CN110739252B - 半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体加工设备，包括工艺腔室、晶舟、固定套管、升降装置、悬臂梁、热电偶和连接结构，其中，固定套管设置于工艺腔室中，晶舟能够竖直的放置在固定套管中，热电偶可通过水平设置的悬臂梁与升降装置连接，以在固定套管中升降，连接结构分别与悬臂梁和热电偶连接，并能够使热电偶相对于悬臂梁在水平方向上的预设范围内移动。本发明提供的半导体加工设备能够降低热电偶损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性，并且能够便于热电偶的安装。

Description

半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种半导体加工设备。

背景技术

在半导体加工工艺中，硅片通常是在立式氧化炉设备中进行热处理反应，而温度会影响硅片热处理反应后的成膜厚度，因此，对立式氧化炉内纵向上的温度控制要求十分严格，需要通过热电偶对立式氧化炉内纵向上各段的温度进行测量。

在现有的立式氧化炉设备中，石英舟承载硅片放置在石英腔室中，硅片在石英腔室中进行热处理反应，石英腔室中还设置有套管，热电偶通过水平延长臂与升降驱动装置连接，升降驱动装置用于驱动热电偶在套管中升降，以调整热电偶上端部在石英腔室内纵向上的位置，对石英腔室内纵向上不同位置处的温度进行测量。

但是，由于热电偶和套管都较细长，且非常脆弱，极易损坏，因此，在热电偶升降的过程中，若热电偶与套管的同心度出现偏差，或者有外力触碰固定装置，很容易造成热电偶与套管摩擦抱死，甚至折断损坏。因此，在安装驱动装置与热电偶时，需要将热电偶与延长臂固定完成后，再调节延长臂的水平度，并进行反复调整测试，以使热电偶在升降的过程中运动顺畅，与套管无刮擦，而在调节延长臂的水平度的过程中很容易造成热电偶和套管的折断，并且反复调整测试延长臂的水平度也使得热电偶的安装极为繁琐。

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，提出了一种半导体加工设备，能够降低热电偶损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性，并且能够便于热电偶的安装。

为实现本发明的目的而提供一种半导体加工设备，包括工艺腔室、晶舟、固定套管、升降装置、悬臂梁和热电偶，其中，所述固定套管设置于所述工艺腔室中，所述晶舟能够竖直的放置在所述固定套管中，所述热电偶可通过水平设置的所述悬臂梁与所述升降装置连接，以在所述固定套管中升降，所述半导体加工设备还包括连接结构，所述连接结构分别与所述悬臂梁和所述热电偶连接，并能够使所述热电偶相对于所述悬臂梁在水平方向上的预设范围内移动。

优选的，所述连接结构包括第一连接件和第二连接件，其中，所述第一连接件与所述悬臂梁连接；

所述第二连接件与所述热电偶连接，并与所述第一连接件连接，且所述第二连接件能够相对于所述第一连接件在水平方向上的预设范围内移动。

优选的，所述第二连接件包括连接柱，所述连接柱与所述热电偶连接，且所述连接柱的周壁上设置有环形凸块；

所述第一连接件包括与所述悬臂梁连接的连接主体，所述连接主体中设置有用于容纳所述连接柱的容纳孔，所述容纳孔中设置有用于容纳并支撑所述环形凸块的环形凹槽；

所述容纳孔的孔壁与所述连接柱的周壁之间具有第一水平间距，所述环形凹槽的内侧壁与所述环形凸块的外侧壁之间具有第二水平间距。

优选的，所述第一水平间距的取值范围为大于或等于6mm；所述第二水平间距的取值范围为大于或等于6mm。

优选的，所述环形凹槽的下表面与所述环形凸块的上表面之间具有竖直间距。

优选的，所述竖直间距的取值范围为1mm-2mm。

优选的，所述连接柱的轴线方向上间隔设置有多个所述环形凸块，所述容纳孔的轴线方向上间隔设置有多个所述环形凹槽，所述环形凹槽的数量与所述环形凸块的数量相同，并一一对应的容纳所述环形凸块。

优选的，所述连接主体包括可拆卸连接的第一主体部和第二主体部，并且所述第一主体部中设置有第一弧形凹槽，所述第二主体部中设置有第二弧形凹槽，所述第一主体以及所述第二主体的二者之一与所述悬臂梁连接；

