CN105632972A - 反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反应腔室，包括基座和旋转机构，基座设置在反应腔室内，用以承载被加工工件；旋转机构通过旋转轴与基座连接，用以驱动基座围绕旋转轴旋转；旋转机构包括：端面跳动检测装置，其设置在基座上方，用于检测其分别与在基座上端面的同一圆周上的各个检测点之间的高度差值；调平装置，其用于调节基座上端面在调节位置处的高度，直至各个高度差值一致。本发明提供的反应腔室，其旋转机构可以消除基座的端面跳动公差，从而可以提高基座上端面的水平度，以使其满足机械手成功取放片的要求。

Description

反应腔室

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种反应腔室。

背景技术

常压化学气相沉积(AtmosphericPressureChemicalVaporDeposition，APCVD)是指在大气压下进行的一种化学气相沉积的方法。APCVD设备主要由以下子系统组成：(1)反应室子系统；(2)气体输运子系统；(3)尾气处理子系统。其中，反应室子系统是APCVD设备的核心组件，其设计方案对于外延层质量和设备产率具有决定性的影响。例如，在反应室子系统内，通常设置有用于承载被加工工件的托盘、用于驱动该托盘旋转的旋转机构以及用于加热该被加工工件的加热装置。为了保证反应室子系统内的温度场和气流的均匀性，提高工艺均匀性，就对旋转机构驱动托盘旋转的稳定性具有一定的要求。

图1为现有的一种基座旋转机构的剖视图。图2为沿图1中B-B线的剖视图。请一并参阅图1和图2，在反应腔室1内设置有基座，该基座为可承载多个被加工工件的托盘2；基座旋转机构用于驱动托盘2旋转，该基座旋转机构包括旋转轴3、上法兰6、下法兰7、焊接波纹管8、磁流体轴承5和伺服电机4。其中，旋转轴3的上端与托盘2连接，下端竖直向下延伸至反应腔室1的外部，并与磁流体轴承5连接；焊接波纹管8套设在旋转轴3上，用以密封反应腔室1，并且焊接波纹管8的上端与反应腔室1的底部连接，下端与上法兰6连接；上法兰6和下法兰7通过螺栓对接，且二者可相对于反应腔室1作升降运动；磁流体轴承5固定在下法兰7上，且通过联轴器41与伺服电机4的驱动轴连接。在伺服电机4的驱动下，磁流体轴承5通过旋转轴3带动托盘2围绕旋转轴3旋转。此外，为了提高劳动生产率，保证被加工工件无污染，通常采用机械手自托盘2进行取放片操作，由于该机械手是水平地将被加工工件放置于托盘2的上端面，因而对托盘2上端面的水平度具有一定的要求，以保证机械手与托盘上端面用于承载各个被加工工件的位置之间的竖直间距一致，从而保证机械手取放片的成功率，通常要求该距离误差小于0.5mm。为此，如图2所示，在上法兰6上还分别设置有拧紧螺丝9和止动螺丝10，通过调节二者的松紧程度可以调节上法兰6上端面的水平度，从而可以间接调节固定在该上法兰6上的托盘2上端面的水平度，以实现上述距离误差维持在允许的范围内。

上述基座旋转机构在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：

上述托盘2在旋转时会产生端面跳动的现象，该现象会影响托盘上端面的水平度，而上述基座旋转机构不具备减小或消除端面跳动公差的功能，从而仍然存在托盘2上端面的水平度无法满足机械手成功取放片的要求的问题。

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，其旋转机构可以消除基座的端面跳动公差，从而可以提高基座上端面的水平度，以使其满足机械手成功取放片的要求。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括基座和旋转机构，所述基座设置在所述反应腔室内，用以承载被加工工件；所述旋转机构通过旋转轴与所述基座连接，用以驱动所述基座围绕所述旋转轴旋转；所述旋转机构包括：端面跳动检测装置，设置在所述基座上方，用于检测其分别与在所述基座上端面的同一圆周上的各个检测点之间的高度差值；调平装置，用于调节所述基座上端面在调节位置处的高度，直至各个高度差值一致；所述调节位置为所述基座上端面上与所有的所述高度差值中的最大值或者最小值相对应的位置。

