CN114620637A - 升降装置以及具有升降装置的升降机总成 - Google Patents

Abstract

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种升降装置以及具有升降装置的升降机总成，该升降装置包括支撑板和升降组件，支撑板用于装载晶圆，支撑板上设置有通道，升降组件能够在通道内移动，升降组件的升降端与晶圆弹性接触。根据发明实施例的升降装置，将晶圆与升降组件之间的直接冲击力、应力和晶圆的重力转化为弹性接触的弹力，以减少升降件与晶圆之间发生的物理摩擦，避免在晶圆的表面留下破损点或划痕，以使在后续的加工过程中晶圆保持完整。

Description

升降装置以及具有升降装置的升降机总成

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种升降装置以及具有升降装置的升降机总成。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

在半导体器件例如晶圆的加工过程中，通常在真空反应腔室将材料刻蚀或化学气相沉积在该晶圆的表面上。在此过程中，为了传输和定位该晶圆，通常采用升降系统将晶圆固定在真空反应腔室内。

升降系统一般包括多个升降针、静电卡盘和驱动件，在静电卡盘上设置有通孔，升降针穿过通孔与晶圆接触，在驱动件的驱动力下使升降针上下运动，进而改变晶圆相对静电卡盘的位置。在真空反应腔室中通常进行的是化学气相沉积工艺，为了提高晶圆沉积的均匀性，减小升降针与晶圆的接触面积，将升降针的端部加工成尖锐状，导致升降针与晶圆的接触位置应力过大，在升降针将晶圆从静电卡盘上顶起时，升降针与晶圆之间发生摩擦，容易在晶圆的表面留下破损点或划痕，破损点和划痕的存在使得在后续的加工过程中存在导致晶圆破碎的问题。且多个升降针若不能同步进行升起或下降，会导致晶圆相对水平方向倾斜，提高晶圆报废风险。

发明内容

本申请的第一方面提出了一种升降装置，包括：

支撑板，所述支撑板用于装载晶圆，所述支撑板上设置有通道；

升降组件，所述升降组件能够在所述通道内移动，所述升降组件的升降端与所述晶圆弹性接触。

本申请的第二方面提出了一种升降机总成，包括：

驱动装置；

升降装置，所述升降装置为上述任一技术方案中所述的升降装置，所述驱动装置与所述升降装置连接以驱动所述升降组件在所述通道内移动。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例的升降装置升起后与晶圆接触的剖视图；

图2为本申请实施例的升降装置下降后与晶圆接触的剖视图；

图3为图1所示的升降组件的立体结构示意图；

图4为图3所示的升降件的剖视图；

图5为图4所示的升降件受力形变后的剖视图；

图6为本申请实施例的升降机总成的剖视图。

附图标记：

100、升降装置；

1、支撑板；11、通道；

2、升降组件；21、升降板；22、升降件；221、壳体；222、弹性部；223、接触部；224、传力部；225、缓冲部；

200、晶圆；

300、驱动装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图5所示，本申请的实施例提供了一种升降装置100，包括：

支撑板1，支撑板1用于装载晶圆200，支撑板1上设置有通道11；

升降组件2，升降组件2能够在通道11内移动，升降组件2的升降端与晶圆200弹性接触。

根据本申请实施例的升降装置100，将晶圆200放至现有技术中的升降装置上时，晶圆200与升降装置100之间为刚性接触，在升降装置100动作时，因升降组件2和晶圆200背面的直接摩擦而对晶圆200产生冲击，造成晶圆200表面留下破损点或划痕，破损点和划痕的存在使得在后续的加工过程中存在导致晶圆200破碎的问题。对升降装置100的结构进行改进，在晶圆200与升降组件2的升降端接触和升降组件2运动时，升降端与晶圆200之间的接触均为弹性接触，将晶圆200与升降组件2之间的直接冲击力、应力和晶圆200的重力转化为弹性接触的弹力，以减少升降件22与晶圆200之间发生的物理摩擦，导致在晶圆200的表面留下破损点或划痕，以使在后续的加工过程中晶圆200保持完整。支撑板1上设置有通道11，根据加工过程的不同阶段，升降组件2在通道11内进行升降运动以改变晶圆200与支撑板1之间的位置，通过通道11限制升降组件2的运动方向，以进一步减少升降组件2与晶圆200之间的摩擦，以提高晶圆200的品质。

需要说明的是，弹性接触可以是依靠弹簧等部件受力产生形变实现，也可以是依靠部件的材质，例如硅胶、橡胶等实现。

在本申请的一些实施例中，如图1至图3所示，升降组件2包括升降板21和多个升降件22，升降板21位于支撑板1的下方，多个升降件22连接在升降板21上并与通道11配合，且每一升降件22均与晶圆200弹性接触。多个升降件22均连接在升降板21上，通过升降板21的移动实现多个升降件22的同步升起或下降，避免导致晶圆200相对水平方向倾斜，降低晶圆200报废风险。每一升降件22与晶圆200之间均为弹性接触，以减少升降件22与晶圆200的不同位置发生的物理摩擦。

