CN104733357B - 一种反应腔室的磁性密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应腔室的磁性密封装置，通过在反应腔室门孔与反应腔室门对应位置之间设置相配合的第一、第二磁铁，并采用弹簧将第二磁铁与反应腔室门连接，利用磁铁之间异极性相吸的原理和弹簧的拉力，来实现对反应腔室门孔的密封和开启，可在机械手退出反应腔室后，及时对反应腔室进行可靠地密封，具有结构简单、易实现的显著特点，可广泛应用于半导体清洗、氧化炉等设备的密封。

Description

一种反应腔室的磁性密封装置

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，更具体地，涉及一种反应腔室的磁性密封装置。

背景技术

在半导体集成电路的生产加工工艺过程中，半导体晶片(包括光盘或是平板显示器等)通常都会经过诸如薄膜沉积、扩散、热处理、刻蚀、抛光、清洗等多道工艺步骤。许多工艺都是在反应腔室内进行、并通过机械手来向反应腔室内传送晶片的。为了保证将反应腔室与外部环境相隔绝，防止反应腔室的工艺条件受到干扰，避免晶片产生不良反应及受到污染，需要对反应腔室建立良好的密封。

例如，对于晶片的清洗工艺来讲，随着半导体工艺设备的发展，对集成电路晶片的清洗制造工艺要求也越来越高。在集成电路清洗工艺过程中，由于用来清洗晶片的化学药液大部分都具有强酸性、强碱性和易挥发性，对周围的零部件有腐蚀影响，所以工艺时，对于晶片所处反应腔室内部的微环境有较高的要求。

因此，对于包括半导体清洗、氧化炉等各类设备的反应腔室来讲，为了保证在反应腔室内形成一个良好的内部微环境，需要对晶片所在工艺腔室进行密封，以使晶片与周围的环境进行隔绝。同时，由于机械手在对晶片进行抓取与放置的过程中，又不可避免地会使反应腔室与外部环境连通，为使晶片在清洗的过程中尽可能地减小外部环境对其的影响，在机械手退出工艺环境后，还需要对反应腔室进行及时地再次密封，以保证反应腔室内部的工艺要求。

现有对反应腔室的密封，通常是采用在反应腔室门上安装橡胶密封件的方式，来与反应腔室门孔之间建立密封的。但是，单纯采用橡胶密封件作为密封介质所存在的缺陷是，橡胶密封件易受腐蚀或受高温辐射产生变形，导致密封失效，且在反应腔室门未能均匀靠压反应腔室门孔时，也容易造成泄漏现象。

因此，设计一种结构简单易行，较容易实现反应腔室的可靠密封的密封装置，成为业界当前一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种反应腔室的磁性密封装置，可较容易地实现反应腔室的可靠密封，且结构简单易行。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种反应腔室的磁性密封装置，包括：

隔板，设于反应腔室与机械手运动区域之间，用于将反应腔室与其他区域隔离；所述隔板设有门孔，用于机械手向反应腔室传取晶片；所述门孔的两侧设有一副导轨，所述导轨设有滑块；

反应腔室门，移动设于所述隔板外侧，所述反应腔室门连接所述滑块，并连接驱动机构，用于受所述驱动机构驱动沿所述导轨移向所述门孔对应位置或移开；

第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设于所述隔板外侧，并包围所述门孔；所述第二磁铁设于所述反应腔室门的内侧，并通过弹簧与所述反应腔室门连接；

所述反应腔室门与所述第二磁铁之间具有水平导向活动结构，所述第二磁铁在所述弹簧的力或其与所述第一磁铁之间磁力作用下，沿所述水平导向活动结构平移；

其中，在所述反应腔室门移至所述门孔对应位置时，通过在所述第一磁铁和第二磁铁之间产生相异磁极相吸，使所述第二磁铁克服所述弹簧的拉力，与所述第一磁铁相吸合，将第一磁铁完全密合覆盖，对所述门孔进行密封，并在消磁时，在所述弹簧的拉力作用下与所述第一磁铁相分离，将所述门孔打开。

