动力传送机构及使用其的等离子体辅助化学气相沉积装置

摘要

本发明一种动力传送机构，其是利用具有气密与伸缩特性的组件与动力单元相结合，以产生特定方向的位移运动。此外，本发明更提供一种等离子体辅助化学气相沉积装置，其是利用该动力传送机构作为控制待加工件移动的机构，使得该等离子体辅助化学气相沉积装置可与自动化传送装置相结合以使得芯片进出自动化。此外，本发明在该等离子体辅助化学气相沉积装置上更设置有升降调整单元以及位置标示单元，以供操作者可以依制作工艺需要调整上、下电极的间距，并让机台操作人员在腔体外部能清楚掌控腔体内上、下电极的间距。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种动力传送机构，尤其是指一种利用具有气密与伸缩特性的组件与动力单元相结合，以产生特定方向的位移运动的一种动力传送机构，以及利用该动力传送机构作为控制芯片上下移动的机制，使得芯片的移载取放得以自动化，借以提升质量与产能的一种等离子体辅助化学气相沉积装置。

背景技术

IC半导体及太阳能光电产品已与人们日常生活有着密不可分的关系。然而，时至今日生产这些产品所用到的设备，如：等离子体辅助化学气相沉积装置(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)却仍被几个国外大厂所垄断。同时，这些大厂所生产的机台一方面因价格太贵，另一方面则是其现有规格也未能完全符合国内相关厂家生产制作工艺所需，这种情况在新兴的太阳能光电产业尤其明显。所以，开发出适合国内太阳能相关产业制作工艺上所需的生产机台相当迫切重要。

在目前相关的常用装置中，诸如美国专利US.Pat.No.6,142,096所揭露的一种等离子体辅助化学气相沉积装置，如图1所示，是具有一反应腔体10，且在腔体10内具有一上电极11以及一下电极12。同时，在腔体10内并通入反应气体，以对腔体10内的芯片(图中未示)进行化学气相沉积。另外，又如美国专利US.Pat.No.6,103,304所揭露的一种化学气相沉积装置，结构上类似US.Pat.No.6,142,096，也是利用上下电极，并在电极间通入制作工艺所需气体，使气体成为等离子体游离状态，然后沉积于芯片上形成薄膜。

综观上述的技术，常用的装置其芯片取放的方式通常是通过人工手动的方式，先将芯片置放于下电极上的芯片承载盘内，然后再进行镀膜制作工艺。因此，前述相关的常用技术，并未运用到自动化机构，来进行芯片的传输。然而，透过人工手动进行芯片的取放，不仅限制了整体产能效率，同时也容易因对芯片造成污染而降低合格率。

近来，亦有利用机械手臂进行自动化取放者，然而不仅其机台所需的占地面积较大且其成本亦较高。

综合上述考虑，亟待开发出一种成本较低廉且占地面积较小的真空动力传送机构及应用该机构的等离子体辅助化学气相沉积装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力传送机构，其是利用具有气密与伸缩特性的组件与动力单元相结合，以产生特定方向的推力，借以驱动工件产生运动。

本发明提供了一种等离子体辅助化学气相沉积装置，其是利用动力传送机构及装置作为控制芯片上下移动的机构，使得该等离子体辅助化学气相沉积装置可与自动化移载传送装置相结合以方便芯片的进出自动化，进而减少过程中芯片受到污染以增加产能及提升成品合格率。

本发明提供了一种等离子体辅助化学气相沉积装置，装置上并设置有升降调整单元操作者得以依制作工艺需要，调整上、下电极之间距，及位置标示单元，让机台操作人员在腔体外部即能清楚掌控腔体内上、下电极之间距。

在本发明的一实施例中，提供了一种动力传送机构，其包括：一动力单元；一气密伸缩单元，其是与该动力单元相承接，以接收该动力单元所传递的动力；及一支撑柱体，设置于该气密伸缩单元内，该支撑柱体的一端是延伸出至该气密伸缩单元外侧。

