述非线性粘滞阻尼器在活塞杆伸出空腔时的阻尼系数小于非线性粘滞阻尼器在活塞杆缩回空腔时的阻尼系数。例如，上述非线性粘滞阻尼器在活塞杆伸出空腔时的阻尼系数为K，而非线性粘滞阻尼器在活塞杆缩回空腔时的阻尼系数为1，则K＜1。由于阻尼系数与活塞杆的运动速度呈正比，因此活塞杆回缩时的运动速度大于伸出时的运动速度。这样，第一活塞杆61和第二活塞杆62在同时上升或下降时具有速度差，从而可以满足相应的工艺要求，例如，在多个顶针和边缘环同时下降时，第一活塞杆61回缩，而第二活塞杆62伸出，此时要求多个顶针的下降速度大于边缘环的下降速度。又如，在多个顶针和边缘环同时上升时，第一活塞杆61伸出，而第二活塞杆62回缩，此时要求多个顶针的上升速度小于边缘环的上升速度。
在一些实施例中，如图1和图2所示，升降驱动机构还包括第一升降轴7、第一波纹管组件8、气缸支架14和调平组件13，其中，第一升降轴7的上端与多个顶针2连接，第一升降轴7的下端与第一活塞杆61连接，例如通过联轴器连接。第一波纹管组件8套设在第一升降轴7上，且该第一波纹管组件8的下端相对于第一升降轴7 固定不动。具体来说，在本实施例中，基座1的底部设置有接口盘4，该接口盘4与工艺腔室的底部腔室壁5固定连接，并且在该接口盘4 只设置有用于容置多个顶针2的通孔，上述第一波纹管组件8设置在该通孔中，具体地，第一波纹管组件8包括波纹管、上法兰和下法兰，其中，波纹管的上端通过上法兰与第一升降轴7的上端密封连接；波纹管的下端与下法兰密封连接，该下法兰在接口盘4的底部与该接口盘4密封连接。借助第一波纹管组件8，可以对接口盘4的上述通孔进行密封，以保证基座1内部的密封性。当然，在实际应用中，基座 1的结构不同，上述第一波纹管组件8的结构也可以有适应性的改变。
气缸支架14设置在上述第一波纹管组件8的下方，且与该第一波纹管组件8的下端固定连接，例如气缸支架14的上端与上述下法兰固定连接。
调平组件13连接在气缸支架14和位于气缸支架14下方的气缸结构6(即，气缸本体63)之间，用以通过调节气缸结构6的水平度，来调节多个顶针3的水平度。由于气缸结构6分别通过第一活塞杆 61和第二活塞杆62与多个顶针2和边缘环3连接，这使得气缸结构 6的水平度的变化可以同时影响多个顶针2和边缘环3的水平度，从而借助调平组件13，即可一次性实现多个顶针2和边缘环3的水平度调节，进而提高了设备的可维护性，提高工作效率。需要说明的是，在实际应用中，由于多个顶针2的水平度关系着被加工工件是否能够平稳传输，这使得工艺对多个顶针2的水平度要求往往高于对边缘环 3的水平度要求，在这种情况下，在利用上述调平组件13进行调平操作时，可以优先以多个顶针2的水平度达到工艺要求为前提，而边缘环3的水平度在绝大多数情况下可以满足工艺要求。换句话说，上述调平组件13可以实现对多个顶针2的精调，同时对边缘环3的粗调。
上述调平组件13的结构可以有多种，例如，在本实施例中，如图8和图9所示，调平组件13包括气缸固定板131、气缸调节板132、多个调节螺钉133和紧固件134，其中，气缸固定板131固定在气缸支架14的底部，例如通过多个固定螺栓15将气缸固定板131与气缸支架14固定连接。气缸调节板132位于气缸固定板131的下方，且与气缸结构6(即，气缸本体63)固定连接。多个调节螺钉133分布在气缸固定板131的圆周方向上的不同位置处，而且如图9所示，每个调节螺钉133均与气缸固定板131螺纹连接，且与气缸调节板132 的上表面相抵，用以通过旋转调节螺钉133来调节气缸本体63的水平度。具体来说，通过顺时针或逆时针旋转调节螺钉133，可以改变其自气缸固定板131的下表面伸出的螺柱长度，从而可以调节气缸固定板131与气缸调节板132之间的间距，进而起到调节气缸调节板 132的水平度的作用，而气缸调节板132的水平度直接影响与之固定连接的气缸本体63的水平度，从而间接对同时与之连接的多个顶针 2和边缘环3的水平度进行调节。
在完成调平操作之后，可以利用紧固件134用于将气缸固定板 131与气缸调节板132固定在一起。紧固件134例如为紧固螺钉或者紧固螺栓。
