CN116364639A - 升降销组件及高度调整方法、基板支承单元及处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种升降销组件及高度调整方法及、基板支承单元及处理装置。升降销组件包括：多个升降销，上端与基板接触而支承所述基板；以及销驱动部，结合于所述多个升降销而使所述多个升降销升降，所述销驱动部包括在所述各个升降销的下方各提供一个的多个压电马达。

Description

升降销组件及高度调整方法、基板支承单元及处理装置
技术领域
本发明涉及支承基板的升降销组件和具备其的基板支承单元以及基板处理装置。
背景技术
通常，为了制造半导体元件，执行清洗、蒸镀、光刻、蚀刻以及离子注入等之类各种工艺。
在进行各工艺的空间中设置有支承基板的基板支承单元，基板支承单元与搬运机械手授受基板。通常，基板支承单元包括基板支承部件以及升降销组件。升降销组件可以包括用于与搬运机械手授受基板的升降销以及使升降销进行升降移动的升降销驱动部件。升降销通过升降销驱动部件向基板支承部件的上方凸出上升，或向基板支承部件的内部插入下降。升降销当从基板支承部件抬起基板时上升移动，当将基板放置到基板支承部件时下降移动。
图1以及图2是用于说明以往的升降销组件的图。图1是示出普通的升降销组件1的立体图，图2是图1的局部放大图。以往的升降销组件1包括多个升降销5、多个升降销5通过螺纹结合方式等固定7的销板3以及通过使销板3上升或者下降来使升降销5升降的销驱动部件2。
固定于销板3的多个升降销5可以通过配置于销板3的一侧的销驱动部件2(例如：气缸)统一升降。即，各升降销5的高度可以都统一控制。
由于销驱动部件2向销板3的一侧偏倚配置，可能产生销板3的下垂以及热变形。位于离销驱动部件2相对远距离处的销板3的区域可能比位于离销驱动部件2相对近距离处的销板3区域相对显著地产生下垂现象。由此，需要对由变不同的各升降销5的高度引起的高度偏差进行校正的过程。这是因为，由于具有彼此不同高度的升降销5，支承基板的高度变不同，由此基板产生弯曲，可能引起工艺问题。
以往的升降销5的高度校正方法是停止工艺后由作业者直接调整各升降销5的高度(例如：调节螺纹结合的升降销的拧紧程度)，因此过程繁琐，存在根据作业者的熟练度而升降销5的高度控制得不到精密的可能性，由于在停止工艺的状态下执行，存在因升降销5的高度调整过程而生产力下降的问题。
发明内容
本发明是用于解决上述问题的发明，其目的在于提供能够对支承基板的升降销的高度进行精密控制的升降销组件以及具有其的基板处理装置。
另外，本发明的目的在于提供能够对各升降销的高度进行独立控制的升降销组件以及具有其的基板处理装置。
另外，本发明的目的在于提供能够无需作业者的手工作业地对升降销的高度进行控制的升降销组件以及具有其的基板处理装置。
本发明的目的不限于前述，可以通过下面的说明而理解未提及的本发明的另一目的以及优点。
根据本发明的一实施例，可以是，提供一种升降销组件，包括：多个升降销，上端与基板接触而支承所述基板；以及销驱动部，结合于所述多个升降销而使所述多个升降销升降。可以是，所述销驱动部包括在所述各个升降销的下方各提供一个的多个压电马达。
在一实施例中，可以是，所述压电马达包括：下方的电动机；压电致动器，通过连接轴连接于所述电动机。
在一实施例中，可以是，所述压电致动器构成为根据电源供应而向垂直方向膨胀以及收缩。
在一实施例中，可以是，通过调节向所述压电致动器供应的电压，微细调整所述升降销的高度。
在一实施例中，可以是，所述升降销组件还包括：高度感测传感器，感测上升的各个所述升降销的高度。
在一实施例中，可以是，所述升降销组件还包括：控制器，用于根据所述高度感测传感器来控制所述销驱动部。
在一实施例中，可以是，所述控制器独立地控制各个所述压电马达。
根据本发明的一实施例，可以是，提供一种基板支承单元，包括：基板支承部件，支承基板并向上下方向形成一个以上的销孔；以及升降销组件，提供成沿着所述销孔升降。可以是，所述升降销组件包括：多个升降销，上端与所述基板接触而支承所述基板；以及销驱动部，结合于所述多个升降销而使所述多个升降销升降，所述销驱动部包括在所述各个升降销的下方各提供一个的多个压电马达。
