CN212113618U - 上电极提升装置及半导体设备 - Google Patents

Abstract

一种上电极提升装置及半导体设备。上电极提升装置包括：主提升机构；辅助提升机构，辅助提升机构与主提升机构分别位于线圈盒的对面；测距传感器，分别靠近主提升机构和辅助提升机构以检测反应腔室顶部与线圈盒之间的距离；控制器，控制器分别与主提升机构、辅助提升机构和测距传感器电连接，以根据测距传感器检测的距离控制主提升机构和辅助提升机构同步提升线圈盒。本实用新型能够避免线圈盒倾斜，从而避免向电极线圈施力，提高电极线圈的寿命，保证电极线圈与连接柱之间的连接可靠性，同时避免线圈盒与反应腔室顶部摩擦产生颗粒，保证产品质量。

Description

上电极提升装置及半导体设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，具体涉及一种上电极提升装置及包括该上电极提升装置的半导体设备。

背景技术

刻蚀机是集成电路制造工艺中的关键设备。刻蚀机的工艺模块包括上电极和下电极，上电极主要由上匹配器、线圈系统以及介质窗等部件组成，下电极主要由下匹配器、静电卡盘等部件组成。在工艺过程中，通过给上电极加载一定的功率使通入反应腔室的工艺气体发生电离，进而轰击放在下电极静电卡盘上的晶片。离子轰击晶片后会产生大量副产物，其中一部分副产物会附着在反应腔室及介质窗上，副产物累积到一定程度会对工艺产生不良影响。因此反应腔室运行期间，需要定期进行维护操作，以确保系统功能正常。

进行腔室清洁时，需要通过开盖机构将上电极升起，上电极的重量约为100Kg，开盖机构底部固定在反应腔室上，滑动部分与上电极连接，上电极提升为单点作用力，因此在重力作用下上电极远离开盖机构一侧会产生竖直向下位移，上电极的线圈盒及连接柱倾斜，向电极线圈施力，从而降低电极线圈的寿命，影响电极线圈与连接柱之间的连接可靠性，且可能由于与反应腔室顶部的摩擦产生颗粒，影响产品质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种上电极提升装置，以避免提升上电极的过程中线圈盒倾斜导致线圈受力。

本实用新型一方面提出一种上电极提升装置，所述上电极设于反应腔室的上方，所述上电极包括用于容纳线圈的线圈盒，所述上电极提升装置包括：

主提升机构，所述主提升机构与所述线圈盒连接，用于提升所述线圈盒；

辅助提升机构，所述辅助提升机构设于所述反应腔室的顶部，用于提升所述线圈盒，所述辅助提升机构与所述主提升机构分别位于所述线圈盒的对侧；

测距传感器，所述测距传感器设于所述反应腔室的顶部，分别靠近所述主提升机构和所述辅助提升机构设置，以检测所述反应腔室顶部与所述线圈盒之间的距离；以及

控制器，所述控制器分别与所述主提升机构、所述辅助提升机构和所述测距传感器电连接，用于根据所述测距传感器检测的距离控制所述主提升机构和所述辅助提升机构同步抬升所述线圈盒。

优选地，所述主提升机构包括丝杠和驱动电机，所述丝杠的一端与所述驱动电机连接，另一端与所述线圈盒连接，所述驱动电机用于驱动所述丝杠转动，以提升所述线圈盒。

优选地，所述反应腔室的顶部设有提升机构安装槽、第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽，所述辅助提升机构设于所述提升机构安装槽内，所述第一测距传感器安装槽和所述第二测距传感器安装槽分别靠近所述主提升机构和所述辅助提升机构设置，所述测距传感器分别设于所述第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽内。

优选地，所述辅助提升机构包括驱动机构和伸缩部件，所述伸缩部件设于所述提升机构安装槽内，所述驱动机构用于驱动所述伸缩部件移动。

优选地，所述上电极还包括设于所述线圈盒内部且位于所述线圈下方的环形的调整支架，所述上电极提升装置还包括多个挂板和多个挂钩，所述多个挂板连接于所述调整支架的外周，所述多个挂钩连接于所述线圈盒的顶部且能够围绕所述调整支架的外周沿环形路径滑动，从而每个所述挂钩能够滑动到一个所述挂板的下方。

