顶针机构和除气腔室

本申请是申请日为2015年1月28日、申请号为201510045397.0、发明名称为“顶针机构和除气腔室”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体加工设备领域，具体地，涉及一种顶针机构和一种包括该顶针机构的除气腔室。

背景技术

在对晶圆进行刻蚀或沉积等加工工艺时，需要先对晶圆进行除气处理(degas)。具体地，将晶圆设置在除气腔室中，然后将晶圆加热至预定温度(通常可以为350℃)，以去除晶圆上的水蒸汽以及其他易挥发的杂质。进行除气处理后，可以利用机械手将半导体基板从除气腔室中取出。

图1中所示的是一种常见的除气腔室示意图，如图1中所示，除气腔室包括加热件100和顶针机构。如图中所示，顶针机构包括升降装置201、升降托架202和设置在升降托架上的顶针203。升降托架202与升降装置201的驱动轴相连，并且能够在升降装置201的驱动下升起或降落。升降装置201的驱动轴穿过除气腔室的底壁伸入所述除气腔室内部。加热件100上设置有沿竖直方向贯穿该加热件100的通孔，顶针203能够穿过加热件100上的通孔做沿竖直方向的往复移动。

在对晶圆300进行加热时，顶针203在升降托架202和升降装置201的带动下降至加热件100的上表面的下方，将晶圆300设置在加热件的上表面上。

加热完毕后，利用升降装置201将升降托架202以及顶针203升起，以使得顶针203的上端穿过加热件100上的通孔，并且凸出于加热件100的上表面，从而将晶圆300从加热件100上顶起。

如图2和图3中所示，相邻顶针203之间具有间隔，因此，平台机械手400可以从相邻顶针203之间的间隔插入升起的晶圆300的下方，并将晶圆300从除气腔室中取出。

如图2和图3中所示，顶针203的顶端与晶圆300的接触面积较小，在顶起晶圆300时，晶圆300容易发生偏移，并从其中一个顶针203上滑落。如果晶圆300发生偏移，平台机械手进入除气腔室时容易和晶圆300发生碰撞，并且有可能会将晶圆300碰碎。

因此，如何防止将晶圆从加热件上顶起时从顶针上滑落成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于除气腔室的顶针机构和一种包括该顶针机构的除气腔室，利用所述顶针机构可以将晶圆从加热件上稳定地顶起。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种用于除气腔室的顶针机构，所述除气腔室包括用于在进行除气工艺时承载并加热晶圆的加热件，所述顶针机构用于从所述加热件上顶起晶圆或向所述加热件上放置晶圆，所述顶针机构包括多个顶针、升降托架和升降装置，其中，所述升降装置的输出轴与所述升降托架相连，多个所述顶针间隔地设置在所述升降托架上，所述升降装置用于驱动所述顶针做升降运动；每个所述顶针均包括朝向所述升降托架的中部延伸的支撑部和向上延伸的限位部，所述支撑部用于在所述顶针机构从所述加热件上顶起晶圆时支撑承载所述晶圆，所述限位部用于在所述顶针机构从所述加热件上顶起晶圆时对所述支撑部承载的所述晶圆进行位置限定和位置调整。

优选地，每个所述顶针的所述支撑部包括支撑部本体和形成在所述支撑部本体上的支撑销，所述支撑销的上端部低于所述限位部的上端面，所述支撑销用于支撑所述晶圆。

优选地，所述支撑销的上端部呈圆顶形。将晶圆顶起时，晶圆仅与支撑销的上端部接触，从而可以减小支撑部与晶圆的接触面积，防止晶圆受到污染。

优选地，每个所述顶针的所述限位部均包括一自内而外向上倾斜的斜面，多个所述斜面用于在所述顶针机构从所述加热件上顶起晶圆时调整所述晶圆的位置。

优选地，所述顶针还包括连接部和设置在所述连接部上的安装部，所述安装部与所述升降托架固定连接。

优选地，所述顶针机构包括至少三个所述顶针。

优选地，多个所述顶针均匀地分布在所述升降托架上。

优选地，所述升降装置包括第一安装板和限位销，所述限位销设置在所述第一安装板上靠近所述升降托架的一侧，用于限制所述升降装置的上升高度。

优选地，所述升降装置还包括活塞缸和活塞杆，所述输出轴与所述活塞杆相连。

优选地，所述第一安装板与所述活塞杆固定相连，所述活塞缸位于所述第一安装板的相对于所述限位销的另一侧。

优选地，所述升降装置还包括第二安装板，所述第二安装板用于固定在除气腔室的外壁上，所述输出轴穿过所述第二安装板，所述输出轴的外部套设有波纹管，所述波纹管的一端固定在所述第一安装板上，另一端固定在所述第二安装板上。

