專利名稱：一種等離子體加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
等離子體加工設(shè)備是加工半導(dǎo)體器件的常用設(shè)備，在進(jìn)行諸如刻蝕、濺射、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積等工藝過程中，常常需要借助提升機(jī)構(gòu)使被加工工件上升或下降。典型的等離子體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室以及固定在反應(yīng)腔室的室壁上的提升機(jī)構(gòu)。提升機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線運(yùn)動(dòng)單元以及頂片單元，其中，直線運(yùn)動(dòng)單元用以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，其一端通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，另一端固定頂片單元。頂片單元用于承載被加工工件。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使得頂片單元實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而可使被加工工件上升或下降。上述提升機(jī)構(gòu)是通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)頂片單元運(yùn)動(dòng)，用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，導(dǎo)致等離子體加工設(shè)備的體積龐大，安裝和維護(hù)困難。在實(shí)際使用過程中，由于需要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時(shí)間，延長了提升機(jī)構(gòu)的反應(yīng)速度，降低了等離子體加工設(shè)備的加工精度。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種等離子體加工設(shè)備，其不僅體積小，結(jié)構(gòu)簡單，而且加工精度高。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種等離子體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室、固定在所述反應(yīng)腔室的室壁上的提升機(jī)構(gòu)以及與所述提升機(jī)構(gòu)連接的用于推動(dòng)被加工工件移動(dòng)的頂針系統(tǒng)，所述提升機(jī)構(gòu) 包括驅(qū)動(dòng)單元和傳遞單元，所述傳遞單元的一端與所述頂針系統(tǒng)連接，另一端與所述驅(qū)動(dòng)單元連接，借助所述傳遞單元將所述驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力傳遞到所述頂針系統(tǒng)，以使所述頂針系統(tǒng)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元為直線電機(jī)，所述直線電機(jī)的定子固定在所述反應(yīng)腔室上，所述傳遞單元與所述直線電機(jī)的動(dòng)子連接。其中，所述傳遞單元包括支承部件以及用于將所述頂針系統(tǒng)和所述支承部件連接的固定塊，所述支承部件與所述直線電機(jī)的動(dòng)子連接，所述支承部件相對于所述直線電機(jī)的定子作直線運(yùn)動(dòng)，所述固定塊固定在所述支承部件上。其中，在所述支承部件與所述直線電機(jī)之間設(shè)有導(dǎo)軌以及與所述導(dǎo)軌相配合的滑塊，所述導(dǎo)軌固定在所述直線電機(jī)的定子上，所述滑塊固定在所述支承部件上，所述支承部件借助所述滑塊沿所述導(dǎo)軌滑動(dòng)。其中，所述支承部件包括連接部以及分別設(shè)置在所述連接部的兩個(gè)端部的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部與所述連接部垂直，所述第一延伸部、所述第二延伸部以及所述連接部形成缺一邊的方形框，且在所述連接部的垂直方向上，所述第一延伸部比所述第二延伸部短，所述動(dòng)子與所述第一延伸部連接，所述滑塊固定在所述連接部的內(nèi)側(cè)，所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述定子與所述連接部相對的面上，所述固定塊設(shè)置在所述連接部的外側(cè)。其中，所述支承部件包括連接部以及分別設(shè)置在所述連接部的兩個(gè)端部的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部與所述連接部垂直，所述第一延伸部、所述第二延伸部以及所述連接部組成缺一邊的方形框，且在所述連接部的垂直方向上，所述第一延伸部比所述第二延伸部短，所述動(dòng)子與所述第一延伸部連接，所述滑塊固定在所述第二延伸部的內(nèi)側(cè)，所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述定子與所述第二延伸部相對的面上，所述固定塊設(shè)置在所述連接部的外側(cè)。其中，在所述支承部件和所述直線電機(jī)的定子之間設(shè)有自鎖裝置，用于鎖止所述支承部件與所述直線電機(jī)的定子之間的相對運(yùn)動(dòng)。