CN103681421B - 半导体扩散设备的石英舟升降装置 - Google Patents

半导体扩散设备的石英舟升降装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体扩散设备的石英舟升降装置,包括驱动机构、支撑件、双直线导轨、滚珠丝杠、连接板和承载石英舟的升降臂。支撑件横截面为U形,双直线导轨直立地对称设置在支撑件两侧,滚珠丝杠设置在支撑件中部,其由驱动机构驱动转动;连接板安装于滚珠丝杠且与双直线导轨滑动连接,随着滚珠丝杠的转动沿双直线轨道的方向上升或下降;升降臂与连接板固定连接,由连接板的运动带动上升或下降。本发明的石英舟升降装置结构紧凑,受力合理且维护方便。

Description

半导体扩散设备的石英舟升降装置
技术领域
[0001]本发明涉及硅片加工技术领域,特别涉及一种半导体扩散设备的石英舟的升降装置。
背景技术
[0002]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。
[0003]在半导体扩散设备内部安装有各种零部件,如石英舟升降机构、热交换器、传硅片机械手、过滤器、自动炉门等,而考虑到设备经济性,对半导体扩散设备整体尺寸有具体要求,其内部空间尺寸有限,如何在有限的空间内,在保证功能满足、结构合理的前提下,尽可能使结构紧凑、占据空间小,便成为了对立式氧化炉内部零部件的新的要求。
[0004]现有的半导体扩散设备的石英舟升降装置,结构不够紧凑,占用设备微环境内的空间较大。同时,升降装置的维护不够方便,例如拆装同步带轮等,需要对整个装置进行整体拆卸才能完成。同时,半导体扩散设备工艺需要洁净度较高的环境,现有的升降装置在运动过程中容易产生摩擦,石英舟进出炉的运动机构自动化程度低、污染工艺环境,无法满足工艺的需求。
[0005]因此,有必要提出一种结构紧凑,自动化程度高的石英舟升降装置。
发明内容
[0006]本发明的主要目的旨在提供一种结构优化的石英舟升降装置,在运行灵活精确,平稳可靠,且保证工艺效果的前提下使其具备高刚性、高可靠性、结构紧凑和占据空间小等优点。
[0007]为达成上述目的,本发明提供一种半导体扩散设备的石英舟升降装置,具体包含以下部分:驱动机构;支撑件,其横截面为U形;双直线导轨,直立地对称设置在所述支撑件两侧;由所述驱动机构驱动转动的滚珠丝杠,其设置于所述支撑件中部;连接板,安装于所述滚珠丝杠,随所述滚珠丝杠的转动沿所述双直线轨道的方向上升或下降;以及承载石英舟的升降臂,与所述连接板固定连接,由所述连接板的运动带动上升或下降。
[0008] 优选地,所述驱动机构通过传动机构驱动所述滚珠丝杠转动,所述传动机构包括同步带轮和同步带,所述滚珠丝杠与所述同步带轮同轴连接,所述驱动机构通过所述同步带驱动所述同步带轮。
[0009]优选地,所述传动机构设于底部安装盒内,所述底部安装盒用于支撑所述驱动机构及所述支撑件和双直线导轨。
[0010]优选地,所述驱动机构包括伺服电机和减速机;所述减速机的输入端与所述伺服电机相连,输出端与所述传动机构相连。
[0011]优选地,所述双直线导轨设置在所述支撑件的外侧。
[0012]优选地,所述石英舟升降装置还包括滚珠丝杠护罩,其设置于所述支撑件的开口侧,用于遮蔽所述滚珠丝杠。
[0013]优选地,所述石英舟升降装置还包括制动器,设于所述滚珠丝杠的顶部,用于在所述同步带断裂时防止所述滚珠丝杠下滑。
[0014]优选地,所述石英舟升降装置还包括用于对所述同步带进行检测的光电传感器,其设于所述同步带附近,当检测所述同步带断裂时发出信号至所述制动器。
[0015]优选地,所述石英舟升降装置还包括布置有电线和/或冷却水管的拖链,其一端通过拖链安装板安装在一导轨安装座上,所述导轨安装座沿所述双直线导轨上升或下降。
[0016]优选地,所述石英舟升降装置还包括拖链护板,其以包围所述拖链的方式设置,用于遮蔽所述拖链。
[0017]优选地,所述双直线导轨上设有沿所述双直线导轨上升或下降的两个滑块,所述连接板与所述两个滑块固定连接,所述导轨安装座安装于所述滑块上。
[0018]本发明所提出的半导体扩散设备的石英舟升降装置,结构合理且紧凑,具有较高的刚性,可靠性高,易于安装和维护;此外保障了微环境的洁净度,从而保证了硅片的质量。
附图说明
[0019]图1为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的结构示意图;
[0020]图2为图1所示的半导体扩散设备石英舟升降装置的俯视图;
[0021 ]图3为图1所示的半导体扩散设备石英舟升降装置的正视图和剖视图;
