CN203205377U - 等离子体刻蚀机的装载系统 - Google Patents
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Abstract
等离子体刻蚀机的装载系统，包括装载腔体和腔盖，装载腔体与腔盖之间设有密封圈，装载腔体一侧设有机械手取送片口，取送片口处设有插板阀，插板阀与机械手腔体连接；装载腔体连接真空机械泵和外界气源；装载腔体内部设有托持片盘的托盘架，托盘架具有多个托持片盘的托持位，每个托持位均设有允许片盘离开的缺口，托盘架固定于底架上，底架与升降旋转装置连接；升降旋转装置包括升降工作部和旋转工作部，升降工作部包括导向杆，升降电机和升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和连接导向杆与旋转电机的旋转传动机构；导向杆与腔体之间间隙密封。本实用新型具有片盘吐量大，能够实现批量加工的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子体刻蚀机领域，特别是一种等离子体刻蚀机的装载系统。
背景技术
等离子刻蚀，是干法刻蚀中最常见的一种形式，其原理是暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子，电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。
刻蚀是半导体、微电子及LED制造过程中一个重要工序，刻蚀是利用化学或物理方法有选择性地从硅片或蓝宝石衬底片表面去除不需要的材料的过程，随着半导体器件的集成度提高，半导体器件的线宽越来越小，关键尺寸的控制也越来越重要，对刻蚀工艺的要求也越来越高。从工艺上区分，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀。干法刻蚀即等离子体刻蚀，通常在等离子体处理装置中通入刻蚀气体，并电离所述刻蚀气体成等离子体，利用所述等离子体对待刻蚀的晶圆进行刻蚀。现有的等离子体刻蚀方法通常在待刻蚀层表面形成光刻胶图形，以所述光刻胶图形为掩膜对所述待刻蚀层进行刻蚀。干法刻蚀由于各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，易实现自动化，洁净度高等显著特点成为当今最常用的刻蚀工艺之一。
等离子体刻蚀机的刻蚀速率和刻蚀均匀性对晶片制作至关重要。首先，刻蚀速率快，对于相同的刻蚀深度所需的刻蚀时间就少，生产效率就能够得到提高。其次，刻蚀均匀性对于提高产品的良率有决定性的作用。
装载系统作为人机交流窗口，是等离子体刻蚀机的重要组成部分，即在刻蚀过程开始前将待刻蚀片盘放入装载腔，由机械手传输至工艺腔，等刻蚀过程结束后，机械手将片盘送回装载腔，从而取出片盘。而现有的大多数干法刻蚀机的装载腔系统存在诸多问题，主要是片盘吞吐量较小，甚至是单片刻蚀，自动化程度低，不能实现批量加工，无法适应大规模工业化生产需求。
实用新型内容
为了克服现有的等离子体刻蚀机装载系统存在片盘吐量小、不能实现批量加工的缺点，本实用新型提供了一种片盘吐量大，能够实现批量加工的等离子体刻蚀机的装载系统。
等离子体刻蚀机的装载系统，包括装载腔体和腔盖，装载腔体与腔盖之间设有密封圈，装载腔体一侧设有机械手取送片口，取送片口处设有插板阀，插板阀与机械手腔体连接；装载腔体连接真空机械泵和外界气源；
装载腔体内部设有托持片盘的托盘架，托盘架具有多个托持片盘的托持位，每个托持位均设有允许片盘离开的缺口，托盘架固定于底架上，底架与升降旋转装置连接；
升降旋转装置包括带动托盘架抬起或下落的升降工作部，和带动托盘架旋转以转换托持位的旋转工作部，升降工作部包括插入装载腔体内的导向杆，升降电机和连接导向杆与升降电机的升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和连接导向杆与旋转电机的旋转传动机构；导向杆与腔体之间间隙密封。