且所述第一主体部与所述第二主体部可连接形成所述连接主体，所述第一弧形凹槽与所述第二弧形凹槽形成所述环形凹槽。

优选的，所述第一连接件和所述第二连接件均采用具有自润滑性能的材料制作。

优选的，所述具有自润滑性能的材料包括聚甲醛。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体加工设备，借助分别与悬臂梁和热电偶连接的连接结构，使热电偶能够相对于悬臂梁在水平方向上的预设范围内移动，以使热电偶在被升降装置驱动在固定套管中升降的过程中，与固定套管发生接触产生摩擦或是碰撞时，热电偶能够在水平方向上的预设范围内移动，使热电偶能够与固定套管及时分开，以避免热电偶折断，从而降低热电偶损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。并且，由于热电偶在与固定套管发生接触产生摩擦时，热电偶能够与固定套管及时分开，也使得在安装热电偶时，对于悬臂梁的水平度的精度要求降低，从而可以减少对于悬臂梁的水平度的调整次数，进而能够便于热电偶的安装。

附图说明

图1为本发明实施例提供的半导体加工设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体加工设备中连接结构的主视图的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的半导体加工设备中连接结构的俯视图的结构示意图；

附图标记说明：

11-晶舟；12-工艺腔室；13-固定套管；14-热电偶；15-升降装置；16-悬臂梁；21-连接柱；22-环形凸块；23-容纳孔；24-环形凹槽；25-第一主体部；26-第二主体部；27-螺栓；281-固定座；282-固定件。

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半导体加工设备进行详细描述。

如图1至图3所示，本实施例提供一种半导体加工设备，包括工艺腔室12、晶舟11、固定套管13、升降装置15、悬臂梁16和热电偶14，其中，固定套管13设置于工艺腔室12中，晶舟11能够竖直的放置在固定套管13中，热电偶14可通过水平设置的悬臂梁16与升降装置15连接，以在固定套管13中升降，半导体加工设备还包括连接结构，连接结构分别与悬臂梁16和热电偶14连接，并能够使热电偶14相对于悬臂梁16在水平方向上的预设范围内移动。

本实施例提供的半导体加工设备，借助分别与悬臂梁16和热电偶14连接的连接结构，使热电偶14能够相对于悬臂梁16在水平方向上的预设范围内移动，以使热电偶14在被升降装置15驱动在固定套管13中升降的过程中，与固定套管13发生接触产生摩擦或是碰撞时，热电偶14能够在水平方向上的预设范围内移动，使热电偶14能够与固定套管13及时分开，以避免热电偶14折断，从而降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。并且，由于热电偶14在与固定套管13发生接触产生摩擦时，热电偶14能够与固定套管13及时分开，也使得在安装热电偶14时，对于悬臂梁16的水平度的精度要求降低，从而可以减少对于悬臂梁16的水平度的调整次数，进而能够便于热电偶14的安装。

具体的，升降装置15通过悬臂梁16驱动热电偶14在工艺腔室12内升降，为了测量工艺腔室12在竖直方向上各个位置的温度，升降装置15需要经常在竖直方向上升降热电偶14至不同的高度，以使热电偶14能够测量在该高度上工艺腔室12内的温度，并且，为了避免热电偶14对半导体加工工艺造成污染，在工艺腔室12内设置有固定套管13，该固定套管13套设在热电偶14的外侧，即，热电偶14在升降的过程中是在固定套管13中升降的，在本实施例中，由于连接热电偶14是通过连接结构与水平设置的悬臂梁16连接的，而连接结构能够使热电偶14相对于悬臂梁16在水平方向上的预设范围内移动，这就使得在升降装置15通过悬臂梁16驱动热电偶14在固定套管13中升降的过程中，当热电偶14与固定套管13发生接触产生摩擦或是碰撞时，固定套管13对于热电偶14的作用力会使与热电偶14连接的第二连接件相对于第一连接件在水方向上的预设范围内移动，即，热电偶14与悬臂梁16在水方向上的预设范围内移动，使得热电偶14与固定套管13分开，以使热电偶14能够顺利的升降，避免固定套管13与热电偶14的持续接触，避免固定套管13与热电偶14之间的相互作用力持续增加，从而避免热电偶14的折断，进而降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。

在本实施例中，连接结构包括第一连接件和第二连接件，其中，第一连接件与悬臂梁16连接；第二连接件与热电偶连接，并与第一连接件连接，且第二连接件能够相对于第一连接件在水平方向上的预设范围内移动。

