CN107365978A - 旋转基座的水平度调节机构及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的旋转基座的水平度调节机构及半导体加工设备，其包括调平座、多个调平作用杆和多个调平螺钉，其中，调平座用于支撑旋转轴。调平作用杆和调平螺钉一一对应地沿旋转轴的周向对称设置在调平座内，每个调平螺钉竖直设置，且与调平座螺纹连接。每个调平作用杆的内端面和外端面均为半球面，且分别与调平螺钉和旋转轴形成球面接触。通过调节任意一个调平螺钉相对于调平座在竖直方向上的高度，来调节旋转轴的水平度。调平作用杆与调平座之间具有配合结构，其满足：限制调平作用杆在其径向上的移动及其轴向上的旋转运动。本发明提供的旋转基座的水平度调节机构，其具有较好的结构稳定性，从而可以将旋转基座的水平度保持在良好的水平。

Description

旋转基座的水平度调节机构及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种旋转基座的水平度调节机构及半导体加工设备。
背景技术
硅外延设备作为化学气相沉积原理进行工艺的一种常见设备，通常包括反应腔系统及晶片传输系统等部分组成。其中反应腔系统具有承载晶片、进行沉积等功能，其内部温度均匀性和气场均匀性的好坏直接决定了常压化学气相沉积的成膜质量。
现有的反应腔旋转系统包括反应腔、基座、旋转连接轴及旋转机构。一般地，当晶圆在反应腔内进行生长工艺时，要求基座能够在反应腔内水平旋转，而且，为了有利于成膜质量，同时还要求基座在旋转过程中具有良好的水平度，而水平度则依靠水平度调节机构来保证。
现有的水平度调节机构由旋转轴、钢珠、调平螺钉、固定螺钉及调平座组成。其中，钢珠采用球体结构，其设置在竖直的调平螺钉及旋转轴的内壁之间，且分别与二者形成球面接触。调平螺钉与调平座通过螺纹连接能够在竖直方向上产生相对运动。钢珠和调平螺钉一一对应地沿旋转轴的圆周方向均匀分布。固定螺钉用于连接调平座与旋转轴。具体调平步骤如下：1、旋松固定螺钉，此时旋转轴、钢珠与调平螺钉之间的预紧效果消失；2、测量基座的水平度；3、根据基座的水平度调节调平螺钉相对于调平座的高度，同时钢珠在调平螺钉的挤压作用下向外侧或内侧水平移动，从而旋转轴在受到钢珠的压力后倾斜，进而使基座的水平度产生变化。4、旋紧固定螺钉，调整完成。
但是，上述调节方式存在以下问题：
其一、由于钢珠为球体结构，当其受到调平螺钉的挤压作用时，钢珠可能只产生自体旋转而失去其对旋转轴的挤压作用，导致调平失效。
其二、当调平完成后，基座水平度的保持仅依靠钢珠与调平螺钉之间相互的支撑力来维持，结构稳定性较差。
其三、由于钢珠与调平座之间存在一定间隙，这使得在基座旋转过程中，钢珠与调平螺钉之间相互的支撑力很难维持，导致结构稳定性较差。
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，提出了一种旋转基座的水平度调节机构及半导体加工设备，其具有较好的结构稳定性，从而可以将旋转基座的水平度保持在良好的水平。
为实现本发明的目的而提供一种旋转基座的水平度调节机构，所述旋转基座包括用于承载被加工工件的基座和与之连接的旋转轴，其特征在于，所述水平度调节机构包括调平座、多个调平作用杆和多个调平螺钉，其中，所述调平座用于支撑所述旋转轴；所述调平作用杆和所述调平螺钉一一对应地沿所述旋转轴的周向对称设置在所述调平座内，其中，每个调平螺钉竖直设置，且与所述调平座螺纹连接；每个调平作用杆的内端面和外端面均为半球面，且分别与所述调平螺钉和所述旋转轴形成球面接触；通过调节任意一个调平螺钉相对于所述调平座在竖直方向上的高度，来调节所述旋转轴的水平度；所述调平作用杆与所述调平座之间具有配合结构，该配合结构满足：限制所述调平作用杆在其径向上的移动及其轴向上的旋转运动。
优选的，所述旋转轴采用中空结构，且在所述旋转轴的内周壁上靠近下端的位置处形成有环形凸台；所述调平座位于所述旋转轴的内侧，且支撑所述环形凸台；并且在所述调平座的外周壁上设置有沿其周向对称分布的多个径向孔；所述调平作用杆一一对应地位于所述径向孔中，并且所述调平作用杆的外端面与所述旋转轴的内壁球面接触，所述调平作用杆的内端面和与之相对应的调平螺钉的上端球面接触。
