CN219203134U - 半导体工艺设备及顶针装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种半导体工艺设备及其顶针装置，用于在半导体工艺设备的反应腔内支撑晶片，顶针装置包括顶针组件、伸缩缸机构、安装机构以及限位机构，其中，顶针组件位于反应腔内，伸缩缸机构与顶针组件相连，用于带动顶针组件升降；安装机构用于将伸缩缸机构与反应腔密封连接，安装机构具有通孔，伸缩缸机构穿过通孔连接顶针组件；限位机构用于在伸缩缸机构的伸缩过程中对伸缩缸机构进行周向限位。顶针装置的顶针组件在反应腔内移动的过程中通过限位机构对伸缩缸机构进行周向限位，从而避免顶针组件与加热器摩擦产生颗粒，达到了减少颗粒生成的目的。

Description

半导体工艺设备及顶针装置

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种顶针装置。本申请还涉及一种包括上述顶针装置的半导体工艺设备。

背景技术

半导体工艺设备的生产过程需要在净室内完成，净室内的颗粒可能落到晶圆表面，影响晶圆质量，因而半导体加工的整个生产过程对净室内颗粒含量要求十分严格。

现有技术的半导体加工设备在生产过程中可能因摩擦等原因产生颗粒，因而半导体加工设备长期运行会造成净室内颗粒含量逐渐增加，最终影响晶圆良率。

因此，如何减少半导体加工设备在生产过程中产生的颗粒是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种顶针装置，在机构升降时进行周向限位，进而减少机构之间的摩擦，避免了因摩擦产生颗粒。本申请的另一目的是提供一种包括上述顶针装置的半导体加工设备。

为实现本申请的目的而提供一种顶针装置，用于在半导体工艺设备的反应腔内支撑晶片，包括顶针组件、伸缩缸机构、安装机构以及限位机构，其中，所述顶针组件位于所述反应腔内，所述伸缩缸机构与所述顶针组件相连，用于带动所述顶针组件升降；

所述安装机构用于将所述伸缩缸机构与所述反应腔密封连接，所述安装机构具有通孔，所述伸缩缸机构穿过所述通孔连接所述顶针组件；

所述限位机构用于在所述伸缩缸机构的伸缩过程中对所述伸缩缸机构进行周向限位。

在一些实施例中，所述安装机构包括套筒，所述套筒的一端与所述反应腔的外壁相连，所述套筒的另一端与所述伸缩缸机构相连，所述套筒的内孔为所述通孔。

在一些实施例中，所述伸缩缸机构包括顶升气缸和连接轴组件，所述连接轴组件的两端分别与所述顶升气缸的活塞以及所述顶针组件相连，所述限位机构包括第一限位部和第二限位部；

所述第一限位部位于所述套筒的外壁，所述第二限位部与所述连接轴组件相连，并与所述第一限位配合对所述连接轴组件进行周向限位。

在一些实施例中，所述第一限位部为沿所述套筒轴向延伸的限位导轨，所述第二限位部为与所述限位导轨配合的限位滑块。

在一些实施例中，所述套筒的外壁设有安装座，所述安装座设有用于定位所述限位导轨的定位凸起，所述限位导轨安装在所述安装座上，所述限位导轨的侧面与所述定位凸起贴合。

在一些实施例中，所述限位机构还包括用于连接所述连接轴组件和所述限位滑块的折弯连接板，所述折弯连接板包括相互垂直的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述连接轴组件相连，所述第二连接板与所述限位滑块相连。

在一些实施例中，所述顶升气缸的缸筒通过立柱与所述套筒相连，所述限位导轨延伸至所述套筒与所述缸筒之间，所述第一连接板设有用以为所述限位导轨让位的让位孔。

在一些实施例中，所述第一连接板的一侧设有用于与所述顶升气缸的活塞相连的第一连接槽，所述第一连接槽中设有第一定位结构，另一侧设有用于与所述连接轴组件相连的第二连接槽，所述第二连接槽中设有第二定位结构。

