CN103661527B - 半导体扩散设备中石英反应管的装卸装置及其装卸方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体扩散设备中石英反应管的装卸装置及方法，该装置与石英反应管的升降装置配合使用，升降装置包括与反应管相接触的接口法兰；该装置包括平移驱动结构、直线导轨、支撑臂和用于可分离地固定石英反应管辅助支撑结构；在装载过程中，该辅助支撑结构安装在支撑臂上，通过平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框通过固定结构对接，以及支撑臂沿直线导轨将石英反应管平移到升降装置接口法兰相对接，平稳完成了石英反应管的装卸过程。因此,本发明可以减少反应管安装的时间和风险，方便设备装配及维护人员的操作。

Description

半导体扩散设备中石英反应管的装卸装置及其装卸方法

技术领域

本发明涉及半导体器件及加工制造领域，更具体地说，涉及一种将石英反应管安装和拆卸出半导体扩散设备反应腔室的装置及其装卸方法。

背景技术

半导体扩散设备是集成电路制造的重要工艺设备，是一种要求能长时间连续工作，具有优异的控温精度及良好的可靠性、稳定性的自动控制设备，适用于集成电路制造过程中各种氧化、退火和薄膜生长等工艺。

为保持半导体扩散设备较佳的工作状态，半导体扩散设备定期维护保养（PREVENTIVEMAINTENANCE，简称PM），例如：定期检修、上油、润滑、更换消耗材等显得十分重要，只有这样才能发挥高的设备运转效率。在上述过程中，半导体设备内部部件的安装和拆卸工具设计显得十分重要。

石英反应管是半导体扩散设备中的重要内部部件，其在反应管初次安装、反应管的O-ring或反应管的更换或清洗，即每天、每周、每月或每季等的设备保养过程中和半导体扩散设备正常运转期间停机中，需要从半导体扩散设备中卸载下来，完成后，又需要装载上去。

本领域技术人员清楚，半导体扩散设备的整体结构紧凑，安装反应腔室石英反应管的空间较小，反应管的体积较大，怎样使石英反应管能准确平稳地与石英反应管升降装置对接，是目前业界面临的一个瓶颈问题；尤其是石英反应管容易破损，安装和拆卸中的平稳性更是一个难题。

目前，国内半导体扩散设备，尚处于起步阶段，相应的技术设备水平相对较低，尚没有专门为半导体设备内部部件的安装和拆卸设计的相应装置。同时，由于设备功能、型号和整体结构的差异，装置必须根据设备设计，通用性较差。虽然，国外相关的半导体设备厂商，例如：东京毅力科创株式会社（TEL）和株式会社日立国际电气（KE）等半导体设备厂家，它们设备拥有相应的安装和拆卸装置，但是，通用性较差，很难做到一种安装和装卸过程均适用的设备工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应国内外多种半导体扩散设备、操作方便、安全性高的石英反应管装卸装置及装卸方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种半导体扩散设备中石英反应管的装卸装置，与所述石英反应管的升降装置配合使用，所述升降装置包括与所述反应管相接触的接口法兰；该装卸装置包括平移驱动结构、安装在所述上支撑板上的直线导轨、设于所述直线导轨上的支撑臂、以及辅助支撑结构；平移驱动结构包括上下两块层叠支撑板的支撑平台和与所述支撑平台相连接的把手，其中，所述下支撑板与可调节高度的一组滚轮固接；辅助支撑结构与所述支撑臂相配合，用于可分离地固定石英反应管，其包括于所述支撑结构相接触的第一接口单元，以及与所述石英反应管底部总装相连接的第二接口单元；其中，在装载过程中，所述平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框通过固定结构对接，以及所述支撑臂沿直线导轨将所述石英反应管平移到所述升降装置接口法兰相对接。

优选地，所述石英反应管包括内管和外管；所述第二接口单元包括至少一种内管接口单元和/或至少一种外管接口单元；所述内管接口单元和与所述石英反应内管底部总装相卡接，所述外管接口单元与所述石英反应外管底部总装相卡接。