优选的，所述配合结构包括相互配合的长槽和凸部，其中，所述长槽设置在所述调平作用杆的侧壁上，所述长槽在其长度方向上的轴线与所述调平作用杆的轴线相互平行；所述凸部设置在所述径向孔的孔壁上，所述凸部位于所述长槽内，且在所述调平作用杆水平移动时，沿所述长槽的长度方向移动。
优选的，所述配合结构包括相互配合的长槽和凸部，其中，所述长槽设置在所述径向孔的孔壁上，所述长槽在其长度方向上的轴线与所述调平作用杆的轴线相互平行；所述凸部设置在所述调平作用杆的侧壁上，所述凸部位于所述长槽内，且在所述调平作用杆水平移动时，沿所述长槽的长度方向移动。
优选的，所述调平作用杆的径向截面形状包括三角形、椭圆形、多边形或者不规则形；所述径向孔的径向截面形状与所述调平作用杆的径向截面形状相适配。
优选的，还包括浮动衬套，所述浮动衬套设置在所述环形凸台上，且通过中心螺钉与所述调平座固定连接。
优选的，在所述调平座的顶部中心位置处设置有凸台，且对应地在所述浮动衬套的底部设置有凹槽，所述凸台的上表面与所述凹槽的底面相接触，所述凸台的侧壁与所述凹槽的侧壁间隙配合。
优选的，对应地分别在所述凸台的上表面和所述凹槽的底面设置有中心螺纹孔，通过由下而上地将所述中心螺钉旋入所述凸台和所述凹槽的中心螺纹孔中，而实现所述浮动衬套与所述调平座的固定连接。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室、驱动机构和水平度调节机构，其中，在所述反应腔室内设置有旋转基座，所述旋转基座包括用于承载被加工工件的基座和与之连接的旋转轴；所述驱动机构用于驱动所述旋转轴旋转，从而带动所述基座旋转；所述水平度调节机构用于通过调整所述旋转轴的水平度，来调节所述基座的水平度，所述水平度调节机构采用本发明提供的上述水平度调节机构。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的旋转基座的水平度调节机构，其通过使每个调平作用杆的内端面和外端面均为半球面，且分别与调平螺钉和旋转轴形成球面接触，可以通过调节任意一个调平螺钉相对于调平座在竖直方向上的高度，来调节旋转轴的水平度，从而使基座的水平度达到要求。同时，通过借助设置在调平作用杆与调平座之间的配合结构，来限制调平作用杆在其径向上的移动及其轴向上的旋转运动，可以在调平作用杆受到调平螺钉的挤压作用时，使调平作用杆只能沿其轴向平移，而避免出现空转或者上移，从而在完成调平之后，以及在基座旋转时，可以稳定地维持调平作用杆与调平螺钉之间相互的支撑力，进而可以提高机构的结构稳定性，从而可以将旋转基座的水平度保持在良好的水平。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述水平度调节机构，可以提高机构的结构稳定性，从而可以将基座的水平度保持在良好的水平。
附图说明
图1为本发明实施例提供的旋转基座的水平度调节机构的剖视图；
图2为本实施例采用的调平作用杆的轴向平面图；以及
图3为本实施例采用的调平座的剖视图。
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旋转基座的水平度调节机构及半导体加工设备进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的旋转基座的水平度调节机构的剖视图。图2为本实施例采用的调平作用杆的轴向平面图。图3为本实施例采用的调平座的剖视图。请一并参阅图1-3，旋转基座包括用于承载被加工工件的基座(图中未示出)和与之连接的旋转轴1，该基座固定在旋转轴1的顶端，通过驱动旋转轴1旋转，来带动基座旋转。水平度调节机构用于通过调整旋转轴1的水平度，来调节基座的水平度。
该水平度调节机构包括调平座4、多个调平作用杆3、多个调平螺钉5和浮动衬套2。其中，调平座4用于支撑旋转轴1。具体地，旋转轴1采用中空结构，即，中空空间10。并且，在旋转轴1的内周壁上靠近下端的位置处形成有环形凸台11。调平座4位于旋转轴1的内侧，且支撑环形凸台11。浮动衬套2设置在该环形凸台11上，且通过中心螺钉6与调平座4固定连接。
