升降针系统、真空反应腔室以及半导体加工设备技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种升降针系统、真空反应腔室以及半导体加工设备，其中，升降针系统包括：聚焦环、静电卡盘、聚焦环起升装置和晶圆升针顶升装置；聚焦环起升装置包括：聚焦环顶针和第一升降驱动装置，第一升降驱动装置驱动聚焦环顶针升起或下降，用以将聚焦环顶起或降下；晶圆升针顶升装置包括：晶圆顶针和第二升降驱动装置，第二升降驱动装置驱动晶圆顶针升起或下降，用以将放置在聚焦环上的晶圆顶起或降下。本发明专利技术的系统、真空反应腔室以及设备，能够提高异常维护效率；通过在预定工艺时间后精确提升聚焦环的高度，使聚焦环的使用寿命提高一倍；可实现在不破化反应腔真空的情况下更换聚焦环，提高更换易耗件的效率。

Lifting Needle System, Vacuum Reaction Chamber and Semiconductor Processing Equipment

The embodiment of the invention discloses a lifting needle system, a vacuum reaction chamber and a semiconductor processing equipment, in which the lifting needle system includes a focusing ring, an electrostatic chuck, a lifting device of a focusing ring and a lifting device of a wafer lifting needle; the lifting device of a focusing ring includes a focusing ring pin and a first lifting driving device, and the first lifting driving device drives the lifting or falling of the focusing ring pin. A wafer lifting needle lifting device includes a wafer dome needle and a second lifting driving device, and a second lifting driving device drives the wafer dome needle to rise or fall to raise or drop the wafer dome placed on the focusing ring. The system, the vacuum reaction chamber and the equipment of the invention can improve the abnormal maintenance efficiency; by accurately raising the height of the focusing ring after the predetermined process time, the service life of the focusing ring can be doubled; the focusing ring can be replaced without breaking the vacuum of the reaction chamber, and the efficiency of replacing the consumable parts can be improved.

【技术实现步骤摘要】
升降针系统、真空反应腔室以及半导体加工设备
本专利技术涉及半导体集成制造
，尤其涉及一种升降针系统、真空反应腔室以及半导体加工设备。
技术介绍
