一种拆卸静电卡盘的装置的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种拆卸静电卡盘的装置。

背景技术：

icp(inductivelycoupleplasma，电感耦合等离子体)刻蚀广泛地应用于ic(integratedcircuit，集成电路)或mems(microelectromechanicalsystem，微机电系统)器件的制造工艺中。icp刻蚀的大致过程为：将待刻蚀的晶圆放置于刻蚀腔室内部下方的静电卡盘(electrostaticchuck，简称esc)上，该静电卡盘作为下电极被加载下电极射频功率，刻蚀腔室的上方设置有上电极，该上电极上加载有上电极射频功率，同时向刻蚀腔室内通入刻蚀气体。在上下射频功率的作用下，静电卡盘与上电极之间产生电弧放电，使刻蚀气体电离成等离子体，等离子体中含有大量的电子、粒子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子在电场的作用下高速运动到晶圆表面，通过化学反应和物理轰击双重作用刻蚀晶圆。

如图1所示，在刻蚀腔室中，静电卡盘1安装于一静电卡盘基座2上，静电卡盘基座2上设置有rf(radiofrequency，射频)馈入铜柱3，rf馈入铜柱3上设置有弹性接触元件4；在静电卡盘1安装于静电卡盘基座2上时，rf馈入铜柱3卡入静电卡盘1的底部，弹性接触元件4产生形变，使静电卡盘1与rf馈入铜柱3实现良好的电接触，下电极射频功率通过rf馈入铜柱3加载于静电卡盘1上；静电卡盘1与静电卡盘基座2之间通过o型圈(o-ring)5实现真空密封。在静电卡盘1使用一段时间之后，需要将其从静电卡盘基座2上拆卸下来进行维护或更换，请再次参见图1，现有技术中拆卸静电卡盘1的方式为：将两个吊具6分别拧到静电卡盘1的两端上，双手分别握住两个吊具6，沿图1中箭头所示的吊具提拉方向施加提拉力，将静电卡盘1从静电卡盘基座2上分离下来。

但是，由于弹性接触元件4的存在，会造成静电卡盘1与rf馈入铜柱3之间的摩擦力较大，加上静电卡盘1在长时间使用后，o型圈5的黏着力会比较大，并且人工双手握吊具6拆卸静电卡盘1，所施加的提拉力不均匀且有限，这些因素导致静电卡盘1的拆卸十分费力，影响拆卸效率。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中的缺陷，本发明提出一种拆卸静电卡盘的装置，采用力的机械增益结构，实现输入较小的力获得较大的提拉静电卡盘的力，提高拆卸静电卡盘的效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种拆卸静电卡盘的装置，包括多组杠杆结构、施力构件和基架，每组杠杆结构包括杠杆和提升件；其中，所述杠杆的施力端与所述施力构件铰接，所述杠杆的输力端与所述提升件连接，且所述提升件在拆卸静电卡盘时安装在所述静电卡盘上；所述施力构件用于向各杠杆的输力端施加作用力；所述基架在拆卸静电卡盘时安装于静电卡盘基座上，所述杠杆与所述基架可转动连接，且二者的连接点到所述施力端的距离大于该连接点到所述输力端的距离。

本发明所提供的拆卸静电卡盘的装置中，利用施力构件统一向各杠杆的施力端施力，所施加的作用力传输至杠杆的输力端，从而与杠杆相连的提升件提拉静电卡盘，将静电卡盘从静电卡盘基座上拆卸下来。由于各杠杆的施力端与相应连接点之间的距离大于输力端与该连接点之间的距离，因此拆卸过程中杠杆的动力臂大于阻力臂，根据杠杆原理，向杠杆的施力端所施加的作用力(即杠杆的动力)小于杠杆的输力端所输出的提拉力(即杠杆的阻力)，从而实现了通过输入较小的力获得较大的输出力，即实现了机械增益效果，因此采用本发明所提供的装置拆卸静电卡盘相比现有技术中的拆卸方式更省力，提高了拆卸静电卡盘的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中拆卸静电卡盘的装置的结构图；