具体的，借助第二连接件能够相对于第一连接件在水平方向上的预设范围内移动，以使第二连接件连接的热电偶14能够相对于第一连接件连接的悬臂梁16在水平方向上的预设范围内移动，当热电偶14在升降过程中与固定套管发生接触产生摩擦或是碰撞时，热电偶14与固定套管13产生相互作用力，使与热电偶14连接的第二连接件相对于第一连接件在水平方向上移动，以使热电偶14与固定套管13及时分开，以避免热电偶14折断，从而降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。并且，由于第二连接件能够相对于第一连接件在水平方向上的预设范围内移动，使热电偶14在与固定套管13发生接触产生摩擦时，热电偶14能够与固定套管13及时分开，也使得在将第一连接件安装在悬臂梁16上时，对于悬臂梁16的水平度的精度要求降低，从而可以减少对于悬臂梁16的水平度的调整次数，进而能够便于热电偶14的安装。

如图2所示，在本实施例中，第二连接件是通过固定组件与热电偶14连接的，固定组件包括固定座281和固定件282，其中，固定座281与第二连接件连接，并套设在热电偶14的底部周围，固定件282套设在固定座281套设在热电偶14的底部周围的部分之外，并将固定座281套设在热电偶14的底部周围的部分朝热电偶14的轴线方向压紧，使固定座281与热电偶14连接，从而实现第二连接件与热电偶14的连接。但是，第二连接件与热电偶14的连接方式并不限于此。另外，在本实施例中，固定座281与第二连接件可以通过粘接连接，但是，并不限于此，还可以通过焊接或其它的方式连接。

如图2和图3所示，在本实施例中，第二连接件包括连接柱21，连接柱21与热电偶14连接，且连接柱21的周壁上设置有环形凸块22；第一连接件包括与悬臂梁16连接的连接主体，连接主体中设置有用于容纳连接柱21的容纳孔23，容纳孔23中设置有用于容纳并支撑环形凸块22的环形凹槽24；容纳孔23的孔壁与连接柱21的周壁之间具有第一水平间距，环形凹槽24的内侧壁与环形凸块22的外侧壁之间具有第二水平间距。

具体的，连接主体中设置有用于容纳连接柱21的容纳孔23，容纳孔23可以贯穿连接主体的厚度形成通孔，也可以不贯穿连接主体的厚度形成盲孔，只需要能够容纳连接柱21，使连接柱21伸入其中即可。在连接柱21的周壁上设置有环绕连接柱21周壁的环形凸块22，在容纳孔23中设置有环绕在容纳孔23的孔壁上的环形凹槽24，环形凹槽24用于容纳环形凸块22，连接柱21伸入容纳孔23时，环形凸块22也伸入至环形凹槽24中，环形凹槽24可以在竖直方向上环形凸块22对进行支撑，以使连接主体在竖直方向上能够对连接柱21进行支撑。并且，容纳孔23的孔壁与连接柱21的周壁之间具有第一水平间距，环形凹槽24的内侧壁与环形凸块22的外侧壁之间具有第二水平间距，以使环形凸块22在环形凹槽24中能够在水平方向上移动，连接柱21在容纳孔23中能够在水平方向上移动，从而使得与连接柱21连接的热电偶14能够在水平方向上相对于与连接主体连接的悬臂梁16在水平方向上移动。通过预设第一水平间距和第二水平间距的大小，以实现热电偶14在水平方向上的预设范围内移动。

在本实施例中，第一水平间距的取值范围为大于或等于6mm，第二水平间距的取值范围为大于或等于6mm。第一水平间距即，容纳孔23的孔壁与连接柱21的周壁之间的间距的取值范围为大于或等于6mm，以使连接柱21在水平方向上能够在容纳孔23中有足够的移动空间，以使热电偶14在水平方向上能够有足够的移动空间。但是，第一水平间距的取值范围并不限于此。

第二水平间距即，环形凹槽24的内侧壁与环形凸块22的外侧壁之间的间距的取值范围为大于或等于6mm，以使环形凸块22在水平方向上能够在环形凹槽24中有足够的移动空间，以使热电偶14在水平方向上能够有足够的移动空间。但是，第二水平间距的取值范围并不限于此