优选的，在调平座4的顶部中心位置处设置有凸台44，且对应地在浮动衬套2的底部设置有凹槽，凸台44的上表面与凹槽的底面相接触，凸台44的侧壁与凹槽的侧壁间隙配合，从而可以在保持调平座4与旋转轴1连接的前提下，允许旋转轴1倾斜一定的角度。进一步地，对应地分别在凸台44的上表面和凹槽的底面设置有中心螺纹孔43，通过由下而上地将中心螺钉6旋入凸台44和凹槽的中心螺纹孔43中，可以实现浮动衬套2与调平座4的固定连接。当然，在实际应用中，还可以采用其他任意方式实现调平座与旋转轴之间的连接。
调平作用杆3和调平螺钉5一一对应地沿旋转轴1的周向对称设置在调平座4内，其中，每个调平螺钉5竖直设置，且与调平座4螺纹连接，该螺纹连接的具体方式为：如图3所示，在调平座4内竖直设置有多个螺纹孔42，各个调平螺钉5一一对应地设置在各个螺纹孔42中，通过旋紧或旋松调平螺钉5，可以调节调平螺钉5相对于调平座4在竖直方向上的高度。
而且，在调平座4的外周壁上设置有沿其周向对称分布的多个径向孔41，各个径向孔41的位置与各个螺纹孔42的位置一一对应，调平作用杆3一一对应地位于径向孔41中。如图2所示，每个调平作用杆3的内端面和外端面均为半球面，且分别与调平螺钉5和旋转轴1形成球面接触，即，调平作用杆3的内端面和与之相对应的调平螺钉5的上端球面接触，调平作用杆3的外端面与旋转轴1的内壁球面接触。通过调节任意一个调平螺钉5相对于调平座4在竖直方向上的高度，可以调节调平作用杆3在水平方向上的位置，即，若旋紧调平螺钉5，使其上升，可以挤压调平作用杆3，使其向外平移；反之，若旋松调平螺钉5，使其下降，可以使调平作用杆3向内平移，从而实现对旋转轴1的水平度的调节。由此，通过调节任意一个调平螺钉5相对于调平座4在竖直方向上的高度，可以调节旋转轴1的水平度，从而使基座的水平度达到要求。
此外，调平作用杆3与调平座4之间具有配合结构，该配合结构满足：限制调平作用杆3在其径向上的移动及其轴向上的旋转运动。如图2所示，调平作用杆3具体包括圆柱体31和分别设置在该圆柱体31两端的两个半球体(32，33)。其中，圆柱体31的轴向即为图2中的X方向；圆柱体31的径向即为图2中的Y方向。在调平作用杆3与调平座4的配合作用下，调平作用杆3无法在Y方向上移动，同时无法围绕圆柱体31平行于X方向的轴线旋转，而只能在X方向上向左或向右移动。这样，在调平作用杆3受到调平螺钉5的挤压作用时，可以使调平作用杆3只能沿其轴向(即X方向)平移，而避免出现空转或者上移，从而在完成调平之后，以及在基座旋转时，可以稳定地维持调平作用杆3与调平螺钉5之间相互的支撑力，进而可以提高机构的结构稳定性，从而可以将基座的水平度保持在良好的水平。
上述配合结构具体可以为：配合结构包括相互配合的长槽和凸部，其中，长槽(图中未示出)设置在径向孔41的孔壁上，长槽在其长度方向上的轴线与调平作用杆3的轴线相互平行。如图2所示，凸部34设置在调平作用杆3的侧壁上，凸部34位于长槽内，且可沿长槽的长度方向移动，即，沿X方向移动。借助长槽和凸部34，可以限制调平作用杆3在其轴向上的旋转运动，避免出现空转。
在实际应用中，上述长槽还可以设置在调平作用杆3的侧壁上，长槽在其长度方向上的轴线与调平作用杆的轴线(平行于X方向)相互平行。凸部设置在径向孔的孔壁上，该凸部位于长槽内，且在调平作用杆3水平移动时，沿长槽的长度方向移动。
或者，还可以省去上述长槽和凸部，并且调平作用杆的径向截面形状包括三角形、椭圆形、多边形或者不规则形；径向孔的径向截面形状与调平作用杆的径向截面形状相适配，也就是说，通过使调平作用杆的外周壁与径向孔的孔壁相配合，同样可以限制调平作用杆3在其径向上的移动及其轴向上的旋转运动。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室、驱动机构和水平度调节机构，其中，在反应腔室内设置有旋转基座，该旋转基座包括用于承载被加工工件的基座和与之连接的旋转轴。驱动机构用于驱动旋转轴旋转，从而带动基座旋转。水平度调节机构用于通过调整旋转轴的水平度，来调节基座的水平度。水平度调节机构采用了本发明实施例提供的上述水平度调节机构。