其中，等離子體加工設(shè)備包括用于測量所述被加工工件的位置和移動(dòng)速度的監(jiān)測單元，所述監(jiān)測單元設(shè)置在所述支承部件和所述直線電機(jī)的定子之間。其中，所述監(jiān)測單元包括光柵讀頭和光柵尺，所述光柵讀頭設(shè)置在所述支承部件上，所述光柵尺設(shè)置在所述直線電機(jī)的定子上；或者，所述光柵讀頭設(shè)置在所述直線電機(jī)的定子上，所述光柵尺設(shè)置在所述支承部件上，借助所述光柵讀頭和光柵尺獲得所述被加工工件的位置和移動(dòng)速度。其中，等離子體加工設(shè)備包括控制單元，所述控制單元與所述直線電機(jī)和所述監(jiān)測單元連接，所述控制單元用于根據(jù)監(jiān)測到的所述被加工工件的位置控制所述直線電機(jī)的運(yùn)行速度。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)頂針系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而省去了用以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)單元，進(jìn)而簡化了等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)，縮小了體 積，而且有利于等離子體加工設(shè)備的安裝和維護(hù)。此外，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)頂針系統(tǒng)可以提聞提升機(jī)構(gòu)的反應(yīng)速度，進(jìn)而提聞等尚子體加工設(shè)備的加工精度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例等離子體加工設(shè)備的提升機(jī)構(gòu)的分解圖；圖3a為本發(fā)明實(shí)施例等離子體加工設(shè)備的提升機(jī)構(gòu)的右視圖；以及圖3b為沿圖3a中A-A線的剖面圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明實(shí)施例等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。請參閱圖1，等離子體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室20、用以承載被加工工件22的靜電卡盤21、設(shè)置在靜電卡盤21下方的頂針系統(tǒng)23以及固定在反應(yīng)腔室20的室壁上的提升機(jī)構(gòu)。頂針系統(tǒng)23用于將放置在靜電卡盤21表面的被加工工件頂起或?qū)⒈患庸すぜ胖迷陟o電卡盤21的表面。提升機(jī)構(gòu)用于為頂針系統(tǒng)23提供驅(qū)動(dòng)力。
提升機(jī)構(gòu)包括用以提供動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)單元25和傳遞單元24，其中，傳遞單元24的一端與驅(qū)動(dòng)單元25連接，另一端與頂針系統(tǒng)23連接。傳遞單元24用于將驅(qū)動(dòng)單元25的動(dòng)力傳遞給頂針系統(tǒng)23，以使頂針系統(tǒng)23上升或下降。具體地，頂針系統(tǒng)23在驅(qū)動(dòng)單元25的驅(qū)動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)并使頂針系統(tǒng)23的頂端高出靜電卡盤21的上表面，從而將放置在靜電卡盤21表面的被加工工件22頂起，或者向下運(yùn)動(dòng)并使頂針系統(tǒng)23的頂端低于靜定卡盤21的上表面，從而將被加工工件22放置在靜電卡盤21的上表面。圖2為本發(fā)明實(shí)施例等離子體加工設(shè)備的提升機(jī)構(gòu)的分解圖，圖2中的動(dòng)子4、導(dǎo)軌5和滑塊6自原始位置向安裝部件10的左側(cè)平移；支承部件7和固定塊11自原始位置向安裝部件10的前方平移；自鎖裝置16、光柵讀頭8和光柵尺9自原始位置向安裝部件10的右側(cè)平移。圖3a為本發(fā)明實(shí)施例等離子體加工設(shè)備的提升機(jī)構(gòu)的右視圖。圖3b為沿圖3a中A-A線的剖面圖。請一并參閱圖2、圖3a和圖3b，本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25為直線電機(jī)，直線電機(jī)的定子I通過安裝部件10與反應(yīng)腔室的室壁連接，從而將直線電機(jī)固定在反應(yīng)腔室的室壁上。動(dòng)子4設(shè)置在定子I的氣隙內(nèi)并沿定子I的氣隙作直線運(yùn)動(dòng)。傳遞單元包括支承部件7以及用于與頂針系統(tǒng)連接的固定塊11。其中，支承部件7包括連接部71以及分別設(shè)置在連接部71的兩個(gè)端部的第一延伸部73和第二延伸部72，第一延伸部73和第二延伸部72與連接部71垂直，并且第一延伸部73、第二延伸部72以及連接部71形成缺一邊的方形框，且在連接部71的垂直方向上，第一延伸部73比第二延伸部72短。在本實(shí)施例中，第一延伸部73與動(dòng)子4連接，即由動(dòng)子4直接驅(qū)動(dòng)支承部件7。第一延伸部73可以通過焊接、鉚接、螺栓等連接方式與動(dòng)子4連接。固定塊11設(shè)置在連接部71的外側(cè)，在動(dòng)子4驅(qū)動(dòng)支承部件7在動(dòng)子4的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)固定塊11作直線運(yùn)動(dòng)。在定子I的外側(cè)且與連接部71相對的位置設(shè)有導(dǎo)軌5，對應(yīng)地，在連接部71的內(nèi)側(cè)設(shè)有與導(dǎo)軌5相配合的滑塊6，支承部件7沿導(dǎo)軌5運(yùn)動(dòng)，利用導(dǎo)軌5分擔(dān)部分支承部件
