CN115810530A - 离子束刻蚀机及其下电极结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子束刻蚀机及其下电极结构，该下电极结构包括电极板、压环机构和升降机构，所述压环机构用于支撑待刻蚀件，所述升降机构用于驱动所述压环机构相对所述电极板升降；还包括位置检测机构，所述位置检测机构用于检测所述压环机构相对所述电极板下降的位置，所述升降机构用于根据所述位置检测机构反馈的检测信息停止驱动所述压环机构下降。该下电极结构的设置能够避免待刻蚀件的碎片，提高产品良品率。

Description

离子束刻蚀机及其下电极结构
技术领域
本发明涉及刻蚀机技术领域，特别是涉及一种离子束刻蚀机及其下电极结构。
背景技术
离子束刻蚀是利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。
离子束刻蚀机的下电极结构包括电极板和支撑部件，支撑部件在升降机构的驱动下可相对电极板升降，以将待刻蚀的部件比如晶圆等放置在电极板上并压紧。应用时，升降机构先相对电极板带动支撑部件上升，以方便接收传送来的待刻蚀部件，之后升降机构带动放置有待刻蚀部件的支撑部件下降以将待刻蚀部件放置且压紧在电极板上。
现有的离子束刻蚀机，其下电极结构在工作过程中，将待刻蚀部件放置并压紧在电极板上时，存在待刻蚀部件容易碎片的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种离子束刻蚀机及其下电极结构，该下电极结构的设置能够避免待刻蚀件的碎片，提高产品良品率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种离子束刻蚀机的下电极结构，包括电极板、压环机构和升降机构，所述压环机构用于支撑待刻蚀件，所述升降机构用于驱动所述压环机构相对所述电极板升降；还包括位置检测机构，所述位置检测机构用于检测所述压环机构相对所述电极板下降的位置，所述升降机构用于根据所述位置检测机构反馈的检测信息停止驱动所述压环机构下降。
该离子束刻蚀机的下电极结构设置有位置检测机构，用于检测压环机构相对电极板下降的位置，升降机构能够根据位置检测机构反馈的检测信息停止驱动压环机构下降，实际应用时，可根据压环机构和电极板的相对位置设置，确定待刻蚀件放置在电极板且压环机构贴合电极板能够压住待刻蚀件的设定位置，位置检测机构可检测压环机构在下降过程中是否到达该设定位置，若压环机构到达该设定位置，位置检测机构可反馈相应信息，升降机构根据反馈信息停止驱动，避免压环机构继续下降而将待刻蚀件压碎，如此，可准确检测压环机构在升降机构驱动下的下降位置，避免待刻蚀件的碎片，可提高产品的良品率，节约成本。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述位置检测机构包括弹性件和传感器，所述弹性件能够沿所述压环机构的升降方向压缩变形，所述弹性件位于所述压环机构的下方，所述压环机构相对所述电极板下降过程中能够压住所述弹性件，所述传感器用于检测所述弹性件的形变量。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述位置检测机构包括驱动部，所述驱动部用于驱动所述弹性件相对所述电极板升降，以调节所述弹性件与所述压环机构的初始相对位置。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述驱动部包括气缸，所述气缸的伸缩端连接有安装座，所述弹性件和所述传感器均安装在所述安装座上。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述弹性件为波纹管，和/或，所述传感器为光纤传感器。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述压环机构包括压环、配重板和推杆，所述压环和所述配重板之间通过所述推杆连接，所述推杆穿过所述电极板，所述压环位于所述电极板的上方，所述配重板位于所述电极板的下方，所述压环上设有用于支撑所述待刻蚀件的支撑结构。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述支撑结构包括支撑环，所述支撑环固接于所述压环朝向所述电极板的一面，所述支撑环具有朝向所述压环的支撑面，所述支撑面用于支撑所述待刻蚀件。