优选地，所述导轨设于所述门孔的左右或上下两侧。

优选地，所述水平导向活动结构位于所述第二磁铁的垂直中心线上。

优选地，所述弹簧设于所述第二磁铁的重心上方，所述水平导向活动结构设于所述反应腔室门与所述第二磁铁之间，并位于所述弹簧的下方。

优选地，所述水平导向活动结构包括分设于所述反应腔室门和第二磁铁上并相配合的导柱和导槽。

优选地，所述弹簧为拉簧。

优选地，所述驱动机构为气缸或连杆。

优选地，所述第一磁铁和第二磁铁其中之一为电磁铁。

优选地，所述第一磁铁和第二磁铁至少有一个为电磁铁。

从上述技术方案可以看出，本发明通过在反应腔室门孔与反应腔室门对应位置之间设置相配合的第一、第二磁铁，并采用弹簧将第二磁铁与反应腔室门连接，利用磁铁之间异极性相吸的原理和弹簧的拉力，来实现对反应腔室门孔的密封和开启；利用气缸驱动及导轨传动，可使得反应腔室门运动平稳、定位可控。本发明在机械手退出反应腔室后，能够及时对反应腔室进行密封，具有结构简单、易实现的显著特点，可广泛应用于半导体清洗、氧化炉等设备的密封。

附图说明

图1是本发明一优选实施例的一种反应腔室的磁性密封装置的结构示意图；

图2是图1实施例中的磁性密封装置全部打开时的工作状态示意图；

图3是图1实施例中的磁性密封装置全部关闭时的工作状态示意图。

图中1.隔板，2.导轨，3.反应腔室门；4.滑块；5.第一磁铁；6.第二磁铁；7.弹簧；8.气缸；9.导柱；10.导槽；11.门孔。

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，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明一优选实施例的一种反应腔室的磁性密封装置的结构示意图。如图1所示，本发明的反应腔室的磁性密封装置包括开有门孔11的隔板1、反应腔室门3、第一磁铁5、第二磁铁6以及驱动机构8。

请继续参阅图1。所述隔板1设于反应腔室与机械手(图略)运动区域之间，用于将反应腔室与其他区域隔离。隔板1可加工成与反应腔室相配合的适当形状。在本实施例的图1中，示例性地显示了一种门板形状的隔板1。在所述隔板1的适当位置加工有一个门孔11，用于机械手向反应腔室传取晶片。本说明书中所述的晶片可代表多种类型的盘状物，例如半导体晶片、光盘或是平板显示器等。作为可选的实施方式，门孔11可以是矩形、圆形或其他适用的孔型。门孔11的尺寸可根据机械手的尺寸与晶片的尺寸而定。在本实施例的图1中，示例性地显示了一种矩形形状的门孔11。

请继续参阅图1。所述第一磁铁5固定安装在所述隔板1的外侧(即机械手的进手侧)，并将所述门孔11包围住。在本实施例中，所述第一磁铁5被加工成矩形环状，并与门孔11的尺寸相对应，可固定安装在门孔11的周围。

请继续参阅图1。反应腔室门3以可移动的方式活动安装在所述隔板1的外侧，并连接驱动机构8，用于受驱动移向所述门孔11的对应位置或从所述门孔11的对应位置移开。作为一可选实施方式，所述驱动机构8可以采用气缸或连杆等形式。作为优选，本发明采用了如图1所示的气缸8作为驱动机构，将气缸8的缸杆与反应腔室门3固定连接，即可使反应腔室门3跟随缸杆直线移动。采用气缸驱动形式，可以设置反应腔室门的移动距离，实现对其移动的定位。

同时，为了保证反应腔室门3的平稳运动，可在所述门孔11的两侧安装一副导轨2，所述导轨2设有滑块4，所述滑块4连接所述反应腔室门3的两侧。这样，所述反应腔室门3在受到所述气缸8的驱动时，即可沿所述导轨2移向所述门孔11或从所述门孔11移开。作为可选的实施方式，所述导轨2可平行安装在所述门孔11的左右或上下两侧。本实施例采用将导轨2平行安装在门孔11左右的形式，可使得反应腔室门3在受到其下方连接的所述气缸8的驱动时，沿所述导轨2垂直向上移向所述门孔11或从所述门孔11向下移开。反应腔室门3的移动位置也可以通过在导轨2设置限位机构来实现对其运动位置的定位控制。