在本发明的一实施例中，提供了一种等离子体辅助化学气相沉积装置，包括：一腔体；一电极单元，是设置于该腔体内，该电极单元具有一上电极体以及一下电极体，该下电极体内更具有一加热单元；至少一动力传送机构，设置于该腔体的外部，每一个动力传送机构具有：一动力单元；一气密伸缩单元，是与该动力单元相承接，以接收该动力单元所传递的动力以进行线性位移运动；及一支撑柱体，是设置于该气密伸缩单元内，随该线性位移运动而移动，该支撑柱体的一端是延伸至该腔体内部；一推板，是设置于该至少一动力传送机构的支撑柱体上，该推板可通过该支撑柱体的上下移动改变其位置；至少一顶举销，是穿过该下电极体，且一端自由接触于该推板上；以及一芯片承载盘，是置放于该下电极体的表面上。

在本发明的一实施例中，提供了一种等离子体辅助化学气相沉积装置，包括：一腔体；一电极单元，是设置于该腔体内，该电极单元具有一上电极体以及一下电极体，该下电极体内并具有一加热单元；至少一动力传送机构，是设置于该腔体的外部；一推板，是设置于该至少一动力传送机构的支撑柱体上，该推板可通过该支撑柱体的上下移动改变其位置；至少一顶举销，是穿过该下电极体，且以一端自由接触于该推板上；一下支撑座，是与该腔体的底部相连接；一升降调整单元，设置于该下支撑座内以承接该下电极体，该升降调整单元可调整该下电极体的位置；一气密伸缩套管，是设置于该升降调整单元与该腔体底部之间，该气密伸缩套管可提供突出该腔体底部的下电极体通过；及一定位环，其是与该下电极体的底端相抵靠。

在本发明的一实施例中，提供一种等离子体辅助化学气相沉积装置，包括：一腔体；一电极单元，是设置于该腔体内，该电极单元具有一上电极体以及一下电极体，该下电极体内更具有一加热单元；至少一动力传送机构，是设置于该腔体的外部；一推板，是设置于该至少一动力传送机构的支撑柱体上，该推板可通过该支撑柱体的移动改变其位置；至少一顶举销，是穿过该下电极体，且以一端自由接触于该推板上；一芯片承载盘，是置放于该下电极体的表面上；一下支撑座，是与该腔体的底部相连接；一升降调整单元，设置于该下支撑座内，以承接该下电极体，该升降调整单元可调整该下电极体的上下位置；一定位环，其是与该下电极体的底端相抵靠；及一位置标示单元，是具有一刻度尺，设置于该下支撑座上；以及一指针，是连接于该定位环上，该指针可以指向刻度尺上的刻度。

本发明提供的动力传送机构及应用该机构的等离子体辅助化学气相沉积装置，可以与自动化传送装置相互结合以使芯片进出取放得以自动化，减少过程中工件受到污染并提升产能效率。因此，可以满足业界的需求，提高该产业的竞争力。