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述电极板具有与所述支撑环位置对应的槽部，所述支撑环能够嵌置于所述槽部。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述下电极结构包括导向机构，所述导向机构用于对所述压环机构的升降进行导向。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述导向机构包括固定座和导向轴，所述导向轴穿过所述配重板与所述固定座固接，所述固定座与所述电极板固接，所述导向轴的轴线方向与所述压环机构的升降方向平行。
如上所述的离子束刻蚀机的下电极结构，所述导向机构还包括柱塞座和柱塞，所述导向轴还穿过所述柱塞座，所述柱塞座位于所述配重板的下方；所述柱塞能够相对所述柱塞座移动以便沿所述导向轴的径向方向施加力至所述导向轴。
本发明还提供一种离子束刻蚀机，包括真空腔室和位于所述真空腔室的下电极结构，所述下电极结构为上述任一项所述的下电极结构。由于上述下电极结构具有上述技术效果，所以包括该下电极结构的离子刻蚀机也具有相同的技术效果，此处不再重复论述。
附图说明
图1为本发明所提供离子束刻蚀机的下电极结构的一种实施例的结构示意图；
图2为图1所示下电极结构的分解图；
图3为图1所示下电极结构的正视图；
图4为具体实施例中下电极结构的位置检测机构的结构示意图；
图5为具体实施例中下电极结构的压环机构的结构示意图；
图6为具体实施例中导向机构的结构示意图；
图7为图6中导向机构在柱塞座位置处的剖面示意图。
附图标记说明：
压环机构10，压板11，配重板12，推杆13，支撑环14；
升降机构20，升降驱动源21，第一波纹管22；
电极板30；
位置检测机构40，驱动部41，安装座42，第二波纹管43，传感
器44；
导向机构50，固定座51，导向轴52，柱塞座53，柱塞54；
支撑架60，分隔部70，旋转机构80；
晶圆90。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
为便于理解和描述简洁，下文结合离子束刻蚀机及其下电极结构一并说明，有益效果部分不再重复论述。
下文中涉及到的方位词上、下、顶或底等是相对于附图中的部件示意放置的方位或者位置来定义的，只是方便描述和理解方案，不应理解为对保护范围的限定。
请参考图1至图3，图1为本发明所提供离子束刻蚀机的下电极结构的一种实施例的结构示意图；图2为图1所示下电极结构的分解图；图3为图1所示下电极结构的正视图。
离子束刻蚀机包括用于刻蚀的真空腔室和置于真空腔室内的下电极结构，本文主要对下电极结构做出了改进，下面就下电极结构的相关部分做详细说明。
该实施例中，离子束刻蚀机的下电极结构包括压环机构10、升降机构20和电极板30，压环机构10用于支撑晶圆90等待刻蚀件，升降机构20用于驱动压环机构10相对电极板30升降，以便将晶圆90等待刻蚀件放置在电极板30上，便于后续刻蚀作业。下文统一以晶圆90表示待刻蚀件，实际应用中根据需要待刻蚀件也可以是别的部件。
工作时，升降机构20先驱动压环机构10相对电极板30上升，即压环机构10朝着远离电极板30的方向向上移动，机械手等设备可将传送来的晶圆90放置在压环机构10的支撑结构上，之后，升降机构20再驱动压环机构10相对电极板30下降，以将晶圆90放置在电极板30上并压紧。
该实施例中，下电极结构包括分隔部70，电极板30和压环机构10等处于分隔部70的上方，分隔部70用于下电极结构的主体内分隔真空区域和大气区域。
其中，电极板30为刻蚀工艺过程中放置晶圆90的平台。在刻蚀过程中，电极板30可绕其轴线旋转，带动晶圆90一起旋转，以提高刻蚀的均匀性。下电极结构还设有旋转机构80，用于驱动电极板30旋转。
升降机构20包括升降驱动源21和第一波纹管22，升降驱动源21具体可选用气缸或直线电机等，升降驱动源21位于分隔部70的下方，其活动端与第一波纹管22连接，可带动第一波纹管22相对电极板30升降，第一波纹管22设于分隔部70的上方，第一波纹管22的上端与压环机构10连接，具体可通过螺钉等紧固件相连，如此，升降驱动源21通过第一波纹管22带动压环机构10实现升降。
实际设置时，根据需要第一波纹管22可以设置两个或更多个，方便布置，每个第一波纹管22都可对应设有一个气缸等驱动源，这些第一波纹管22需要同步动作。