优选地，所述多个挂板沿所述调整支架的外周均匀分布，所述多个挂钩围绕所述调整支架的外周均匀分布。

优选地，每个所述挂板的下表面设有一个接触传感器，每个所述接触传感器与所述控制器电连接。

优选地，所述控制器还用于在每个所述接触传感器均检测到接触信号时，控制所述辅助提升机构停止操作。

本实用新型另一方面提出一种半导体设备，包括反应腔室、上电极和所述的上电极提升装置。

优选地，所述上电极包括匹配器、线圈盒、线圈、连接柱和调整支架，所述线圈、所述连接柱和所述调整支架设于所述线圈盒内，所述线圈通过所述连接柱与所述匹配器电连接，所述调整支架位于所述线圈的下方。

本实用新型的有益效果在于：

主提升机构和辅助提升机构同步提升线圈盒，即可以从线圈盒相对的两侧同时以相同的速度提升线圈盒，避免线圈盒倾斜，从而避免向电极线圈施力，提高电极线圈的寿命，保证电极线圈与连接柱之间的连接可靠性，同时避免线圈盒与反应腔室顶部摩擦产生颗粒，保证产品质量。

本实用新型的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1显示根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置的俯视图；

图2显示根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置的A向侧视图；

图3显示根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置的辅助提升机构的安装位置示意图。

附图标记说明：

1匹配盒，2匹配器，3线圈盒，4连接柱，5线圈，6介质窗，7调整支架，8喷嘴，9反应腔室，10驱动电机，11主提升机构，12挂板，13挂钩，14测距传感器，15辅助提升机构，16接触传感器，17提升机构安装槽，18丝杠。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提出一种上电极提升装置，上电极设于反应腔室的上方，上电极包括用于容纳线圈的线圈盒，上电极提升装置包括：

主提升机构，主提升机构与线圈盒连接，用于提升线圈盒；

辅助提升机构，辅助提升机构设于反应腔室的顶部，用于提升线圈盒，辅助提升机构与主提升机构分别位于线圈盒的对侧；

测距传感器，测距传感器设于反应腔室的顶部，分别靠近主提升机构和辅助提升机构设置，以检测反应腔室顶部与线圈盒之间的距离；以及

控制器，控制器分别与主提升机构、辅助提升机构和测距传感器电连接，用于根据测距传感器检测的距离控制主提升机构和辅助提升机构同步抬升线圈盒。

进行腔室清洁时，主提升机构和辅助提升机构同时提升线圈盒，测距传感器分别检测反应腔室顶部与线圈盒之间的距离，控制器根据测距传感器检测的距离控制主提升机构和辅助提升机构的操作，使主提升机构和辅助提升机构同步提升线圈盒。由于测距传感器分别靠近主提升机构和辅助提升机构，且辅助提升机构与主提升机构分别位于线圈盒的对侧，因此当主提升机构和辅助提升机构可以从线圈盒的对侧同步提升线圈盒，避免线圈盒倾斜，从而避免向电极线圈施力，提高电极线圈的寿命，保证电极线圈与连接柱之间的连接可靠性，同时避免线圈盒与反应腔室顶部摩擦产生颗粒，保证产品质量。

图1显示根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置的俯视图，图2显示根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置的A向侧视图，图3显示根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置的辅助提升机构的安装位置示意图。

参考图1至图3所示，上电极设于反应腔室9上方，其包括匹配器2、线圈盒3、连接柱4、线圈5、介质窗6和调整支架7。其中，匹配器2设于匹配盒1内，连接柱4、线圈5、介质窗6和调整支架7设于线圈盒3内，线圈5通过连接柱4与匹配器2电连接，调整支架7位于线圈5下方，介质窗6设于调整支架7和线圈5之间，喷嘴8穿设于介质窗6的中心。

根据本实用新型的示例性实施例的上电极提升装置包括：

主提升机构11，主提升机构11与线圈盒3连接，用于提升线圈盒3；

辅助提升机构15，辅助提升机构15设于反应腔室9的顶部，用于提升线圈盒3，且辅助提升机构15与主提升机构11分别位于线圈盒3的对侧；

测距传感器14，本实施例中，使用一对测距传感器，也可根据实际情况，使用多对测距传感器。一对测距传感器14设于反应腔室9的顶部，分别靠近主提升机构11和辅助提升机构15设置，以检测反应腔室9的顶部与线圈盒3之间的距离；以及

