專利名稱：升降裝置及具有該裝置的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工領(lǐng)域，尤其是涉及用于升降針的升降裝置的改進(jìn)以及具有 該升降裝置的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，集成電路是由半導(dǎo)體晶片等半導(dǎo)體器件經(jīng)過許多加工/處理過程制造 而成的。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)集成電路的集成度要求越來越高，這就要求生產(chǎn) 集成電路的企業(yè)不斷地提高半導(dǎo)體器件的加工能力。半導(dǎo)體器件的加工往往需要在反應(yīng)腔 室中進(jìn)行，例如在集成電路的制造過程中，常常需要在反應(yīng)腔室中在晶片上做出極微細(xì)尺 寸的圖案。這些微細(xì)圖案最主要的形成方式，就是使用刻蝕技術(shù)，將光刻技術(shù)所產(chǎn)生的諸如 線、面或孔洞等光阻圖案，忠實(shí)無誤地轉(zhuǎn)印到光阻底下的材質(zhì)上，以形成整個(gè)集成電路所應(yīng) 有的復(fù)雜架構(gòu)。在諸如上述刻蝕工藝的半導(dǎo)體加工/處理過程中，晶片等半導(dǎo)體器件通常置于反 應(yīng)腔室中的固定位置，例如，置于靜電卡盤上。為了將晶片等半導(dǎo)體器件放置于靜電卡盤 上，或者使其脫離靜電卡盤，常常需要借助于升降裝置。請(qǐng)參閱圖1，其中示出了一種常見的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備及其內(nèi)的升降裝置。在 諸如晶圓的半導(dǎo)體器件的加工設(shè)備的運(yùn)行過程中，利用諸如機(jī)械手的傳輸裝置將晶圓4' 傳送到靜電卡盤2'正上方。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)晶圓4'比靜電卡盤2'的上表面高出某 一固定距離，并且位于下電極系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)氣缸3'驅(qū)動(dòng)波紋管7'直線上升。固定于波紋 管7'頂端的升降針1'在三點(diǎn)位置(即，通常由三個(gè)波紋管7'及其頂端的升降針1'在 三個(gè)位置)托起機(jī)械手臂上的晶圓4'。然后，該機(jī)械手臂收回，驅(qū)動(dòng)氣缸3'調(diào)整方向，并 驅(qū)動(dòng)波紋管5'沿著直線下降，直到升降針1'上的晶圓4'放置到靜電卡盤2'的上表面， 而后開始后續(xù)工藝加工處理。完成加工工藝處理后，該升降針1'重新升起以將晶圓4'托 起一定高度，而后由機(jī)械手將晶圓4'取回。在上述升降裝置中，波紋管5'不但用來實(shí)現(xiàn)升降針Γ在豎直方向上的直線運(yùn) 動(dòng)，而且還起著真空密封的作用，以便把反應(yīng)室內(nèi)的真空環(huán)境與腔室外的大氣環(huán)境有效隔 離開來。下面結(jié)合圖2對(duì)升降裝置及其波紋管進(jìn)行詳細(xì)說明，為便于描述，下文中所稱各部 件的頂部均對(duì)應(yīng)于圖2所示的左側(cè)，各部件的底部均對(duì)應(yīng)于圖2所示的右側(cè)。如2圖所示，現(xiàn)有的升降裝置通常包括波紋管安裝法蘭1、波紋管2、波紋管上導(dǎo)桿 3 (以下簡稱為上導(dǎo)桿3)、波紋管下導(dǎo)桿4 (以下簡稱為下導(dǎo)桿4)、直線軸承5和套筒6。其中，波紋管安裝法蘭1設(shè)置在套筒6的頂部，其主要作用是將波紋管2、套筒6及 其內(nèi)的上導(dǎo)桿3和下導(dǎo)桿4豎直地安裝固定在工藝腔室內(nèi)的波紋管安裝盤上。在安裝法蘭 1的頂面開設(shè)有一圈或多圈燕尾槽，在使用過程中，在燕尾槽內(nèi)壓入與該燕尾槽形狀相適配 的密封圈，以起到真空密封的作用；在安裝法蘭1的底面加工有符合工藝要求的凹槽結(jié)構(gòu)， 以便將波紋管2的頂端焊接于此。套筒6為筒狀結(jié)構(gòu)，用于容納波紋管2、上導(dǎo)桿3、下導(dǎo)桿4以及直線軸承5等部件。具體地，在套筒6的內(nèi)部設(shè)置有限位臺(tái)肩7，借助于該限位臺(tái)肩7可將套筒6的內(nèi)部分為左 右兩部分左側(cè)部分為波紋管段，用以容納波紋管2，并且在波紋管段上開設(shè)有用于排氣的 排氣孔8，以便在波紋管2運(yùn)動(dòng)過程中將波紋管段套筒中的氣體迅速排放出去；右側(cè)部分為 直線軸承段，用以容納直線軸承5。事實(shí)上，限位臺(tái)肩7的位置直接決定了波紋管2的最大 行程，并且當(dāng)波紋管2置于套筒6內(nèi)的波紋管段時(shí)，可保證該波紋管2不承受來自外來的拉 力。波紋管2的頂部通過焊接等方式連接在安裝法蘭1的底面，其可以在套筒6的波 紋管段所限定的范圍內(nèi)自由地伸縮，從而使與波紋管2相連的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)。