进一步，升降传动机构包括与升降电机的输出轴连接的减速机，与导向杆连接的丝杠和连接丝杠与减速机的联轴器，导向杆内开设有与丝杠啮合的螺孔，丝杠旋转时导向杆仅上下运动。
进一步，旋转传动机构包括固定于导向杆上的蜗轮和与旋转电机的输出轴连接的蜗杆，蜗轮蜗杆啮合传动，旋转电机为步进电机，旋转电机步进一次托盘架旋转一个托持位；导向杆上固定有托持旋转工作部的托架。
进一步，导向杆套设于真空波纹管内，真空波纹管两端的法兰接头分别固定于导向杆上，真空波纹管外套有保护套；真空波纹管底部与背紧螺母连接，背紧螺母的另一端与减速机外壳通过螺纹连接。
进一步，每个托持位均设有台阶槽，片盘放置于台阶槽上。
进一步，腔盖上设有观察窗。
本实用新型的使用过程如下：先将待刻蚀片盘放置于托盘架的托持位上，关闭腔盖和插板阀，真空测量装置连接口上接上真空机械泵。接着，开启真空机械泵对装载腔体抽真空。当达到设备预定真空度后，升降工作部带动托盘架升起。此时，开启插板阀，机械手进入装载腔体内，机械手位于托盘架下方。接着，升降工作部下降，托盘架的片盘落入机械手臂内。机械手回收，片盘从缺口脱出托持位，机械手将片盘送入刻蚀机的刻蚀腔内，同时，插板阀关闭。当片盘刻蚀完成后，插板阀开启，机械手将片盘送入装载腔体内，升降工作部使托盘架升起，托起片盘，机械手撤回。然后升降工作部使托盘架下落。再由旋转工作部使托盘架旋转到下一托持位，重复上述将片盘送入刻蚀腔和将刻蚀完成的片盘送回装载腔体的步骤，直到装载腔体内的片盘被全部刻蚀完。当片盘刻蚀完成后，外界气源向装载腔体内充气，使装载腔体内与外界气压相当，打开腔盖，取出片盘。
本实用新型的有益效果是：可以一次性装载多个片盘，能够实现多盘连续自动刻蚀，生产效率高，自动化程度高，能够适应大规模工业化生产需求。
附图说明
图1是本实用新型的立体图。
图2是本实用新型的底部示意图。
图3是腔体的示意图。
图4是本实用新型的剖视图。
图5是本实用新型的正视图。
具体实施方式
等离子体刻蚀机的装载系统，包括装载腔体1和腔盖2，装载腔体1与腔盖2之间设有密封圈4，装载腔体1一侧设有机械手取送片口8，取送片口8处设有插板阀，插板阀与机械手腔体连接；装载腔体1连接真空机械泵和外界气源。装载腔体1内设有连接真空机械泵的真空抽气通道9，与外界气源连接的进气通道8和与真空检测装置连接的检测口。密封圈4安装于装载腔体的密封槽内。
装载腔体1内部设有托持片盘的托盘架10，托盘架10具有多个托持片盘的托持位，每个托持位均设有允许片盘离开的缺口，托盘架10固定于底架11上，底架11与升降旋转装置连接；
升降旋转装置包括带动托盘架10抬起或下落的升降工作部，和带动托盘架10旋转以转换托持位的旋转工作部，升降工作部包括插入装载腔体1内的导向杆13，升降电机21和连接导向杆13与升降电机21的升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机22和连接导向杆13与旋转电机22的旋转传动机构；导向杆13与装载腔体1之间间隙密封。
升降传动机构包括与升降电机21的输出轴连接的减速机20，与导向杆13连接的丝杠14和连接丝杠14与减速机20的联轴器，导向杆13内开设有与丝杠14啮合的螺孔，丝杠14旋转时导向杆13仅上下运动。丝杠14采用滚珠丝杠。导向杆13相当于与丝杆啮合的螺母，导向杆13的旋转自由度被限制后，导向杆13仅沿其轴向做直线运动。
旋转传动机构包括固定于导向杆13上的蜗轮25和与旋转电机22的输出轴连接的蜗杆24，蜗轮蜗杆啮合传动，旋转电机22为步进电机，旋转电机22步进一次托盘架10旋转一个托持位；导向杆13上固定有托持旋转工作部的托架。蜗杆24通过蜗杆安装座23与旋转电机22固定。
当然，旋转传动机构也可以使用齿轮传动机构，主动齿轮与旋转电机22连接，从动齿轮固定于导向杆13上。蜗轮25蜗杆24机构的传动比高，具有体积小，质量轻，和减轻导向杆13的承载负担的优点。