图2为本发明实施例所提供的拆卸静电卡盘的装置的立体结构图；

图3为图2所示出的拆卸静电卡盘的装置在静电卡盘提升前沿剖面线oo′的剖面结构图；

图4为图2所示出的拆卸静电卡盘的装置在静电卡盘提升后沿剖面线oo′的剖面结构图；

图5为图3中示出的e处的放大结构图。

附图标记说明：

1-静电卡盘；2-静电卡盘基座；

3-rf馈入铜柱；4-弹性接触元件；

5-o型圈；6-吊具；

7-基架；7a-支撑板；

7b-支撑柱；8-杠杆；

81-第一滑槽；82-第二滑槽；

9-提升件；9a-第二连接件；

9b-提升杆；9b′-卡帽；

9b″-杆体；10-施力构件；

10a-操作柱；10b-限位块；

10c-第一连接件；11-固定件；

12-凸起；13-限位空间；

a-第一转轴；b-第二转轴；

c-第三转轴；d-第一安装孔；

e-第二安装孔；f-第三安装孔；

g-开口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种拆卸静电卡盘的装置，如图2～图5所示，该拆卸静电卡盘的装置包括多组杠杆结构、施力构件10及基架7。其中，每组杠杆结构包括杠杆8和提升件9，杠杆8包括施力端和输力端，各杠杆8的施力端与施力构件10铰接，各杠杆8的输力端一一对应的与提升件9相连；在拆卸静电卡盘时，各提升件9远离相应杠杆8的一端安装在静电卡盘1上。施力构件10用于向各杠杆8的输力端施加作用力。基架7在拆卸静电卡盘时安装于静电卡盘基座2上，各杠杆8与基架7可转动连接，且二者的连接点到杠杆8的施力端的距离大于该连接点到杠杆8的输力端的距离基架7用于支撑各杠杆8。

参见图3和图4，使用上述装置拆卸静电卡盘1时，首先将基架7安装在静电卡盘基座2上，使多组杠杆结构处于静电卡盘1的上方，并且将杠杆结构的提升件9的第二端(即提升件9远离杠杆8的一端)安装在静电卡盘1上。然后通过施力构件10向杠杆8的施力端施加作用力，杠杆8的施力端在所施加的力的作用下下沉，促使杠杆8绕杠杆8与基架7的连接点转动，带动杠杆8的输力端上升，由于提升件9安装在静电卡盘1上，因此提升件9会提拉静电卡盘1(提升件9的运动方向如图3中的相应箭头所示)，从而将静电卡盘1从静电卡盘基座2上提起(静电卡盘的运动方向如图3中的相应箭头所示)，如图4所示，静电卡盘1被提起后距离静电卡盘基座2的距离为h，实现了拆卸静电卡盘1的目的。

需要注意的是，为了保证在拆卸过程中杠杆结构为省力杠杆，需要保持杠杆8的动力臂大于阻力臂，本实施例中通过使每个杠杆8的施力端与相应连接点之间的距离大于输力端与相应连接点之间的距离，来实现杠杆8的动力臂大于阻力臂。其中，所谓“动力臂”是指支点到动力的作用线的垂直距离，所谓“阻力臂”是指支点到阻力的作用线的垂直距离。本实施例中，支点即为连接杠杆8与基架7的连接点；动力即为向杠杆8的施力端所施加的作用力；阻力即为杠杆8的输力端所输出力，也即提升件9向静电卡盘1所输出的提拉力，因此阻力的作用线沿提升件9，“阻力臂”具体可指支点到提升件9的垂直距离。

由上述装置的结构及其使用过程不难发现，上述装置通过设置多组杠杆结构来提拉静电卡盘1，利用杠杆省力的原理，通过使每个杠杆8的施力端与相应连接点之间的距离大于输力端与相应连接点之间的距离，保持在拆卸静电卡盘1的过程中杠杆8的动力臂大于阻力臂，从而实现了输入较小的力获得较大的输出力的效果，即实现了机械增益效果，使拆卸静电卡盘1时更加省力，极大地提高了拆卸静电卡盘1的效率。

本实施例中，为了提高向静电卡盘1所施加的作用力的对称性，进一步节省拆卸静电卡盘1时的力，优选的，在将本实施例所提供的装置安装于静电卡盘1及静电卡盘基座2上后，装置中的各组杠杆结构对称分布于施力构件10的周围。

本实施例中，各组杠杆结构的杠杆8的施力端可分别通过第三转轴c与施力构件10铰接，使得各杠杆8能够绕相应的第三转轴c转动，从而通过向施力构件10施加朝向静电卡盘1的作用力，使施力构件10朝向静电卡盘1运动(施力构件10的运动方向如图3中的相应箭头所示)，能够同时使各杠杆8的施力端下沉，进而带动各提升件9提拉静电卡盘1，保证了施力的均匀性。

本实施例中，基架7的作用为支撑多组杠杆结构，并且为各杠杆8进行杠杆动作提供支点，该支点即为杠杆8与基架7的连接点。基架7的结构优选的可包括支撑板7a和多个支撑柱7b，其中，支撑板7a上设置有第一安装孔d，施力构件10穿过第一安装孔d与各杠杆8的施力端铰接，第一安装孔d的位置优选的可位于静电卡盘1中央的上方；支撑柱7b的一端与支撑板7a相接，用于支撑支撑板7a。在使用时，将支撑柱7b远离支撑板7a的一端安装在静电卡盘基座2上，从而支撑板7a及与安装于支撑板7a上的各杠杆8均位于静电卡盘1的上方，使得杠杆8能够在受到作用力时提拉静电卡盘1。需要说明的是，参见图3，支撑柱7b可通过固定件11安装于静电卡盘基座2上，固定件11例如可为螺栓。