此外，波 紋管2可以把大氣端與真空端有效地隔離開來，即，波紋管2的內(nèi)部為真空端，外部為大氣 端。通常，波紋管2多由哈氏合金片沖壓成片后焊接而成。上導(dǎo)桿3沿軸線方向貫穿波紋管2，并且可以通過螺紋連接的方式而與下導(dǎo)桿4連 接固定在一起。上導(dǎo)桿3的頂部設(shè)置有用于安插升降針的升降針容納槽；上導(dǎo)桿3的大致 中間部設(shè)置有法蘭，波紋管2的底部即與該法蘭焊接相連；上導(dǎo)桿3的底部設(shè)置有螺紋和定 位臺(tái)階，用以與下導(dǎo)桿4螺紋連接并保證連接的直線性。下導(dǎo)桿4沿軸線方向貫穿直線軸 承5，并且其下端為可連接諸如氣缸等驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)連接部，用于接受來自氣缸的驅(qū)動(dòng)力 并將該驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由上導(dǎo)桿3和波紋管2傳遞至升降針。通常，下導(dǎo)桿與直線軸承配合時(shí)，經(jīng) 常需要摩擦移動(dòng)，為此，下導(dǎo)桿可采用諸如SUS440C不銹鋼等的耐摩擦金屬材料加工而成； 而上導(dǎo)桿可采用諸如SUS316L不銹鋼等的耐腐蝕金屬材料加工而成。直線軸承5設(shè)置在套筒6內(nèi)的直線軸承段，并可通過軸承擋圈來約束其在軸向上 的移動(dòng)。直線軸承5與下導(dǎo)桿4緊密配合，用以在工作過程中保證下導(dǎo)桿4及上導(dǎo)桿3的 直線性。可以理解，直線軸承5作為關(guān)鍵的導(dǎo)向部件，其精度對(duì)波紋管2的最終性能影響很 大。盡管現(xiàn)有的升降裝置結(jié)構(gòu)簡單并且廣為應(yīng)用，然而在實(shí)際應(yīng)用中，其不可避免地 存在下述缺陷其一，由于現(xiàn)有的升降裝置采用單個(gè)直線軸承進(jìn)行方向約束，而在實(shí)際應(yīng)用中直 線軸承與中心導(dǎo)桿的配合并非完全緊密配合，二者之間往往存在微小的間隙，這樣，當(dāng)升降 裝置因受到來自氣缸等驅(qū)動(dòng)裝置的并不絕對(duì)豎直的驅(qū)動(dòng)力而存在一定側(cè)向擠壓時(shí)，中心導(dǎo) 桿將偏離理想運(yùn)動(dòng)時(shí)的軸向中心線，此時(shí)，雖然有直線軸承的約束，但是仍然會(huì)使中心導(dǎo)桿 相對(duì)于上述理想中心線的偏移量在遠(yuǎn)離該直線軸承的那一端被擴(kuò)大，例如圖3所示。也就 是說，中心導(dǎo)桿在直線軸承段的微量偏移將在頂部擴(kuò)大化。而偏移量過大可使上導(dǎo)桿在上 下移動(dòng)過程中與安裝法蘭發(fā)生摩擦，產(chǎn)生大量的微小顆粒，這些微小顆粒會(huì)直接影響腔室 環(huán)境，并污染位于靜電卡盤上的晶圓，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格；同時(shí)，偏移量過大，可使位于中心導(dǎo) 桿頂端的升降針在升針/降針過程中與靜電卡盤上開設(shè)的作為升降針上升/下降通道的升 降針孔壁發(fā)生摩擦，這不僅會(huì)產(chǎn)生大量的微小顆粒，而且還會(huì)出現(xiàn)升降針折斷的現(xiàn)象。更為 嚴(yán)重的是，當(dāng)升降針為金屬材料時(shí)，其在升針/降針過程中的偏移可能直接損壞靜電卡盤 的陶瓷層，而靜電卡盤本身為半導(dǎo)體處理工藝的核心部件并且具有高昂的價(jià)格，一旦其上 的陶瓷層遭到破壞將意味著靜電卡盤的使用壽命終結(jié)而需要更換新的靜電卡盤，這將不僅 影響生產(chǎn)進(jìn)度、降低生產(chǎn)效率，而且還會(huì)造成人力和物力的浪費(fèi)。其二，由于現(xiàn)有升降裝置中的中心導(dǎo)桿包括上導(dǎo)桿和下導(dǎo)桿，在實(shí)際應(yīng)用中，上導(dǎo)
5桿和下導(dǎo)桿即便是通過螺紋連接方式組裝在一起，二者的中心線也很難完全重合在同一直 線上，往往會(huì)存在一定的偏差，這種情況下，即便再提高加工和裝配精度，不但不能實(shí)現(xiàn)完 全同軸，而且還會(huì)增大加工制造成本。其三，由于現(xiàn)有升降裝置中的中心導(dǎo)桿包括上導(dǎo)桿和下導(dǎo)桿，其中，僅有下導(dǎo)桿受 直線軸承的約束并且下導(dǎo)桿的底端連接諸如氣缸等的驅(qū)動(dòng)裝置，而與下導(dǎo)桿通過螺紋連接 方式連接固定在一起的上導(dǎo)桿并不受直線軸承的約束，這種結(jié)構(gòu)的中心導(dǎo)桿類似于懸臂梁 (即，一端受約束而另一端處于自由狀態(tài))。這種懸臂梁結(jié)構(gòu)很容易使氣缸活塞在將驅(qū)動(dòng)力 傳遞給中心導(dǎo)桿時(shí)，還附加傳遞一個(gè)側(cè)向的擠壓力，從而使中心導(dǎo)桿偏離理想運(yùn)動(dòng)時(shí)的軸 向中心線，并引發(fā)前述諸多問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于升降支撐器件的升降針的升降裝置，其 可減小中心導(dǎo)桿的徑向偏移，從而能夠提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率，并可確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行 及節(jié)約成本。