等离子体刻蚀机预真空腔的机械手的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及等离子体刻蚀机，尤其涉及等离子体刻蚀机预真空腔的机械手。

背景技术：

刻蚀是半导体加工、微电子制造、LED生产等领域中非常重要的一步工艺。由于半导体器件的集成度日渐提高，在生产中需要对于尺寸进行更加严格控制，因此对刻蚀精度的要求也越来越高。常见的刻蚀手段主要有干法刻蚀和湿法刻蚀。与湿法刻蚀相比，干法刻蚀具有各向异性好、选择比高、工艺可控、重复性好、无化学废液污染等优点。干法刻蚀可分为光挥发刻蚀、气相刻蚀、等离子体刻蚀等。

等离子体刻蚀是目前常见的一种干法刻蚀形式，当气体暴露于电子区域时，产生电离气体和具有高能电子的气体，从而形成等离子体，电离气体经过加速电场，将释放大量能量刻蚀表面。与其他刻蚀技术相比，等离子体刻蚀技术的结构简单、操作便利、性价比高。例如在室温下刻蚀硅片，产品具有较高的刻蚀速率和选择比，并能保持较好的侧壁陡直度。因此，等离子体刻蚀广泛应用于各类器件制作中。

等离子体刻蚀中，速度和均匀性是两个极其重要的参数。对于工业生产来说，刻蚀速度快，则刻蚀所需时间就少，生产效率才能大幅提高。而均匀性则对产品的良品率有较大影响。

预真空腔是等离子体刻蚀机的重要组成之一，机械手是预真空腔中最为关键的部分。操作人员通过预真空腔的开口将待刻样片放入腔体，通过机械手送入反应腔，刻蚀结束后，机械手将样片送回预真空腔，从而取出刻蚀样片。机械手对于样片状态有极大影响。现有的大多数等离子体刻蚀机预真空腔的机械手存在诸多问题，如运动方式过于复杂，不利于控制运动精度；另外，机械手稳定性不足，在夹持过程中容易导致样片破碎。

技术实现要素：

为了解决现有等离子体刻蚀机预真空腔中机械手运动方式过于复杂，控制精度差，稳定性不足的问题，本实用新型公开一种等离子体刻蚀机预真空腔的机械手，包括托盘机构和移动机构，所述托盘机构包括手臂和手指，所述手臂末端固定在所述移动机构上并随之移动，所述手臂前端与所述手指连接，所述手臂厚度大于所述手指的厚度。

优选为，所述手臂臂身具有镂空图案。

优选为，所述手臂末端中部具有镂空图案。

优选为，所述镂空图案为三角形。

优选为，所述手指设置有圆形的凹陷结构。

优选为，所述凹陷结构的大小与载片大小相同。

优选为，所述手臂末端的宽度大于所述手臂臂身和所述手臂前端的宽度。

优选为，所述手臂前端的宽度大于所述手臂臂身的宽度。

优选为，所述移动机构包括导向轴、移动轴、移动座和转动摆杆，所述移动轴以可沿所述导向轴移动的方式安装在所述导向轴上，所述移动座以可沿所述移动轴移动的方式安装在所述移动轴上，所述转动摆杆安装在所述移动座底部。

优选为，所述手臂末端固定在所述移动轴的一端。

本实用新型的等离子体刻蚀机预真空腔的机械手，通过阶梯性设置托盘机构的厚度，减轻悬空部分的重量，增加稳定性和可控性，能够有效避免因悬空部分重力过大而导致机械手载片进入反应腔室后无法到达预定高度，进而影响后续取片过程，甚至造成碰撞、损坏托盘及载片等情况的发生。同时，通过将机械手手臂设置为对称三角形镂空阵列形状，能够进一步提高稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1是等离子体刻蚀机预真空腔的机械手的托盘机构的立体结构示意图。