根据本发明的一实施例，可以是，提供一种基板处理装置，包括：外壳，在内部具有处理空间；基板支承单元，在所述处理空间内支承基板；以及流体供应单元，向所述处理空间供应处理流体。可以是，所述基板支承单元包括：基板支承部件，被放置所述基板并形成有一个以上的销孔；以及升降销组件，提供成沿着所述销孔而升降，所述升降销组件包括：多个升降销，能够升降地插入于所述销孔；以及销驱动部，包括结合于各个所述升降销的多个压电马达。
在一实施例中，所述升降销组件可以还包括：销板，支承所述多个升降销，所述销驱动部设置于所述销板上，从而所述升降销和所述销板可以连接。
在一实施例中，可以是，所述基板处理装置还包括：基板水平传感器，感测搬入到所述处理空间中的基板的高度以及倾斜。
根据本发明的一实施例，可以是，提供一种升降销高度调整方法，对与多个压电马达一对一对应地连接的升降销的高度偏差进行调整。可以是，所述升降销高度调整方法包括：使所述升降销上升的步骤；感测上升的所述升降销的高度的步骤；根据感测到的各个所述升降销的高度来调节向各个所述压电马达供应的电压，从而校正所述升降销的高度偏差的步骤。
根据本发明的实施例，通过适用有压电元件的压电马达控制升降销的高度，因此能够精密地控制升降销的高度。
另外，压电马达适用于多个升降销的每一个，因此能够独立地控制各升降销的高度。
另外，通过根据高度控制各升降销的高度的控制器，自动校正升降销之间的高度偏差，因此能够缩短工艺时间并增加生产率。
本发明的效果不限于上述的效果，应理解为包括通过本发明的详细的说明或者权利要求书中记载的发明的构成能够推理出的所有效果。
附图说明
图1是概要示出以往的升降销组件的立体图。
图2是放大图1的一部分的局部放大图。
图3是示出根据本发明的一实施例的基板处理装置的截面图。
图4是用于说明图3的升降销组件的概要放大图。
图5是用于说明图4的压电马达的概要放大图。
图6是图5的平面图。
(附图标记说明)
900：升降销组件
910：升降销
920：销板
940：销驱动部(压电马达)
942：电动机
943：第一连接轴
944：压电致动器
945：第二连接轴
946：相接部件
950：控制器
952：高度感测传感器
具体实施方式
在本说明书中使用的术语和所附附图用于容易地说明本发明，因此本发明不限于术语和附图。省略在本发明中使用的技术中的与本发明的构思没有密切关系的公知技术的详细说明。本说明书中记载的实施例用于将本发明清楚地说明给本发明所属技术领域中具有通常知识的人员，因此本发明不限于本说明书中记载的实施例，应解释为本发明的范围包括不脱离本发明的构思的修改例或者变形例。
在本发明的实施例中，举例说明具有利用等离子体蚀刻基板的电感耦合等离子体(ICP：Inductive Coupled Plasma)源的基板处理装置。但是，本发明不限于此，可以提供具有电容耦合等离子体(CCP：Capacitive Coupled Plasma)源的基板处理装置等升降销(Lift Pin)，适用于对基板执行工艺的各种种类装置。
另外，在本发明的实施例中，关于基板支承单元，举例说明静电卡盘。但是，本发明不限于此，当静电卡盘不是必须时，支承单元可以通过机械夹紧来支承基板，或通过真空来支承基板。
图3是示出根据本发明的一实施例的基板处理装置的截面图。
参照图3，基板处理装置10利用等离子体处理基板W。例如，基板处理装置10可以对基板W执行蚀刻工艺。基板处理装置10可以包括腔室100、基板支承单元200、气体(处理流体)供应单元300、等离子体源400。
腔室100提供执行等离子体处理的空间，基板支承单元200在腔室100的内部中支承基板W。气体供应单元300向腔室100的内部供应工艺气体，等离子体源400向腔室100的内部提供电磁波而从工艺气体生成等离子体。以下，详细说明各结构。
腔室100包括腔室主体110和盖子120。腔室主体110是上面开启，在内部形成空间。在腔室主体110的底面壁形成排气孔113。排气孔113与排气管线117连接，提供在腔室主体110的内部滞留的气体和在工艺过程中产生的反应副产物向外部排出的通道。排气孔113可以在腔室主体110的底面壁边缘区域形成多个。
