基片载置机构和使用它的基片处理装置

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地，涉及基片载置机构和使用它的基片处理装置。

背景技术

在对半导体晶圆等基片进行处理的基片处理装置中，在用于载置基片的基片载置台中，设置有能够相对于基片载置面伸出和没入的多个升降销。在升降销从基片载置面伸出时，能够相对于升降销进行基片的交接，在升降销没入基片载置面时，基片被载置在基片载置面上，以进行后续处理。

在现有技术中，通常采用气动电机或伺服电机等驱动机构使升降销升降。具体地说，在基片处理装置中设置有用于对晶圆等基片进行处理的腔室，在腔室内的基片载置台设置多个供升降销插入的通孔。而且，作为升降机构，在基片载置台之外设置有驱动电机、位置传感器和用于支承多个升降销的U形环等支承机构。由此，当驱动电机驱动U形环升降时，能够带动升降销沿着上述通孔升降。

但是，这样的升降机构的结构复杂且多个组成部是分体设置的，由此制造和维护成本高。而且在对升降机构的多个组成部分别进行维护的过程中，存在导致腔室内结构损伤的可能性，可能导致腔室泄漏。另外，U形环等支承机构的不平衡可能会导致多个升降销存在高度差，而对产品质量造成不良影响。而且在升降销的升降过程中出现抖动或碰撞等引起的断裂等时，会造成产品的良品率下降。

因此，期望提供一种易于维护、且能够提高产品质量、生产效率和良品率的基片载置机构和使用它的基片处理装置。

发明内容

本发明提供了易于维护、且能够提高产品质量、生产效率和良品率的基片载置机构和使用它的基片处理装置。

根据本发明的一个方面，提供一种基片载置机构，其在对基片进行处理的基片处理装置的处理容器内载置基片，所述基片载置机构包括：载置台，其在载置面上载置所述基片，且在内部形成有空腔，具有从所述载置面贯通至所述空腔的多个通孔；多个升降销，所述升降销分别插入至所述通孔中；和升降机构，其包括用于使所述升降销升降的电磁组件，以使得所述升降销能够从所述载置面伸出或没入所述载置台，所述升降机构设置在所述载置台中。

在本发明中，用于使升降销升降的电磁组件设置于载置台中。由此与现有技术的将升降机构分散设置于处理容器的结构相比，本发明的结构能够提高设备的紧凑性、实现小型化。而且，本发明的电磁组件形成为一个整体的组件。因此，电磁组件容易作为整体从载置台取出并进行维护或更换。在现有技术中多个部件分体设置而组成升降机构，因此在维护时也需要分别对多个组成部分进行维护，耗时长且效率低。与现有技术相比，本发明的结构能够提高维护效率，减少生产成本。而且，现有技术中，在对升降机构的多个组成部分别进行维护的过程中，存在其与载置台或处理容器的内部结构发生碰撞导致结构损伤的可能性，可能导致腔室泄漏。而本发明中，由于电磁组件是整体取出进行维护的，能够减小对载置台或处理容器的内部结构造成损伤的可能性。

在一些实施例中，所述电磁组件包括磁芯、卷绕于所述磁芯的线圈、用于分别安装所述升降销的多个销保持件和用于固定多个所述销保持件的销支承板，所述磁芯设置在所述空腔的底面，所述销支承板是永磁体，与卷绕有所述线圈的所述磁芯相对配置，设置成在所述线圈通电时，所述销支承板向离开所述磁芯的方向移动，使得所述升降销从所述载置面伸出。

本发明中用一个销支承板设置多个升降销，且通过对与多个升降销对应的线圈同时进行通电，能够对多个升降销同时进行升降操作，提高整个升降机构的均衡性，能够防止由于多个升降销的高度不同而导致产品质量受到影响。

在一些实施例中，所述电磁组件包括下部磁芯、卷绕于所述下部磁芯的下部线圈、上部磁芯、卷绕于所述上部磁芯的上部线圈、用于分别安装所述升降销的多个销保持件和用于固定多个所述销保持件的销支承板，所述下部磁芯设置在所述空腔的底面，所述上部磁芯安装在所述销支承板的底部，卷绕有所述上部线圈的所述上部磁芯与卷绕有所述下部线圈的所述下部磁芯相对配置，设置成在所述上部线圈和所述下部线圈通电时，所述销支承板向离开所述下部磁芯的方向移动，使得所述升降销从所述载置面伸出。