附图说明

图1是常用技术的等离子体辅助化学气相沉积装置示意图；

图2A及图2B是本发明的动力传送机构实施例剖视示意图；

图3A是本发明的等离子体辅助化学气相沉积装置实施例示意图；

图3B是本发明的下电极体立体示意图；

图4是本发明的等离子体辅助化学气相沉积装置上腔盖打开示意图；

图5是本发明的顶举销与推板接触面的端面示意图；

图6A、图6B及图6C是本发明的等离子体辅助化学气相沉积装置的动力传送机构动作示意图；

图7是调整该下电极体位置示意图；

图8是上电极体与下电极体之间的距离示意图；

图9是位置显示装置的操作示意图。

图中标号

10-反应腔体

11-上电极

12-下电极

2-动力传送机构

20-动力单元

201-推杆

21-气密伸缩单元

210-第一支撑板

211-第二支撑板

212-气密伸缩套管

213-凹槽

214-导引体

22-支撑柱体

23-导杆

3-化学气相沉积装置

30-腔体

300-上腔体

301-下腔体

302-容置空间

303-开合机构

3030-气压缸

304-闸门

31-电极单元

310-上电极体

311-下电极体

3110-加热单元

3111-芯片承载盘

3112-管体

3113-通孔

3114-凸部

3115-芯片

32-推板

33-顶举销

330-半圆弧端面

34-下支撑座

341-下支撑座的底面

342-下支撑座的下缘面

35-升降调整单元

350-上基座

3501-凸缘

3502-外部螺牙

351-第一紧锁螺帽

352-第二紧锁螺帽

353-气密伸缩套管

36-定向机构

360-定位杆体

361-导引体

37-位置标示单元

370-刻度尺

371-指针

38-定位环

381-密封环

39-板体

4-机械手臂

5-工件

90、91-位置

具体实施方式

为使能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，兹将本发明装置的相关细部结构以及设计的理念缘由进行说明于下：

参阅图2A以及图2B所示，该图是本发明的动力传送机构实施例剖视示意图。如图2A所示，该动力传送机构2包括一动力单元20、一气密伸缩单元21及一支撑柱体22。该动力单元20可提供动力，该动力单元20可为一气压缸、马达或者是其它具有动力输出能力的组件。在本实施例中，该动力单元20是为一气压缸。该气密伸缩单元21，是与该动力单元20相承接，以接收来自该动力单元20所提供的动力。该支撑柱体22，是设置于该气密伸缩单元21内，该支撑柱体22的一端是延伸出至该气密伸缩单元22外侧。

该气密伸缩单元21具有一第一支撑板210、一第二支撑板211以及一气密伸缩套管212。该第一支撑板210是锁固于真空腔体301底部，该第二支撑板211，是设置于该第一支撑板210的一侧且与该动力单元20相承接，以接收来自动力单元20所提供的动力。该气密伸缩套管212，是设置于该第一支撑板210与该第二支撑板211之间，以延伸形成真空气密。在本实施例中，该气密伸缩套管212是一伸缩套管(bellow)。在该第二支撑板211上更开设有一凹槽213，以供固定该支撑柱体22。在本实施例中，凹槽213是螺孔，支撑柱体22下端部是螺牙，使得该支撑柱体22可以被锁固于该凹槽213内。当支撑柱体22因磨耗或因受热变形等因素以致不堪使用时，仅需更换该支撑柱体22即可。

参阅图2B所示，当动力单元20提供的动力输出之后，动力单元20的推杆201会推向该第二支撑板211，使得该第二支撑板211移动，进而带动该支撑柱体22往前推进，由于该气密伸缩套管212具有气密以及伸缩性，因此可以随着该第二支撑板211的推进而压缩。为了避免第二支撑板211在推进时旋转，该动力传送机构2更设置至少一支导杆23，分别置于该气密伸缩套管212的侧边上。导杆23的上端锁固于第一支撑板210，下端滑设于第二支撑板211的导引体214内，以辅助导引该第二支撑板211移动，避免因气密伸缩套管212受压缩导致侧向挠曲，致使气密伸缩套管212与该支撑柱体22相互摩擦而破损。

本发明的动力传送机构2由于具有气密与伸缩的功效，可以与任何需要气密的真空制作工艺设备相结合，且因行程可依制作工艺的需求简易调整，因此可以作为相关制作工艺设备自动化所需要的动力来源。以下所示的实施例即是结合该动力传送机构2与等离子体辅助化学气相沉积装置，使该等离子体辅助化学气相沉积装置可以通过该自动化传送机构2所产生的动力进行工件自动取放。

