CN105280520B - 一种反应腔室的上盖开启机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应腔室的上盖开启机构，上盖开启机构位于反应腔室的一侧，其包括至少一个驱动单元；每个驱动单元包括第一固定件、第二固定件、第一连接件和驱动装置；第一固定件固定于上盖上；其与第一连接件的第一端通过固定销和活动销铰接；且固定销和活动沿远离第一连接件的第一端的方向依次设置；驱动装置与第一连接件的第二端铰接；第二固定件固定于反应腔室的腔体上；其与第一连接件铰接于活动销与第一连接件的第二端之间。上盖开启机构具有更大的承载能力，更简单的结构，并可以使上盖具有更大的开启角度。

Description

一种反应腔室的上盖开启机构

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种反应腔室的上盖开启机构。

背景技术

半导体加工设备的反应腔室用于对被加工工件进行刻蚀、沉积等工艺，其主要包括腔体、上盖和上盖驱动装置，其中，上盖与腔体之间一般设有密封圈，用于将二者密封，从而可以在反应腔室内形成真空的工艺环境；上盖驱动装置用于驱动上盖开启或关闭，以便在外界与反应腔室之间传输被加工工件，以及对反应腔室内部的器件进行维护。

图1为现有的反应腔室的结构示意图。如图1所示，反应腔室包括腔体1、上盖2、密封圈3和上盖驱动装置。上盖驱动装置包括多个驱动单元，每个驱动单元包括导柱4、滑块5、翻转杆6、驱动杆7、气缸8和支撑杆9，其中，导柱4沿竖直方向设置，其下端固定在腔体1上；滑块5套设于导柱4上，其可沿导柱4作升降运动；翻转杆6通过第一铰链10与滑块5铰接，且上盖2固定于翻转杆6上；气缸固定于腔体1上；驱动杆7的一端通过第一铰链10与滑块5和翻转杆6铰接，另一端通过铰链与气缸8的活塞杆铰接；支撑杆9的两端分别通过铰链与腔体1和驱动杆7铰接。

在上盖2开启的过程中，驱动杆7在气缸8的驱动下，带动支撑杆9转动，进而带动翻转杆6、滑块5以及固定于翻转杆6上的上盖2沿导柱4向上滑动；在支撑杆9转动至其最大角度后，其停止转动，并使翻转杆6、滑块5和上盖2停止滑动；而驱动杆7则继续在气缸8的驱动下，驱动翻转杆6和上盖2绕第一铰链10转动，直至转动至预设开启角度，从而完成上盖2的开启。上盖2的关闭过程与上述上盖2的开启过程类似，在此不再赘述。

在上述反应腔室中，上盖2的开闭过程包括沿导柱4升降和绕第一铰链10转动两个步骤，其中，上盖2沿导柱4的升降可以在上盖2转动时避免与密封圈3产生摩擦，以及避免由此导致的密封圈3(尤其是密封圈3的靠近第一铰链10的部分)的磨损，进而可以使密封圈3在工艺过程中具有良好的密封效果。此外，上盖2沿导柱4的升降还可以对密封圈3由于反应腔室内外之间的气压差而产生的变形进行补偿，从而使密封圈3可以实现对反应腔室的良好的密封。

但上述上盖驱动装置在实际应用中不可避免地存在下述问题：

首先，上盖驱动装置的每个驱动单元包括有导柱4、滑块5组成的导柱-滑块机构和由翻转杆6、驱动杆7和支撑杆9组成的多连杆铰链机构，上述二者相互配合实现上盖2的升降和转动，这要求上述各部件具有较高的加工精度及装配精度。

其次，上盖驱动装置的结构较为复杂，且其各部件的受力情况复杂，各部件受力较为不均匀，如支撑杆9不仅要承受上盖2的重力，还需承担驱动杆7的作用力；又如导柱4不仅要承受驱动杆7的作用力，还需承受支撑杆9的反力；在实际应用中，上述上盖驱动装置仅具有有限的承载能力，以防止上述部件因受力过大而变形，导致机构卡滞，这使其不适用于负载较重的场合。

此外，受限于导柱-滑块机构的高度和多连杆铰链机构的运动角度，上述上盖驱动装置驱动上盖开启的最大角度较小，其一般小于60度，这使其不适合对最大开盖角度有要求较高的场合。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种反应腔室的上盖开启机构，其具有更大的承载能力，更简单的结构，并使上盖具有更大的开启角度。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室的上盖开启机构，用于驱动反应腔室的上盖开启或关闭，所述上盖开启机构位于所述反应腔室的一侧，其包括至少一个驱动单元；每个驱动单元包括第一固定件、第二固定件、第一连接件和驱动装置；所述第一固定件固定于所述反应腔室的上盖上，其与所述第一连接件的第一端通过固定销和活动销铰接，且所述固定销和活动销沿远离所述第一连接件的第一端的方向依次设置；所述驱动装置与所述第一连接件的第二端铰接；所述第二固定件固定于所述反应腔室的腔体上，其与所述第一连接件铰接于所述活动销与第一连接件的第二端之间。

