CN112048715B - 调平机构、反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调平机构、反应腔室及半导体加工设备，该调平机构包括沿待调平件的周向间隔分布的至少三个高度调节组件，每个高度调节组件包括：支撑件，设置在待调平件的底部，用于支撑待调平件；配合件，位于支撑件的下方，并且配合件具有相对于水平面倾斜的第一斜面；楔形件，位于配合件的下方，且具有相对于水平面倾斜的第二斜面，且第二斜面与第一斜面相配合；驱动结构，用于驱动楔形件沿第一水平方向或者方向与之相反的第二水平方向移动，以使第二斜面沿第一斜面相对移动，从而带动支撑件上升或下降。本发明提供的调平机构，用于简化调平过程，节省人力，并降低设备成本。

Description

调平机构、反应腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种调平机构、反应腔室及半导体加工设备。

背景技术

增强型等离子体气相沉积设备(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，以下简称PECVD)是一种普遍应用于LED、MEMS、Power及IC等相关领域的薄膜沉积设备。目前，较普遍使用的PECVD反应腔室的结构为：在反应腔室内设有用于输送反应气体的多个喷淋头和用于承载并加热晶圆的整体式加热器，该加热器与喷淋头的水平度在工艺过程中起到至关重要的作用。目前加热器的调平方法没有较为便捷的方式，通过需要拆卸反应腔室的腔室壁，直至露出加热器的底部区域才能够进行手动调平操作。

图1为现有的一种PECVD反应腔室的局部剖视图。请参阅图1，在反应腔室内设置有加热器101，且在加热器101的底部设置有三个支撑台105，并且在反应腔室的底板102上设置有能够滚动的三个绝缘球体103，用于一一对应地支撑各个支撑台105。另外，三个支撑台105中有至少一个为导向台106，用于引导加热器101进行有方向性的热膨胀。正常状态下，如果加热器101的水平度存在偏差时，需先将反应腔室的侧壁104拆除，以露出加热器101及其底部的支撑部分，然后，手动或使用千斤顶等工具将加热器101抬升较小高度，使支撑台105的底面与绝缘球体103之间分离形成较小的缝隙，并使用不同厚度的铝箔等较薄材料填充其中，反复使用水平仪测量加热器101的水平度，直至加热器101的水平度满足要求为止。

但是，上述调平方式在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：

由于需要反复更换不同厚度铝箔填充材料，以保证加热器水平度达到最佳状态，这会导致水平度的调节过程繁琐，浪费人力；同时，由于需要配备多种厚度的铝箔填充材料，增加了设备成本。

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，提出了一种调平机构、反应腔室及半导体加工设备，用于简化调平过程，节省人力，并降低设备成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种调平机构，包括沿待调平件的周向间隔分布的至少三个高度调节组件，每个所述高度调节组件包括：

支撑件，设置在所述待调平件的底部，用于支撑所述待调平件；

配合件，位于所述支撑件的下方，并且所述配合件具有相对于水平面倾斜的第一斜面；

楔形件，位于所述配合件的下方，且具有相对于水平面倾斜的第二斜面，且所述第二斜面与所述第一斜面相配合；

驱动结构，用于驱动所述楔形件沿第一水平方向或者方向与之相反的第二水平方向移动，以使所述第二斜面沿所述第一斜面相对移动，从而带动所述支撑件上升或下降。

可选的，所述驱动结构包括：

推动件，设置在所述楔形件在水平方向上的厚度最大端的一侧；并且，所述推动件具有相对于水平面倾斜的第三斜面及沿竖直方向设置的螺纹孔；在所述楔形件的厚度最大端处设置有相对于水平面倾斜的第四斜面，所述第四斜面与所述第三斜面相配合；

调节螺钉，设置在所述螺纹孔中，且与之螺纹配合，用以通过旋松或旋紧所述调节螺钉，来使所述推动件上升或下降，从而使所述第三斜面沿所述第四斜面相对移动，从而使所述楔形件沿所述第一水平方向或者第二水平方向移动；

