CN219223666U - 阴极水平监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种阴极水平监测装置，其用于监测阴极部件的水平状态，包括：基准部件、多个传感器和控制装置。基准部件包括多个参考点，阴极部件可相对于基准部件运动。各传感器包括至少一个接收端，多个接收端设置于基准部件，并和多个参考点一一对应设置，各个传感器用于测量对应的参考点到阴极部件的底部的距离。控制装置和多个传感器连接，控制装置基于各个距离的差值判断阴极部件是否水平。本申请解决了现有技术中存在着无法发现阴极突发的水平倾斜及测量阴极水平耗费的时间过多的问题。

Description

阴极水平监测装置

技术领域

本申请涉及半导体加工设备，特别是涉及阴极水平监测装置。

背景技术

在晶圆刻蚀设备中，经常会用到间隙(GAP)装置。间隙装置位于腔室下方，用于驱动阴极向上或向下运动。一个晶圆片进出腔室一次，阴极就需要上下运动一次。阴极多次的上下运动后，可能会导致驱动阴极的滚珠丝杠和轴承损坏，这将导致阴极倾斜，阴极一旦倾斜，将会导致和阴极连接的腔室工艺套件(baffle plate)同步倾斜。

由于腔室工艺套件靠近腔室内壁，在阴极倾斜时，可能会引起腔室工艺套件划伤腔室内壁，导致腔室内壁上的聚合物(polymer)因为被划伤而掉落到晶圆上，进而导致晶圆报废。为了减少此类事故造成的晶圆报废，可以通过定期人工检测(比如用游标卡尺检测)阴极上多个点和腔室上电极上多个对应的点之间的距离来检测阴极是否水平，如果发现阴极上至少1个点和上电极上对应的点之间的距离不在规定的公差范围内，则说明阴极已经发生水平倾斜，需要对阴极进行调平操作(为了保证工艺的稳定性，必须将阴极调平规格控制在±0.1mm)。

然而定期人工检测无法检查出突发的阴极水平倾斜，如果阴极突然水平倾斜，等到了定期人工检测的时间节点发现阴极水平倾斜时(一般是7-14天为一次检测周期)，可能会因为阴极水平倾斜已经导致了很多片晶圆的报废。而且定期人工检测必须停下机台，然后打开腔室人工进行阴极的水平测量，最后还需要耗费一定的时间做预防性保养(preventivemaintenance)，导致总的测量阴极水平所耗费的时间比较多。因此现有技术存在着无法发现阴极突发的水平倾斜及测量阴极水平耗费的时间过多的问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在着无法发现阴极突发的水平倾斜及测量阴极水平耗费的时间过多的问题，本申请提供了一种阴极水平监测装置，其用于监测阴极部件的水平状态，包括：基准部件、多个传感器和控制装置。每个所述传感器包括至少一个接收端。所述基准部件包括多个参考点，所述阴极部件可相对于所述基准部件运动。所述多个接收端设置于所述基准部件，并和所述多个参考点一一对应设置，各个所述传感器用于测量对应的所述参考点到所述阴极部件的底部的距离。所述控制装置和所述多个传感器连接，所述控制装置基于各个所述距离的差值判断所述阴极部件是否水平。

优选地，所述基准部件包括基准平面，所述多个参考点设置于所述基准平面。

优选地，所述多个参考点不共线设置。

优选地，所述参考点的数量为3个，3个所述参考点均布设置于所述基准平面的边缘。

优选地，所述阴极部件包括底板，各个所述传感器用于测量对应的所述参考点到所述底板的距离。

优选地，所述底板包括上端面，各个所述传感器用于测量对应的所述参考点到所述上端面的距离。

优选地，每个所述传感器还包括发射端，所述发射端设置于上端面，所述接收端和所述发射端对应配合以测量每个所述参考点到所述上端面的距离，所述接收端和所述控制装置连接。

优选地，各个所述发射端均布设置于所述上端面。

优选地，所述阴极水平监测装置还包括传动部件，其和所述阴极部件连接，所述传动部件可带动所述阴极部件相对于所述基准部件上下移动。

优选地，所述控制装置为错误侦测系统，所述控制装置和所述多个传感器电性连接。

本申请的有益效果在于：通过在基准部件上设置多个参考点和多个接收端，并让多个参考点和多个接收端一一对应，利用各传感器测量对应的参考点到阴极部件的底部的距离。并让控制装置基于各个距离的差值判断阴极部件是否水平。传感器配合控制装置可以实时地检测阴极部件是否水平，相对于传统的人工定期检测，检测周期得到了极大的缩短，因而可以更及时地的发现阴极部件是否水平。同时，传感器设置于基准部件上，可以不用打开腔室即能进行阴极部件的水平测量，无需进行预防性保养，使得总的测量阴极部件水平所耗费的时间也会相应地减少。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请较佳的实施例并配合附图对本申请进行详细说明。