在本实施例中，电磁组件利用下部磁芯和下部线圈与上部磁芯和上部线圈的相互作用，能够实现升降销的升降。由此，销支承板的形成材料不需要是永磁体，从而提高了销支承板的设计自由度，能够容易地进行制造。

在一些实施例中，所述升降销以可拆装的方式插入所述销保持件。由此不仅能够稳定地用销保持件保持升降销，而且能够容易地进行升降销的插拔，容易对升降销进行维护和更换。

在一些实施例中，所述销支承板设置有多个引导孔，在各个所述引导孔中插入有引导杆，所述引导杆用于引导所述销支承板的升降移动，在所述销支承板的上下两侧，绕所述引导杆地分别设置有上部弹性体和下部弹性体。通过设置上部弹性体和下部弹性体，能够对销支承板的运动起到缓冲的作用。而且通过利用引导杆引导销支承板顺畅且稳定地移动，能够减少升降销的抖动、断裂等问题的发生，提高产品的良品率。

在一些实施例中，所述电磁组件包括磁芯、卷绕于所述磁芯的线圈、用于分别安装所述升降销的多个销保持件，各个所述销保持件在其底部分别具有销支承磁体，所述销支承磁体与卷绕有所述线圈的所述磁芯相对配置，设置成在所述线圈通电时，所述销支承磁体向离开所述磁芯的方向移动，使得所述升降销从所述载置面伸出。

本实施例中，通过采用将对每个升降销单独设置的销支承磁体设置在载置台中的用于插入升降销的通孔中的结构，能够显著缩小电磁组件的尺寸，减少用于设置电磁组件的空腔的大小，从而能够使得载置台整体更为紧凑和小型化。而且由于销支承磁体的尺寸较小，相应地能够节省生产材料、减少成本。

在一些实施例中，所述载置台中用于插入所述升降销的所述通孔包括：用于引导所述升降销的小径孔；和直径比所述小径孔大的、用于容纳所述销保持件的大径孔，在所述大径孔的和所述小径孔相连的凸缘部与所述销保持件之间，设置有销支承弹性体。由此，载置台的通孔能够稳定地引导升降销，并且能够允许销支承磁体的移动，而且销支承弹性体能够对销支承磁体的运动起到缓冲的作用。

在一些实施例中，所述升降销以可拆装的方式插入所述销保持件。由此不仅能够稳定地用销保持件保持升降销，而且能够容易地进行升降销的插拔，容易对升降销进行维护和更换。

在一些实施例中，所述销保持件具有用于插入所述升降销的插入孔，在所述插入孔中设置有销嵌合磁体，所述销嵌合磁体与所述销支承磁体为相反的极性，所述销嵌合磁体的下端部吸附于所述销支承磁体，上端部与所述升降销嵌合。

