CN108728819B - 一种连接装置及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连接装置及半导体加工设备，所述连接装置通过将上连接件套设在石英管的外周壁上，将支撑部件与石英管底部固定连接，并容置于下连接件内，以支撑上连接件，并将与上连接件固定连接的下连接件与旋转升降机构固定相连，从而实现石英管与旋转升降机构固定连接，这样，无需额外设置腔室外罩，不但解决了石英管、石英轴套筒和腔室外罩之间安装精度要求高的问题，降低部件加工、安装难度，而且石英管在安装、使用过程中不再受到径向的应力，从而降低石英管碎裂的风险。

Description

一种连接装置及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体涉及一种连接装置及半导体加工设备。

背景技术

CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)方法，是一种利用不同气体在高温下相互反应来制备外延薄膜层的方法。可以通过CVD设备进行外延生长，即在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层。由于石英具有耐高温的优点，在多数CVD外延设备中，都采用石英作为腔室的衬里，此外，由于发泡石英还拥有隔热性能好的优点，通常用发泡石英连接旋转升降机构，达到与外界隔热的效果，减小高温腔室对旋转升降机构温度的影响，使得腔室中托板的旋转和升降运动更加稳定。但是发泡石英的物理性质较脆，其锐边和金属接触时容易发生崩边的情况，并且零件在加工、装配过程中会有误差，装配完成之后就会使石英件产生内应力，也容易使石英件碎裂，因此石英件及其连接的各个零件的加工难度和装配难度都会增大。

现有的一种用于连接石英腔与旋转升降机构的连接装置如图1所示，石英腔包括水平的腔室1和形成在腔室1下方的石英管2，石英轴9可以深入到腔室1内部，从而带动托板做旋转和升降运动。石英管2的外侧套装金属的石英轴套筒12，石英轴套筒12的上部固定在腔室外罩13上，石英轴套筒12的下部连接旋转升降机构8。石英轴套筒12的内壁为锥面，O圈4套在石英管2外侧，通过O圈压环11将O圈4压在石英轴套筒12的顶端，并用螺钉(图中未绘示)将O圈压环11与腔室外罩13拧紧，使O圈4卡在石英管2与石英轴套筒12的锥面之间，从而使石英管2与石英轴套筒12之间始终保持一定的间隙，可以将石英管2固定在石英轴套筒12中，并可以有效防止石英管2与金属的石英轴套筒12磕碰。

由于腔室1、石英轴套筒12均固定在腔室外罩13上，对腔室1、腔室外罩13和石英轴套筒12的加工和安装的精度要求较高，如果加工或安装误差过大，就会使石英管2与石英轴套筒12的轴心偏离较远，而当O圈压环11压紧O圈4时，O圈4对石英管2产生径向力，在安装过程中产生装配应力，长时间的使用或者频繁的拆装就会更加容易造成石英管2碎裂。

因此，亟需一种连接装置及半导体加工设备，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种连接装置及半导体加工设备，用以部分解决石英管、石英轴套筒和腔室外罩之间安装精度要求高，石英管易碎裂的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种连接装置，用于连接石英腔与旋转升降机构，所述石英腔包括竖直的石英管，所述石英管内设置石英轴，所述石英轴的底端与所述旋转升降机构相连，所述连接装置包括：依次设置的上连接件、支撑部件以及下连接件，所述石英轴容置在三者形成的空腔内，其中：

所述上连接件套设在所述石英管的外周壁上；

所述支撑部件与所述石英管底部固定连接，并容置于所述下连接件内，用于支撑所述上连接件；

所述下连接件与所述旋转升降机构固定相连，所述上连接件与所述下连接件通过固定件固定连接。

优选的，所述支撑部件的上半部呈圆锥台状，所述圆锥台的顶面外径与所述石英管的外径相等，所述圆锥台外径至上而下逐渐增大；

所述上连接件底部的内侧壁呈锥面，所述锥面与所述支撑部件的上半部相贴合。

进一步的，所述上连接件底部的内侧壁与所述支撑部件的上半部之间设置有垫环，所述垫环为硅胶垫环。

优选的，所述支撑部件的下半部呈球状；

所述下连接件的上半部设置有与所述支撑部件的下半部相匹配的碗状结构，所述支撑部件的下半部容置于所述碗状结构中，所述下连接件能够与所述支撑部件沿弧度方向产生相对位移。

优选的，所述碗状结构的内表面水平设置有至少两个凹槽，所述凹槽内容置有O圈，所述凹槽的深度小于所述O圈的厚度。

优选的，所述上连接件底部还设置有第一水平沿，所述下连接件顶部设置有与所述第一水平沿相对应的第二水平沿，所述第一水平沿与所述第二水平沿通过所述固定件连接。

优选的，所述上连接件呈筒状，且所述上连接件的内径与所述石英管的外径相同。

优选的，上连接件由铝合金或不锈钢材料制成。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括：石英腔、旋转升降机构和如前所述的连接装置。