其中，所述第一固定件和第一连接件上的与所述固定销配合的销孔的直径与所述固定销的直径相同；所述第一固定件或第一连接件上的与所述活动销配合的销孔的直径大于所述活动销的直径。

其中，所述固定销与所述活动销直径相等。

其中，所述第一连接件或第一固定件上的与所述活动销配合的销孔的直径和所述活动销的直径之间的差值范围为3～5mm。

其中，所述上盖开启机构包括两个驱动单元，且所述两个驱动单元在所述反应腔室的一侧对称安装。

其中，所述驱动装置包括气缸、滑动杆、第二连接件；所述气缸的活塞杆与所述滑动杆连接；所述滑动杆上设有滑动部；所述第二连接件与所述第一连接件的第二端铰接，且其上设有与所述滑动杆的滑动部相配合的通孔，使所述第二连接件环绕所述滑动杆的滑动部。

其中，所述滑动部的长度大于所述第二连接件上与所述滑动部相配合的通孔的长度。

其中，所述滑动部的长度与所述第二连接件上的通孔的长度之间的差值范围为5～10mm。

其中，所述反应腔室的腔体和上盖之间设有密封圈，所述滑动部与所述第二连接件上与所述滑动部相配合的通孔的长度之间的差值大于所述密封圈在所述上盖开启和关闭过程中的最大变形量。

其中，所述滑动部与所述第二连接件上与所述滑动部相配合的通孔的长度之间的差值和所述密封圈在所述上盖开启和关闭过程中的最大变形量二者之间的差值范围为3～5mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的反应腔室的上盖开启机构，其驱动装置通过与第

一连接件的铰接，以及第一连接件和第一固定件、第二固定件的铰接

驱动上盖开启或关闭，并且使设置在反应腔室的腔体和上盖之间的密

封圈在该过程中不被磨损。与现有技术相比，在上盖的开启或关闭过

程中，上盖的重力由铰接机构承受，使其承载能力更大，且各部件受

力情况更简单合理；并且，还使其结构简单，具有更少的零部件；以

及，还可以使上盖具有更大的开启角度，从而可以适用于更多场合。

附图说明

图1为现有的反应腔室的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的反应腔室的上盖开启机构的结构示意图；

图3为图2中区域A的放大图；

图4为第一固定件与第一连接件之间的连接方式的示意图；

图5为第二连接件与滑动件之间的连接方式的示意图；

图6为上盖开启机构开启或关闭上盖的示意图；

图7为上盖开启前或上盖关闭后的示意图；以及

图8为上盖的开启角度的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的反应腔室的上盖开启机构进行详细描述。

请参看图2和图3，图2为本发明实施例提供的反应腔室的上盖开启机构的结构示意图；图3为图2中区域A的放大图。反应腔室20包括腔体21、上盖22和上盖开启机构。其中，上盖开启机构用于驱动反应腔室20的上盖22开启或关闭，其位于反应腔室20的一侧，包括至少一个驱动单元23。腔体21与上盖22之间设有密封圈24，该密封圈24用于在上盖22关闭时，将腔体21和上盖22密封；优选地，密封圈24设置在腔体21的顶面上。

每个驱动单元23包括第一固定件230、第二固定件231、第一连接件232和驱动装置233。其中，第一固定件230固定于反应腔室20的上盖22上，其与第一连接件232的第一端通过固定销234和活动销235铰接，且固定销234和活动销235沿远离第一连接件232的第一端的方向依次设置，其二者之间的连接方式以及固定销234和活动销235的相对位置如图4所示；驱动装置233与第一连接件232的第二端铰接。第二固定件231固定于反应腔室20的腔体21上，其与第一连接件232铰接于活动销235与第一连接件231的第二端之间，其二者之间的连接方式如图3所示。优选地，在本实施例中，上盖开启机构包括两个驱动单元，且该两个驱动单元在反应腔室的一侧对称设置，如图2所示。

具体地，第一固定件230和第一连接件232上的与固定销234配合的销孔的直径与固定销234的直径相同；第一固定件230或第一连接件232上的与活动销235配合的销孔的直径大于活动销235的直径。进一步地，固定销234的直径或活动销235的直径相等。优选地，在本实施例中，第一固定件230上与活动销235配合的销孔的直径等于活动销235的直径，第一连接件232上与活动销235配合的销孔的直径大于销孔235的直径。进一步优选地，第一连接件232上的与活动销235配合的销孔的直径和活动销235的直径之间的差值范围为3～5mm。