盖子120密闭腔室主体110的开启的上面。盖子120具有与腔室主体110的圆周相对应的半径。盖子120可以以电介质材质提供。盖子120可以以铝材质提供。被盖子120和腔室主体110围绕的空间提供为执行等离子体处理工艺的处理空间130。
隔板250在腔室100内控制工艺气体的流动。隔板250提供为环状，并位于腔室100和基板支承单元200之间。在隔板250形成分配孔251。在腔室100内滞留的工艺气体穿过分配孔251而流入到排气孔113。可以根据分配孔251的形状以及排列，控制向排气孔113流入的工艺气体的流动。
气体供应单元300向腔室100的内部供应作为处理流体的工艺气体。气体供应单元300包括喷嘴310、气体储存部320以及供气管线330。
喷嘴310安装于盖子120。喷嘴310可以位于盖子120的中心区域。喷嘴310通过供气管线330与气体储存部320连接。在供气管线330设置阀340。阀340开闭供气管线330，调节工艺气体的供应流量。储存在气体储存部320中的工艺气体通过供气管线330供应到喷嘴310，从喷嘴310向腔室100的内部喷射。喷嘴310主要向处理空间130的中央区域供应工艺气体。与此不同，气体供应单元300可以还包括安装于腔室主体110的侧壁的喷嘴(未图示)。喷嘴向处理空间130的边缘区域供应工艺气体。
等离子体源400从工艺气体生成等离子体。等离子体源400包括天线410、电源420以及上盖430。
天线410提供于腔室100的上方。天线410可以以螺旋形状的线圈提供。电源420通过电缆与天线410连接，将高频电力施加于天线410。通过高频电力的施加，在天线410中产生电磁波。电磁波在腔室100的内部形成感应电场。工艺气体从感应电场获得离子化所需的能量而生成为等离子体。等离子体可以提供到基板W，执行蚀刻工艺。
基板支承单元200位于处理空间130，支承基板W。基板支承单元200可以利用静电力固定基板W，或通过机械夹紧方式支承基板W。以下，关于基板支承单元200，举例说明利用静电力固定基板W的静电卡盘。
静电卡盘200包括基板支承部件210、外壳230以及升降销910。
基板支承部件210可以利用静电力吸附基板。基板支承部件210可以包括电介质板211、电极212、加热器213、聚焦环214、绝缘板215以及接地板216。
电介质板211提供为圆板形状。电介质板211的上面可以与基板W相对应，或具有比基板W小的半径。在电介质板211的上面可以形成凸出部211a。基板W置于凸出部211a，并与电介质板211的上面隔开预定间隔。电介质板211可以以下部区域具有比上部区域大的半径的方式侧面形成台阶。作为一例，电介质板211可以是Al2O3。
电极212埋设于电介质板211的内部。电极212作为厚度薄的导电性材质的圆板，通过电缆221与外部电源(未图示)连接。从外部电源施加的电力在电极212和基板W之间形成静电力，将基板W固定于电介质板211的上面。外部电源可以是DC电源。
加热器213提供于电介质板211的内部。加热器213可以提供于电极212的下方。加热器213通过电缆222与外部电源(未图示)连接。加热器213通过阻抗从外部电源施加的电流而产生热量。产生的热量经由电介质板211向基板W传递，将基板W加热到预定温度。加热器213可以以螺旋形状的线圈提供，并以均匀的间隔埋设于电介质板211的内部。
聚焦环214以环状提供，并沿着电介质板211的上部区域圆周配置。聚焦环214的上面可以形成台阶以使得与电介质板211相邻的内侧部比外侧部低。聚焦环214的上面内侧部可以位于与电介质板211的上面相同的高度。聚焦环214将电磁场形成区域扩展成使基板W位于形成等离子体的区域的中心。由此，可以遍及基板W的整个区域均匀地形成等离子体。
绝缘板215位于电介质板211的下方，并支承电介质板211。绝缘板215作为具有预定厚度的圆板，可以具有与电介质板211对应的半径。绝缘板215以绝缘材质提供。绝缘板215通过电缆223与外部电源(未图示)连接。通过电缆223施加到绝缘板215的高频电流在静电卡盘200和盖子120之间形成电磁场。电磁场提供为生成等离子体的能量。