请参阅图3A所示，该图是本发明的等离子体辅助化学气相沉积装置实施例示意图。该等离子体辅助化学气相沉积装置3具有一腔体30，是由一上腔体300以及一下腔体301所构成的一容置空间302。该腔体30的上下腔体300及301的一侧具有一开合机构303，在本实施例中该开合机构303是由一气压缸3030驱动以带动上腔体300开合，如图4所示。图3A中，该腔体30内部具有一电极单元31，包括一上电极体310以及一下电极体311，该下电极体311内更具有一加热单元3110，以提供制作工艺所需的温度。该上电极体310与下电极体311间并保持一设定距离。至于上电极体310的结构及相关的通气体管路是常用的技术，在此不作赘述。

在该下腔体301的下方更连接至少一动力传送机构2，每一个动力传送机构2具有一动力单元20、一气密伸缩单元21以及一支撑柱体22。该动力传送机构2的各部结构如图2A以及图2B所示，在此不再赘述。该动力传送机构2为了可以同时驱动气密伸缩单元21进行上下位移运动，每一个动力单元20与气密伸缩单元21之间具有一板体39，其中气密伸缩单元21中的第二支撑板211是锁固于板体39上。该动力单元20是将推力作用于该板体39上，再通过该板体39去推动该气密伸缩单元21。

此外，在本实施例中，该下电极体311的下方延伸有一管体3112，其是通过该下腔体301。在该管体3112的周围设置有一推板32，其是与该至少一动力传送机构2的支撑柱体22相连接。此外，该下电极体311内部更开设有至少一通孔3113(如图5所示)。由于该下电极体311在本实施例中是为圆形，如图3B所示，因此在图3A中虽然仅显示2个通孔3113，但实际上为了能够对称取放工件，因此是在该下电极体311上开设四个通孔3113。在该推板32上更放置有至少一顶举销33，其是容置于该下电极体311的通孔3113内且其一端利用顶举销的自重垂直自由承靠于该推板32上。如图5所示，在本实施例中，该顶举销33与该推板32互相承靠的接触面是一半圆弧端面330。

如图3A及图7所示，在下腔体301的底面外侧连接一下支撑座34。通过在该下支撑座34与该下腔体301的底面间开设一圆孔，以提供该下电极体311的管体3112通过。在该下支撑座34内具有一升降调整单元35，可控制该下电极体311的升降。该升降调整单元35包含一上基座350、一第一紧锁螺帽351及一第二紧锁螺帽352。该上基座350可提供该管体3112通过，且在其内壁具有一凸缘3501以与该管体3112的一凸部3114相承靠。此外，上基座350下端外侧外围形成有螺牙3502，使第一紧锁螺帽351及第二紧锁螺帽352能螺设于其上。为了保持真空气密状态，该上基座350与该下腔体301之间更设置有一气密伸缩套管353。

该第一紧锁螺帽351，是与该下支撑座34的底面341互相锁紧承靠。该第二紧锁螺帽352，是紧逼该下支撑座34的下缘342。该定位环38与该管体3112之间以密封环381紧迫，并更以至少一支定位螺栓380锁固。此外，该定位环38与该下支撑座34之间具有至少一定向机构36，且每一定向机构36分别包括有一定位杆体360以及一导引体361，该导引体361是固定于该下支撑座34上，而该定位杆体360的一端是固置于该定位环38上且另一端可以自由滑设于该导引体361内。

此外，为了于腔体外部可以了解调整下电极体311的高度位置，该等离子体辅助化学气相沉积装置2上更设置一位置标示单元37，其具有一刻度尺370以及指针371。该刻度尺370，是架设于该下支撑座34上。该指针371，是架设于定位环38上，该指针371可以指向刻度尺370上的刻度。同时，为了避免下电极体311的升降位置过度调整超出允许的作业范围，在该刻度尺370的上下极限位置上各设置有一位置传感器372及373。在本实施例中，该位置传感器372及373是一光传感器，当位置过度调整的时候，因该指针371会遮断位置传感器372及373，以致产生警示。该位置标示单元37的设置位置并不以本实施例所示的位置为限，其原则为将该刻度尺370设置在不动的工件上，该指针371设置在可随该下电极体311移动的组件上。当然如果要让指针371不动，而刻度尺370会移动也是可以的方式，此乃熟悉本项技术人员根据本发明前述的揭露即可以轻易更换实施。

