一種拆卸靜電卡盤的裝置的製作方法

2023-05-25 06:08:11

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種拆卸靜電卡盤的裝置。

背景技術：

icp(inductivelycoupleplasma，電感耦合等離子體)刻蝕廣泛地應用於ic(integratedcircuit，集成電路)或mems(microelectromechanicalsystem，微機電系統)器件的製造工藝中。icp刻蝕的大致過程為：將待刻蝕的晶圓放置於刻蝕腔室內部下方的靜電卡盤(electrostaticchuck，簡稱esc)上，該靜電卡盤作為下電極被加載下電極射頻功率，刻蝕腔室的上方設置有上電極，該上電極上加載有上電極射頻功率，同時向刻蝕腔室內通入刻蝕氣體。在上下射頻功率的作用下，靜電卡盤與上電極之間產生電弧放電，使刻蝕氣體電離成等離子體，等離子體中含有大量的電子、粒子、激發態的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性粒子在電場的作用下高速運動到晶圓表面，通過化學反應和物理轟擊雙重作用刻蝕晶圓。

如圖1所示，在刻蝕腔室中，靜電卡盤1安裝於一靜電卡盤基座2上，靜電卡盤基座2上設置有rf(radiofrequency，射頻)饋入銅柱3，rf饋入銅柱3上設置有彈性接觸元件4；在靜電卡盤1安裝於靜電卡盤基座2上時，rf饋入銅柱3卡入靜電卡盤1的底部，彈性接觸元件4產生形變，使靜電卡盤1與rf饋入銅柱3實現良好的電接觸，下電極射頻功率通過rf饋入銅柱3加載於靜電卡盤1上；靜電卡盤1與靜電卡盤基座2之間通過o型圈(o-ring)5實現真空密封。在靜電卡盤1使用一段時間之後，需要將其從靜電卡盤基座2上拆卸下來進行維護或更換，請再次參見圖1，現有技術中拆卸靜電卡盤1的方式為：將兩個吊具6分別擰到靜電卡盤1的兩端上，雙手分別握住兩個吊具6，沿圖1中箭頭所示的吊具提拉方向施加提拉力，將靜電卡盤1從靜電卡盤基座2上分離下來。

但是，由於彈性接觸元件4的存在，會造成靜電卡盤1與rf饋入銅柱3之間的摩擦力較大，加上靜電卡盤1在長時間使用後，o型圈5的黏著力會比較大，並且人工雙手握吊具6拆卸靜電卡盤1，所施加的提拉力不均勻且有限，這些因素導致靜電卡盤1的拆卸十分費力，影響拆卸效率。

技術實現要素：

為克服上述現有技術中的缺陷，本發明提出一種拆卸靜電卡盤的裝置，採用力的機械增益結構，實現輸入較小的力獲得較大的提拉靜電卡盤的力，提高拆卸靜電卡盤的效率。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

本發明提供了一種拆卸靜電卡盤的裝置，包括多組槓桿結構、施力構件和基架，每組槓桿結構包括槓桿和提升件；其中，所述槓桿的施力端與所述施力構件鉸接，所述槓桿的輸力端與所述提升件連接，且所述提升件在拆卸靜電卡盤時安裝在所述靜電卡盤上；所述施力構件用於向各槓桿的輸力端施加作用力；所述基架在拆卸靜電卡盤時安裝於靜電卡盤基座上，所述槓桿與所述基架可轉動連接，且二者的連接點到所述施力端的距離大於該連接點到所述輸力端的距離。

本發明所提供的拆卸靜電卡盤的裝置中，利用施力構件統一向各槓桿的施力端施力，所施加的作用力傳輸至槓桿的輸力端，從而與槓桿相連的提升件提拉靜電卡盤，將靜電卡盤從靜電卡盤基座上拆卸下來。由於各槓桿的施力端與相應連接點之間的距離大於輸力端與該連接點之間的距離，因此拆卸過程中槓桿的動力臂大於阻力臂，根據槓桿原理，向槓桿的施力端所施加的作用力(即槓桿的動力)小於槓桿的輸力端所輸出的提拉力(即槓桿的阻力)，從而實現了通過輸入較小的力獲得較大的輸出力，即實現了機械增益效果，因此採用本發明所提供的裝置拆卸靜電卡盤相比現有技術中的拆卸方式更省力，提高了拆卸靜電卡盤的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為現有技術中拆卸靜電卡盤的裝置的結構圖；