控制器，控制器分别与主提升机构11、辅助提升机构15和测距传感器14电连接，以根据测距传感器14检测的距离控制主提升机构11和辅助提升机构15的操作，使主提升机构11和辅助提升机构15同步提升线圈盒3。

其中，主提升机构11包括丝杠18和驱动电机10，丝杠18的一端与驱动电机10连接，另一端与线圈盒3连接，驱动电机10用于驱动丝杠18转动，以提升线圈盒3。

反应腔室9的顶部设有提升机构安装槽17、第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽，第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽分别靠近主提升机构11和辅助提升机构15设置。辅助提升机构15可通过螺钉固定于提升机构安装槽17内，测距传感器14分别设于第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽内。测距传感器14可以是红外测距传感器、激光测距传感器等。测距传感器14设于反应腔室9的顶部，能够检测反应腔室9的顶部与线圈盒3之间的距离。控制器根据一对测距传感器14检测的距离控制主提升机构11和辅助提升机构15的操作，使主提升机构11和辅助提升机构15同步提升线圈盒3，这属于本领域的常规控制手段，在此不再赘述。

辅助提升机构15包括驱动机构和伸缩部件，伸缩部件设于提升机构安装槽17内，驱动机构用于驱动伸缩部件移动，从而从下方顶起线圈盒3。安装时，伸缩部件缩回至低于反应腔室9的上表面，工作时，伸缩部件伸出反应腔室9的上表面，从下方顶起线圈盒3。驱动机构例如是电缸或气缸，电缸或气缸的行程可在2mm～50mm的范围内；伸缩机构例如是设于电缸或气缸的活动端的伸缩杆。驱动机构还可以是电机，伸缩机构可以是由电机驱动的丝杠螺母组件，丝杠在电机驱动下转动，带动螺母升降，螺母通过与其连接的顶升件顶起线圈盒3。

辅助提升机构15与主提升机构11分别位于线圈盒3的对侧，在本实施例中，参考图1所示，辅助提升机构15与主提升机构11分别位于线圈盒3的左侧面和右侧面。或者，辅助提升机构15与主提升机构11也可分别位于线圈盒3的前侧面和后侧面。

调整支架7为环形，用于支撑介质窗6。在本实施例中，上电极提升装置还包括多个挂板12和多个挂钩13，多个挂板12连接于调整支架7的外周，多个挂钩13连接于线圈盒3的顶部且能够围绕调整支架7的外周沿环形路径滑动，从而每个挂钩13能够滑动到一个挂板12的下方。当挂钩13滑动到挂板12下方时，提升线圈盒3能够同时将调整支架7提起，将反应腔室9暴露出来，可对反应腔室9内部进行维护；当挂钩13滑动到与挂板12错开的位置时，提升线圈盒3不会将调整支架7提起，可对介质窗6和线圈5进行维护。

优选地，多个挂板12沿调整支架7的外周均匀分布，相应地，多个挂钩13围绕调整支架7的外周均匀分布。优选地，挂板12和挂钩13的数量均为四个，分别位于线圈盒3的四角。

在本实施例中，每个挂板12的下表面设有一个接触传感器16，每个接触传感器16与控制器电连接。控制器用于在每个接触传感器16均检测到接触信号时，控制辅助提升机构15停止操作。

提升上电极时，首先使每个挂钩13滑动到一个挂板12的下方，主提升机构11从线圈盒3的一侧提升线圈盒3，同时辅助提升机构15从线圈盒3的另一侧提升线圈盒3。提升过程中，控制器根据测距传感器14检测的距离控制主提升机构11和辅助提升机构15的操作，使主提升机构11和辅助提升机构15同步提升线圈盒3，此时线圈盒3不倾斜。随着线圈盒3的提升，挂钩13与设于挂板12下表面的接触传感器16接触，当每个接触传感器16均检测到接触信号时，表明每个挂钩13均与挂板12相接触，此时线圈盒3与调整支架7成为一个整体，即使线圈盒3倾斜，线圈盒3与调整支架7之间也不会产生作用力，即不会向线圈5施力。因此，控制器在每个接触传感器16均检测到接触信号时控制辅助提升机构15停止操作，通过主提升机构11继续提升线圈盒3，以完成开盖过程。根据接触传感器16的接触信号控制辅助提升机构15的操作，从而辅助提升机构15无需参与整个提升过程，降低了对辅助提升机构15的行程的要求。