在本实施例中，第一固定件230和第一连接件232的第一端通过固定销234和活动销235铰接，从而组成双轴铰链机构。并且，由于第一固定件230上与活动销235配合的销孔的直径与活动销235的直径相同，第一连接件232的第一端上与活动销235配合的销孔的直径大于活动销235的直径，在上盖22自身的重力的作用下，在上盖22的开启过程中，上盖22的靠近上盖开启机构的一端会先于远离上盖开启机构的一端上升，并与密封圈24脱离接触；在上盖22的关闭过程中，上盖22的远离上盖开启机构的一端先于靠近上盖开启机构的一端下降，使上盖22的靠近上盖开启机构的一端最后与密封圈24接触。从而，在上盖22的开启和关闭过程中，本实施例提供的上盖开启机构避免了上盖22，尤其是上盖22的靠近上盖开启机构的一端与密封圈24之间的摩擦，从而避免了密封圈24的磨损。

在本实施例中，驱动装置233包括气缸或电机；优选地，驱动装置233包括气缸2330、滑动杆2331、第二连接件2332。其中，气缸2330的活塞杆与滑动杆2331连接；滑动杆2331上设有滑动部2331a，滑动部2331a两端为限位部2331b，如图5所示；第二连接件2332与第一连接件232的第二端铰接，且其上设有与滑动杆2331的滑动部2331a相配合的通孔，使第二连接件2332环绕滑动杆2331的滑动部2331a，并在位于滑动部2331a两端的限位部2331b之间沿滑动部2331a滑动。优选地，在本实施例中，滑动部2331a的长度大于第二连接件2332上与滑动部2331a相配合的通孔的长度。

下面结合图6和图7对本发明实施例提供的反应腔室的上盖开启机构开启和关闭上盖22的原理和过程进行详细描述。

上盖22的开启过程可分为两个阶段。在上盖22开启过程的第一阶段，气缸2330的活塞杆带动滑动杆2331、第二连接件2332向下运动，从而使第一连接件232以其与第二固定件231的铰接轴为转轴转动，也就是说，第一连接件232的第二端向下运动，第一端向上运动。而在第一连接件232的第一端向上运动的过程中，由于第一连接件232上与活动销235配合的销孔的直径大于活动销235的直径，在上盖22的重力作用下，上盖22会首先以固定销234为转轴转动，在上盖22转动的过程中，活动销235所在一侧会向上运动，直至其状态由与第一连接件232上与活动销235配合的销孔的底部接触逐步变为与该销孔的顶部接触；当活动销235与该销孔的顶部接触时，上盖22无法以固定销234为转轴继续转动，第一阶段结束。在该过程中，上盖22的靠近上盖开启机构的一端上升至预设高度，并与密封圈24脱离接触。

在上盖22开启过程的第二阶段，气缸2330的活塞杆继续带动滑动杆2331、第二连接件2332向下运动，以及使第一连接件232以其与第二固定件231的铰接轴为转轴转动。而由于活动销235已经在第一阶段中与第一连接件232上与活动销235配合的销孔的顶部接触，因此，在第一连接件232的转动时，固定销234与活动销235会同时受力，带动上盖22与第一连接件232同步转动，从而实现上盖22的开启。

根据上述可知，在上盖22的开启过程中，上盖22的靠近上盖开启机构的一端会首先向上运动预定距离，使其与密封圈24脱离接触，并且，在上盖22的后续开启过程中，其与密封圈24不接触，从而使上盖22开启时不与密封圈24之间产生摩擦，这样就不会导致密封圈24的磨损，从而影响反应腔室20的密封性。

上盖22的开启角度一般小于90°，如图8所示，因此，在上盖22处于开启状态时，在上盖22的重力的影响下，第二连接件2332会与滑动件2331的位于滑动部2331a上方的限位部2331b接触。

上盖22的关闭过程可分为三个阶段。在上盖22关闭过程的第一阶段，在上盖22自身重力的作用，以及气缸2330的带动下，第二连接件2332向上运动，并带动第一连接件232以其与第二固定件231的铰接处为转轴转动，进而带动上盖22向腔体21的顶端方向旋转，直至上盖22的远离上盖开启机构的一端与腔体21及密封圈24接触。在该过程中，由于上盖22的重力的作用，活动销235与第一连接件232上与活动销235配合的销孔的顶端接触。

在上盖22关闭过程的第二阶段，在上盖22自身重力和气缸2330的驱动下，第一连接件232继续旋转，带动上盖22以固定销234为转轴转动，也就是说，上盖22上靠近上盖开启机构的一端向下运动，直至与密封圈24接触，从而实现上盖22的关闭。