进一步的，所述石英腔还包括与所述石英管相连的水平设置的腔室，所述半导体加工设备还包括设置于所述腔室内的托板，所述托板与所述石英轴的顶端相连，用于承载待加工工件。

本发明通过将上连接件套设在石英管的外周壁上，将支撑部件与石英管底部固定连接，并容置于下连接件内，以支撑上连接件，并将与上连接件固定连接的下连接件与旋转升降机构固定相连，从而实现石英管与旋转升降机构固定连接，这样，无需额外设置腔室外罩，不但解决了安装精度要求高的问题，降低部件加工、安装难度，而且石英管在安装、使用过程中不再受到径向的应力，从而降低石英管碎裂的风险。

附图说明

图1为现有的连接装置的结构示意图；

图2为本发明的连接装置的结构示意图之一；

图3为本发明的连接装置的结构示意图之二；

图4为本发明的上连接件的结构示意图；

图5为本发明的下连接件的结构示意图；

图6为本发明的半导体加工设备的安装结构示意图。

图例说明：

1、腔室 2、石英管 3、支撑部件 4、O圈

5、下连接件 6、上连接件 7、垫环 9、石英轴

10、托板 11、O圈压环 12、石英轴套筒 13、腔室外罩

14、固定件 51、碗状结构 52、凹槽 53、第二水平沿

61、锥面 62、第一水平沿

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的连接装置通过将上连接件套设在石英管的外周壁上，支撑部件与石英管底部固定连接，并容置于下连接件内，以支撑上连接件，与上连接件固定连接的下连接件与旋转升降机构固定相连，从而将石英管与旋转升降机构固定连接，省去了腔室外罩，用以降低部件加工、安装难度，提高石英管的使用寿命。

以下结合图2-6，详细说明本发明的技术方案。

结合图2和图3所示，本发明提供一种连接装置，用于连接石英腔与旋转升降机构(图中未绘示)，所述石英腔包括水平设置的腔室1和竖直设置的石英管2，石英管2位于腔室1的下方，并与腔室1相连通。该连接装置包括：依次设置的上连接件6、支撑部件3以及下连接件5，上连接件6、支撑部件3和下连接件5均为中空结构，且三者的内部形成连通的空腔，石英轴9容置在三者形成的空腔内。其中，上连接件6套设在石英管2的外周壁上。支撑部件3与石英管2底部固定连接，并容置于下连接件5内，用于支撑上连接件6。下连接件5与旋转升降机构(图中未绘示)固定相连，上连接件6与下连接件5通过固定件14固定连接。

优选的，支撑部件3由石英材料制成，因此，支撑部件3可以直接固定连接在石英管2的底端，例如，支撑部件3与石英管2可以焊接连接。

上连接件6由金属材料制成，优选的，可以由铝合金或不锈钢材料制成。

由于大部分的石英管2为直筒型，而直筒型的石英管2的外侧无法提供垂直向上的力，所以无法将旋转升降机构直接装在石英管2上。因此，现有技术中借助一个承载部件(即腔室外罩)来连接石英管2和旋转升降机构，这样就对腔室1下方的石英管2与腔室外罩的旋转安装孔的同心度要求非常高，一旦偏差过大就可能导致石英管2碎裂。

本发明通过将上连接件6套设在石英管2的外周壁上，将支撑部件3与石英管2底部固定连接，并容置于下连接件5内，以支撑上连接件6，并将与上连接件6固定连接的下连接件5与旋转升降机构固定相连，从而实现石英管2与旋转升降机构固定连接，这样，无需额外设置腔室外罩，不但解决了安装精度要求高的问题，降低部件加工、安装难度，而且石英管2在安装、使用过程中不再受到径向的应力，从而降低石英管2碎裂的风险。

如图2和图3所示，支撑部件3的上半部呈圆锥台状，所述圆锥台的顶面外径与石英管2的外径相等，所述圆锥台外径至上而下逐渐增大，即呈上小下大状。上连接件6底部的内侧壁为锥面61，锥面61与支撑部件3的上半部相贴合。

锥面61的锥度与支撑部件3的上半部的锥度相同，这样，可以使上连接件6套在支撑部件3上不脱落，从而为旋转升降机构提供拉力。

支撑部件3的顶部与石英管2的底部固定连接后，上连接件6的内壁可以与石英管2的外壁和支撑部件3上半部的外表面贴合，再借助固定件14，可以将石英管2与旋转升降机构的牢固连接。