其中，所述旋转驱动机构还包括环形中心轴，所述环形中心轴的上部分套设在所述旋转轴上；所述环形中心轴的下部分自所述旋转轴的下端伸出；所述调平装置位于所述环形中心轴的内侧，且与所述旋转轴可围绕其旋转的连接，并且所述调平装置通过调节所述环形中心轴在所述调节位置处的高度，来间接调节所述旋转轴的倾斜角度，从而实现调整所述基座上端面在调节位置处的高度。

优选的，在所述环形中心轴下部分的内周壁上环绕设置有环形的水平凸缘，所述水平凸缘的上端面和下端面均与所述旋转轴的径向相互平行；所述调平装置包括调平本体、中心螺钉和多个调节螺钉，其中，所述调平本体的上端面与所述水平凸缘的下端面相接触，且在所述调平本体的上端面上设置有中心通孔和均匀分布在其周围的多个调节通孔；所述中心螺钉穿过所述中心通孔并与所述旋转轴连接；各个调节螺钉一一对应地穿过各个调节通孔，且与该调节通孔螺纹连接；并且，每个所述调节螺钉的前端呈圆锥状，且在每个所述调节通孔的孔壁上还设置有可径向移动的球体，所述球体的一部分位于所述调节通孔的孔壁内侧，所述球体的另一部分位于所述调平本体的外周壁外侧，并与所述环形中心轴的内周壁相接触。

优选的，在所述旋转轴的下端设置有连接孔，所述连接孔的轴线与所述旋转轴的轴线相重合；在所述旋转轴的下端面与所述水平凸缘的上端面之间还设置有滑动套，在所述滑动套的上端面设置有连接轴，所述连接轴位于所述连接孔内，且二者相互配合；在所述滑动套的下端面设置有螺纹孔，所述中心螺钉穿过所述中心通孔并与所述螺纹孔螺纹配合。

优选的，在所述水平凸缘的上端面和所述滑动套与该上端面相接触的表面之间设置有旋转密封件，用以对所述环形中心轴和所述旋转轴之间的间隙进行密封。

优选的，在所述环形中心轴上还套设有轴套，且在所述轴套与所述环形中心轴之间设置有双密封圈，用以对二者之间的间隙进行密封。

优选的，所述反应腔室还包括上法兰和下法兰，二者采用螺纹连接的方式对接，且可相对于所述反应腔室作升降运动；并且，所述上法兰和下法兰用于支撑所述旋转机构。

优选的，所述反应腔室还包括波纹管，所述波纹管套设在所述旋转轴上，并且所述波纹管的上端与所述反应腔室的底部密封连接；所述波纹管的下端与所述上法兰连接；所述波纹管的下端与所述旋转机构采用泛塞密封圈实现二者之间的密封。

优选的，所述反应腔室还包括水平度调节装置，其包括拧紧螺钉和止动螺钉，其中，所述拧紧螺钉和止动螺钉分别安装在所述上法兰的上端面和所述下法兰的下端面上；通过分别调节所述拧紧螺钉和止动螺钉分别相对于所述上法兰和下法兰在其轴向上的相对位置，来调节所述上法兰上端面的水平度，从而间接调节所述基座上端面的水平度。

优选的，所述端面跳动检测装置包括距离传感器。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的反应腔室，其通过在基座上方设置端面跳动检测装置，可以检测该端面跳动检测装置分别与在所述基座上端面的同一圆周上的各个检测点之间的高度差值；并通过调平装置调节基座上端面在调节位置(与所有的高度差值中的最大值或者最小值相对应的位置)处的高度，直至各个高度差值一致，可以消除基座的端面跳动公差，从而可以提高基座上端面的水平度，以使其满足机械手成功取放片的要求。

附图说明

图1为现有的一种基座旋转机构的剖视图；

图2为沿图1中B-B线的剖视图；

图3A为本发明实施例提供的反应腔室的内部结构示意图；

图3B为图3A中基座的俯视图；

图4A为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图；

图4B为图4A中I区域的放大剖视图；

图4C为本发明实施例所采用的滑动套的剖视图；

图4D为本发明实施例所采用的调平装置的剖视图；

图5为本发明实施例所采用的上法兰的俯视图；以及

图6为本发明实施例所述采用的下法兰的仰视图。

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进行详细描述。

图3A为本发明实施例提供的反应腔室的内部结构示意图。图3B为图3A中基座的俯视图。请一并参阅图3A和图3B，反应腔室20包括基座21和旋转机构。其中，基座21设置在反应腔室20内，用以承载被加工工件；旋转机构(图中未示出)通过旋转轴22与基座21连接，用以驱动该基座21围绕旋转轴22旋转。

