顶针托架及工艺腔室的制作方法

本发明涉及一种顶针托架，该顶针托架配装在工艺腔中的基座处，用于所加工晶元在基座上的取放。

背景技术：

PVD(Physical Vapor Deposition)即物理气相沉积，是当前国际上广泛应用的先进的表面处理技术。其工作原理就是在真空条件下，利用气体放电使气体部分离化，离化后的气体离子轰击靶材，将溅射的靶材离子或其反应物沉积在晶元(Wafer)上。

晶元作为溅射的对象，在工艺过程中需要逐片地传入、传出真空腔室。此外，为了保证溅射离子的纯洁度，工艺之前经常需要使用遮蔽盘(Shutter Disk)取代晶元，在真空腔室中进行预溅射，清洁靶材表面。这两个过程均需要利用顶针托架承载顶针(Pin)来完成相应的工艺取放功能，具体参见图1。

图1所示为顶针托架工作原理图。工艺取放结构包括基座(ESC pedestal)1、顶针(Pin)2、顶针托架3、顶针升降机构4、基座升降机构5、工艺腔底板6、遮蔽盘(Shutter Disk)7、快门托架8、快门转轴9、晶元(Wafer)10和机械手11。其中，机械手11位于传输腔中，用于在不同腔室间传递晶元10，其余各部件均位于工艺腔内；顶针升降机构4与基座升降机构5通过螺钉安装于底板6上；顶针托架3、基座1分别通过螺钉安装于顶针升降机构4和基座升降机构5上，并通过升降机构实现在工艺腔内的垂直升降。三根顶针2固定安装在顶针托架3上，并穿过基座1上的三个通孔。快门转轴9通过螺钉安装在底板6上，快门转轴9旋转时带动快门托架8将遮蔽盘7送到基座1正上方，或者送回图1中所示的初始位置。工艺放片时，机械手11带着晶元10运动到基座1正上方，顶针托架3带着三根顶针2升起并托起晶元10，机械手11退回到初始位置；工艺取片时，先将三根顶针2升起并托起晶元10，然后机械手11伸入工艺腔中晶元10的下方，三根顶针2下降将晶元10放于机械手11上，机械手11退回到初始位置。遮蔽盘7的取放过程与晶元10相同。最后，随着基座1沿垂直方向升降，三根顶针2伸出基座1的长度发生变化，由此实现晶元10或者遮蔽盘7在顶针2与基座1上的位置交替，以进行相关工艺溅射。

考虑到溅射镀膜的均匀性要求以及晶元10的溅射尺寸要求，基座1的径向 尺寸需大于晶元10的径向尺寸，且为便于机械手11的伸入到晶元下方，三根顶针2所在圆的径向尺寸应该越大越好。当三根顶针2所在圆的径向尺寸等于晶元10的径向尺寸时，刚好能够托起晶元10，工程中应该为保证正常工作留出相应较小的余量。此时，如果顶针托架3和基座1的同轴度安装误差较大，当晶元10或者遮蔽盘7传送到基座1正上方时，就可能出现晶元10或者遮蔽盘7不能稳定的位于三根顶针2上端的现象，因而，安装过程中对基座1的安装精度要求较高。

例如，图2所示为现有的一种顶针托架结构，其中的顶针托架3、基座1分别通过各自的升降机构4、5安装于工艺腔室的底板上；顶针托架3上加工有三个均布的通孔，末端带有螺纹的顶针2穿过通孔，并通过垫片和螺母安装于顶针托架3上，顶针托架3上的三根顶针2的上端穿过基座1的三个通孔。顶针托架3与其升降机构4之间通过四个紧定螺钉12进行调平，并且通过四个安装螺钉13固定；安装螺钉13处的顶针托架3上加工有沿顶针升降机构4同心圆的周向延伸的长槽孔，使顶针托架3安装时能够绕顶针升降机构4中心做适当角度的旋转调整。

图3所示为图2中顶针托架安装时存在的误差示意图，其中包括基座1、顶针2、顶针托架3、顶针升降机构4。当基座1安装时存在图3中箭头所示方向或者反向的小角度误差时，为保证顶针2尽量处于基座1上对应孔的中心位置，顶针托架3应在同样方向上做相应角度的调整。但由于顶针托架3安装时以顶针升降机构4的中心为旋转中心进行调整，该旋转中心与基座1的中心不重合，因而将使三根顶针2所在圆的圆心相对于基座1的中心发生偏移，就可能出现晶元10或者遮蔽盘7不能稳定的位于三根顶针2上端的现象，因而，安装过程中对基座1的安装精度要求较高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种顶针托架，该顶针托架通过对结构进行改进，增加了安装的便利性，降低了对基座安装精度的要求，提高了顶针与基座上孔的对中性。