在其他实施例中，第一波纹管22也可以用其他具有弹性伸缩功能的部件替代。
该实施例中，下电极结构设有位置检测机构40，该位置检测机构40用于检测压环机构10相对电极板30下降的位置，升降机构20还能够根据位置检测机构40反馈的检测信息停止驱动压环机构10下降。实际应用时，可根据压环机构10和电极板30的相对位置设置，确定晶圆90放置在电极板30且压环机构10贴合电极板30能够压住晶圆90的设定位置，位置检测机构40可检测压环机构10在下降过程中是否到达该设定位置，若压环机构10到达该设定位置，位置检测机构40可反馈相应信息，升降机构20根据反馈信息停止驱动，避免压环机构10继续下降而将晶圆90压碎，如此，可准确检测压环机构10在升降机构20驱动下的下降位置，避免晶圆90的碎片，可提高产品的良品率，节约成本。
请一并参考图4，图4为具体实施例中下电极结构的位置检测机构的结构示意图。
位置检测机构40包括弹性件和传感器44，弹性件能够沿压环机构10的升降方向压缩变形，弹性件位于压环机构10的下方，压环机构10相对电极板30下降过程中能够压住弹性件，传感器44用于检测弹性件的形变量。
该实施例中，为方便设置，弹性件选用波纹管形式，为与前述升降机构20的第一波纹管22做区分，此处称之为第二波纹管43，位置检测机构40的第二波纹管43也位于分隔部70的上方。
压环机构10在升降机构20的驱动下下降时，压环机构10能够压住第二波纹管43，第二波纹管43被压向下移动，传感器44可对第二波纹管43的位置进行检测，从而确定压环机构10的下降位置。
具体的，可以事先确定压环机构10下降时刚与第二波纹管43接触时的位置状态，据此确定压环机构10继续下降多少时符合放置晶圆90并压住晶圆90的要求，传感器44可据此反馈检测信息以确定压环机构10是否下降到位。
具体的，位置检测机构40还可以包括驱动部41，驱动部41用于驱动第二波纹管43相对电极板30升降，以调节第二波纹管43与压环机构10的初始相对位置，提高适应性。
驱动部41具体可采用气缸或其他驱动结构，在气缸的伸缩端可以连接安装座42，将第二波纹管43和传感器44均安装在安装座42上。
其中，传感器44可以选用光电传感器或其他能够检测到第二波纹管43位置的传感元件。
位置检测机构40的驱动部41和前述升降机构20的升降驱动源21等均可以安装在分隔部70下方的支撑架60上。
请一并参考5，图5为具体实施例中下电极结构的压环机构的结构示意图。
该实施例中，压环机构10包括压环11、配重板12和推杆13，压环11和配重板12之间通过推杆13连接，具体的，为确保压环机构10的稳定性，压环11和配重板12之间可以通过三个推杆13连接，三个推杆13沿压环11的周向均匀分布，以确保升降过程中受力的均衡性。当然，在其他实施例中，推杆13的数目及排布形式可以根据实际需求来设置。
组装时，压环机构10的推杆13穿过电极板30，压环机构10的压环11位于电极板30的上方，配重板12位于电极板30的下方，在压环11上设有用以支撑晶圆90的支撑结构。
该实施例中，支撑晶圆90的支撑结构包括支撑环14，支撑环14固接于压环11朝向电极板30的底面，与电极板30的底面之间具有一定的间隔距离，支撑环14具有朝向压环11即朝上的支撑面，晶圆90由支撑环14的支撑面支撑，可参考图3理解。
压环机构10在下降至电极板30所在位置时，可将晶圆90放置在电极板30上。
具体的，为避免支撑环14与电极板30干涉，在电极板30对应于支撑环14的位置还设有槽部，支撑环14下降后可嵌入该槽部内，确保将晶圆90放置在电极板上。
实际设置时，为保证对晶圆90支撑的稳定性和带动晶圆90升降的可靠性，支撑环14可以沿着压环11的周向均匀设置有三个，当然，也可以为其他数目和排布方式。
支撑环14具体可以通过螺钉等紧固件与压环11固接。
应当理解，压环机构10相对电极板30可升降，即压环机构10的推杆13与电极板30滑动配合。
该实施例中，为确保压环机构10升降的准确性，下电极结构还设有导向机构50，导向机构50用于对压环机构10的升降进行导向，防止压环机构10在升降过程中偏移，提高产品可靠性。
请一并参考图6和图7，图6为具体实施例中导向机构的结构示意图；图7为图6中导向机构在柱塞座位置处的剖面示意图。
该实施例中，导向机构50包括固定座51和导向轴52，固定座51固接于电极板30的底面，导向轴52与固定座51固接，并穿过配重板13，导向轴52的轴线方向与压环机构10的升降方向平行，这样，压环机构10在升降过程中，其配重板13沿导向轴52上下滑动，可确保相对电极板30升降的方向。