请继续参阅图1。所述第二磁铁6设于所述反应腔室门3的内侧，并通过弹簧(将后续通过图2和图3来说明)与所述反应腔室门3之间实现弹性连接。第二磁铁6的大小及形状应保证其在与第一磁铁5相吸合时，能够将第一磁铁5完全密合覆盖，以有效封闭住门孔11。

请参阅图2和图3，其分别显示图1所示的上述实施例中的磁性密封装置全部打开和关闭时的工作状态。如图2、图3所示，在所述反应腔室门3和第二磁铁6的上方位置之间，通过弹簧7进行弹性连接。作为进一步可选的实施例，弹簧7可采用拉簧形式，其在自由状态时保持收缩，而在受到向外的拉力时可被弹性拉伸。因此，在所述反应腔室门3和第二磁铁6的上方位置之间，具有一个弹簧7的安装间隙v，此间隙v应大于等于零(v≥0)。为了保持平衡，可在所述反应腔室门3和第二磁铁6之间对称安装若干个拉弹簧7。

请继续参阅图2和图3。作为另一优选的实施方式，在所述反应腔室门3与所述第二磁铁6之间还可设置水平导向活动结构9和10，用于引导第二磁铁6进行平衡地水平移动。为了保持平衡，所述水平导向活动结构9和10可加工位于所述第二磁铁6的垂直中心线上，所述弹簧7可安装在所述第二磁铁6的重心上方，所述水平导向活动结构9和10设于所述反应腔室门3与所述第二磁铁6之间，并位于所述弹簧7的下方。这样，所述第二磁铁6即可在所述弹簧7的拉力或其与所述第一磁铁5之间磁力作用下，沿所述水平导向活动结构9和10平移。作为一优选实施例，所述水平导向活动结构包括分别加工在所述反应腔室门3和第二磁铁6上、并且相配合的导柱9和导槽10。所述弹簧7可在导柱9和导槽10上方的所述反应腔室门3与所述第二磁铁6之间、且位于所述第二磁铁6的垂直中心线的两侧对称设置二个。

作为一可选实施例，所述第一磁铁5和第二磁铁6其中之一可为电磁铁。这样，当所述反应腔室门3移至所述门孔11对应位置时，通过向采用电磁铁的第一磁铁5或第二磁铁6通电，在所述第一磁铁5和第二磁铁6之间产生相异磁极，利用磁铁之间异极性相吸的原理，使所述第二磁铁6克服所述弹簧7的拉力，与所述第一磁铁5相吸合，对所述门孔11进行密封；当需要打开门孔11时，对电磁铁进行消磁，使所述第二磁铁6在所述弹簧7的拉力作用下与所述第一磁铁5相分离，将所述门孔11打开。进一步地，在所述第一磁铁5和第二磁铁6中，至少有一个为电磁铁，即所述第一磁铁5和第二磁铁6可以都是电磁铁，只需通电形成相反的磁极，就可相吸合封闭门孔11。

如图3所示，当需要工艺时，机械手放片退回，气缸带动反应腔室门3和第二磁铁6上升，直至与反应腔室隔板1上的门孔11位置相对应。此时，给第一磁铁5或第二磁铁6通电，使两者磁极相异，第二磁铁6在与第一磁铁5之间磁力的作用下，即可克服弹簧7的拉力，沿着反应腔室门3上的导柱9向第一磁铁5水平移动，直到与第一磁铁5完全密封吸合，从而实现对反应腔室门孔11的磁密封。

如图2所示，当工艺结束时，给第一磁铁5或第二磁铁6放电，使其失去磁性，第二磁铁6在弹簧7的拉力下，即可沿着导柱9的导向向远离第一磁铁5的方向水平移动，直到完全脱离开第一磁铁5一定的间距t。此时，气缸带动反应腔室门3和第二磁铁6向下运动，直到门孔11被完全打开，机械手即可取片并退出。

