CN117276162A - 一种等离子体处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体处理设备，属于等离子体技术领域。本发明解决了现有等离子体处理设备在晶圆完成等离子体反应后无法立刻取出晶圆且不能自动码放晶圆的问题。本发明包括设备本体和传送退料机构；设备本体包括进料口和出料口；传送退料机构包括承载开合机构、料盒限位机构和收料盒；承载开合机构在进料口和出料口之间进行往复运动，承载开合机构包括两个连接件，两个连接件的一端活动连接，另一端与收料盒接触后张开，远离收料盒后关合；料盒限位机构中的限位凸块与收料盒限位连接。本发明通过承载开合机构的张开操作将晶圆推入收料盒内，完成对晶圆的取出和码放。

Description

一种等离子体处理设备
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，尤其涉及一种等离子体处理设备。
背景技术
等离子体处理是指在等离子体处理装置中通入工艺气体，电离工艺气体产生等离子体，利用电场加速，对晶圆表面进行等离子体处理。
在半导体的等离子体处理过程中，等离子体处理设备持续放电，产生大量热量，引起反应腔内包括被处理材料在内各种结构件的温度升高，直接拿取，被灼烧的可能性极高，故，需要在等离子体反应完成后，待被处理材料冷却后才可取出，显然，此种处理方法增加工作时长，又因为被处理材料在反应腔内冷却，占用反应腔，影响反应腔的下一次等离子体反应，进而导致等离子体处理效率低。
另外，冷却后的材料需要工作人员一片一片取出，然后一片一片码放，此种取出和码放工作不仅效率低，还不利于连续生产。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种等离子体处理设备，用以解决现有等离子体处理设备在晶圆完成等离子体反应后无法立刻取出晶圆且不能自动码放晶圆的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种等离子体处理设备，包括设备本体和传送退料机构；
设备本体包括分别设置在相对侧壁上的进料口和出料口；
传送退料机构包括承载开合机构、料盒限位机构和具有多个晶圆收纳座的收料盒；
承载开合机构在进料口和出料口之间进行往复运动；
承载开合机构包括两个连接件，两个连接件的一端活动连接，另一端与收料盒接触后进行张开操作，将晶圆推入收料盒后，连接件复位；
料盒限位机构包括转动件、第一连接件、第二连接件和限位凸块；转动件、第一连接件、第二连接件依次连接；第二连接件朝向收料盒的一侧设置限位凸块，限位凸块与收料盒限位连接；转动件设置在承载开合机构的往复运动路线上；第一连接件贯穿设备本体的侧壁后与第二连接件连接；第二连接件设置在设备本体的侧壁与收料盒之间。
进一步地，所述料盒限位机构还包括遮挡件；
遮挡件固定在设备本体的侧壁上；
第二连接件与遮挡件滑动连接。
进一步地，料盒限位机构还包括底座；
底座固定在设备本体内部的底面上；
底座与转动件转动连接。
进一步地，承载开合机构还包括橡胶垫；
橡胶垫设置在连接件的内侧壁上；
橡胶垫的上表面与两个连接件的内侧壁围合形成晶圆限位区。
进一步地，承载开合机构还包括扭簧，扭簧设置在两个连接件的连接端上。
进一步地，相邻两个晶圆收纳座之间形成晶圆进入通道，每个晶圆进入通道具有一个收料入口。
进一步地，传送退料机构还包括退料仓，退料仓固定在设备本体的侧壁，且收料盒在退料仓的内壁上滑动。
进一步地，传送退料机构还包括驱动机构和引导板；
驱动机构连接在设备本体的内壁上；
引导板的一端与驱动机构连接，另一端与连接件滑动连接。
进一步地，驱动机构包括相互平行的第一轨道和第二轨道，第一轨道为丝杠，第二轨道为导轨或丝杠。