基于基架7的上述结构，施力构件10可包括操作柱10a和第一连接件10c，二者直接或间接相连，且操作柱10a能够相对于第一连接件10c转动；操作柱10a的外周面上与第一安装孔d的孔壁上具有相匹配的螺纹，该螺纹优选为传动螺纹；第一连接件10c位于第一安装孔d外部的下方，且第一连接件10c与各杠杆8的施力端相连。

如图3和图4所示，在提拉静电卡盘1前，操作柱10a通过螺纹固定于基架7的第一安装孔d内；在提拉静电卡盘1的过程中，旋拧操作柱10a，为便于操作，优选的可利用扳手旋拧操作柱10a，扳手旋拧的方向可如图3中相应箭头所示，操作柱10a被旋拧后相对于第一安装孔d做周向运动，在螺纹的作用下，操作柱10a相对于第一安装孔d朝向静电卡盘1运动，进而带动第一连接件10c，乃至整个施力构件10朝向静电卡盘1运动。由于采用螺纹传动的方式将操作柱10a的周向运动转变为沿操作柱10a轴向的运动，因此进一步减小了向施力构件10所施加的作用力，即进一步减小了拆卸静电卡盘1时所输入的力，使得拆卸静电卡盘1更加省力。

在利用本实施例所提供的装置拆卸完静电卡盘1后，会将操作柱10a回拧，使操作柱10a朝背离静电卡盘1的方向运动，最终使施力构件10恢复至原始状态。为了避免操作柱10a在朝背离静电卡盘1的方向运动的过程中运动距离过大，优选的可在施力构件10的操作柱10a与第一连接件10c之间设置一限位块10b，该限位块10b的两端分别与操作柱10a和第一连接件10c相连，并且限位块10b的直径大于操作柱10a的直径。

由于操作柱10a依靠与第一安装孔d相匹配的螺纹传动，因此操作柱10a的直径与第一安装孔d的直径相同，也就是说限位块10b的直径大于第一安装孔d的直径，从而在操作柱10a朝背离静电卡盘1的方向运动的过程中，当限位块10b运动至与第一安装孔d的底部(此处称第一安装孔d中更靠近第一连接件10c的一端为第一安装孔d的底部)相接触时，限位块10b会卡在第一安装孔d外，进而限制了操作柱10a继续朝背离静电卡盘1的方向运动，达到限定操作柱10a在自身轴向上的位置的作用。

需要说明的是，由于操作柱10a需要相对于第一连接件10c转动，因此可使限位块10b固定于第一连接件10c上，并且操作柱10a与限位块10b活动连接，操作柱10a能够相对于限位块10b转动，这也就实现了操作柱10a能够相对于第一连接件10c转动的效果。

此外，本实施例中，由于施力构件10具有一定的高度，该高度大于基架7的支撑板7a的厚度，因此优选的可在支撑板7a上用于设置施力构件10的位置处设置一凸起12，将第一安装孔d设置在该凸起12内，施力构件10的操作柱10a穿过该第一安装孔d。进一步的，还可在第一安装孔d的下方设置一限位空间13，并使该限位空间13与第一安装孔d相通，该限位空间13的直径大于第一安装孔d的直径，将施力构件10的限位块10b设置于该限位空间13内，施力构件10的第一连接件10c位于该限位空间13外部的下方。

再次参见图3和图4，在杠杆8的施力端受到作用力下沉的过程中，杠杆8与基架7的连接点到施力构件10的垂直距离(即动力臂)不变，这需要使该连接点到杠杆8的施力端的距离逐渐变长。为了实现这一目的，可在基架7的支撑板7a上设置多个第二安装孔e，所述多个第二安装孔e与各杠杆8一一对应，每个第二安装孔e内均设置有第一转轴a；相应的，在杠杆8上设置第一滑槽81，该第一滑槽81的长度方向沿杠杆8的长度方向，并且第一滑槽81与第一转轴a相匹配，杠杆8穿过第二安装孔e，第二安装孔e内的第一转轴a穿过该杠杆8上的第一滑槽81。杠杆8能够绕第一转轴a转动，且第一滑槽81能够相对于第一转轴a滑动，即杠杆8能够沿自身长度方向运动，杠杆8的这两种运动相配合，使得在杠杆8的施力端下沉的过程中，第一转轴a(即杠杆8与基架7的连接点)到杠杆8的施力端的距离逐渐变长。