圖2為本發明實施例所提供的拆卸靜電卡盤的裝置的立體結構圖；

圖3為圖2所示出的拆卸靜電卡盤的裝置在靜電卡盤提升前沿剖面線oo′的剖面結構圖；

圖4為圖2所示出的拆卸靜電卡盤的裝置在靜電卡盤提升後沿剖面線oo′的剖面結構圖；

圖5為圖3中示出的e處的放大結構圖。

附圖標記說明：

1-靜電卡盤；2-靜電卡盤基座；

3-rf饋入銅柱；4-彈性接觸元件；

5-o型圈；6-吊具；

7-基架；7a-支撐板；

7b-支撐柱；8-槓桿；

81-第一滑槽；82-第二滑槽；

9-提升件；9a-第二連接件；

9b-提升杆；9b′-卡帽；

9b″-杆體；10-施力構件；

10a-操作柱；10b-限位塊；

10c-第一連接件；11-固定件；

12-凸起；13-限位空間；

a-第一轉軸；b-第二轉軸；

c-第三轉軸；d-第一安裝孔；

e-第二安裝孔；f-第三安裝孔；

g-開口。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，均屬於本發明保護的範圍。

本實施例提供了一種拆卸靜電卡盤的裝置，如圖2～圖5所示，該拆卸靜電卡盤的裝置包括多組槓桿結構、施力構件10及基架7。其中，每組槓桿結構包括槓桿8和提升件9，槓桿8包括施力端和輸力端，各槓桿8的施力端與施力構件10鉸接，各槓桿8的輸力端一一對應的與提升件9相連；在拆卸靜電卡盤時，各提升件9遠離相應槓桿8的一端安裝在靜電卡盤1上。施力構件10用於向各槓桿8的輸力端施加作用力。基架7在拆卸靜電卡盤時安裝於靜電卡盤基座2上，各槓桿8與基架7可轉動連接，且二者的連接點到槓桿8的施力端的距離大於該連接點到槓桿8的輸力端的距離基架7用於支撐各槓桿8。

參見圖3和圖4，使用上述裝置拆卸靜電卡盤1時，首先將基架7安裝在靜電卡盤基座2上，使多組槓桿結構處於靜電卡盤1的上方，並且將槓桿結構的提升件9的第二端(即提升件9遠離槓桿8的一端)安裝在靜電卡盤1上。然後通過施力構件10向槓桿8的施力端施加作用力，槓桿8的施力端在所施加的力的作用下下沉，促使槓桿8繞槓桿8與基架7的連接點轉動，帶動槓桿8的輸力端上升，由於提升件9安裝在靜電卡盤1上，因此提升件9會提拉靜電卡盤1(提升件9的運動方向如圖3中的相應箭頭所示)，從而將靜電卡盤1從靜電卡盤基座2上提起(靜電卡盤的運動方向如圖3中的相應箭頭所示)，如圖4所示，靜電卡盤1被提起後距離靜電卡盤基座2的距離為h，實現了拆卸靜電卡盤1的目的。

需要注意的是，為了保證在拆卸過程中槓桿結構為省力槓桿，需要保持槓桿8的動力臂大於阻力臂，本實施例中通過使每個槓桿8的施力端與相應連接點之間的距離大於輸力端與相應連接點之間的距離，來實現槓桿8的動力臂大於阻力臂。其中，所謂「動力臂」是指支點到動力的作用線的垂直距離，所謂「阻力臂」是指支點到阻力的作用線的垂直距離。本實施例中，支點即為連接槓桿8與基架7的連接點；動力即為向槓桿8的施力端所施加的作用力；阻力即為槓桿8的輸力端所輸出力，也即提升件9向靜電卡盤1所輸出的提拉力，因此阻力的作用線沿提升件9，「阻力臂」具體可指支點到提升件9的垂直距離。