在一些实施例中，如图2所示，升降驱动机构还包括多个连接杆12、多个第二升降轴10、多个第二波纹管组件11和升降连接板9，其中，多个连接杆12沿边缘环3的圆周方向间隔设置，且各个连接杆12的上端均与边缘环3连接，用以起到稳定支撑边缘环3的作用。而且，各个连接杆12的下端一一对应地与各个第二升降轴10的上端连接；并且，各个第二升降轴10上一一对应地套设有各个第二波纹管组件11。该第二波纹管组件11的结构与上述第一波纹管组件的结构相类似，具体地，上述第二升降轴10的上端与连接杆12的下端连接，连接杆12的上端穿过工艺腔室的底部腔室壁5中的通孔延伸至工艺腔室内部，上述第一波纹管组件的上端在底部腔室壁5的底部与该底部腔室壁5密封连接，用以对上述通孔进行密封，从而保证工艺腔室的密封性。升降连接板9水平设置在第二活塞杆62下方，且与之连接，并且升降连接板9与各个第二升降轴10的下端连接。借助上述多个连接杆12、多个第二升降轴10和升降连接板9，可以实现第二活塞杆62与边缘环3的连接。
在使用本发明实施例提供的升降驱动机构进行工艺时，首先，同时向第二通气口631b和第四通气口632b供气，以驱动第一活塞杆 61和第二活塞杆62同时上升，此时多个顶针2和边缘环3同时上升，机械手可以开始传片操作；然后，判断当前工艺是否需要使用边缘环覆盖被加工工件的边缘区域，若是，则同时向第一通气口631a和第三通气口632a供气，以驱动第一活塞杆61和第二活塞杆62同时下降，此时多个顶针2和边缘环3同时下降，直至被加工工件被传递至基座1上，并且边缘环3覆盖在被加工工件的边缘区域，可以开始进行当前工艺。若否，则仅向第一通气口631a供气，以驱动第一活塞杆61下降，此时多个顶针2下降，直至被加工工件被传递至基座1 上，在此过程中，边缘环3仍然保持在最高位置静止不动，可以开始进行当前工艺，当完成当前工艺之后，可以判断下一个工艺是否需要使用边缘环覆盖被加工工件的边缘区域，若是，则仅向第三通气口 632a供气，以驱动第二活塞杆62下降，此时边缘环3下降，直至覆盖在被加工工件的边缘区域，可以开始进行工艺。由上可知，本发明实施例提供的升降驱动机构，通过独立或同时驱动多个顶针2和边缘环3做升降运动，可以简化工艺步骤，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
综上所述，本发明实施例提供的升降驱动机构，其包括具有第一活塞杆和第二活塞杆的气缸结构，该第一活塞杆和第二活塞杆用于分别与多个顶针和边缘环连接；该气缸结构用于同时或单独驱动第一活塞杆和第二活塞杆做升降运动，以带动多个顶针和/或边缘环作升降运动。上述具有双活塞杆的气缸结构，其与现有技术采用两套驱动装置相比，不仅可以简化设备结构，减小占用空间，从而有利于进行区域元器件的布局及提高功能扩展性；而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，简化了工艺步骤，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
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，请参阅图1，该半导体加工设备包括工艺腔室和设置在该工艺腔室中的基座1、多个顶针2和边缘环3，其中，基座1用于承载被加工工件；多个顶针2用于通过升降来实现被加工工件的取放；边缘环3用于在进行某些工艺时覆盖被加工工件的边缘区域，且在某些工艺过程中则需要升起边缘环3。
而且，为了实现多个顶针2和边缘环3的升降，本发明实施例还提供一种升降驱动机构，用于同时或单独驱动多个顶针2和边缘环 3做升降运动。
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升降驱动机构，不仅可以简化设备结构，减小占用空间，从而有利于进行区域元器件的布局及提高功能扩展性；而且还可以实现多个顶针和边缘环同时做升降运动，简化了工艺步骤，从而可以节省非工艺时间，提高产能。
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)

1.一种升降驱动机构，其特征在于，用于同时或单独驱动半导体加工设备的工艺腔室中的多个顶针和边缘环做升降运动；所述升降驱动机构包括具有第一活塞杆和第二活塞杆的气缸结构，其中，所述第一活塞杆和第二活塞杆用于分别与所述多个顶针和所述边缘环连接；所述气缸结构用于同时或单独驱动所述第一活塞杆和第二活塞杆做升降运动，以带动所述多个顶针和/或所述边缘环做升降运动。
2.根据权利要求1所述的升降驱动机构，其特征在于，所述气缸结构包括气缸本体，所述气缸本体中沿竖直方向间隔设置有第一空腔和第二空腔，且所述气缸本体中还设置有第一通气口和第二通气口，所述第一通气口和第二通气口分别在所述第一空腔的顶部和底部与所述第一空腔连通；所述气缸本体中还设置有第三通气口和第四通气口，所述第三通气口和第四通气口分别在所述第二空腔的顶部和底部与所述第二空腔连通；
