一种顶针升降装置和晶圆加工装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体行业晶圆领域，尤其涉及一种顶针升降装置和晶圆加工装置。


背景技术：

2.晶圆是指制造硅半导体电路所用的硅晶片，其是制造芯片的基本材料。随着半导体行业的晶圆制造技术的发展，芯片的电路结构趋于复杂，其加工的难度也逐渐增加。
3.同时，晶圆刻蚀清洗工艺也愈发重要。晶圆进行蚀刻前，一般采用顶针支撑晶圆，并通过顶针的升降控制晶圆的升降。目前顶针的安装方式主要是在顶针周侧设置螺纹从而与螺纹孔进行配合，但该安装方式在拆装时都比较费时，并且顶针处于工作环境中，也不便于转动顶针松开螺纹。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型实施例提供一种顶针升降装置和晶圆加工装置，有效解决顶针不便于安装和更换的问题。
5.一方面，本实用新型提供一种顶针升降装置，包括：顶针安装件，所述顶针安装件包括多个顶针安装孔，每个所述顶针安装孔内设有至少一个限位台阶，所述限位台阶的顶面为第一限位面；顶针，所述顶针包括顶针本体和靠近所述顶针本体底端的至少一个轴向限位件，所述轴向限位件的底部为第二限位面；其中，所述顶针本体的底端插入所述顶针安装孔内，所述限位台阶和所述轴向限位件配合，所述第一限位面与所述第二限位面在所述顶针的轴向具有重合区域。
6.采用该技术方案后所达到的技术效果：顶针从顶针安装孔装入，可以实现顶针径向的固定，而限位台阶与轴向限位件配合后，可以实现顶针轴向的固定，使得顶针能够稳定连接顶针安装孔。顶针与顶针安装孔通过插接即可固定，无需再进行螺纹连接，因此在保证顶针稳定性的基础上，进一步提高了顶针的安装、拆卸的效率；并且纵向的插接方式，使得顶针在工作环境中也能够方便拆装。
7.在本实用新型的一个实施例中，所述顶针还包括：法兰件，设于所述轴向限位件远离所述顶针本体底端的一侧，所述法兰件的底面与所述顶针安装件的顶面配合。
8.采用该技术方案后所达到的技术效果：法兰件进一步增大顶针与顶针安装件在竖直方向上的重合面积，从而实现更好的支撑效果。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述顶针还包括：柔性套，所述柔性套设于所述顶针本体的顶部。
10.采用该技术方案后所达到的技术效果：柔性套用于支撑晶圆背部，同时柔性套与晶圆接触的过程中受压，能够增大接触面积，避免晶圆背部划伤。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述顶针升降装置还包括升降组件和驱动组件；所述升降组件连接所述顶针安装件；所述驱动组件连接所述升降组件。
12.采用该技术方案后所达到的技术效果：驱动组件用于控制升降组件进行升降运动，升降组件进一步带动顶针安装件及其上方的顶针进行升降运动，从而实现晶圆的升降。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述驱动组件设有输出轴；所述升降组件包括：相互啮合的同步带和同步带轮，所述同步带轮连接所述输出轴，所述同步带连接所述顶针安装件。
14.采用该技术方案后所达到的技术效果：驱动组件通过输出轴将动力传递至同步带轮，同步带轮随之旋转并带动同步带进行升降运动，顶针安装件随同步带运动实现升降。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述升降组件还包括：滑块，所述滑块包括齿条结构，所述齿条结构与所述同步带啮合，所述滑块连接所述顶针安装件；导轨，所述导轨与所述滑块滑动连接。
16.采用该技术方案后所达到的技术效果：齿条结构能够随同步带进行升降，使得滑块和顶针安装件也实现升降运动；导轨和滑块的连接能够使齿条结构稳定升降，不会向任意一侧偏移。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述顶针升降装置还包括：感应件，设于所述顶针安装件；传感器，设有感应位，所述感应位与所述感应件在竖直方向上对应。
18.采用该技术方案后所达到的技术效果：当顶针安装件随同步带进行升降时，感应件能够进入感应位，使得传感器获得信号，驱动组件停止，以确定顶针的升降范围。
19.另一方面，本实用新型提供一种晶圆加工装置，包括：上述任一实施例提供的顶针升降装置，还包括：加工平台，所述加工平台顶部为加工区域，所述加工平台包括第一通孔；其中，所述顶针安装件位于所述加工平台底部，所述顶针穿过所述第一通孔进入所述加工区域。
20.采用该技术方案后所达到的技术效果：顶针穿过第一通孔进入加工区域，能够缩小多个顶针限定的范围，更好地支撑晶圆，控制晶圆进行升降，实现晶圆在加工区域内的取放。
21.在本实用新型的一个实施例中，所述顶针安装件环绕所述加工平台；其中，多个所述顶针环绕所述顶针安装件设置，多个所述第一通孔环绕所述加工平台设置。
22.采用该技术方案后所达到的技术效果：多个顶针实现晶圆周侧的多点位支撑效果，提高晶圆的稳定性。
23.在本实用新型的一个实施例中，所述晶圆加工装置还包括：防水罩，所述防水罩套设于所述第一通孔，所述防水罩设有第二通孔，所述顶针穿过所述第二通孔。