具体的，为进一步提高导向的可靠性，导向机构50还包括柱塞座53和柱塞54，导向轴52还穿过柱塞座53，柱塞座53位于配重板13的下方，柱塞54能够相对柱塞座53移动以便沿导向轴52的径向方向施加力至导向轴52，确保导向轴52位置不会变化。
如图7所示，具体设有四个柱塞54，四个柱塞54沿导向轴52的径向方向与柱塞座53通过螺纹连接，这样，通过旋转柱塞54可使柱塞54沿导向轴52的径向方向移动，实际应用时，柱塞54选用球形柱塞，通过旋转四个柱塞54，可将导向轴52夹紧，确保其导向位置。
以上对本发明所提供的一种离子束刻蚀机及其下电极结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.离子束刻蚀机的下电极结构，包括电极板、压环机构和升降机构，所述压环机构用于支撑待刻蚀件，所述升降机构用于驱动所述压环机构相对所述电极板升降；其特征在于，还包括位置检测机构，所述位置检测机构用于检测所述压环机构相对所述电极板下降的位置，所述升降机构用于根据所述位置检测机构反馈的检测信息停止驱动所述压环机构下降。
2.根据权利要求1所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述位置检测机构包括弹性件和传感器，所述弹性件能够沿所述压环机构的升降方向压缩变形，所述弹性件位于所述压环机构的下方，所述压环机构相对所述电极板下降过程中能够压住所述弹性件，所述传感器用于检测所述弹性件的形变量。
3.根据权利要求2所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述位置检测机构包括驱动部，所述驱动部用于驱动所述弹性件相对所述电极板升降，以调节所述弹性件与所述压环机构的初始相对位置。
4.根据权利要求3所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述驱动部包括气缸，所述气缸的伸缩端连接有安装座，所述弹性件和所述传感器均安装在所述安装座上。
5.根据权利要求2所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述弹性件为波纹管，和/或，所述传感器为光纤传感器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述压环机构包括压环、配重板和推杆，所述压环和所述配重板之间通过所述推杆连接，所述推杆穿过所述电极板，所述压环位于所述电极板的上方，所述配重板位于所述电极板的下方，所述压环上设有用于支撑所述待刻蚀件的支撑结构。
7.根据权利要求6所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述支撑结构包括支撑环，所述支撑环固接于所述压环朝向所述电极板的一面，所述支撑环具有朝向所述压环的支撑面，所述支撑面用于支撑所述待刻蚀件。
8.根据权利要求7所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述电极板具有与所述支撑环位置对应的槽部，所述支撑环能够嵌置于所述槽部。
9.根据权利要求6所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述下电极结构包括导向机构，所述导向机构用于对所述压环机构的升降进行导向。
10.根据权利要求9所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述导向机构包括固定座和导向轴，所述导向轴穿过所述配重板与所述固定座固接，所述固定座与所述电极板固接，所述导向轴的轴线方向与所述压环机构的升降方向平行。
11.根据权利要求10所述的离子束刻蚀机的下电极结构，其特征在于，所述导向机构还包括柱塞座和柱塞，所述导向轴还穿过所述柱塞座，所述柱塞座位于所述配重板的下方；所述柱塞能够相对所述柱塞座移动以便沿所述导向轴的径向方向施加力至所述导向轴。
12.离子束刻蚀机，包括真空腔室和位于所述真空腔室的下电极结构，其特征在于，所述下电极结构为权利要求1-11任一项所述的下电极结构。
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