由此能够稳定地将升降销安装于销保持件中，而且能够容易地进行升降销的插拔，容易对升降销进行维护和更换。

根据本发明的另一个方面，提供一种基片处理装置，其具有上述的基片载置机构。

附图说明

以下，结合附图对本发明的实施例进行详细说明。附图仅是示例性的，并不对实施例构成限制。在附图中，相同的附图标记指代相同的要素。

图1示意性地表示了一个实施例的基片处理装置的简化结构的纵截面图。

图2A表示了一个实施例的用于进行升降销的位置调节的电磁组件的结构示意图。

图2B是图2A中的销保持件的结构的放大图，示意性地表示了销保持件保持升降销的结构的纵截面图。

图3示意性地表示了一个实施例的基片处理装置的电磁组件通电后的状态的纵截面图。

图4示意性地表示了另一个实施例的基片处理装置的电磁组件未通电时的状态的纵截面图。

图5示意性地表示了另一个实施例的基片处理装置的电磁组件通电时的状态的纵截面图。

图6A示意性地表示了又一实施例的基片处理装置的电磁组件未通电时的状态的纵截面图。

图6B是图6A中的销保持件的结构的放大图，示意性地表示了销保持件保持升降销的结构的纵截面图。

图7示意性地表示了又一实施例的基片处理装置的电磁组件的通电时的状态的纵截面图。

应当理解，为了图示的简化和/或清楚，在附图中示出的要素不一定按照比例绘制。例如，为了清楚起见，一些要素的尺寸可能相对于其它要素被夸大。此外，为了使本发明的构思更容易理解，在附图中省略了本领域已知的要素。附图的尺寸不表示本文所描绘的各种要素的精确尺寸和/或尺寸比例。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了若干具体的细节。然而，本文所描述的实施例是可以在没有某些具体细节的情况下实现的。在具体的实施例中，为了避免对说明书的理解不清楚，没有详细示出公知的结构和技术。

此外，本文中可能重复地使用了短语“在一实施例中”、“在一个实施例中”和/或“在一些实施例中”。该短语通常不指代同一实施例；然而，它可以指代同一实施例。除非上下文另有说明，否则术语“包括”、“具有”和“包含”是同义词。短语“A或B”和“A/B”表示“(A)、(B)或(A和B)”。

(实施例1)

图1示意性地表示了本发明实施例的基片处理装置100的简化结构的纵截面图。本发明是举例说明基片处理装置100用于对晶圆W进行等离子体蚀刻处理的情况。但并不限定于此，基片处理装置100还能够用于对晶圆W进行例如形成膜、曝光、显影等其它处理。

该基片处理装置100包括处理容器1，在处理容器1设置有用于放入或取出晶圆W的运送口(未图示)，而且处理容器1能够通过经由未图示的排气口的排气而成为规定气压。

在处理容器1的上方设置有喷淋头2，喷淋头2将处理容器1的上部密封，用于向处理容器1中喷出处理气体。而且，也可以在喷淋头2连接有用于生成等离子体的电源。通过从电源供给高频电力，能够在处理容器1内产生电场，使得从喷淋头2向处理容器1内供给的处理气体被等离子体化。

在处理容器1中，在喷淋头2的下方设置有载置台3。如图1所示，载置台3能够通过静电吸附将晶圆W吸附于载置台3的上表面即载置面31上。

在载置台3的下方设置有支承座4，在本发明中该支承座4也用作与电源连接的电极(阴极)，通过从电源供给电力，在产生的等离子体与载置面31之间产生电位差，而使得离子被引至载置于载置面31的晶圆W，从而对晶圆W进行相应的处理。

在载置台3中，形成有用于设置升降机构的空腔7，该空腔7例如可以通过将形成有凹部的两个载置台构件，以凹部的开口对齐的方式接合而形成。如图1所示，空腔7位于载置台3中，具有上壁71和下壁72。其中，空腔7的上壁71是载置台3的从上方靠近空腔7侧的壁，是空腔7的顶面，空腔7的下壁72是载置台3的从下方靠近空腔7侧的壁，是空腔7的底面。

在载置台3中，在纵向上形成有从载置面31贯通至空腔7的多个通孔32(在图1中表示了3个，但并不限定于此)。在图1中表示了多个升降销8分别插通于通孔32的状态。

在该空腔7中设置有用于安装升降销8且进行升降销8的位置调节的电磁组件9，之后将参照图2A和图2B对其具体结构进行说明。

控制线缆5将控制器6经由支承座4与电磁组件9连接。从而能够根据控制器6的指令，控制电磁组件9的动作，以进行升降销8的位置调节。

以下结合图2A和图2B，详细说明电磁组件9的结构。

图2A示意性地表示了电磁组件9的结构。电磁组件9包括磁芯91、线圈92、销支承板93、销保持件94。线圈92卷绕于磁芯91，磁芯91设置在空腔7的底面即下壁72。销支承板93与磁芯91和线圈92相对配置。如图1和图2A所示，对于多个升降销8，销支承板93和磁芯91均是共用的，例如图中所示，磁芯91以板状形成在与整个销支承板93相对的范围，且在与各个升降销8对应的位置设置有用于卷绕线圈92的凸部，在各个凸部卷绕有线圈92，从而使得各个线圈92通电时产生的力作用于各个对应的升降销8。通过对多个线圈92同时进行通电，能够对多个升降销8同时进行升降操作，从而提高整个升降机构的均衡性，避免由于多个升降销8的高度有所不同而导致产品质量受到影响。