需要说明的是，所述第二磁铁6与所述反应腔室门3之间是通过相配合的导柱9和导槽10形式，利用磁铁的相异极性相吸原理进行水平移动，实现对反应腔室门孔11的密封和打开的。为了保证所述第二磁铁6的水平移动距离能够足以吸合到第一磁铁5，并顺利地沿导柱9返回，需要保证所述反应腔室门3和第二磁铁6之间的弹簧安装间隙v大于等于零(v≥0)；并且，应使所述第二磁铁6与所述第一磁铁5吸合时、导柱9和导槽10之间的水平间隙s大于等于所述第二磁铁6脱离所述第一磁铁5时的最大间距t(即s≥t＞0)，从而保证气缸能够顺利驱动所述反应腔室门运动。

综上所述，本发明通过在反应腔室门孔与反应腔室门对应位置之间设置相配合的第一、第二磁铁，并采用弹簧将第二磁铁与反应腔室门连接，利用磁铁之间异极性相吸的原理和弹簧的拉力，来实现对反应腔室门孔的密封和开启；利用气缸驱动及导轨传动，可使得反应腔室门运动平稳、定位可控。本发明在机械手退出反应腔室后，能够及时对反应腔室进行密封，具有结构简单、易实现的显著特点，可广泛应用于半导体清洗、氧化炉等设备的密封。

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 (9)

1.一种反应腔室的磁性密封装置，其特征在于，包括：

隔板，设于反应腔室与机械手运动区域之间，用于将反应腔室与其他区域隔离；所述隔板设有门孔，用于机械手向反应腔室传取晶片；所述门孔的两侧设有一副导轨，所述导轨设有滑块；

反应腔室门，移动设于所述隔板外侧，所述反应腔室门连接所述滑块，并连接驱动机构，用于受所述驱动机构驱动沿所述导轨移向所述门孔对应位置或移开；

第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设于所述隔板外侧，并包围所述门孔；所述第二磁铁设于所述反应腔室门的内侧，并通过弹簧与所述反应腔室门连接；

所述反应腔室门与所述第二磁铁之间具有水平导向活动结构，所述第二磁铁在所述弹簧的力或其与所述第一磁铁之间磁力作用下，沿所述水平导向活动结构平移；

其中，在所述反应腔室门移至所述门孔对应位置时，通过在所述第一磁铁和第二磁铁之间产生相异磁极相吸，使所述第二磁铁克服所述弹簧的拉力，与所述第一磁铁相吸合，将第一磁铁完全密合覆盖，对所述门孔进行密封，并在消磁时，在所述弹簧的拉力作用下与所述第一磁铁相分离，将所述门孔打开。

2.根据权利要求1所述的磁性密封装置，其特征在于，所述导轨设于所述门孔的左右或上下两侧。

3.根据权利要求1所述的磁性密封装置，其特征在于，所述水平导向活动结构位于所述第二磁铁的垂直中心线上。

4.根据权利要求3所述的磁性密封装置，其特征在于，所述弹簧设于所述第二磁铁的重心上方，所述水平导向活动结构设于所述反应腔室门与所述第二磁铁之间，并位于所述弹簧的下方。

5.根据权利要求3或4所述的磁性密封装置，其特征在于，所述水平导向活动结构包括分设于所述反应腔室门和第二磁铁上并相配合的导柱和导槽。

6.根据权利要求1、3或4所述的磁性密封装置，其特征在于，所述弹簧为拉簧。

7.根据权利要求1所述的磁性密封装置，其特征在于，所述驱动机构为气缸或连杆。

8.根据权利要求1或3所述的磁性密封装置，其特征在于，所述第一磁铁和第二磁铁其中之一为电磁铁。

9.根据权利要求1或3所述的磁性密封装置，其特征在于，所述第一磁铁和第二磁铁至少有一个为电磁铁。