进一步地，还包括接料机构，接料机构包括位于收料盒下方的小车。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明等离子体处理设备中的传送退料机构包括承载开合机构、具有多个晶圆收纳座晶圆进入通道的收料盒，待处理晶圆由承载开合机构带至等离子体处理区进行等离子体反应，并在完成等离子体反应后，继续由承载开合机构带至出料口，承载开合机构与收料盒接触后，承载开合机构不改变移动方向且继续移动，两个连接件在收料盒上进行张开操作，同时，将承载开合机构上的晶圆推入收料盒内，完成对晶圆的传送、退料。在此过程中，晶圆在等离子体反应完成后，立刻被传送至收料盒，无需等待晶圆冷却，不要人工参与，效率高。待承载开合机构返回进料口后即可进行下一晶圆的等离子体处理，利于连续生产。
2、本发明等离子体处理设备中收料盒包括多个呈竖向排列的晶圆收纳座，每个晶圆收纳座具有一个收料入口，从反应腔出来的晶圆被推入晶圆收纳座存放，一个晶圆收纳座存放一片晶圆，通过料盒限位机构解除对收料盒的限位，已装有晶圆的晶圆收纳座下移，未装有晶圆的晶圆收纳座的收料入口正对出料口，等待装入晶圆，以此实现晶圆自动码放，无需人工参与，实现自动化和流程化。
3、本发明等离子体处理设备利用承载开合机构复位过程中触发料盒限位机构，料盒限位机构解除对收料盒的限位，实现收料盒的移动。
4、本发明等离子体处理设备还包括接料机构，接料机构中的小车位于收料盒下方，待收料盒装满晶圆后并被解除限定后落入小车，多个装有晶圆收料盒依次落入，完成装有晶圆收料盒的自动装车，避免人工参与，提高效率，利于装有晶圆收料盒的码放，提升工作效率。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；
图1为本发明的一种等离子体处理设备的俯视结构示意图；
图2为图1中A处放大结构示意图；
图3为图1的侧视结构示意图；
图4为图3中B处放大结构示意图；
图5为图3中C处放大结构示意图；
图6为图3中接料机构的结构示意图；
图7为图6中触发件的结构示意图；
附图标记：
1-设备本体，2-传送退料机构，3-出料机构，4-液压杆，5-喷气套；
21-活动腔，22-驱动机构，23-引导板，24-承载开合机构，25-退料仓，26-收料盒，27-晶圆进入通道，28-晶圆收纳座，29-料盒限位机构；
241-导向块，242-连接件，243-橡胶垫；
291-转动件，292-第一连接件，293-第二连接件，294-限位凸块；295-底座，296-遮挡件；
31-码放仓，32-触发件，33-小车，34-防护门；
321-底柱，322-顶杆，323-齿块，324-支撑座，325-解锁块，326-限制槽，327-第一伸缩件，328-第二伸缩件；
3221-第一楔形块；
3251-第二楔形块。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例
本实施例公开了一种等离子体处理设备，如图1所示，包括设备本体1和传送退料机构2；设备本体1包括分别设置在相对侧壁上的进料口和出料口；承载开合机构24在进料口和出料口之间进行往复运动；传送退料机构2包括承载开合机构24、料盒限位机构和收料盒26。如图1所示，承载开合机构24包括两个连接件242，两个连接件242的一端活动连接，另一端与收料盒26接触后进行张开操作，将晶圆推入收料盒26后，在承载开合机构24的复位过程中，两个连接件242复位。如图4所示，料盒限位机构29，料盒限位机构29包括转动件291、第一连接件292、第二连接件293和限位凸块294，转动件291、第一连接件292、第二连接件293依次连接，第二连接件293朝向收料盒26的一侧设置限位凸块294，限位凸块294与收料盒26限位连接；转动件291设置在承载开合机构24的往复运动路线上；第一连接件292贯穿设备本体1的侧壁后与第二连接件293连接；第二连接件293设置在设备本体1的侧壁与收料盒26之间；限位凸块294与收料盒26限位连接。
