CN107785284A - 开盖机构和半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开盖机构和半导体加工设备，开盖机构包括提升机构和连接机构，连接机构包括：竖直设置的旋转轴；固定组件，用于将旋转轴与提升机构连接；连接组件，用于将上电极系统与旋转轴连接，且使上电极系统能够围绕旋转轴旋转；轴承组件，用于向连接组件提供支撑力，同时在上电极系统旋转时，与固定组件滚动接触。轴承组件对连接组件的支撑力起到了承重作用，可避免连接组件倾斜，避免了开盖后上电极系统的整体倾斜，减少了上电极系统的扭矩，进而可减少开盖机构内各个相关零部件之间的预留间隙，减少了它们之间易发生相对位置偏移的现象，减少了不稳定因素，开盖机构内的各个相关零部件间的定位更准确，减少了各相关零部件的磨损和损坏。

Description

开盖机构和半导体加工设备
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种开盖机构和半导体加工设备。
背景技术
通常情况，如图1所示，LED刻蚀机由以下部分组成：反应腔室1、位于所述反应腔室顶部的上电极系统，以及位于所述反应腔室底部且与所述上电极系统相对应的下电极系统和开盖机构2。其中，反应腔室1为工艺提供真空环境；上电极系统的主要功能是提供工艺气体机上射频功率；下电极机构的主要功能是承载被加工工件并提供下射频能量；开盖机构2的主要功能是实现上电极系统与反应腔室的开合。
开盖机构2具体包括提升机构和连接机构，提升机构通过连接机构与上电极系统可水平旋转的连接，用以驱动上电极系统作升降运动。也就是说，在提升机构的驱动下，上电极系统可以相对于反应腔室上升，同时上电极系统还可以相对于提升机构水平旋转，从而实现反应腔室1的开盖动作。
具体的，上电极系统包括石英盖14、石英盖挂钩15、线圈盒3、线圈16、铜连接条17、上射频发生器18、喷嘴，石英盖14用于对反应腔室进行开合，线圈16位于石英盖14上方，线圈盒3通过石英盖挂钩15与石英盖14可活动的连接，上射频发生器18设置于线圈盒3内，上射频发生器18通过铜连接条17与线圈16可活动的连接。通常情况，如图1所示的反应腔室1的上电极系统开盖有两种维护需求：1.维护反应腔室1内部；2.维护上电极系统，包括线圈16、喷嘴等结构。当需要维护反应腔室1内部时，提升机构带动线圈盒3及石英盖挂钩15，通过石英盖挂钩15将石英盖14提升起来，线圈16随之一起升起；当需要维护上电极系统时，将铜连接条17与线圈16的连接断开，石英盖挂钩15与石英盖14相对脱离开，此时，提升机构带动线圈盒3的提升则不会带动石英盖14及线圈16。在此两种模式的切换过程中都是通过提升机构带动线圈盒3升降实现垂直开盖，同时通过连接机构实现线圈盒3旋转。
图2为现有的连接机构的结构图。请参阅图2，连接机构包括固定件4、旋转轴5、连接件6和端面树脂轴承10，其中，旋转轴5竖直设置，且通过固定件4与提升机构固定连接。连接件6通过端面树脂轴承10与旋转轴5连接，且能够围绕旋转轴5旋转，从而带动上电极系统水平旋转。
上述连接机构在实际应用中不可避免地存在以下问题：
为了实现旋转功能，旋转轴5与端面树脂轴承10之间存在一定的间隙(0.2mm左右)，由于整个连接机构属于单悬臂结构(上电极系统相当于悬臂)，且上电极系统的整体重量较大(160kg左右)该间隙会导致上电极系统远离旋转轴5的一端低于靠近旋转轴5的一端，即，上电极系统相对于水平面倾斜，从而给上电极系统的维护造成不便。此外，上述单悬臂结构还会使端面树脂轴承10的局部受压过大，长期使用易产生磨损，从而进一步加剧上电极系统的倾斜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种开盖机构和半导体加工设备，通过本发明中的开盖机构的轴承组件对连接组件的支撑力起到了承重作用，避免了开盖后上电极系统的整体倾斜，进而可减少开盖机构内的各个相关零部件之间的预留间隙，减少了它们之间易发生相对位置偏移的现象，减少了不稳定因素。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种开盖机构，用于实现上电极系统与反应腔室的开合，所述开盖机构包括提升机构和连接机构，所述提升机构用于通过所述连接机构驱动所述上电极系统作升降运动，所述连接机构包括：