优选地，所述支撑臂包括半环形支撑面,所述上支撑面上具有多个定位销；所述外管第二接口单元包括空心圆柱、位于所述圆柱外围且与所述第一接口单元相临接的环形裙边、位于所述裙边上的多个定位孔和多个分布在所述裙边外围的半圆形缺口，所述定位孔与所述上支撑面上的定位销相对接。所述半圆形缺口的数量和位置与石英反应管底部总装上的螺纹通孔相对应。

优选地，所述支撑臂包括半环形支撑面,所述上支撑面上具有多个定位销；所述内管第二接口单元包括空心圆柱、位于所述圆柱外围且与所述第一接口单元相临接的环形裙边和位于所述裙边上的多个定位孔，所述定位孔与所述上支撑面上的定位销相对接；其中，所述空心圆柱远离所述裙边端具有环形凸起。

优选地，所述上下两块层叠支撑板间的间距通过间距调节单元控制。

优选地，所述间距调节单元为旋转升降机构，所述旋转升降机构包括旋转拉手。

优选地，所述把手为升降把手,所述把手与所述支撑平台可拆卸固接。

优选地，所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过定位块和定位销对接。

优选地，所述下支撑平台具有多个直线导向柱与所述上支撑平台上的通孔相穿接。

为实现上述目的，本发明还提供一种半导体扩散设备中石英反应管的装卸方法，包括安装步骤和卸载步骤；所述安装步骤具体包括如下步骤：

步骤S11：将所述辅助支撑结构的第一接口单元安置于所述支撑臂上；将所述石英反应管的底部安置于所述辅助支撑结构的第二接口单元中；

步骤S12：驱动所述把手将所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过固定结构对接；

步骤S13：驱动所述支撑臂沿直线导轨将所述石英反应管平移到所述升降装置接口法兰相对接；

步骤S14：通过所述升降装置将带有所述辅助支撑结构的石英反应管升入所述的半导体扩散设备腔室中；

所述卸载步骤具体包括如下步骤：

步骤S21：驱动所述把手将所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过固定结构对接；

步骤S22：通过所述升降装置将带有所述辅助支撑结构的石英反应管退出所述的半导体扩散设备腔室中；

步骤S23：将所述辅助支撑结构的第一接口单元安置于所述支撑臂上；

步骤S24：解开所述石英反应管与所述升降装置接口法兰相对接结构，驱动所述支撑臂沿直线导轨,将所述石英反应管退回到所述支撑平台中；

步骤S25：解开所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框的固定结构，然后通过所述把手将所述平移石英反应管移出。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的装置运行灵活精确，平稳可靠，在保证工艺效果好的前提下,使其具备高刚性、高可靠性、结构紧凑和允许操作人员在小空间操作等特点。

附图说明

图1为本发明半导体扩散设备中石英反应管装卸装置一较佳实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中石英反应管外管的辅助支撑装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中石英反应管内管的辅助支撑装置的结构示意图；

图4至图17为本发明半导体扩散设备中石英反应外管安装方法一较佳实施例的安装步骤示意图；

图18为本发明半导体扩散设备中石英反应内管安装方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是,本发明的一种半导体扩散设备中石英反应管的装卸装置，与石英反应管的升降装置配合使用，升降装置包括与反应管相接触的接口法兰。适用本发明装卸的石英反应管可以是内管，也可以是外管，在安装过程中需先安装外管，再从外管的下方将内管套接在一起。

本发明的装卸装置一般包括平移驱动结构、安装在上支撑板上的直线导轨、设于直线导轨上的支撑臂以及辅助支撑结构。平移驱动结构包括上下两块层叠支撑板的支撑平台和与支撑平台相连接的把手，其中，下支撑板与可调节高度的一组滚轮固接；辅助支撑结构与支撑臂相配合，用于可分离地固定石英反应管，其包括于支撑结构相接触的第一接口单元，以及与石英反应管底部总装相连接的第二接口单元；其中，在装载过程中，平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框通过固定结构对接，以及支撑臂沿直线导轨将所述石英反应管平移到升降装置接口法兰相对接。