弹性件，设置在所述楔形件的厚度最小端的一侧，用于向所述楔形件施加能够使所述第四斜面与所述第三斜面保持接触的弹力；

每个所述高度调节组件还包括连接件，所述连接件与所述配合件将所述楔形件夹在二者之间，所述调节螺钉可旋转的设置在所述连接件上。

可选的，所述第四斜面为两个，且沿所述楔形件的水平轴线对称设置；

所述推动件为两个，且上下设置，两个所述推动件的所述第三斜面分别与两个所述第四斜面相配合；位于所述楔形件上方的所述推动件具有沿竖直方向设置的通孔，位于所述楔形件下方的所述推动件具有所述螺纹孔；

所述调节螺钉由上而下依次穿设于所述通孔和所述螺纹孔，且与所述螺纹孔螺纹配合，用以通过旋松或旋紧所述调节螺钉，来使两个所述推动件向远离或靠近彼此的方向移动。

可选的，所述连接件包括水平板和自所述水平板的一端向上弯曲，并朝向所述水平板的另一端延伸的弯曲部，以在所述弯曲部与所述水平板之间形成中空部，所述中空部用于容纳两个所述推动件，且在所述弯曲部中竖直设置有通孔，所述调节螺钉穿过所述通孔，并延伸至所述中空部中。

可选的，所述楔形件在水平方向上的厚度最大端位于厚度最小端的外侧，且所述调节螺钉位于所述待调平件的边缘外侧。

可选的，所述连接件具有相对于水平面倾斜的第五斜面；

所述楔形件还具有第六斜面，所述第六斜面和所述第二斜面相对于所述楔形件的水平轴线对称设置，并且所述第六斜面与所述第五斜面相配合。

可选的，所述弹性件包括压缩弹簧或者压缩弹片。

可选的，在所述支撑件的底部设置有连接部，且在所述连接部上设置有开口朝向所述推动件的凹槽，用于容纳所述配合件、所述楔形件和所述连接件三者各自的至少一部分，并限定所述配合件、所述楔形件和所述连接件在竖直方向上的自由度。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括用于承载被加工工件的基座，还包括本发明提供的上述调平机构，所述调平机构设置在所述基座的底部。

可选的，至少三个所述高度调节组件设置在所述基座的底部，且在每个所述高度调节组件的底部设置有可滚动的绝缘球体；

在所述基座的底部，且位于其中心位置处还设置有中心支撑柱，用于支撑所述基座。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括本发明提供的上述反应腔室。

本发明的有益效果：

本发明所提供的调平机构，其通过利用任意个高度调节组件中的驱动结构驱动楔形件沿第一水平方向或者方向与之相反的第二水平方向移动，可以使楔形件的第二斜面沿配合件的第一斜面相对移动，在此过程中，楔形件带动支撑件上升或下降，从而可以调节待调平件在该高度调节组件所在位置处的高度，进而可以实现待调平件的水平度调节。本发明所提供的调平机构，其与现有技术相比，调节过程更简单，提高了调节效率，节省了人力和设备成本，而且可以实现高度的连续调节，从而可以提高调节精度。

本发明所提供的反应腔室，其通过采用本发明提供的上述调平机构，节省了人力和设备成本，而且可以实现高度的连续调节，从而可以提高调节精度。

本发明所提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述反应腔室，节省了人力和设备成本，而且可以实现高度的连续调节，从而可以提高调节精度。

附图说明

图1为现有的一种PECVD反应腔室的局部剖视图；

图2为本发明实施例提供的调平机构的其中一个高度调节组件的安装图；

图3为图2中I区域的放大图；

图4为图3中支撑件的右视图；

图5为本发明实施例提供的调平机构在高度降低时的剖视图；

图6为本发明实施例采用的连接件的结构示意图。

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，下面结合附图对本发明提供的调平机构、反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。

请一并参阅图2至图6，本发明实施例提供的调平机构，其包括沿待调平件301的周向间隔分布的至少三个高度调节组件302，图1只仅示出了其中一个高度调节组件302。通过借助任意一个高度调节组件302，调节待调平件301在该高度调节组件302所在位置处的高度，来调节待调平件301的水平度。

在本实施例中，待调平件301为设置在腔室中的基座，该腔室至少由底板304和侧壁303围成。每个高度调节组件302由可滚动的支撑球体305浮动支撑，且高度调节组件302支撑基座。可选的，支撑球体305采用诸如陶瓷等的绝缘材料制作，以避免基座与底板304电导通。

在本实施例中，在待调平件301的底部，且位于其中心位置处还设置有中心支撑柱306，用于支撑待调平件301。借助中心支撑柱306，可以限定待调平件301在腔室中的位置，同时可以引入射频、引出加热元件的导线等等。