另外，在该腔体的一侧具有一闸门304，可提供一机器手臂4进出。该机器手臂4上承载有一工件5。在本实施例中，该工件5是更具有一芯片承载盘3111，其是承载有芯片3115。至于该机械手臂4的结构是常用的技术，在此不再赘述。

如图6A至图6C所示，该图是本发明的等离子体辅助化学气相沉积装置的动力传送机构动作示意图。首先，如图6A所示，当承载工件5的机械手臂4经过闸门304进入腔体30内部定位时，该动力传送机构2的动力单元20会动作，推动板体39向上移动。此时，由于该第二支撑板211是固锁在板体39上，使该第二支撑板211向上移动而带动该支撑柱体22向上移动，并且压缩该气密伸缩套管212。当该支撑柱体22向上移动时，便会推动该推板32向上移动，进而带动该顶举销33往上移动一特定距离，以将工件5举起。此时，机械手臂4便可以退出该腔体30，而回到定位。该动力单元20将该板体39拉回定位，进而带动该支撑柱22向下移动。当支撑柱体22向下移动时，也会带动推板32向下移动，进而使顶举销33回到原位，并使得工件5被置放在下电极体311表面上，如图6B所示。当制作工艺进行完毕时，该动力传送机构2以及机械手臂4则按照前述的反向顺序操作，即可取出工件5。

本发明的另一特征，在于该下电极体311与该上电极体310之间的距离可以调整，请参阅图7所示，该图是为调整该下电极体311位置示意图。调整动作说明，首先，往下旋转松开该第二紧锁螺帽352，然后旋转该第一紧锁螺帽351，使得上基座350的外部螺牙3502与该第一紧锁螺帽351产生相对的上下运动。最后再将第二紧锁螺帽352往上旋紧，紧逼下支撑座的下缘342即可固定该下电极体311的位置，使下电极体311被定位于所需的位置，以控制如图8所示的高度H大小，该高度H即是上下电极体间的距离。

为了能够随时掌控上下电极间的距离，于腔体外部透过该位置标示单元37即可让操作者随时知道调整下电极体311的位置。如图9所示，为了避免在调整位置的过程中，过度调整该下电极体311的位置，在该刻度尺370的上下极限位置设置有两个位置传感器372及373。当该指针371移动到位置90时，会遮断刻度尺370上方的传感器373；另外当该指针371移动到位置91时，则会遮断该刻度尺370下方的传感器372。透过此方式可以避免使用者过度调整。而机械手臂4也可以根据该位置传感器372及373的动作组合状况，判断是否可以安全进入到该腔体30内。例如，当指针371遮断刻度尺370上的位置传感器373时，即表示下电极体311位置过于接近上电极，因此，机械手臂4无法进入腔体内进行工件取放作业。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，当不能以其限制本发明的适用范围。即，大凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失为本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故皆应视为本发明的进一步实施状况。例如，本发明的动力传送机构虽与等离子体辅助化学气相沉积装置相结合，以达到自动取放芯片的目的，然而，实际应用时亦可将具有气密以及伸缩特性的动力传送机构与其它需要真空作业环境或是气密环境下运作的设备结合，以达到气密或者是避免气体进出的目的。因为，常用技术中虽有诸多传送机构，然而，一旦必须结合真空或是需要要求气密或高温作业环境的设备运用时，就会遭遇技术上需克服的问题。通过本发明，当可解决上述问题。

综合上述，本发明提供的动力传送机构及应用该机构的等离子体辅助化学气相沉积装置，可以与自动化传送装置相互结合以使芯片进出取放得以自动化，减少过程中工件受到污染并提升产能效率。因此，可以满足业界的需求，提高该产业的竞争力。