竖直设置的旋转轴；
固定组件，用于将所述旋转轴与所述提升机构连接；
连接组件，用于将所述上电极系统与所述旋转轴连接，且使所述上电极系统能够围绕所述旋转轴旋转；
轴承组件，用于向所述连接组件提供支撑力，同时在所述上电极系统旋转时，与所述固定组件滚动接触。
优选的是，所述轴承组件包括：
支撑支架，固定在所述连接件的底部；
由至少一个第一轴承组成的轴承组，所述第一轴承与所述支撑支架可自转的连接，且所述第一轴承在所述上电极系统旋转时，与所述固定组件滚动接触。
优选的是，所述固定组件包括：
两个固定座，分别将所述旋转轴的两个端部与所述提升机构连接，并且每个所述固定座的外周面为以所述旋转轴的轴线为中心的圆弧面；
所述第一轴承的外周面与所述圆弧面相切。
优选的是，所述支撑支架包括在竖直方向上相对设置的顶板和底板；所述轴承组件还包括：
固定轴，竖直设置在所述顶板和底板之间；所述第一轴承套设在所述固定轴上，且能够围绕所述固定轴旋转。
优选的是，所述固定轴为多个，且沿所述旋转轴的周向间隔分布；
在每个所述固定轴上套设有至少一个所述第一轴承。
优选的是，所述第一轴承包括滚动球轴承。
优选的是，所述旋转轴与所述固定组件固定连接；所述连接组件包括：
第二轴承，套设在所述旋转轴上；
连接件，其将所述上电极系统与所述第二轴承连接，且能够围绕所述旋转轴旋转。
优选的是，所述第二轴承包括端面树脂轴承。
优选的是，所述旋转轴通过第三轴承与所述固定组件可自转的连接；所述连接组件包括：
连接件，其将所述上电极系统与所述旋转轴固定连接。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室、位于所述反应腔室顶部的上电极系统，以及位于所述反应腔室底部且与所述上电极系统相对应的下电极系统，还包括开盖机构，所述开盖机构包括上述的开盖机构。
本发明中的开盖机构通过轴承组件向连接组件提供支撑力，在上电极系统旋转时，轴承组件与固定组件滚动接触，这样上电极系统负载受力由连接组件传递给轴承组件承重，轴承组件再将负载受力传递给固定组件，轴承组件对连接组件的支撑力起到了承重作用，可避免连接件组件倾斜，从而避免了开盖后上电极系统的整体倾斜，减少了上电极系统的扭矩，进而可减少开盖机构内的各个相关零部件之间的预留间隙，减少了它们之间易发生相对位置偏移的现象，减少了不稳定因素，开盖机构内的各个相关零部件间的定位更加准确，减少了各个相关零部件的磨损和损坏，提高了开盖机构的整体结构稳定性，提高了上电极系统升降与旋转运动的便利性。
附图说明
图1为背景技术中的上电极系统的结构示意图；
图2为背景技术中的上电极系统的线圈盒开盖的结构示意图；
图3为本发明实施例1中的开盖连接机构的结构示意图；
图4为本发明实施例1中的轴承组件的结构示意图；
图5为本发明实施例1中的轴承组件的俯视图；
图6为本发明实施例1中的开盖连接机构的俯视图；
图7为本发明实施例2中的开盖连接机构的结构示意图。
图中：1-反应腔室；2-开盖机构；3-线圈盒；4-固定件；5-旋转轴；6-连接件；10-端面树脂轴承；7-轴承组件；71-支撑支架；711-顶板；712-底板；72-第一轴承；73-固定轴；8-固定组件；81-固定座；82-底盘；9-连接组件；91-第二轴承；61-连接件本体；62-凸出部；11-第一通孔；12-第三轴承；13-第二通孔；14-石英盖；15-石英盖挂钩；16-线圈；17-铜连接条；18-上射频发生器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图3～6所示，本实施例提供一种开盖机构，用于实现上电极系统与反应腔室的开合，开盖机构包括提升机构和连接机构，提升机构用于通过连接机构驱动上电极系统作升降运动，连接机构包括：
竖直设置的旋转轴5；
固定组件8，用于将旋转轴5与提升机构连接；
连接组件9，用于将上电极系统与旋转轴5连接，且使上电极系统能够围绕旋转轴5旋转；
轴承组件7，用于向连接组件9提供可避免其倾斜的支撑力，同时在上电极系统旋转时，与固定组件8滚动接触。