每个高度调节组件302包括支撑件402、配合件403、连接件405、楔形件404和驱动结构，其中，支撑件402设置在待调平件301的底部，用于支撑待调平件301。如图4所示，在支撑件402的底部还设置有连接部，且在该连接部上设置有开口朝待调平件301的外侧的凹槽4021；配合件403位于楔形件404的上方，并与连接件405将该楔形件404夹在二者之间，且配合件403、连接件405和楔形件404三者各自的至少一部分均插设在凹槽4021中，且该凹槽4021限定了配合件403、连接件405和楔形件404在竖直方向(即，图3中的Y方向)上的自由度，即，配合件403、连接件405和楔形件404均相对于支撑件402在竖直方向上固定不动。

并且，在支撑件402的位于凹槽4021的底部还设置有通槽4022，支撑球体305通过该通槽4022与连接件405相接触。借助通槽4022，可以限定支撑球体305沿通槽4022滚动，避免支撑球体305偏离支撑位置。

当然，在实际应用中，支撑件402也可以采用其他任意结构配合件403、连接件405和楔形件404也可以采用其他任意方式与支撑件402连接，只要位于支撑件402的下方，且相对于支撑件402在竖直方向上固定不动即可。

在本实施例中，配合件403具有相对于水平面(即，与图3中的X方向平行的表面)倾斜的第一斜面4031，而连接件405具有相对于水平面倾斜的第五斜面4051；第一斜面4031和第五斜面4051分别朝向位于二者之间的楔形件404，且相对于楔形件404的水平轴线(即，与图3中的X方向平行的轴线)对称设置。楔形件404具有相对于水平面倾斜的第二斜面和第六斜面，二者相对于楔形件404的水平轴线对称设置，且分别与第一斜面4031和第五斜面4051相配合(即，面-面接触配合)。

驱动结构用于驱动楔形件404沿第一水平方向或者方向与之相反的第二水平方向(即，在楔形件404的水平轴线上的正反两个方向)移动，以使第二斜面和第六斜面分别沿第一斜面4031和第五斜面4051相对移动，如图3所示，在X方向上，楔形件404的厚度从第二斜面的左端至右端逐渐减小，当楔形件404位于最右位置时，楔形件404相对于支撑件402完全插入支撑件402的凹槽4021中，此时楔形件404在配合件403和连接件405之间的最大厚度值H1为最大值，即，待调平件301在与该支撑件402对应的位置处的高度最大；当利用驱动结构驱动楔形件404相对于配合件403和连接件405向左平移的过程中，楔形件404的第二斜面和第六斜面分别与第一斜面4031和第五斜面4051产生相对平移，但在支撑件402及其上的待调平件301的重力作用下，位于楔形件404上方的配合件403的第一斜面4031能够始终保持与楔形件404朝上的第二斜面保持接触，由此，楔形件404向左的平移量越大，则楔形件404在配合件403和连接件405之间的最大厚度值越小，从而使配合件403及其上的支撑件和待调平件301随楔形件404的左移而逐渐下降。如图5所示，在楔形件404左移一定的距离后，楔形件404在配合件403和连接件405之间的最大厚度值自H1逐渐减小至H2。

在本实施例中，驱动结构包括两个推动件(409，410)，二者上下设置，且均位于楔形件404在水平方向上的厚度最大端(图3中楔形件404的左端)的一侧；并且，两个推动件(409，410)均具有相对于水平面倾斜的第三斜面(4091,4101)，二者均朝向楔形件404，且相对于楔形件404的水平轴线对称设置，并且在楔形件404的第一端处设置有两个相对于水平面倾斜的第四斜面(4041，4042)，两个第四斜面(4041，4042)沿楔形件404的水平轴线对称设置，且分别与两个第三斜面(4091,4101)相配合(即，面-面接触)。

并且，位于上方的推动件409具有沿竖直方向设置的通孔，而位于下方的推动件具有沿竖直方向设置的螺纹孔；调节螺钉408由上而下依次穿设于两个推动件(409，410)的通孔和螺纹孔中，且该调节螺钉408与下方的推动件410的螺纹孔螺纹配合。通过旋松或旋紧调节螺钉408，可以使调节螺钉408与下方的推动件410之间产生竖直方向上的相对移动，从而使两个推动件(409，410)向远离或靠近彼此的方向移动，从而使两个第三斜面(4091,4101)分别沿两个第四斜面(4041，4042)相对移动，从而使楔形件404沿第一水平方向或者第二水平方向移动。