在本发明中，承载开合机构24在进料口时，两个连接件242形成晶圆限位区，待等离子体处理的晶圆被放置在晶圆限位区，由两个连接件242的内壁和橡胶垫243对晶圆的位置限定，保证在承载开合机构24由进料口向出料口移动的过程中和在待等离子体处理晶圆表面发生等离子体反应的过程中，待等离子体处理晶圆不脱离承载开合机构24。承载开合机构24与收料盒26接触后，连接件242持续张开，解除对晶圆的限位，随着承载开合机构24继续向出料口移动，连接件242继续张开，最终将晶圆推入收料盒26，完成对晶圆的传送和将晶圆收入到收料盒内，本发明实现了在晶圆完成等离子体反应立即将晶圆传送至收料盒，无需等待晶圆冷却，节省时间，效率高，不需人工参与，节省人力成本。
在本发明中，如图1所示，收料盒包括多个呈竖向排列的晶圆收纳座28，每个晶圆收纳座28具有一个收料入口，从反应腔出来的晶圆被推入到晶圆收纳座28存放，一个晶圆收纳座28存放一片晶圆，已装有晶圆的晶圆收纳座28被从出料口移走后，使下一个未装有晶圆的晶圆收纳座28的收料入口移动至朝向出料口，进行下一片晶圆存放，以此实现晶圆码放，无需人工参与，实现自动化和流程化。
在本发明中，通过转动件291、第一连接件292、第二连接件293和限位凸块294的联动，使限位凸块294对收料盒26限位或解除限位，达到收料盒26固定或移动，进而实现收料盒26上已装有晶圆的晶圆收纳座28从出料口移走，下一个未装有晶圆的晶圆收纳座28的收料入口移动至出料口且被限位固定。
进一步地，如图1和图2所示，传送退料机构2还包括驱动机构22和引导板23；驱动机构22连接在设备本体1的内壁上，驱动机构22包括相互平行的第一轨道和第二轨道，第一轨道为丝杠，第二轨道为导轨或丝杠，第一轨道和第二轨道之间的区域为承载开合机构24的传送区域，以实现承载开合机构24在进料口和出料口之间进行往复运动。引导板23的一端与驱动机构22上的滑块连接，另一端与连接件242滑动连接，引导板23上开设通槽，连接件242上设置与通槽匹配的导向块241，通过引导板23与导向块241的设置，实现驱动机构22通过引导板23带动连接件242移动，当连接件242的开合端与收料盒26接触后，滑块继续向出料口移动，由于收料盒26阻挡连接件242，导向块241在通槽上滑动并移动至靠近a端后停止移动，连接件242再随着滑块继续向出料口移动，连接件242由滑块带动进行张开操作。
进一步地，如图1所示，传送退料机构2还包括活动腔21，活动腔21设置在设备本体1内，活动腔21的内部设置驱动机构22和承载开合机构24。
进一步地，如图1和图2所示，承载开合机构24还包括橡胶垫243，橡胶垫243设置在连接件242的内侧壁上，橡胶垫243的上表面与两个连接件242的内侧壁围合形成晶圆限位区，在承载开合机构24传送晶圆的过程中，晶圆被放置在晶圆限位区，在晶圆进行等离子体反应的过程中，晶圆位于承载开合机构24上且处于相对静止状态。
进一步地，承载开合机构24还包括扭簧，两个连接件242通过转轴转动连接，且在两个连接件242和转轴之间设置扭簧，通过扭簧，实现两个连接件242的张开和关合。
进一步地，连接件242与收料盒26的接触端设置引导辊，通过引导辊，引导连接件242在收料盒26上移动，一方面防止连接件242跑偏，另一方面保证晶圆相对收料入口的位置稳定移动，以便于顺利将晶圆推入收料盒26。
进一步地，如图3所示，收料盒26具有多个晶圆收纳座28，相邻两个晶圆收纳座28之间形成晶圆进入通道27，每个晶圆进入通道27具有一个收料入口，晶圆从收料入口通过晶圆进入通道27被推入收料盒26并被置于晶圆收纳座28上。
进一步地，在收料盒26 朝向限位凸块294的一侧设置与限位凸块294匹配的插槽，通过限位凸块294与插槽的插拔连接，实现限位凸块294与收料盒26的限位连接。