请参阅图1,图1为本发明半导体扩散设备中石英反应管装卸装置一较佳实施例的整体结构示意图。如图所示，图中标示了装置的主要结构，主要结构包括平移把手1、升降把手2、支撑臂3、直线导轨4、定位块5、定位板6、一组滚轮7、旋转升降装置8、上支撑板9、下支撑板10、直线导向柱11。从图中可以看出，整个装置的外形为一部可推拉的万向移动小车，通过调节升降把手2，调节装置的整体高度；支撑臂3可以沿直线导轨4前后水平运动，将石英反应管推入（或拉出）工作环境；通过定位块5可以实现支撑臂3位置的确定；通过旋转升降装置8可以调节支撑板9和支撑底板10之间的相对高度，通过定位板6可以确定装置和设备的相对位置，通过滚轮7和把手1可以实现装置的移动。

在装载过程前，石英反应管的底座通过辅助支撑结构安装在支撑臂3上的，且辅助支撑结构可分离地固定石英反应管的。辅助支撑结构包括与支撑臂3相接触的第一接口单元，以及与石英反应管底部总装相连接的第二接口单元。在装载过程中，平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框通过固定结构对接，以及支撑臂3沿直线导轨4将所述石英反应管平移到升降装置接口法兰相对接。

在本发明的实施例中，石英反应管可以是内管,也可以是外管；第二接口单元可以分成内管接口单元或外管接口单元；内管接口单元和与石英反应内管底部总装相卡接，外管接口单元与石英反应外管底部总装相卡接。

请参阅图2，图2为本发明实施例中石英反应管外管的辅助支撑装置的结构示意图。如图所示，石英反应管外管的辅助支撑装置20包括于支撑臂3相接触的第一接口单元，以及与石英反应管外底部总装相连接的第二接口单元。结合图1和图2看，支撑臂3包括半环形支撑面,支撑面上具有多个定位销；外管接口单元包括空心圆柱202、位于圆柱202外围且与第一接口单元相临接的环形裙边201、位于裙边201上的两个定位孔203和多个分布在裙边201外围的半圆形缺口204。定位孔203与上支撑面上的定位销相对接。半圆形缺口204的数量和安装位置与石英反应外管底部总装上的螺纹通孔相一一对应。

上述结构保证了反应管外管的安装精度（与反应腔室同轴心），同时，可以防止石英反应外管直接与支撑臂3接触造成污染，还可以防止石英反应外管在与支撑臂3接触和离开的过程中造成损坏。

请参阅图3，为本发明实施例中石英反应管内管的辅助支撑装置的结构示意图；如图所示，石英反应管外管的辅助支撑装置30包括于支撑臂3相接触的第一接口单元，以及与石英反应管内底部总装相连接的第二接口单元。结合图1和图2看，支撑臂3包括半环形支撑面,支撑面上具有多个定位销；内管接口单元包括空心圆柱302、位于圆柱302外围且与第一接口单元相临接的环形裙边301、位于裙边301上的2个定位孔303，定位孔303与支撑面上的定位销相对接,其中，空心圆柱302远离裙边301端具有环形凸起，且为减轻空心圆柱302的重量，空心圆柱302为镂空结构，镂空图案可以是任何形状,在本实施例中,由4个均匀分布在空心圆柱302环形壁上的圆形构成。

上述结构的作用是保证石英管内管的安装精度（与反应腔室同轴心），同时，可以防止石英反应内管直接与支撑臂3接触造成污染，还可以防止石英反应内管在与支撑臂3接触和离开的过程中造成损坏,即对内管进行保护。因此,上述两个辅助支撑装置根据不同石英管的结构进行设计，同时,可以根据不同结构的石英管结构进行调整，通用性高。

请再参阅图1，在本实施例中,除滚轮组7具有上下可调高度外，上下两块层叠支撑板9、10的间距通过间距调节单元控制，间距调节单元可以为旋转升降机构8，旋转升降机构8包括旋转把手。并且，小车的把手1可以根据需要升降,该把手1与支撑平台可拆卸固接。平移驱动结构前端可以与半导体扩散设备门框通过定位块和定位销对接固定。下支撑平台10具有多个直线导向柱11与上支撑平台9上的通孔相穿接。