附图说明

图1是本申请实施例中，阴极水平监测装置的分解图；

图2是本申请实施例中，阴极水平监测装置的立体图(隐藏了柱体)；

图3是本申请实施例中，阴极水平监测装置的方框图；

图4是本申请实施例中，阴极水平监测装置的右视图；

图5是本申请实施例中，图4的A-A线剖视图；

图6是本申请实施例中，阴极水平监测装置的右视图(隐藏了传感器)。

其中，附图标记：

1阴极水平监测装置

10传感器

100接收端

101发射端

11控制装置

2阴极部件

20底板

200上端面

3腔室工艺套件

4传动部件

40螺杆

41螺母

5基准部件

50基准平面

51T形圆筒

52柱体

6支撑杆

7底座

8晶圆

a参考点

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所公开的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于包覆不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请同时参考图1到图3，在一实施例中提供了一种阴极水平监测装置1，其用于监测阴极部件2的水平状态，包括：腔室工艺套件3(baffle plate)、传动部件4、基准部件5、多个传感器10、控制装置11、支撑杆6和底座7。每个传感器10包括至少一个接收端100，晶圆8设置于阴极部件2的顶部，腔室工艺套件3套设于阴极部件2的顶端并位于晶圆8的下方。腔室工艺套件3可以跟随阴极部件2相对于基准部件5的内壁上下移动。

请同时参考图4和图5，传动部件4和阴极部件2连接，传动部件4可带动阴极部件2相对于基准部件5上下移动。传动部件4的数量可以为两个或者多个，两个或者多个传动部件4可以以基准部件5的中心轴为参考均布设置并和基准部件5的中心轴平行。例如，传动部件4可以为丝杠，其包括螺杆40和螺母41。螺杆40的一端连接于基准部件5的底部(即T形圆筒51的底部，下同)，螺杆40的另一端连接于底座7。螺杆40穿设于阴极部件2的底部(即底板20，下同)。螺母41和阴极部件2的底部连接，当螺杆40绕其自身中心轴转动时，可以驱动螺母41相对于基准部件5上下移动，进而螺母41可以带动阴极部件2相对于基准部件5上下移动。

如图6所示，基准部件5包括多个参考点a，阴极部件2可相对于基准部件5运动。例如，基准部件5可以是由T形圆筒51和柱体52构成，T形圆筒51设置有外螺纹，柱体52套设于T形圆筒51，并可以和T形圆筒51螺接。柱体52包括圆柱形室壁(chamber wall)，T形圆筒51包括圆柱形通孔。如图5所示，腔室工艺套件3可以跟随阴极部件2相对于圆柱形室壁上下移动。圆柱形通孔的直径比圆柱形室壁的直径小。阴极部件2的一端可以从圆柱形通孔穿过，腔室工艺套件3和晶圆8可以位于圆柱形室壁内，但不能从圆柱形通孔通过。阴极部件2可相对于T形圆筒51的内壁上下移动。例如，阴极部件2可以是纵截面为倒T形的圆柱，即阴极部件2的底部可以径向延伸出一圈圆环，传动部件4可以和圆环连接。

请同时参考图2、图3、图4和图6，多个接收端100设置于基准部件5，并和多个参考点a一一对应设置，各个传感器10用于测量对应的参考点a到阴极部件2的底部的距离。例如，可以在每个参考点a对应设置一个传感器10。传感器10的测量精度可以小于100um。传感器10可以是微型激光传感器。控制装置11和多个传感器10连接，控制装置11基于各个距离的差值判断阴极部件2是否水平。例如，当控制装置11计算出各个距离的差值在±0.1mm范围内时，可以判断阴极部件2是水平的，若控制装置11计算出各个距离的差值超出了±0.1mm的范围，则判断阴极部件2已经倾斜。

请同时参考图1、图3、图4和图5，支撑杆6的一端和基准部件5的底部连接，支撑杆6的另一端和底座7的上表面连接。支撑杆6的数量可以为两根或者多根，两根或者多根支撑杆6可以以基准部件5的中心轴为参考均布设置并和基准部件5的中心轴平行。控制装置11可以是单片机，其和多个传感器10可以通过电缆连接。当控制装置11为单片机时，控制装置11生成的水平判断结果可以反馈给错误侦测系统(Fault Detection&Classification，英文缩写为FDC)，水平判断结果的反馈频率可以设定为每5min(分钟)反馈一次，或每跑完一片晶圆8反馈一次。

