[發明專利]升降裝置及具有該裝置的半導體器件加工設備

有效

• 申請號: 201010110583.5
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN102148176A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 張小昂
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/677
• 分類號: H01L21/677;H01L21/683;H01L21/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張天舒;陳源

技術領域

本發明涉及半導體加工領域，尤其是涉及用于升降針的升降裝置的改進以及具有該升降裝置的半導體器件加工設備。

背景技術

眾所周知，集成電路是由半導體晶片等半導體器件經過許多加工/處理過程制造而成的。隨著電子技術的高速發展，人們對集成電路的集成度要求越來越高，這就要求生產集成電路的企業不斷地提高半導體器件的加工能力。半導體器件的加工往往需要在反應腔室中進行，例如在集成電路的制造過程中，常常需要在反應腔室中在晶片上做出極微細尺寸的圖案。這些微細圖案最主要的形成方式，就是使用刻蝕技術，將光刻技術所產生的諸如線、面或孔洞等光阻圖案，忠實無誤地轉印到光阻底下的材質上，以形成整個集成電路所應有的復雜架構。

在諸如上述刻蝕工藝的半導體加工/處理過程中，晶片等半導體器件通常置于反應腔室中的固定位置，例如，置于靜電卡盤上。為了將晶片等半導體器件放置于靜電卡盤上，或者使其脫離靜電卡盤，常常需要借助于升降裝置。

請參閱圖1，其中示出了一種常見的半導體器件加工設備及其內的升降裝置。在諸如晶圓的半導體器件的加工設備的運行過程中，利用諸如機械手的傳輸裝置將晶圓4′傳送到靜電卡盤2′正上方。根據行業標準，此時晶圓4′比靜電卡盤2′的上表面高出某一固定距離，并且位于下電極系統中的驅動氣缸3′驅動波紋管7′直線上升。固定于波紋管7′頂端的升降針1′在三點位置(即，通常由三個波紋管7′及其頂端的升降針1′在三個位置)托起機械手臂上的晶圓4′。然后，該機械手臂收回，驅動氣缸3′調整方向，并驅動波紋管5′沿著直線下降，直到升降針1′上的晶圓4′放置到靜電卡盤2′的上表面，而后開始后續工藝加工處理。完成加工工藝處理后，該升降針1′重新升起以將晶圓4′托起一定高度，而后由機械手將晶圓4′取回。

在上述升降裝置中，波紋管5′不但用來實現升降針1′在豎直方向上的直線運動，而且還起著真空密封的作用，以便把反應室內的真空環境與腔室外的大氣環境有效隔離開來。下面結合圖2對升降裝置及其波紋管進行詳細說明，為便于描述，下文中所稱各部件的頂部均對應于圖2所示的左側，各部件的底部均對應于圖2所示的右側。

如2圖所示，現有的升降裝置通常包括波紋管安裝法蘭1、波紋管2、波紋管上導桿3(以下簡稱為上導桿3)、波紋管下導桿4(以下簡稱為下導桿4)、直線軸承5和套筒6。

其中，波紋管安裝法蘭1設置在套筒6的頂部，其主要作用是將波紋管2、套筒6及其內的上導桿3和下導桿4豎直地安裝固定在工藝腔室內的波紋管安裝盤上。在安裝法蘭1的頂面開設有一圈或多圈燕尾槽，在使用過程中，在燕尾槽內壓入與該燕尾槽形狀相適配的密封圈，以起到真空密封的作用；在安裝法蘭1的底面加工有符合工藝要求的凹槽結構，以便將波紋管2的頂端焊接于此。

套筒6為筒狀結構，用于容納波紋管2、上導桿3、下導桿4以及直線軸承5等部件。具體地，在套筒6的內部設置有限位臺肩7，借助于該限位臺肩7可將套筒6的內部分為左右兩部分：左側部分為波紋管段，用以容納波紋管2，并且在波紋管段上開設有用于排氣的排氣孔8，以便在波紋管2運動過程中將波紋管段套筒中的氣體迅速排放出去；右側部分為直線軸承段，用以容納直線軸承5。事實上，限位臺肩7的位置直接決定了波紋管2的最大行程，并且當波紋管2置于套筒6內的波紋管段時，可保證該波紋管2不承受來自外來的拉力。

波紋管2的頂部通過焊接等方式連接在安裝法蘭1的底面，其可以在套筒6的波紋管段所限定的范圍內自由地伸縮，從而使與波紋管2相連的結構實現自由移動。此外，波紋管2可以把大氣端與真空端有效地隔離開來，即，波紋管2的內部為真空端，外部為大氣端。通常，波紋管2多由哈氏合金片沖壓成片后焊接而成。

上導桿3沿軸線方向貫穿波紋管2，并且可以通過螺紋連接的方式而與下導桿4連接固定在一起。上導桿3的頂部設置有用于安插升降針的升降針容納槽；上導桿3的大致中間部設置有法蘭，波紋管2的底部即與該法蘭焊接相連；上導桿3的底部設置有螺紋和定位臺階，用以與下導桿4螺紋連接并保證連接的直線性。下導桿4沿軸線方向貫穿直線軸承5，并且其下端為可連接諸如氣缸等驅動裝置的驅動連接部，用于接受來自氣缸的驅動力并將該驅動力經由上導桿3和波紋管2傳遞至升降針。通常，下導桿與直線軸承配合時，經常需要摩擦移動，為此，下導桿可采用諸如SUS440C不銹鋼等的耐摩擦金屬材料加工而成；而上導桿可采用諸如SUS316L不銹鋼等的耐腐蝕金屬材料加工而成。