进一步地，如图3所示，料盒限位机构29还包括底座295，底座295固定在所述设备本体1内部的底面上，底座295与转动件291转动连接。承载开合机构24在运动过程中，连接件242推动转动件291使转动件291在底座295转动。
考虑到转动件291的复位，设置扭转弹簧，转动件291通过扭转弹簧与底座295连接，进而实现通过扭转弹簧带动转动件291复位。
进一步地，转动件291上设置连接套，通过连接套，转动件291与第一连接件292连接，并带动第一连接件292移动。
进一步地，考虑到承载开合机构24在进料口至出料口之间进行往复运动过程中，既能实现转动件291被承载开合机构24推动，还能实现转动件291不阻挡承载开合机构24运动，设置转动件291的顶端所在平面位于承载开合机构24的顶面和底面之间。
示例性的，转动件291的顶端所在平面低于橡胶垫243所在平面，且高于连接件242底面所在平面。
在本实施例中，在承载开合机构24从进料口向出料口移动的过程中，承载开合机构24与转动件291接触并向转动件291施加推力，转动件291带动第一连接件292和第二连接件293，使限位凸块294与收料盒26上的插槽紧紧卡住，进一步保证限位凸块294与收料盒26的限位连接。在承载开合机构24从出料口返回进料口的过程中，承载开合机构24接触并向转动件291施加推力，转动件291在底座295上转动，进一步带动第一连接件292向进料口所在方向移动，因为第一连接件292、第二连接件293和限位凸块294依次连接，所以第二连接件293和限位凸块294向进料口所在方向移动，解除限位凸块294对收料盒26的限位，此时，收料盒26基于自身重力向下移动，新的收料入口与出料口相对；随着扭转弹簧带动转动件291复位，第一连接件292复位，即向收料盒26所在方向水平移动，第一连接件292通过第二连接件293带动限位凸块294与收料盒26再次限位连接，等待对晶圆的收纳，当前晶圆收纳座28和下一个晶圆收纳座28位于同一个收料盒或不同收料盒。
进一步地，考虑到限制第二连接件293在设备本体1与收料盒26之间移动，料盒限位机构还包括遮挡件296，遮挡件296固定在设备本体1的侧壁上，遮挡件296上设置凹槽，第二连接件293沿凹槽滑动，实现遮挡件296滑动连接；第二连接件293位于由遮挡件296和设备本体1侧壁围合的区域内，且第二连接件293沿凹槽在设备本体1的侧壁和遮挡件296之间往复移动，以带动限位凸块294在区域内至区域外做往复运动，实现限位凸块294与收料盒26的插拔连接。遮挡件296限定第二连接件293的移动位移，进一步确保第二连接件293上的限位凸块294与收料盒26的准确插拔限位连接。
示例性地，如图5所示，遮挡件296为L型结构，L型结构的一个侧边与设备本体1侧壁连接，另一侧边设置在第二连接件293的移动方向上，用于限制第二连接件293的最大位移。L型结构上设置凹槽，第二连接件293在凹槽内移动。
示例性地，遮挡件296为挡板，挡板固定在设备本体1的侧壁上，挡板朝向限位凸块294的一侧设置通孔，限位凸块294穿出通孔与收料盒26限位连接。
进一步地，如图5所示，第一连接件292设置多个限位凸块294，同时对多个晶圆收纳座28的收料入口进行限位，保证限位连接的稳定性。
在本实施例中，第一连接件292带第二连接件293向设备本体1侧壁所在方向水平移动，当第二连接件293接触到设备本体1侧壁时，停止继续水平移动，处于静止状态，此时，第二连接件293上的限位凸块294与收料盒26之间无插拔连接关系，即限位凸块294解除对收料盒26的限位，收料盒26在此时沿设备本体1的侧壁下滑。
进一步地，如图1所示，传送退料机构2还包括退料仓25，退料仓25固定在设备本体1的侧壁，且收料盒26在退料仓25的内壁上滑动，从而实现当限位凸块294解除对收料盒26的限定后，收料盒26基于重力向下滑动。