本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述水平度调节机构，可以提高机构的结构稳定性，从而可以将基座的水平度保持在良好的水平。
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 (9)

1.一种旋转基座的水平度调节机构，所述旋转基座包括用于承载被加工工件的基座和与之连接的旋转轴，其特征在于，所述水平度调节机构包括调平座、多个调平作用杆和多个调平螺钉，其中，
所述调平座用于支撑所述旋转轴；
所述调平作用杆和所述调平螺钉一一对应地沿所述旋转轴的周向对称设置在所述调平座内，其中，每个调平螺钉竖直设置，且与所述调平座螺纹连接；每个调平作用杆的内端面和外端面均为半球面，且分别与所述调平螺钉和所述旋转轴形成球面接触；通过调节任意一个调平螺钉相对于所述调平座在竖直方向上的高度，来调节所述旋转轴的水平度；
所述调平作用杆与所述调平座之间具有配合结构，该配合结构满足：限制所述调平作用杆在其径向上的移动及其轴向上的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，所述旋转轴采用中空结构，且在所述旋转轴的内周壁上靠近下端的位置处形成有环形凸台；
所述调平座位于所述旋转轴的内侧，且支撑所述环形凸台；并且在所述调平座的外周壁上设置有沿其周向对称分布的多个径向孔；
所述调平作用杆一一对应地位于所述径向孔中，并且所述调平作用杆的外端面与所述旋转轴的内壁球面接触，所述调平作用杆的内端面和与之相对应的调平螺钉的上端球面接触。
3.根据权利要求2所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，所述配合结构包括相互配合的长槽和凸部，其中，
所述长槽设置在所述调平作用杆的侧壁上，所述长槽在其长度方向上的轴线与所述调平作用杆的轴线相互平行；
所述凸部设置在所述径向孔的孔壁上，所述凸部位于所述长槽内，且在所述调平作用杆水平移动时，沿所述长槽的长度方向移动。
4.根据权利要求2所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，所述配合结构包括相互配合的长槽和凸部，其中，
所述长槽设置在所述径向孔的孔壁上，所述长槽在其长度方向上的轴线与所述调平作用杆的轴线相互平行；
所述凸部设置在所述调平作用杆的侧壁上，所述凸部位于所述长槽内，且在所述调平作用杆水平移动时，沿所述长槽的长度方向移动。
5.根据权利要求1所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，所述调平作用杆的径向截面形状包括三角形、椭圆形、多边形或者不规则形；
所述径向孔的径向截面形状与所述调平作用杆的径向截面形状相适配。
6.根据权利要求1所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，还包括浮动衬套，所述浮动衬套设置在所述环形凸台上，且通过中心螺钉与所述调平座固定连接。
7.根据权利要求6所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，在所述调平座的顶部中心位置处设置有凸台，且对应地在所述浮动衬套的底部设置有凹槽，所述凸台的上表面与所述凹槽的底面相接触，所述凸台的侧壁与所述凹槽的侧壁间隙配合。
8.根据权利要求7所述的用于旋转基座的水平度调节机构，其特征在于，对应地分别在所述凸台的上表面和所述凹槽的底面设置有中心螺纹孔，通过由下而上地将所述中心螺钉旋入所述凸台和所述凹槽的中心螺纹孔中，而实现所述浮动衬套与所述调平座的固定连接。
9.一种半导体加工设备，包括反应腔室、驱动机构和水平度调节机构，其中，在所述反应腔室内设置有旋转基座，所述旋转基座包括用于承载被加工工件的基座和与之连接的旋转轴；所述驱动机构用于驱动所述旋转轴旋转，从而带动所述基座旋转；所述水平度调节机构用于通过调整所述旋转轴的水平度，来调节所述基座的水平度，其特征在于，所述水平度调节机构采用权利要求1-8任意一项所述的水平度调节机构。
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