等离子体刻蚀机的反应腔工作时处于真空状态，一般情况下一个传输平台对接两至四个刻蚀机反应腔。晶圆在大气端经过传输平台机械手传入刻蚀机反应腔的对应位置，刻蚀机的升降针机构进行升针动作，平台真空机械手把晶圆片放置在升针机构上后撤回，升降针机构下降，晶圆降落至静电卡盘对应位置。晶圆在工艺过程中被吸附在静电卡盘上，加工完成后，静电卡盘失电，升降针机构把晶圆举升至一个设定高度，传输平台的真空机械手进入反应腔把晶圆传出，完成传输过程。在反应腔中晶圆的传输都需要升降针机构的升降运动完成，升降针机构的驱动装置一般设置在大气端，升降针机构的驱动端与执行端一般设置真空波纹管实现真空隔离。现有刻蚀机的升降针机构，主要包括旋转气缸、气缸固定支架、波纹管连接支架、真空波纹管和升针。升降针机构配置3根升针，通过控制旋转气缸的进气方向，推动气缸运动发生旋转运动，通过曲柄机构连接波纹管连接支架带动真空波纹管上下运动，实现晶圆的传输操作过程。在多次刻蚀操作后，静电卡盘存在残余静电且分布不均匀，升降针机构通过3根细针状顶起晶圆时，容易造成载荷分布不均，晶圆跳动造成位置偏差，甚至造成倾斜失位，机械手无法传送，只能停机打开反应腔室手动取晶圆，造成晶圆报废风险和维护成本提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种升降针系统、真空反应腔室以及半导体加工设备。根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种升降针系统，包括：聚焦环、静电卡盘、聚焦环起升装置和晶圆升针顶升装置；所述聚焦环设置在所述静电卡盘上，用于放置晶圆；所述聚焦环起升装置和所述晶圆升针顶升装置位于所述静电卡盘的下方；所述聚焦环起升装置包括：聚焦环顶针和第一升降驱动装置，所述第一升降驱动装置驱动所述聚焦环顶针升起或下降，用以将所述聚焦环顶起或降下；所述晶圆升针顶升装置包括：晶圆顶针和第二升降驱动装置，所述第二升降驱动装置驱动所述晶圆顶针升起或下降，用以将放置在所述聚焦环上的晶圆顶起或降下。可选地，所述第一升降驱动装置包括：驱动支架、第一驱动单元和第一波纹管；所述聚焦环顶针的底端与所述驱动支架连接，所述聚焦环顶针穿设于所述第一波纹管内，所述第一波纹管的两端分别与所述静电卡盘下方设置的接口盘和所述驱动支架连接；所述第一驱动单元的一端固定在所述接口盘上，另一端作为活动端驱动所述驱动支架以及所述聚焦环顶针升降。可选地，沿所述驱动支架的周向间隔且均匀设置有至少三个所述聚焦环顶针；所述聚焦环顶针与所述第一波纹管对应设置。可选地，所述第一驱动单元包括：电缸、伺服电机和控制装置；所述电缸的缸体与所述接口盘固定连接，所述电缸的活动端与所述驱动支架固定连接；所述控制装置与所述伺服电机电连接；所述伺服电机与所述电缸的输入端连接,根据所述控制装置发送的控制信号，控制所述电缸的活动端做伸出或缩回运动。可选地，所述第一驱动单元包括：直线气缸、曲柄机构和摆动气缸；所述曲柄机构固定连接所述接口盘，所述曲柄机构的摆动杆连接所述直线气缸的缸体；所述直线气缸的活动端与所述驱动支架固定连接；所述摆动气缸与所述曲柄机构的摆动杆连接，所述摆动气缸驱动所述摆动杆带动带动所述直线气缸的缸体升降。可选地，所述第一驱动单元还包括：节流阀和流量计；其中，通过所述节流阀和所述流量计控制所述摆动气缸的摆动角度。可选地，所述第二升降驱动装置包括：第二驱动单元；所述第二驱动单元包括：气缸、安装筒和第二波纹管；所述安装筒的两端分别与所述静电卡盘下方设置的接口盘和所述气缸的缸体固定连接；所述气缸的活动端与所述晶圆顶针的底端固定连接；所述第二波纹管设置在所述安装筒内，所述晶圆顶针穿设于所述第二波纹管内；所述气缸的活动端驱动所述晶圆顶针升降。可选地，沿所述静电卡盘的周向间隔且均匀设置有至少三个所述晶圆顶针；所述晶圆顶针与所述第二驱动单元对应设置。根据本专利技术的另一方面，提供一种真空反应腔室，包括：如上所述的升降针系统，所述升降针系统安装在真空反应腔室内部的静电卡盘基座上。根据本专利技术的又一方面，提供一种半导体加工设备，包括机械手、如上所述的真空反应腔室。本专利技术的升降针系统、真空反应腔室以及半导体加工设备，通过聚焦环起升装置和晶圆升针顶升装置的配合，能够使晶圆正常顶升出现偏差时，在不破坏真空的情况下通过机械手送至传送平台，提高异常维护效率；通过在预定工艺时间后精确提升聚焦环的高度，使聚焦环的使用寿命提高一倍；可实现在不破化反应腔真空的情况下更换聚焦环，提高更换易耗件的效率。