图2是等离子体刻蚀机预真空腔的机械手的托盘机构的另一角度立体结构示意图。

图3是等离子体刻蚀机预真空腔的机械手的托盘机构阶梯型厚度的示意图。

图4是是等离子体刻蚀机预真空腔的机械手的移动机构的立体结构示意图。

附图标记：

1～手臂；2～手指；11～手臂末端；12～手臂臂身；

13～手臂前端；21～凹陷结构；31～导向轴；32～移动轴；

33～移动座；34～转动摆杆；321～手臂固定位；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的等离子体刻蚀机预真空腔的机械手包括托盘机构和移动机构。图1和图2是等离子体刻蚀机预真空腔的机械手托盘机构的立体结构示意图。如图1和图2所示，等离子体刻蚀机预真空腔的机械手托盘机构包括手臂1和手指2，手臂1包括手臂末端11、手臂臂身12和手臂前端13。手臂末端11的宽度大于手臂臂身12的宽度，手臂前端13的宽度也略大于手臂臂身11的宽度，手臂末端11的宽度大于手臂前端11的宽度。该宽度设计可以使重心集中在手臂末端，同时减轻手臂重量，使整个托盘机构更稳定。手臂末端11与手臂臂身12之间通过圆弧平滑过渡，手臂臂身12与手臂前端11通过圆弧平滑过渡。当然，本实用新型不限定于此，手臂末端11、手臂臂身12、手臂前端13的宽度也可以采用其他合适的尺寸，例如手臂前端11与手臂臂身12宽度相同，或者手臂前端11的宽度小于手臂臂身12的宽度等。

手臂末端11固定在移动机构上并随之移动，手臂前端13与手指2连接。所谓手指2是指设计为具有分叉形式的结构，方便反应腔室顶针从中间穿过，而不影响机械手的进出。在图1、2中示出的是指2是两分叉的结构，但是本实用新型不限定于此，也可以是其他更多分叉的结构。

手臂1的厚度大于手指2的厚度，也即整个托盘机构的厚度呈现二级阶梯状，在图3中示意地显示了手臂1和手指2的厚度，分别用t1和t2表示。该设计可以降低机械手托盘机构前部的重量，使机械手的托盘机构重心集中在固定位置附近，同时防止手指载片部分因重力太大而下垂，进入反应腔室后无法到达预定高度，进而影响后续取片过程，甚至造成碰撞，损坏托盘及载片等，提高机械手的稳定性。

优选地，手臂臂身12具有三角形镂空图案，进一步优选地在手臂末端11的中部也设置三角形镂空图案，如图1和图2所示。采取对称三角形镂空阵列设计，类似于桥梁结构，增加机械手的稳定性，同时能够进一步减轻托盘机构的重量。当然，也可以采用其他形状的镂空图案。

手指2中设置有圆形的凹陷结构21，如图1所示，方便在其上载片，防止滑落。凹陷结构21的大小优选与载片大小相同。在图3中示出了凹陷结构21的厚度t3与手臂厚度t1、手指厚度t2的对比图。

图4是等离子体刻蚀机预真空腔的机械手移动机构的立体结构示意图。如图4所示，移动机构包括导向轴31、移动轴32、移动座33和转动摆杆34。移动轴32安装在所述导向轴31上，并且可以沿导向轴31往复移动，移动座33安装在移动轴31上，并且可沿移动轴32往复移动，转动摆杆34安装在移动座33底部。机械手的托盘机构的手臂末端11固定在移动轴32的一端321上。转动摆杆34与伺服电机相连接，通过伺服电机驱动托盘机构运动，同时配合传感器对托盘机构的运动过程进行精确控制。

本实用新型的等离子体刻蚀机预真空腔的机械手，通过阶梯性设置托盘机构的厚度，减轻悬空部分的重量，增加稳定性和可控性，能够有效避免因悬空部分重力过大而导致机械手载片进入反应腔室后无法到达预定高度，进而影响后续取片过程，甚至造成碰撞、损坏托盘及载片等情况的发生。同时，通过将机械手手臂设置为对称三角形镂空阵列形状，能够进一步提高稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。