在一些实施例中，所述活塞通过连接头与所述第一连接槽相连，所述连接头具有定位直边，所述第一定位结构为所述定位直边配合的平面内壁。

在一些实施例中，所述连接轴组件与所述第二连接槽配合的端面设有定位孔，所述第二定位结构为位于所述第二连接槽底部的定位凸起。

本申请还提供了一种半导体工艺设备，包括所述反应腔及上述任意一种所述的顶针装置。

本申请具有以下有益效果：

本申请所提供的顶针装置，用于在半导体工艺设备的反应腔内支撑晶片，包括顶针组件、伸缩缸机构、安装机构以及限位机构，其中，顶针组件位于反应腔内，伸缩缸机构与顶针组件相连，用于带动顶针组件升降；安装机构用于将伸缩缸机构与反应腔密封连接，安装机构具有通孔，伸缩缸机构穿过通孔连接顶针组件；限位机构用于在伸缩缸机构的伸缩过程中对伸缩缸机构进行周向限位。

顶针装置的顶针组件在反应腔内移动的过程中通过限位机构对伸缩缸机构进行周向限位，从而避免顶针组件与加热器摩擦产生颗粒，达到了减少颗粒生成的目的。

本申请的另一目的是提供一种包括上述顶针装置的半导体工艺设备，并具有上述优点。

附图说明

图1为本申请所提供的顶针装置一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中顶针装置的剖视图；

图3为图1中顶针装置与反应腔相连的结构示意图；

图4为图1中套筒的结构示意图；

图5为图1中折弯连接件的结构示意图；

图6为图1中折弯连接件下侧的结构示意图；

图7为图1中连接头的结构示意图；

图8为折弯连接件与连接头配合的结构示意图。

其中，图1至图8中的附图标记为：

顶针1、针盘2、连接柱3、波纹管轴4、套筒5、安装座501、

定位凸起502、螺纹孔503、顶升气缸6、缸筒601、活塞602、折弯连接板7、第一连接板701、第二连接板702、固定孔703、让位孔704、定位销705、连接孔706、第二连接槽707、限位导轨8、限位滑块9、立柱10、连接头11、定位直边1101、波纹管12、反应腔13、加热器14。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图来对本申请提供的半导体工艺设备及顶针装置进行详细描述。

现有技术中，半导体工艺设备为减少颗粒产生，通常采用电缸、气缸等带动移动部件在半导体工艺设备的反应腔内移动。具体的，半导体工艺设备通过气缸带动针盘和顶针升降，使顶针穿过加热器上的针孔，从而将加热器上的晶片顶起。但是气缸、电缸往往缺少周向限位，因而顶针升降过程中会与针孔摩擦，产生颗粒。

本申请所提供的顶针装置用于在半导体工艺设备的反应腔13内支撑晶片。如图1和图2所示，顶针装置包括顶针组件、伸缩缸机构、安装机构以及限位机构。其中，顶针组件设置在反应腔13内。伸缩缸机构包括顶升气缸6和连接轴组件，顶升气缸6的活塞602可通过连接轴组件与顶针组件相连。顶升气缸6的缸筒601通过安装机构与反应腔13相连，安装机构具有通孔，连接轴组件穿设于通孔中。连接轴组件远离顶升气缸6的一端与顶针组件相连，连接轴组件移动能够带动顶针组件升降，进而支撑反应腔13内的晶片。限位机构包括第一限位部和第二限位部，第一限位部和第二限位部分别设置在安装结构和连接轴组件上。第一限位部和第二限位部相互配合，在伸缩缸机构的伸缩过程中对连接轴组件进行周向限位。