根据上述结构，本发明的半导体扩散设备中石英反应管的装卸方法，包括安装步骤和卸载步骤；安装步骤具体包括如下步骤：

步骤S11：将辅助支撑结构的第一接口单元安置于支撑臂上；将石英反应管的底部安置于辅助支撑结构的第二接口单元中；

步骤S12：驱动把手将平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框通过固定结构对接；

步骤S13：驱动支撑臂沿直线导轨将石英反应管平移到升降装置接口法兰相对接；

步骤S14：通过升降装置将带有辅助支撑结构的石英反应管升入的半导体扩散设备腔室中；

卸载步骤具体包括如下步骤：

步骤S21：驱动把手将所述平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框通过固定结构对接；

步骤S22：通过所述升降装置将带有所述辅助支撑结构的石英反应管退出所述的半导体扩散设备腔室中；

步骤S23：将辅助支撑结构的第一接口单元安置于支撑臂上；

步骤S24：解开石英反应管与所述升降装置接口法兰相对接结构，驱动支撑臂沿直线导轨,将石英反应管退回到支撑平台中；

步骤S25：解开平移驱动结构前端与半导体扩散设备门框的固定结构，然后通过把手将平移石英反应管移出。

下面请参考图4至图18，对本发明半导体扩散设备中石英反应外管安装方法一较佳实施例的安装步骤进行详细说明。

请参阅图4，首先装卸小车左右两侧的固定螺杆53和54，将左右定位块51和52取下。

请参阅图5，将左右定位块51和52通过固定螺钉和分别固定在后门15门框151上的定位块153和154上。

注意：两个定位块153和154门框151下端台阶与后密封板贴合，此时后门密封圈夹在定位块与后密封板之间10mm的缝隙中。在此安装过程中，注意防止划伤后门密封圈。

请参阅图6，确认安装在支撑臂3上插拔式定位销33已插入到定位块32中，此时,支撑臂3已在装卸小车后端通过定位块32和定位销33定位，无法移动。取石英外管辅助20安装结构，使其裙边201上的两个孔31对应支撑臂3上的两个定位销33，以使辅助安装结构20放置在支撑臂3上。注意：石英外管辅助安装结构20的上下面不要搞反。

如图7所示，在将工艺管总装12放置工艺管辅助安装结构20上时,需将工艺管总装12的内孔与石英外管辅助安装结构20的上端外圆相贴合保证同心，再整体旋转工艺管总装12使得工艺管总装12上的固定轴通孔121与支撑臂3上的螺纹孔对齐，再用固定轴将工艺管总装12与支撑臂3连接起来，使工艺管总装12完全固定在支撑臂3上。注意：此时工艺管总装12上的7个安装螺纹通孔应与石英外管辅助安装结构20上的7个半圆孔一一对应。

如图8所示，缓慢推动装卸小车至设备侧控制柜与后控制柜之间。

请参阅图9，使装卸小车前端的凸轮导向器156与定位块上的导向板155缓慢贴合，再沿此方向缓慢将小车推至前端面与定位块前面贴合。

请参阅图10，刹住两个后脚轮的挡块,使装卸小车定位。

请参阅图11，旋松把手1下端两边旋钮，将把手1移除。

请参阅图12，旋紧装卸小车左右两侧的固定螺杆，使装卸小车前端面与定位块前端面贴紧，从而将装卸小车与设备连接固定。

请参阅图13，握住拉手34，先将插拔式定位销旋转拉出，再将支撑臂3与工艺管总装12一起向前缓慢推动。

请参阅图14，直到支撑臂3推不动时，将插拔式定位销旋转按下插入到下端定位块中。

请参阅图15，旋松支承轴35，再旋转支杆36，使上支撑板9向下移动并带动支撑臂3和工艺管总装12一同向下移动。

请参阅图16，缓慢的将石英外管工装12落在工艺门水冷盘上，并继续旋转支杆36，使支撑臂3与石英外管工装12脱离开2mm左右。

请参阅图17，安装装卸小车1把手，并用旋钮固定紧，松开脚轮的刹车，将装卸小车移出。

从上述步骤可以看出,本发明可以将石英管外管安装到设备内部的升降装置上，最终将石英管外管放入反应腔室。

请参阅图18，图18为本发明半导体扩散设备中石英反应内管安装方法示意图；如图所示，石英内管的安装方式与外管安装方式相似，不再赘述。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种半导体扩散设备中石英反应管的装卸装置，与所述石英反应管的升降装置配合使用，所述升降装置包括与所述反应管相接触的接口法兰；其特征在于，包括：