此外，本發(fā)明還提供一種包括上述升降裝置的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備，其同樣能夠 減小中心導(dǎo)桿的徑向偏移，從而提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率，并可確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行及節(jié)約 成本。為此，本發(fā)明提供一種升降裝置，用于升降用以支撐器件的升降針，其包括中心 導(dǎo)桿、具有中空結(jié)構(gòu)的安裝法蘭、空心套筒和波紋管，所述中心導(dǎo)桿的頂部設(shè)置有用于安插 升降針的升降針容納槽，所述安裝法蘭的下部連接所述空心套筒，所述波紋管置于空心套 筒內(nèi)并且頂部固定在安裝法蘭的底面。并且，所述升降裝置還包括至少兩個(gè)具有中空結(jié)構(gòu) 的中心導(dǎo)桿約束部，其中的第一約束部設(shè)置在安裝法蘭的中空部分內(nèi)且其外壁與安裝法蘭 的內(nèi)壁緊密配合；第二約束部設(shè)置在空心套筒內(nèi)的下部區(qū)域且其外壁與所述空心套筒的內(nèi) 壁緊密配合；所述中心導(dǎo)桿沿軸向依次貫穿所述第一約束部、波紋管和第二約束部，并且中 心導(dǎo)桿與所述第一約束部和第二約束部的內(nèi)壁緊密配合。其中，所述中心導(dǎo)桿一體成型，而且所述中心導(dǎo)桿的側(cè)面上還可形成有與升降針 容納槽的底部相連通的貫通孔。其中，所述安裝法蘭的筒狀內(nèi)壁上開設(shè)有沿軸向貫穿內(nèi)壁的抽氣槽。其中，所述空心套筒內(nèi)的下部區(qū)域設(shè)置有限位臺(tái)肩，所述第二約束部位于所述限 位臺(tái)肩的下方且頂部與所述限位臺(tái)肩相抵。其中，本發(fā)明提供的升降裝置還包括第一約束部擋圈，其設(shè)置在安裝法蘭的中空 部分內(nèi)并位于所述第一約束部的頂部，以阻擋所述第一約束部在軸向上的運(yùn)動(dòng)；和/或該 升降裝置還包括第二約束部擋圈，其設(shè)置在空心套筒內(nèi)并位于所述第二約束部的底部，以 阻擋所述第二約束部在軸向上的運(yùn)動(dòng)。其中，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在所述中心導(dǎo)桿上設(shè)置驅(qū)動(dòng)力接受部，對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng) 力接受部的位置以及波紋管的行程而在所述空心套筒上開設(shè)驅(qū)動(dòng)槽口，使來自驅(qū)動(dòng)裝置的 驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由該升降裝置側(cè)面開設(shè)的驅(qū)動(dòng)槽口而施加到驅(qū)動(dòng)力接受部，以驅(qū)動(dòng)中心導(dǎo)桿上升 或下降。其中，所述驅(qū)動(dòng)力接受部設(shè)置在波紋管段空心套筒內(nèi)的中心導(dǎo)桿上，并且位于所述波紋管的下方，所述驅(qū)動(dòng)槽口相應(yīng)地開設(shè)于波紋管段空心套筒。作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件加工設(shè)備，其包括器件支撐 部，所述器件支撐部用于支撐所述半導(dǎo)體器件；至少三個(gè)本發(fā)明所提供的上述升降裝置，所 述升降裝置可升降用于支撐所述半導(dǎo)體器件的升降針；以及驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng) 所述升降裝置以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。其中，所述升降裝置支撐的升降針可沿軸線貫穿所述器件支撐部，所述器件支撐 部可以為靜電卡盤。其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)氣缸，所述驅(qū)動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)所述升降裝置的中心導(dǎo)桿及 波紋管以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明具有下述有益效果其一，由于本發(fā)明提供的升降裝置中的中心導(dǎo)桿為一體成型的，因而可以在整個(gè) 導(dǎo)桿的長度范圍內(nèi)保證該導(dǎo)桿的直線性，從而減小甚至避免因?qū)U自身的非直線性所帶來 的徑向偏移。