可选的，如图3所示，半导体工艺设备的反应腔13内设有加热器14。顶针组件包括针盘2和顶针1，针盘2位于加热器14和反应腔13的底部之间。反应器的底部设有过孔，连接轴组件远离顶升气缸6的一端穿过过孔与针盘2相连，针盘2垂直连接轴组件设置。加热器14设有针孔，顶针1可通过螺纹连接的方式安装在针盘2远离连接轴组件的一侧，且与针孔一一对应。针孔和顶针1的数量相等，可具体为三个，各个顶针1均垂直针盘2设置。连接轴组件带动针盘2上升，进而使顶针1上升穿过针孔，对加热器14上方的晶片进行支撑。

可选的，限位机构可参考限位槽和限位滑块，或限位导轨和限位滑块等。

本实施例中，顶针装置设置了限位机构。在顶针组件升降的过程中，限位机构能够对连接轴组件进行周向限位，从而保证顶针组件的位置不变，避免顶针1与加热器14的针孔摩擦产生颗粒。

在一些实施例中，如图3所示，安装机构包括套筒5，套筒5的上端可通过螺钉与反应腔13底部的外壁相连，套筒5的下端与缸筒601相连。套筒5的内孔为通孔，通孔与反应腔13底部的过孔位置相对应，连接轴组件穿过通孔和过孔与针盘2相连。

可选的，连接轴组件包括波纹管轴4和连接柱3，连接轴组件将顶升气缸6的活塞602与顶针组件相连。如图3所示，波纹管轴4的下部直径较大，上部直径较小，从而在波纹管轴4的中部形成向上的台阶面。在台阶面和反应腔13的底部之间具有套设在波纹管轴4外周的波纹管12，波纹管12的上端与套筒5上端的法兰通过焊接的方式进行密封连接，波纹管12的下端与台阶面密封连接，从而实现伸缩缸机构与反应腔13的密封连接。活塞602的上端与波纹管轴4的下端相连。波纹管轴4的上端可通过螺钉与连接柱3相连。当然，用户也可根据需要增加活塞杆的长度，并将活塞杆直接与针盘2相连，在此不做限定。

另外，波纹管轴4上端的侧面可设置第一定位平面，连接柱3设置第二定位平面通过第一定位平面与第二定位平面配合实现连接柱3与波纹管轴4之间的定位。螺钉沿垂直波纹管轴4的方向将连接柱3与波纹管轴4相连。连接柱3与针盘2之间可通过四个螺钉固定连接。

在一些实施例中，限位机构包括第一限位部和第二限位部。其中，第一限位部位于套筒5的外壁，第二限位部与连接轴组件相连，并与第一限位配合对连接轴组件进行周向限位。由于第一限位部和第二限位部位于套筒5的外侧，二者即使摩擦产生颗粒，也不会进入反应腔13内，避免了颗粒影响晶片的质量。当然，用户也可将限位机构设置在套筒5内部，例如可在波纹管轴4外侧壁设置限位凸起，可在套筒5的内侧壁设置沿轴向延伸的限位凹槽，限位凸起和限位凹槽配合对连接轴组件进行周向限位。在此不做限定。

可选的，如图1所示，第一限位部为限位导轨8，限位导轨8沿套筒5的轴向延伸。第二限位部为与限位导轨8配合的限位滑块9，限位滑块9与连接轴组件相连。连接轴组件升降时，限位滑块9沿限位导轨8滑动。在连接轴组件产生旋转的趋势时，限位滑块9与限位导轨8之间会产生反作用力，阻止连接轴组件的旋转，进而实现连接轴组件的周向限位。

可选的，限位机构还包括折弯连接板7，折弯连接板7将连接轴组件和限位滑块9相连。如图1所示，折弯连接板7包括相互垂直的第一连接板701和第二连接板702。其中，第一连接板701垂直活塞602组件的轴向，并与连接轴组件相连。第二连接板702由第一连接板701向限位滑块9方向延伸。第二连接板702可设置4个沿厚度方向贯穿的固定孔703，4个螺钉分别穿过4个固定孔703将第二连接板702与限位滑块9相连。当然，用户也可采用其他的连接结构将限位滑块9与连接轴组件相连，在此不做限定。