在上盖22关闭过程的第三阶段，气缸2330继续驱动滑动杆2331向上运动，使第二连接件2332与滑动杆2331之间相对滑动，并使第二连接件232与位于滑动部2331a下部的限位部2331b接触。在工艺过程中，当密封圈24因反应腔室20内的真空而变形时，第二连接件2332和位于滑动部2331a下方的限位部2331b的接触可以对其进行补偿，使上盖22与密封圈24之间密封，从而保证反应腔室20密封良好。

优选地，在本实施例中，滑动部2331a的长度与第二连接件2332上的通孔的长度之间的差值范围为5～10mm；且滑动部2331a与第二连接件2332上的与滑动部2331a相配合的通孔的长度之间的差值大于密封圈24在上盖开启和关闭过程中的最大变形量，优选地，其二者之间的差值范围为3～5mm。

在本实施例中，每个驱动单元23还包括第一缓冲垫236，第一缓冲垫236设于第二固定件231上，且位于第一连接件232绕其与第二连接件2332的铰接处转动的路径上，其用于在上盖22开启至最大角度时，对上盖22进行缓冲。

在本实施例中，上盖开启机构还包括第二缓冲垫25，第二缓冲垫25设于腔体21的与上盖22相接触的表面上，其用于在上盖22的开启和关闭过程中，缓冲上盖22与腔体21之间的冲击力。优选地，第二缓冲垫25设于腔体21上远离第二固定件231的一侧。

本实施例提供的反应腔室的上盖开启机构，其驱动装置233通过与第一连接件232的铰接，以及第一连接件232和第一固定件230、第二固定件231的铰接驱动上盖22开启或关闭，并且使设置在反应腔室20的腔体21和上盖22之间的密封圈24在该过程中不被磨损。与现有技术相比，在上盖22的开启或关闭过程中，上盖22的重力由铰接机构承受，使其承载能力更大，且各部件受力情况更简单合理；并且，还使其结构简单，具有更少的零部件；以及，还可以使上盖22具有更大的开启角度，从而可以适用于更多场合。

需要说明的是，在本实施例中，第一固定件230上与活动销235配合的销孔的直径与活动销235的直径相等，第一连接件232上与活动销235配合的销孔的直径大于活动销235的直径，但本发明并不限于此，在实际应用中，第一固定件230上与活动销235配合的销孔的直径还可以大于活动销235的直径，同时，第一连接件232上与活动销235配合的销孔的直径与活动销235的直径相等。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反应腔室的上盖开启机构，用于驱动反应腔室的上盖开启或关闭，其特征在于，所述上盖开启机构位于所述反应腔室的一侧，其包括至少一个驱动单元；

每个驱动单元包括第一固定件、第二固定件、第一连接件和驱动装置；

所述第一固定件固定于所述反应腔室的上盖上，其与所述第一连接件的第一端通过固定销和活动销铰接，且所述固定销和活动销沿远离所述第一连接件的第一端的方向依次设置；

所述驱动装置与所述第一连接件的第二端铰接；

所述第二固定件固定于所述反应腔室的腔体上，其与所述第一连接件铰接于所述活动销与第一连接件的第二端之间。

2.根据权利要求1所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述第一固定件和第一连接件上的与所述固定销配合的销孔的直径与所述固定销的直径相同；所述第一固定件或第一连接件上的与所述活动销配合的销孔的直径大于所述活动销的直径。

3.根据权利要求2所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述固定销与所述活动销直径相等。

4.根据权利要求2所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述第一连接件或第一固定件上的与所述活动销配合的销孔的直径和所述活动销的直径之间的差值范围为3～5mm。

5.根据权利要求1所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述上盖开启机构包括两个驱动单元，且所述两个驱动单元在所述反应腔室的一侧对称安装。

6.根据权利要求1所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述驱动装置包括气缸、滑动杆、第二连接件；所述气缸的活塞杆与所述滑动杆连接；

所述滑动杆上设有滑动部；

所述第二连接件与所述第一连接件的第二端铰接，且其上设有与所述滑动杆的滑动部相配合的通孔，使所述第二连接件环绕所述滑动杆的滑动部。

7.根据权利要求6所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述滑动部的长度大于所述第二连接件上与所述滑动部相配合的通孔的长度。

8.根据权利要求7所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述滑动部的长度与所述第二连接件上的通孔的长度之间的差值范围为5～10mm。

9.根据权利要求7所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述反应腔室的腔体和上盖之间设有密封圈，所述滑动部与所述第二连接件上与所述滑动部相配合的通孔的长度之间的差值大于所述密封圈在所述上盖开启和关闭过程中的最大变形量。

10.根据权利要求9所述的反应腔室的上盖开启机构，其特征在于，所述滑动部与所述第二连接件上与所述滑动部相配合的通孔的长度之间的差值和所述密封圈在所述上盖开启和关闭过程中的最大变形量二者之间的差值范围为3～5mm。