其二，由于本發(fā)明提供的升降裝置在中心導(dǎo)桿上部區(qū)域處增設(shè)了第一約束部 (即，在安裝法蘭的中空部分內(nèi)設(shè)置了第一約束部)，從而使中心導(dǎo)桿(特別是使中心導(dǎo)桿 的上部區(qū)域)的徑向偏移受到限制，進(jìn)而減少甚至避免因偏移量過大而引發(fā)的顆粒污染及 靜電卡盤損毀等問題，這不僅提高了產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率，而且還節(jié)約了成本。其三，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的升降裝置中，由于采用了中間驅(qū)動(dòng)(即，側(cè)面 驅(qū)動(dòng))的方式，因而可以縮減中心導(dǎo)桿及該升降裝置整體上的長度，這不僅可以減少設(shè)備 成本，而且還提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。類似地，由于本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備中包含有本發(fā)明提供的上述升降 裝置，因而該加工設(shè)備同樣能夠提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率，并能夠確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行及節(jié) 約成本。
圖1為一種現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備的示意圖；圖2為一種常見的升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有的中心導(dǎo)桿偏移狀態(tài)的效果示意圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4所示升降裝置中的安裝法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖4所示升降裝置中的中心導(dǎo)桿偏移狀態(tài)的效果示意圖；圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提 供的升降裝置及具有該裝置的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。其中，自始至終相同或 類似的附圖標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件，并且，在本發(fā)明的 描述中所使用的諸如上方、下方等位置關(guān)系的名詞術(shù)語僅僅是為了方便本發(fā)明的描述，而 不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
請(qǐng)一并參閱圖4和圖5，其中示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的升降裝置。該升降 裝置包括波紋管10、空心套筒11、第一約束部12、第二約束部13、安裝法蘭14和中心導(dǎo) 桿15。在本實(shí)施例的下述描述中，所謂上部、上方、頂部、頂端或頂面均對(duì)應(yīng)于圖中朝左的方 向；所謂下部、下方、底部、底端或底面均對(duì)應(yīng)于圖中朝右的方向。如圖所示，安裝法蘭14的頂面設(shè)置有用于安裝密封圈的燕尾槽，在升降裝置經(jīng)由 該安裝法蘭14而連接到工藝腔室內(nèi)的下電極系統(tǒng)時(shí)，借助于密封圈實(shí)現(xiàn)密閉連接。安裝法 蘭14為中空結(jié)構(gòu)，在其空腔內(nèi)設(shè)置有第一約束部12，該第一約束部12的外壁與安裝法蘭 14的空腔內(nèi)壁緊密配合，用以在上部區(qū)域約束中心導(dǎo)桿15在徑向上的偏移。為阻擋第一約 束部12在軸向上的運(yùn)動(dòng)，在安裝法蘭14的空腔內(nèi)并緊鄰第一約束部12的頂端而設(shè)置第一 約束部擋圈21。此外，為便于抽取波紋管11內(nèi)的氣體，而在安裝法蘭14的空腔內(nèi)壁上開設(shè) 沿軸向貫通該內(nèi)壁的抽氣槽23。在實(shí)際應(yīng)用中，抽氣槽23的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況而定， 并不局限于圖5所示的4個(gè)。波紋管10呈中空的管狀結(jié)構(gòu)，中心導(dǎo)桿15沿軸線穿過其內(nèi)空腔部分。波紋管10 的頂端通過焊接等方式而固定在安裝法蘭14的底面，波紋管10的底端連接中心導(dǎo)桿15上 的波紋管凸緣19?？招奶淄?1呈中空的筒狀結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部的大致中央位置處設(shè)置有自套筒內(nèi)壁 向中心延伸的限位臺(tái)肩18。限位臺(tái)肩18將空心套筒11分為兩段其一，位于限位臺(tái)肩18 上方的波紋管段，其內(nèi)容納有波紋管10，并且為利于排放波紋管段的氣體而在該空心套筒 11的波紋管段上開設(shè)若干排氣孔M ；其二，位于限位臺(tái)肩18下方的約束段，其內(nèi)容納有第 二約束部13，該第二約束部13的頂端與限位臺(tái)肩18的底端相抵。