24.采用该技术方案后所达到的技术效果：防水罩的第二通孔便于安装顶针，同时防水罩能够防止飞溅的液体进入第一通孔，影响升降组件和驱动组件，液体可以从防水罩的外壁滑落。
25.综上所述，本技术上述各个实施例可以具有如下一个或多个优点或有益效果：i)顶针通过轴向限位件与顶针安装孔的限位台阶配合，实现了顶针安装孔对顶针的支撑效果，顶针安装孔内壁对顶针起到径向的限位作用，避免顶针向侧面倾斜；i i)顶针与顶针安装孔通过插接即可固定，无需再进行螺纹连接，因此在保证顶针稳定性的基础上，进一步提高了顶针的安装、拆卸的效率；i i i)法兰件提高顶针和顶针安装件的接触面积，使得顶针能够稳定支撑于顶针安装件；iv)柔性套在支撑晶圆时能够增大顶针和晶圆的接触面积，从
而避免晶圆背面被划伤；v)驱动组件控制同步带轮转动，同步带随之升降并带动与之啮合的齿条结构进行升降，从而实现顶针安装件和顶针的升降；vi)感应件和传感器的交互能够发出信号，使驱动组件停止，从而确定顶针的升降范围；vii)防水罩用于阻挡液体进入第一通孔，从而保护升降组件和驱动组件不受液体影响。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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他的附图。
27.图1为本实用新型第一实施例提供的一种顶针升降装置的结构示意图。
28.图2为图1中的a-a方向的剖视图。
29.图3为图1中顶针升降装置另一视角的结构示意图。
30.图4为本实用新型第二实施例提供的一种晶圆加工装置的结构示意图。
31.图5为图4中i区域的放大图；
32.图6为顶针和第一通孔的结构示意图。
33.主要元件符号说明：
34.100为顶针升降装置；110为顶针安装件；111为顶针安装孔；112为限位台阶；120为顶针；121为轴向限位件；122为法兰件；123为柔性套；124为顶针本体；124a为支撑杆；124b为调节杆；130为升降组件；131为同步带；132为同步带轮；132a为主动轮；132b为从动轮；133为滑块；133a为齿条结构；133b为滑块连接块；133c为同步带传动块；134为导轨；135为导轨支架；135为从动轮支架；140为驱动组件；141为驱动支架；142为升降组件安装腔；150为感应件；151为传感器；200为晶圆加工装置；210为加工平台；211为加工区域；212为第一通孔；220为防水罩；221为第二通孔；222为腰孔。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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作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。
36.【第一实施例】
37.参见图1-2，其为本实用新型第一实施例提供的一种顶针升降装置100，包括：顶针安装件110，顶针安装件110包括多个顶针安装孔111，每个顶针安装孔111内设有至少一个限位台阶112，限位台阶112的顶面为第一限位面；顶针120，顶针120包括顶针本体124和靠近顶针本体124底端的至少一个轴向限位件121，轴向限位件121的底部为第二限位面；其中，顶针本体124的底端插入顶针安装孔111内，限位台阶112和轴向限位件121配合，第一限位面与第二限位面在顶针120的轴向具有重合区域。
38.在本实施例中，顶针120从顶针安装孔111装入，可以实现顶针120径向的固定，而限位台阶112与轴向限位件121配合后，可以实现顶针120轴向的固定，使得顶针120能够稳
定连接顶针安装孔111。顶针120与顶针安装孔111通过插接即可固定，无需再进行螺纹连接，因此在保证顶针120稳定性的基础上，进一步提高了顶针120的安装、拆卸的效率。
39.优选的，顶针安装孔111可以是穿过顶针安装件110上下两侧的孔，顶针本体124的底端可以延伸至顶针安装孔111的底端开口，也可以伸出顶针安装孔111的底端开口，从而进一步提高顶针120的稳定性。
40.优选的，轴向限位件121可以是与顶针本体124同心的柱状结构，并且，轴向限位件121的直径大于顶针本体124底端的直径；相应的，限位台阶112的直径大于顶针安装孔111底端的直径，从而形成第一限位面和第二限位面配合的结构，实现了顶针安装孔111对顶针120的支撑效果。
41.进一步的，限位台阶112可以设置多个，多个限位台阶112的直径沿顶针安装孔111顶端至底端的方向逐渐减小，相应的，轴向限位件121也可以设置多个，多个轴向限位件121的直径沿顶针本体124顶部至底部的方向逐渐减小，此处不做限定。
42.在一个具体的实施例中，顶针120例如还包括：法兰件122，设于轴向限位件121远离顶针本体124底端的一侧，法兰件122的底面与顶针安装件110的顶面配合。法兰件122用于进一步支撑顶针120。其中，法兰件122可以是任意形状，例如圆形、方形，此处不做限定。