本专利技术实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图：图1为根据本专利技术的升降针机构的在反应腔中的布局示意图；图2A和2B为根据本专利技术的升降针机构的一个实施例的装配示意图，其中，图2A为主视图，图2B为俯视示意图；图3为聚焦环起升装置的一个实施例的结构示意图；图4为第一升降驱动装置的一个实施例的驱动原理图；图5为第一升降驱动装置的另一个实施例的驱动原理图；图6A、6B、6C为晶圆升针顶升机构的一个实施例的结构示意图；其中，图6A为主视图，图6B为侧视图，图6C为俯视图；图7A和7B为聚焦环传送示意图，其中，图7A为主视图，图7B为俯视图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术进行更全面的描述，其中说明本专利技术的示例性实施例。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。下面结合图和实施例对本专利技术的技术方案进行多方面的描述。下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。下文中的“第一”、“第二”等，仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。如图1所示，本专利技术的升降针系统10安装在真空反应腔室20内部的静电卡盘基座30上，反应腔室20的上端部由上部电极40连接密封。反应腔室20下端部与真空系统50连接并抽真空，提供真空环境。反应腔室20右侧与真空传送系统60连接，通过真空机械手61实现对晶圆70的搬运。反应腔室20的缺口端面21与静电卡盘基座30密封连接，反应腔室20提供本升降针系统10需要的电缆、CDA、冷却液管路等装置的通道80。静电卡盘基座30上部由可升降聚焦环升针系统10密封，下部由盖板90密封。在一个实施例中，如图2A和图2B所示，升降针系统包括：聚焦环12、静电卡盘13、聚焦环起升装置11和晶圆升针顶升装置15。聚焦环12设置在静电卡盘13上，用于放置晶圆。聚焦环起升装置11和晶圆升针顶升装置15位于静电卡盘13的下方。聚焦环起升装置包括：聚焦环顶针和第一升降驱动装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种升降针系统，其特征在于，包括：聚焦环、静电卡盘、聚焦环起升装置和晶圆升针顶升装置；所述聚焦环设置在所述静电卡盘上，用于放置晶圆；所述聚焦环起升装置和所述晶圆升针顶升装置位于所述静电卡盘的下方；所述聚焦环起升装置包括：聚焦环顶针和第一升降驱动装置，所述第一升降驱动装置驱动所述聚焦环顶针升起或下降，用以将所述聚焦环顶起或降下；所述晶圆升针顶升装置包括：晶圆顶针和第二升降驱动装置，所述第二升降驱动装置驱动所述晶圆顶针升起或下降，用以将放置在所述聚焦环上的晶圆顶起或降下。

【技术特征摘要】
1.一种升降针系统，其特征在于，包括：聚焦环、静电卡盘、聚焦环起升装置和晶圆升针顶升装置；所述聚焦环设置在所述静电卡盘上，用于放置晶圆；所述聚焦环起升装置和所述晶圆升针顶升装置位于所述静电卡盘的下方；所述聚焦环起升装置包括：聚焦环顶针和第一升降驱动装置，所述第一升降驱动装置驱动所述聚焦环顶针升起或下降，用以将所述聚焦环顶起或降下；所述晶圆升针顶升装置包括：晶圆顶针和第二升降驱动装置，所述第二升降驱动装置驱动所述晶圆顶针升起或下降，用以将放置在所述聚焦环上的晶圆顶起或降下。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一升降驱动装置包括：驱动支架、第一驱动单元和第一波纹管；所述聚焦环顶针的底端与所述驱动支架连接，所述聚焦环顶针穿设于所述第一波纹管内，所述第一波纹管的两端分别与所述静电卡盘下方设置的接口盘和所述驱动支架连接；所述第一驱动单元的一端固定在所述接口盘上，另一端作为活动端驱动所述驱动支架以及所述聚焦环顶针升降。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，沿所述驱动支架的周向间隔且均匀设置有至少三个所述聚焦环顶针；所述聚焦环顶针与所述第一波纹管对应设置。4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一驱动单元包括：电缸、伺服电机和控制装置；所述电缸的缸体与所述接口盘固定连接，所述电缸的活动端与所述驱动支架固定连接；所述控制装置与所述伺服电机电连接；所述伺服电机与所述电缸的输入端连接，根据所述控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅兴飞，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11