销保持件94与销支承板93一体形成或固定于销支承板93。由此插入销保持件94的升降销8相对于销支承板93被固定。图2B是图2A中的销保持件94的结构的放大图，示意性地表示了销保持件94保持升降销8的结构的纵截面图。如图2B所示，销保持件94中具有插入孔941，该插入孔941的内径D大于升降销8的外径d，供升降销8插入其中。而且，由弹性体支承的两个弹性保持件942分别伸出至插入孔941中，从两侧夹持升降销8。由此，不仅能够稳定地用销保持件94保持升降销8，而且能够容易地进行升降销8的插拔，容易对升降销8进行维护和更换。图2B所示的升降销8相对于销保持件94的固定结构仅是例示，只要能够将升降销8以可拆装的方式固定，则其结构没有特别限定。

另外，销支承板93是永磁体，作为其形成材料，能够使用合金、铁氧体或者金属间化合物等。在线圈92没有通电时，销支承板93位于贴近磁芯91和线圈92的位置。当根据控制器6的指令，经由控制线缆5对线圈92通电时，产生磁场。设计销支承板93的磁性，使得线圈92通电时对销支承板93作用斥力，于是将销支承板93向上推压，从而带动升降销8向上移动。

而且，如图2A所示，在销支承板93形成有多个引导孔931。在图2A中例示了销支承板93形成为圆盘状，引导孔931在销支承板93的周上隔开间隔地配置有3个的情况，但销支承板93的形状以及引导孔931的数量并不限定于此。在图1中表示了多个引导杆932分别插入引导孔931中的状态，引导杆932的两端分别固定于空腔的上壁71和下壁72，引导杆932用于引导销支承板93的升降移动。在销支承板93的上下两侧，绕引导杆932地分别设置有上部弹性体933和下部弹性体934。通过设置上部弹性体933和下部弹性体934，能够对销支承板93的运动起到缓冲的作用。作为一个例子，在初始状态下，上部弹性体933向下推压销支承板93的力大于下部弹性体934向上推压销支承板93的力。在图1中例示了采用弹簧作为弹性体，但并不限定于此，也可以使用橡胶套筒等其它方式。

如图1所示，在空腔7的上壁71，形成有用于收纳上部弹性体933的上部凹部935，在空腔7的下壁72，形成有用于收纳下部弹性体934的下部凹部936。即，上部弹性体933位于上部凹部935的底面与销支承板93之间，下部弹性体934位于下部凹部936的底面与销支承板93之间。

另外，在空腔7的上壁71，还形成有能够分别嵌合多个销保持件94的多个嵌合凹部943。

以下基于图1和图3说明使用本发明的电磁组件9进行升降销8的位置调节的方式。图1中表示的是电磁组件9未通电时的通常状态，此时升降销8没入载置台3中，晶圆W被静电吸附在载置面31上。图3示意性地表示了本发明实施例的基片处理装置100的电磁组件9通电后的状态的纵截面图，其省略了喷淋头2和处理容器1的表示。此时升降销8从载置台3中伸出，能够进行晶圆W的放置、取出等处理。

具体地说，在图1所示的通常状态下，即没有对电磁组件通电的状态下，销支承板93由于重力的作用以及上部弹性体933与下部弹性体934的作用力之差，处于图1所示的贴合磁芯91和线圈92的位置。由此，升降销8被收纳在载置台3中，不从载置面31伸出。于是晶圆W载置在载置面31上，被静电吸附。此时能够对晶圆W进行各种处理。而在图3所示的基于控制器6的指令，经由控制线缆5对电磁组件9通电了的状态下，使得因线圈92通电而产生的磁场对销支承板93作用斥力。于是销支承板93克服其重力以及上部弹性体933的作用力向离开磁芯91和线圈92的方向(图中是上方)移动。此时，升降销8随之向上移动，从载置面31伸出。在此状态下，能够进行晶圆W的放置和取出。另外，在升降销8上升后，被挤压的上部弹性体933被收纳在上部凹部935中。而且，销保持件94嵌合于嵌合凹部943，能够容易且稳定地进行销支承板93的定位。