在绝缘板215可以形成冷却流路211b。冷却流路211b位于加热器213的下方。冷却流路211b提供供冷却流体循环的通道。冷却流体的热量传导到电介质板211和基板W，被加热的电介质板211和基板W迅速冷却。冷却流路211b可以形成为螺旋形状。与此不同，冷却流路211b可以是具有不同半径的环状的流路配置成具有相同的中心。各个流路可以彼此连通。与此不同，冷却流路211b可以形成于接地板216。
接地板216位于绝缘板215的下方。接地板216作为具有预定厚度的圆板，可以具有与绝缘板215相应的半径。接地板216接地。接地板216将绝缘板215和腔室主体110电绝缘。
在基板支承部件210形成销孔220。销孔220形成于基板支承部件210的上面。而且，销孔220可以垂直贯通基板支承部件210。销孔220从电介质板211的上面依次经由电介质板211、绝缘板215以及接地板216而提供到接地板216的下面。
销孔220可以形成多个。销孔220可以向电介质板211的圆周方向配置多个。例如，3个销孔220可以向电介质板211的圆周方向隔开120度间隔配置。除此之外，可以形成4个销孔220向电介质板211的圆周方向隔开90度间隔配置等各种数量的销孔220。
而且，销孔220可以形成于电介质板211的凸出部211a。例如，在具有圆形平面形状的凸出部211a的中央可以形成圆形的销孔220。然而，凸出部211a和销孔220的平面形状可以各种方式设置。销孔220可以形成于凸出部211a的一部分。例如，可以是，6个凸出部211a向电介质板211的圆周方向隔开60度间隔配置，3个销孔220隔开30度间隔配置。
外壳230位于接地板216的下方，并支承接地板216。外壳230作为具有预定高度的圆筒，在内部形成空间。外壳230可以具有与接地板216相应的半径。在外壳230的内部设置各种电缆(未图示)和升降销组件900。
升降销组件900通过上升以及下降移动在电介质板211装载基板W，或从电介质板211卸载基板W。
参照图4，升降销组件900包括升降销910、销板920以及销驱动部940。
升降销910提供多个以与销孔220的数量相等，并容纳于销孔220各自的内部。在此，升降销910的直径形成为比销孔220的直径微小。具体地，升降销910的直径可以具备当配置成升降销910和销孔220具有相同的中心轴时升降销910与销孔220的内侧壁不接触的最小限度的直径。
升降销910沿着销孔220向上下方向移动，装载/卸载基板W。作为一例，升降销910上升而支承通过搬运机械手(未图示)的机械臂搬入到处理空间并向基板支承部件210的上方输送的基板后，下降而将基板装载到基板支承部件210。作为另一例，升降销910支承基板支承部件210上的基板并上升，通过传递到机械臂而卸载基板后，再下降。
销板920位于外壳230的内部，并支承升降销910。销板920可以通过将后述的销驱动部940与升降销910相互连接。另一方面，虽未详细图示，可以提供用于通过将销板920向上下方向驱动而同时调节升降销910的高度的单独的驱动部件(例如：油压或者气缸)。销板920可以根据需要省略。
销驱动部940包括多个压电马达940。压电马达940可以以与升降销910的数量相同的数量提供而在各个升降销910的下方各提供一个。压电马达940的上端连接于升降销910的下部，压电马达940的下端连接于销板920，从而可以结合升降销910和销板920。
图5是放大示出图4的压电马达的图。参照图5，压电马达940可以包括电动机942、压电致动器944。
以与升降销910的数量相同的数量提供的压电马达940可以以一对一对应方式连接。各压电马达940可以独立控制。通过此，升降销910的上下移动可以彼此独立控制。
电动机942提供于压电马达940的下方，并可以是从电能得到旋转力的普通马达。电动机942可以安装固定于销板920。电动机942可以使升降销910上升并下降。