作为本发明的另一个方面，提供一种除气腔室，所述除气腔室包括工艺腔和设置在所述工艺腔中用于在进行除气工艺时承载并加热晶圆的加热件和上述顶针机构，所述加热件包括加热部和设置在所述加热部下方的安装部，其中，所述顶针机构为本发明所提供的上述顶针机构，所述升降装置位于所述除气腔室的工艺腔外部，所述升降托架和所述顶针位于所述除气腔室的工艺腔内部，所述加热件的安装部穿过所述升降托架的中空部延伸至所述除气腔室的工艺腔外部。

优选地，所述升降装置包括第一安装板和限位销，所述限位销设置在所述第一安装板上靠近所述升降托架的一侧，用于限制所述升降装置的上升高度。

优选地，所述升降装置还包括第二安装板，所述第二安装板用于固定在所述除气腔室的外壁上，所述输出轴穿过所述第二安装板，所述输出轴的外部套设有波纹管，所述波纹管的一端固定在所述第一安装板上，另一端固定在所述第二安装板上。

优选地，所述加热部的边缘形成有缺口，所述缺口的数量与所述顶针的数量相同，所述顶针的所述支撑部和所述限位部能够穿过所述缺口。

由于顶针包括限位部，因此，在顶针将设置在加热件上的晶圆顶起时，晶圆被限制在多个顶针的限位部共同限定的区域内，并且由多个顶针的支撑部共同支撑，因此，晶圆不会从多个顶针上滑落，位置也不会发生偏移，从而避免了晶圆被机械手碰碎的风险。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的除气腔室的示意图；

图2是图1中所示的除气腔室中的顶针机构的示意图；

图3是图2中所示的顶针机构的俯视图；

图4是本发明所提供的顶针机构的俯视图；

图5是图4中所示的顶针机构中的顶针的俯视图；

图6是图5中所示的顶针机构的剖视图；

图7是图4中所示的顶针机构的主剖示意图；

图8是本发明所提供的除气腔室的示意图；

图9是图8中所示的除气腔室中的加热件的俯视图。

附图标记说明

100：加热件 201：升降装置

201a：输出轴 201b：活塞缸

201c：活塞杆 201d：第一安装板

201e：限位销 201f：波纹管

201g：第二安装板 202：升降托架

203：顶针 203a：限位部

203b：支撑部 203b

203b

400：平台机械手 100a：缺口

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一个方面，如图4和图7所示，提供一种用于除气腔室的顶针机构，除气腔室包括用于在进行除气工艺时承载并加热晶圆的加热件，顶针机构用于从加热件上顶起晶圆或向加热件上放置晶圆。

作为一种具体的实施方式，以晶圆为待承载件，本实施方式的顶针机构包括多个顶针203、升降托架202和升降装置201，多个顶针203间隔地设置在升降托架202上，升降装置201的输出轴201a与升降托架202相连，其中，顶针203包括朝向升降托架202的中部延伸的支撑部203b和向上延伸的限位部203a，其中，支撑部203b用于在顶针机构从加热件上顶起晶圆时支撑晶圆，限位部203a用于在顶针机构从加热件上顶起晶圆时对支撑部承载的晶圆进行位置限定和位置调整。

如图8中所示，在所述顶针机构组装在除气腔室中时，升降托架202和所述顶针位于所述除气腔室的工艺腔内部，升降装置201位于所述除气腔室的工艺腔外部。

如图7和图8中所示，当所述顶针机构的所述顶针将晶圆300顶起时，晶圆300被向上延伸的限位部203a所限定，因此，不会从支撑部203b上滑落。当平台机械手400从相邻两个顶针之间的间隙伸入到晶圆300的下方时，不存在将晶圆300碰碎的风险。