平移驱动结构，包括上下两块层叠支撑板的支撑平台和与所述支撑平台相连接的把手，其中，下支撑板与可调节高度的一组滚轮固接；

直线导轨，安装在上支撑板上；

支撑臂，设于所述直线导轨上；

辅助支撑结构，与所述支撑臂相配合，用于可分离地固定石英反应管，其包括与所述支撑结构相接触的第一接口单元，以及与所述石英反应管底部总装相连接的第二接口单元；

其中，在装载过程中，所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过固定结构对接，以及所述支撑臂沿直线导轨将所述石英反应管平移到所述升降装置接口法兰相对接。

2.如权利要求1所述的装卸装置，其特征在于，所述石英反应管包括内管和外管；所述第二接口单元包括至少一种内管接口单元和/或至少一种外管接口单元；所述内管接口单元和与所述石英反应内管底部总装相卡接，所述外管接口单元与所述石英反应外管底部总装相卡接。

3.如权利要求2所述的装卸装置，其特征在于，所述支撑臂包括半环形支撑面,所述支撑面上具有多个定位销；所述外管接口单元包括空心圆柱、位于所述圆柱外围且与所述第一接口单元相临接的环形裙边、位于所述裙边上的多个定位孔和多个分布在所述裙边外围的半圆形缺口，所述定位孔与所述上支撑面上的定位销相对接，所述半圆形缺口的数量和位置与石英反应外管底部总装上的螺纹通孔相对应。

4.如权利要求2所述的装卸装置，其特征在于，所述支撑臂包括半环形支撑面,所述支撑面上具有多个定位销；所述内管接口单元包括空心圆柱、位于所述圆柱外围且与所述第一接口单元相临接的环形裙边、位于所述裙边上的多个定位孔，所述定位孔与所述支撑面上的定位销相对接,其中，所述空心圆柱远离所述裙边端具有环形凸起。

5.如权利要求1所述的装卸装置，其特征在于，所述上下两块层叠支撑板的间距通过间距调节单元控制。

6.如权利要求5所述的装卸装置，其特征在于，所述间距调节单元为旋转升降机构，所述旋转升降机构包括旋转拉手。

7.如权利要求1所述的装卸装置，其特征在于，所述把手为升降把手,所述把手与所述支撑平台可拆卸固接。

8.如权利要求1所述的装卸装置，其特征在于，所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过定位块和定位销对接固定。

9.如权利要求1所述的装卸装置，其特征在于，所述下支撑板具有多个直线导向柱与所述上支撑板上的通孔相穿接。

10.一种采用如权利要求1中所述装置的装卸方法，包括安装步骤和卸载步骤；其特征在于，

所述安装步骤具体包括如下步骤：

步骤S11：将所述辅助支撑结构的第一接口单元安置于所述支撑臂上；将所述石英反应管的底部安置于所述辅助支撑结构的第二接口单元中；

步骤S12：驱动所述把手将所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过固定结构对接；

步骤S13：驱动所述支撑臂沿直线导轨将所述石英反应管平移到所述升降装置接口法兰相对接；

步骤S14：通过所述升降装置将带有所述辅助支撑结构的石英反应管升入所述的半导体扩散设备腔室中；

所述卸载步骤具体包括如下步骤：

步骤S21：驱动所述把手将所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框通过固定结构对接；

步骤S22：通过所述升降装置将带有所述辅助支撑结构的石英反应管退出所述的半导体扩散设备腔室中；

步骤S23：将所述辅助支撑结构的第一接口单元置于所述支撑臂上；

步骤S24：解开所述石英反应管与所述升降装置接口法兰相对接结构，驱动所述支撑臂沿直线导轨,将所述石英反应管退回到所述支撑平台中；

步骤S25：解开所述平移驱动结构前端与所述半导体扩散设备门框的固定结构，然后通过所述把手将所述平移石英反应管移出。