具体地，设备本体1的侧壁上开设有第一滑槽，退料仓25的内壁上设置传送件和固定在传送件上的卡位块，收料盒26的一侧侧壁上固定设置与第一滑槽匹配的滑块，另一侧侧壁上设置与卡位块匹配的卡位槽，实现收料盒26在设备本体1的侧壁和退料仓25的内壁上滑动。
在本实施例中，收料盒26的卡位槽与卡位块连接，限位凸块294与收料盒26的插槽插拔限位连接，在扭转弹簧的作用下，收料盒26受到沿转动件291至限位凸块294方向的压力，使得限位凸块294与收料盒26之间、收料盒26与卡位块之间的连接更稳定。当转动件291转动，依次带动第一连接件292、第二连接件293和限位凸块294向进料口方向移动，解除限位凸块294与收料盒26之间的连接，此时，收料盒26的卡位槽与卡位块保持连接，基于自身重力的同时，随着传送件的下移，收料盒26沿设备本体1侧壁上的第一滑槽下滑。
进一步地，如图3所示，等离子体处理设备还包括接料机构3，接料机构3设置在退料仓25的下方，接料机构3包括位于收料盒26下方的小车33，当小车33上装有足够多的收料盒26后，小车33携带收料盒26转移。
如图3和图6所示，接料机构3还包括码放仓31和防护门34；码放仓31的顶端与退料仓25的底端固定连接，且码放仓31的内部与退料仓25的内部相连通；防护门34的轴端与码放仓31的底面铰接。小车33设置在码放仓31内。
具体地，如图6和图7所示，接料机构3还包括触发件32，触发件32设置在码放仓31的底面，且触发件32的上端与小车33紧贴，通过触发件32实现防护门34的自动开启。如图7所示，触发件32包括顶杆322、齿块323、支撑座324、解锁块325、限制槽326、第一伸缩件327和第二伸缩件328，顶杆322侧壁上设置第一楔形块3221，解锁块325上设置与第一楔形块3221匹配的第二楔形块3251；顶杆322的顶端与小车33的底端接触，顶杆322的底端通过第一伸缩件327与码放仓31的底部连接；支撑座324设置在顶杆322和防护门34之间，且固定连接在码放仓31的底面，解锁块325滑动设置在支撑座324的上表面，通过第二伸缩件328，解锁块325沿顶杆322至防护门34的方向水平运动；齿块323设置在防护门34的转轴外壁上，且与设置在解锁块325上的限制槽326匹配。
在本实施例中，随着限位凸块294对收料盒26解除限定，收料盒26滑落到小车33上，随着小车33上收料盒26的增多，小车33的承载量增加，顶杆322下方的第一伸缩件327被压缩，顶杆322带动第一楔形块3221下移，当第一楔形块3221与第二楔形块3251接触并持续向第二楔形块3251挤压的过程中，第二伸缩件328被压缩，从而带动解锁块325向顶杆322所在方向水平移动，解锁块325上的限制槽326与齿块323分离，解除限制槽326与齿块323之间的限位连接，防护门34沿防护门转轴转动，防护门34打开，装载收料盒小车的移出和未装载收料盒小车的移入。
进一步地，为了保证解锁块325滑动的顺畅，解锁块325的底部上设置滑动件，支撑座324的上表面设置与滑动件匹配部，在第二伸缩件328的作用下，解锁块325在支撑座324上滑动。
进一步地，为保证第一伸缩件327和顶杆322在下降和上升过程中不发生偏离，如图7所示，触发件32还包括底柱321，第一伸缩件327设置在底柱321内，顶杆322的顶端凸出底柱321，底端与第一伸缩件327固定连接，第一楔形块3221凸出底柱321的侧壁，且底柱321的侧壁上设置与第一楔形块3221的滑动槽。
进一步地，齿块323与限制槽326限位连接后，为保证防护门34被限位的更稳定，齿块323设置多个，且多个齿块323等间距圆形阵列分布，限制槽326的数量与齿块323的数量相同。
进一步地，防护门转轴上设置扭转弹簧，当限制槽326与齿块323之间的限位连接被解除后，扭转弹簧带动防护门转轴转动，防护门转轴带动防护门34打开。