所述第一活塞杆的下端具有第一活塞部，且可移动地设置在所述第一空腔中；所述第一活塞杆的上端用于与所述多个顶针连接；所述第二活塞杆的上端具有第二活塞部，且可移动地设置在所述第二空腔中；所述第二活塞杆的下端用于与所述边缘环连接；
通过向所述第一通气口或者第二通气口供气，来驱动所述第一活塞杆下降或上升；和/或，通过向所述第三通气口或第四通气口供气，来驱动所述第二活塞杆下降或上升。
3.根据权利要求2所述的升降驱动机构，其特征在于，所述气缸结构还包括自动泄压装置，所述自动泄压装置设置在所述气缸本体中，且位于所述第一空腔和所述第二空腔之间，用以在同时向所述第二通气口和所述第三通气口供气时，自动排出所述第一空腔和所述第二空腔中的气体，以避免出现所述第一活塞杆上升，同时所述第二活塞杆下降的情况。
4.根据权利要求3所述的升降驱动机构，其特征在于，在所述气缸本体中还设置有泄压口，所述泄压口在所述第一空腔的底部与所述第一空腔连通，且与所述第二通气口相对设置，并且，所述泄压口在所述第二空腔的顶部与所述第二空腔连通，且与所述第三通气口相对设置；
所述自动泄压装置包括触发端盖和弹性连接件，其中，所述触发端盖封堵在所述泄压口中，且能够在同时向所述第二通气口和所述第三通气口供气时，在气压的作用下开启所述泄压口；
所述弹性连接件连接在所述触发端盖与所述气缸本体之间，用以在所述气压作用解除时在自身弹力作用下，使所述触发端盖复位。
5.根据权利要求2所述的升降驱动机构，其特征在于，在所述气缸本体的构成所述第一空腔和所述第二空腔的内周壁上均设置有环形阻尼件，其中，所述第一空腔中的所述环形阻尼件的内环面与所述第一活塞部的外周面摩擦接触；所述第二空腔中的所述环形阻尼件的内环面与所述第二活塞部的外周面摩擦接触。
6.根据权利要求5所述的升降驱动机构，其特征在于，所述环形阻尼件为非线性粘滞阻尼器，且所述非线性粘滞阻尼器在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆分别伸出所述第一空腔和所述第二空腔时的阻尼系数小于所述非线性粘滞阻尼器在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆分别缩回所述第一空腔和所述第二空腔时的阻尼系数。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降驱动机构还包括第一升降轴、第一波纹管组件、气缸支架和调平组件，其中，所述第一升降轴的上端与所述多个顶针连接，所述第一升降轴的下端与所述第一活塞杆连接；
所述第一波纹管组件套设在所述第一升降轴上，且所述第一波纹管组件的下端相对于所述第一升降轴固定不动；
所述气缸支架设置在所述第一波纹管组件的下方，且与所述第一波纹管组件的下端固定连接；
所述调平组件连接在所述气缸支架和位于所述气缸支架下方的所述气缸结构之间，用以通过调节所述气缸结构的水平度，来调节所述多个顶针的水平度。
8.根据权利要求7所述的升降驱动机构，其特征在于，所述调平组件包括气缸固定板、气缸调节板、多个调节螺钉和紧固件，其中，
所述气缸固定板固定在所述气缸支架的底部；
所述气缸调节板位于所述气缸固定板的下方，且与所述气缸结构固定连接；
所述多个调节螺钉分布在所述气缸固定板的圆周方向上的不同位置处，每个所述调节螺钉均与所述气缸固定板螺纹连接，且与所述气缸调节板的上表面相抵，用以通过旋转所述调节螺钉来调节与所述气缸调节板固定连接的所述气缸结构的水平度；
所述紧固件用于将所述气缸固定板与所述气缸调节板固定在一起。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降驱动机构还包括多个连接杆、多个第二升降轴、多个第二波纹管组件和升降连接板，其中，多个所述连接杆沿所述边缘环的圆周方向间隔设置，且各个连接杆的上端均与所述边缘环连接，各个连接杆的下端一一对应地与各个所述第二升降轴的上端连接；并且，各个所述第二升降轴上一一对应地套设有各个所述第二波纹管组件；
所述升降连接板水平设置在所述第二活塞杆下方，且与之连接，并且所述升降连接板与各个所述第二升降轴的下端连接。
10.一种半导体加工设备，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室中的基座、多个顶针和边缘环，其特征在于，还包括权利要求1-9任意一项所述的升降驱动机构，用于同时或单独驱动所述多个顶针和所述边缘环做升降运动。
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