[0022]图4为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的局部示意图;
[0023]图5为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的传动机构的支撑件的结构示意图;
[0024]图6为图5所示的支撑件的俯视图;
[0025]图7为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的支撑件、双直线轨道以及滚珠丝杠的俯视图;
[0026]图8为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的传动机构的示意图;
[0027]图9为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的拖链的安装示意图;
[0028]图10为本发明半导体扩散设备石英舟升降装置的局部示意图。
[0029]【主要组件符号说明】
[0030] I驱动机构; 2支撑件;3滚珠丝杠;4双直线导轨;5连接板;
[0031] 6滑块; 7升降臂; 8伺服电机; 9减速机;10滚E艇绝护罩;
[0032] 11传动机构; 12同步带轮;13同步带; 14底部安装盒;
[0033] 15光电传感器;16制动器;17导轨安装座;18拖链;
[0034] 19拖链安装板;20拖链护板。
具体实施方式
[0035]为使本发明的内容更加清楚易懂,以下结合说明书附图,对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例,本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
[0036]在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]请结合参考图1〜4,本发明的半导体扩散设备的石英舟升降装置包括驱动机构I,支撑件2,由驱动机构I驱动的滚珠丝杠3,双直线导轨4,滚珠丝杠上安装有与双直线导轨4滑动连接且可随滚珠丝杠转动沿双直线导轨的方向上下移动的连接板5,连接板5与承载保温桶、石英舟的升降臂7固定连接,从而当通过驱动机构I的驱动使滚珠丝杠3转动时,滚珠丝杠3将旋转运动转化为直线运动,连接板5随之沿双直线导轨方向上下移动,进而使得升降臂7进行升降动作。在本实施例中,连接板5是通过丝杠螺母安装在滚珠丝杠3上,滚珠丝杠3的转动带动丝杠螺母直线运动,连接板5也在丝杠螺母的带动下上下移动。连接板5还与滑动设置在双直线导轨4、可沿导轨4升降的两个滑块6固定连接,从而实现与双直线导轨4的滑动连接。本发明通过双直线导轨的结构,提高了导轨对升降臂7所承载的保温桶、石英舟和硅片等产生的力矩的承受力。
[0038]如图5〜7所示,支撑件2的横截面为U形,双直线导轨4分别直立对称地设置在支撑件2的两侧,滚珠丝杠3设置在支撑件2的中部,如此支撑件、双直线导轨以及滚珠丝杠所占据的空间较小,结构紧凑。而采用U形截面的支撑件2,除了对双直线导轨4起到支撑作用外,也能够增强支撑件2对力矩和扭转的刚性,因此使得整体结构具有更高的刚性。较佳的,将双直线导轨4分别对称设置在支撑件2的外侧,可更好地导向和承受保温桶、石英舟和硅片等产生的倾覆力矩。此外,在支撑件2开口的一侧还可设置长度至少覆盖滚珠丝杠3长度的滚珠丝杠护罩10(如图3所示),其用于遮蔽滚珠丝杠3,可有效防止滚珠丝杠等运动部件因运动摩擦而产生的颗粒污染微环境,也可阻止石英舟的热量传递至滚珠丝杠。而拆掉滚珠丝杠护罩10后即可对滚珠丝杠3和双直线导轨4进行润滑维护,操作十分简单方便。
[0039]请继续参考图8,在本实施例中,驱动机构I是通过传动机构11来驱动滚珠丝杠3转动。传动机构11包括同步带轮12和同步带13,滚珠丝杠3与同步带轮12同轴连接,驱动机构I通过同步带13驱动同步带轮12,由同步带轮12带动滚珠丝杠3旋转。同步带轮12和同步带13都可使用圆弧齿形式,以保证运行平稳和传送精度;采用同步带和同步带轮的传动机构,还可以起到过载保护的作用,由于整个装置的薄弱环节是位于同步带13处,若出现意外情况,如限位传感器损坏或不起作用,同步带13会首先在强力矩作用下产生断裂,以保护价格较高的驱动机构I等不会过载损坏。为了避免同步带13断裂时,由于滚珠丝杠3的无自锁特性而自动下滑造成硅片破损,较佳的在滚珠丝杠3顶部设置一抱闸制动器16(如图3所示),当同步带13断裂时,制动器16抱紧滚珠丝杠3上端,防止其下滑。此外,还可在同步带13附近设置一光电传感器15,用于对同步带13进行检测和监控,一旦发现其断裂时即发出信号至该制动器16使其进行抱紧动作。