在本实施例中，调节螺钉408可旋转的设置在该连接件405上。具体地，如图6所示，连接件405在竖直方向上的横截面形状呈勺形，且包括水平板4052和自该水平板4052的一端(图6中位于待调平件301外侧的一端)向上弯曲，并朝向水平板4052的另一端延伸的弯曲部4053，以在弯曲部4053与水平板4052之间形成中空部4054，该中空部4054用于容纳两个推动件(409，410)，且在弯曲部4053中竖直设置有通孔，调节螺钉408由上而下穿过该通孔，并延伸至中空部4054中，且穿过两个推动件(409，410)。这样，连接件405可以对其上的调节螺钉408和推动件410起到承重作用。

驱动结构还包括弹性件411，其设置在楔形件404厚度最小端(图3中楔形件404的右端)的一侧，用于向楔形件404施加能够使两个第三斜面(4091,4101)分别与两个第四斜面(4041，4042)保持接触的弹力。也就是说，弹性件411和两个推动件(409，410)分别位于楔形件404的左右两端，且将楔形件404固定在二者之间。可选的，弹性件411包括压缩弹簧或者压缩弹片等等。

如图3所示，通过正向旋转调节螺钉408，而使两个推动件(409，410)之间的竖直间距为最小值时，楔形件404相对于支撑件402完全插入支撑件402的凹槽4021中，此时楔形件404在配合件403和连接件405之间的最大厚度值H1为最大值，即，待调平件301在与该支撑件402对应的位置处的高度最大。

如图5所示，在通过反向旋转调节螺钉408，而使两个推动件(409，410)之间的竖直间距自最小值逐渐增大的过程中，弹性件411在其弹力作用下会推动楔形件404向左移动，以使两个第三斜面(4091,4101)分别与两个第四斜面(4041，4042)保持接触，由此，可以实现楔形件404的向左平移，从而使配合件403及其上的支撑件和待调平件301随楔形件404的左移而逐渐下降。

在本实施例中，优选的，楔形件404在水平方向上的厚度最大端位于厚度最小端的外侧，且调节螺钉408位于待调平件301的边缘外侧，即，调节螺钉408在水平面上的正投影落在待调平件301在水平面上的正投影轮廓外侧，这样，可以使操作人员从上方旋转调节螺钉408，而无需拆卸腔室的侧壁303，并暴露待调平件301的底部，从而给调节带来便利，提高了调节效率。

需要说明的是，在本实施例中，连接件405具有第五斜面4051，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以使连接件405的第五斜面4051替换为平行于水平面的表面，并且楔形件404仅具有朝上的第二斜面，用以与其上方的配合件403的第二斜面4031相配合，而楔形件404的第六斜面同样被替换为平行于水平面的表面，且与第五斜面4051相配合。

还需要说明的是，在实际应用中，驱动结构也并不局限于本实施例采用的上述结构，其还可以采用其他能够驱动楔形件404沿第一水平方向或者方向与之相反的第二水平方向移动的驱动结构，例如直线驱动源等。

综上所述，本发明实施例提供的调平机构，其与现有技术相比，调节过程更简单，提高了调节效率，节省了人力和设备成本，而且可以实现高度的连续调节，从而可以提高调节精度。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种反应腔室，包括用于承载被加工工件的基座，及本发明实施例提供的上述调平机构，该调平机构设置在基座的底部。

如图2所示，反应腔室至少由底板304和侧壁303围成。每个高度调节组件302由可滚动的支撑球体305浮动支撑，且高度调节组件302支撑基座。可选的，支撑球体305采用诸如陶瓷等的绝缘材料制作，以避免基座与底板304电导通。

在本实施例中，在基座的底部，且位于其中心位置处还设置有中心支撑柱306，用于支撑基座。借助中心支撑柱306，可以限定基座在腔室中的位置，同时可以引入射频、引出加热元件的导线等等。

本发明实施例提供的反应腔室，其通过采用本发明实施例提供的上述调平机构，节省了人力和设备成本，而且可以实现高度的连续调节，从而可以提高调节精度。

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，其包括本发明实施例提供的上述反应腔室。

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反应腔室，节省了人力和设备成本，而且可以实现高度的连续调节，从而可以提高调节精度。