本发明的目的还在于提供一种工艺腔室，该工艺腔室内设置有上述顶针托架，上述工艺腔室增加了安装的便利性，降低了对基座安装精度的要求。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种顶针托架，包括支座和顶针座，其中：

所述顶针座配合安装在所述支座上，并能够与所述支座产生相对滑动；

所述支座上设置有连接臂，并通过所述连接臂安装在顶针托架升降机构上；

所述顶针座上安装有若干个顶针；

安装调节时，所述顶针座相对所述支座滑动，使得所述顶针对准基座上的相应孔后，将所述顶针座与支座固定。

优选的，所述支座上设置有滑槽，所述顶针座嵌入所述滑槽内。

优选的，所述滑槽呈圆环状，且与所述支座同心。

优选的，所述滑槽的横截面呈U型或L型。

优选的，所述支座上设置有滑道，所述顶针座上设置有与所述滑道相互配合的滑块。

优选的，所述支座上设置有若干个间隔分布的所述滑道，所有滑道位于同一圆周上，且所述圆周与所述支座同心。

优选的，所述顶针座与所述支座通过螺钉或通过螺栓配合螺母相固定。

优选的，在所述支座上与所述顶针相对应的位置设置有调节孔；

安装调节时，所述顶针的下端贯穿所述调节孔，并可在所述调节孔内移动进行微调，所述顶针的下端设置有螺纹，通过螺母与所述螺纹配合将所述支座与顶针座固定。

一种工艺腔室，所述工艺腔室内设置有以上任一项所述的顶针托架。

本发明提出了一种带有可旋转顶针座的顶针托架，加大了顶针位置的调节范围，通过调节顶针座与支座的相对位置关系，即可比较好地使顶针与基座的对应孔相配，从而降低了对基座安装精度的要求，相应的降低了基座安装的难度。与现有技术相比，本发明能够避免顶针所在圆的圆心与基座圆盘中心偏移的问题，进而避免了晶元或者遮蔽盘从顶针上滑落。

附图说明

图1为现有技术中的一种顶针托架工作原理图；

图2为现有技术中的一种顶针托架的结构示意图；

图3为图2中顶针托架安装时存在的误差示意图；

图4为本发明提供的顶针托架的工作原理图；

图5为本发明提供的顶针托架的结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的顶针托架的断面结构示意图；

图7为本发明实施例2提供的顶针托架的断面结构示意图；

图8为本发明实施例3提供的顶针托架的断面结构示意图；

图9为本发明实施例4提供的顶针托架的断面结构示意图；

图10为本发明实施例5提供的顶针托架的断面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行说明。

本发明顶针托架可应用于物理气相沉积工艺，也可应用于化学气相沉积工艺或PSS刻蚀工艺，并与工艺腔中的基座相配装。工艺腔中，顶针托架和基座安装在各自的升降机构上，顶针托架上设置的若干个顶针一一穿设在基座上的相对应孔中；随着顶针托架和基座在各自升降机构驱动下升起或下降，实现对所加工晶元在基座上的取放。参见图1。

本发明公开的顶针托架包括支座31和顶针座32，其中，顶针座32配合安装在支座31上，并能够与支座31产生相对滑动；支座31上设置有连接臂，并通过连接臂安装在顶针托架升降机构上；顶针座32上安装有若干个顶针2，安装调节时，顶针座32相对支座31滑动，使得顶针2对准基座上的相应孔后，将顶针座32与支座31固定。

于本实施例中，支座31的作用是用于支撑顶针座32，并能够使顶针座32在其上绕顶针座32的圆心转动；顶针座32的作用的是安装顶针2，并保持各顶针2的相对位置不变。

图4为本发明提供的顶针托架的工作原理图，图5为本发明提供的顶针托架的结构示意图。

参见图5，该顶针托架包括支座31和顶针座32，支座31为圆环形，从支座31的径向外侧向外一体延伸出一凸起部33，其中，凸起部33作为支座31的连接臂，其上设置有四个安装螺钉孔，该安装螺钉孔间隔分布在一圆周上，并且，安装螺钉孔为沿其所在圆周方向上延伸的弧形长槽孔；同时，凸起部33上还设置有四个紧定螺钉孔。顶针座32同样为圆环形，顶针座32上沿其周向均布有三个顶针2，该三个顶针2排布在与顶针座32同心的同一圆周上。顶针座32安装在支座31上，并与支座31同心。