本实施例中的开盖机构通过轴承组件7向连接组件9提供支撑力，在上电极系统旋转时，轴承组件7与固定组件8滚动接触，这样上电极系统负载受力由连接组件9传递给轴承组件7承重，轴承组件7再将负载受力传递给固定组件8，轴承组件7对连接组件9的支撑力起到了承重作用，可避免连接组件9倾斜，从而避免了开盖后上电极系统的整体倾斜，减少了上电极系统的扭矩，进而可减少开盖机构内的各个相关零部件之间的预留间隙，减少了它们之间易发生相对位置偏移的现象，减少了不稳定因素，开盖机构内的各个相关零部件间的定位更加准确，减少了各个相关零部件的磨损和损坏，提高了开盖机构的整体结构稳定性，提高了上电极系统升降与旋转运动的便利性。
如图4～6所示，需要说明的是，本实施例中轴承组件7包括：
支撑支架71，固定在连接件6的底部；
由至少一个第一轴承72组成的轴承组，第一轴承72与支撑支架71可自转的连接，且第一轴承72在上电极系统旋转时，与固定组件8滚动接触。
本实施例中的轴承组件7对于连接件6的支撑起到了承重作用，减少了上电极系统负载受力由连接件6传递到第二轴承91引起的第二轴承91的端面与旋转轴5之间的挤压作用，减少了第二轴承91与旋转轴5之间的预留间隙。轴承组件7无塑性变形，能够更好的承重并传递上电极系统负载受力，避免连接组件9倾斜。
需要说明的是，本实施例中固定组件8包括：
两个固定座81，分别将旋转轴5的两个端部与提升机构连接，并且每个固定座81的外周面为以旋转轴5的轴线为中心的圆弧面；
第一轴承72的外周面与圆弧面相切。由于第一轴承72的外周面与圆弧面相切，不仅可以减少第一轴承72与固定座81滚动接触之间的摩擦力，而且对上电极系统绕旋转轴5旋转时几乎不产生阻力。具体的，本实施例中的提升机构为开盖驱动立柱，开盖驱动立柱在电机的驱动下可进行升降运动。固定组件8还包括底盘82，固定座81设置于底盘82上，底盘82与开盖驱动立柱通过螺钉连接。
如图4所示，需要说明的是，本实施例中支撑支架71包括在竖直方向上相对设置的顶板711和底板712；轴承组件7还包括：
固定轴73，竖直设置在顶板711和底板712之间；第一轴承72套设在固定轴73上，且能够围绕固定轴73旋转。第一轴承72套设在固定轴73上，当上电极系统绕旋转轴5旋转时，第一轴承72进行旋转运动的同时，第一轴承72也进行自转，这样更大大减少了第一轴承72与固定座81之间的摩擦力。当第一轴承72为多个时，上电极系统负载受力可以均匀的分散到多个第一轴承72上，减少了单个的第一轴承72的受力。具体的，本实施例中的第一轴承72为四个。
需要说明的是，本实施例中固定轴73为多个，且沿旋转轴5的周向间隔分布；
在每个固定轴73上套设有至少一个第一轴承72。多个固定轴73上套设多个第一轴承72，增大了连接组件9与固定座81的接触面积。
需要说明的是，本实施例中第一轴承72包括滚动球轴承。
需要说明的是，本实施例中旋转轴5与固定组件8固定连接；连接组件9包括：
第二轴承91，套设在旋转轴5上；
连接件6，其将上电极系统与第二轴承91连接，且能够围绕旋转轴5旋转。具体的，本实施例中连接件6通过转接件与上电极系统装配连接，其中，连接件6与转接件通过螺钉连接，上电极系统与转接件通过螺钉连接，上电极系统的负载受力通过转接件转接给连接件6。
需要说明的是，本实施例中第二轴承91包括第一端面树脂轴承。连接件6包括连接件本体61和设置于连接件本体61上的凸出部62，连接件本体61通过转接件与上电极系统连接，凸出部62上设置有第一通孔11，旋转轴5穿过第一通孔11，第二轴承91设置于第一通孔11内壁与旋转轴5之间，第二轴承91与旋转轴5配合实现上电极系统的升降以及旋转运动。具体的，本实施例中的第二轴承91为第一端面树脂轴承，第一端面树脂轴承为注塑零件，需要压入到凸出部62的第一通孔11内后使用，由于轴承组件7向连接组件9提供可避免其倾斜的支撑力，减少了第一端面树脂轴承与旋转轴5之间的预留间隙，通过第一端面树脂轴承将上电极系统的负载受力部分的传递给旋转轴5，减少了第一端面树脂轴承局部所受压力，减少第一端面树脂轴承的变形，降低了第一端面树脂轴承的摩擦损失，降低了连接组件9的倾斜。
具体的，本实施例中的开盖机构整体重量为160kg，提升机构整体为单悬臂机构，提升机构将上电极系统上升开盖后，上电极系统靠近旋转轴5一端的底部距离反应腔室的高度为H2，远离旋转轴5一端约1.5m处的底部距离反应腔室的高度为H1，其中H1与H2的高度差不超过3mm，上电极系统几乎不会发生倾斜，从而减少了开盖机构内的相关零件的预留间隙，减少了偏移现象，提高了稳定性。