由上述裝置的結構及其使用過程不難發現，上述裝置通過設置多組槓桿結構來提拉靜電卡盤1，利用槓桿省力的原理，通過使每個槓桿8的施力端與相應連接點之間的距離大於輸力端與相應連接點之間的距離，保持在拆卸靜電卡盤1的過程中槓桿8的動力臂大於阻力臂，從而實現了輸入較小的力獲得較大的輸出力的效果，即實現了機械增益效果，使拆卸靜電卡盤1時更加省力，極大地提高了拆卸靜電卡盤1的效率。

本實施例中，為了提高向靜電卡盤1所施加的作用力的對稱性，進一步節省拆卸靜電卡盤1時的力，優選的，在將本實施例所提供的裝置安裝於靜電卡盤1及靜電卡盤基座2上後，裝置中的各組槓桿結構對稱分布於施力構件10的周圍。

本實施例中，各組槓桿結構的槓桿8的施力端可分別通過第三轉軸c與施力構件10鉸接，使得各槓桿8能夠繞相應的第三轉軸c轉動，從而通過向施力構件10施加朝向靜電卡盤1的作用力，使施力構件10朝向靜電卡盤1運動(施力構件10的運動方向如圖3中的相應箭頭所示)，能夠同時使各槓桿8的施力端下沉，進而帶動各提升件9提拉靜電卡盤1，保證了施力的均勻性。

本實施例中，基架7的作用為支撐多組槓桿結構，並且為各槓桿8進行槓桿動作提供支點，該支點即為槓桿8與基架7的連接點。基架7的結構優選的可包括支撐板7a和多個支撐柱7b，其中，支撐板7a上設置有第一安裝孔d，施力構件10穿過第一安裝孔d與各槓桿8的施力端鉸接，第一安裝孔d的位置優選的可位於靜電卡盤1中央的上方；支撐柱7b的一端與支撐板7a相接，用於支撐支撐板7a。在使用時，將支撐柱7b遠離支撐板7a的一端安裝在靜電卡盤基座2上，從而支撐板7a及與安裝於支撐板7a上的各槓桿8均位於靜電卡盤1的上方，使得槓桿8能夠在受到作用力時提拉靜電卡盤1。需要說明的是，參見圖3，支撐柱7b可通過固定件11安裝於靜電卡盤基座2上，固定件11例如可為螺栓。

基於基架7的上述結構，施力構件10可包括操作柱10a和第一連接件10c，二者直接或間接相連，且操作柱10a能夠相對於第一連接件10c轉動；操作柱10a的外周面上與第一安裝孔d的孔壁上具有相匹配的螺紋，該螺紋優選為傳動螺紋；第一連接件10c位於第一安裝孔d外部的下方，且第一連接件10c與各槓桿8的施力端相連。

如圖3和圖4所示，在提拉靜電卡盤1前，操作柱10a通過螺紋固定於基架7的第一安裝孔d內；在提拉靜電卡盤1的過程中，旋擰操作柱10a，為便於操作，優選的可利用扳手旋擰操作柱10a，扳手旋擰的方向可如圖3中相應箭頭所示，操作柱10a被旋擰後相對於第一安裝孔d做周向運動，在螺紋的作用下，操作柱10a相對於第一安裝孔d朝向靜電卡盤1運動，進而帶動第一連接件10c，乃至整個施力構件10朝向靜電卡盤1運動。由於採用螺紋傳動的方式將操作柱10a的周向運動轉變為沿操作柱10a軸向的運動，因此進一步減小了向施力構件10所施加的作用力，即進一步減小了拆卸靜電卡盤1時所輸入的力，使得拆卸靜電卡盤1更加省力。