第二約束部13的外壁與 約束段空心套筒的內(nèi)壁緊密配合，用以在中心導(dǎo)桿15的下部區(qū)域限制其在徑向上的偏移。 為阻擋第二約束部13在軸向上的運(yùn)動(dòng)，在約束段空心套筒內(nèi)并位于第二約束部13底部的 位置處還設(shè)置第二約束部擋圈22。在實(shí)際應(yīng)用中，該空心套筒11可通過螺紋或焊接等連接 方式與安裝法蘭14的下部相連。中心導(dǎo)桿15頂部設(shè)置有用于安插升降針的升降針容納槽16，并在該中心導(dǎo)桿15 上部的側(cè)面上形成與升降針容納槽16的底部相連通的貫通孔17，以便在拔取升降針時(shí)，可 經(jīng)由該貫通孔17而對(duì)升降針施加向上(S卩，朝向升降針拔出方向)的推動(dòng)力。中心導(dǎo)桿15 可沿軸向依次貫穿第一約束部12、波紋管10和第二約束部13，并且中心導(dǎo)桿15與第一約 束部12和第二約束部13的內(nèi)壁緊密配合，這樣，借助于設(shè)置在中心導(dǎo)桿15的上部區(qū)域和 下部區(qū)域的第一約束部12和第二約束部13，可將中心導(dǎo)桿15在徑向上的偏移限制在更小 的范圍內(nèi)。此外，本實(shí)施例中的中心導(dǎo)桿15是一體成型的，即，使用同一種材料一次加工而 成，而不像背景技術(shù)中所述的那樣由彼此分離的上導(dǎo)桿和下導(dǎo)桿分別制造加工后組裝形成 中心導(dǎo)桿，這樣使得該中心導(dǎo)桿15自其頂端到其底端具有更好的直線性。在實(shí)際應(yīng)用中， 由于中心導(dǎo)桿15的上部會(huì)受到來自第一約束部12的摩擦力的作用，而下部會(huì)受到來自第 二約束部13的摩擦力的作用，因而該中心導(dǎo)桿15整體上應(yīng)采用具有耐磨性能的材料，例如 SUS440C不銹鋼。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于中心導(dǎo)桿的直徑不作特別限定，即，并不要求中 心導(dǎo)桿自頂端至底端的直徑完全相同，優(yōu)選地，使第一約束部12所圍繞的那一段中心導(dǎo)桿 的直徑小于第二約束部13所圍繞的那一段中心導(dǎo)桿的直徑，以便將中心導(dǎo)桿的偏移量限定得更小。第一約束部12和/或第二約束部13可以采用直線軸承。由于內(nèi)嵌在安裝法蘭14 內(nèi)的第一約束部12與工藝腔室內(nèi)環(huán)境相連，因此第一約束部12在使用過程中不能使用帶 油脂的潤滑劑，并且還要求第一約束部12與中心導(dǎo)桿15配合時(shí)所產(chǎn)生的污染顆粒要比第 二約束部13與中心導(dǎo)桿9配合時(shí)所產(chǎn)生的污染顆粒少的多，故而該第一約束部12不能選 用諸如銅材料的直線軸承，而是應(yīng)當(dāng)采用更具有耐磨性能的材料(例如，不銹鋼或經(jīng)過表 面處理的鋁材料等)所制成的直線軸承。需要指出的是，本發(fā)明中增設(shè)第一約束部12就好比給懸臂梁結(jié)構(gòu)增加了一個(gè)支 點(diǎn)，使其變?yōu)楹喼Я航Y(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明提供的升降裝置，由于多增加了一個(gè)約束(即，增設(shè) 了第一約束部12)而使得中心導(dǎo)桿9在受到外力的作用時(shí)其相對(duì)于理想運(yùn)動(dòng)時(shí)的軸向中心 線的偏移量大大減小。進(jìn)一步需要指出的是，盡管本實(shí)施例中的中心導(dǎo)桿具有兩個(gè)約束部，S卩，第一約束 部和第二約束部，但是在實(shí)際應(yīng)用中，中心導(dǎo)桿約束部的數(shù)量并不局限于此，而是也可以為 更多個(gè)，只要各約束部能夠保證同軸并且可與中心導(dǎo)桿緊密配合即可。此外，對(duì)各約束部的 軸向長度也不作特別限定。下面詳細(xì)描述本發(fā)明提供的升降裝置的工作過程。在工藝過程中，本實(shí)施例提供的升降裝置的中心導(dǎo)桿15的底端接受來自諸如氣 缸等的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力，并在該驅(qū)動(dòng)力的作用下，由中心導(dǎo)桿15上的波紋管凸緣19向上 擠壓波紋管10，而使中心導(dǎo)桿15向上運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)頂部的升降針及其所托舉的諸如晶圓等 的半導(dǎo)體器件向上運(yùn)動(dòng)；或者，在該驅(qū)動(dòng)力的作用下，由中心導(dǎo)桿15上的波紋管凸緣19向 上拉動(dòng)波紋管10而使中心導(dǎo)桿15向下運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)頂部的升降針及其所托舉的諸如晶圓 等的半導(dǎo)體器件向下運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)參閱圖6，其示意性地表示出在實(shí)際工藝過程中可能存在的中心導(dǎo)桿偏移狀態(tài)。 