压电致动器944作为利用通过电能产生机械变形的反压电效应的压电元件，可以构成为随着电源供应向垂直方向膨胀以及收缩。压电致动器944可以通过第一连接轴943与电动机942的上部连接，并通过第二连接轴945连接于升降销910的下部。通过压电致动器944的膨胀以及收缩，可以调节升降销910的高度。可以根据施加于压电致动器944的电压而精密地控制压电致动器944的膨胀以及收缩程度，因此通过压电致动器944，可以微细调整升降销910的高度。压电致动器944和第一连接轴943、第二连接轴945可以通过螺母等连接部件连接，连接部件以及压电致动器944可以以被相接部件946围绕的方式提供。
相接部件946可以提供为保护压电致动器944，并提供为与压电致动器944一起收缩以及膨胀。
图6是图5的升降销组件900的平面图。
参照图6，升降销组件900可以还包括控制销驱动部940的控制器950以及感测各升降销910的高度的高度感测传感器952。
高度感测传感器952可以与控制器950连接。当各个升降销910通过电动机942上升时，高度感测传感器952可以感测各升降销910的高度。在各升降销910的最大上升高度中，当感测到高度的偏差时产生信号，可以将这样的信号向控制器950传送。例如，高度感测传感器952可以包括提供于各压电马达940的一体型测位装置(例如：光栅尺等)。
控制器950可以根据由高度感测传感器952产生的信号来控制压电马达940以使升降销910的高度一致，从而校正升降销910的高度。控制器950可以与各个压电马达940单独地连接，可以将各个压电马达940单独地控制。控制器950可以基于从高度感测传感器952接收的信号来控制施加于包括在各压电马达940中的各压电致动器944的电压。
另一方面，虽未详细图示，根据本发明的一实施例的基板处理装置可以还包括对搬入到处理空间中的基板的高度以及倾斜进行感测的基板水平传感器。通过基板水平传感器产生基板的高度以及倾斜数据可以向控制器950传输。由此，控制器950可以构成为在控制升降销910的高度时可以执行还考虑被升降销910支承的基板的高度以及倾斜数据(基板的弯曲程度)的高度控制。
在接地板216和销板920之间可以提供波纹管990。可以是，波纹管990的上端部连接于接地板216，下端部连接于销板920。波纹管990可以设置成环围位于外壳230内的升降销910的一部分。波纹管990可以根据销板920的升降而向上下方向收缩以及膨胀。
基于上述的基板处理装置的升降销高度调整方法可以包括：使升降销910上升的步骤；感测上升的升降销910的高度的步骤；根据测定到的各升降销910的高度来控制驱动各升降销910的各个压电马达940的步骤。
使升降销910上升的步骤可以通过压电马达940的电动机942来执行。电动机942可以通过以预设定的转速旋转而使升降销910上升。
上升的升降销910的高度可以通过高度感测传感器952来感测，通过高度感测传感器952感测到的信号或者数据可以向控制器950传输。
控制器950可以基于通过高度感测传感器952感测到的各升降销910的高度来独立地控制各压电马达940以使升降销910的高度一致。控制器950可以单独地调节向各个压电马达供应的电压来校正升降销910的高度偏差。
使升降销910的高度一致后，升降销910可以从搬运机械手接收基板。
另一方面，可以还执行对搬入到处理空间中的基板的高度以及倾斜(基板的弯曲程度)进行感测的步骤以及基于其的升降销控制步骤。
以下，根据上述的升降销组件900以及包括其的基板处理装置，提供适用压电致动器(压电元件)的压电马达而作为驱动升降销910的销驱动部，各升降销910和压电马达以一对一对应方式连接，因此能够精密控制升降销910的高度，具有能够独立地控制各升降销910的高度的效果。另外，通过与高度感测传感器连接的控制器950自动校正各升降销910的高度，因此能够省略工艺中断以及作业者的手工作业，从而能够缩短工艺时间并增加生产率。
以上的说明只不过是例示性说明了本发明的技术构思，在本发明所属技术领域中具有通常知识的人可以在不脱离本发明的实质性特征的范围内进行各种修改以及变形。因此，本发明中记载的实施例并不是用于限定本发明的技术构思，而是用于进行说明，本发明的技术构思范围不限于这样的实施例。本发明的保护范围应通过所附的权利要求书来解释，应解释为与其等同的范围内的所有技术构思包括在本发明的权利范围中。