参见图4，支座31上的凸起部33作为连接臂将支座31安装在顶针托架升降机构上，四根安装螺钉13经凸起部33上的四个安装螺钉孔将凸起部33与顶针托架升降机构相固定。固定前，首先利用凸起部33上四个紧定螺钉孔中的螺钉12对顶针座32的三个顶针2的支撑面进行调平，以使其与基座1上的晶元支撑面平行。

因凸起部33上的安装螺钉孔为弧形长槽孔，因而将凸起部33与顶针托架升降机构固定时，先利用弧形长槽孔对顶针2与基座1上的相对应孔的相对位置进行粗调，然后再通过使顶针座32绕其中心转动对各顶针2与各自在基座1 上的相对应孔的相对位置进行微调，使各顶针2均位于各自相对应孔的中心位置上，并在微调结束后，将顶针座32与支座31相固定。

以下对支座31和顶针座32的配合关系进行详细介绍：

可以在支座31上设置有滑槽，将顶针座32嵌入滑槽内。其中，滑槽呈圆环状，且与支座31同心，滑槽的横截面呈U型、L型或其它形状。

也可以在支座31上设置一个或若干个间隔分布的滑道，顶针座32上设置有与滑道相互配合的滑块。其中，若干个滑道位于同一圆周上，且所在圆周与支座31同心。

图6为本发明实施例1提供的顶针托架的断面结构示意图。如图6所示，支座31的里侧表面为台阶面，圆环形顶针座32坐落在支座31的台阶面上，顶针座32的上表面与支座31的上表面齐平，顶针座32的孔壁与支座31的内孔壁齐平。顶针2插装在顶针座32上设置的圆孔中，顶针2的下端设置有螺纹，同时，支座31上对应每个顶针2处均设置有一调节孔34，该调节孔34为弧形长槽孔。安装时，先将顶针2的下端穿过调节孔34，使得顶针2下端设置有螺纹的至少部分伸出调节孔34，再相对支座31转动顶针座32，对顶针2的位置进行微调，调定后再利用螺母35与螺纹配合将顶针座32与支座31相固定。在此结构中，；顶针2成为将顶针座32与支座31相固定的螺钉。

图7为本发明实施例2提供的顶针托架的断面结构示意图。如图7所示，该实施例中的支座31的里侧表面仍然为台阶面，与实施例1所不同的是，顶针座32的厚度与支座31相同，顶针座32的径向外侧表面为与支座31的整个径向里侧表面相配的折面，顶针座32的上下表面分别与支座31的上下表面齐平。于本实施例中，顶针座32与支座31通过螺钉或通过螺栓配合螺母相固定。

图8为本发明实施例3提供的顶针托架的断面结构示意图。在该实施例中，顶针座32覆盖支座31的整个上表面，同时，沿支座31的孔壁向下延伸至与支座31的下表面齐平。于本实施例中，顶针座32与支座31通过螺钉或通过螺栓配合螺母相固定。

图9为本发明实施例4提供的顶针托架的断面结构示意图。在该实施例中，顶针座32的下表面带有U形槽，顶针座32通过其U形槽扣在支座31的上表面上。顶针座32的U形槽与支座31的径向里侧面、外侧面和上表面构成二者之间的相对滑动结构。需要说明的是，因顶针座32覆盖了支座31的三个侧面，与支座31相连的凸起部33需从支座31的下表面向下延伸后，再向径向外侧延伸形成。于本实施例中，顶针座32与支座31通过螺钉或通过螺栓配合螺母相固定。

图10为本发明实施例5提供的顶针托架的断面结构示意图。在该实施例中，支座31的上表面和顶针座32的下表面均为平面，顶针座32放置在支座31上；顶针2固定在顶针座32上，顶针2从顶针座32下表面向下伸出的部分带有光滑圆柱段；支座31对应每个顶针2处均设置有调节孔，该调节孔为弧形长槽，该长槽的宽度与顶针2上的光滑圆柱段相配，并由此对顶针座32相对支座31的滑动进行导向。顶针2下端带有螺纹，并通过螺母35与螺纹配合将顶针座32与支座31相固定。

本申请还提供了一种工艺腔室，其中，所述工艺腔室内设置有以上所述的顶针托架。

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，本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，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。