图4A为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图。请参阅图4A，反应腔室20还包括用于支撑旋转机构的上法兰25和下法兰26，二者采用螺纹连接的方式对接，且可相对于反应腔室20作升降运动，进一步说，下法兰26通过连杆29与升降驱动机构(图中未示出)连接，在升降驱动机构的驱动下，连杆29带动上法兰25和下法兰26上升或下降，从而实现由二者支撑的旋转机构及基座21同步上升或下降。

而且，反应腔室20还包括波纹管24，该波纹管24套设在旋转轴22上，并且波纹管24的上端与反应腔室20的底部密封连接，例如采用焊接的方式密封；波纹管24的下端与上法兰25连接，且与旋转机构采用泛塞密封圈实现二者之间的密封，该密封方式将在下文作详细描述。借助波纹管24，可以实现对反应腔室20的密封，以保证其处于真空环境。容易理解，上述波纹管24在竖直方向上是可伸缩的，在旋转轴22作升降运动时，波纹管24的上端相对于反应腔室20固定不同，而波纹管24的下端相对于反应腔室20与旋转轴22同步作升降运动，即，波纹管24在旋转轴22上升时被压缩，在旋转轴22下降时被伸长。

下面对旋转机构的结构和功能进行详细描述。具体地，该旋转机构包括端面跳动检测装置23和调平装置。其中，端面跳动检测装置23设置在基座21上方，用于检测其分别与在基座21上端面的同一圆周上的各个检测点之间的高度差值，如图3A所示。具体来说，在旋转机构的驱动下，基座21围绕旋转轴22旋转；此时端面跳动检测装置23朝向基座21的上端面211发送检测信号，该检测信号到达该上端面211上的位置即为检测点，由于基座21处于旋转状态，因而各个检测点在上端面211的同一圆周上形成连续轨迹231，如图3B所示；同时，端面跳动检测装置23接收来自上端面211上的各个检测点的反馈信号，并根据该反馈信号计算端面跳动检测装置23与各个检测点之间的高度差值。容易理解，若各个高度差值之间存在差异，则表面基座21存在端面跳动公差，且该端面跳动公差为所有高度差值中的最大值与最小值的差值。上述端面跳动检测装置23例如可以为距离传感器。

调平装置用于调节基座21上端面211在调节位置处的高度，直至各个高度差值一致，从而可以消除基座21的端面跳动公差，从而可以提高基座21上端面211的水平度，以使其满足机械手成功取放片的要求。所谓调节位置，是指基座21上端面211上与所有的高度差值中的最大值或者最小值相对应的位置。

下面结合图4B-4D对上述调平装置的具体结构进行详细描述。具体地，旋转驱动机构还包括环形中心轴30，该环形中心轴30的上部分套设在旋转轴22上，环形中心轴30的下部分自旋转轴22的下端伸出，如图4B所示，环形中心轴30的下部分在旋转轴22的底部环绕形成一空间，调平装置36位于该空间内，即，位于环形中心轴30的内侧，且与旋转轴22可围绕其旋转的连接。

在本实施例中，如图4D所示，在环形中心轴30下部分的内周壁上环绕设置有环形的水平凸缘301，该水平凸缘301的上端面和下端面均与旋转轴22的径向相互平行。调平装置36包括调平本体、中心螺钉38和三个调节螺钉39，其中，调平本体的上端面与水平凸缘301的下端面相接触，且在调平本体的上端面上设置有中心通孔361和均匀分布在其周围的三个调节通孔362；中心螺钉38穿过中心通孔361并与旋转轴22连接；各个调节螺钉39一一对应地穿过各个调节通孔362，且与该调节通孔362螺纹连接；并且，每个调节螺钉39的前端呈圆锥状，且在每个调节通孔362的孔壁上还设置有可径向移动的球体40，该球体40的一部分位于调节通孔362的孔壁内侧，球体40的另一部分位于调平本体的外周壁外侧，并与环形中心轴30的内周壁相接触。