本实用新型的实施例还提出一种半导体设备，包括反应腔室9、上电极和所述的上电极提升装置。

其中，上电极包括匹配器2、线圈盒3、连接柱4、线圈5和调整支架7，连接柱4、线圈5和调整支架7设于线圈盒3内，线圈5通过连接柱4与匹配器2电连接，调整支架7位于线圈5下方。

上电极还包括匹配盒1、介质窗6和喷嘴8，匹配盒1用于容纳匹配器2，介质窗6设于调整支架7和线圈5之间，喷嘴8穿设于介质窗6的中心。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种上电极提升装置，所述上电极设于反应腔室的上方，所述上电极包括用于容纳线圈的线圈盒，其特征在于，所述上电极提升装置包括：

主提升机构，所述主提升机构与所述线圈盒连接，用于提升所述线圈盒；

辅助提升机构，所述辅助提升机构设于所述反应腔室的顶部，用于提升所述线圈盒，所述辅助提升机构与所述主提升机构分别位于所述线圈盒的对侧；

测距传感器，所述测距传感器设于所述反应腔室的顶部，分别靠近所述主提升机构和所述辅助提升机构设置，以检测所述反应腔室顶部与所述线圈盒之间的距离；以及

控制器，所述控制器分别与所述主提升机构、所述辅助提升机构和所述测距传感器电连接，用于根据所述测距传感器检测的距离控制所述主提升机构和所述辅助提升机构同步抬升所述线圈盒。

2.根据权利要求1所述的上电极提升装置，其特征在于，所述主提升机构包括丝杠和驱动电机，所述丝杠的一端与所述驱动电机连接，另一端与所述线圈盒连接，所述驱动电机用于驱动所述丝杠转动，以提升所述线圈盒。

3.根据权利要求1所述的上电极提升装置，其特征在于，所述反应腔室的顶部设有提升机构安装槽、第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽，所述辅助提升机构设于所述提升机构安装槽内，所述第一测距传感器安装槽和所述第二测距传感器安装槽分别靠近所述主提升机构和所述辅助提升机构设置，所述测距传感器分别设于所述第一测距传感器安装槽和第二测距传感器安装槽内。

4.根据权利要求3所述的上电极提升装置，其特征在于，所述辅助提升机构包括驱动机构和伸缩部件，所述伸缩部件设于所述提升机构安装槽内，所述驱动机构用于驱动所述伸缩部件移动。

5.根据权利要求1所述的上电极提升装置，其特征在于，所述上电极还包括设于所述线圈盒内部且位于所述线圈下方的环形的调整支架，所述上电极提升装置还包括多个挂板和多个挂钩，所述多个挂板连接于所述调整支架的外周，所述多个挂钩连接于所述线圈盒的顶部且能够围绕所述调整支架的外周沿环形路径滑动，从而每个所述挂钩能够滑动到一个所述挂板的下方。

6.根据权利要求5所述的上电极提升装置，其特征在于，所述多个挂板沿所述调整支架的外周均匀分布，所述多个挂钩围绕所述调整支架的外周均匀分布。

7.根据权利要求5所述的上电极提升装置，其特征在于，每个所述挂板的下表面设有一个接触传感器，每个所述接触传感器与所述控制器电连接。

8.根据权利要求7所述的上电极提升装置，其特征在于，所述控制器还用于在每个所述接触传感器均检测到接触信号时，控制所述辅助提升机构停止操作。

9.一种半导体设备，其特征在于，包括反应腔室、上电极和根据权利要求1-8中任一项所述的上电极提升装置。

10.根据权利要求9所述的半导体设备，其特征在于，所述上电极包括匹配器、线圈盒、线圈、连接柱和调整支架，所述线圈、所述连接柱和所述调整支架设于所述线圈盒内，所述线圈通过所述连接柱与所述匹配器电连接，所述调整支架位于所述线圈的下方。

Images