在本实施例中，连接柱21的直径的取值范围为8mm-12mm，容纳孔23的孔径的取值范围为16mm-20mm。连接柱21的直径和容纳孔23的孔径可以在各自的范围内调节，不过，无论如何调节，都需要使容纳孔23的孔壁与连接柱21的周壁之间的间距为大于或等于6mm，即，第一水平间距为大于或等于6mm，例如，当连接柱21的直径为8mm时，容纳孔23的孔径可以等于或大于16mm，且小于20mm，当连接柱21的直径为10mm时，容纳孔23的孔径可以等于或大于16mm，且小于20mm，当连接柱21的直径为12mm时，容纳孔23的孔径可以等于或大于18mm，且小于20mm。但是，连接柱21的直径和容纳孔23的孔径的取值范围并不限于此。

在本实施例中，第一水平间距等于第二水平间距，以使连接柱21在容纳孔23中在水平方向上移动的距离，与环形凸块22在环形凹槽24中在水平方向上移动的距离相同，以避免当连接柱21在容纳孔23中移动时，由于环形凹槽24对环形凸块22的阻挡，影响连接柱21的移动，或者避免当环形凸块22在环形凹槽24中移动时，由于容纳孔23对连接柱21的阻挡，影响环形凸块22的移动。

在本实施例中，环形凹槽24的内侧壁的直径的取值范围为15mm-25mm，环形凹槽24的内侧壁的直径的取值范围为23mm-33mm。环形凸块22的外侧壁的直径和环形凹槽24的内侧壁的直径可以在各自的范围内调节，不过，无论如何调节，都需要使环形凹槽24的内侧壁与环形凸块22的外侧壁之间的间距为大于或等于6mm，即，第二水平间距为大于或等于6mm，例如，当环形凹槽24的内侧壁的直径为15mm时，环形凹槽24的内侧壁的直径可以等于或大于23mm，且小于33mm，当环形凸块22的外侧壁的直径为20mm时，环形凹槽24的内侧壁的直径可以等于或大于26mm，且小于33mm，当环形凹槽24的内侧壁的直径为25mm时，环形凹槽24的内侧壁的直径可以等于或大于31mm，且小于33mm。但是，环形凸块22的外侧壁的直径和环形凹槽24的内侧壁的直径的取值范围并不限于此。

在本实施例中，环形凹槽24的下表面与环形凸块22的上表面之间具有竖直间距，以当环形凸块22在环形凹槽24中移动时，避免环形凸块22的上表面与环形凹槽24的下表面相接触，从而避免环形凸块22的上表面与环形凹槽24的下表面之间产生摩擦力，从而减小环形凸块22在环形凹槽24中移动的阻力，提高环形凸块22在环形凹槽24中移动的顺畅性，进而进一步降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。

在本实施例中，竖直间距的取值范围为1mm-2mm，这样即可以使环形凸块22在环形凹槽24中顺畅的移动，又可以避免环形凸块22在水平移动的过程中，在竖直方向上产生大角度的倾斜，以避免连接柱21在竖直方向上产生大角度的倾斜，从而避免热电偶14产生大角度的倾斜与固定套管13发生碰撞，进而进一步降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。

在本实施例中，环形凸块22的厚度的取值范围为大于0mm且小于或等于6mm，因此，环形凹槽24在竖直方向上的距离的取值范围为大于1mm且小于或等于8mm。但是，环形凸块22的厚度的取值范围并不限于此。

在本实施例中，连接柱21的轴线方向上间隔设置有多个环形凸块22，容纳孔23的轴线方向上间隔设置有多个环形凹槽24，环形凹槽24的数量与环形凸块22的数量相同，并一一对应的容纳环形凸块22，通过多个环形凹槽24在竖直方向上对多个环形凸块22的限位，进一步避免连接柱21在竖直方向上产生倾斜，从而进一步避免热电偶14产生倾斜与固定套管13发生碰撞，进而进一步降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。

如图3所示，在本实施例中，连接主体包括可拆卸连接的第一主体部25和第二主体部26，并且第一主体部25中设置有第一弧形凹槽，第二主体部26中设置有第二弧形凹槽，第一主体以及第二主体的二者之一与悬臂梁16连接；且第一主体部25与第二主体部26可连接形成连接主体，第一弧形凹槽与第二弧形凹槽形成环形凹槽24，借助可拆卸连接的第一主体部25和第二主体部26，以便于热电偶14的拆卸，从而便于对热电偶14的更换或者调整。

