[發明專利]一種離子束刻蝕機及其升降旋轉臺裝置

在審

• 申請號: 202010926525.3
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN114156196A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 劉海洋;劉小波;胡冬冬;程實然;郭頌;張霄;許開東
• 申請（專利權）人: 江蘇魯汶儀器有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/687;H01L21/3065
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 肖鵬

本發明公開了一種離子束刻蝕機及其升降旋轉臺裝置，升降旋轉臺裝置包括封閉殼體、轉軸、旋轉驅動單元和升降驅動單元；封閉殼體包括上部殼體、下部殼體和中部波紋管；中部波紋管的上端與上部殼體密封連接；中部波紋管的下端與下部殼體密封連接；轉軸穿過上部殼體上端的軸孔布置；轉軸與軸孔之間設置有動密封；轉軸位于封閉殼體外部的上端設置有用于載片臺；旋轉驅動單元安裝于上部殼體內；旋轉驅動單元用于驅動轉軸沿軸孔旋轉；升降驅動單元安裝于下部殼體內；升降驅動單元用于驅動轉軸沿軸向升降；且轉軸、上部殼體及旋轉驅動單元同步升降。本發明可以調整晶圓距離柵網的距離，使晶圓各直徑范圍內的刻蝕量趨于一致，優化晶圓整體均一性。

技術領域

本發明屬于半導體刻蝕技術領域，尤其涉及一種離子束刻蝕機及其升降旋轉臺裝置。

背景技術

離子束刻蝕機由柵網引出離子束，柵網由屏柵、加速柵和減速柵構成，柵網結構是一定的，同時載片臺距離離子源柵網的距離是一定的。另外離子束刻蝕機的柵網的屏柵電壓根據需要在50V至800V的范圍內選取，不同屏柵電壓下刻蝕出的晶圓刻蝕速率分布及均一性有很大差別。

隨著柵網的屏柵電壓增高，離子源引出的離子束能量升高，刻蝕速率會隨之升高，同時從柵網引出的離子束發散角增大，如圖3所示為高電壓下刻蝕晶圓圖，可以看出邊緣的刻蝕速率會高于中心刻蝕速率，導致均一性變差，如圖5所示。同樣的，隨著柵網的屏柵電壓降低，離子源引出的離子束能量降低，刻蝕速率會隨之降低，同時從柵網引出的離子束發散角減小，如圖4所示為低電壓下刻蝕晶圓圖，可以看出邊緣的刻蝕速率會低于中心刻蝕速率，也會導致均一性變差，如圖6所示。

現有技術中載片臺僅可圍繞其中心軸旋轉，保證晶圓在刻蝕過程中相同半徑圓周向的良好均一性，但無法解決上述徑向均一性差的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種離子束刻蝕機及其升降旋轉臺裝置，可以根據不同工藝隨意組合調整晶圓距離柵網的距離，使晶圓各直徑范圍內的刻蝕量趨于一致，晶圓整體均一性得到優化，尤其是各個工藝條件在無需更換腔體部件的前提下均能得到一致好的均一性，大大節約了零部件成本，提高了生產效率。

技術方案：本發明提出一種用于真空刻蝕腔體內的升降旋轉臺裝置，包括封閉殼體、轉軸、旋轉驅動單元和升降驅動單元；

所述封閉殼體包括上部殼體、下部殼體和中部波紋管；所述上部殼體位于下部殼體的上方；所述中部波紋管的上端與上部殼體密封連接；所述中部波紋管的下端與下部殼體密封連接；所述上部殼體的上端設置有軸孔；

所述轉軸穿過軸孔布置；所述轉軸與軸孔之間設置有動密封；所述轉軸位于封閉殼體外部的上端設置有用于放置晶圓的載片臺；所述轉軸與上部殼體之間還設置有第一軸向限位機構；

所述旋轉驅動單元安裝于上部殼體內；所述旋轉驅動單元用于驅動轉軸沿軸孔旋轉；

所述升降驅動單元安裝于下部殼體內；所述升降驅動單元用于驅動轉軸沿軸向升降；且所述轉軸與上部殼體通過第一軸向限位機構同步升降，且所述旋轉驅動單元跟隨上部殼體同步升降。

進一步，所述旋轉驅動單元是中空環式電機；所述中空環式電機的轉子與轉軸固定連接；所述中空環式電機的定子與上部殼體固定連接；且所述中空環式電機作為轉軸與上部殼體之間的第一軸向限位機構。

進一步，所述升降驅動單元包括旋轉驅動電機、絲桿、螺母滑塊；所述絲桿沿轉軸升降方向布置；所述螺母滑塊螺紋連接在絲桿外；所述旋轉驅動電機安裝在下部殼體，用于驅動絲桿轉動；當絲桿轉動，螺母滑塊沿絲桿升降；所述螺母滑塊與轉軸之間設置有第二軸向限位機構；所述螺母滑塊與轉軸通過第二軸向限位機構同步升降。

進一步，所述轉軸的下端沿軸心開設有導向圓孔；所述第二軸向限位機構包括滾動軸承；所述滾動軸承的外環與導向圓孔內壁固定連接；所述滾動軸承的內環與轉軸固定連接。