其中，標(biāo)號(hào)51表示理想運(yùn)動(dòng)(即，中心導(dǎo)桿未經(jīng)受任何側(cè)向力而保持著理想狀態(tài)下的豎直 運(yùn)動(dòng))時(shí)中心導(dǎo)桿的軸向中心線，以下簡稱為理想中心線；標(biāo)號(hào)52表示實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)中心導(dǎo) 桿的軸向中心線，以下簡稱為實(shí)際中心線；標(biāo)號(hào)2’表示諸如靜電卡盤等的器件支撐部。如圖所示，當(dāng)中心導(dǎo)桿15的底端受到來自驅(qū)動(dòng)裝置等的側(cè)向力而存在著使中心 導(dǎo)桿15發(fā)生偏斜的趨勢時(shí)，因?yàn)榇嬖谥行膶?dǎo)桿15的第一約束部12和第二約束部13的限 制，而使中心導(dǎo)桿15的實(shí)際中心線52不能過大地偏離其理想中心線51。特別是，由于存在 著位于中心導(dǎo)桿15上部區(qū)域處的第一約束部12，而使得中心導(dǎo)桿15的實(shí)際中心線52相對(duì) 于理想中心線51的偏移角度較小，從而限制中心導(dǎo)桿15的頂端在徑向上的偏移量過大。請(qǐng)參閱圖7，其中示出了本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的升降裝置。該升降裝置包括 波紋管10、空心套筒11、第一約束部12、第二約束部13、安裝法蘭14和中心導(dǎo)桿15。如圖 所示，圖中朝左的方向即對(duì)應(yīng)于實(shí)際應(yīng)用中的向上的方向，故而在下文中將圖中靠左邊的 結(jié)構(gòu)稱為上部、上方、頂部、頂端或頂面等，將圖中靠右邊的結(jié)構(gòu)稱為下部、下方、底部、底端 或底面等。本實(shí)施例提供的升降裝置與前述第一實(shí)施例所提供的升降裝置的結(jié)構(gòu)和功能類 似，二者的區(qū)別僅在于第一實(shí)施例中的中心導(dǎo)桿在其底部接受驅(qū)動(dòng)力，而本實(shí)施例中的中 心導(dǎo)桿在其側(cè)面接受驅(qū)動(dòng)力。為此，本實(shí)施例提供的升降裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)即，在中心導(dǎo)桿15上的波紋管凸緣19的下方設(shè)置限位凸緣20，該限位凸緣20同樣設(shè)置在空心套筒 11的波紋管段，并且當(dāng)波紋管10處于其行程的最下端(S卩，處于最大行程)時(shí)，該限位凸緣 20與空心套筒11的限位臺(tái)肩18的頂端相抵，這樣，由波紋管凸緣19、限位凸緣20及二者 之間的中心導(dǎo)桿15共同構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)力接受部，同時(shí)，在空心套筒11上的波紋管段開設(shè)有驅(qū) 動(dòng)槽口 25，該驅(qū)動(dòng)槽口 25沿軸向的長度至少要大于等于波紋管10的行程長度(即，升降針 所需求的行程)，這樣，來自驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由該驅(qū)動(dòng)槽口而施加到驅(qū)動(dòng)力接受部并驅(qū) 動(dòng)中心導(dǎo)桿15上升或下降，同時(shí)該驅(qū)動(dòng)槽口 25還兼作波紋管段氣體排放槽，以便將波紋管 段的氣體迅速排放出去。事實(shí)上，驅(qū)動(dòng)力接受部也可以設(shè)置在第二約束部所圍繞的那一段中心導(dǎo)桿上，相 應(yīng)地，驅(qū)動(dòng)槽口開設(shè)于第二約束部所對(duì)應(yīng)的那一段空心套筒上，并且驅(qū)動(dòng)槽口沿軸向的長 度同樣是要至少大于等于波紋管的行程長度，這同樣可以成為中間驅(qū)動(dòng)的模式。至于驅(qū)動(dòng) 力接受部和驅(qū)動(dòng)部件的形狀及配合關(guān)系，類似于前面結(jié)合圖7所作的說明，在此不再贅述， 只是此時(shí)需要在波紋管段空心套筒上開設(shè)如圖4所示的排氣孔。相比于第一實(shí)施例所采用的底部驅(qū)動(dòng)方式，本實(shí)施例所采用的中間驅(qū)動(dòng)方式可以 減小中心導(dǎo)桿的長度，也就是說，該中心導(dǎo)桿從下端伸出空心套筒的長度無需太長，從而可 使該升降裝置的整體長度大大減小，并且還增加了系統(tǒng)的可靠性。需要指出的是，驅(qū)動(dòng)力接受部的具體形狀和結(jié)構(gòu)并不局限于圖7所示形狀和結(jié) 構(gòu)，而是可以根據(jù)與驅(qū)動(dòng)力接受部相配合的驅(qū)動(dòng)部件的形狀和結(jié)構(gòu)而定。該驅(qū)動(dòng)部件與驅(qū) 動(dòng)裝置相連，用以將來自驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力傳遞至升降裝置的驅(qū)動(dòng)力接受部，以使該升降 裝置在該驅(qū)動(dòng)力的作用下攜帶被加工半導(dǎo)體器件上升/下降。