实施例2
如图7所示，本实施例提供一种开盖机构，该开盖机构与实施例1中的开盖机构的区别为：旋转轴5通过第三轴承12与固定组件8可自转的连接；连接组件9包括：
连接件6，其将上电极系统与旋转轴5固定连接。
具体的，固定组件8包括两个固定座81，固定座81上设置有第二通孔13，旋转轴5穿过第二通孔13，第三轴承12套设在旋转轴5上，且第三轴承12设置于第二通孔13内壁与旋转轴5之间，第三轴承12与旋转轴5配合实现上电极系统的升降以及旋转运动。第三轴承12包括第二端面树脂轴承。具体的，本实施例中的第三轴承12为第二端面树脂轴承。
本实施例中的轴承组件7减少了上电极系统负载受力由连接件6传递到第三轴承12引起的第三轴承12的端面与旋转轴5之间的挤压作用，减少了第三轴承12与旋转轴5之间的预留间隙。
第二端面树脂轴承为注塑零件，需要压入到固定座81的第二通孔13内后使用，由于轴承组件7向连接组件9提供可避免其倾斜的支撑力，减少了第二端面树脂轴承与旋转轴5之间的预留间隙，通过第二端面树脂轴承将上电极系统的负载受力部分的传递给固定座81，减少了第二端面树脂轴承局部所受压力，减少第二端面树脂轴承的变形，降低了第二端面树脂轴承的摩擦损失，降低了连接组件9的倾斜。
实施例3
本实施例提供一种半导体加工设备，包括反应腔室、位于所述反应腔室顶部的上电极系统，以及位于所述反应腔室底部且与所述上电极系统相对应的下电极系统，还包括开盖机构，所述开盖机构包括实施例1或2中的开盖机构。
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)

1.一种开盖机构，用于实现上电极系统与反应腔室的开合，所述开盖机构包括提升机构和连接机构，所述提升机构用于通过所述连接机构驱动所述上电极系统作升降运动，其特征在于，所述连接机构包括：
竖直设置的旋转轴；
固定组件，用于将所述旋转轴与所述提升机构连接；
连接组件，用于将所述上电极系统与所述旋转轴连接，且使所述上电极系统能够围绕所述旋转轴旋转；
轴承组件，用于向所述连接组件提供支撑力，同时在所述上电极系统旋转时，与所述固定组件滚动接触。
2.根据权利要求1所述的开盖机构，其特征在于，所述轴承组件包括：
支撑支架，固定在所述连接件的底部；
由至少一个第一轴承组成的轴承组，所述第一轴承与所述支撑支架可自转的连接，且所述第一轴承在所述上电极系统旋转时，与所述固定组件滚动接触。
3.根据权利要求2所述的开盖机构，其特征在于，所述固定组件包括：
两个固定座，分别将所述旋转轴的两个端部与所述提升机构连接，并且每个所述固定座的外周面为以所述旋转轴的轴线为中心的圆弧面；
所述第一轴承的外周面与所述圆弧面相切。
4.根据权利要求2所述的开盖机构，其特征在于，所述支撑支架包括在竖直方向上相对设置的顶板和底板；所述轴承组件还包括：
固定轴，竖直设置在所述顶板和底板之间；所述第一轴承套设在所述固定轴上，且能够围绕所述固定轴旋转。
5.根据权利要求4所述的开盖机构，其特征在于，所述固定轴为多个，且沿所述旋转轴的周向间隔分布；
在每个所述固定轴上套设有至少一个所述第一轴承。
6.根据权利要求2所述的开盖机构，其特征在于，所述第一轴承包括滚动球轴承。
7.根据权利要求1所述的开盖机构，其特征在于，所述旋转轴与所述固定组件固定连接；所述连接组件包括：
第二轴承，套设在所述旋转轴上；
连接件，其将所述上电极系统与所述第二轴承连接，且能够围绕所述旋转轴旋转。
8.根据权利要求7所述的开盖机构，其特征在于，所述第二轴承包括端面树脂轴承。
9.根据权利要求1所述的开盖机构，其特征在于，所述旋转轴通过第三轴承与所述固定组件可自转的连接；所述连接组件包括：
连接件，其将所述上电极系统与所述旋转轴固定连接。
10.一种半导体加工设备，包括反应腔室、位于所述反应腔室顶部的上电极系统，以及位于所述反应腔室底部且与所述上电极系统相对应的下电极系统，其特征在于，还包括开盖机构，所述开盖机构包括权利要求1～9任意一项所述的开盖机构。
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