具体的，如图3所示，上连接件6底部还设置有第一水平沿62，下连接件5顶部设置有与第一水平沿62相对应的第二水平沿53，第一水平沿62与第二水平沿53通过固定件14连接，固定件14可以为螺钉。

上连接件6呈筒状，且上连接件6的内径与石英管2的外径相同。具体的，上连接件6为夹筒，包括两个部分，每一部分均设置第一水平沿62，下连接件5上相应的也设置有两个第二水平沿53。上连接件6的两个部分分别加持石英管2的外壁，并通过第一水平沿62和固定件14分别与下连接件5的第二水平沿53固定连接。

为了避免石英材质的支撑部件3被金属材质的上连接件6损伤，上连接件6与支撑部件3之间还设置有垫环7，避免上连接件6与支撑部件3直接接触。具体的，如图3所示，上连接件6底部的内侧壁与支撑部件3的上半部之间还设置有垫环7，优选的，垫环7为硅胶垫环。

需要说明的是，在本发明的另一实施例中，支撑部件3的上半部也可以不设置为圆锥台状，而是为一平面，且该平面的宽度与石英管2的外径相等，支撑部件3的下半部仍然呈球状。也就是说，支撑部件3为顶端为一平面的球体。在该实施例中，上连接件6底部的内侧壁呈弧面，弧面的弧度与支撑部件3下半部的弧度相等，以保证上连接件6能够与支撑部件3紧密贴合。

由于圆锥台的侧面相对于圆弧面的支撑力更强，能够更加牢固地承载下连接件5和旋转升降机构，因此，支撑部件3的上部设置为圆锥台状的方案为优选方案。

现有的用于连接石英腔和旋转升降机构的连接装置，为了实现石英腔中托板的调平，是在石英轴套筒与旋转升降机构之间设置橡胶波纹管，通过改变旋转升降机构与石英轴套筒之间轴向角度来调整托板的水平度。而旋转升降机构与石英轴套筒通过橡胶波纹管非刚性连接，通过调整旋转升降机构的倾斜程度来调整石英轴的水平度从而调平托板，连接装置结构复杂，调平操作复杂且托板的稳定性差。

为了简化连接装置的结构，降低托板调平操作的复杂性，提高托板的稳定性，本发明设置了下连接件5，在下连接件5的上半部设置碗状结构，并将支撑部件3的下半部设计为球状，通过调整下连接件5与支撑部件3之间的相对位置来调整托板10与腔室1的位置。以下结合图3和图5详细说明下连接件5的结构。

如图3和图5所示，支撑部件3的下半部呈球状，下连接件5的上半部设置有与支撑部件3的下半部相匹配的碗状结构51，支撑部件3的下半部容置于碗状结构51中，下连接件5能够与支撑部件3沿弧度方向产生相对位移。

具体的，碗状结构51的内表面呈圆弧状，碗状结构51的内表面的弧度与支撑部件3的下半部的弧度相等。下连接件5可以为旋转座，呈球状的支撑部件3的下半部容置于旋转座的碗状结构51内。在旋转升降机构的作用下，下连接件5能够与支撑接部件3沿弧度方向产生相对位移。旋转升降机构的倾斜度可以在一定范围内进行调整，通过调整旋转升降机构的倾斜度来调整托板10的水平度，以及下连接件5的倾斜度，从而保证托板10与腔室1的相对位置。

结合图6所示，石英轴9容置在上连接件6、支撑部件3和下连接件5形成的空腔内，并与所述空腔间隙配合。石英轴9的底端与旋转升降机构相连，托板10位于腔室1内，石英轴9的顶端与托板10的中心相连，旋转升降机构能够带动石英轴9在石英腔内旋转、倾斜，从而调节托板10的水平度。

如图5所示，碗状结构51的内表面水平设置有至少两个凹槽52，凹槽52环绕碗状结构51的内表面平行设置，O圈4套设于支撑部件3的下半部，并容置在凹槽52内。优选的，凹槽52的深度小于O圈4的厚度，这样，支撑部件3容置在下连接件5的碗状结构51内时，支撑部件3的下半部与碗状结构51的内表面之间具有一定间隙，可以保证支撑部件3的下半部不与碗状结构51的内表面相接触，从而防止发生崩边的情况。此外，两个O圈4可以将支撑部件3的下半部与碗状结构51的内表面之间的间隙密封，经过抽真空处理，支撑部件3与碗状结构51的内表面之间可以形成真空，从而保护石英腔内部环境不与外界大气相连通，防止石英腔中的气体泄漏。

