顶针机构及反应腔室的制作方法

本实用新型涉及半导体制造领域，具体地，涉及顶针机构及反应腔室。

背景技术：

等离子体刻蚀机是对晶圆进行刻蚀的设备，其通常具有多个反应腔室。在进行工艺的过程中，通过机械手在多个反应腔室之间传输晶圆。晶圆的传输过程如下：机械手将晶圆传入反应腔室的基座上方，在基座中设置有顶针，顶针上升以将晶圆放置在顶针上，机械手撤回，顶针下降至基座下方，已使晶圆降落至基座上。其中，顶针的上升和下降是由升针机构驱动完成的。

现有的升针机构，如图1所示，包括旋转气缸1、气缸固定支架2、波纹管连接支架3、真空波纹管4以及连接在真空波纹管4上端的顶针5，其中，旋转气缸1通过曲柄机构与波纹管连接支架3相连。旋转气缸1输出旋转动力，曲柄机构(图中未示出)将旋转动力转换为直线动力，进而带动波纹管连接支架3进行升降。

但是，在上述升针机构中，旋转气缸1输出的动力的方向为旋转方向，通过曲柄机构将旋转方向的动力转化为直线方向的动力，从而控制顶针的升降，当旋转气缸输出的旋转角速度为匀速时，经曲柄机构的方向转换后，波纹管连接支架的竖直移动速度呈现正弦变化，导致速度与推动力不平稳，从而造成在推动晶圆时产生颤动，容易产生晶圆错位甚至偏斜，造成机械手无法取片，同时，上述升针机构结构复杂，占用空间大，影响其他器件的布局。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的晶圆上升或下降过程中容易产生错位甚至偏斜的问题，提出了一种顶针机构及反应腔室。

为实现本实用新型的目的而提供一种顶针机构，包括顶针及用于驱动顶针上升或下降的驱动源，其中，驱动源为直线驱动源。

其中，直线驱动源包括直线运动气缸和真空波纹管，直线运动气缸与真空波纹管同轴线一体设置；顶针与真空波纹管连接，直线运动气缸通过真空波纹管驱动顶针上升或下降。

其中，直线运动气缸包括缸体、活塞及活塞杆，真空波纹管包括管体、波纹片及导向杆，其中，管体的下端与缸体的上端连接，管体的上端为封闭端，且管体的内部设有横向隔板，封闭端和横向隔板分别设有位置对应的导向孔，导向杆穿设在导向孔中，且导向杆的下端与活塞杆连接；导向杆的上端与顶针连接；导向杆的周壁上环绕设置有凸缘；

波纹片套设在导向杆上，且波纹片的两端分别与凸缘和封闭端密封连接。

其中，在缸体的上端设置有第一连接部，且在管体的下端设置有第二连接部，第一连接部与第二连接部通过螺纹相互旋接。

其中，导向杆的上端设置有顶针紧固件，用于固定顶针。

其中，导向杆的下端设置有连接件，且在活塞杆的上端设置有卡槽，连接件位于卡槽内，且与卡槽相配合，以使活塞杆与导向杆固定在一起。

其中，连接件呈球状，且卡槽的形状与连接件相适配。

其中，连接件为相对于导向杆的周壁凸出的环形凸台；卡槽包括由上而下依次设置的第一凹槽和第二凹槽，其中，第一凹槽和第二凹槽朝向活塞杆的一侧周壁敞开，且第一凹槽卡住导向杆，第二凹槽卡住环形凸台。

其中，顶针的数量为多个，直线驱动源的数量与顶针的数量相对应，各个直线驱动源一一对应地驱动各个顶针上升或下降。

作为本实用新型的另一方面，本实用新型还提供了一种反应腔室，包括顶针机构，其中，顶针机构采用本实用新型提供的顶针机构。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的顶针机构，其驱动源为直线驱动源，用于直接驱动顶针上升或下降，这与现有技术相比，无需利用曲柄机构转换方向，从而避免了因曲柄机构的方向转换而导致的速度与推动力不平稳的问题，从而可以提高顶针在推动晶圆时的平稳性，避免晶圆错位甚至偏斜。同时，直线驱动源的结构简单，占用空间小，从而更有利于其他器件的布局。

本实用新型提供的反应腔室，其通过采用本实用新型提供的上述顶针机构，可以提高顶针在推动晶圆时的平稳性，同时减少占用空间，从而更有利于其他器件的布局。

附图说明

图1为现有的升针机构的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的直线运动气缸与真空波纹管的装配示意图

图3为图2中采用的直线运动气缸的剖视图；

图4为图2中采用的真空波纹管的剖视图；以及

图5为本实用新型实施例采用的真空波纹管的连接件的另一种示意图；

其中，

1-旋转气缸；2-气缸固定支架；3-波纹管连接支架；4-真空波纹管；5-顶针；10-直线运动气缸；11-缸体；111-内螺纹；12-下气口；13-活塞；130-活塞杆；131-卡槽；14-上气口；20-锁紧螺母；30-真空波纹管；31-管体；311-轴肩；313-外螺纹；32-导向杆；321-顶针紧固件；322-环形凸台；324-球状连接件；33-波纹片；40-密封圈；50-顶针；60、70-节流阀。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的顶针机构以及反应腔室进行详细描述。

本实用新型实施例提供了一种顶针机构，包括顶针及用于驱动顶针上升或下降的驱动源，该驱动源为直线驱动源，能够提供直线动力。

本实用新型提供的顶针机构，其驱动源为直线驱动源，用于直接驱动顶针上升或下降，这与现有技术相比，无需利用曲柄机构转换方向，从而避免了因曲柄机构的方向转换而导致的速度与推动力不平稳的问题，从而可以提高顶针在推动晶圆时的平稳性，避免晶圆错位甚至偏斜。同时，直线驱动源的结构简单，占用空间小，从而更有利于其他器件的布局。