基于上述结构，杠杆8的输力端与提升件9相连接，杠杆8可绕自身与提升件9的连接位置处转动，以使杠杆8的输力端在转动的过程中实现上升。在杠杆8的输力端上升的过程中，第一转轴a(即杠杆8与基架7的连接点)到提升件9的垂直距离(即阻力臂)不变，这需要使第一转轴a到杠杆8的输力端的距离逐渐变短。为了实现这一目的，优选的可在提升件9的与杠杆8相连的一端上设置第二转轴b；相应的，在杠杆8上设置第二滑槽82，该第二滑槽82的长度方向沿杠杆8的长度方向，并且第二滑槽82与第二转轴b相匹配，第二转轴b穿过第二滑槽82。杠杆8能够绕第二转轴b转动，且第二滑槽82能够相对于第二转轴b滑动，即杠杆8能够沿自身长度方向运动，杠杆8的这两种运动相配合，使得在杠杆8的输力端上升的过程中，第一转轴a到杠杆8的施力端的距离逐渐变长。

对于提升件9，一方面要求其一端能够与杠杆8的输力端相连，满足杠杆8的输力端上升的需要，另一方面要求其另一端能够固定在静电卡盘1上。如图2～图4所示，为满足前述要求，提升件9的具体结构可包括第二连接件9a和提升杆9b，第二连接件9a的一端与杠杆8的输力端相连，另一端与提升杆9b相连，提升杆9b远离第二连接件9a的一端用于在拆卸静电卡盘1时安装在静电卡盘1上。

进一步的，第二连接件9a可为u型结构，第二连接件9a包括第一侧壁、第二侧壁和底部，第一侧壁与第二侧壁相对，第一侧壁和第二侧壁分别竖直的设置于底部的两端。第二转轴b设置于第二连接件9a上，第二转轴b的一端与第一侧壁相接，第二转轴b的另一端与第二侧壁相接，从而在杠杆8的第二滑槽82套装在第二转轴b上后，第一侧壁和第二侧壁能够对杠杆8的输力端起到限位作用，使杠杆8的输力端不会从第二连接件9a上脱落。

第二连接件9a与提升杆9b可采用如下方式连接：如图5所示，第二连接件9a的底部上设置有第三安装孔f，并且相应的，提升杆9b包括卡帽9b′和杆体9b″，卡帽9b′与杆体9b″的一端相接，杆体9b″穿过第三安装孔f，且卡帽9b′卡在第三安装孔f靠近第二转轴b的一侧，从而使卡帽9b′卡在第三安装孔f靠近第二转轴b的一侧，实现提升杆9b与第二连接件9a的连接。其中，要使卡帽9b′卡在第三安装孔f靠近第二转轴b的一侧，优选的可将卡帽9b′的与杆体9b″相接的面设置为圆形面，该圆形面的直径大于第三安装孔f的直径。

为了实现在拆卸静电卡盘1时提升杆9b远离杠杆8的一端安装在静电卡盘1上，可在提升杆9b远离第二连接件9a的一端上设置螺纹，在静电卡盘1上与提升杆9b相对应的位置设置具有螺纹的工装孔，并使提升杆9b端部的螺纹与工装孔的螺纹相匹配，从而旋拧提升杆9b，将提升杆9b端部旋入工装孔内，实现在静电卡盘1上固定提升杆9b的目的。需要指出的是，由于需要旋拧提升杆9b，因此需要提升杆9b能够相对于第二连接件9a绕自身的轴转动，若提升杆9b的杆体9b″为圆柱状，则可通过使杆体9b″的直径小于第三安装孔的直径e的直径来实现上述需要。

参见图2，拆卸静电卡盘1时，基架7安装在静电卡盘基座2上，因此基架7的位置固定，从而在提升件9向上提拉静电卡盘1的过程中，要求提升件9能够相对于基架7的支撑板7a沿远离支撑板7a的方向运动，为了保证提升件9顺利地进行上述运动，可在支撑板7a上与各提升件9相对应的位置设置多个开口g，这些开口g与各提升件9一一对应，各提升件9穿过相应的开口g。

本实施例中对开口g的具体形状、结构并不限定，以下示例性地给出两种开口g：一、开口g可为设置于支撑板7a的边缘区域上的通孔；二、如图2所示，开口g为设置于支撑板7a边缘的凹陷。

本实施例对所设置的杠杆结构的组数并不限定，优选的，如图2所示，拆卸静电卡盘的装置可包括四组杠杆结构。

需要说明的是，本实施例所提供的用于拆卸静电卡盘的装置的材料需要满足净化间的使用要求，材质可为不锈钢或铝，其中不锈钢的型号例如可选用316l、sus304、a5052系列等。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。