可选的，缸筒601通过立柱10与套筒5相连。图1所示的具体实施方式中，缸筒601通过四个立柱10与套筒5相连。第一连接板701从相邻两个立柱10间穿过，第二连接板702将第一连接板701与限位滑块9相连。连接轴组件升降的过程中，第一连接板701在套筒5和缸筒601之间移动。当然，用户也可在套筒5上设置让位槽，第一连接板701在让位槽中移动，保证第一连接板701有足够的移动空间。

可选的，为保证限位导轨8具有足够的长度，如图1所示，限位导轨8延伸至套筒5与缸筒601之间，限位滑块9在连接轴组件升降的过程中始终处于限位导轨8上。另外，为避免第一连接板701与限位导轨8发生干涉，第一连接板701设有用以为限位导轨8让位的让位孔704。第一连接板701向上移动时，限位导轨8的下端可穿过让位孔704。当然，用户也可根据需要设置限位导轨8的长度和第一连接板701的结构，在此不做限定。

可选的，套筒5的外壁设有安装座501，安装座501可设置螺纹孔503，限位导轨8通过螺钉与安装座501固定连接。当然，用户也可在套筒5外壁加工形成限位导轨8，在此不做限定。

另外，安装座501还设有定位凸起502，定位凸起502沿平行套筒5轴线的方向延伸。图4所示的具体实施方式中，限位凸起呈条状，其长度方向平行套筒5的轴线，限位导轨8的侧面与定位凸起502贴合，则可将限位导轨8定位于平行套筒5轴线的方向上，随后将限位导轨8与安装座501固定连接，即可完成限位导轨8的安装，降低了安装过程的定位难度。定位凸起502的结构不限于图4的具体实施方式。

本实施例中，套筒5外侧设有沿其轴向延伸的限位导轨8，连接轴组件与限位滑块9相连，限位滑块9与限位导轨8配合，在连接轴组件升降的过程中进行周向限位，避免连接轴组件转动。同时，限位导轨8和限位滑块9均位于套筒5的外侧，即使限位导轨8和限位滑块9摩擦产生颗粒，该颗粒也很难从套筒5的内侧进入反应腔13内，降低了污染反应腔13的风险。另外，套筒5外侧设有安装座501，安装座501设置了定位凸起502。安装限位导轨8时，定位凸起502用于对限位导轨8进行定位，保证了限位导轨8的安装精度，降低限位导轨8的安装难度。

在一些实施例中，第一连接板701的一侧设有第一连接槽，另一侧设有第二连接槽707。第一连接槽用于与活塞602相连，第一连接槽中设有第一定位结构，第一定位结构与活塞602配合，定位第一连接板701与活塞602之间的角度。第二连接槽707用于与波纹管轴4相连，第二连接槽707中设有第二定位结构，第二定位结构与波纹管轴4配合，定位第一连接板701与波纹管轴4之间的角度。因而，当活塞602和波纹管轴4与第一连接板701相连后，三者之间的角度即可确定。

可选的，如图5所示，第二连接槽707的底部设有两个定位销705和至少一个连接孔706，两个定位销705即为第二定位结构。波纹管轴4与第二连接槽707配合的端面设有两个定位孔，两个定位销705一一对应地插入两个定位孔中，即可完成波纹管轴4的定位。随后螺钉穿过连接孔706将第一连接板701与波纹管轴4固定连接。当然，第二定位结构不限于此，用户可根据需要设定其结构。

可选的，活塞602通过连接头11与第一连接槽相连，连接头11套设在活塞602的上端。如图6所示，第一连接槽在第一连接板701上的正投影为U形，其两个相对的内侧壁均为平面内壁，平面内壁作为第一定位结构。连接头11的结构如图7所示，连接头11一侧为弧形侧边，另外三侧为直边。其中，相背的两条直边为定位直边1101。连接头11插入第一连接槽时，连接头11上定位直边1101对应的侧面与第一连接槽的平面内壁相对，二者配合实现第一连接板701与连接头11的定位。连接头11与第一连接板701相连后的结构如图8所示。当然，用户也可根据需要采用其他的定位结构，在此不做限定。