7、固定塊11以及頂·針系統(tǒng)23的重量，從而使提升機(jī)構(gòu)穩(wěn)定的運(yùn)行。本實(shí)施例中，在第二延伸部72的內(nèi)側(cè)和定子I之間設(shè)有自鎖裝置16，用于鎖止支承部件7與定子I之間的相對運(yùn)動(dòng)。當(dāng)提升機(jī)構(gòu)出現(xiàn)掉電等突發(fā)事件時(shí)，借助自鎖裝置16可以將支承部件7鎖定，從而提高提升機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。本實(shí)施例等離子體加工設(shè)備還包括用于測量被加工工件的位置和/或移動(dòng)速度的監(jiān)測單元，監(jiān)測單元包括光柵讀頭8和光柵尺9，光柵讀頭8設(shè)置在支承部件7的內(nèi)側(cè)，光柵尺9對應(yīng)地設(shè)置在定子I上且與支承部件7內(nèi)側(cè)相對的表面，在支承部件7和定子I進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，借助光柵讀頭8和光柵尺9能夠獲得支承部件7的位置和移動(dòng)速度，從而可以獲得被加工工件的位置和移動(dòng)速度。本實(shí)施例等離子體加工設(shè)備還包括控制單元(圖中末示出)，控制單元的輸入端與監(jiān)測單元連接，控制單元的輸出端與直線電機(jī)連接，控制單元根據(jù)檢測單元所監(jiān)測到的被加工工件的位置來控制直線電機(jī)的運(yùn)行速度。需要說明的是，在本實(shí)施例中，在連接部71的內(nèi)側(cè)與定子I的相對于連接部71的表面之間設(shè)有導(dǎo)軌5以及與導(dǎo)軌5相配合的滑塊6，但在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)軌5和滑塊6還可以設(shè)置第二延伸部72的內(nèi)側(cè)與定子I之間，并且滑塊6固定在第二延伸部72的內(nèi)側(cè)，導(dǎo)軌5設(shè)置在定子I的相對于第二延伸部72的表面上，這同樣可以達(dá)到本發(fā)明的目的，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。還需要說明的是，在本實(shí)施例中，自鎖裝置16設(shè)置在第二延伸部72的內(nèi)側(cè)和定子I之間，但在實(shí)際應(yīng)用中并不局限于此，還可以設(shè)置在連接部71的內(nèi)側(cè)與定子之間，只要設(shè)置在支承部件7與定子I之間的位置，均能夠達(dá)到本發(fā)明鎖止支承部件7與定子I之間的相對運(yùn)動(dòng)的目的。還需要說明的是，在本實(shí)施例中，光柵讀頭8設(shè)置在支承部件7的內(nèi)側(cè)，光柵尺9對應(yīng)地設(shè)置在定子I的與支承部件7的內(nèi)側(cè)相對的表面上，但在實(shí)際應(yīng)用中并不局限于此，還可以將光柵讀頭8設(shè)置在定子I上，光柵尺9設(shè)置在支承部件7上，這同樣可以達(dá)到本發(fā)明的目的，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。綜上所述，本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備，其通過借助直線電機(jī)來驅(qū)動(dòng)頂針系統(tǒng)在直線方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以省去用以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)單元，從而簡化了等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)，減小了體積，而且有利于等離子體加工設(shè)備的安裝和維護(hù)；此外，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)頂針系統(tǒng)可以提高提升機(jī)構(gòu)的反應(yīng)速度，進(jìn)而提高設(shè)備的加工精度?？梢岳斫獾氖?，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出 各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種等離子體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室、固定在所述反應(yīng)腔室的室壁上的提升機(jī)構(gòu)以及與所述提升機(jī)構(gòu)連接的用于推動(dòng)被加工工件移動(dòng)的頂針系統(tǒng)，所述提升機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)單元和傳遞單元，所述傳遞單元的一端與所述頂針系統(tǒng)連接，另一端與所述驅(qū)動(dòng)單元連接，借助所述傳遞單元將所述驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