另外，当旋转电机22不工作时，旋转传动机构还起到阻止导向杆13旋转的限位作用，使导向杆13只能沿直线上升或下降。
导向杆13套设于真空波纹管16内，真空波纹管16两端的法兰接头分别固定于导向杆13上，真空波纹管16外套有保护套15；真空波纹管16底部与背紧螺母17连接，背紧螺母17的另一端与减速机外壳通过螺纹连接。保护套15、真空波纹管16和背紧螺母17组成一个保护壳，防止外界环境影响导向杆13与丝杠14的配合，起到防尘保护的作用，延长导向杆13与丝杆的使用寿命。
每个托持位均设有台阶槽，片盘放置于台阶槽上。片盘置于台阶槽上可以防止片盘因振动等原因脱离托持位，起到定位的作用。
腔盖2上设有观察窗。操作者可以通过观察窗观察装载腔体1内的动作和刻蚀进度，具有方便观察的优点。
本实用新型的使用过程如下：先将待刻蚀片盘放置于托盘架10的托持位上，关闭腔盖2和插板阀，真空测量装置连接口上接上真空机械泵。接着，开启真空机械泵对装载腔体1抽真空。当达到真空测量装置检测到装载腔体1内的真空度达到预设值后，升降工作部带动托盘架10升起，此时，开启插板阀，机械手进入装载腔体1内，机械手位于托盘架10下方。接着，升降工作部下降，托盘架10的片盘落入机械手臂内。机械手回收，片盘从缺口脱出托持位，机械手将片盘送入刻蚀机的刻蚀腔内，同时，插板阀关闭。当片盘刻蚀完成后，插板阀开启，机械手将片盘送入装载腔体1内，升降工作部使托盘架10升起，托起片盘，机械手撤回。然后升降工作部使托盘架10下落。再由旋转工作部使托盘架10旋转到下一托持位，重复上述将片盘送入刻蚀腔和将刻蚀完成的片盘送回装载腔体1的步骤，直到装载腔体1内的片盘被全部刻蚀完。当片盘刻蚀完成后，外界气源向装载腔体1内充气，使装载腔体1内与外界气压相当，打开腔盖2，取出片盘。
本实用新型的有益效果是：可以一次性装载多个片盘，能够实现多盘连续自动刻蚀，生产效率高，自动化程度高，能够适应大规模工业化生产需求。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (6)
1.等离子体刻蚀机的装载系统，其特征在于：包括装载腔体和腔盖，装载腔体与腔盖之间设有密封圈，装载腔体一侧设有机械手取送片口，取送片口处设有插板阀，插板阀与机械手腔体连接；装载腔体连接真空机械泵和外界气源；
装载腔体内部设有托持片盘的托盘架，托盘架具有多个托持片盘的托持位，每个托持位均设有允许片盘离开的缺口，托盘架固定于底架上，底架与升降旋转装置连接；
升降旋转装置包括带动托盘架抬起或下落的升降工作部，和带动托盘架旋转以转换托持位的旋转工作部，升降工作部包括插入装载腔体内的导向杆，升降电机和连接导向杆与升降电机的升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和连接导向杆与旋转电机的旋转传动机构；导向杆与腔体之间间隙密封。
2.如权利要求1所述的等离子体刻蚀机的装载系统，其特征在于：升降传动机构包括与升降电机的输出轴连接的减速机，与导向杆连接的丝杠和连接丝杠与减速机的联轴器，导向杆内开设有与丝杠啮合的螺孔，丝杠旋转时导向杆仅上下运动。
3.如权利要求2所述的等离子体刻蚀机的装载系统，其特征在于：旋转传动机构包括固定于导向杆上的蜗轮和与旋转电机的输出轴连接的蜗杆，蜗轮蜗杆啮合传动，旋转电机为步进电机，旋转电机步进一次托盘架旋转一个托持位；导向杆上固定有托持旋转工作部的托架。
4.如权利要求3所述的等离子体刻蚀机的装载系统，其特征在于：导向杆套设于真空波纹管内，真空波纹管两端的法兰接头分别固定于导向杆上，真空波纹管外套有保护套；真空波纹管底部与背紧螺母连接，背紧螺母的另一端与减速机外壳通过螺纹连接。
5.如权利要求1-4之一所述的等离子体刻蚀机的装载系统，其特征在于：每个托持位均设有台阶槽，片盘放置于台阶槽上。
6.如权利要求5所述的等离子体刻蚀机的装载系统，其特征在于：腔盖上设有观察窗。
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