在本发明中，对升降托架202的具体结构并没有特殊的限定，如图4中所示，升降托架202为圆环形结构，升降托架202的一部分与升降装置201的输出轴相连。升降装置201可以包括活塞缸201b、活塞杆201c和输出轴201a，该活塞杆201c与升降装置201的输出轴201a相连。活塞缸201b可以是气缸，也可以是液压缸。

为了便于控制顶针203上升的高度，优选地，升降装置201还可以包括第一安装板201d和限位销201e，活塞杆201c与第一安装板201d相连，活塞缸201b设置在第一安装板201d的一侧，限位销201e设置在第一安装板201d上，且位于第一安装板201d的另一侧。

第一安装板201d可以随活塞杆201c一起移动。当活塞杆201c上升到一定程度时，限位销201e将会顶住除气腔室的外壁或者除气腔室的外壁上的其他结构，从而限制活塞杆201c的继续上升。

优选地，升降装置201还可以包括第二安装板201g，第二安装板201g用于固定在除气腔室的外壁上，输出轴201a穿过第二安装板201g，输出轴201a的外部套设有波纹管201f，该波纹管201f的一端固定在第一安装板201d上，另一端固定在第二安装板201g上。

当输出轴201a在活塞杆201c的带动下向上移动时，波纹管201f将被压缩。而设置波纹管201f的优点在于，可以使得输出轴201a的上升过程更加平稳，并且可以对输出轴201a进行保护。在这种实施方式中，当活塞杆201c上升到预定高度时，限位销201e将顶在第二安装板201g上。

作为本发明的一种具体实施方式，如图5和图6所示，所述顶针还包括安装部203d和连接部203e，安装部203d与升降托架202固定连接，连接部203e连接在安装部203d与支撑部203b之间。

由于设置了连接部203e，因此，可以将限位部203a的尺寸做的较小。

在本发明中，对所述顶针的具体数量并不做具体限定，只要可以确保将晶圆顶起并且防止晶圆滑动即可。优选地，所述顶针机构包括至少三个所述顶针。所述顶针的数量越多，则越能稳定地顶起并支撑所述晶圆。当然，所述顶针的数量也不宜过多。在图4中所示的实施方式中，所述顶针机构包括四个顶针203。

为了稳定地将所述晶圆顶起，优选地，多个顶针203均匀地分布在升降托架202上。

作为本发明的一种优选实施方式，支撑部203b包括支撑部本体203b

优选地，每个顶针203的限位部203a均包括一自内而外向上倾斜的斜面，多个顶针203的限位部203a的斜面用于在顶针机构从加热件上顶起晶圆时调整晶圆的位置。

作为本发明的另一个方面，如图8所示，提供一种除气腔室，所述除气腔室包括工艺腔和设置在工艺腔中用于在进行除气工艺时承载并加热晶圆的加热件100和顶针机构，加热件100包括加热部和设置在所述加热部下方的安装部，其中，所述顶针机构为本发明所提供的上述顶针机构，升降装置201位于所述除气腔室的工艺腔外部，升降托架202和所述顶针位于所述除气腔室的工艺腔内部，加热件100的安装部穿过升降托架202的中空部延伸至所述除气腔室的工艺腔外部。

当升降装置201驱动该升降装置的驱动轴向上移动时，升降托架202带动顶针203向上移动，从而可以将设置在加热件100的加热部的上表面上的晶圆300顶起，并且，晶圆300被限定在限位部203a所限定的空间内，不会发生滑落或偏移。当平台机械手400从相邻两个顶针203之间间隙伸入到晶圆300的下方时，不存在将晶圆300碰碎的风险。

本领域技术人员应当理解的是，顶针的上端(包括支撑部和限位部)应当可以从加热件的上表面的下方移动至加热件的上表面上方，从而将设置在加热件的上表面上的晶圆300顶起。

为了便于顶针的上端从加热件的上表面的下方移动至加热件的上表面的上方，优选地，如图9所示，所述加热部的边缘形成有缺口100a，缺口100a的数量与所述顶针的数量相同，所述顶针的所述支撑部和所述限位部能够穿过缺口100a。

当利用加热件100对晶圆300进行加热时，顶针的限位部203a和支撑部203b在升降装置201的带动下沿缺口100a下降至加热件100的上表面的下方。加热完成后，升降装置201带动顶针向上，使得限位部203a和支撑部203b穿过缺口100a，并将晶圆300顶起。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。