43.优选的，顶针安装件110例如还包括用于匹配法兰件122的法兰安装槽(图中未示出)，所述法兰安装槽位于顶针安装孔111的顶部。其中，所述法兰安装槽用于进一步轴向固定顶针120，提高顶针120的稳定性。当所述法兰安装槽和法兰件122为多边形时，所述法兰安装槽还可以避免顶针120转动。
44.在一个具体的实施例中，顶针120例如还包括：柔性套123，柔性套123设于顶针本体124的顶部。其中，柔性套123用于支撑晶圆背部，同时避免晶圆背部划伤。
45.优选的，顶针本体124例如包括：支撑杆124a和调节杆124b，支撑杆124a插接于顶针安装孔111，支撑杆124a顶部设有螺纹孔，调节杆124b连接所述螺纹孔，从而实现调节杆124b高度的调节。其中，柔性套123可拆卸连接于调节杆124b顶部。
46.在一个具体的实施例中，参见图3，顶针升降装置100例如还包括升降组件130和驱动组件140；其中，升降组件130连接顶针安装件110，驱动组件140连接升降组件130，驱动组件140控制升降组件130进行升降运动，升降组件130设有升降支撑面，所述升降支撑面连接顶针安装件110的底面的至少一侧，从而控制顶针安装件110及其上方的顶针120进行升降运动，即实现晶圆的升降。
47.优选的，驱动组件140例如包括电机、驱动支架141和输出轴，驱动支架141一侧设有升降组件安装腔142，输出轴伸出于升降组件安装腔142，电机安装于驱动支架141远离升降组件安装腔142的一侧。
48.优选的，升降组件130包括：相互啮合的同步带131和同步带轮132。其中，输出轴水平设置，同步带轮132包括主动轮132a和从动轮132b，主动轮132a位于升降组件安装腔142并套设于输出轴，使得主动轮132a能够随输出轴转动，从动轮132b在竖直方向上与主动轮132a对应，即同步带131竖直设置实现升降运动。
49.优选的，升降组件130例如还包括：滑块133，滑块133包括滑块本体和齿条结构133a，齿条结构133a与同步带131啮合，滑块133连接顶针安装件110；导轨134，导轨134与滑块133滑动连接。其中，同步带131控制齿条结构133a进行升降，从而实现滑块133以及顶针
安装件110的升降；而导轨134和滑块133的连接能够使齿条结构133a稳定升降，不会向任意一侧偏移。
50.进一步的，齿条结构133a例如包括滑块连接块133b和同步带传动块133c，其中，滑块连接块133b连接于滑块本体和同步带传动块133c之间；滑块连接块133b和同步带传动块133c之间设有同步带传动口，用于穿过同步带131，避免同步带131与滑块本体或同步带传动块133c脱离；同步带传动块133c朝向滑块连接块133b的一侧设有齿条，用于啮合同步带131。
51.再进一步，升降组件130例如还包括：导轨支架135和从动轮支架135，其中，导轨134设于导轨支架135，从动轮132b位于导轨134远离导轨支架135的一侧；从动轮支架135位于导轨134两侧，连接导轨支架135，并延伸至导轨134远离导轨支架135的一侧；从动轮支架135转动连接于从动轮132b两端。
52.在一个具体的实施例中，顶针升降装置100例如还包括：感应件150和传感器151。其中，感应件150设于顶针安装件110，例如感应件150位于顶针安装件110的侧面，靠近导轨支架135的一侧；传感器151，设有感应位，感应位与感应件150在竖直方向上对应。当顶针安装件110随同步带131进行升降时，感应件150能够进入感应位，使得传感器151获得信号，驱动组件140停止，以确定顶针120的升降范围。
53.【第二实施例】
54.参见图4，其为本实用新型第二实施例提供的一种晶圆加工装置200，包括：上述任一具体实施例提供的顶针升降装置100，晶圆加工装置200例如还包括：加工平台210，加工平台210顶部为加工区域211，加工平台210包括第一通孔212；其中，顶针安装件110位于加工平台210底部，顶针120穿过第一通孔212进入加工区域211。
55.在一个具体的实施例中，顶针安装件110环绕加工平台210；其中，多个顶针120环绕顶针安装件110设置，多个第一通孔212环绕加工平台210设置。多个顶针120实现晶圆周侧的多点位支撑效果，提高晶圆的稳定性。举例来说，顶针120例如为3个、4个、6个等，此处不做限定。
56.在一个具体的实施例中，晶圆加工装置200例如还包括：防水罩220，防水罩220套设于第一通孔212，防水罩220设有第二通孔221，顶针120穿过第二通孔221。举例来说，防水罩220的水平截面沿其顶部至底部的方向逐渐增大，使得液体能够沿防水罩220的外壁滑落，不会进入第二通孔221和第一通孔212，导致驱动组件140进水；并且提高防水罩220在加工台面上的稳定性。
57.优选的，防水罩220包括至少一个腰孔222，从而通过紧固件连接防水罩220和加工平台210。举例来说，腰孔222沿加工平台210的径向设置，从而根据加工平台210中心洒出液体的径向范围，将防水罩220调节至合适的径向位置，提高防水效果。
58.最后应说明的是：以上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精神和范围。