Claims (20)

1.一种升降销组件，包括：
多个升降销，上端与基板接触而支承所述基板；以及
销驱动部，结合于所述多个升降销而使所述多个升降销升降，
所述销驱动部包括在所述各个升降销的下方各提供一个的多个压电马达。
2.根据权利要求1所述的升降销组件，其中，
所述压电马达包括：
下方的电动机；
压电致动器，通过连接轴连接于所述电动机。
3.根据权利要求2所述的升降销组件，其中，
所述压电致动器构成为根据电源供应而向垂直方向膨胀以及收缩。
4.根据权利要求3所述的升降销组件，其中，
通过调节向所述压电致动器供应的电压，微细调整所述升降销的高度。
5.根据权利要求1所述的升降销组件，其中，
所述升降销组件还包括：
高度感测传感器，感测上升的各个所述升降销的高度。
6.根据权利要求5所述的升降销组件，其中，
所述升降销组件还包括：
控制器，用于根据所述高度感测传感器来控制所述销驱动部，
所述控制器独立地控制各个所述压电马达。
7.一种基板支承单元，包括：
基板支承部件，支承基板并向上下方向形成一个以上的销孔；以及
升降销组件，提供成沿着所述销孔升降，
所述升降销组件包括：
多个升降销，上端与所述基板接触而支承所述基板；以及
销驱动部，结合于所述多个升降销而使所述多个升降销升降，
所述销驱动部包括在所述各个升降销的下方各提供一个的多个压电马达。
8.根据权利要求7所述的基板支承单元，其中，
所述压电马达包括：
下方的电动机；
压电致动器，通过连接轴连接于所述电动机。
9.根据权利要求8所述的基板支承单元，其中，
所述压电致动器构成为根据电源供应而向垂直方向膨胀以及收缩。
10.根据权利要求9所述的基板支承单元，其中，
通过调节向所述压电致动器供应的电压，微细调整所述升降销的高度。
11.根据权利要求7所述的基板支承单元，其中，
所述升降销组件还包括：
高度感测传感器，感测为了支承所述基板而上升的各个所述升降销的高度。
12.根据权利要求11所述的基板支承单元，其中，
所述升降销组件还包括：
控制器，用于根据所述高度感测传感器来控制所述销驱动部，
所述控制器独立地控制各个所述压电马达。
13.根据权利要求7所述的基板支承单元，其中，
所述升降销组件还包括：
销板，支承所述多个升降销，
所述销驱动部设置于所述销板上。
14.一种基板处理装置，包括：
外壳，在内部具有处理空间；
基板支承单元，在所述处理空间内支承基板；以及
流体供应单元，向所述处理空间供应处理流体，
所述基板支承单元包括：
基板支承部件，被放置所述基板并形成有一个以上的销孔；以及
升降销组件，提供成沿着所述销孔而升降，
所述升降销组件包括：
多个升降销，能够升降地插入于所述销孔；以及
销驱动部，包括结合于各个所述升降销的多个压电马达。
15.根据权利要求14所述的基板处理装置，其中，
所述压电马达包括：
下方的电动机；以及
压电致动器，通过连接轴而连接于所述电动机，
所述压电致动器构成为根据电源供应而从所述压电马达向垂直方向膨胀以及收缩。
16.根据权利要求15所述的基板处理装置，其中，
通过调节向所述压电致动器供应的电压，微细调整所述升降销的高度。
17.根据权利要求14所述的基板处理装置，其中，
所述基板处理装置还包括：
高度感测传感器，感测为了支承所述基板而上升的各个所述升降销的高度。
18.根据权利要求17所述的基板处理装置，其中，
所述基板处理装置还包括：
控制器，根据所述高度感测传感器来控制所述多个压电马达。
19.根据权利要求14所述的基板处理装置，其中，
所述基板处理装置还包括：
基板水平传感器，感测搬入到所述处理空间中的所述基板的高度以及倾斜。
20.一种升降销高度调整方法，对与多个压电马达一对一对应地连接的升降销的高度偏差进行调整，其中，所述升降销高度调整方法包括：
使所述升降销上升的步骤；
感测上升的所述升降销的高度的步骤；
根据感测到的各个所述升降销的高度来调节向各个所述压电马达供应的电压，从而校正所述升降销的高度偏差的步骤。
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