而且，调平装置36与旋转轴22可围绕其旋转的连接的方式具体为：如图4B和图4C所示，在旋转轴22的下端设置有连接孔221，该连接孔221的轴线与旋转轴22的轴线相重合；在旋转轴22的下端面与水平凸缘301的上端面之间还设置有滑动套34，在该滑动套34的上端面341设置有连接轴342，该连接轴342位于连接孔221内，且二者相互配合；在滑动套34的下端面344设置有螺纹孔343，中心螺钉38竖直向上穿过中心通孔361并与该螺纹孔343螺纹配合。

当基座21存在端面跳动公差时，将中心螺钉38旋松，此时调平本体可相对于滑动套34围绕中心螺钉38旋转，从而可以改变各个调节螺钉39在其圆周上的位置，以使得三个调节螺钉39中的任意一个调节螺钉所在的位置旋转至上述调节位置，即，由端面跳动检测装置23检测获得的、基座21上端面211上与所有的高度差值中的最大值或者最小值相对应的位置。

若上述调节位置是与基座21上端面211上与所有的高度差值中的最大值相对应的位置，在这种情况下，旋转位于调节位置的调节螺钉39，以使其相对于调节通孔362竖直向上移动，如图4D中左侧的调节螺钉39；该调节螺钉39的圆锥状的前端会将球体40挤出调节通孔362，即，球体40在调节通孔362的径向上相对于调节本体朝外(朝图4D中的左侧)移动，同时朝环形中心轴30下部分的内周壁(朝图4D中的左侧)施加推力，以推动该环形中心轴30相对于其轴线倾斜一定的角度，从而可以升高基座21上端面211在上述调节位置处的高度，即，减小该调节位置处的高度差值，直至各个高度差值一致。

若上述调节位置是与基座21上端面211上与所有的高度差值中的最小值相对应的位置，在这种情况下，旋转位于调节位置的调节螺钉39，以使其相对于调节通孔362竖直向下移动，此时球体40在调节通孔362的径向上相对于调节本体朝外(朝图4D中的右侧)移动，从而可以降低基座21上端面211在上述调节位置处的高度，即，增加该调节位置处的高度差值，直至各个高度差值一致。当完成高度调节之后，旋紧中心螺钉38，从而使调节本体固定不动。

由上可知，上述调平装置36通过调节环形中心轴60在调节位置处的高度，来间接调节旋转轴22的倾斜角度，从而实现调整基座21上端面211在调节位置处的高度，直至各个高度差值一致，进而可以消除基座的端面跳动公差，从而可以提高基座上端面的水平度，以使其满足机械手成功取放片的要求。

为了保证反应腔室20的真空环境，在水平凸缘301的上端面和滑动套34与该上端面相接触的表面(即，图4C中所示的上端面341)之间设置有旋转密封件37，该旋转密封件37可以对水平凸缘301的上端面和滑动套34与该上端面相接触的表面之间的间隙进行旋转密封，从而可以实现对环形中心轴30和旋转轴22之间的间隙进行密封，以保证反应腔室20处于真空环境。而且，在环形中心轴30上还套设有轴套31，且在轴套31与环形中心轴30之间设置有双密封圈32，用以对二者之间的间隙进行密封。

借助旋转密封件37、双密封圈32以及泛塞密封圈，可以分别实现水平凸缘301的上端面和滑动套34上端面之间的旋转密封、轴套31内侧与环形中心轴30的密封以及轴套31外侧与波纹管24的下端之间的密封，从而可以保证反应腔室20的真空环境，而且在消除基座21的端面跳动公差的过程中仍然可以保证密封有效，不会破坏反应腔室20的真空环境。

另外，旋转机构包括旋转驱动电机28，其通过拉杆27与旋转轴22连接，用以为所述旋转轴22提供旋转动力。

在本实施例中，反应腔室20还包括水平度调节装置，图5为本发明实施例所采用的上法兰的俯视图。图6为本发明实施例所述采用的下法兰的仰视图。请一并参阅图5和图6，水平度调节装置包括拧紧螺钉42和止动螺钉43，其中，拧紧螺钉42和止动螺钉43分别安装在上法兰25的上端面251和下法兰26的下端面261上；通过分别调节拧紧螺钉42和止动螺钉43分别相对于上法兰25和下法兰26在其轴向上的相对位置，可以调节上法兰25上端面251的水平度，从而间接调节基座21上端面211的水平度，进而可以在托盘21处于静止状态时，调节其上端面211的水平度。