例如，若驅(qū)動(dòng)部件上的用于 與驅(qū)動(dòng)力接受部相連的連接端的截面形狀為“凸”字形，則驅(qū)動(dòng)力接受部的截面形狀為與前 述“凸”字形相配合的“凹”字形結(jié)構(gòu)；反之，若驅(qū)動(dòng)部件上的用于與驅(qū)動(dòng)力接受部相連的連 接端的截面形狀為“凹”字形，則驅(qū)動(dòng)力接受部的截面形狀為與前述“凹”字形相配合的“凸” 字形結(jié)構(gòu)。在此，驅(qū)動(dòng)力接受部的截面形狀指的是驅(qū)動(dòng)力接受部在圖7所示截面上的形狀； 驅(qū)動(dòng)部件的截面形狀指的是驅(qū)動(dòng)部件在圖7所示截面上的形狀。此外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件加工設(shè)備，其包括用于支撐被加工半導(dǎo)體器 件的器件支撐部；至少三個(gè)本發(fā)明所提供的前述升降裝置，所述升降裝置可升降用于支撐 被加工半導(dǎo)體器件的升降針；以及驅(qū)動(dòng)裝置，其驅(qū)動(dòng)上述升降裝置進(jìn)行上升/下降運(yùn)動(dòng)，從 而帶動(dòng)被加工半導(dǎo)體器件上升/下降，以實(shí)現(xiàn)離座/入座。在本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備中，器件支撐部設(shè)置有沿軸線貫穿該器件支 撐部的升降針通道，各升降裝置所支撐的升降針可在驅(qū)動(dòng)裝置及升降裝置的共同作用下自 上向下或者自下向上穿越所述升降針通道。在本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備中，驅(qū)動(dòng)裝置可以采用氣缸、液缸等。當(dāng)升降 裝置采用底部驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置可設(shè)置在器件支撐部下方，并使驅(qū)動(dòng)部件連接至升降 裝置的中心導(dǎo)桿的底部；當(dāng)升降裝置采用中間驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置可設(shè)置在器件支撐部 下方，例如斜下方，并使驅(qū)動(dòng)部件連接至位于升降裝置的中心導(dǎo)桿大致中間位置處的驅(qū)動(dòng) 力接受部。在實(shí)際應(yīng)用中，上述器件支撐部可以為靜電卡盤，且由所述升降裝置支撐的升降 針1可沿軸向貫穿所述靜電卡盤。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以具有4個(gè)如上所述的升降裝置。需要說明的是，升降裝置的數(shù)目僅出于示例的目的，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍。普通技術(shù)人員在閱讀了上述的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思之后，顯然可以根據(jù)工業(yè)的要求， 來調(diào)整升降裝置的數(shù)目，以適應(yīng)工業(yè)加工的要求。 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精 神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種升降裝置，用于升降用以支撐器件的升降針，其包括中心導(dǎo)桿、具有中空結(jié)構(gòu) 的安裝法蘭、空心套筒和波紋管，所述中心導(dǎo)桿的頂部設(shè)置有用于安插升降針的升降針容 納槽，所述安裝法蘭的下部連接所述空心套筒，所述波紋管置于空心套筒內(nèi)并且頂部固定 在安裝法蘭的底面，其特征在于所述升降裝置還包括至少兩個(gè)具有中空結(jié)構(gòu)的中心導(dǎo)桿約束部，其中的第一約束部設(shè) 置在安裝法蘭的中空部分內(nèi)且其外壁與安裝法蘭的內(nèi)壁緊密配合；第二約束部設(shè)置在空心 套筒內(nèi)的下部區(qū)域且其外壁與所述空心套筒的內(nèi)壁緊密配合；所述中心導(dǎo)桿沿軸向依次貫 穿所述第一約束部、波紋管和第二約束部，并且中心導(dǎo)桿與所述第一約束部和第二約束部 的內(nèi)壁緊密配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，其特征在于，所述中心導(dǎo)桿一體成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，其特征在于，所述中心導(dǎo)桿的側(cè)面上形成有與升 降針容納槽的底部相連通的貫通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，其特征在于，所述安裝法蘭的筒狀內(nèi)壁上開設(shè)有 