[0040]较佳的,传动机构是设于一底部安装盒14内,该底部安装盒14位于滚珠丝杠3、双直线导轨4和驱动机构I的下方。底部安装盒14的结构不仅具有支撑上述驱动机构、支撑件和双直线导轨的作用,同时,还提供了同步带的拆卸和安装的空间,使得升降装置的维护更为方便。
[0041]请继续参考图8,本实施例中驱动机构I采用伺服电机8配套减速机9的组合,来提供驱动滚珠丝杠3转动的动力。伺服电机8和减速机9联合使用,可保证运动精度、闭环位置反馈和良好的加减速性能,降低电机的功率,同时提高传动扭矩。具体来说,减速机9的输入端与伺服电机8相连接,输出端与传动机构11相连接。减速机9可为行星齿轮减速机,其连接一减速机主动带轮,该主动带轮通过同步带13驱动同步带轮12(从动带轮),从而带动滚珠丝杠3旋转。
[0042]此外,石英舟升降装置还可具有用于布置电线和/或冷却水管的拖链,以及保护拖链的拖链护板,如图9和图10所示,拖链18的一端通过拖链安装板19安装在导轨安装座上17,导轨安装座17可沿双直线导轨4升降,例如其是固定安装在双直线导轨4的滑块上,滑块带动拖链18的一端上、下运动,从而实现将电线和冷却水管路隐藏在拖链内的目的。由于拖链通常是塑料材质,在运动过程中会产生摩擦颗粒,造成微环境的污染,因此在拖链18的周围设置拖链护罩20用于遮挡拖链运动过程中产生的颗粒的污染,拖链护板20较佳的采用光壳不镑钢板。
[0043]综上所述,本发明的半导体扩散设备的石英舟升降装置,通过U形截面的支撑件和双直线导轨,使装置整体受力合理且结构紧凑,可靠性高;进一步的通过滚珠丝杠防护罩保障了微环境的洁净度,从而保障了硅片的质量。此外,通过底部安装盒的设置使得装置更易于安装和维护。
[0044]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已,并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰,本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (11)

1.一种半导体扩散设备的石英舟升降装置,其特征在于,包括: 驱动机构; 支撑件,其横截面为U形; 双直线导轨,直立地对称设置在所述支撑件两侧; 由所述驱动机构驱动转动的滚珠丝杠,其设置于所述支撑件中部; 连接板,安装于所述滚珠丝杠且与所述双直线导轨滑动连接,随所述滚珠丝杠的转动沿所述双直线轨道的方向上升或下降;以及 承载石英舟的升降臂,与所述连接板固定连接,由所述连接板的运动带动上升或下降。
2.根据权利要求1所述的石英舟升降装置,其特征在于,所述驱动机构通过传动机构驱动所述滚珠丝杠转动,所述传动机构包括同步带轮和同步带,所述滚珠丝杠与所述同步带轮同轴连接,所述驱动机构通过所述同步带驱动所述同步带轮。
3.根据权利要求2所述的石英舟升降装置,其特征在于,所述传动机构设于底部安装盒内,所述底部安装盒用于支撑所述驱动机构及所述支撑件和双直线导轨。
4.根据权利要求2所述的石英舟升降装置,其特征在于,所述驱动机构包括伺服电机和减速机;所述减速机的输入端与所述伺服电机相连,输出端与所述传动机构相连。
5.根据权利要求1所述的石英舟升降装置,其特征在于,所述双直线导轨设置在所述支撑件的外侧。
6.根据权利要求1所述的石英舟升降装置,其特征在于,还包括滚珠丝杠护罩,其设置于所述支撑件的开口侧,用于遮蔽所述滚珠丝杠。
7.根据权利要求2所述的石英舟升降装置,其特征在于,还包括制动器,设于所述滚珠丝杠的顶部,用于在所述同步带断裂时防止所述滚珠丝杠下滑。
8.根据权利要求7所述的石英舟升降装置,其特征在于,还包括用于对所述同步带进行检测的光电传感器,其设于所述同步带附近,当检测所述同步带断裂时发出信号至所述制动器。
9.根据权利要求1所述的石英舟升降装置,其特征在于,还包括布置有电线和/或冷却水管的拖链,其一端通过拖链安装板安装在一导轨安装座上,所述导轨安装座沿所述双直线导轨上升或下降。
10.根据权利要求9所述的石英舟升降装置,其特征在于,还包括拖链护板,其以包围所述拖链的方式设置,用于遮蔽所述拖链。
11.根据权利要求9所述的石英舟升降装置,其特征在于,所述双直线导轨上设有沿所述双直线导轨上升或下降的两个滑块,所述连接板与所述两个滑块固定连接,所述导轨安装座安装于所述滑块上。
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