由于O圈4容置于碗状结构51的凹槽52内，且支撑部件3与石英管2的底端固定连接，当旋转升降机构带动下连接件5倾斜时，下连接件5带动O圈4倾斜，支撑部件3固定不动，并与O圈4之间产生滑动摩擦，从而使下连接件5与支撑部件3的下半部沿弧度方向产生相对位移。

需要说明的是，O圈4为弹性部件，当上连接件6与下连接件5通过固定件14固定连接时，上连接件6对支撑部件3产生一定的压力，由此可以将支撑部件3下半部的外表面与O圈4压紧。

为了清楚说明本发明的技术方案，以下结合图6详细说明所述连接装置调平托板的工作过程。

如图6所示，当前托板10的右侧向下倾斜，需要将托板10调平，因此，首先将固定件14拧松，然后旋转升降机构带动下连接件5和石英轴9朝右侧向上倾斜，从而使石英轴9带动托板10的右侧向上倾斜。由于下连接件5的碗状结构51的弧形内表面与支撑部件3下半部的球面弧度相同，因此，当下连接件5朝右侧向上倾斜时，下连接件5的碗状结构51可以继续与支撑部件3的下半部相贴合。当托板10处于水平状态时，再将紧固件14拧紧，以保持托板10和石英腔的相对位置。本发明的连接装置可以减小托板调平操作的复杂性，无需再设置橡胶波纹管，降低了连接装置的复杂性，提高了托板调平的稳定性。

本发明还提供一种半导体加工设备，所述半导体加工设备包括：石英腔、旋转升降机构和如前所述的连接装置，所述连接装置的具体结构在此不再赘述。

如图6所示，所述石英腔还包括与石英管2相连的水平的腔室1，所述半导体加工设备还包括设置于腔室1内的托板10，托板10与石英轴9的顶端相连，用于承载待加工工件。

本发明通过将上连接件6套设在石英管2的外周壁上，将支撑部件3与石英管2底部固定连接，并容置于下连接件5内，以支撑上连接件6，并将与上连接件6固定连接的下连接件5与旋转升降机构固定相连，从而实现石英管2与旋转升降机构固定连接，这样，无需额外设置腔室外罩，不但解决了安装精度要求高的问题，降低部件加工、安装难度，而且石英管在安装、使用过程中不再受到径向的应力，从而降低石英管碎裂的风险。

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)

1.一种连接装置，用于连接石英腔与旋转升降机构，所述石英腔包括竖直的石英管，所述石英管内设置石英轴，所述石英轴的底端与所述旋转升降机构相连，其特征在于，所述连接装置包括：依次设置的上连接件、支撑部件以及下连接件，所述石英轴容置在三者形成的空腔内，其中：

所述上连接件套设在所述石英管的外周壁上；

所述支撑部件与所述石英管底部固定连接，并容置于所述下连接件内，用于支撑所述上连接件；

所述下连接件与所述旋转升降机构固定相连，所述上连接件与所述下连接件通过固定件固定连接。

2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述支撑部件的上半部呈圆锥台状，所述圆锥台的顶面外径与所述石英管的外径相等，所述圆锥台外径至上而下逐渐增大；

所述上连接件底部的内侧壁呈锥面，所述锥面与所述支撑部件的上半部相贴合。

3.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述上连接件底部的内侧壁与所述支撑部件的上半部之间设置有垫环，所述垫环为硅胶垫环。

4.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述支撑部件的下半部呈球状；

所述下连接件的上半部设置有与所述支撑部件的下半部相匹配的碗状结构，所述支撑部件的下半部容置于所述碗状结构中，所述下连接件能够与所述支撑部件沿弧度方向产生相对位移。

5.如权利要求4所述的连接装置，其特征在于，所述碗状结构的内表面水平设置有至少两个凹槽，所述凹槽内容置有O圈，所述凹槽的深度小于所述O圈的厚度。

6.如权利要求1-5任一项所述的连接装置，其特征在于，所述上连接件底部还设置有第一水平沿，所述下连接件顶部设置有与所述第一水平沿相对应的第二水平沿，所述第一水平沿与所述第二水平沿通过所述固定件连接。

7.如权利要求1-5任一项所述的连接装置，其特征在于，所述上连接件呈筒状，且所述上连接件的内径与所述石英管的外径相同。

8.如权利要求7所述的连接装置，其特征在于，上连接件由铝合金或不锈钢材料制成。

9.一种半导体加工设备，其特征在于，包括：石英腔、旋转升降机构和如权利要求1-8任一项所述的连接装置。

10.如权利要求9所述的半导体加工设备，其特征在于，所述石英腔还包括与所述石英管相连的水平设置的腔室，所述半导体加工设备还包括设置于所述腔室内的托板，所述托板与所述石英轴的顶端相连，用于承载待加工工件。

Images