沿軸向貫穿內(nèi)壁的抽氣槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，其特征在于，還包括第一約束部擋圈，其設(shè)置在安 裝法蘭的中空部分內(nèi)并位于所述第一約束部的頂部，以阻擋所述第一約束部在軸向上的運(yùn) 動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，其特征在于，所述空心套筒內(nèi)的下部區(qū)域設(shè)置有 限位臺(tái)肩，所述第二約束部位于所述限位臺(tái)肩的下方且頂部與所述限位臺(tái)肩相抵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的升降裝置，其特征在于，還包括第二約束部擋圈，其設(shè)置在空 心套筒內(nèi)并位于所述第二約束部的底部，以阻擋所述第二約束部在軸向上的運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，其特征在于，在所述中心導(dǎo)桿上設(shè)置驅(qū)動(dòng)力接受 部，對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)力接受部的位置以及波紋管的行程而在所述空心套筒上開設(shè)驅(qū)動(dòng)槽口，使 來自驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由該升降裝置側(cè)面開設(shè)的驅(qū)動(dòng)槽口而施加到驅(qū)動(dòng)力接受部，以驅(qū) 動(dòng)中心導(dǎo)桿上升或下降。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的升降裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)力接受部設(shè)置在波紋管段 空心套筒內(nèi)的中心導(dǎo)桿上，并且位于所述波紋管的下方，所述驅(qū)動(dòng)槽口相應(yīng)地開設(shè)于波紋 管段空心套筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的升降裝置，其特征在于，所述第一約束部和 /或第二約束部為直線軸承。
11.一種半導(dǎo)體器件加工設(shè)備，包括器件支撐部，所述器件支撐部用于支撐所述半導(dǎo)體器件；至少三個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降裝置，所述升降裝置可升降用于支撐所述半導(dǎo)體 器件的升降針；以及驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述升降裝置以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加工設(shè)備，其特征在于，所述升降裝置支撐的升降針可沿 軸線貫穿所述器件支撐部。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加工設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)氣缸，所述驅(qū) 動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)所述升降裝置的中心導(dǎo)桿及波紋管以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任意一項(xiàng)所述的加工設(shè)備，其特征在于，所述器件支撐部 為靜電卡盤。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種升降裝置，用于升降用以支撐器件的升降針。該升降裝置包括中心導(dǎo)桿、具有中空結(jié)構(gòu)的安裝法蘭、空心套筒、波紋管以及至少兩個(gè)具有中空結(jié)構(gòu)的中心導(dǎo)桿約束部，其中的第一約束部設(shè)置在安裝法蘭的中空部分內(nèi)且其外壁與安裝法蘭的內(nèi)壁緊密配合；第二約束部設(shè)置在空心套筒內(nèi)的下部區(qū)域且其外壁與空心套筒的內(nèi)壁緊密配合；中心導(dǎo)桿沿軸向依次貫穿第一約束部、波紋管和第二約束部，并且中心導(dǎo)桿與第一約束部和第二約束部的內(nèi)壁緊密配合。此外，本發(fā)明還提供一種包括上述升降裝置的半導(dǎo)體器件加工設(shè)備。本發(fā)明提供的升降裝置和半導(dǎo)體器件加工設(shè)備可減小中心導(dǎo)桿的徑向偏移，提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率，并可確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行及節(jié)約成本。
文檔編號(hào)H01L21/683GK102148176SQ20101011058
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者張小昂 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司