在本实施例中，如图2所示，顶针机构包括直线运动气缸10、真空波纹管30和顶针50，其中，直线运动气缸10与真空波纹管30同轴线一体设置。

下面对直线运动气缸10的结构进行详细描述。

图3为图2中采用的直线运动气缸的剖视图，如图3所示，直线运动气缸10包括缸体11、活塞13及活塞杆130，其中，活塞13设置在缸体11内，且将缸体11分隔成上空间和下空间，活塞杆130的两端分别与活塞13和真空波纹管连接。在缸体11的上空间和下空间上分别设置有贯穿缸体11厚度的上气口14和下气口12。

在本实施例中，通过从下气口12向下空间通入气体，来推动活塞13上升，活塞13带动活塞杆130、真空波纹管30和顶针50同步上升，通过从下气口12将下空间的气体抽出，来带动活塞13下降，活塞13带动活塞杆130、真空波纹管30和顶针50下降。

需要说明的是，本实用新型并不局限于此，还可以通过从上气口14向上空间通入气体，来推动活塞13下降，通过从上气口14从上空间内的气体抽出，来带动活塞13上升。或者，通过从上气口14向上空间通入气体，来推动活塞13下降，通过从下气口12向下空间通入气体，来推动活塞13上升。

下面对真空波纹管30的结构进行详细描述。图4为图2中采用的真空波纹管的剖视图，真空波纹管30包括管体31、波纹片33及导向杆32，其中，管体31与缸体11连接，管体31的上端为封闭端，且管体31的内部设有横向隔板，封闭端和横向隔板分别设有位置对应的导向孔，导向杆32穿设在导向孔中，且导向杆32的下端与活塞杆130连接，导向杆32的上端与顶针50连接，且在导向杆32的周壁上环绕设置有凸缘，波纹片33套设在导向杆32上，且波纹片33的两端分别与凸缘和封闭端密封连接。通过使用波纹片33，以在波纹片33呈压缩状态时，向凸缘施加向下的压力，避免活塞杆130在上升过程中因速度过大而导致顶针的不平稳的问题，提高顶针移动的平稳性。其中，波纹片33为焊接波纹片。以下对直线运动气缸与真空波纹管的连接方式进行详细描述。

具体地，图2为本实用新型实施例提供的直线运动气缸与真空波纹管的装配示意图，如图2所示，导向杆32的下端设置有连接件，且在活塞杆130的上端设置有卡槽，连接件位于卡槽内，且与卡槽相配合，以使活塞杆与导向杆固定在一起。

在本实施例中，如图3至图4所示，连接件为相对于导向杆32的周壁凸出的环形凸台322，卡槽131包括在活塞杆130的周壁的一侧由上而下依次设置的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽朝向活塞杆130的一侧周壁敞开，且第一凹槽卡住导向杆32，第二凹槽卡住环形凸台322，以保证导向杆32相对活塞杆130固定不动。

在实际应用中，连接件与卡槽的还可以为其它结构，例如图5所示，连接件为球状连接件324，卡槽的形状与连接件相适配，以使活塞杆130与导向杆32在轴向上保持固定连接。

在缸体10的上端设置有第一连接部，且在管体31的下端设置有第二连接部，第一连接部与第二连接部通过螺纹相互旋接。具体地，在第一连接部的外周壁设置有外螺纹313，且在第二连接部中设置有螺纹孔，螺纹孔的内螺纹111与外螺纹313相配合，以实现缸体10与管体31的连接。在实际应用中，还可以进一步通过使用锁紧螺母20，将锁紧螺母20套设在第二连接部靠近上端的部分，且锁紧螺母20一部分与第一连接部的外螺纹313相配合，以保证缸体10与管体31之间锁紧的可靠性。

在本实施例中，导向杆32的与顶针50相连的一端设置有顶针紧固件321，用于固定顶针。

需要说明的是，在本实施例中汽缸与顶针是通过真空波纹管连接的，但本实用新型并不局限于此，在实际应用中，也可以顶针直接与直线运动气缸的活塞杆连接，此时，该顶针固定件设置在活塞杆的上端。

在管体31上还设置有固定件，在固定件的周壁设置有轴肩311，该轴肩311用于将真空波纹管30固定在基座的下方，在固定件的上表面上还设置有密封圈40，用以与基座底面密封连接。

顶针50的数量为多个，根据基座的尺寸，通常一个基座装配3至5个顶针，直线运动气缸10的数量与顶针50的数量相对应，并且，各个直线运动气缸10一一对应地驱动各个顶针50上升或下降。为了保证多个直线运动气缸10同步升降，优选地，顶针机构还包括气体控制模块，通过将多个直线运动气缸连接至同一气体控制模块，以同步控制向多个直线运动气缸10输送的气体流量。

此外，为防止因多个直线运动气缸10之间的加工差异而导致的多个直线运动气缸10的气流量不同，在每个直线运动气缸10的上气口14和下气口12均连接有节流阀60、70，通过节流阀限定直线运动气缸的运动速度，减小多个直线运动气缸之间的速度差异。

作为本实用新型的另一方面，本实用新型还提供了一种反应腔室，包括顶针机构，该顶针机构采用本实用新型提供的顶针机构。

本实用新型提供的反应腔室，其通过采用本实用新型提供的上述顶针机构，可以提高顶针在推动晶圆时的平稳性，同时减少占用空间，从而更有利于其他器件的布局。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。