在本实施例中，第一主体部25和第二主体部26为半圆形柱体，第一主体部25和第二主体部26连接形成圆柱形连接主体，第一弧形凹槽为设置在第一主体部25的半圆形柱体内壁上的半圆形凹槽，第二弧形凹槽为设置在第二主体部26的半圆形柱体内壁上的半圆形凹槽，当第一主体部25和第二主体部26连接时，第一弧形凹槽与第二弧形凹槽形成圆环形凹槽24。但是第一主体部25和第二主体部26的形状并不限于此，第一弧形凹槽与第二弧形凹槽的形状也不限于此。

在本实施例中，可以在第一主体部25中设置螺纹孔，在第二主体部26中设置通孔，通过将螺栓27穿过通孔，并与螺纹孔配合，以实现第一主体部25和第二主体部26的可拆卸连接，当然，也可以在第二主体部26中设置螺纹孔，在第一主体部25中设置通孔。

在本实施例中，可以是第一主体部25与悬臂梁16连接，也可以是第二主体部26与悬臂梁16连接。

在本实施例中，第一连接件和第二连接件均采用具有自润滑性能的材料制作，固体自润滑材料是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用，以使环形凸块22在环形凹槽24中移动时，减少环形凸块22的下表面与环形凹槽24的上表面之间的摩擦力，从而提高环形凸块22在环形凹槽24中移动的顺畅性，进而进一步降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性。

在本实施例中，具有自润滑性能的材料包括聚甲醛。聚甲醛中不含有金属物质，以避免第一连接件和第二连接件对半导体加工工艺造成金属污染。但是，具有自润滑性能的材料的类型并不以此为限。

综上所述，本实施例提供的半导体加工设备能够降低热电偶14损坏的风险，提高半导体加工设备工作的稳定性，并且能够便于热电偶14的安装。

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)

1.一种半导体加工设备，包括工艺腔室、晶舟、固定套管、升降装置、悬臂梁和热电偶，其中，所述固定套管设置于所述工艺腔室中，所述晶舟能够竖直的放置在所述固定套管中，所述热电偶可通过水平设置的所述悬臂梁与所述升降装置连接，以在所述固定套管中升降，其特征在于，所述半导体加工设备还包括连接结构，所述连接结构分别与所述悬臂梁和所述热电偶连接，并能够使所述热电偶相对于所述悬臂梁在水平方向上的预设范围内移动。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述连接结构包括第一连接件和第二连接件，其中，所述第一连接件与所述悬臂梁连接；

所述第二连接件与所述热电偶连接，并与所述第一连接件连接，且所述第二连接件能够相对于所述第一连接件在水平方向上的预设范围内移动。

3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二连接件包括连接柱，所述连接柱与所述热电偶连接，且所述连接柱的周壁上设置有环形凸块；

所述第一连接件包括与所述悬臂梁连接的连接主体，所述连接主体中设置有用于容纳所述连接柱的容纳孔，所述容纳孔中设置有用于容纳并支撑所述环形凸块的环形凹槽；

所述容纳孔的孔壁与所述连接柱的周壁之间具有第一水平间距，所述环形凹槽的内侧壁与所述环形凸块的外侧壁之间具有第二水平间距。

4.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一水平间距的取值范围为大于或等于6mm；所述第二水平间距的取值范围为大于或等于6mm。

5.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述环形凹槽的下表面与所述环形凸块的上表面之间具有竖直间距。

6.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，所述竖直间距的取值范围为1mm-2mm。

7.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述连接柱的轴线方向上间隔设置有多个所述环形凸块，所述容纳孔的轴线方向上间隔设置有多个所述环形凹槽，所述环形凹槽的数量与所述环形凸块的数量相同，并一一对应的容纳所述环形凸块。

8.根据权利要求3-7任意一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述连接主体包括可拆卸连接的第一主体部和第二主体部，并且所述第一主体部中设置有第一弧形凹槽，所述第二主体部中设置有第二弧形凹槽，所述第一主体以及所述第二主体的二者之一与所述悬臂梁连接；

且所述第一主体部与所述第二主体部可连接形成所述连接主体，所述第一弧形凹槽与所述第二弧形凹槽形成所述环形凹槽。

9.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一连接件和所述第二连接件均采用具有自润滑性能的材料制作。

10.根据权利要求9所述的半导体加工设备，其特征在于，所述具有自润滑性能的材料包括聚甲醛。

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