在图3中表示了在通电时，销支承板93上升至空腔7的上壁71的状态，此时升降销8最大程度地从载置面31伸出。但并不限定于此，也可以通过利用控制器6的控制来调节线圈92通电时的磁场强度，而调节升降销8从载置面31伸出的高度。另外，升降销8的从载置面31伸出的高度还能够利用上部弹性体933和下部弹性体934的弹性力、销保持件94的高度等进行调整。这在以下的实施例中也是同样的。

在本发明中，用于使升降销8升降的电磁组件9设置于载置台3内部的空腔7中。由此与现有技术的将升降机构分散设置于处理容器1的结构相比，本发明的结构能够提高设备的紧凑性、实现小型化。

而且，本发明的电磁组件9形成为一个整体的组件。因此，电磁组件9容易作为整体从载置台3取出并进行维护或更换。在现有技术中多个部件分体设置而组成升降机构，因此在维护时也需要分别对多个组成部分进行维护，耗时长且效率低。与现有技术相比，本发明的结构能够提高维护效率，减少生产成本。

而且，现有技术中，在对升降机构的多个组成部分别进行维护的过程中，存在其与载置台3或处理容器1的内部结构发生碰撞导致结构损伤的可能性，可能导致腔室泄漏。而本发明中，由于电磁组件9是整体取出进行维护的，能够减小对载置台3或处理容器1的内部结构造成损伤的可能性。

而且，本发明中用一个销支承板93设置多个升降销8，且通过对与多个升降销8对应的线圈92同时进行通电，能够对多个升降销8同时进行升降操作，提高整个升降机构的均衡性，能够防止由于多个升降销8的高度不同而导致产品质量受到影响。

(实施例2)

接着，用图4和图5说明本发明的实施例2。图4示意性地表示了本发明实施例2的电磁组件9的未通电时的纵截面图。图5示意性地表示了本发明实施例2的电磁组件9的通电时的纵截面图。实施例2的基本结构与图1相同，省略了喷淋头3和处理容器1的表示。对与实施例1同样的构成部分使用相同的附图标记，省略其详细说明，对于图4和图5主要说明其与实施例1不同的部分。图4和图5的实施例2与图1的实施例1之间的主要区别在于电磁组件9中的具有上下两组的磁芯和线圈。

如图4所示，电磁组件9包括下部磁芯911、下部线圈921、上部磁芯912、上部线圈922、销支承板93、销保持件94。下部线圈921卷绕于下部磁芯911，下部磁芯911设置在空腔7的底面即下壁72，而且，上部线圈922卷绕于上部磁芯912，上部磁芯912安装在销支承板93的底部，与下部磁芯911相对设置。通过对与多个升降销8对应的上部线圈922和下部线圈921同时进行通电，能够对多个升降销8同时进行升降操作，提高整个升降机构的均衡性，避免由于多个升降销8的高度有所不同而导致产品质量受到影响。

在图4所示的通常状态下，即没有对电磁组件9通电的状态下，销支承板93由于重力的作用以及上部弹性体933与下部弹性体934的作用力之差，处于图4所示的上部磁芯912和上部线圈922与下部磁芯911和下部线圈921贴合的位置。由此，升降销8被收纳在载置台3中，不从载置面31伸出。于是晶圆W载置在载置面31上，被静电吸附。此时能够对晶圆W进行各种处理。而在图5所示的基于控制器6的指令，经由控制线缆5对电磁组件9通电了的状态下，设计成上部磁芯912和上部线圈922与下部磁芯911和下部线圈921因磁场而彼此产生斥力。于是销支承板93克服其重力以及上部弹性体933的作用力向离开下部磁芯911和下部线圈921的方向(图中是上方)移动。此时，升降销8随之向上移动，从载置面31伸出。在此状态下，能够进行晶圆W的放置和取出。另外，在升降销8上升后，被挤压的上部弹性体933被收纳在上部凹部935中。而且，销保持件94嵌合于嵌合凹部943，能够容易且稳定地进行销支承板93的定位。

在本实施例中，电磁组件9利用下部磁芯911和下部线圈921与上部磁芯912和上部线圈922的相互作用，能够实现升降销8的升降。由此，与实施例1不同，销支承板93的形成材料不需要是永磁体，从而提高了销支承板93的设计自由度，能够容易地进行制造。

(实施例3)