在利用本實施例所提供的裝置拆卸完靜電卡盤1後，會將操作柱10a回擰，使操作柱10a朝背離靜電卡盤1的方向運動，最終使施力構件10恢復至原始狀態。為了避免操作柱10a在朝背離靜電卡盤1的方向運動的過程中運動距離過大，優選的可在施力構件10的操作柱10a與第一連接件10c之間設置一限位塊10b，該限位塊10b的兩端分別與操作柱10a和第一連接件10c相連，並且限位塊10b的直徑大於操作柱10a的直徑。

由於操作柱10a依靠與第一安裝孔d相匹配的螺紋傳動，因此操作柱10a的直徑與第一安裝孔d的直徑相同，也就是說限位塊10b的直徑大於第一安裝孔d的直徑，從而在操作柱10a朝背離靜電卡盤1的方向運動的過程中，當限位塊10b運動至與第一安裝孔d的底部(此處稱第一安裝孔d中更靠近第一連接件10c的一端為第一安裝孔d的底部)相接觸時，限位塊10b會卡在第一安裝孔d外，進而限制了操作柱10a繼續朝背離靜電卡盤1的方向運動，達到限定操作柱10a在自身軸向上的位置的作用。

需要說明的是，由於操作柱10a需要相對於第一連接件10c轉動，因此可使限位塊10b固定於第一連接件10c上，並且操作柱10a與限位塊10b活動連接，操作柱10a能夠相對於限位塊10b轉動，這也就實現了操作柱10a能夠相對於第一連接件10c轉動的效果。

此外，本實施例中，由於施力構件10具有一定的高度，該高度大於基架7的支撐板7a的厚度，因此優選的可在支撐板7a上用於設置施力構件10的位置處設置一凸起12，將第一安裝孔d設置在該凸起12內，施力構件10的操作柱10a穿過該第一安裝孔d。進一步的，還可在第一安裝孔d的下方設置一限位空間13，並使該限位空間13與第一安裝孔d相通，該限位空間13的直徑大於第一安裝孔d的直徑，將施力構件10的限位塊10b設置於該限位空間13內，施力構件10的第一連接件10c位於該限位空間13外部的下方。

再次參見圖3和圖4，在槓桿8的施力端受到作用力下沉的過程中，槓桿8與基架7的連接點到施力構件10的垂直距離(即動力臂)不變，這需要使該連接點到槓桿8的施力端的距離逐漸變長。為了實現這一目的，可在基架7的支撐板7a上設置多個第二安裝孔e，所述多個第二安裝孔e與各槓桿8一一對應，每個第二安裝孔e內均設置有第一轉軸a；相應的，在槓桿8上設置第一滑槽81，該第一滑槽81的長度方向沿槓桿8的長度方向，並且第一滑槽81與第一轉軸a相匹配，槓桿8穿過第二安裝孔e，第二安裝孔e內的第一轉軸a穿過該槓桿8上的第一滑槽81。槓桿8能夠繞第一轉軸a轉動，且第一滑槽81能夠相對於第一轉軸a滑動，即槓桿8能夠沿自身長度方向運動，槓桿8的這兩種運動相配合，使得在槓桿8的施力端下沉的過程中，第一轉軸a(即槓桿8與基架7的連接點)到槓桿8的施力端的距離逐漸變長。

基於上述結構，槓桿8的輸力端與提升件9相連接，槓桿8可繞自身與提升件9的連接位置處轉動，以使槓桿8的輸力端在轉動的過程中實現上升。在槓桿8的輸力端上升的過程中，第一轉軸a(即槓桿8與基架7的連接點)到提升件9的垂直距離(即阻力臂)不變，這需要使第一轉軸a到槓桿8的輸力端的距離逐漸變短。為了實現這一目的，優選的可在提升件9的與槓桿8相連的一端上設置第二轉軸b；相應的，在槓桿8上設置第二滑槽82，該第二滑槽82的長度方向沿槓桿8的長度方向，並且第二滑槽82與第二轉軸b相匹配，第二轉軸b穿過第二滑槽82。槓桿8能夠繞第二轉軸b轉動，且第二滑槽82能夠相對於第二轉軸b滑動，即槓桿8能夠沿自身長度方向運動，槓桿8的這兩種運動相配合，使得在槓桿8的輸力端上升的過程中，第一轉軸a到槓桿8的施力端的距離逐漸變長。