优选地，第一伸缩件327和第二伸缩件328为伸缩弹簧杆。
具体地，在小车33上表面设置橡胶层，当收料盒26滑落到小车33时使收料盒26得到缓冲，保证收料盒26内的晶圆不被破坏。
进一步地，如图3所示，等离子体处理设备还包括液压杆4、喷气套5、喷气口和 限位座，喷气口设置在喷气套5的内壁上，限位座设置在喷气套5的下方，且与喷气套5接触后形成反应腔；液压杆4的顶端固定在设备本体1的内部顶端，液压杆4的底端连接喷气套5，用于带动喷气套5发生上下位移。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种等离子体处理设备，其特征在于，包括设备本体和传送退料机构；
所述设备本体包括分别设置在相对侧壁上的进料口和出料口；
所述传送退料机构包括承载开合机构、料盒限位机构和具有多个晶圆收纳座的收料盒；
所述承载开合机构在所述进料口和所述出料口之间进行往复运动；
所述承载开合机构包括两个连接件，两个所述连接件的一端活动连接，另一端与所述收料盒接触后进行张开操作，将晶圆推入所述收料盒后，所述连接件复位；
所述料盒限位机构包括转动件、第一连接件、第二连接件和限位凸块；所述转动件、所述第一连接件、所述第二连接件依次连接；所述第二连接件朝向所述收料盒的一侧设置所述限位凸块，所述限位凸块与所述收料盒限位连接；所述转动件设置在所述承载开合机构的往复运动路线上；所述第一连接件贯穿所述设备本体的侧壁后与所述第二连接件连接；所述第二连接件设置在所述设备本体的侧壁与所述收料盒之间。
2.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，所述料盒限位机构还包括遮挡件；
所述遮挡件固定在所述设备本体的侧壁上；
所述第二连接件与所述遮挡件滑动连接。
3.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，所述料盒限位机构还包括底座；
所述底座固定在所述设备本体内部的底面上；
所述底座与所述转动件转动连接。
4.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，所述承载开合机构还包括橡胶垫；
所述橡胶垫设置在所述连接件的内侧壁上；
所述橡胶垫的上表面与两个所述连接件的内侧壁围合形成晶圆限位区。
5.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，所述承载开合机构还包括扭簧，所述扭簧设置在两个所述连接件的连接端上。
6.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，相邻两个所述晶圆收纳座之间形成晶圆进入通道，每个所述晶圆进入通道具有一个收料入口。
7.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，所述传送退料机构还包括退料仓，所述退料仓固定在所述设备本体的侧壁，且所述收料盒在所述退料仓的内壁上滑动。
8.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，所述传送退料机构还包括驱动机构和引导板；
所述驱动机构连接在所述设备本体的内壁上；
所述引导板的一端与所述驱动机构连接，另一端与所述连接件滑动连接。
9.根据权利要求8所述等离子体处理设备，其特征在于，所述驱动机构包括相互平行的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道为丝杠，所述第二轨道为导轨或丝杠。
10.根据权利要求1所述等离子体处理设备，其特征在于，还包括接料机构，所述接料机构包括位于所述收料盒下方的小车。
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