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)

1.一种调平机构，其特征在于，包括沿待调平件的周向间隔分布的至少三个高度调节组件，每个所述高度调节组件包括：

支撑件，设置在所述待调平件的底部，用于支撑所述待调平件；

配合件，位于所述支撑件的下方，并且所述配合件具有相对于水平面倾斜的第一斜面；

楔形件，位于所述配合件的下方，且具有相对于水平面倾斜的第二斜面，且所述第二斜面与所述第一斜面相配合；

驱动结构，用于驱动所述楔形件沿第一水平方向或者方向与之相反的第二水平方向移动，以使所述第二斜面沿所述第一斜面相对移动，从而带动所述支撑件上升或下降；

所述驱动结构包括：

推动件，设置在所述楔形件在水平方向上的厚度最大端的一侧；并且，所述推动件具有相对于水平面倾斜的第三斜面及沿竖直方向设置的螺纹孔；在所述楔形件的厚度最大端处设置有相对于水平面倾斜的第四斜面，所述第四斜面与所述第三斜面相配合；

调节螺钉，设置在所述螺纹孔中，且与之螺纹配合，用以通过旋松或旋紧所述调节螺钉，来使所述推动件上升或下降，从而使所述第三斜面沿所述第四斜面相对移动，从而使所述楔形件沿所述第一水平方向或者第二水平方向移动；

弹性件，设置在所述楔形件的厚度最小端的一侧，用于向所述楔形件施加能够使所述第四斜面与所述第三斜面保持接触的弹力；

每个所述高度调节组件还包括连接件，所述连接件与所述配合件将所述楔形件夹在二者之间，所述调节螺钉可旋转的设置在所述连接件上。

2.根据权利要求1所述的调平机构，其特征在于，所述第四斜面为两个，且沿所述楔形件的水平轴线对称设置；

所述推动件为两个，且上下设置，两个所述推动件的所述第三斜面分别与两个所述第四斜面相配合；位于所述楔形件上方的所述推动件具有沿竖直方向设置的通孔，位于所述楔形件下方的所述推动件具有所述螺纹孔；

所述调节螺钉由上而下依次穿设于所述通孔和所述螺纹孔，且与所述螺纹孔螺纹配合，用以通过旋松或旋紧所述调节螺钉，来使两个所述推动件向远离或靠近彼此的方向移动。

3.根据权利要求1所述的调平机构，其特征在于，所述连接件包括水平板和自所述水平板的一端向上弯曲，并朝向所述水平板的另一端延伸的弯曲部，以在所述弯曲部与所述水平板之间形成中空部，所述中空部用于容纳两个所述推动件，且在所述弯曲部中竖直设置有通孔，所述调节螺钉穿过所述通孔，并延伸至所述中空部中。

4.根据权利要求1所述的调平机构，其特征在于，所述楔形件在水平方向上的厚度最大端位于厚度最小端的外侧，且所述调节螺钉位于所述待调平件的边缘外侧。

5.根据权利要求1所述的调平机构，其特征在于，所述连接件具有相对于水平面倾斜的第五斜面；

所述楔形件还具有第六斜面，所述第六斜面和所述第二斜面相对于所述楔形件的水平轴线对称设置，并且所述第六斜面与所述第五斜面相配合。

6.根据权利要求1所述的调平机构，其特征在于，所述弹性件包括压缩弹簧或者压缩弹片。

7.根据权利要求1所述的调平机构，其特征在于，在所述支撑件的底部设置有连接部，且在所述连接部上设置有开口朝向所述推动件的凹槽，用于容纳所述配合件、所述楔形件和所述连接件三者各自的至少一部分，并限定所述配合件、所述楔形件和所述连接件在竖直方向上的自由度。

8.一种反应腔室，包括用于承载被加工工件的基座，其特征在于，还包括权利要求1-7任意一项所述的调平机构，所述调平机构设置在所述基座的底部。

9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，至少三个所述高度调节组件设置在所述基座的底部，且在每个所述高度调节组件的底部设置有可滚动的绝缘球体；

在所述基座的底部，且位于其中心位置处还设置有中心支撑柱，用于支撑所述基座。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括权利要求8或9所述的反应腔室。

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