力傳遞到所述頂針系統(tǒng)，以使所述頂針系統(tǒng)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元為直線電機(jī)，所述直線電機(jī)的定子固定在所述反應(yīng)腔室上，所述傳遞單元與所述直線電機(jī)的動(dòng)子連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述傳遞單元包括支承部件以及用于將所述頂針系統(tǒng)和所述支承部件連接的固定塊，所述支承部件與所述直線電機(jī)的動(dòng)子連接，所述支承部件相對于所述直線電機(jī)的定子作直線運(yùn)動(dòng)，所述固定塊固定在所述支承部件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，在所述支承部件與所述直線電機(jī)之間設(shè)有導(dǎo)軌以及與所述導(dǎo)軌相配合的滑塊，所述導(dǎo)軌固定在所述直線電機(jī)的定子上，所述滑塊固定在所述支承部件上，所述支承部件借助所述滑塊沿所述導(dǎo)軌滑動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述支承部件包括連接部以及分別設(shè)置在所述連接部的兩個(gè)端部的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部與所述連接部垂直，所述第一延伸部、所述第二延伸部以及所述連接部形成缺一邊的方形框，且在所述連接部的垂直方向上，所述第一延伸部比所述第二延伸部短，所述動(dòng)子與所述第一延伸部連接，所述滑塊固定在所述連接部的內(nèi)側(cè)，所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述定子與所述連接部相對的面上，所述固定塊設(shè)置在所述連接部的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述支承部件包括連接部以及分別設(shè)置在所述連接部的兩個(gè)端部的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部與所述連接部垂直，所述第一延伸部、所述第二延伸部以及所述連接部組成缺一邊的方形框，且在所述連接部 的垂直方向上，所述第一延伸部比所述第二延伸部短，所述動(dòng)子與所述第一延伸部連接，所述滑塊固定在所述第二延伸部的內(nèi)側(cè)，所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述定子與所述第二延伸部相對的面上，所述固定塊設(shè)置在所述連接部的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，在所述支承部件和所述直線電機(jī)的定子之間設(shè)有自鎖裝置，用于鎖止所述支承部件與所述直線電機(jī)的定子之間的相對運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，包括用于測量所述被加工工件的位置和移動(dòng)速度的監(jiān)測單元，所述監(jiān)測單元設(shè)置在所述支承部件和所述直線電機(jī)的定子之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述監(jiān)測單元包括光柵讀頭和光柵尺，所述光柵讀頭設(shè)置在所述支承部件上，所述光柵尺設(shè)置在所述直線電機(jī)的定子上；或者，所述光柵讀頭設(shè)置在所述直線電機(jī)的定子上，所述光柵尺設(shè)置在所述支承部件上，借助所述光柵讀頭和光柵尺獲得所述被加工工件的位置和移動(dòng)速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，包括控制單元，所述控制單元與所述直線電機(jī)和所述監(jiān)測單元連接，所述控制單元用于根據(jù)監(jiān)測到的所述被加工工件的位置控制所述直線電機(jī)的運(yùn)行速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室、固定在所述反應(yīng)腔室的室壁上的提升機(jī)構(gòu)以及與所述提升機(jī)構(gòu)連接的用于推動(dòng)被加工工件移動(dòng)的頂針系統(tǒng)，所述提升機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)單元和傳遞單元，所述傳遞單元的一端與所述頂針系統(tǒng)連接，另一端與所述驅(qū)動(dòng)單元連接，借助所述傳遞單元將所述驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力傳遞到所述頂針系統(tǒng)，以使所述頂針系統(tǒng)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元為直線電機(jī)，所述直線電機(jī)的定子固定在所述反應(yīng)腔室上，所述傳遞單元與所述直線電機(jī)的動(dòng)子連接。本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備不僅體積小，結(jié)構(gòu)簡單，而且加工精度高。
文檔編號H01J37/32GK103247509SQ20121002808
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者張陽 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司