本实施例中，第一连接板701的两侧分别与顶升气缸6的活塞602和波纹管轴4相连，第一连接板701还设置了第一定位结构和第二定位结构，二者分别与连接头11和波纹管轴4配合定位，进而限定活塞602、第一连接板701以及波纹管轴4之间的角度，进而提高了顶针装置的安装精度。

本申请还提供了一种半导体工艺设备，包括反应腔以及上述任意一种顶针装置；半导体工艺设备中的其他部分的结构可参考现有技术，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种顶针装置，用于在半导体工艺设备的反应腔内支撑晶片，其特征在于，包括顶针组件、伸缩缸机构、安装机构以及限位机构，其中，所述顶针组件位于所述反应腔内，所述伸缩缸机构与所述顶针组件相连，用于带动所述顶针组件升降；

所述安装机构用于将所述伸缩缸机构与所述反应腔密封连接，所述安装机构具有通孔，所述伸缩缸机构穿过所述通孔连接所述顶针组件；

所述限位机构用于在所述伸缩缸机构的伸缩过程中对所述伸缩缸机构进行周向限位。

2.根据权利要求1所述的顶针装置，其特征在于，所述安装机构包括套筒，所述套筒的一端与所述反应腔的外壁相连，所述套筒的另一端与所述伸缩缸机构相连，所述套筒的内孔为所述通孔。

3.根据权利要求2所述的顶针装置，其特征在于，所述伸缩缸机构包括顶升气缸和连接轴组件，所述连接轴组件的两端分别与所述顶升气缸的活塞以及所述顶针组件相连，所述限位机构包括第一限位部和第二限位部；

所述第一限位部位于所述套筒的外壁，所述第二限位部与所述连接轴组件相连，并与所述第一限位配合对所述连接轴组件进行周向限位。

4.根据权利要求3所述的顶针装置，其特征在于，所述第一限位部为沿所述套筒轴向延伸的限位导轨，所述第二限位部为与所述限位导轨配合的限位滑块。

5.根据权利要求4所述的顶针装置，其特征在于，所述套筒的外壁设有安装座，所述安装座设有用于定位所述限位导轨的定位凸起，所述限位导轨安装在所述安装座上，所述限位导轨的侧面与所述定位凸起贴合。

6.根据权利要求4所述的顶针装置，其特征在于，所述限位机构还包括用于连接所述连接轴组件和所述限位滑块的折弯连接板，所述折弯连接板包括相互垂直的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述连接轴组件相连，所述第二连接板与所述限位滑块相连。

7.根据权利要求6所述的顶针装置，其特征在于，所述顶升气缸的缸筒通过立柱与所述套筒相连，所述限位导轨延伸至所述套筒与所述缸筒之间，所述第一连接板设有用以为所述限位导轨让位的让位孔。

8.根据权利要求6或7任意一项所述的顶针装置，其特征在于，所述第一连接板的一侧设有用于与所述顶升气缸的活塞相连的第一连接槽，所述第一连接槽中设有第一定位结构，另一侧设有用于与所述连接轴组件相连的第二连接槽，所述第二连接槽中设有第二定位结构。

9.根据权利要求8所述的顶针装置，其特征在于，所述活塞通过连接头与所述第一连接槽相连，所述连接头具有定位直边，所述第一定位结构为所述定位直边配合的平面内壁。

10.根据权利要求8所述的顶针装置，其特征在于，所述连接轴组件与所述第二连接槽配合的端面设有定位孔，所述第二定位结构为位于所述第二连接槽底部的定位凸起。

11.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括所述反应腔及权利要求1至10任意一项所述的顶针装置。

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