接着，用图6A、图6B和图7说明本发明的实施例3。图6A示意性地表示了本发明实施例3的电磁组件9的未通电时的纵截面图。图6B是本实施例中的销保持件94的结构的放大图，示意性地表示了销保持件94保持升降销8的结构的纵截面图。图7示意性地表示了本发明实施例3的电磁组件9的通电时的纵截面图。实施例3的基本结构与图1相同，省略了喷淋头3和处理容器1的表示。对与实施例1同样的构成部分使用相同的附图标记，省略其详细说明，对于图6A、图6B和图7主要说明其与实施例1不同的部分。图6A、图6B和图7的实施例3与图1的实施例1之间的主要区别在于没有设置多个升降销8共用的销支承板93，而对每个升降销8分别设置板状的销支承磁体95。

如图6A所示，电磁组件9包括磁芯91、线圈92、销保持件94、销支承弹性体98。实施例3中的销保持件94与实施例1的销保持件94的一个不同点在于，还包括位于其底部的对每个升降销8设置的销支承磁体95。该销支承磁体95与磁芯91和线圈92相对设置。

另外，如图6A所示，本实施例中，用于插入升降销8的通孔32包括用于引导升降销8的小径孔321和直径比小径孔321大的用于容纳销保持件94的大径孔322。销支承弹性体98设置在大径孔322的顶部(即大径孔322与小径孔321相连的凸缘部)与销保持件94之间，能够对销支承磁体95的运动起到缓冲的作用。在图6A中表示了销支承弹性体98为弹簧的例子，但并不限定于此，也可以是橡胶套等其它弹性体。

如图6B所示，实施例3中的销保持件94具有用于插入升降销8的插入孔941。在插入孔941中设置有销嵌合磁体96，该销嵌合磁体96与销支承磁体95为相反的极性，因此其一端(图中的下端部)与销支承磁体95贴合。销嵌合磁体96的另一端(图中的上端部)嵌合于升降销8(的嵌合孔)中。由此能够稳定地将升降销8安装于销保持件94中，而且能够容易地进行升降销8的插拔，容易对升降销8进行维护和更换。在图6B中表示了销嵌合磁体96形成为阶梯状的例子，即与升降销8嵌合的部分的直径较小，吸附于销支承磁体95的部分直径较大，由此能够增大销嵌合磁体96与销支承磁体95的吸附强度，增强升降销8的安装稳定性。但并不限定于此，也可以将销嵌合磁体96形成为直筒状。

本实施例的对每个升降销8分别设置的板状的销支承磁体95与实施例1的销支承板93同样是永磁体，作为其形成材料，能够使用合金、铁氧体或者金属间化合物等。

在图6A所示的通常状态下，即没有对电磁组件9通电的状态下，销支承磁体95由于重力的作用以及销支承弹性体98的作用力，处于与磁芯91和线圈92贴合的位置。由此，升降销8被收纳在载置台3中，不从载置面31伸出。于是晶圆W载置在载置面31上，被静电吸附。此时能够对晶圆W进行各种处理。而在图7所示的基于控制器6的指令，经由控制线缆5对电磁组件9通电了的状态下，产生磁场，设计销支承磁体95的磁性，使得线圈92通电时对销支承磁体95作用斥力，于是销支承磁体95克服其重力以及销支承弹性体98的作用力向离开磁芯91和线圈92的方向(图中是上方)移动。此时，升降销8随之向上移动，从载置面31伸出。在此状态下，能够进行晶圆W的放置和取出等。

本实施例中，通过采用将对每个升降销8单独设置的销支承磁体95设置在载置台3中的用于插入升降销8的通孔32中的结构，相比于实施例1和实施例2能够显著缩小电磁组件9的尺寸，减少用于设置电磁组件9的空腔7的大小，从而能够使得载置台3整体更为紧凑和小型化。而且由于销支承磁体95的尺寸变小，相应地能够节省生产材料、减少成本。

应当理解，虽然针对特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员在阅读说明书后，可以对其中的一个或多个特征进行修改，而不超出本发明的精神和范围。因此，本说明书并不意在限制本发明。相反，仅根据所附权利要求及其等同物限定本发明的范围。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种易于维护、且能够提高产品质量、生产效率和良品率的基片载置机构和使用它的基片处理装置。