通过在基准部件5上设置多个参考点a和多个接收端100，并让多个参考点a和多个接收端100一一对应，利用各传感器10测量对应的参考点a到阴极部件2的底部的距离。并让控制装置11基于各个距离的差值判断阴极部件2是否水平。传感器10配合控制装置11可以实时地检测阴极部件2是否水平，相对于传统的人工定期检测，检测周期得到了极大的缩短，因而可以更及时地的发现阴极部件2是否水平。同时，传感器10设置于基准部件5上，可以不用打开腔室即能进行阴极部件2的水平测量，无需进行预防性保养，使得总的测量阴极部件2水平所耗费的时间也会相应地减少。

请同时参考图2和图6，优选地，基准部件5包括基准平面50，多个参考点a设置于基准平面50。例如，基准平面50可以为基准部件5的底面(也即T形圆筒51的底面，下同)。优选地，多个参考点a不共线设置。例如，参考点a的数量可以为3个，3个参考点a均布设置于基准平面50的边缘，例如，3个参考点a可以均布设置于基准部件5的底面的边缘。进一步地，3个参考点a可以以基准部件5的底面圆心为参考均布设置。由于每个参考点a设置了一个传感器10，因此传感器10也是均布设置于基准平面50的边缘的。阴极部件2发生倾斜时，其底部边缘区域离基准平面50的距离会首先发生变化，且该距离的变化量比阴极部件2的底部中心区域离基准平面50的距离的变化量要大，因此传感器10设置于基准平面50的边缘，有利于更早地检测出阴极部件2是否水平。

请同时参考图5和图6，优选地，阴极部件2包括底板20，各个传感器10用于测量对应的参考点a到底板20的距离。例如，底板20包括上端面200，各个传感器10用于测量对应的参考点a到上端面200的距离。底板20可以是薄圆柱体，其设置于阴极部件2的底部，并可以在基准平面50和底座7之间移动。底板20的内径比圆柱形通孔的直径大。

请同时参考图3、图5和图6，优选地，每个传感器10还包括发射端101，发射端101设置于上端面200，接收端100和发射端101对应配合以测量每个参考点a到上端面200的距离，接收端100和控制装置11连接。例如，接收端100和发射端101可以分别为接收器和发射器。每个参考点a对应设置一个接收端100，发射端101和接收端100可以同轴设置并一一对应。优选地，各个发射端101均布设置于上端面200，例如，各个发射端101可以均布设置于上端面200的边缘。设置接收端100和发射端101对应配合以测量每个参考点a到上端面200的距离，相比于使用单个传感器10直接测量每个参考点a到上端面200的距离而言，传感器10更不易被环境所干扰，距离测量的可靠度更高。

优选地，控制装置11可以为错误侦测系统，控制装置11和多个传感器10电性连接。控制装置11和多个传感器10可以通过有线或者无线的方式电性连接。

以上对本申请实施例所提供的阴极水平监测装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有所改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制，凡依据本申请的精神与技术思想所做的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种阴极水平监测装置(1)，其用于监测阴极部件(2)的水平状态，其特征在于，包括：

基准部件(5)，其包括多个参考点(a)，所述阴极部件(2)可相对于所述基准部件(5)运动；

多个传感器(10)，每个所述传感器(10)包括至少一个接收端(100)，所述多个接收端(100)设置于所述基准部件(5)，并和所述多个参考点(a)一一对应设置，各个所述传感器(10)用于测量对应的所述参考点(a)到所述阴极部件(2)的底部的距离；以及

控制装置(11)，其和所述多个传感器(10)连接，所述控制装置(11)基于各个所述距离的差值判断所述阴极部件(2)是否水平。

2.根据权利要求1所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，所述基准部件(5)包括基准平面(50)，所述多个参考点(a)设置于所述基准平面(50)。

3.根据权利要求2所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，所述多个参考点(a)不共线设置。

4.根据权利要求3所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，所述参考点(a)的数量为3个，3个所述参考点(a)均布设置于所述基准平面(50)的边缘。

5.根据权利要求2所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，所述阴极部件(2)包括底板(20)，各个所述传感器(10)用于测量对应的所述参考点(a)到所述底板(20)的距离。

6.根据权利要求5所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，所述底板(20)包括上端面(200)，各个所述传感器(10)用于测量对应的所述参考点(a)到所述上端面(200)的距离。

7.根据权利要求6所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，每个所述传感器(10)还包括发射端(101)，所述发射端(101)设置于上端面(200)，所述接收端(100)和所述发射端(101)对应配合以测量每个所述参考点(a)到所述上端面(200)的距离，所述接收端(100)和所述控制装置(11)连接。

8.根据权利要求7所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，各个所述发射端(101)均布设置于所述上端面(200)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，还包括传动部件(4)，其和所述阴极部件(2)连接，所述传动部件(4)可带动所述阴极部件(2)相对于所述基准部件(5)上下移动。

10.根据权利要求1-8任一项所述的阴极水平监测装置(1)，其特征在于，所述控制装置(11)为错误侦测系统，所述控制装置(11)和所述多个传感器(10)电性连接。

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