其中，升降件22的数量可以为三个、四个或五个以上，在一个实施例中，如图1至图3所示，升降件22设置有三个，且为了保证升降组件2与晶圆200之间的作用力的均匀性，三个升降件22间隔均匀连接在升降板21上，三个升降件22所在的位置为一个规则的圆形的三分点上。通道11的形状可以为环形通道11，环形通道11包括内壁和外壁，内壁和外壁之间设置有间隙，升降件22在该间隙中同步升起或下降。通道11也可以和升降件22的数量相等，通道11的轮廓与升降组件2的轮廓匹配，升降件22与通道11一一对应，通过通道11限制升降组件2的运动方向，以进一步减少升降组件2与晶圆200之间的摩擦，以提高晶圆200的品质。在一个实施例中，通道11和升降件22的数量相等，通道11间隔均匀设置在支撑板1上。

在本申请的一些实施例中，根据前文所述，有不同的方式能够实现晶圆200与升降件22之间的弹性接触，下面以依靠弹簧等部件受力产生形变实现弹性接触为例进行说明。如图3至图5所示，每一升降件22包括壳体221、弹性部222和接触部223，壳体221连接在升降板21上并与通道11配合，壳体221内部形成容纳腔，弹性部222设置在壳体221的容纳腔内，接触部223连接在弹性部222上，接触部223在弹性部222的弹性作用下与晶圆200弹性接触。将晶圆200放置在支撑板1上与升降件22接触时，由于晶圆200的重力作用压缩弹性部222，使弹性部222和接触部223同步运动，将晶圆200与升降件22之间的直接冲击力、应力和晶圆200的重力转化为弹性部222形变产生的弹力，以减少升降件22与晶圆200之间发生的物理摩擦，导致在晶圆200的表面留下破损点或划痕，以使在后续的加工过程中晶圆200保持完整。弹性部222的弹性系数决定了其受力变形的形变量，该形变量要保证晶圆200不会与支撑板1之间发生刚性碰撞以避免晶圆200的破损，因此，在一个实施例中，弹性部222的压缩行程为0.5mm-2mm。

其中，弹性部222采用柱状弹簧，接触部223与弹性部222接触，可以是可拆卸连接，例如卡接、插接等，也可以为不可拆卸连接，例如粘接等。在其他实施例中，弹性部222与接触部223之间也可以直接接触，并不存在实际的连接关系。弹性部222的压缩行程与弹性部222的弹性系数有关，弹性部222的弹性系数与弹性部222的直径、弹性部222的线径、弹性部222的材料、弹性部222的有效圈数有关。接触部223可以位于壳体221内，也可以位于壳体221外，在一个实施例中，接触部223的部分位于壳体221内，以使弹性部222受力形变时，接触部223能够沿着壳体221滑动，避免接触部223的侧倾。

在本申请的一些实施例中，根据前文所述，利用弹性部222的形变能够减缓晶圆200与升降件22之间的直接冲击，在此基础上，如图1至图5所示，在接触部223上与晶圆200接触的一端设置有缓冲部225，进一步减缓晶圆200与升降件22之间的直接冲击。

其中，缓冲部225可以为弹簧，也可以为橡胶、硅胶等材质，在一个实施例中，缓冲部225采用橡胶或硅胶。缓冲部225与接触部223之间为不可拆卸连接，避免缓冲部225与接触部223之间的相对移动，进而避免缓冲部225从接触部223上脱落，保证缓冲部225与晶圆200之间的有效解除，减缓晶圆200与升降件22之间的直接冲击。

在本申请的一些实施例中，根据前文所述，接触部223与弹性部222接触，为了保证弹性部222在晶圆200的重力下能够产生有效形变，弹性部222的直径小于接触部223与弹性部222接触的一侧的尺寸，但由于弹性部222与接触部223接触的一侧不能保证为一个平面，导致弹性部222与接触部223之间的接触不稳定，因此，设置有传力部224，传力部224设置在弹性部222和接触部223之间，通过传力部224实现弹性部222与接触部223之间的力的有效传递。传力部224的第一端位于弹性部222的内部，传力部224的第一端设置为弧形表面，传力部224依靠弧形表面与弹性部222接触，将弹性部222形变所产生的弹力通过传力部224的弧形表面传递至接触部223。接触部223与传力部224接触的一侧可以为平面，传力部224与接触部223接触的一侧也为平面，通过传力部224将弹性部222与接触部223之间的接触转化为面接触；接触部223与传力部224接触的一侧可以为弧形表面，传力部224与接触部223接触的一侧也为弧形表面，通过传力部224将弹性部222与接触部223之间的接触转化为面接触，且弧形表面的定位度更高，避免接触部223与传力部224之间的相对位移，减少接触部223与晶圆200之间的摩擦；接触部223与传力部224接触的一侧与弹性部222的压缩方向之间设置有夹角，传力部224与接触部223接触的一侧与弹性部222的压缩方向之间设置有夹角，通过传力部224将弹性部222与接触部223之间的接触转化为斜面接触；接触部223与传力部224接触的一侧与弹性部222的压缩方向之间设置有夹角，传力部224与接触部223接触的一侧可以为弧形面，通过传力部224将弹性部222与接触部223之间的接触转化为线接触。如图4至图5所示，在一个实施例中，接触部223与传力部224接触的一侧与弹性部222的压缩方向之间设置有夹角，也就是接触部223与传力部224接触的一侧为斜面，传力部224与接触部223接触的一侧可以为弧形面，通过传力部224将弹性部222与接触部223之间的接触转化为线接触，传力部224整体为球形，传力部224与壳体221之间形成间隙，接触部223的斜面伸入到间隙中，在弹性部222受力形变时，弹性部222对传力部224施加沿压缩方向的力，当力传递至斜面时被斜面分解为沿压缩方向的分力和垂直于压缩方向的分力，垂直于压缩方向的分力使接触部223抵靠在壳体221的内壁上，进而减少接触部223与晶圆200之间的相对移动，减少接触部223与晶圆200之间的摩擦。