對於提升件9，一方面要求其一端能夠與槓桿8的輸力端相連，滿足槓桿8的輸力端上升的需要，另一方面要求其另一端能夠固定在靜電卡盤1上。如圖2～圖4所示，為滿足前述要求，提升件9的具體結構可包括第二連接件9a和提升杆9b，第二連接件9a的一端與槓桿8的輸力端相連，另一端與提升杆9b相連，提升杆9b遠離第二連接件9a的一端用於在拆卸靜電卡盤1時安裝在靜電卡盤1上。

進一步的，第二連接件9a可為u型結構，第二連接件9a包括第一側壁、第二側壁和底部，第一側壁與第二側壁相對，第一側壁和第二側壁分別豎直的設置於底部的兩端。第二轉軸b設置於第二連接件9a上，第二轉軸b的一端與第一側壁相接，第二轉軸b的另一端與第二側壁相接，從而在槓桿8的第二滑槽82套裝在第二轉軸b上後，第一側壁和第二側壁能夠對槓桿8的輸力端起到限位作用，使槓桿8的輸力端不會從第二連接件9a上脫落。

第二連接件9a與提升杆9b可採用如下方式連接：如圖5所示，第二連接件9a的底部上設置有第三安裝孔f，並且相應的，提升杆9b包括卡帽9b′和杆體9b″，卡帽9b′與杆體9b″的一端相接，杆體9b″穿過第三安裝孔f，且卡帽9b′卡在第三安裝孔f靠近第二轉軸b的一側，從而使卡帽9b′卡在第三安裝孔f靠近第二轉軸b的一側，實現提升杆9b與第二連接件9a的連接。其中，要使卡帽9b′卡在第三安裝孔f靠近第二轉軸b的一側，優選的可將卡帽9b′的與杆體9b″相接的面設置為圓形面，該圓形面的直徑大於第三安裝孔f的直徑。

為了實現在拆卸靜電卡盤1時提升杆9b遠離槓桿8的一端安裝在靜電卡盤1上，可在提升杆9b遠離第二連接件9a的一端上設置螺紋，在靜電卡盤1上與提升杆9b相對應的位置設置具有螺紋的工裝孔，並使提升杆9b端部的螺紋與工裝孔的螺紋相匹配，從而旋擰提升杆9b，將提升杆9b端部旋入工裝孔內，實現在靜電卡盤1上固定提升杆9b的目的。需要指出的是，由於需要旋擰提升杆9b，因此需要提升杆9b能夠相對於第二連接件9a繞自身的軸轉動，若提升杆9b的杆體9b″為圓柱狀，則可通過使杆體9b″的直徑小於第三安裝孔的直徑e的直徑來實現上述需要。

參見圖2，拆卸靜電卡盤1時，基架7安裝在靜電卡盤基座2上，因此基架7的位置固定，從而在提升件9向上提拉靜電卡盤1的過程中，要求提升件9能夠相對於基架7的支撐板7a沿遠離支撐板7a的方向運動，為了保證提升件9順利地進行上述運動，可在支撐板7a上與各提升件9相對應的位置設置多個開口g，這些開口g與各提升件9一一對應，各提升件9穿過相應的開口g。

本實施例中對開口g的具體形狀、結構並不限定，以下示例性地給出兩種開口g：一、開口g可為設置於支撐板7a的邊緣區域上的通孔；二、如圖2所示，開口g為設置於支撐板7a邊緣的凹陷。

本實施例對所設置的槓桿結構的組數並不限定，優選的，如圖2所示，拆卸靜電卡盤的裝置可包括四組槓桿結構。

需要說明的是，本實施例所提供的用於拆卸靜電卡盤的裝置的材料需要滿足淨化間的使用要求，材質可為不鏽鋼或鋁，其中不鏽鋼的型號例如可選用316l、sus304、a5052系列等。

以上所述僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。