[发明专利]一种举升装置

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及在半导体加工处理工艺中用于取放晶片等半导体器件的举升装置。

背景技术

随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体器件的加工能力。目前，在半导体器件的制造加工过程中常常需要用到刻蚀机等半导体处理设备，以对晶片等半导体器件进行刻蚀等加工/处理。在这些加工/处理工艺过程中，特别是等离子刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等工艺过程中，为了固定、支撑及传送晶片等被加工器件，避免被加工器件出现移动或错位现象，往往使用举升装置。例如，在刻蚀之前，借助于举升装置将被刻蚀晶片放置于静电卡盘上；或者，在刻蚀工艺完成后，借助于举升装置将被刻蚀晶片从静电卡盘上取下。

如图1所示，晶片举升装置通常包括传动件1、导杆2、气缸3及顶针4。气缸3中的“T”形结构为气动活塞，其中纵向杆为活塞杆。当气缸3的活塞杆朝下放置时，活塞杆相对于气缸3伸出或缩入，以相应地带动顶针4下降或上升，进而可以带动顶针4上的晶片6下降或上升。

在实际工艺过程中，该晶片举升装置的工作原理及工作过程为：首先，晶片6通过机械手放到顶针4上；然后，操纵顶针4下降，将晶片6置于静电卡盘5上，并通过静电作用将晶片6牢固夹持住，此时晶片6处于最低位，然后开始刻蚀工艺。待刻蚀工艺完成后，先消除静电卡盘5与晶片6之间的静电，然后操纵顶针4升起，使晶片6到达最高位并由机械手取走。

从上述描述可知，放置/取走晶片6的动作较为简单。然而，在实际工艺过程中，对晶片6的位置要求却较高，即，要求晶片6在最高位及最低位时，其中心轴的位置保持不变，并且要求晶片6在上升及下降过程中保持水平，不得抖动，更不能出现滑移。这是因为，一旦晶片6失位(即，偏离预定位置)，将会使其遭受机械损伤或者致使加工达不到预期结果。因此，在实际工艺过程中，要求晶片举升装置必须运行稳定。

为保证晶片举升装置平稳运行，现有技术中常采用控制阀来控制气缸活塞杆伸出或缩入，进而控制顶针带动晶片运动。例如，图2就示出了这样一种晶片举升装置，该装置为现有刻蚀机中常采用的晶片举升装置。

如图2所示，该晶片举升装置除包括图1所示的传动件1、导杆2、气缸3及顶针4之外，还包括气源7、方向控制阀8、排气节流阀9。传动件1、导杆2、气缸3及顶针4的结构和工作原理与前面结合图1所作的描述类似，在此不再赘述。

气缸3中的活塞将气缸3分为含有活塞杆的腔室(以下简称为有杆腔)以及不含活塞杆的腔室(以下简称为无杆腔)。有杆腔和无杆腔分别通过排气节流阀9连接方向控制阀8，方向控制阀8连接气源7。

其中，气源7为该晶片举升装置的动力源，用于提供动能。

方向控制阀8设置在气源7和气缸3之间，用于控制气缸3的有杆腔和无杆腔之间的进/排气转换，换言之，用于控制气缸3的活塞的运动方向，进而控制顶针4的运动方向，即，是伸出还是缩入。

排气节流阀9通过调节其开合度来调节气缸3的活塞运动速度，进而调节顶针4的运动速度，即，是伸出或缩入速度。

在实际工艺过程中，在气缸3的有杆腔和无杆腔进/排气转换完成后，活塞运行较稳定，低速平稳性较好。但是，在上述两个腔进/排气转换时刻，即在气缸3的活塞杆伸出或缩入的瞬间，活塞会突然加速。在活塞杆缩入的瞬间，由于此时顶针4位于静电卡盘5的上表面之下，并且能够在运行平稳后才触及晶片6，故不会出现问题。而在无杆腔开始充气的瞬间，也就是活塞杆伸出的瞬间，因为空气的可压缩性，有杆腔内的空气突然被压缩，活塞杆会出现急速伸出的现象，之后才过渡为平稳运行。因此，在活塞杆急速伸出的瞬间，会造成晶片6因与顶针4瞬间脱离而失位，从而导致机械损伤或者致使加工达不到预期结果等不良后果。

此外，在现有的晶片举升装置中，尽管气缸3的运行速度可以通过调节两个排气节流阀9的开合度而得以控制，但是这两个排气节流阀9不能自动调节，而必须依靠手动调节，这样不仅操作麻烦费时，而且在调节完成后排气节流阀9的开合度被限定为某个固定的值，进而使得气缸3的运行速度也被限定为一个固定值，而不能够根据实际工艺灵活调节。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种举升装置，其能够在携带晶片等半导体器件运动过程中平稳运行，并能够使晶片等半导体器件在最高位及最低位时保持中心轴位置不变，从而避免晶片等半导体器件遭受机械损伤，或者避免因其失位而导致的加工达不到预期结果等问题。