综上所述，本发明提供的反应腔室，其通过在基座上方设置端面跳动检测装置，可以检测该端面跳动检测装置分别与在所述基座上端面的同一圆周上的各个检测点之间的高度差值；并通过调平装置调节基座上端面在调节位置(与所有的高度差值中的最大值或者最小值相对应的位置)处的高度，直至各个高度差值一致，可以消除基座的端面跳动公差，从而可以提高基座上端面的水平度，以使其满足机械手成功取放片的要求。

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，包括基座和旋转机构，所述基座设置在所述反应腔室内，用以承载被加工工件；所述旋转机构通过旋转轴与所述基座连接，用以驱动所述基座围绕所述旋转轴旋转；其特征在于，所述旋转机构包括：

端面跳动检测装置，设置在所述基座上方，用于检测其分别与在所述基座上端面的同一圆周上的各个检测点之间的高度差值；

调平装置，用于调节所述基座上端面在调节位置处的高度，直至各个高度差值一致；所述调节位置为所述基座上端面上与所有的所述高度差值中的最大值或者最小值相对应的位置。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述旋转驱动机构还包括环形中心轴，所述环形中心轴的上部分套设在所述旋转轴上；所述环形中心轴的下部分自所述旋转轴的下端伸出；

所述调平装置位于所述环形中心轴的内侧，且与所述旋转轴可围绕其旋转的连接，并且所述调平装置通过调节所述环形中心轴在所述调节位置处的高度，来间接调节所述旋转轴的倾斜角度，从而实现调整所述基座上端面在调节位置处的高度。

3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，在所述环形中心轴下部分的内周壁上环绕设置有环形的水平凸缘，所述水平凸缘的上端面和下端面均与所述旋转轴的径向相互平行；

所述调平装置包括调平本体、中心螺钉和多个调节螺钉，其中，所述调平本体的上端面与所述水平凸缘的下端面相接触，且在所述调平本体的上端面上设置有中心通孔和均匀分布在其周围的多个调节通孔；

所述中心螺钉穿过所述中心通孔并与所述旋转轴连接；

各个调节螺钉一一对应地穿过各个调节通孔，且与该调节通孔螺纹连接；并且，每个所述调节螺钉的前端呈圆锥状，且在每个所述调节通孔的孔壁上还设置有可径向移动的球体，所述球体的一部分位于所述调节通孔的孔壁内侧，所述球体的另一部分位于所述调平本体的外周壁外侧，并与所述环形中心轴的内周壁相接触。

4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，在所述旋转轴的下端设置有连接孔，所述连接孔的轴线与所述旋转轴的轴线相重合；

在所述旋转轴的下端面与所述水平凸缘的上端面之间还设置有滑动套，在所述滑动套的上端面设置有连接轴，所述连接轴位于所述连接孔内，且二者相互配合；在所述滑动套的下端面设置有螺纹孔，所述中心螺钉穿过所述中心通孔并与所述螺纹孔螺纹配合。

5.根据权利要求4所述的反应腔室，其特征在于，在所述水平凸缘的上端面和所述滑动套与该上端面相接触的表面之间设置有旋转密封件，用以对所述环形中心轴和所述旋转轴之间的间隙进行密封。

6.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，在所述环形中心轴上还套设有轴套，且在所述轴套与所述环形中心轴之间设置有双密封圈，用以对二者之间的间隙进行密封。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括上法兰和下法兰，二者采用螺纹连接的方式对接，且可相对于所述反应腔室作升降运动；并且，所述上法兰和下法兰用于支撑所述旋转机构。

8.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括波纹管，所述波纹管套设在所述旋转轴上，并且所述波纹管的上端与所述反应腔室的底部密封连接；所述波纹管的下端与所述上法兰连接；所述波纹管的下端与所述旋转机构采用泛塞密封圈实现二者之间的密封。

9.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括水平度调节装置，其包括拧紧螺钉和止动螺钉，其中，

所述拧紧螺钉和止动螺钉分别安装在所述上法兰的上端面和所述下法兰的下端面上；通过分别调节所述拧紧螺钉和止动螺钉分别相对于所述上法兰和下法兰在其轴向上的相对位置，来调节所述上法兰上端面的水平度，从而间接调节所述基座上端面的水平度。

10.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述端面跳动检测装置包括距离传感器。