在本申请的一些实施例中，如图4至图5所示，弹性部222选用柱状弹簧，其精度和弹性决定了晶圆200的品质，因此，在长时间使用后需要对其进行精度和弹性的检测，检测结果不符合要求时需要对其进行更换，由于弹性部222设置在壳体221的内部，若只对弹性部222进行更换需要将接触部223、传力部224等全部拆卸下来，因此，为了减少拆卸步骤，将升降件22整体进行更换，壳体221与升降板21之间为可拆卸连接。可拆卸连接可以为螺纹连接、卡接或螺钉连接，在一个实施例中，壳体221与升降板21之间为螺纹连接，升降板21上设置有内螺纹孔，壳体221上设置有外螺纹，壳体221从升降板21的下方穿过内螺纹孔，通过内外螺纹配合实现壳体221与升降板21之间的装配。

在本申请的一些实施例中，升降件22还可采用阻尼器作为对晶圆200与升降件22之间的直接冲击力的缓冲，阻尼器不限于弹簧阻尼器或液压阻尼器中的任意一种。

在本申请的一些实施例中，根据前文所述，升降件22设置有三个，三个升降件22的结构完全相同。在其他的实施例中，升降件22中的部分包括壳体221、弹性部222、接触部223、传力部224和缓冲部225，其余升降件22包括阻尼器。

如图6所示，本申请的实施例还提供了一种升降机总成，包括：

驱动装置300；

升降装置100，升降装置100为上述任一实施例中的升降装置100，驱动装置300与升降装置100连接以驱动升降组件2在通道11内移动。

根据本实施例的升降机总成，升降机总成与升降装置100具有相同的优势，在此不再赘述。驱动装置300可以选用电机和丝杠的组合、电机和气缸的组合、电机和齿轮齿条的组合。该升降机总成可以应用于半导体存储器和大规模集成电路系统中。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种升降装置，其特征在于，包括：

支撑板，所述支撑板用于装载晶圆，所述支撑板上设置有通道；

升降组件，所述升降组件能够在所述通道内移动，所述升降组件的升降端与所述晶圆弹性接触。

2.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降组件包括：

升降板，所述升降板位于所述支撑板的下方；

多个升降件，所述多个升降件连接在所述升降板上并与所述通道配合，且每一所述升降件均与所述晶圆弹性接触。

3.根据权利要求2所述的升降装置，其特征在于，每一所述升降件包括：

壳体，所述壳体连接在所述升降板上并与所述通道配合；

弹性部，所述弹性部设置在所述壳体内；

接触部，所述接触部连接在所述弹性部上，所述接触部在所述弹性部的弹性作用下与所述晶圆弹性接触。

4.根据权利要求3所述的升降装置，其特征在于，所述接触部上与所述晶圆接触的一端设置有缓冲部。

5.根据权利要求3所述的升降装置，其特征在于，所述弹性部的压缩行程为0.5mm-2mm。

6.根据权利要求3所述的升降装置，其特征在于，所述升降件还包括传力部，所述传力部设置在所述弹性部和所述接触部之间，且所述接触部与所述传力部接触的一侧与所述弹性部的压缩方向之间设置有夹角。

7.根据权利要求6所述的升降装置，其特征在于，所述传力部为球形。

8.根据权利要求2所述的升降装置，其特征在于，多个所述升降件间隔均匀连接在所述升降板上。

9.根据权利要求8所述的升降装置，其特征在于，所述壳体与所述升降板之间为可拆卸连接。

10.一种升降机总成，其特征在于，包括：

驱动装置；

升降装置，所述升降装置为权利要求1-9任一项所述的升降装置，所述驱动装置与所述升降装置连接以驱动所述升降组件在所述通道内移动。

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